第9章扩展输入输出讲述.ppt

第9章 AT89S51单片机  的I/O扩展 * 内容概要 AT89S51本身有4个通用的并行I/O口P0~P3，但是真正用作通用I/ O口线的只有P1口和P3口的某些位线。有时，AT89S51单片机需要进行外部I/O接口的扩展。 介绍AT89S51扩展常用可编程I/O接口芯片82C55的设计。 * 9.1 I/O接口扩展概述 9.1.1 扩展的I/O接口功能 扩展的I/O接口电路应满足以下功能要求。 1．实现和不同外设的速度匹配 2．输出数据锁存 3．输入数据三态缓冲 * 9.1.2 I/O端口的编址 首先弄清楚I/O接口（Interface）和I/O端口（Port）的概念。I/O接口是单片机与外设间的连接电路的总称。I/O端口（简称I/O口）是指I/O接口电路中具有单元地址的寄存器或缓冲器。一个I/O接口芯片可以有多个I/O端口，传送数据的称为数据口，传送命令的称为命令口，传送状态的称为状态口。当然，并不是所有的外设都一定需要3种端口齐全的I/O接口。 每个I/O接口中的端口都要有地址，以便AT89S51通过读写端口来和外设交换信息。常用I/O端口编址有两种方式，一种是独立编址方式，另一种是统一编址方式。 * 1．独立编址 I/O端口地址空间和存储器地址空间分开编址。优点I/O地址空间和存储器地址空间相互独立，界限分明。 2．统一编址 把I/O端口与数据存储器单元同等对待。I/O端口和外部数据存储器RAM统一编址。因此外部数据存储器空间也包括I/O端口在内。 优点是不需专门的I/O指令。缺点但是需要把数据存储器单元地址与I/O端口的地址划分清楚，避免数据冲突。 * 9.1.3 I/O数据的传送方式 为实现和不同外设的速度匹配，须根据不同外设选择恰当的I/O数据传送方式。I/O数据传送方式有：同步传送、异步传送和中断传送。 9.1.4 I/O接口电路 常用的外围I/O接口芯片： （1）82C55：可编程通用并行接口（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，256RAM单元，1个14位的减法计数器）。 都可以和AT89S51直接连接，接口逻辑简单。 * 9.2 AT89S51扩展I/O接口芯片82C55的设计 9.2.1 82C55芯片简介 Intel公司的可编程并行I/O接口芯片，3个8位并行I/O口，3种工作方式，作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。 * 图9-1 82C55的引脚图 图9-2 82C55的内部结构 * 1．引脚说明 共40个引脚，引脚功能如下： D7～D0：三态双向数据线，与单片机的P0口连接，用来与单片机之间传送数据信息。 CS*：片选信号线，低有效，表示本芯片被选中。 RD*：读信号线，低有效，读82C55端口数据的控制信号。 WR*：写信号线，低电平有效，用来向82C55写入端口数据的控制信号。 Vcc：+5V电源。 * PA7～PA0：端口A输入/输出线。 PB7～PB0：端口B输入/输出线。 PC7～PC0：端口C输入/输出线。 A1、A0：地址线，用来选择82C55内部的4个端口。 RESET：复位引脚，高电平有效。 2．内部结构 如图9-2，3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。 各部件的功能如下： * （1）端口PA、PB、PC 3个8位并行口PA、PB和PC，都可选为输入/输出工作模式，功能和结构上有差异。 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口、PB口作为输入/输出口，PC口既可作为输入/输出口，也可在软件控制下，分为两个4位端口，作为端口PA、PB选通方式操作时的状态控制信号。 * （2）A组和B组控制电路 是两组根据AT89S51写入的“命令字”控制82C55工作方式的控制电路。A组控制PA口和PC口的上半部（PC7～PC4）；B组控制PB口和PC口的下半部（PC3～PC0），并可用“命令字”来对端口PC的每一位实现按位置“1”或清“0”。 （3）数据总线缓冲器 数据总线缓冲器是一个三态双向8位缓冲器，作为82C55与系统总线之间的接口，用来传送数据、指令、控制命令以及外部状态信息。 * （4）读/写控制逻辑电路 接收AT89S51单片机发来的控制信号RD* 、WR* 、RES