MCS-51數(shù)字信號輸入輸出接口電路

1、第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 7.1 I/O資源及擴展資源及擴展7.2 開關信號輸入開關信號輸入/輸出方式輸出方式7.3 簡單顯示驅動電路簡單顯示驅動電路7.4 LED數(shù)碼管及其顯示驅動電路數(shù)碼管及其顯示驅動電路7.5 鍵盤電路鍵盤電路7.6 光電耦合器件接口電路光電耦合器件接口電路7.7 單片機與繼電器接口電路單片機與繼電器接口電路 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 7.1 I/O資源及擴展資源及擴展 通過單片機實現(xiàn)數(shù)字信號的輸入處理和輸出控制時，必須了解以下問題： (1) 準確理解CPU中各引腳的功能，確定可利用的I/O資源，并做出相

2、對合理的使用規(guī)劃。 (2) 作為輸出控制線時，必須了解CPU復位期間和復位后該引腳的狀態(tài)。 (3) 了解I/O端口輸出級電路結構和I/O端口的負載能力。 (4) 了解I/O端口輸出電平范圍。 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 7.1.1 通過鎖存器、觸發(fā)器擴展通過鎖存器、觸發(fā)器擴展I/O口口 1. 輸出口輸出口 圖圖7-1 使用使用74LS273擴展輸出口擴展輸出口RDWDPSENPALE/TXDRXDVP/EAX1X2RESETINT0INT1T0T1P1.0/T2P1.1/T2EXP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7VCC4.3 k19189121314151234567

3、83938373635343332D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D73478131417181Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q1D2D3D4D5D6D7D8D2122232425262728A8A9A10A11A14A12A13A15171629301110LEU274LS373256912151619A0A1A2A3A4A5A6A7OE1D0D1D2D3D4D5D6D73478131417181Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q1D2D3D4D5D6D7D8DCLK74LS273256912151619O0O1O2O3O4O5O6O7CLR11ABCA11 12A12

4、3A13G1G2AG2B6A1545A1474LS138Y0Y1Y2Y6Y7Y3Y4Y5U315141312111097WR2374LS021U4A14.3 kVCCU4數(shù)據(jù)輸出8XC5X或8XC5XX21131U1P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 當A15、A14、A13、A12、A11為10110時，U3譯碼輸出 有效，或非門U4等效于反相器，可見CPU寫外部RAM選通信號 延遲了一個門電路延遲時間(約15 ns)，寫端口地址為B000H，執(zhí)行如下命令即可將

5、累加器Acc內容鎖存到74LS273的輸出端。 6YWRMOV DPTR, #0B000H; 將輸出口地址送數(shù)據(jù)指針 MOVX DPTR, A; 把累加器A內容鎖存到74LS273的輸出端第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 對于確實需要將數(shù)據(jù)寫入這類“高電平送數(shù)，下降沿鎖存”的器件，如某些LCD顯示模塊時，可采用如下辦法解決。 方法一：將這類器件的數(shù)據(jù)輸入端、數(shù)據(jù)鎖存使能端LE與CPU的I/O引腳(如P1.X)或具有輸出鎖存功能的I/O擴展芯片，如8255、8155的輸出口相連，如圖7-6所示。 方法二：在數(shù)據(jù)輸入端與CPU數(shù)據(jù)總線之間加延遲電路(如門延遲或RC積分延遲電路)，使輸入端數(shù)據(jù)

6、滯后，保證鎖存器數(shù)據(jù)鎖存使能信號LE的下降沿在數(shù)據(jù)無效前出現(xiàn)，這樣 信號經過反相后即可作為鎖存信號LE。 WR第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 2. 輸入口輸入口 圖圖7-2 擴展輸入口擴展輸入口 D0D1D2D3D4D5D6D7347813141718LEU174LS373347813141718OE111Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q1D2D3D4D5D6D7D8DCPUD7 D02.2 kVCC數(shù)據(jù)輸入D0D1D2D3D4D5D6D7256912151619LEU174LS373347813141718OE111Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q1D2D3D4D5D6D7D8DCPUD

7、7 D02.2 kVCC數(shù)據(jù)輸入ABCA11 12A123A13G1G2AG2B6A1545A1474LS138Y0Y1Y2Y6Y7Y3Y4Y5151413121110971YD074LS125G1A1G2G42AG33ARDU4U31245109134A12數(shù)據(jù)輸入2Y3Y4YD1D2D336811第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 圖圖7-3 擴展輸入擴展輸入/輸出口輸出口 P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7RDWDPSENPALE/TXDRXDVP/EAX1X2RESETINT0INT1T0

8、T1P1.0/T2P1.1/T2EXP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.71918912131415123456783938373635343332D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D73478131417181Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q1D2D3D4D5D6D7D8D2122232425262728A8A9A10A11A14A12A13A15171629301110LEU274LS373256912151619A0A1A2A3A4A5A6A7OE1D0D1D2D3D4D5D6D73478131417181Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q1D2D3D4D5

