AT89C51接口技术Word文件下载.docx

AT89C51接口技术Word文件下载.docx

《AT89C51接口技术Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《AT89C51接口技术Word文件下载.docx（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

3.中断方式

当外设和计算机进行数据交换时，外设向单片机发出中断请求（即通知单片机）。

单片机接到中断请求后，就作出响应，暂停正在执行的程序，而转去为设备的数据输入/输出服务。

当服务完成后，程序返回，单片机再继续执行被中断的程序。

中断方式大大提高了单片机系统的工作效率，所以在单片机中被广泛应用。

8.2简单I/O口扩展

8.2.1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8.1为74LS244芯片的引脚。

图8.174LS244芯片的引脚图8.274LS244扩展两个输入口

其中，1A1～1A4，2A1～2A4，为输入线；

1Y1～1Y4，2Y1～2Y4，为输出线；

，

为片选信号线。

该芯片内部有2个4位的三态缓冲器，因此一片74LS244可以扩展两个输入口，其电路连接如图8.2所示。

使用时以

作为数据选通信号。

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8.3。

使用或门74LS32的输出作为输入口的选通信号。

或门的两个输入端一个是读选通信号

另一个则为P2的一条口线（线选法）。

当他们都是低电平时，才能得到一个有效的输入选通，使一片74LS244的8位数据进行输入。

图8.3多个（例如5个）输入口扩展的电路

8.2.2简单输出口扩展

输出口的主要功能是进行数据保持，或者说是数据锁存。

所以简单输出口扩展应使用锁存器实现。

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8.4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8.5所示。

图8.474LS377引脚图图8.574LS377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。

其功能表如表7-1所示。

表7-174LS377功能表

CK

D

Q

1

Q0

0

↑

从功能表可知：

● 

若

＝1，不管数据和时钟信号（CK）是什么状态，锁存器输出锁存的内容（Q0）。

只有在

＝0时，时钟信号才起作用，即时钟信号正跳变时，数据进入锁存器，也就是说输出端反映输入端的状态。

若CK=0，则不论

为何状态，锁存器输出锁存的内容（Q0），不受D端状态影响。

输出口扩展连接：

扩展单输出口只需要一片74LS377，其连接电路如图8.6所示。

图8.674LS377作输出口扩展

输出扩展使

作输出选通，因此，以MCS-51单片机的

信号在地址信号的配合下接CK。

因为在

信号由低变高时，数据线上出现的正是输出的数据，因此

接CK正好控制输出数据进入锁存器。

此外，74LS377的

信号接地，其目的是使锁存器的工作只受CK（

）信号的控制。

8.3.18255的外部引脚和内部结构

1.外部引脚 

8255的外部引脚如图8.7所示，其中：

：

A口的输入输出信号线。

该口是输入还是输出或双向，由软件决定。

B口的输入输出信号线。

该口是输入还是输出，由软件决定。

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。

～

双向数据信号线，用来传送数据和控制字。

读信号线。

写信号线。

片选信号线，低电平（有效）时，

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。

表7-2地址编码

端口

00

A口

01

B口

10

C口

11

控制寄存器

口地址选择信号线。

8255内部共有三个口，A口、B口、C口和一个控制寄存器供用户编程

的不同编码可分别选择上述三个口和一个控制寄存器。

地址编码如表7-2所示。

图8.78255外部引脚

由

、

和

可以确定A口、B口、C口和控制寄存器的，如表7-3所示。

表7-3读写逻辑

所选断口

操作

读A口

写A口

读B口

写B口

读C口

写C口

写控制寄存器

×

×

∕

高阻状态

2.内部结构

8255的内部结构框图如图8.8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。

图8.88255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

。

B组包括B口的8条口线和C口的低四位

A组和B组分别由软件编程来加以控制。

8.3.28255的扩展逻辑电路

MCS-51单片机可 

以和8255直接连接，图8.9给出了一种扩展电路。

图8.98255的扩展逻辑电路

8255的数据线和8031的P0直接相连，8255的片选信号

、A0、A1分别和8031的P2.7、P0.0、P0.1相连，所以8255的A口、B口、C口、控制寄存器的地址分别为7FFCH、7FFDH、7FFEH、7FFFH。

