单片机输入和输出.ppt

* 第七章 输入和输出 7.1 概述 7.1.1 I/O接口电路的功能 1.地址译码 2.数据缓冲和锁存 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。 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.信息转换 4.通信联络 I/O (输入/输出)接口（ Interface ） 是MCS-51与外设交换数字信息的桥梁。 7.1.2 I/O接口的构成 一个典型的I/O接口如图所示。其中有数据端口、状态端口和控制端口。CPU通过这些端口与外部设备之间进行信息的传送。通常将信息按各自的作用分成以下三种。 1.数据信息 数据信息是最基本的一种信息，按其数据的表示形式又可以分为以下几种。 （1）数字量 用8位二进制数或是以ASCII码表示的数据或字符。 开关量是表示两个状态的量，实际上它可表示为一位或多位二进制数字量。 脉冲量也是一种数字量，计数脉冲、定时脉冲等在计算机控制系统中也很常见。 （2）模拟量 当微型机用于控制、检测或数据采集时．大量的现场信息是连续变化的物理量(如温度、压力、流量．位移等)．这些物理量经过传感器变换成电量，并经放大得到模拟电压或电流．这些模拟量必须再经过A／D转换后．把它们变成数字量才能输入计算机。计算机的输出也必须先经过D／A转换，把数字量变成模拟量后再控制执行机构。 2. 状态信息 输入设备的“准备就绪”，输出设备的“忙”信号等。CPU根据外设的状态，决定是否输入或输出数据。 3．控制信息 控制信息是在传选过程中．CPU发送给外设的命令．用于控制外设的工作。例如，控制设备的起停 7.1.3 I/O端口的地址分配 首先清楚I/O接口（Interface）和I/O端口（Port）的概念。 一个I/O接口芯片可以有多个I/O端口， （1）数据口（2）控制口（3）状态口 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。 扩展I/O口与外部RAM统一编址 使用同样的指令MOVX访问 注意控制总线RD/WR的接法 7.2 微型机与外设之间的数据传送方式 微型机与外设之间的数据传送方式可归纳为三种：程序传送、中断传送和DMA传送。 7.2.1 程序传送 不是传送程序 程序传送，是指CPU与外设之间的数据传送在程序控制下进行的一种方式，它又分为无条件传送和条件传送两种。 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。 适用于对简单的I/O设备（如开关、LED显示器、继电器等）的操作，或者I/O设备的定时固定或已知的场合。 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。 7.2.2 中断传送 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。 7.2.3 直接存储器存取传送（DMA——Direct Memory Access） 是一种由专门的硬件DMA控制器（DMAC）来控制的传送方式。 在DMAC的控制下，外设接口可直接与内存进行高速的数据传送，而不必经过CPU，于是进行传送时就不必作保护现场，恢复现场之类的额外操作。DMA方式主要是通过硬件来实现的，因而传送速率很高，数据传送的速度基本上取决于外设和存储器的速度。DMA方式特别适用于大批量数据的高速传送。 7.3 MCS—51的并行I/O口 单片机总共有P0、P1、P2、P3四个8位双向输入输出端口，每个端口都有锁存器、输出驱动器和输入缓冲器。 4个I/O端口都能作输入输出口用， 其中P0和P2通常用于对外部存储器的访问， P3口具有双功能 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。 P0是真正的双向I/O口 P1、P2、P3是准双向I/O口 7.4 MCS—51并行口的扩展 真正用作I/O口线的只