第9章单片机ⅣO接口扩展技术 简单芯片扩展IO接口 主要内容 8255可编程接口芯片及其使用 8155可编程接口芯片及其使用 键盘及显示器接口设计 AD和D/A转换接口技术
第9章单片机I/O接口扩展技术 ➢ 简单芯片扩展I/O接口 ➢ 8255可编程接口芯片及其使用 ➢ 8155可编程接口芯片及其使用 ➢ 键盘及显示器接口设计 ➢ A/D和D/A转换接口技术 主 要 内 容
9.11/O接口概述—接口的功能 11/O接口的功能 速度匹配:锁存数据、传送联络信号。输入设备数 据缓冲适应CPU的快速操作。 数据格式转换:并-串转换、AD、D/A转换。 电平转换:电平幅值或正/负逻辑转换。 隔离:通过接口三态门将总线与其它设备隔离。 21/O接口的编址方式 存储器统一编址方式:CPU将1/0接口当作存储单元 对待,访问1/0与访问存储器单元操作相同 1/0独立编址方式:另外设立一个独立的10空间, 与存储器空间互不影响,单独编址供1/0设备使用。 在指令系统中,有专用于1/0访问的指令 2021/2/10 单片彻原理次应用
2021/2/10 单片机原理及其应用 2 9.1 I/O接口概述——I/O接口的功能 2 I/O接口的编址方式 ➢存储器统一编址方式：CPU将I/O接口当作存储单元 对待，访问I/O与访问存储器单元操作相同 ➢I/O独立编址方式：另外设立一个独立的I/O空间， 与存储器空间互不影响，单独编址供I/O设备使用。 在指令系统中，有专用于I/O访问的指令。 1 I/O接口的功能 ➢速度匹配：锁存数据、传送联络信号。输入设备数 据缓冲适应CPU的快速操作。 ➢数据格式转换：并-串转换、A/D、D/A转换。 ➢电平转换：电平幅值或正/负逻辑转换。 ➢隔离：通过接口三态门将总线与其它设备隔离
9.11/O接口概述—接口的功能 3WO接口数据传送方式 >同步传送方式(无条件传送) 外设与CPU速度相当时,采用此种方式。如: 单片机与外部RAM之间的数据传送。 >查询传送方式(条件传送) 读接口状态 CPU与1/0接口之间的 数据传送由程序控制来实 现。通过查询外设是否准 外设 READY?N 备就绪来决定是否传送数 据。 Y 通用性好,软硬件简 数据传送 单,CPU效率低。 2021/2/10 单片彻原理次应用
2021/2/10 单片机原理及其应用 3 3 I/O接口数据传送方式 外设READY？ Y N 数据传送 读接口状态 ➢同步传送方式（无条件传送） 外设与CPU速度相当时，采用此种方式。如： 单片机与外部RAM之间的数据传送。 ➢查询传送方式（条件传送） CPU与I/O接口之间的 数据传送由程序控制来实 现。通过查询外设是否准 备就绪来决定是否传送数 据。 通用性好，软硬件简 单，CPU效率低。 9.1 I/O接口概述——I/O接口的功能
9.1I0接口概述—0接口的功能 中断控制传送方式 (1)任何外设与CPU交换信息,需向CPU发出中 断申请; 2)CP∪检测到中断请求,若满足中断响应条件, CPU立即停止正在执行的程序,转去执行中断处理程序, 进行数据传送。 (3)中断处理完毕返回被中断的程序处,继续执 行原来的程序。 CPU的效率提高。 2021/2/10 单片彻原理次应用
2021/2/10 单片机原理及其应用 4 ➢中断控制传送方式 （1） 任何外设与CPU交换信息，需向CPU发出中 断申请； （2）CPU检测到中断请求，若满足中断响应条件， CPU立即停止正在执行的程序，转去执行中断处理程序, 进行数据传送。 （3） 中断处理完毕返回被中断的程序处，继续执 行原来的程序。 CPU的效率提高。 9.1 I/O接口概述——I/O接口的功能
9.1/⑦○接口概述—◎接口的功能 个查询方式和中断方式比较的实例 打印机打印时序 接收 打印 接收 打印 接收 数据 数据 数据 查询方式CPU时序 数据传送 查询等待 查询等待 中断方式CPU时序 数据传送 执行程序 执行程序 2021/2/10 单片彻原理次应用 5
