单片机的io扩展

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1、第9章AT89S51单片机的I/O扩展1成都理工大学工程技术学院自动化工程系2第9章目录9.1I/O接口扩展概述9.1.1扩展的I/O接口功能9.1.2I/O端口的编址9.1.3I/O数据的传送方式9.1.4I/O接口电路9.2AT89S51扩展I/O接口芯片82C55的设计9.2.182C55芯片简介9.2.2工作方式选择控制字及端口PC置位/复位控制字9.2.382C55的3种工作方式9.2.4AT89S51单片机与82C55的接口设计9.3AT89S51扩展I/O接口芯片81C55的设计9.3.181C5

2、5芯片介绍9.3.281C55的工作方式9.3.3AT89S51单片机与81C55的接口设计及软件编程9.4利用74LSTTL电路扩展并行I/O口9.5用AT89S51单片机的串行口扩展并行口9.5.1用74LS165扩展并行输入口9.5.2用74LS164扩展并行输出口9.6用I/O口控制的声音报警接口9.6.1蜂鸣音报警接口9.6.2音乐报警接口3内容概要AT89S51有4个I/O口P0~P3，真正用作I/O口线的只有P1口的8位I/O口线和P3口的某些位线。因此，大多需要外部I/O接口的扩展。介绍AT89

3、S51与两种常用的可编程I/O接口芯片82C55和81C55的扩展接口设计。此外还介绍使用廉价的74LSTTL芯片扩展并行I/O接口以及用AT89S51串行口来扩展并行I/O接口的设计。最后介绍使用I/O口控制的声音报警接口。49.1I/O接口扩展概述扩展I/O接口与扩展存储器一样，都属于系统扩展的内容。扩展的I/O接口应该具有哪些功能？9.1.1扩展的I/O接口功能扩展的I/O接口电路主要应满足以下功能要求。1．实现和不同外设的速度匹配大多数外设的速度很慢，无法和µs量级的单片机速度相比。单片机在与外设间进行

4、数据传送时，只有在确认外设已为数据传送做好准备的前提下才能进行数据传送。外设是否准备好，就需要I/O接口电路与外设之间传送状态信息，以实现单片机与外设之间的速度匹配。52．输出数据锁存与外设比，单片机的工作速度快，数据在数据总线上保留的时间十分短暂，无法满足慢速外设的数据接收。所以在扩展的I/O接口电路中应有输出数据锁存器，以保证输出数据能为慢速的接收设备所接收。3．输入数据三态缓冲数据总线上可能“挂”有多个数据源，为使传送数据时不发生冲突，只允许当前时刻正在接收数据的I/O接口使用数据总线，其余的I/O接口应

5、处于隔离状态，为此要求I/O接口电路能为数据输入提供三态缓冲功能。69.1.2I/O端口的编址介绍I/O端口编址之前，首先要弄清楚I/O接口和I/O端口的概念。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，如数据口，命令口，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。常用的I/O端口编址有两种方式

6、，独立编址方式与统一编址方式。71．独立编址I/O端口地址空间和存储器地址空间分开编址。优点是I/O地址空间和存储器地址空间相互独立，界限分明。但需要设置一套专门的读写I/O端口的指令和控制信号。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。89.1.3I/O数据的传送方式为了实现和不同外设的速度匹配，必须根据不同外设选择恰

7、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。1．同步传送同步传送又称无条件传送。当外设速度和单片机的速度相比拟时，常采用同步传送方式，典型的同步传送是单片机和外部数据存储器之间的数据传送。2．查询传送又称有条件传送（也称异步式传送）。通过查询外设“准备好”后，再进行数据传送。优点是通用性好，硬件连线和查询程序简单，但工作效率不高。93．中断传送为了提高单片机对外设的工作效率，通常采用中断传送方式，来实现I/O数据的传送。单片机只有在外设准备好后，才中断主程序的执行，从而进入与外设

8、数据传送的中断服务子程序，进行数据传送。中断服务完成后又返回主程序断点处继续执行。采用中断方式可大大提高工作效率。9.1.4I/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）。10（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