PLC教学教程 第九章 MCS-51扩展IO接口的设计.pdfVIP

第9章 MCS-51扩展I/O接口的设计 9.1 I/O接口扩展概述 I/O (输入/输出)接口是MCS-51与外设交换数字信 息的桥梁。 I/O扩展也属于系统扩展的一部分。 真正用作I/O口线的只有P1口的8位I/O线和P3口的某些 位线。 在多数应用系统中，MCS-51单片机都需要外扩I/O接 口电路。 9.1.1 I/O接口的功能 I/O接口电路应满足以下要求： 1.实现和不同外设的速度匹配 大多数的外设的速度很慢，无法和µs量级的单片机 速度相比。 单片机只有在确认外设已为数据传送做好准备的前提 下才能进行I/O操作。 想知道外设是否准备好，需I/O接口电路与外设之 间传送状态信息。 2. 输出数据锁存 由于单片机工作速度快，数据在数据总线上保留的时 间十分短暂，无法满足慢速外设的数据接收。I/O电路 应具有数据锁存器，以保证接收设备接收。 3. 输入数据三态缓冲 输入设备向单片机输入数据时，但数据总线上面可 能“挂”有多个数据源，为不发生冲突，只允许当前正 在进行数据传送的数据源使用数据总线，其余的应处 于隔离状态。 9.1.2 I/O端口的编址 首先清楚I/O接口 （Interface）和I/O端口 。 （Port）的概念 I/O端口：简称I/O口，指具有端口地址的寄存器或 缓冲器。 I/O接口：是指单片机与外设间的I/O接口芯片。 一个I/O接口芯片可以有多个I/O端口， （1）数据口 （2）命令口 （3）状态口 I/O端口编址是给所有I/O接口中的寄存器编址。 I/O端口编址两种方式：独立编址与统一编址。 1．独立编址方式 I/O寄存器地址空间和存储器地址空间分开编址，但 需专门读写I/O的指令和控制信号。 2．统一编址方式 I/O寄存器与数据存储器单元同等对待，统一编址。 不需要专门的I/O指令，直接使用访问数据存储器的指 令进行I/O操作，简单、方便且功能强。 MCS-51使用统一编址的方式 每一接口芯片中的一个功能寄存器（端口）的地址 就相当于一个RAM单元。 9.1.3 I/O数据的几种传送方式 为实现和不同的外设的速度匹配，I/O接口必须根 据不同外设选择恰当的I/O数据传送方式。 I/O数据传送的几种传送方式是： （1）同步传送（2）异步传送（3）中断传送。 1.同步传送方式 （无条件传送） 当外设速度和单片机的速度相比拟时，常采用同步传 送方式，最典型的同步传送就是单片机和外部数据存储 器之间的数据传送。 2.查询传送方式 （条件传送，异步式传送） 查询外设“准备好”后，再进行数据传送。 优点：通用性好，硬件连线和查询程序十分简单， 缺点：效率不高。 为提高效率，通常采用中断传送方式。 3.中断传送方式. 外设准备好后，发中断请求，单片机进入与外设数 据传送的中断服务程序，进行数据的传送。中断服务 完成后又返回主程序继续执行。工作效率高。 9.1.4 I/O接口电路 如何实现I/O接口的扩展。Intel公司的配套可编程 I/O接口芯片的种类齐全，为扩展I/O接口提供了很大 的方便。 常用的外围I/O接口芯片有： （1）8255A：可编程的通用并行接口电路（3个8位 I/O口）。 （2）8155H：可编程的IO/RAM扩展接口电路（2个8 位I/O口,1个6位I/O口, 256个RAM字节单元，1个14 位的减法定时器/计数器）。 可与MCS-51单片机直接连接，接口逻辑十分简单 此外，74LS系列的TTL电路也可以作为MCS-51的扩展 I/O口，如74LS244、 74LS273等。 最后介绍利用串行口来扩展并行I/O口。 9.2 MCS-51与可编程并行I/O芯片8255A的接口 9.2.1 8255A芯片介绍 8255A是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯 片，具有3个8位的并行I/O口，3种工作方式，可通过 编程改变其功能，因而使用灵活方便，通用性强。 1.引脚说明 40只