芯片与其编程方法.ppt

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1、输入/输出接口扩展,什么是输入/输出扩展 MCS-51单片机为什么要扩展 常用的扩展方法 扩展实际应用,什么是扩展,单片机本身资源不足以满足应用需求的情况下,必须借助外部器件对系统进行扩展,主要介绍: 并口、RAM、ROM、键盘、LED、DAC、ADC 等接口的扩展与应用, 其中涉及到 6264、2764、74LS373、74LS244、74LS245、8255、8155、8279、8253、 DAC0832 、ADC0809 等芯片。,问题的提出,MCS-51系列单片机内部有4个双向的8位并行I/O端口： P0、P1、P2和P3口。 在实际的应用系统中，P0、P2、P3口往往用来代替系统总线

2、使用，数据口仅剩下P1口了。另外，单片机内部I/O口的功能也过于简单，只有数据锁存和缓冲功能，而没有状态寄存和命令寄存功能，难以满足复杂的I/O操作的要求。 鉴于单片机的I/O资源比较有限，在实际应用中不得不使用扩展的方法，以增加I/O口的数量，强化I/O的功能。,常用的I/O扩展方法,常用的I/O扩展有以下两种形式： 简单I/O接口芯片的扩展 可编程I/O接口电路的扩展,常用的I/O扩展方法,简单芯片：是指那些虽具有数据缓冲或锁存功能，但自身仅有数据的输入或输出及选通端或时钟端，却没有地址线和读写控制线，如采用TTL或CMOS数字集成电路构成的三态门、寄存器、三态缓冲寄存器等中小规模的集成电

3、路芯片。 可编程逻辑器件： 不仅具有数据的输入或输出、具有选通端或时钟端，而且还具有地址线和读写控制线的芯片，他们一般具有片内的状态字寄存器、命令字寄存器，允许通过软件编程来改变它的接口功能或状态。如：Intel 8255、8155 、8253 、 8279.,简单I/O接口芯片的扩展,简单的I/O口扩展通常是采用TTL或CMOS电路锁存器、三态门等作为扩展芯片（74LS244、74LS245、74LS273、74LS373、74LS377等），通过P0口来实现扩展的一种方案。它具有电路简单、成本低、配置灵活的特点。 简单的I/O口扩展主要包括： 缓冲器扩展输入口（三态门： 74LS244、7

4、4LS245等） 输入接口的主要功能：解决数据输入的缓冲问题，如74ls244(具有三态缓冲功能，这样才可以和数据总线相连)。 锁存器扩展输出口（锁存器： 74LS273、74LS373、 74LS377等） 输出接口的主要功能：进行数据的保持（数据锁存）。,概述,一、I/O 系统的组成,I/O 系统,I/O 设备,输入：键盘、磁盘、光盘、扫描仪 ,输出：显示、打印机、笔绘仪、磁盘 ,I/O 接口：8155、8255、8253、8251、8279 ,I/O 管理部件：IOP 8089、DMAC8237,I/O 软件 BIOS（基本I/O系统）,CPU若没有一个强大的I/O系统的支持，CPU的高

5、速度 高性能就发挥不出来。,苏青制作,常用的接口器件有：,Intel 8155是一个具有RAM、I/O和计数器的通用可编程接口多功能芯片。其具有的资源为 256B的静态RAM； 两个可编程的8位并行I/O口PA和PB； 一个可编程的6位并行I/O口PC； 一个可编程14位减计数器TC； 8位地址锁存器。,可编程多功能芯片8155的扩展,定时/计数器 输入端,芯片引脚功能：,RAM及IO选择,地址锁存线,三态地址/数据 复用线,端口A，I/O线,端口B，I/O线,端口C，I/O线,读选通信号线,写选通信号线,片选线,定时/计数器输出端,复位端,1,IO,0,M,CPU,外设,8155的内部结构,

