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第8章 AT89C51系统接口技术
难点
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8255的控制字
8255的工作方式1和工作方式2
DAC0832工作方式 ADC0809工作方式
要求
掌握 ： ? 8255接口芯片 ? MCS-51单片机与D/A转换器的接口连接 ? MCS-51单片机与A/D转换器的接口连接 ? 初始化编程及应用
了解： ? I/O口扩展的原因 ? 简单I/O口的扩展 ? 单片机的键盘技术 8.1 I/O口扩展概述 8.2 简单I/O口扩展
8.3 8255可编程通用并行接口芯片 8.4 8155可编程通用并行接口芯片
8.1.1 I/O口扩展的原因
8.1 I/O口扩展概述
MCS-51系列单片机共有四个并行I/O口，分别是P0、P1、P2和P3。其中P0口一般作地址线的低八位和数据线使用；P2口作地址线的高八位使用；P3是一个双功能口，其第二功能是一些很重要的控制信号，所以P3一般使用其第二功能。这样供用户使用的I/O口就只剩下P1口了。另外，这些I/O口没有状态寄存和命令寄存的功能，因此难以满足复杂的I/O操作要求。
由于MCS-51系列单片机I/O口数量和功能有限，所以在实际应用中不得不使用扩展的方法，来增加I/O口的数量，增强I/O口的功能。
8.1.2 I/O口的编址技术
用户可以通过对I/O口进行读和写操作来完成数据的输入和输出。 例如：P0口的地址为80H。用户可以使用MOV指令对P0口进行写操作。 MOV P0， A
8.1.3 单片机I/O传送的方式
1. 无条件传送方式
单片机为了实现数据的输入/输出传送，通常使用3种控制方式。
当外设和单片机能够同步工作时，可以采用无条件方式进行传送，即数据可以随时进行传送。
2. 查询方式
查询方式又称为有条件传送方式，即数据的传送是有条件的。在进行I/O操作之前，用户要通过软件查询外设是否为数据传送做好准备，只有确认外设为数据传送做好准备。单片机才能执行数据的输入/输出（I/O）操作。
3. 中断方式
当外设和计算机进行数据交换时，外设向单片机发出中断请求（即通知单片机）。单片机接到中断请求后，就作出响应，暂停正在执行的程序，而转去为设备的数据输入/输出服务。当服务完成后，程序返回，单片机再继续执行被中断的程序。
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中断方式大大提高了单片机系统的工作效率，所以在单片机中被广泛应用。
8.2.1 简单输入口扩展
1. 两个输入口扩展
8.2 简单I/O口扩展
简单输入口扩展使用的集成芯片，比较典型的如74LS244芯片。图8.1为74LS244芯片的引脚。
图8.1 74LS244芯片的引脚 图8.2 74LS244扩展两个输入口
其中，1A1～1A4，2A1～2A4，为输入线；1Y1～1Y4，2Y1～2Y4，为输出线； ，
为片选信号线。该芯片部有2个4位的三态缓冲器，因此一片74LS244可以扩展两个输入口，其电路连接如图8.2所示。使用时以 作为数据选通信号。
2. 多输入口扩展
使用多片74LS244实现多个（例如5个）输入口扩展的电路连接如图8.3。使用或门74LS32的输出作为输入口的选通信号。或门的两个输入端一个是读选通信号 ,另一个则为P2的一条口线（线选法）。当他们都是低电平时，才能得到一个有效的输入选通，使一片74LS244的8位数据进行输入。
图8.3 多个（例如5个）输入口扩展的电路
8.2.2 简单输出口扩展
输出口的主要功能是进行数据保持，或者说是数据锁存。所以简单输出口扩展应使用锁存器实现。
1. 简单输出口扩展使用的典型芯片
简单输出口扩展通常使用74LS377芯片，该芯片是一个具有“使能”控制端的锁存器。其信号引脚如图8.4所示。其中：1D～8D为8位数据输入线，1Q～8Q为8位数据输出线，CK为时钟信号上升沿数据锁存， 为使能控制信号，低电平有效。VCC为＋5V电源。74LS377的逻辑电路如图8.5所示。
图8.4 74LS377引脚图 图8.5 74LS377的逻辑电路
由逻辑电路可知，74LS377是由D触发器组成的，D触发器在上升沿输入数据，即在时钟信号（CK）由低电平跳变为高电平时，数据进入锁存器。其功能表如表7-1所示。
