第七章 并行IO接口下

本章内容7.1概述7.2MCS-51内部并行I/O端口及应用7.3并行I/O接口芯片8255A82517.4MCS-51并行I/O端口的扩展7.5MCS-51对LED/LCD/键盘的接口7.6MCS-51内部定时/计数器8255A是Intel公司生产的通用可编程并行I/O接口芯片。40引脚、双列直插封装有三个并行I/O口，又可通过编程设置多种工作方式，价格低廉，使用方便，可以直接与Intel系列的芯片连接使用，在中小系统中有着广泛的应用。并行接口电路8255AP250~2548255A的工作方式方式0：基本输入输出方式方式1：选通输入输出方式方式2：双向选通传送方式8255A有三种工作方式，用户可以通过编程来设置8255A在不同的工作方式下，其输入/输出操作以及外设的连接方法也不同。1．方式0也称为基本输入输出方式。相当于三个独立的8位简单接口。每个端口都可以提供基本的输入输出操作。各端口既可设置为输入口，也可设置为输出口，但不能同时实现输入及输出,各端口之间没有规定必然的关系。C端口可以是一个8位的简单接口，也可以分为两个独立的4位端口，高4位为一个端口，低4位为一个端口。常用于连接简单外设（适于无条件或查询方式）没有规定固定的应答联络信号，可用A，B，C三个口的任一位充当查询信号，其余I/O口仍可作为独立的端口和外设相连。无条件传送不需要应答信号；查询传输需要应答信号，常将A端口和B端口作为数据的输入或输出口，使C口的某些位作状态输入。1．方式02．方式1也叫选通的输入输出方式。端口A和端口B仍作为两个独立的8位I/O数据通道，可单独连接外设，通过编程分别设置它们为输入或输出。利用一组选通控制信号控制端口A和端口B的数据输入输出，C口的部分位用作选通控制信号。方式1适用于中断方式下的输入输出。2．方式1如果端口A、B都工作在方式1，端口C则要有6位(分成两个3位)分别作为A口和B口的应答联络线，数位和信号之间的对应关系是固定的，程序员无法改变。其余2位仍可工作在方式0，可通过编程设置为输入或输出。A口、B口在作为输入和输出时的选通信号不同。A端口方式1输入控制信号数据选通信号输入端表示外设已经准备好数据输入缓冲器满信号输出端表示A口已经接收数据中断请求信号输出端请求CPU接收数据PC4PC5PC3PA7~PA0INTEAIBFAINTRASTBARD中断允许信号控制中断允许或中断屏蔽PC6、PC7I/O2B端口方式1输入控制信号PC2PC1PC0PB7~PB0INTEBIBFBINTRBSTBB数据选通信号输入端表示外设已经准备好数据输入缓冲器满信号输出端表示B口已经接收数据中断请求信号输出端请求CPU接收数据中断允许信号控制中断允许或中断屏蔽RD方式1输入联络信号STB(Strobe)——选通信号，低电平有效由外设提供给8255A的输入信号，当其有效时，8255A接收外设送来的1个8位数据，输入缓冲器得到一个新的数据。IBF(InputBufferFull)——输入缓冲器满信号，高电平有效8255A输出的状态信号。当其有效时，表示当前已有一个新的数据在输入缓冲器中。INTR(Interruptrequest)——中断请求信号，高电平有效8255A送往CPU的中断请求信号，要求CPU读取外设数据。INTR置位的条件是STB为高，且IBF为高，中断允许信号INTE为高。方式1中断控制INTE——中断允许信号置位允许中断，复位禁止中断对INTE的操作通过写入端口C的对应位实现。