6、8155各引脚的功能为： 地址/数据线AD0AD7（8条）： 是低8位地址线和数据线的共用输入总线，常和 单片机的P0口相连，用于分时传送地址和数据； PA0PA7、PB0PB7： 为A、B口线，用于和外设之间传递数据； PC0PC5 为C端口线，既可与外设传送数据，也可以作为A、B 口的控制联络线； CS： 片选线，低电平有效。,8155的各引脚的功能,8155的各引脚的功能,RESET： 复位线，通常与单片机的复位端相连。 ALE： 地址锁存线，高电平有效。 IO/M： RAM或I/O口的选择线。当为0时，选中8155的256B RAM；当为1时，选中8155片内3个I/O端口以及命令/状

7、 态寄存器和定时/计数器。 RD和WR： 读/写线，控制8155的读、写操作。 TMRIN（TI）： 定时/计数器的脉冲输入端。 TMROUT（TO）：定时/计数器的输出信号端。 VCC： 电源端。 GND： 接地端。,8155当IO/M为0时，单片机对8155的RAM进行操作，共256B，低八位 的地址为：00H0FFH。 8155当IO/M为1时，单片机对8155的I/O口进行操作。,8155的RAM和I/O口地址编码,芯片8155 的I/O口和定时器/计数器的工作方式可以通过 对8155的命令寄存器写入控制字来实现。 8155的命令寄存器和状态寄存器使用同一个地址。 8155的命令字命令

8、字主要规定了8155的I/O口和定时器的工作方式。 8255的状态字状态字的内容包含8155的I/O口的工作状态标志。,8155的命令字和状态字,8155的命令字格式,8155的命令字格式,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,TM2 TM1 IEB IEA PC2 PC1 PB PA,0 输入,1 输出,1 开中断,D0,PA,D1,PB,D3 D2,0 输入,1 输出,PC2 PC1,A、B、C口为基本I/O口,A、B 入/出由D1D0确定，C口入,0 0,A、B、C口为基本I/O口,A、B 入/出由D1D0确定，C口出,1 1,0 1 A口为选通方式，B口为基本I/O,PC0P

9、C2口为PA口联络线 PC3PC5为基本I/O口,1 0 A口、B口为选通I/O,PC0PC2口为PA口联络线 PC3PC5为PB口联络线,0 关中断,0 0 空操作,0 1 停止计数,1 0 时间到，停止计数,1 1 置入方式控制字和 计数初值后，立即 启动计数。 若正在计数，溢出 后则按新的方式和 初值计数。,基本I/O方式：联络线由程序指定，对计数器输入输出不起控制作用， 没有中断能力，输出联络线由软件程序来控制。 选通I/O方式：由PC口的低三位作联络线使用，其余位作I/O线；输入 联络线可以起选通数据锁存作用；中断时有中断请求信 号产生；各个联络线为： INTRA： 中断请求输出标志

10、。 BFA： PA口缓冲器/空输出信号。 STBA： 数据选通输入信号。,8155的I/O的工作方式,1，8155基本I/O方式,外设,CPU,2， 8155选通I/O方式,逻辑结构,CPU,MOVX A，DPTR,缓冲器满,缓冲器空,选通输入时序：,打入 缓冲器,联络线,联络线,CPU,外设,MOVX DPTR，A,缓冲器满,缓冲器空,MOVX DPTR，A,端口数据,打入 外设,带联络信号的应答式输出时序,CPU,外设,8155的状态字格式,0 无中断,1 有中断,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,0 空,1 满,未用,中断 标志,缓冲器 满空标志,中断 允许,0 关中断,1

11、 开中断,定时器 中断标志,1 计数溢出时,0 读出状态或复位时,“只读不写”,8155的状态字格式,8155片内的定时器/计数器是 一个14位的减计数器。 计数器分为高6位和低8位寄存器， 它的计数初值有程序预置。它的格式为：,8155的定时器/计数器,TIMERIN：定时器时钟输入端,TIMEROUT：为定时器输出，输出各种波形,可接系统时钟，作定时器,也可接外部输入，作计数器,高字节寄存器,低字节寄存器,8155的定时器/计数器,（M2和M1是工作方式码，T0T13为计数器的初值 ）,8155定时器/计数器四种操作方式和输出波形,8155内部定时器,定时器14位计数器由04H和05H两个