9、D6D7D8DCLK74LS273256912151619O0O1O2O3O4O5O6O7CLR11ABCA11 12A123A13G1G2AG2B6A1545A1474LS138Y0Y1Y2Y6Y7Y3Y4Y5U31514131211109714.3 kVCCU4數(shù)據(jù)輸出8XC5X或8XC5XX2 CPU31U111U4A1數(shù)據(jù)輸入WR2356WR9U4B4U4C1011121314151617256912151619LE74LS373347813141718OE1Q2Q3Q4Q5Q6Q7Q8Q1D2D3D4D5D6D7D8D2.2 kVCCU5D0D1D2D3D4D5D6D71074LS0

10、281第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 7.1.2 用用8255可編程可編程I/O芯片擴展芯片擴展MCS-51的的I/O口口圖圖7-4 8255A引腳引腳(a) 引腳功能；引腳功能；(b) 引腳排列引腳排列 1. 8255的結構及引腳功能的結構及引腳功能 D0D1D2D3D4D5D6D7RESETWRPB7PB6PB5PB4PB4PB5PB6PB7A1A0GNDRDPC2PC3PB0PB1PA3PA2PA1PA0123456789101112131415161718383736353433323130292827262524232221VCCPB3PB2CSPC7PC6PC5PC4PC0

11、PC119203940PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7RDA0A1RESET536984321403938371819202122232425D0D1D2D3D4D5D6D7PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC714151617131211103433323130292827WR35CS6(a)(b)第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 其中： D7D0 數(shù)據(jù)總線，雙向，三態(tài)，可與CPU數(shù)據(jù)總線直接相連。 A1、A0 地址線，輸入。8255含有ABC三個8位輸入/輸出口和一個控制/狀態(tài)寄存器，即4個可尋址的I/O端口。

12、A1、A0地址線狀態(tài)編碼與這四個I/O端口的對應關系如下： 地址線A1、A0編碼對應的端口A1A000A口01B口10C口11控制/狀態(tài)寄存器第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 表表7-1 8255的工作狀態(tài)的工作狀態(tài) 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 PA7PA0 A口數(shù)據(jù)輸入/輸出線。 PB7PB0 B口數(shù)據(jù)輸入/輸出線。 PC7PC0 C口數(shù)據(jù)輸入/輸出線。當A、B口工作在選通方式時，C口部分引腳作為A、B口的通信聯(lián)絡信號。 8255內部由A、B、C三個并行口和一個控制/狀態(tài)寄存器組成。其中控制寄存器主要用于設置ABC三個并行口的工作狀態(tài)包括工作方式，輸入還是輸出。 第 7 章

13、 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 A口：作為輸出口時，是一個8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存和緩沖器；作為輸入口時，是一個8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器。 B口：作為輸出口時，是一個8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存和緩沖器；作為輸入口時，是一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器(即B口對輸入數(shù)據(jù)不具備鎖存功能)。 C口：作為輸出口時，是一個8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存和緩沖器；作為輸入口時，是一個8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器(即C口對輸入數(shù)據(jù)不具備鎖存功能)。 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 28255工作方式工作方式 表7-2 8255工作方式控制字各含義 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 表7-3 A、B口工作在方式1或2下C口引腳的含義 第 7 章 數(shù)

14、字信號輸入/輸出接口電路 其中： (1) 當A或B口工作在方式1，且作為輸入口時，PC5PC3引腳是A口的選通信號；PC2PC0是B口的選通信號。各選通信號含義如下： 輸入選通信號，輸入，低電平有效。該信號由外設提供，外設通過 信號將數(shù)據(jù)鎖存到A或B口輸入緩沖器中。 IBF(Input Buffer Full)輸入緩沖滿信號，輸出，高電平有效。當該信號有效時，表示輸入到A或B輸入緩沖器內的數(shù)據(jù)未被CPU讀走，外設不能再把數(shù)據(jù)輸入緩沖器內。IBF接外設的輸出允許控制(由于IBF是C口引腳，CPU可以通過讀C口信息，查詢該信號的狀態(tài)，確認是否需要讀A、B口輸入緩沖器內容)。 _STB_STB第 7

15、 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 INTR（Interrupt Request）中斷請求信號，輸出，高電平有效。當 、IBF有效時，該信號有效，向CPU發(fā)出中斷請求，一般接CPU的中斷輸入端。 _STB第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 下面以A口為例，說明選通輸入方式下的數(shù)據(jù)傳輸過程，硬件連接如圖7-5(a)所示。 當外設需要將數(shù)據(jù)輸入8255 A口時，先檢查IBFA(即PC5引腳)的狀態(tài)。 當IBFA無效(即處于低電平狀態(tài))，即把數(shù)據(jù)送A口。 外設輸入 信號到8255的PC4引腳，以便將數(shù)據(jù)鎖存到A口輸入緩沖器中。 8255接收到信號后，一方面使IBFA(即PC5引腳為高電平)有效，通