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表7-1 74LS377功能表
1 0 0 CK D Q Q0 1 0 Q0 ↑ ↑ 0 1 0 从功能表可知：
若 ＝1，不管数据和时钟信号（CK）是什么状态，锁存器输出锁存的容（Q0）。 只有在 ＝0时，时钟信号才起作用，即时钟信号正跳变时，数据进入锁存器，也就是说输出端反映输入端的状态。
若CK=0，则不论 为何状态，锁存器输出锁存的容（Q0），不受D端状态影响。 输出口扩展连接：
扩展单输出口只需要一片74LS377，其连接电路如图8.6所示。
图8.6 74LS377作输出口扩展
输出扩展使 作输出选通，因此，以MCS-51单片机的 信号在地址信号的配合下接CK。因为在 信号由低变高时，数据线上出现的正是输出的数据，因此 接CK正好控制输出数据进入锁存器。此外，74LS377的 信号接地，其目的是使锁存器的工作只受CK( )信号的控制。
8.3 8255可编程通用并行接口芯片
8.3.1 8255的外部引脚和部结构
1. 外部引脚
8255的外部引脚如图8.7所示，其中：
：A口的输入输出信号线。该口是输入还是输出或双向，由软件决定。 ：B口的输入输出信号线。该口是输入还是输出，由软件决定。
：C口信号线。该口可作输入、输出、控制和状态线使用，由软件决定。 ～ ：双向数据信号线，用来传送数据和控制字。 ：读信号线。 ：写信号线。
：片选信号线，低电平（有效）时， 才选中该芯片，才能对8255进行操作。 RESET：复位输入信号，高电平有效时，复位8255。复位后8255的A口、B口和C口均被定为输入。
表7-2 地址编码 端口 0 0 A口 0 1 B口 1 0 C口 1 1 控制寄存器 ：口地址选择信号线。8255部共有三个口，A口、B口、C口和一个控制寄存器供用户编程 的不同编码可分别选择上述三个口和一个控制寄存器。地址编码如表7-2所示。
图8.7 8255外部引脚
由 、 、 和 可以确定A口、B口、C口和控制寄存器的，如表7-3所示。
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表7-3 读写逻辑 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 × × 0 1 0 1 0 1 1 × 1 0 1 0 1 0 0 × 所选断口 A口 A口 B口 B口 C口 C口 控制寄存器 ∕ 操作 读A口 写A口 读B口 写B口 读C口 写C口 写控制寄存器 高阻状态 .. .. ..
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2. 部结构
8255的部结构框图如图8.8所示。从图可以看到，左边的信号与系统总线相连。而右边是与外设相连接的三个口。三个口均为8位。其中A口输出有锁存能力，输入亦有锁存能力。B口输入输出均有锁存能力。C口输出有锁存能力，输入没有锁存能力，在使用上要注意到这一点。
图8.8 8255的部结构框图
为了控制方便，将8255的三个口分成A，B两组。其中A组包括A口的8条口线和C口的高四位 ～ 。B组包括B口的8条口线和C口的低四位 ～ 。A组和B组分别由软件编程来加以控制。
8.3.2 8255的扩展逻辑电路
MCS-51单片机可 以和8255直接连接，图8.9给出了一种扩展电路。
图8.9 8255的扩展逻辑电路
8255的数据线和8031的P0直接相连，8255的片选信号 、A0、A1分别和8031的P2.7、P0.0、P0.1相连，所以8255的A口、B口、C口、控制寄存器的地址分别为7FFCH、7FFDH、7FFEH、7FFFH。8255的读写线 、 分别和8031的读写选通线 、 相连。8255的复位端RESET与8031的RST端相连。
8.3.3 8255的工作方式
8255共有三种工作方式，这些工作方式可用软件编程来指定。
1. 工作方式0，又称基本输入输出方式
在此方式下，A口的8条线，B口的8条线，C口的高四位对应的4条线和C口的低四位对应的4条线这四部分可分别定义为输入或输出。上述四部分的输入或输出是相互独立
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AT89C51接口技术
