实验58255并行接口键盘及显示实验.docx
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实验58255并行接口键盘及显示实验
8255接口键盘及显示综合设计实验
（曹建文2009年10月10日）
一、实验目的
1、掌握8255的工作方式及应用编程。
2、自行设计、制作和连接基于8255并行接口的键盘及显示实验电路。
3、实现扫描式矩阵键盘的功能和作用。
二、实验设备
PC机1台，TD-PIT实验台1台，实验元器件若干。
三、实验内容
1、使用8255实现键盘按键和七段LED数码显示管显示功能。
2、根据实验要求自行设计实验线路图，制作和焊接实验电路板和实验元器件。
3、按照实验要求和实验电路图编写实验程序，使得按下不同的数字按键后数码管显示相应的数字值（4位数码管）。
4、按照实验要求设计和编写实验程序，实现普通计算器的加/减法功能。
四、实验原理
1、8255结构及原理
并行接口是以数据的字节为单位与I/O设备或被控制对象之间传递信息。
CPU和接口之间的数据传送总是并行的，即可以同时传递8位、16位或32位等。
8255可编程外围接口芯片是Intel公司生产的通用并行I/O接口芯片，它具有A、B、C三个并行接口，用+5V单电源供电，能在以下三种方式下工作：
方式0--基本输入/输出方式、方式1--选通输入/输出方式、方式2--双向选通工作方式。
8255的内部结构及引脚如图-1所示，8255工作方式控制字和C口按位置位/复位控制字格式如图-2所示。
图-1：
8255内部结构及引脚图
（a）工作方式控制字（b）c口按位置位/复位控制字
图-2：
8255控制字格式
（1）8255的内部结构
如图-1所示，8255的内部结构由以下4个部分组成：
（1）输入/输出端口A、B、C。
这三个端口均可看作是I/O端口，但它们的结构和功能也稍有不同。
A口和B口是一个独立的8位I/O口。
C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。
（2）A组和B组控制电路。
这是两组根据CPU命令控制8255工作方式的电路，这些控制电路内部设有控制寄存器，可以根据CPU送来的编程命令来控制8255的工作方式，也可以根据编程命令来对C口的指定位进行置位/复位的操作。
A组控制电路用来控制A口及C口的高4位；B组控制电路用来控制B口及C口的低4位。
（3）读/写控制逻辑。
它负责管理8255的数据传输过程，接收CS及RD、WR、RESET，还有来自系统地址总线的口地址选择信号A0和A1。
将这些信号组合后，得到对A组控制部件和B组控制部件的控制命令，并将命令发给这两个部件，以完成对数据、状态信息和控制信息的传输。
（4）数据总线缓冲器。
它是8位双向三态缓冲器，作为8255和CPU之间的数据接口，进行数据的输入/输出。
CPU的编程命令以及外设通过8255传送的工作状态等信息，都是通过它来传输的。
一般情况下数据总线缓冲器的8根数据线D7～D0是与8086CPU低8位数据线相连。
（2）8255的引脚信号
图-1所示为8255芯片引脚信号。
除了电源和接地以外，其他信号可以分为两组：
（1）和外设相连的：
PA7-PA0：
A组数据信号
PB7-PB0：
B组数据信号
PC7-PC0：
C组数据信号
（2）和CPU相连的：
RESET:
复位信号，低电平有效。
当RESET信号来到时，所有内部寄存器就被清除，同时，3个数据端口被自动设为输入端口。
D7-D0：
它们是8255的数据线，和系统数据总线相连。
CS：
芯片选择信号，低电平有效。
在一个系统中，一般根据全部接口芯片来分配若干较低位地址（比如A5、A4、A3）来组成各种芯片选择码，当这几位地址组成某一个代码时，译码器便往8255的CS端输出一个低电平，于是8255被选中。
只有当CS有效时，读信号RD和写信号WR才对8255有效。
RD：
芯片读出信号，低电平有效。
WR：
芯片写入信号，低电平有效。
A1、A0：
端口选择信号。
8255内部有3个数据端口和一个控制端口，共四个端口。
规定当A1、A0为00时，选中A端口；为01时，选中B端口；为10时，选中C端口；为11时，选中控制口。
8255的几个控制信号和传输动作之间的关系如下表所示：
8255的控制信号与传输动作的对应关系
CS
A1
A0
RD
WR
传输说明
0
0
0
0
1
数据从端口A送数据总线
0
0
1
0
1
数据从端口B送数据总线
0
1
0
0
1
数据从端口C送数据总线
0
0
0
1
0
数据从数据总线送端口A
0
0
1
1
0
数据从数据总线送端口B
0
1
0
1
0
数据从数据总线送端口C
0
1
1
1
0
如果D7为1，则由数据总线往控制寄存器写入控制字；如果D7为0，则由数据总线输入的数据作为对C端口的置1、置0命令。
1
X
X
X
X
D7~D0进入高阻状态
0
1
1
0
1
非法的信号组合
0
X
X
1
1
D7~D0进入高阻状态
（3）8255的控制字
图-2为8255工作方式控制字和C口按位置位/复位控制字格式。
其中：
（1）工作方式控制字。
8255有三种工作方式：
方式0、方式1、方式2。