16、知外設不能再發(fā)送數(shù)據(jù)到A口；另一方面，使INTRA(即PC3引腳)有效，通知CPU可以讀A口的數(shù)據(jù)。 CPU響應INTRA，向8255發(fā)送 信號，讀A口數(shù)據(jù)。8255接收信號后，使INTRA和 無效，為接收下一外設數(shù)據(jù)做準備。 _STB_RD_STB第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 (2) 當A或B口工作在方式1，且作為輸出口時，PC7、PC6、PC3引腳是A口的選通信號；PC2PC0是B口的選通信號，含義如下： 外設響應，輸入，低電平有效，該信號由外設提供。當外設已讀走了8255輸出口上的數(shù)據(jù)時，向8255回送的應答信號。 （Output Buffer Full）輸出緩沖器滿指示信號，

17、輸出，低電平有效。當CPU把數(shù)據(jù)寫入8255的輸出口后，該信號有效，表示外設可以讀取輸出口上的數(shù)據(jù)。一般接外設的輸入請求端。 INTR（Interrupt Request）中斷請求信號，輸出，高電平有效。當無效時，該信號有效，表明8255可接收CPU輸出的數(shù)據(jù)。一 般 接 C P U 的 中 斷 輸 入 端 ， 如 圖 7 - 5 ( b )所示。 _ACK_OBF第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 圖7-5 選通輸入/輸出連接示意圖A口工作在選通輸入方式的連接示意圖；(a) (b) A口工作在選通輸出方式的連接示意圖 CPU數(shù)據(jù)總線RDRDRDINTRPC3PC4PC5PA口(輸入)接P

18、A口引腳IBFSTB外設CPU8255(a)第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 CPU數(shù)據(jù)總線WRINTRPC3PC6PC7PA口(輸出)接PA口引腳ACK外設CPU8255(b)WRWROBF圖7-5 選通輸入/輸出連接示意圖A口工作在選通輸入方式的連接示意圖；(a) (b) A口工作在選通輸出方式的連接示意圖 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 (3) 在雙向傳輸方式（A口方式2）下，使用了PC7PC3作為聯(lián)絡信號。 可見，當A或B工作在方式1或2狀態(tài)下，C口部分引腳作為聯(lián)絡信號使用，不能再作為一般的I/O引腳使用，但未用的C口引腳仍可以作為一般I/O引腳使用： 例如，當A口工作在

19、方式0（基本輸入/輸出方式），B口工作在方式1時，除PC7PC4可作為一般I/O引腳使用(輸入還是輸出由工作方式控制字的b3位決定)，PC3也可以作為一般I/O引腳使用(輸入還是輸出由工作方式控制字的b0位決定)。 又如，當A、B口均工作在選通輸入方式時，PC7PC6仍可作為一般I/O引腳使用(輸入還是輸出由工作方式控制字的b3位決定)。 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 3. C口復位口復位/位置控制字位置控制字 當C口處于輸出狀態(tài)時，具有位控制功能，把“復位/位置控制字”寫入控制寄存器后，即可使C口相應位置1或清零，C口復位/位置控制字格式如下： 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電

20、路 4. 8255與與MCS-51接口應用舉例接口應用舉例 【例7.1】 在某單片機應用系統(tǒng)中，需要46共24個按鍵的鍵盤以及驅動FM19264點陣式LCD顯示器，其中LCD顯示器主要引腳信號功能如下： 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7TALE/PSENTXDRXDINT0INT1T1T0X1X2RESET13121514311918917163938373635343332D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D734781314171

21、8Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q72122232425262728A8A9A10A11A14A12A13A1510113029LEU274LS373256912151619A0A1A2A3A4A5A6A71D0D1D2D3D4D5D6D7ABCA11 12A123A13G1G2AG2B6A1545A1474LS138Y0Y1Y2Y6Y7Y3Y4Y5U31514131211109787C52或89C52U11P1.0/T2P1.1/T2EXP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7123456782.0 KVCCRES/VPAEWRRDOE11D0D1D2D3D4D5D6D7PA0PA1P

22、A2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7RDA0A1RESET536984321403938371819202122232425D0D1D2D3D4D5D6D7PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC714151617131211103433323130292827WR35CS6RDWRA0A1RES8255ADB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7FM19264 LCDPA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1PB2PB3PB4PB5ID/WR/PC0PC1PC2PC3CS1CS2CS3EPC0PC3引腳輸入21VCC

23、RESETUSA74LS04RESSW1SW4SW7SW*SW2SW5SW8SW0SW3SW6SW9SW#SW3SW6ESCLEFTSWBSWEUPDOWNSWCSWFEnterRightPB0PB1PB2PB3PB4PB5VCC9.1 K 9.1 K 9.1 KPC3PC2PC1PC0PC4PC7 輸出8255P芯片地址：A口：8800HB口：8801HC口：8802H控制口：8803H接8255的C口(PC0PC3輸入)沒有按鍵按下為高電平接8255的B口由B 口依次輸出只有一個為低電平的掃描碼6.8 k8圖7-6 8255A與8XC5X接口電路 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 8

