《擴(kuò)展系統(tǒng)設(shè)計(jì)》ppt課件

1、6.5 概述概述6.6 可編程并行可編程并行I/O接口芯片接口芯片8255A6.7 可編程可編程RAM/IO擴(kuò)展器擴(kuò)展器8155/81566.9 顯示器與鍵盤(pán)接口顯示器與鍵盤(pán)接口6.8 用用TTL芯片擴(kuò)展簡(jiǎn)單的芯片擴(kuò)展簡(jiǎn)單的I/O接口接口6.10 并行打印機(jī)接口并行打印機(jī)接口 常常用用的的接接口口器器件件8255：可編程通用并行接口電路：可編程通用并行接口電路 8253/8254：可編程定時(shí)：可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 8155/8156：可編程：可編程RAM/IO/TIMER擴(kuò)展芯片擴(kuò)展芯片 8251：可編程串行接口電路：可編程串行接口電路 8279：可編程鍵盤(pán)顯示接口電路：可編程鍵盤(pán)顯示接口

2、電路MCS-51單片機(jī)的單片機(jī)的I/O接口：接口：P0、P1、P2、P3口，最多提供口，最多提供32根口線。根口線。在擴(kuò)展系統(tǒng)中：在擴(kuò)展系統(tǒng)中：P0口做數(shù)據(jù)總線，口做數(shù)據(jù)總線，P2口做地址總線?？谧龅刂房偩€。只需只需P1口、口、P3口部分口線可作口部分口線可作I/O運(yùn)用，需根據(jù)運(yùn)用系統(tǒng)運(yùn)用，需根據(jù)運(yùn)用系統(tǒng)需求進(jìn)展需求進(jìn)展I/O接口電路擴(kuò)展，以滿(mǎn)足運(yùn)用系統(tǒng)需求。接口電路擴(kuò)展，以滿(mǎn)足運(yùn)用系統(tǒng)需求。7.2 可編程并行可編程并行I/O接口芯片接口芯片8255AD0D7：雙向數(shù)據(jù)總線：雙向數(shù)據(jù)總線RESET：復(fù)位輸入：復(fù)位輸入 A0A1：地址線，選擇端口地址：地址線，選擇端口地址PA7PA0：端口：端口

3、A，I/O線線PB7PB0：端口：端口B，I/O線線PC7PC0：端口：端口C，I/O線線CSWR：寫(xiě)選通：寫(xiě)選通RD一、一、8255的引腳功能的引腳功能圖7 - 1 8 2 5 5 A引 腳 配 置 圖D 03 4D 13 3D 23 2D 33 1D 43 0D 52 9D 62 8D 72 7P A 04P A 13P A 22P A 31P A 44 0P A 53 9P A 63 8P A 73 7P B 01 8P B 11 9P B 22 0P B 32 1P B 42 2P B 52 3P B 62 4P B 72 5P C 01 4P C 11 5P C 21 6P C 31

4、 7P C 41 3P C 51 2P C 61 1P C 71 0R D5W R3 6A 09A 18R ES ET3 5C S6U 18 2 5 5 ：讀選通：讀選通：片選：片選I/O端口端口PA、PB、PCA口：可編程為口：可編程為8位輸入或輸出，或雙向傳送等位輸入或輸出，或雙向傳送等 功能，具有功能，具有 鎖存功能。鎖存功能。B口：可編程為口：可編程為8位輸入或位輸入或8位輸出，不能進(jìn)展雙向位輸出，不能進(jìn)展雙向傳送。具有鎖存功能。傳送。具有鎖存功能。C口：可編程為口：可編程為8位輸入或位輸入或8位輸出；也可分為兩位輸出；也可分為兩個(gè)個(gè)4位口用于輸入或輸出；也可用做位口用于輸入或輸出；也

5、可用做A口、口、B口的形狀控制信號(hào)；具有位操作功能?？诘男螤羁刂菩盘?hào)；具有位操作功能。A組、組、B組控制電路組控制電路A A組控制組控制PAPA口和口和PC4PC4PC7PC7B B組控制組控制PBPB口和口和PC0PC0PC3PC3(3) (3) 雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線緩沖器雙向三態(tài)數(shù)據(jù)總線緩沖器8位的雙向三態(tài)驅(qū)動(dòng)器。位的雙向三態(tài)驅(qū)動(dòng)器。D0D7和單片機(jī)的數(shù)和單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連。在據(jù)總線相連。在CPU和和8255之間傳送命令、之間傳送命令、數(shù)據(jù)、形狀數(shù)據(jù)、形狀(4) (4) 讀寫(xiě)和控制邏輯讀寫(xiě)和控制邏輯A0A0、A1A1：口選擇信號(hào)：口選擇信號(hào)地址線，接地址線，接CPUCPU地址線。地址線。(5