8255的读写线

分别和8031的读写选通线

相连。

8255的复位端RESET与8031的RST端相连。

8.3.38255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

在此方式下，A口的8条线，B口的8条线，C口的高四位对应的4条线和C口的低四位对应的4条线这四部分可分别定义为输入或输出。

上述四部分的输入或输出是相互独立的，因此它们的输入或输出共有16种组合，方式0可将内部数据并行写到（输出）某个端口锁存，也可将外部数据通过某个端口缓冲后并行读入（输入）CPU。

在方式0下，C口还有按位复位和按位置位的功能。

有关C口的按位操作在后面再作详述。

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。

A口和B口所使用的C口的各引线是固定不变的。

A口要利用

，B口要利用

A口和B口可任意由程序指定是输入口还是输出口。

为了阐述问题的方便，我们分别以A口、B口均为输入或均为输出加以说明。

（1）方式1下，A口和B口均为输出各条控制引线的定义如图8.10所示。

各控制信号的含义如下：

:

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。

用来通知接口外设已经将数据接收，并使

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。

方式1下，数据的输出过程可描述为：

当CPU向接口输出数据，并将数据锁存到输出缓冲器中。

此时，

有效。

有效的

通知外设接收数据。

一旦外设将数据取走，就送出一个有效的

信号。

该信号使

无效，同时产生中断请求（INTR=1），请求CPU输出下一个数据。

如此循环进行数据的输出。

图8.10A口和B口作输出口时，C口提供的控制引线

（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8.11所示。

图8.11A口和B口作输入口时，C口提供的控制引线

输入选通信号，低电平有效。

它由外设提供，利用该信号可以将外设数据锁存于8255的口锁存器中。

输入缓冲器满信号，高电平有效。

当它有效时，表示已有一个有效的外设数据锁存于8255的口锁存器中。

可用此信号通知外设数据已锁存于接口中，尚未被CPU读走，暂不能向接口输入数据。

当外设将数据锁存于接口之中，且又允许中断请求发生时，就会产生中断请求。

方式1下，数据的输入过程可描述为：

当外设有数据需要输入时，将数据送到8255的接口上，同时利用输出信号

将数据锁存于口的数据锁存器中。

使

有效，如果此时接口允许中断，则产生中断请求信号INTR.。

CPU响应中断，去读8255的有关接口，将数据读到CPU中。

CPU读走数据后，IBF变为无效，表示输入缓冲器已空，可以再次接收外设提供的下一个数据。

3. 