24、255 A口地址為8800H；8255 B口地址為8801H；8255 C口地址為8802H；8255 控制寄存器口地址為8803H?？赏ㄟ^如下指令對8255進行初始化：MOV DPTR, #8803H; 8255控制口地址送DPTRMOV A, #81H; 工作方式控制字送累加器A MOVX DPTR, A; 工作方式控制字送8255控制口 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 通過如下命令將存放在累加器A的數(shù)據(jù)信息寫入LCD：MOV DPTR, #8800H; 將LCD顯示器數(shù)據(jù)口地址送DPTRMOVX DPTR, A; 寫入數(shù)據(jù)信息送A口INC DPTR; 指向B口MOV A, #01

25、000000B; 送讀寫、數(shù)據(jù)/命令標志（B口低6位與LCD讀寫操作無關，可設為0）MOVX DPTR, A; 使 引腳為低電平；引腳為高電平INC DPTR; 指向C口MOV A, #11110000BMOVX DPTR, A; 即E為高，同時選中CS3-CS1CLR Acc.7; 使E信號為低電平，以便LCD將數(shù)據(jù)鎖存到其內部的數(shù)據(jù)鎖存器中 MOVX DPTR, A 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 7.1.3 利用利用8155/8156可編程可編程I/O芯片擴展芯片擴展MCS-51的的I/O口口 8155/8156也是MCS-51單片機系統(tǒng)常用的可編程I/O擴展芯片，與MCS-51

26、接口方便。采用40引腳DIP封裝形式，單一+5 V工作電源。8155/8156 可編程I/O擴展芯片除了可提供三個可編程的I/O端口(A、B均為8位I/O口，C口為6位I/O端口)外，還提供了256字節(jié)的SRAM存儲單元和一個14位可編程定時/計數(shù)器，并內置了地址鎖存器，地址線可直接與MCS-51單片機的P0口相連，無須使用74LS373作地址鎖存器，特別適合擴展具有片內程序存儲器的MCS-51單片機CPU，如8751、8752、87C51/52/54/58、89C51/52/54/58、87C51X2/52X2/54X2/58X2、89C51X2/52X2/54X2/58X2等的I/O口。當

27、系統(tǒng)所需外部數(shù)據(jù)存儲器容量不大時，由1片CPU和1片8155即可構成I/O端口較多的單片機應用系統(tǒng)。 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 1. 內部結構及引腳功能內部結構及引腳功能 圖7-7 8155/8156內部結構及引腳排列 PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7CEWRMIO/ALE8910721222324252627282930313233343536PC0PC1PC2PC3PC4PC53738391231213141516171819RD11(b)AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7TMROUT6TMRIN3

28、RESET48155HPA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7CEWRMIO/ALE8910721222324252627282930313233343536PC0PC1PC2PC3PC4PC53738391231213141516171819RD11(b)AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7TMROUT6TMRIN3RESET48156H256字節(jié)靜態(tài)RAMA口命令/狀態(tài)寄存器B口C口14位定時/計數(shù)器PA7PA0PB7PB0PC7PC0MIO/PA7PA0CETMRINRESETRDWRALEVCCGNDTMROUT(a)

29、第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 其中： ALE地址鎖存信號，輸入。在ALE信號下降沿將AD7AD0地址信號鎖存到8155內部的地址鎖存器中，以便將AD7AD0作為數(shù)據(jù)線使用(輸入或輸出)；ALE信號可直接與MCS-51 CPU的地址鎖存信號ALE相連。 AD7AD0地址/數(shù)據(jù)總線，雙向，可直接與MCS-51 CPU的P0口相連。 CE片選信號，輸入，對于8155來說，低電平有效；對于8156來說，高電平有效。這是8155與8156的惟一區(qū)別。 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 I/O端口、命令/狀態(tài)寄存器以及內部RAM選擇信號。當 =0，即低電平時，讀寫對象是8155內部256字

30、節(jié)的SRAM；當=1，即高電平時，操作對象是I/O口或內部寄存器(包括命令/狀態(tài)寄存器以及定時/計數(shù)器的高6位或低8位)。這6個寄存器的地址編碼由A2A0(當 =1時，A7A3沒有定義)決定，如下所示： MIO /MIO /MIO /A2 A1 A0 寄存器或I/O口 0 0 0 命令/狀態(tài)寄存器（命令寄存器和狀態(tài)寄存器的地址編碼相同，但命令寄存器只能寫入，即寫操作對象是命令寄存器；而狀態(tài)寄存器只能讀出，因此讀操作對象為狀態(tài)寄存器） 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 0 0 1 A口0 1 0 B口0 1 1 C口1 0 0 定時/計數(shù)器低8位1 0 1 定時/計數(shù)器高6位 讀I/O口或

31、內部RAM選通信號，輸入，低電平有效。 寫I/O口、命令及狀態(tài)寄存器、內部RAM選通信號，輸入，低電平有效。 PA7PA0，A口I/O引腳，雙向，輸出時具有鎖存功能，但輸入不鎖存。 _RD_WR第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 PB7PB0，B口I/O引腳，雙向，輸出時具有鎖存功能，但輸入不鎖存。 PC5PC0，C口I/O引腳，雙向，輸出時具有鎖存功能，但輸入不鎖存。 TMRIN定時/計數(shù)器輸入端。 定時/計數(shù)器輸出引腳，輸出信號形式(方波或脈沖信號)由定時/計數(shù)器工作方式決定。 RESET復位信號輸入引腳，高電平有效。只要RESET引腳保持5 s高電平信號，即可使8155進入復位狀態(tài)，