INTE对应端口C的作应答联络信号的输入信号的那一位，只要对该位置位/复位就可以控制INTE端口A的INTEA对应PC4置位来实现对PC4置1，使A端口处于中断允许状态；对PC4置0，使A端口处于中断屏蔽状态端口B的INTEB对应PC2置位来实现对PC2置1，使B端口处于中断允许状态；对PC2置0，使B端口处于中断屏蔽状态A端口方式1输出控制信号外设响应信号表示外设已经接收到数据输出缓冲器满信号表示CPU已经输出了数据中断请求信号请求CPU再次输出数据PC6PC7PC3PA7~PA0INTEAOBFAINTRAACKA中断允许信号WRPC4、PC5I/O2B端口方式1输出控制信号PC2PC1PC0PB7~PB0INTEBOBFBINTRBACKB外设响应信号表示外设已经接收到数据输出缓冲器满信号表示CPU已经输出了数据中断请求信号请求CPU再次输出数据WR中断允许信号方式1输出联络信号OBF(outputbufferfull)——输出缓冲器满信号，低有效8255A输出给外设的一个控制信号，当其有效时，表示CPU已把数据输出给指定的端口，外设可以取走。ACK(acknowledge)——响应信号，低有效外设的响应信号，指示8255A的端口数据已由外设接收INTR——中断请求信号，高有效当输出设备已接收数据后，8255A输出此信号向CPU提出中断请求，要求CPU继续提供数据端口A的INTEA对应PC6端口B的INTEB对应PC2方式0：基本输入输出方式适用于无条件传送和查询方式的接口电路，A、B、C三个端口均可。方式1：选通输入输出方式适用于中断方式的接口电路，A、B两个端口均可。方式2：双向传送方式适用于与双向传送数据的外设，只有A端口才有。适用于中断方式的接口电路8255A有三种工作方式，用户可以通过编程来设置3.方式2也叫双向传输方式-------可以既作为输入口，又作为输出口。只有端口A可以工作于方式2，需要利用端口C的5个数位作控制信号和状态信号。当A口工作于方式2时，B口可工作于方式1（此时C口的所有位都用作选通控制信号的输入输出），也可工作于方式0（此时C口的剩余位也可工作于方式0）。用于中断控制方式。方式2工作时的控制信号和状态信号PC6PC7PC3PA7~PA0INTE1OBFAINTRAACKAPC4PC5IBFASTBAINTE2WRRDPC2~PC0I/O2数据选通信号输入端表示外设已经准备好数据输入缓冲器满信号输出端表示A口已经接收数据中断请求信号输出端外设响应信号表示外设已经接收到数据输出缓冲器满信号表示CPU已经输出了数据方式2工作时的控制信号和状态信号PC6PC7PC3PA7~PA0INTE1OBFAINTRAACKAPC4PC5IBFASTBAINTE2用PC6设置INTE1（输出）用PC4设置INTE2（输入）输入和输出中断通过或门输出INTRA信号WRRDPC2~PC0I/O2P255过程7.3.2Intel81551.内部结构和引脚1.内部结构和引脚1.内部结构和引脚1.内部结构和引脚1.内部结构和引脚2.CPU对8155I/O口的控制8155端口地址8155有A口、B口、C口和定时器/计数器低8位以及定时器/计数器高8位五个端口，另外8155内部还有一个命令/状态寄存器，所以8155内部共有6个端口。对它们只需要使用AD0~AD3即可实现编址。8155的命令字8155的A口有输入和输出两种工作方式。B口也有输入和输出两种工作方式。C口有输入方式（ALT1），输出方式（ALT2），A口控制端口方式（ALT3）以及A口和B口控制端口方式（ALT4）四种工作方式。这些端口的工作方式是由8155内部的命令寄存器（命令字）来控制的。命令字除了规定端口的工作方式还规定了定时器/计数器的工作方式。命令字只能进行写操作。2.CPU对8155I/O口的控制8155的命令字格式2.CPU对8155I/O口的控制8155的状态字状态字只能读不能写，所以8155的命令字和状态字共用一个地址。状态字用于寄存各端口及定时器/计数器的工作状态。3.8155工作方式3.8155工作方式C口可以设置成四种工作方式中的一种即：输入、输出、A口控制、A和B口控制P261选通数据输入和输出4.8155内部定时器及使用4.8155内部定时器及使用定时器占用两个端口地址。