工作方式2，又称双向输入输出方式I/O操作

只有A口才能工作在方式2。

A口工作方式2时要利用C口的5条线才能实现。

此时，B口只能工作在方式0或者方式1下，而C口剩余的3条线可作为输入线、输出线或B口方式1之下的控制线。

C口提供的控制线如图8.12所示。

图8.12工作方式2时，C口提供的控制线

8.3.48255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8.13所示。

图8.138255工作方式控制字

对工作方式控制字作如下说明：

●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

●在方式1或方式2下，对C口的定义（输入或输出）不影响作为控制信号使用的C口各位功能

●最高位是标志位，作为方式控制字使用时，其值固定为1。

2.置位/复位控制字

在某些情况下，C口用来定义控制信号和状态信号，因此C口的每一位都可以进行置位或复位。

对C口的置位或复位是由置位/复位控制字进行的。

各位的功能如图8.14所示。

其中，最高位必须固定为“0”。

图8.148255置位/复位控制字

3.8255初始化

8255初始化就是向控制寄存器写入工作方式控制字和C口置位/复位控制字。

例如，对8255各口作如下设置：

A口方式0输入，B口方式1输出，C口高位部分为输出，低位部分为输入。

设8255的扩展电路如图8.8所示，则控制寄存器的地址为7FFFH。

按各口的设置要求，工作方式控制字为10010101，即95H。

所以初始化程序应为：

MOVDPTR,#7FFFH

MOVA,#95H

MOVX@DPTR,A　

8.3.58255的应用举例

1.光二极管显示器的工作原理

发光二极管简称为LED（LightEmitingDiode）。

通常所说的LED显示器由7个发光二极管组成，因此也称之为七段LED显示器，其排列形状如图8.15（a）所示。

此外，显示器中还有一个小圆点型发光二极管（在图中以dp表示），用于显示小数点。

通过七段发光二极管亮暗的不同组合，可以显示多种数字、字母以及其它符合。

LED显示器中的发光二极管共有两种连接方法，一种是共阴极连接，另一种共阳极连接。

其连接图如图8.15（b）所示。

图8.15七段LED显示器

使用LED显示器时，要注意区分这两种不同的接法。

为了显示数字或字符，必须对数字或字符进行编码。

七段数码管加上一个小数点，共计8段。

因此为LED显示器提供的编码正好是一个字节。

用LED显示器显示16进制数的编码已列在表7-4所示。

表7-4LED显示器16进制数编码

通常使用的LED显示器都是多位的。

对多位LED显示器，通常采用动态扫描的方法进行显示，即逐个循环点亮各位显示器。

为了实现LED显示器的动态扫描除了要给显示器提供段码（字形编码）的输入之外，还要对显示器加位的控制（控制LED显示器亮灭），这就是通常所说的位控和段控。

2.应用举例

具体要求：

6个LED采用共阴极连接

79H～7EH分别存放6位显示器的显示数据（0～9）

8255的A口接LED显示器位控

8255的B口接LED显示器段控

（1） 

电路设计

经分析知：

8255的A口、B口、C口、控制寄存器的地址分别为7FFCH、7FFDH、7FFEH、7FFFH。

（2） 

编写程序

MOV

DPTR，#7FFFH

R0，#79H

A，#80H

MOVX

@DPTR，A

；

写控制字

R3，#0FEH

A，R3

LD:

DPTR，#7FFCH

最左边灯亮

INC

DPTR

指向B口

A，@R0

取显示数据

ADD

A，#13H

MOVC

A，@A+PC

查数据编码

ACALL

DELAY

延时

R0

JNB

ACC.5，ED

RL

A

R3，A

AJMP

LD

LEDTAB:

DB

3FH

06H

5BH

4FH

66H

6DH

7DH

07H

7FH

DELAY:

R7，#02H

R6，#FFH

LOOP:

DJNZ

R6，LOOP

R7，DELAY

RET

ED:

ED

8.1MCS-51单片机与D/A转换器的接口和应用

8.1.1典型D/A转换器芯片DAC0832

DAC0832是一个8位D/A转换器芯片，单电源供电，从+5V～+15V均可正常工作，基准电压的范围为±

10V，电流建立时间为1μs，CMOS工艺，低功耗20mW。

其内部结构如图8.1所示，它由1个8位输入寄存器、1个8位DAC寄存器和1个8位D/A转换器组成和引脚排列如图8.2所示。

该D/A转换器为20引脚双列直插式封装，各引脚含义如下：

（1）D7～D0——转换数据输入。

（2）

——片选信号（输入），低电平有效。

（3）ILE——数据锁存允许信号（输入），高电平有效。

（4）

——第一信号（输入），低电平有效。

该信号与ILE信号共同控制输入寄

存器是数据直通方式还是数据锁存方式：

当ILE=1和

=0时，为输入寄存器直通

方式；

=1时，为输入寄存器锁存方式。

（5）

——第2写信号（输入）,低电平有效.该信号与

信号合在一起控制DAC

寄存器是数据直通方式还是数据锁存方式:

当

=0和

=0时,为DAC寄存器直通

方式;