32、復位后，各端口均置為輸入方式。 _TMROUT第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 2. 8155初始化初始化 表7-4 8155命令寄存器各位的含義 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 表7-5 8155的四種工作方式 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 3. 8155狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器 表表7-6 8155的狀態(tài)寄存器各位的含義的狀態(tài)寄存器各位的含義 位定義位定義狀態(tài)寄存器各位含義狀態(tài)寄存器各位含義b0INTRAA口中斷請求有效標志，口中斷請求有效標志，1有效，有效，0無效無效b1ABFA口緩沖器滿標志，口緩沖器滿標志，1滿，滿，0空空b2INTEAA口中斷允許標志，口中斷允許

33、標志，1有效，有效，0無效無效b3INTRBB口中斷請求有效標志，口中斷請求有效標志，1有效，有效，0無效無效b4BBFB口緩沖器滿標志，口緩沖器滿標志，1滿，滿，0空空b5INTEBB口中斷允許標志，口中斷允許標志，1有效，有效，0無效無效b6TIMER定時器溢出中斷，定時器溢出中斷，1表示溢出。讀出狀態(tài)字或硬件復位使，自動清零表示溢出。讀出狀態(tài)字或硬件復位使，自動清零b7-沒有定義沒有定義第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 4. 8155內部定時內部定時/計數(shù)器初始化計數(shù)器初始化 使用8155內部定時/計數(shù)器時，硬件上必須從TMRIN輸入端輸入定時/計數(shù)脈沖，此外，還必須將定時/計數(shù)器

34、初值和輸出波形分別寫入定時/計數(shù)器的低8位和 高位寄存器中。在定時/計數(shù)器高8位中，低6位（即D5D0）是定時/計數(shù)器的高6位(T13T8)，而高兩位（即D7、D6）用于定義定時/計數(shù)器定時時間到輸出信號的波形，具體如下：00：單次方波。01：連續(xù)方波。10：單次脈沖。11：連續(xù)脈沖。 _TMROUT第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 5. 8155的典型應用的典型應用 圖圖7-8 8155典型應用實例之一典型應用實例之一 P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7PALE/PSENTXDRXDINT1T

35、1T0X1X2RESET1312151431191891716393837363534333221222324252627281011302989C52U1P1.0/T2P1.1/T2EXP1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7123456784.3 KVCCRES/VPAEWRRDDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7FM19264 LCDPA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1PB2PB3PB4PB5ID/WR/PC0PC1PC2PC3CS1CS2CS3EC口輸出口21VCCRESETUSA74LS04RESSW1SW4SW7SW*SW2SW5SW8S

36、W0SW3SW6SW9SW#SW3SW6ESCLEFTSWBSWEUPDOWNSWCSWFEnterRightPB0PB1PB2PB3PB4PB5VCC9.1 K9.1 K 9.1 KP1.3P1.2P1.1P1.0沒有按鍵被按下為高電平輸出INT012MHz20 PC220 PC3YR 4.7 KIN4148DVCCRESETC122 RDPA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7CEMIO/ALE71121222324252627282930313233343536PC0PC1PC2PC3PC4PC5373839123121314151

37、61718199AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7TMROUT6TMRIN3RESET48155H8WRRD106.8 k8U2第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 8155芯片數(shù)據(jù)/地址總線AD7AD0直接與89C52 CPU數(shù)據(jù)/地址總線，即P0口相連；89C52 CPU的P2.7(即A15)與8155片選信號 相連（由于系統(tǒng)中除了8155芯片外，沒有其他的數(shù)據(jù)存儲器芯片或I/O擴展電路，因此將8155片選信號 接地，即加電后一直處于選中狀態(tài)；或直接與P2.7相連），當P2.7為0時，8155處于選中狀態(tài)；P2.6接8155的IO端口/存儲器選擇信號 。可見，8155芯片2

38、56字節(jié)內部RAM地址為： 0000H00FFH(P2.7為0，P2.6為0，P2.5P2.0取0) _CE_CE_/MIO第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 8155芯片內I/O端口、命令/狀態(tài)寄存器地址為(P2.7為0，P2.6為1，P2.5P2.0取0，A7A3取0)：命令/狀態(tài)寄存器地址為4000H； A口地址為4001H； B口地址為4002H； C口地址為4003H； 定時/計數(shù)器低8位地址為4004H； 定時/計數(shù)器高6位和定時器輸出TMROUT波形定義位地址為4005H。 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 由于C口作為LCD顯示器的控制信號，輸出。而A口與LCD顯示器

