单片机输入输出扩展及应用

1. 扩展 I/O口（8255）时，8031与可编程I/O接口之间一般要加 锁存器，其作用是（ ） A. 锁存寻址单元的低八位地址 B. 锁存寻址单元的数据 C. 锁存寻址单元的高八位地址 D. 锁存相关的控制和选择信号 2. 扩展 8255是为了( )。 A.增大存储器的容量 B.扩展I/O端口的数量 C.增加寄存器的数量 D.提高端口的驱动能力
DB
数据 总线 缓冲器
A组 端口C 高四位
PC 4 ~ PC 7
B组 端口C 低四位
PC 0 ~ PC 3
RD WR A1 A0 RESET
读/写 控制 逻辑
B组 控制
B组 端口B
PB0 ~ PB7
CS
图7.8 8255的内部结构框图
为了控制方便，将8255的三个口分成A，B两组。其中A组包 括A口的8条口线和C口的高四位PC4 ~ PC7 。B组包括B口的8条口线 和C口的低四位 PC0 ~ PC3 。A组和B组分别由软件编程来加以控制。
5.2 简单I/O口扩展
5.2.1 简单输入口扩展
1. 两个输入口扩展
简单输入口扩展使用的集成芯片，比较典型 的如74LS244芯片。图7.1为74LS244芯片的引脚。
CS1 1A1
1
20
VCC
2Y4 1A 2 2Y3 1A 3 2Y2 1A 4 2Y1 GN D
5
74LS 244 15
1011Βιβλιοθήκη 5.3.2 8255的扩展逻辑电路
MCS-51单片机可以和8255直接连接，图7.9给出了一 种扩展电路。
RD
WR
RD
WR
P2.7
P0.7
P0.0
CS
PA 0～PA 7
74LS 373
A1 A0 D0 8255
D7
8031
PB 0～ PB
7
ALE
RST
RESET
PC 0～PC 7
图7.9 8255的扩展逻辑电路
） 。
6. 当定时器工作在方式 1 ，系统采用 12M 晶振时，若 要定时器定时 50ms ，则定时器的初始值为（ ） 。 A. 50 B. 50000 C. 65536 D. 15536
第五章 单片机I/O口扩展及应用
5.1
I/O口扩展概述
5.1.1 I/O口扩展的原因
MCS-51系列单片机共有四个并行I/O口，分别是P0 、P1 、 P2 和P3 。其中P0 口一般作地址线的低八位和数据线使用；P2 口 作地址线的高八位使用；P3是一个双功能口，其第二功能是一 些很重要的控制信号，所以P3一般使用其第二功能。这样供用 户使用的I/O口就只剩下P1 口了。另外，这些I/O口没有状态寄
5.3 8255可编程通用并行接口芯片
5.3.1 8255的外部引脚和内部结构
1. 外部引脚
8255的外部引脚(参考P118)所示，其中：
双向，由软件决定。
PA0 ~ PA7 ：A口的输入输出信号线。该口是输入还是输出或
PB 0 ~ PB 7 ：B口的输入输出信号线。该口是输入还是输出， 由软件决定。 PC 0 ~ PC 7 ：C口信号线。该口可作输入、输出、控制和状态 线使用，由软件决定。
8255的内部结构框图如图7.8所示。从图可以看
到，左边的信号与系统总线相连。而右边是与外设
相连接的三个口。三个口均为8位。其中A口输出有
锁存能力，输入亦有锁存能力。B口输入输出均有 锁存能力。C口输出有锁存能力，输入没有锁存能 力，在使用上要注意到这一点。
A组 控制
A组 端口 A
PA 0 ~ PA 7
（2）方式1下，A口和B口均为输入 这种情况和两口均为输出类似，各条控制引线的定义如 图7.11所示。
A口
A口
OBFA ACKA INTRA
PC 5
PC7
PC 6
PC4
PC3
PC3
8255
STBA IBFA INTRA
8255
PC0 PC1 PC2
B口
INTRB OBFB ACKB
PC0 PC1 PC2
: ACK 输出缓冲器满信号，低电平有效。用来告诉外设， 在规定的接口上CPU已输出一个有效的数据，外设可以从该 口取走此数据。 ：外设响应信号，低电平有效。用来通知接口外设 OBF
已经将数据接收，并使 OBF 1 。 INTR：中断请求信号，高电平有效。当外设已从接口取
走数据，口的缓冲器变空，且接口允许中断时，INTR有效。 即， 且允许中断，则INTR=1。 ACK 1OBF 1
5.3.3 8255的工作方式
8255共有三种工作方式，这些工作方式可用软件编程来指定。
1. 工作方式0，又称基本输入输出方式
2. 工作方式1，又称选通输入输出方式 在这种方式下，A口和B口仍作为数据的输出或输入口而 同时要利用C口的某些位作为控制和状态信号，从而实现这种 工作方式。 （1）方式0下，A口和B口均为输出 各条控制引线的定义如图7.10所示。 各控制信号的含义如下：
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
C口低四位输入还是输出 0：输出 1：输入 B口输入还是输出 0：输出 1：输入 B口工作方式 0：方式0 1：方式1 C口高四位输入还是输出 0：输出 1：输入 A口输入还是输出 0：输出 1：输入 A口工作方式 00：方式0 01：方式1 1 ：方式2 ×
标志位 1：方式控制字 0：C口置位/复位控制字
P0 74LS 244 AL E
74LS 373
2716
P2.3 ~ P2.7
RD