当

=1和

=0时,为DAC寄存器锁存方式。

（6）

——数据传送控制信号（输入）,低电平有效。

（7）Iout2——电流输出“1”。

当数据为全“1”时，输出电流最大；

为全“0”时输出电流最小。

（8）Iout2——电流输出“2”。

DAC转换器的特性之一是：

Iout1+Iout2=常数。

（9）Rfb——反馈电阻端

既运算放大器的反馈电阻端，电阻（15KΩ）已固化在芯片中。

因为DAC0832是电流输出型D/A转换器，为得到电压的转换输出，使用时需在两个电流输出端接运算放大器，Rfb即为运算放大器的反馈电阻，运算放大器的接法如图8.3所示。

（10）Vref——基准电压，是外加高精度电压源，与芯片内的电阻网络相连接，该电压可正可负，范围为-10V～+10V.

（11）DGND——数字地

（12）AGND——模拟地

8.1.2DAC0832工作方式

DAC0832利用

、

、ILE、

控制信号可以构成三种不同的工作方

式。

1.直通方式——

=

=0时，数据可以从输入端经两个寄存器直接

进入D/A转换器。

2.单缓冲方式——两个寄存器之一始终处于直通，即

=0或

=0，另一个寄存器处于受控状态。

3.双缓冲方式——两个寄存器均处于受控状态。

这种工作方式适合于多模拟信号同时输出的应用场合。

8.1.3单缓冲方式的接口与应用

1．单缓冲方式连接

所谓单缓冲方式就是使DAC0832的两个输入寄存器中有一个（多位DAC寄存器）处于直通方式，而另一个处于受控锁存方式。

在实际应用中，如果只有一路模拟量输出，或虽是多路模拟量输出但并不要求输出同步的情况下，就可采用单缓冲方式。

单缓冲方式连接如图8.3所示。

为使DAC寄存器处于直通方式，应使

=0。

为此可把这两个信号

固定接地，或如电路中把

与

相连，把

为使输入寄存器处于受控锁存方式，应把

接80C51的

，ILE接高电平。

此外还应把

接高位地址线或地址译码输出，以便于对输入寄存器进行选择。

图8.3DAC0832单缓冲方式接口

2．单缓冲方式应用举例

【例8.1】锯齿波电压发生器

在一些控制应用中，需要有一个线性增长的电压（锯齿波）来控制检测过程、移动记录笔或移动电子束等。

对此可通过在DAC0832的输出端接运算放大器，由运算放大器产生锯齿波来实现，其电路连接图如图8.4所示。

图8.4用DAC0832产生锯齿波电路

图中的DAC0832工作于单缓冲方式，其中输入寄存器受控，而DAC寄存器直通。

假定输入寄存器地址为7FFFH，产生锯齿波的程序清单如下：

MOVA，#00H；

取下限值

MOVDPTR，#7FFFH；

指向0832口地址

MM：

MOVX@DPTR，A；

输出

INCA；

延时

NOP

SJMPMM；

反复

执行上述程序就可得到如图8.5所示的锯齿波。

图8.5D/A转换产生的锯齿波

几点说明：

程序每循环一次，A加1，因此实际上锯齿波的上升边是由256个小阶梯构成的，但由于阶梯很小，所以宏观上看就如图中所画的先行增长锯齿波。

（2）可通过循环程序段的机器周期数，计算出锯齿波的周期。

并可根据需要，通过延时的方法来改变波形周期。

若要改变锯齿波的频率，可在AJMPMM指令前加入延迟程序即可。

延时较短时可用NOP指令实现（本程序就是如此），需要延时较长时，可以使用一个延长子程序。

延迟时间不同，波形周期不同，锯齿波的斜率就不同。

（3）通过A加1，可得到正向的锯齿波，反之A减1可得到负向的锯齿波。

（4）程序中A的变化范围是0～255，因此得到的锯齿波是满幅度的。

如要求得到非满幅锯齿波，可通过计算求的数字量的处置和终值，然后在程序中通过置初值和终值的方法实现。

【例8.2】矩形波电压发生器

采用单缓冲方式，口地址设为FEFFH.

参考程序如下：

ORG1100H

START:

MOVDPTR,#00FEH；

送DAC0832口地址

MOVA,#dataH；

送高电平数