两组端口可分别指定不同的工作方式，每组端口在某种工作方式下，并不要求各信号同为输入或同为输出，而是可以分别指定。
（2）C口控制字。
C口的各信号线常作为控制线来使用，因此，经常需要单独对每根信号线置1或置0。
这种操作用是通过向C口控制字寄存器送出C口控制字来实现的。
应用时注意：
C口控制字虽然是对端口C操作，但在写入控制字时应是对控制端口地址写入，而不是写入到C数据端口。
编程举例：
设A数据口地址为00E0H，B数据口地址为00E2H，C数据口地址为00E4H，控制口为00E6H
例1：
当要求端口A工作在方式0，输出；端口B工作在方式1，输入；端口C的高4位为输入，低4位为输出；则方式控制字为10001110B或8EH。
汇编指令如下：
MOVDX，00E4H
MOVAL，8EH
OUTDX，AL
例2：
当要求端口A工作在方式1，输入；端口B工作在方式0，输入；端口C的高4位为输出，低4位为输出；则方式控制字为10110010B或0B2H。
汇编指令如下：
MOVDX，00E4H
MOVAL，0B2H
OUTDX，AL
例3：
对C7置1，则控制字为00001111B或0FH。
汇编指令如下：
MOVDX，00E4H
MOVAL，0FH
OUTDX，AL
2、扫描键盘基本工作原理
3、LED数码管结构及工作原理
五、实验说明及主要步骤
本实验是利用可编程8255并行接口实现与扫描式矩阵键盘及数码管的连接，并显示按键的值，实现普通计算器加/减法功能。
具体内容：
（1）设计和制作基于8255并行接口的矩阵键盘及数码管连接电路，根据要求编写实验程序，扫描键盘输入（即按下不同键值），并将扫描键盘（按键）结果送数码管显示。
（2）按照普通计算器工作方式，将8个键盘按键分别定义为“1～4数字值”及“+”、“-”、“=”、“清零”等功能键，实现1～4以内数字的“1位加/减法”运算。
实验接线图如图-3所示（学生应设计画出详细的电路图，以便制作电路板）。
图中用并
行接口8255A作为微机与键盘间的接口，采用逐行扫描法识别键盘。
将键盘的列与PA0—PA3相连，A口为输出；将行与C口的PC0—PC1相连，C口为输入口；PB0—PB7与七段数码显示管连接，B口为输出。
程序执行过程如下：
识别是否有键按下，方法是使PA0一PA3输出为全0，读C口值（行值），其中只要有一位为0，就说明有键按下 ，在检测到有键按下后，延迟一段时间，根据找到的键号，转去执行七段数码显示管显示程序，这时七段数码显示管就显示与该键相同的数值。
图-3：
8255接口键盘及显示原理图
主要实验步骤如下：
1、根据图-4所示的电路设计和画出具体的实验电路图，绘制和制作实验电路板，焊接实验元器件。
2、参考给定的程序流程图，编写实验程序，检查无误后进行汇编、连接，并生存可执行文件。
3、在TD-PIT实验台上，按图-5所示实验参考接线图连接好线路，打开实验台电源，运行执行文件，按动键盘，观察数码管显示结果是否正确。
4、上述实验正确完成后，将自制的实验电路板接入TD-PIT实验台中（注意应正确连接），重复步骤3的内容，观察是否得到正确的实验结果。
5、修改实验程序，重新定义实验板上的键盘按键，使键盘和显示能按照普通4位计算器方式工作，并能进行1～4以内数字的“1位加/减法”操作。
6、详细记录全部实验过程、步骤和实验结果。
六、实验报告及要求
本实验完成后按如下要求和格式撰写实验报告，并分别提交电子文档和纸质打印文档的实验报告各1份。
图-4：
8255并行接口键盘及显示电路图
图-5：
8255键盘及显示实验参考接线图
七、实验程序参考流程图
8255并行接口键盘及显示实验参考源程序：
MY8255_AEQU9C60H
MY8255_BEQU9C61H
MY8255_CEQU9C62H
MY8255_MODEEQU9C63H
DATASEGMENT
DTABLEDB
3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H
DATAENDS
CODESEGMENT
ASSUMECS:
CODE,DS:
DATA
START:
MOVAX,DATA
MOVDS,AX
MOVSI,3000H
MOVAL,00H
MOV[SI],AL
MOV[SI+1],AL
MOV[SI+2],AL
MOV[SI+3],AL
MOVDI,3003H
MOVDX,MY8255_MODE
MOVAL,81H
OUTDX,AL
BEGIN:
CALLDIS
CALLCLEAR
CALLCCSCAN
JNZINK1
CALLBREAK
JMPBEGIN
INK1:
CALLDIS
CALLDALLY
CALLDALLY
CALLCLEAR
CALLCCSCAN
JNZINK2
JMPBEGIN
INK2:
MOVCH,0FEH
KERR:
JMPBEGIN
CCSCAN:
MOVAL,00H
MOVDX,MY8255_A
OUTDX,AL
MOVDX,MY8255_C
INAL,DX
NOTAL
ANDAL,03H
RET
CLEAR:
MOVDX,MY8255_B
MOVAL,00H
OUTDX,AL
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