桂小林 第6章 开关量输入输出控制接口-2012

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方式1的输出组态和应答信号
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3．方式2




方式2为双向选通I/O方式，只有A口才 有此方式。 这时，C口有5根线用作A口的应答联络 信号，其余3根线可用作方式0，也可用 作B口方式1的应答联络线。 方式2就是方式1的输入与输出方式的组 合，各应答信号的功能也相同。 而C口余下的PC0~PC2正好可以充当B 口方式1的应答线，若B口不用或工作 于方式0，则这三条线也可工作于方式0。
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6.2.1 8255A的编程结构


8255A的逻辑结构如图6-2所示，主要包括 三个并行的输入/输出端口A、B和C，A组和 B组的控制电路，数据缓冲器以及读写控制逻 辑等部分。 为了与A组和B组进行区分，以下将端口A、 B和C称为PA口、PB口和PC口。
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发光的 段 afgcd
显示 的 字符 A
发光的 段 aefg
1
2 3 4
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bc
abged abgcd fgbc
6
7 8 9
afgcde
abc abcdefg abcdfg
b
C d E
abcdefg
adef bcdeg adefg
q
– = P
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方法二：采用置位/复位PC口方式，具体程序段如下： MOV DX，控制口 MOV AL，0 000 101 1B；即0BH，选择PC5，置位 OUT DX，AL ；PC5置1（高电平） MOV AL，0 000 101 0B；即0AH，选择PC5，复位 OUT DX，AL ；PC5置0（低电平）

MOV MOV OUT MOV MOV OUT MOV OUT
DX，控制口 AL，1 00 0 X X XB ；选择PC高位输出，方式0 DX，AL ； DX，PC口 AL，XXX 1 XXXX B ；即PC4设置为高电平输出 DX，AL ；PC4置1（高电平） AL，XXX 0 XXXX B ；即PC4设置为低电平输出 DX，AL ；PC4置0（低电平）
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6.2.2 8255A的引脚功能

1．面向CPU的引脚信号及功 能



D0-D7：8位，双向，三态数据 线，用来与系统数据总线相连； RESET：复位信号，高电平有 效，输入，用来清除8255A的 内部寄存器，并置A口，B口， C口均为输入方式； A1，A0：内部口地址的选择， 输入。这两个引脚上的信号组 合决定对8255A内部的哪一个 口或寄存器进行操作
第6章 数字量输入输出接口
西安交通大学计算机系 桂小林 2011年4月23日
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目录



6.1 并行接口的概念 6.2并行接口控制芯片8255A 6.3 数字量并行接口的应用 6.4 数字量串行接口及芯片8251A 6.5 光电隔离输入输出接口
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概述



数字量输入输出接口包括数字量输入和数字 量输出两大部分。 数字量是计算机能够直接识别和处理的信号。 输入输出系统中的主要数字量包括开关量输 入和输出。所以数字量又称为开关量。 本章主要介绍数字量并行输入输出接口、数 字量串行输入输出接口以及光电隔离的输入 输出接口。
图6-1 数据总线进行并行通行的例子
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6.2并行接口控制芯片8255A


8255A是Intel公司生产的可编程并行接口芯 片，它有多种工作方式可以进行选择，并且 通常无需外围电路，使用方便而且广泛 。 6.2.1 8255A的编程结构 6.2.2 8255A的引脚功能 6.2.3 8255A的控制字 6.2.4 8255A的工作方式
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2．面向外设的引脚信号及 功能



PA0~PA7：A组数据信号， 用来连接外设；具有输入、 输出锁存功能，可以作为单 向或双向信号线使用。 PB0~PB7：B组数据信号， 用来连接外设；具有输出锁 存功能，仅可以作为单向信 号线使用。 PC0~PC7：C组数据信号， 用来连接外设或者作为控制 信号。具有输出锁存功能， 仅可以作为单向信号线使用。
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（1）方式1的输入组态和应答信号的功能

图6-7给出了8255A的A口和B口在方式1的输入组态图。 C口的PC3-PC5用作A口的应答联络线，PC0-PC2则作 用B口的应答联络线，余下的PC6~PC7还可作为方式0 使用。
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方式1输入组态的应答联络线
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3、8255A的状态字