2021/2/10 单片机原理及其应用 5 打印 接收 数据 打印 接收 数据 接收 数据 打印机打印时序 查询方式CPU时序 查询等待 数据传送 查询等待 中断方式CPU时序 执行程序 数据传送 执行程序 一个查询方式和中断方式比较的实例 9.1 I/O接口概述——I/O接口的功能
9.1I0接口概述—/0接口的功能 直接存储器存取方式(DMA) 存储器 由硬件完成数据 交换,不需要CPU的 CPU 介入,由DMA控制器 求 DMA 控制,使数据传送在 控制器 存储器与外设之间直 IO口 接传送。 快、成本高。 外设 2021/2/10 单片彻原理次应用 6
2021/2/10 单片机原理及其应用 6 由硬件完成数据 交换，不需要CPU的 介入，由DMA控制器 控制，使数据传送在 存储器与外设之间直 接传送。 快、成本高。 存储器 CPU 外设 I/O口 DMA 控制器 ➢ 直接存储器存取方式（DMA） 9.1 I/O接口概述——I/O接口的功能
9.1I0接口概述—0接口的功能 4MCS-51单片机的|/0接口扩展 MCS-51系列单片机的外部RAM和I/O口是统 编址的,因此用户可以把单片机外部64KRAM空间的 一部分作为扩展I/O的地址空间。 单片机可以像访问外部RAM存储器那样访问外 部接口芯片,对其口进行读写操作,在逻辑操作和 指令使用上无任何区别 2021/2/10 单片彻原理次应用
2021/2/10 单片机原理及其应用 7 MCS－51系列单片机的外部RAM和I/O口是统一 编址的，因此用户可以把单片机外部64KRAM空间的 一部分作为扩展I/O的地址空间。 单片机可以像访问外部RAM存储器那样访问外 部接口芯片，对其口进行读写操作，在逻辑操作和 指令使用上无任何区别。 4 MCS-51单片机的I/O接口扩展 9.1 I/O接口概述——I/O接口的功能
9.2简单芯片扩畏○接口 实现方式 采用TTL、CMOS电路。 设计原则 输入口具有缓冲作用缓冲器。 输出口具有锁存作用—锁存器 常用TL芯片 缓冲器:74LS244,74LS245 锁存器:74LS273,74LS373,74LS374 74LS377等。 2021/2/10 单片彻原理次应用
2021/2/10 单片机原理及其应用 8 ➢ 实现方式 采用TTL、CMOS电路。 ➢ 设计原则 输入口具有缓冲作用——缓冲器。 输出口具有锁存作用——锁存器。 ➢ 常用TTL芯片 缓冲器：74LS244，74LS245 锁存器： 74LS273，74LS373，74LS374， 74LS377等。 9.2 简单芯片扩展I/O接口
9.2简单芯片扩展IO接口 芯片功能介绍 (1)74LS244三态缓冲器(2×4路) VCCA20 74LS244三态缓冲器功能表 1A1 2G 3 11L18 1G状态输入/输出 41A2 2A4 2Y3 1Y216 1高阻隔离 高阻 1A3 2A315 7 TY3/1 0驱动输入≡输出导通 13 1A4 2A2 2Y1 10 1Y4F12 GND 2A1 2021/2/10 单片彻原理次应用
2021/2/10 单片机原理及其应用 9 ➢ 芯片功能介绍 （1）74LS244三态缓冲器(24路) 1G 状态 输入/输出 1 高阻 隔离 0 驱动 输入＝输出 74LS244三态缓冲器功能表 9.2 简单芯片扩展I/O接口 高阻 导通
9.2简单芯片扩展IO接口 (2)74LS2738D锁存器 VCCA20 74LS2738D锁存器真值表 Q0 Q7 19 CLR(MR)CLK(CP)Dn D718 nQn DO 4D1 17 D6 L禁止 5 Q1 61Q2 Q616 Q5 15 D2 D5/14 X个个 8D3 13 D4 9 Q412 HHH Q3 Q0锁 GND 2021/2/10 单片彻原理次应用
2021/2/10 单片机原理及其应用 10 CLR(MR) CLK(CP) L X H Dn Qn X L H H H H L L L x Q0 74LS273 8D锁存器真值表 （2）74LS273 8D锁存器 9.2 简单芯片扩展I/O接口 禁止 导通 导通 锁存