[工学]101010第9章 89C51扩展IO接口的设计.ppt

;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电路应具有数据输 出锁存器，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 I/O接口（Interface）和I/O端口（Port）的概念： ①I/O端口：简称I/O口，指具有端口地址的寄存器或缓冲器。 ②I/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，分为： （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 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 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。 89C51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）查询传送 （3）中断传送。 1.同步传送方式 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 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。 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。;9.1.4 I/O接口电路 常用的外围I/O接口芯片有： （1）82C55：可编程的通用并行接口电路（3个8位I/O口） （2）81C55：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89C51单片机直接连接，接口逻辑十分简单。;9.2 MCS-51与可编程并行I/O芯片82C55的接口 9.2.1 82C55芯片介绍 82C55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，使用灵活方便，通用性强。 40引脚，双列直插封装，见图9-1。;2.内部结构 【见图9-2】 包括三个并行数据输入/输出端口，两种工作方式的控制电路，一个读写控制逻辑电路和一个8位数据总线缓冲器。 左边的引脚与89C51连接，右边的引脚与外设连接。 （1）端口PA、PB、PC 三个8位并行口。都可以选为输入/输出工作模式。功能和结构上有些差异。 PA口：一个8位数据输出锁存器和缓冲器；一个8位数据输入锁存器。 PB口：一个8位数据输出锁存器和缓冲器；一个8位数据输入缓冲器。 PC口：一个8位的输出锁存器；一个8位数据输入缓冲器。 通常PA、PB口作为输入/输出口；PC口：①作为输入/输出口；②在软件的控制下，分为两个4位端口，作为PA口、PB口选通方式操作时的状态控制信号。;(2)A组和B组控制电路 根据89C51写入的“命令字”控制82C55工作方式。 A组：PA口和PC口的上半部（PC7～PC4）。 B组：PB口和PC口的下半部（PC3～PC0），根据“命令字”对PC口按位“置1”或“清0”。 (3)数据总线缓冲器 一个三态双向8位缓冲器，作为8255A与单片机数据线之间接口，传送数据、指令、控制命