A2A1A0=100为定时器低8位A2A1A0=101为定时器高8位，M2M1用来确定四种不同的输出方式在使用上却与MCS-51单片机的定时器/计数器有许多不同之处。具体表现在：①8155的定时器/计数器是减法计数，而MCS-51单片机的定时器/计数器却是加法计数，因此确定计数初值的方法是不同的。②MCS-51单片机的定时器/计数器有多种工作方式，而8155的定时器/计数器只有一种固定的工作方式，即14位计数。通过软件方法进行计数初加载。4.8155内部定时器及使用③MCS-51单片机的定时器计数器有两种计数脉冲。定时功能时，以机器周期为计数脉冲；计数功能时，从芯片外部引入计数脉冲。但8155的定时器/计数器，不论是定时功能还是计数功能都是由外部提供计数脉冲，其信号引脚是TIMERIN。④MCS-51单片机的定时器/计数器，计数溢出时，自动置位TCON寄存器的计数溢出标志位（TF）,供用户查询或中断方式使用；但8155的定时器/计数器，计数溢出时向芯片外部输出一个信号（TIMEROUT）。而且这一信号还有脉冲和方波两种形式，可由用户进行选择。4.8155内部定时器及使用7.4MCS-51并行I/O端口的扩展7.4.1借用外部RAM地址扩展I/O端口7.4.2采用8255A扩展I/O端口7.4.3采用8155扩展I/O端口P2647.5MCS-51对LED/LCD/键盘的接口7.5.1MCS-51对LED的接口LED-LightEmittingDiode（发光二极管）LED数码显示器也称LED数码管，是由多只条状半导体发光二极管按照一定的连接方式组合而成的。是省电显示器的一种,广泛的应用于MP3,手机等屏幕。7.5MCS-51对LED/LCD/键盘的接口LED显示器中的发光二极管共有两种连接方法，一种是共阴极连接，另一种共阳极连接。共阳极：正极均连接在一起，作为公共阳极与电源正极相连。共阴极：各发光二极管的负极均连接在一起，作为公共阴极与电源负极相连。1.LED数码显示管显示原理为了显示数字或字符，必须对数字或字符进行编码。七段数码管加上一个小数点，共计8段。因此为LED显示器提供的编码正好是一个字节dpgfedcbaD7D6D5D4D3D2D1D0如共阴极时，管脚分别加上01111111即7FH时，显示“8”通过同名管脚上所加电平的高低来控制发光二极管是否点亮从而显示不同字形。dpgfedcbaD7D6D5D4D3D2D1D0如共阳极时，管脚分别加上11111000即F8H时，显示“7”2.MCS-51对LED的显示6.5991RAM区建显示缓冲区：用于存放相应LED显示管欲显示字符在字形码表中的地址偏移量。p2717.5.3MCS-51对非编码键盘的接口键盘可分为独立联接式和行列式两类。每一类又可根据对按键的译码方法不同分为编码键盘和非编码键盘两种。编码键盘通过硬件电路产生被按按键的键码和一个选通脉冲，选通脉冲常作CPU的中断请求信号。非编码键盘：每个按键的作用只是使相应接点接通或断开，每个按键的键码并非硬件产生，而是由相应扫描处理程序对它扫描形成的。硬件电路简单，在微机中得到广泛应用。1.MCS-51对独立式非编码键盘的接口2.MCS-51对行列式非编码键盘的接口p282被按键行首键和列值读取7.6定时/计数器8051内部有两个16位的可编程定时/计数器，记为定时器T0和T1,每个定时器/计数器都属于特殊功能寄存器。特点：可分为定时器模式和计数器模式两种。这两种模式又可单独设定为方式0、方式、方式2、方式。定时时间或计数值都可由CPU通过程序设定。定时器/计数器是一个二进制的加1计数器，当计数器计满回零时能自动产生溢出中断请求，表示定时时间到或计数终止。7.6.1定时/计数器的控制1）启动控制位TR0、TR1：=0，停止定时器工作；=1，启动定时器工作。例：启动T0：SETBTR02）溢出中断标志位TF0、TF1：定时器