39、數(shù)據(jù)總線相連，寫LCD時，輸出；讀LCD時，輸入。B口低6位作為鍵盤列掃描線，輸出。因此8155工作在ALT2方式，即命令字為0FH(寫LCD時)、0EH(讀LCD時)。因8155只有22根I/O引腳，當I/O引腳不緊張時，可將P1.3P1.0作為鍵盤行輸入線，如本例所示(如果P1.3P1.0引腳另有用途，則可把鍵盤行輸入線接到A口的PA3PA0引腳，這樣在讀鍵盤時，只要重新初始化8155，將A口改為輸入狀態(tài)即可)。 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 通過如下指令對8155進行初始化：MOV DPTR, #4000H; 8155命令口地址送DPTRMOV A, #0FH; 命令字送累加器

40、A（8155的A口處于輸出方式）MOVX DPTR, A; 命令字送8155命令口通過如下命令將存放在累加器A的數(shù)據(jù)信息寫入LCD：MOV DPTR, #4001H; 將LCD顯示器數(shù)據(jù)口地址送DPTRMOVX DPTR, A; 數(shù)據(jù)信息送A口INC DPTRINC DPTR; 指向C口MOV A, #00 111101B; 送讀寫、數(shù)據(jù)/命令標志（C口只有低6位，高兩位b7、b6可設為0）MOVX DPTR, A; 使 引腳為低電平；引腳為高電平，E為高，同時選中CS3-CS1CLR Acc.5; 使E信號為低電平，以便LCD將數(shù)據(jù)鎖存到其內部的數(shù)據(jù)鎖存器中 MOVX DPTR, A 第 7

41、 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 7.2 開關信號輸入開關信號輸入/輸出方式輸出方式 1. 直接解碼輸入直接解碼輸入/輸出方式輸出方式 在這種方式中，直接利用CPU I/O引腳輸入/輸出開關信號，如圖7-9(a)所示，其中P1.0、P1.1作為輸入引腳，當K1、K2斷開時，P1.0、P1.1為高電平；當K1、K2被按下時，相應引腳為低電平。對于內部含有上拉電阻的I/O口，如8051系列CPU的P1口，可不必外接上拉電阻R1、R2。而對于采用推、拉輸出結構的I/O口，作為輸入引腳使用時，I/O引腳處于懸空狀態(tài)，如PIC16C系列CPU的I/O端口，作為輸入引腳時，必須外接上拉電阻，使K1、K2不

42、按下時，輸入引腳為高電平。 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 圖7-9 輸入/輸出方式 EAECET1ES0ET1EX1ET0EX0AFHAEHADHACHABHAAHA9HA8H字 節(jié) 地 址 A8H位 地 址IEN0PCA中 斷 允 許串 行 口 1(I2C總 線 )中 斷 允 許串 行 口 中 斷 允 許定 時 器 T1中 斷 允 許定 時 器 T0中 斷 允 許中斷允許 INT1中斷允許 INT0(a)中 斷 允 許ET20E8H字 節(jié) 地 址 ： 0E8H位 地 址復 位 后 初 值 為 xxxxxxx0BIEN1定 時 器 T2中 斷 允 許(b)第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸

43、出接口電路 圖7-9 輸入/輸出方式 列線P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7行線(c)第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 2. 編碼輸入編碼輸入/輸出方式輸出方式 在這種方式中，將若干條用途相同(均為輸入或輸出)的I/O引腳組合在一起，按二進制編碼后輸入或輸出。例如，對于n條輸出引腳，經過譯碼后，可以控制2n個設備；對于2n個不同時有效的輸入量，經過編碼器與CPU連接時，也只需要n個引腳，如圖7-9(b)所示。 顯然，采用編碼輸入/輸出時，CPU I/O引腳利用率高，但硬件開銷大。 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 3. 矩陣輸入矩陣輸入/輸出方式輸出方

44、式 將CPU I/O引腳分成兩組，用N條引腳構成行線，M條引腳構成列線，行、列的交叉點就構成了所需的NM個檢測點。顯然，所需的I/O引腳數(shù)目為N+M,而檢測點總數(shù)達到了NM個，如圖7-9(c)所示。可見，I/O引腳的利用率較高，硬件開銷少，因此得到了廣泛應用。 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 7.3 簡單顯示驅動電路簡單顯示驅動電路 7.3.1 發(fā)光二極管發(fā)光二極管 圖圖7-10 LED二極管伏安特性曲線二極管伏安特性曲線 普通二極管電流 IF / mALED發(fā)光二極管50.7 1.2電壓 VF / V6.0第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 (1) 外加正向電壓小于0.91.1

45、V時，LED不導通；當外加電壓大于正向閥值電壓時，LED導通，同時發(fā)光。顯然，LED二極管的正向導通電壓比普通二極管大，具體數(shù)值與LED材料有關，如表7-7所示。 表7-7 LED正向壓降與材料的關系 LED材料正向導通電壓VF /V砷化鎵(GaAs)1.2鎵鋁砷(GaAlAs)1.61.8磷化鎵(GaP)1.92.5磷砷化鎵(GaAsP)1.61.8 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 (2) LED導通后，伏安特性曲線更陡，即LED導通后，內阻更小。 (3) LED二極管反向擊穿電壓比普通二極管低，一般在510 V之間。 LED二極管的亮度與LED材料、結構以及工作電流有關。一般說來，