12、地址组成。输出四种波形：,a 单次方波,b 连续方波,c 单次脉冲,d 连续脉冲,e 连续方波,若常数为奇数，则方波不对称。例如 9,5,4,首先将计数常数及定时器输出方式送入定时器口,计数常数在0002H3FFFH之间,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,T13 T12 T11T10 T9 T8,T7 T6 T5 T4 T3 T2 T1 T0,0 0 单次方波,0 1 连续方波,1 0 单次脉冲,1 1 连续脉冲,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,M2 M1,地址 04H,地址 05H,8155内部定时器,MCS-51与8155的接口方法和应用实例,例1： 8031

13、与8155接口并确定RAM和I/O口地址,8031的P0.0P0.7 与8155的 AD0AD7 相连,51单片机与8155接口连接，不需要任何附加逻辑即可增加：,256B RAM,14 位定时器,22根 I/O 口线,上页,下页,回目录,P2.7,P2.0,P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07,AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7,8031,8155,ALE,ALE,地址分配：,7F00H 命令状态寄存器,7F01H PA口,7F02H PB口,7F03H PC口,7F04H 定时器低8位,7F05H 定时器高6位,7E00H7EFFH,上

14、页,下页,回目录,P2.7 P2.0,P0.7 P0.0,0,0,RAM,0 0 0 0 0 0 0 0,0 0 0 0 0 0 0 1, ,1 1 1 1 1 1 1 1,111 111,AD7 AD0,8155 RAM 地址为:,地 址,00H,FFH,8031,8155,7 E,0,1,I/O,0 0 0,命令状态口,0 0 1 A口,0 1 0 B口,0 1 1 C口,1 0 0 TL8,1 0 1 TH6,111 111,7 F,8155 I/O 地址为:,程序段如下：,也可以:,MOV DPTR，#7E30H MOVX A，DPTR,例2,设A中的数据为5，并写入8155的RAM中

15、7EF0H单元,程序段如下：,例3,方法2 ？,例4,将A口定义为基本输入方式，B口定义为基本输出方式， C口定义为输入方式，定时器作为方波发生器对输入脉 冲24分频（注意8155定时器最高计数频率为4MHz） ， 读A口数据送B口输出。则8155 I/O口初始化程序如下：,命令字,0,1,0 0,0 0,1 1,0C2H,MOV DPTR，#7F04H ；指向定时器低8位 MOV A，#18H ；计数常数18H=24 MOVX DPTR，A ；送计数常数 INC DPTR ；指向定时器高8位 MOV A，#40H ；设定时器输出连续方波 MOVX DPTR，A ；送定时器高8位 M2M1=0

16、1 MOV DPTR，#7F00H ；指向命令口 MOV A，#0C2H ；命令字设为A口，C口入 ； B口出，启动 T/C MOVX DPTR，A ；并启动定时器 MOV DPTR，#7F01H ；指向A口 MOVX A，DPTR ；读A口数据 INC DPTR ；指向B口 MOVX DPTR，A ；送B口输出,初始化程序如下,程序为： . RAMWR:MOV R0,#30H MOV DPTR,#7E00H MOV R2,#50 RAMW:MOV A,R0 MOVX DPTR,A INC R0 INC DPTR DJNZ R2,RAMW ,思考：如果要把8155 RAM中，从地址为7E00H

17、开始的50个数据存入单片机的30H开始的数据存储单元中，应该如何处理？,假定在MCS-51单片机的内部RAM中，从30H开始存放一组数据， 字节数为50，要求将该组数据存入8155 RAM中，起始地址为7E00H。,例5,程序为： ORG 0000H MOV DPTR,#7E00H MOV A,#02H MOV DPTR,A LOOP: MOV DPTR,#7F01H MOVX A,DPTR INC DPTR MOVX DPTR,A SJMP LOOP END,写命令字，送入命令/状态寄存器,8155的A口数据送入ACC,ACC数据写入8155的B口,循环执行,假定8155的PA口接8个乒乓开