8255A无状态寄存器，在方式1和方式2时，可 以用端口C兼作状态用。
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6.2.4 8255A的工作方式
1．方式0 方式0称为基本输入/输出方式，适 合在同步传输（无条件传输）和程 序查询方式下工作，CPU通过软件 方式确认外设状态，与外设交换数 据，因而不适合在实时性要求高的 应用环境。 在方式0中，PA、PB和PC相互独立 工作，PC又分为高4位和低4位两个 独立的部分，通过控制字可以将这 四部分任意选择为输入或输出，共 有16种组合。
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6.2.3 8255A的控制字

1．方式控制字（控制口）
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2．C口置位/复位控制字（控制口）
注意：这里必须使用控制口操作PC口
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例如，某系统要求使用8255A的C口的PC5 输出一个由高到低的跳变。可以通过两种方 式设置。 如下页
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显示不同数字和字符时，七段数码管需要点 亮的二极管位置不同。如，显示数字“3‖， 需要点亮a、b、c、d和g四段发光二极管。 表6-2给出了图6.13所示结构的七段数码管 实现数字0~9以及字符A~F时，需要发光的 二极管段。
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显示 显示 的 发光的段 的 数字 数字 0 abcdef 5
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（1）PA、PB和PC口的作用与功能 8255A有三个I/O端口，分别是PA、PB和PC，三个端口都 是8位的，并且通过编程可以作为输入、输出或输入/输出端 口使用。 PA口是一个独立的8位I/O口，有数据输入/输出锁存功能。 PB口也是一个独立的8位I/O口，有数据输出锁存功能。 PC口可以看作是一个独立的8位I/O口；也可以看作是两个 独立的4位I/O口，还可看作独立的8位I/O口。有数据输出 锁存功能。 端口PA和PB通常独立使用，而端口PC既可以独立使用，也 可以配合端口PA和PB的工作，为它们提供联络信号，包括 选通信号和应答信号。 端口PC在独立工作时，既可以8位并行输入或输出，也可以 按位操作，具有更大的灵活性。
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（2）A组和B组的控制电路 在配合端口PA和PB工作时，端口PC被分为两部分，高4位（PC7 ~ PC4）与端口PA一起构成了A组，而低4位（PC3 ~ PC0）与端口PB一 起构成了B组。 A组和B组的控制电路接收由读写控制逻辑获得的控制字，分别对A组和 B组的工作方式进行控制，因此A组和B组可以工作在不同方式下。
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6.1 并行接口的概念



并行接口通信就是把一个字符的各位同时用 几根线进行传输。 并行通信用在传输速率要求较高，而传输距 离较短的场合。 图6-1给出了数据总线进行并行通行的例子。
源 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 0 1 0 1 0 1 1 0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 目 的
6.3.1 七段数码管接口 6.3.2 非编码键盘接口 6.3.3并行打印机接口
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6.3.1 七段数码管接口
1、单个LED与8255A的接口 2、多个LED与 8255A的接口


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七段数码管



数码显示管（LED）是一种简单的显示输出设备，通常作为 仪器、仪表的显示器，用于显示数字或少数字符。 LED种类较多、大小各异，主要有七段数码管和16段数码管。 图6.13给出了一种七段式数码管的内部结构。
abcfg
g gd abefg 35
1、单个七段数码管与8255A的 接口

8255A与单个数码管的接口电路如图6.14所示。
共阳
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该数码管由8个发光二极管构成，对外引脚共9个，分别是a、 b、c、d、e、f、g、dp和公共引脚，采用共阳极结构。除 Vcc外，每个引脚外接1个460欧姆的电阻，然后连接到 8255A的PB口的PB0~PB7上。 根据题意，当在PB0上输出低电平时，LED的a段二极管发 光，输出高电平时，LED的a段二极管熄灭。其它各段发光 的方法依次类推。
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（3）数据缓冲器 双向、三态的数据缓冲器是8255A与数据总线的接 口，微处理器可以通过它向三个I/O端口写入或读 出数据，或者写入控制字以选择8255A的工作方式。 （4）读写控制逻辑 读写控制逻辑电路负责管理8255A的数据传输过程， 实现8255A内部和外部的数据、控制字的传送。它 根据地址、控制信号（复位信号、读写信号和片选 信号等）的组合来决定将微处理器发送的控制字传 送给A组或B组的控制电路，或者选择输入或输出数 据到PA、PB和PC口。