46、工作電流越大，亮度也越大，但亮度與工作電流的關系，因材料而異，例如GaP發(fā)光二極管，當工作電流增加到一定數(shù)值后，電流增加，LED亮度不再增大， 即出現(xiàn)亮度飽和現(xiàn)象；而GaAsP發(fā)光二極管的亮度隨電流的增大而增大，在器件因功耗增加而損壞前觀察不到飽和現(xiàn)象。 LED發(fā)光二極管工作電流在520 mA之間，最大不超過50 mA，否則會損壞。為了獲得良好的發(fā)光效果，LED平均工作電流控制在1015 mA較合理。 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 7.3.2 驅動電路驅動電路 圖7-11 CPU與LED接口電路(a)、(c)、(e) 高電平有效；(b)、(d) 低電平有效 (a)(b)(c)CPUL

47、EDVDVCCRICA740612CPULEDVDVCCRICA740712(d)CPULEDVDVCCRICA740712(e)CPU2.2 kRbNPNLEDVDVCCRCPU2.2 kRbNPNLEDVDVCCRP1.XP1.X第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 其中圖(a)使用NPN三極管驅動，P1.X 引腳輸出高電平時，三極管飽和導通，限流電阻R和LED內阻（幾歐姆幾十歐姆）構成了集電極等效電阻，R的大小由IC=IF=(VCC-VF-VCES)/R。其中IC為集電極電流；IF為LED工作電流；VCC為電源電壓；VCES為三極管飽和壓降，一般在0.10.2 V之間；VF為LED導通

48、電壓，一般在1.22.5 V之間。 當VCC為5 V，VF取2.0 V，IF取15 mA時，限流電阻R大致為200 。 當P1.X引腳輸出低電平時，三極管截止，功耗小，該電路惟一缺點是復位期間，P1口輸出高電平，LED發(fā)光（當然也可以利用這一特性構成復位指示器）。 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 7.4 LED數(shù)碼管及其顯示驅動電路數(shù)碼管及其顯示驅動電路 7.4.1 LED數(shù)碼管數(shù)碼管 圖7-12 LED數(shù)碼顯示管 abcdedfdpCOM(3.8)(c)abcdedfdpCOM(3.8)(d)abcdefgdpcde54321gfa b10 9 8 7 6(a)(b)第 7 章 數(shù)字

49、信號輸入/輸出接口電路 7.4.2 LED數(shù)碼顯示器接口電路數(shù)碼顯示器接口電路 從LED數(shù)碼管結構可以看出，不同筆段的組合就可以構成不同的字符， 例如當筆段a、b、c、d、e、f被點亮時，就可以顯示數(shù)字“0”；又如筆段a、b、c、d、g被點亮就顯示數(shù)字“3”。理論上，七個筆段可以顯示128種不同的字符，扣除其中沒有意義的組合狀態(tài)后，七段LED數(shù)碼管可以顯示的字符如表7-8所示。 依據(jù)顯示驅動方式的不同，可將LED數(shù)碼顯示電路分為靜態(tài)顯示方式和動態(tài)顯示方式。 在靜態(tài)顯示方式中，每個LED發(fā)光二極管工作電流在1020 mA之間；而在動態(tài)顯示方式中，為了獲得良好的亮度，LED發(fā)光二極管瞬時工作電流可

50、以適當提高，一般取2035 mA之間。 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 b7dpb6gb5fb4eb3db2cb1bb0a110000001111100110100100101100001001100110010010100000101111100010000000100100001000100010000011111001101010000110000110100011101000110010001001100100011011111111111111字形字符0123456789ABCDEFpHY不顯示共陽筆段碼C0HFFH共陽筆段碼F9HA4HB0H99H92H82HF8H80H9

51、0H88H83HC6HA1H86H8EH8CH89H91HBFH3FH00H06H5BH4FH66H6DH7DH07H7FH6FH77H7CH39H5EH79H71H73H76H6EH40H第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 表表7-8 七段七段LED數(shù)碼管可以顯示的字符數(shù)碼管可以顯示的字符 1. LED靜態(tài)顯示接口電路靜態(tài)顯示接口電路 (1) 圖7-13(a)是一位的共陽極LED靜態(tài)顯示驅動電路， P1口輸出筆段代碼，經7407驅動后，直接驅動LED。該電路的優(yōu)點是結構簡單，直接利用P1 口輸出鎖存器作為筆段代碼鎖存器，缺點是占有了P1.0P1.6七根I/O線。驅動程序如下：MOV DP

52、TR,#2000H ; 把筆段代碼表首地址放入DPTR中MOVC A,A+DPTR ; 取相應數(shù)字的筆段代碼，待顯示的數(shù)字存放在A累加器中MOV P1,A ; 把取出的筆段代碼送P1口顯示ORG 2000H ; 筆段代碼存放在2000H開始的單元中 DB C0H,0F9H,0A4H,.; 筆段代碼表 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 圖7-13 LED靜態(tài)顯示接口電路 1359235P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.62468246IC17407200 IC27407214679105abdefgcdpafbecgdp385 V第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路

53、(b)afbecgdp387642191051312111091514ABCDEFG7126LELTBIIC14511afbecgdp387642191051312111091514ABCDEFGABCDLELTBIIC24511afbecgdp387642191051312111091514ABCDEFGABCDLELTBIIC34511afbecgdp387642191051312111091514ABCDEFGABCDLELTBIIC44511abcdefgdpabcdefgdpabcdefgdpabcdefgdp345P1.0P1.1P1.2P1.3P1.77126345P1.0P1.