18、关，8155的PB口接8个指示灯，要求 PB显示PA口的开关状态。（ PA和 PB为基本I/O方式）。,例6,9.3 串行通信的基本概念,9.3.1 串行数据传送方式 9.3.2 波特率和发送/接收时钟 9.3.3 串行通信的基本方式 9.3.4 信号调制与解调 9.3.5 串行接口的任务,9.3.1 串行数据传送方式,1全双工 2半双工,1全双工,当数据的发送和接收分流，分别由两根不同的传输线传送时，通信双方都能在同一时刻进行发送和接收操作，这样的传送方式就是全双工（Full Duplex）制。,2半双工,若使用同一根传输线既作接收又作发送，虽然数据可以在两个方向上传送，但通信双方不能同时收

19、发数据，这样的传送方式就是半双工（Half Duplex）制。,9.3.2 波特率和发送/接收时钟,1波特率 2发送/接收时钟,并行通信中，传输速度以每秒传输的字节（B/s）表示 。在串行通信中，传输速率用波特率来表示。 所谓波特率，是指单位时间内传送二进制数据的位数，单位为位/秒（b/s）。 每秒钟所传输的字符数（字符速率）和波特率是两种概念,1波特率,2发送/接收时钟,发送端使用的用于决定数据位宽度的时钟称为发送时钟。 接收端使用的用于测定每一位输入数据位宽度的时钟称为接收时钟。 接收/ 发送时钟频率n波特率 （n1，16，32，64）,9.3.3 串行通信的基本方式,1异步通信 2同步通

20、信,1异步通信,2同步通信,同步通信的特点是不仅字符内部保持“同步”，而且字符与字符之间也是同步的。 在这种通信方式下，收/发双方必须建立准确的位定时信号，也就是收/发时钟的频率必须严格地一致。 同步通信在数据格式上也与异步通信不同，每个字符不增加任何附加位，而是连续发送。,9.3.4 信号调制与解调,MODEM与计算机连接的方式分成内接式和外接式。 MODEM的调制方式有3种： 振幅调制（ASK）：以两种振幅的大小来区别数字信号“0”与“1”； 频率调制（FSK）：利用两个固定的频率来分别代表数字信号“0”与“1”； 相位调制（PSK）：利用相位的差异来区别信号，当相位差180时代表位值的变

21、化。,9.3.5 串行接口的任务,1进行串并转换 2实现串行数据格式化 3可靠性检验 4实施接口与通信设备之间的联络控制,9.4 可编程串行接口8251A,9.4.1 8251A的基本性能 9.4.2 8251A内部结构及引脚功能 9.4.3 8251A的控制字和状态字 9.4.4 8251A的初始化编程 9.4.5 8251A应用举例,9.4.1 8251A的基本性能,1通过初始化编程，可以工作在同步通信或异步通信方式。 2同步方式时，可设定为内同步或外同步两种做法，同步字符允许采用单同步字符和双同步字符，由用户选定。 3异步方式时，数据位仍可在58位范围内选用，用1位作为奇偶校验位或不设置奇偶位。 48251A具有奇偶校验、帧校验和溢出校验三种字符数据的校验方式，校验位的插入、检查和出错标志的建立均由芯片自动完成。 58251A能与MODEM直接相连，接收和发送的数据均可存放在各自的缓冲器中，以便实现全双工通信。,9.4.2 8251A内部结构及引脚功能,8251A内部结构 8251A引脚功能,18251A内部结构,28251A的引脚功能,9.4.3 8251A的控制字和状态字,1方式控制字 2. 操作控制字 3状态字,1方式控制字,2. 操作控制字,3状态字,2设计,（1）硬件连接 （2）软件编程,