Y CS
Y CS
Y CS
Y CS
Y CS
图7.3 多个（例如5个）输入口扩展的电路
5.2.2 简单输出口扩展
1. 简单输出口扩展使用的典型芯片 简单输出口扩展通常使用74LS377芯片，该芯片是一个具 有“使能”控制端的锁存器。其信号引脚如图7.4所示。其中： 1D～8D为8位数据输入线，1Q～8Q为8位数据输出线，CK为 时钟信号上升沿数据锁存，为使能控制信号，低电平有效。 VCC为＋5V电源。74LS377的逻辑电路如图7.5所示。
CS
0 0 0 0
A0 A1
WR
0 1 0 1
CS
1 0 1 0
所选断口 A口 A口 B口 B口
操作 读A口 写A口 读B口 写B口
0 0 0 0 0 1 0 1
0 0 0
1 0 1 0 1 1
0 1 1
1 0 0
C口 C口 控制寄存 器
读C口 写C口 写控制寄存 器
1
××
×
×
∕
高阻状态
2.
内部结构
1D G 1Q 1D 2D 2Q 3Q 3D 4D 4Q GND 74LS377 VCC 8Q
D
Q
1Q
CK G
～
8D 7D 7Q 6Q 6D 5D 5Q CK
～
8D
D
Q
8Q
CK G CK
G
图7.4 74LS377引脚图
图7.5 74LS377的逻辑电路
由逻辑电路可知，74LS377是由D触发器组成的，D触 发器在上升沿输入数据，即在时钟信号（CK）由低电平跳 变为高电平时，数据进入锁存器。其真值表如表7-1所示。
CS 2 1Y1 2A 4 1Y2 2A 3 1Y3 2A 2 1Y4 2A 1
P0 ALE 74LS 244
74LS373 2716
74LS244
输入 设备
RD
CS1 CS 2
地址选通 信号
图7.1 74LS244芯片的引脚
图7.2 74LS244扩展两个输入口
2. 多输入口扩展 使用多片74LS244实现多个（例如5个）输入口扩展的电路 连接如图7.3。
D0 ~ D7 ：双向数据信号线，用来传送数据和控制字。
：写信号线。 RD：读信号线。 WR
CS ：片选信号线，低电平（有效）时，CS 才选中该芯片，
才能对8255进行操作。 RESET：复位输入信号，高电平有效时，复位8255。复位后
8255的A口、B口和C口均被定为输入。
A 0 A1：口地址选择信号线。8255内部共有三个口，A口、B口、
程序存储器ROM
002AH 0023H：串行口中断入口

001BH：定时器1溢出中断入口

0013H：外部中断1入口

000BH：定时器0溢出中断入口

0003H：外部中断0入口
0000H：复位后，程序的入口地址(PC=0000H)
5. 定时 / 计数器 的定时是指 ：（ A. 对时间计数 B. 外部事件定时 C. 对内部时钟计数 D. 外部事件计数
A口
PC7
PC 6
8255
OBFA ACKA
PC4
PC 5
PC3
STBA IBFA INTRA
图7.12 工作方式2时，C口提供的控制线
7.3.4 8255的控制字及初始化程序
8255是编程接口芯片，通过控制字（控制寄存器）对其端口 的工作方式和C口各位的状态进行设置。8255共有两个控制字， 一个是工作方式控制字，另一个是C口置位/复位控制字。这两个 控制字共用一个地址，通过最高位来选择使用那个控制字。 1. 工作方式控制字 主要功能：确定8255接口的工作方式及数据的传送方向。 各位的控制功能如图7.13所示。
图7.13 8255工作方式控制字
对工作方式控制字作如下说明：
l A口可工作在方式0、方式1和方式2，B口可工作在方 式0和方式1
l 在方式1或方式2下，对C口的定义（输入或输出）不