54、1P1.2P1.3P1.67126345P1.0P1.1P1.2P1.3P1.57126345P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1(07)5 VABCD圖7-13 LED靜態(tài)顯示接口電路 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 圖7-13 LED靜態(tài)顯示接口電路 (b)afbecgdp387642191051312111091514ABCDEFG7126LELTBIIC14511afbecgdp387642191051312111091514ABCDEFGABCDLELTBIIC24511afbecgdp387642191051312111091514ABCDEFGABCDLELTBI

55、IC34511afbecgdp387642191051312111091514ABCDEFGABCDLELTBIIC44511abcdefgdpabcdefgdpabcdefgdpabcdefgdp345D0D1D2D3712634571263457126345D3D05 VIC64511D0D1D2D3D0D1D2D3D0D1D2D3IC2DIC2AIC2BIC2C2356891112141013Y0Y1Y2Y3WR74LS02Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7ABCE1E2E3Y0Y1Y2Y215141312111097123465A0A1A14A15IC1第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口

56、電路 (2) 圖7-13(b)是4位LED靜態(tài)顯示接口電路，該電路使用具有鎖存、譯碼、驅動功能的CD4511作為鎖存/譯碼/驅動電路，筆段測試輸入LT及消隱輸入BI接高電平(無效)，鎖存輸入端LE分別接P1.7、P1.6、P1.5、P1.4。當LE為低電平時，譯碼輸出由ABCD輸入端編碼決定。當LE由低電平變?yōu)楦唠娖綍r，鎖存了輸入端ABCD的狀態(tài)，譯碼輸出也相應地保持不變，即CD4511為上升沿鎖存。 因此，顯示驅動程序如下(假設將30H單元作為個位顯示緩沖區(qū)，31H 單元作為十位顯示緩沖區(qū)，32H單元作為百位顯示緩沖區(qū)，33H單元作為千位顯示緩沖區(qū))： 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路

57、 MOV R0,#30H ; 取顯示緩沖區(qū)首地址; 顯示個位MOV A,R0ORL A,#1110 0000B ; 屏蔽千、百、十位ANL A,#1110 1111BMOV P1,A; 將個位顯示信息送P1SETB Acc.4 ; 使P1.4為高電平，數(shù)碼不變，再送P1口MOV P1,A; 顯示十位INC R0MOV A,R0 ORL A,#1101 0000B ; 屏蔽千、百、個位ANL A,#1101 1111BMOV P1,A; 將十位顯示信息送P1SETB Acc.5 ; 使P1.5為高電平，數(shù)碼不變，再送P1口第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 MOV P1,A; 顯示百位INC

58、 R0MOV A,R0ORL A,#1011 0000B ; 屏蔽千、十、個位ANL A,#1011 1111BMOV P1,A; 將百位顯示信息送P1SETB Acc.6; 使P1.6為高電平，數(shù)碼不變，再送P1口MOV P1,A;顯示千位INC R0MOV A,R0ORL A,#0111 0000B ; 屏蔽十、百、個位ANL A,#0111 1111BMOV P1,A; 將千位顯示信息送P1SETB Acc.7; 使P1.7為高電平，數(shù)碼不變，再送P1口 MOV P1,A 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 (3) 在MCS-51系列單片機中，I/O端口與外部RAM統(tǒng)一編碼。因此，當

59、系統(tǒng)中所需的外部RAM容量小于32 KB時，可通過I/O口輸出顯示代碼，如圖7-13(c)所示。 顯然，當A15、A14為10時，74LS138譯碼輸出有效。由于個位、十位、百位、千位鎖存輸入端LE分別接74LS138譯碼器的端，因此各位端口地址為： 個位 8000H 十位 8001H 百位 8002H 千位 8003H 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 可以使用如下顯示驅動程序將顯示緩沖區(qū)內容送LED顯示器。MOV R0,#30H ; 取顯示緩沖區(qū)首地址MOV DPTR,#8000H ; 將LED顯示管首地址送數(shù)據(jù)指針DISP: MOV A,R0MOVX DPTR,A ; 輸出顯示數(shù)據(jù)

60、INC R0INC DPTRCJNE R0, #34H, DISP 第 7 章 數(shù)字信號輸入/輸出接口電路 2. 動態(tài)顯示方式動態(tài)顯示方式LED顯示器顯示器 圖7-14 由P1口輸出的LED動態(tài)顯示接口電路 afbecgdp764219105abcdefgdpafbecgdp764219105abcdefgdpafbecgdp764219105abcdefgdpafbecgdp764219105abcdefgdpafbecgdp764219105abcdefgdpafbecgdp764219105abcdefgdp712693P1.0P1.1P1.2P1.3Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7AB