6、) RESET(5) RESET：復(fù)位信號(hào)，高電平有效：復(fù)位信號(hào)，高電平有效 RDRD、WRWR：接：接CPUCPU讀、寫(xiě)信號(hào)線，實(shí)現(xiàn)讀、寫(xiě)信號(hào)線，實(shí)現(xiàn) 信息讀寫(xiě)操作。信息讀寫(xiě)操作。CSCS：芯片片選信號(hào)線。：芯片片選信號(hào)線。A1A000PA口01PB口10PC口11狀態(tài)寄存器1. 82551. 8255任務(wù)方式選擇任務(wù)方式選擇任務(wù)方式的選擇由任務(wù)方式的選擇由“方式選擇字決議，下方式選擇字決議，下面引見(jiàn)該控制字的作用：面引見(jiàn)該控制字的作用：方式方式0 0：根本輸入輸出方式；：根本輸入輸出方式；方式方式1 1：選通輸入輸出方式；：選通輸入輸出方式；方式方式2 2：雙向傳送方式：雙向傳送方式( (

7、僅僅A A口口) )82558255有三種根本任務(wù)方式，可經(jīng)過(guò)編程來(lái)選擇。有三種根本任務(wù)方式，可經(jīng)過(guò)編程來(lái)選擇。三、三、8255的操作闡明的操作闡明表表7-2 7-2 方式選擇字格式方式選擇字格式D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D01 1：方式方式特征特征標(biāo)志標(biāo)志A A 組組B B 組組A A組方式組方式PAPAPCHPCHB B組方組方式式PBPBPCLPCL0 00 0：方式：方式0 00 10 1：方式：方式1 11 1 ：方式：方式2 20 0：輸出輸出1 1：輸入輸入0 0：輸出輸出1 1：輸入輸入0 0：方式方式0 01 1：方式方式1 10 0：輸出輸

8、出1 1：輸入輸入0 0：輸出輸出1 1：輸入輸入(1) (1) 方式選擇控制字方式選擇控制字D7D71 1D6D60 0D5D50 0D4D41 1D3D30 0D2D20 0D1D10 0D0D01 11 1：方方式式特特征征標(biāo)標(biāo)志志 A A 組組B B 組組A A組方式組方式PAPAPCHPCHB B組方組方式式PBPBPCLPCL0 00 0：方式方式0 01 1：輸輸入入0 0：輸輸出出0 0：方式方式0 00 0：輸：輸出出1 1：輸：輸入入例例7-17-1。假設(shè)將方式選擇字。假設(shè)將方式選擇字91H91H寫(xiě)入控制存放寫(xiě)入控制存放器器由上表可知，由上表可知，82558255被編程為：

9、被編程為：A A組任務(wù)在根本輸入輸出方式，其中組任務(wù)在根本輸入輸出方式，其中PAPA口為口為8 8位位 輸入方式，輸入方式， PC PC口高口高4 4位為位為4 4位輸出方式。位輸出方式。 B B組任務(wù)在根本輸入輸出方式，其中組任務(wù)在根本輸入輸出方式，其中PBPB口為口為8 8位位輸出方式，輸出方式，PCPC口低口低4 4位為位為4 4位輸入方式。位輸入方式。 表表7-5 PC7-5 PC口置口置/ /復(fù)位控制格式復(fù)位控制格式D7D7D D6 6D D5 5D D4 4D3D3D2D2D1D1D0D00 0：位位控控標(biāo)標(biāo)志志 未定義未定義0 0 00 0 0： PC0 PC0 0 0 10 0

10、 1： PC1PC10 1 00 1 0： PC2PC20 1 10 1 1： PC3PC31 0 01 0 0： PC4 PC4 1 0 11 0 1： PC5PC51 1 01 1 0： PC6 PC6 1 1 11 1 1： PC7PC71 1：置置位位 0 0：復(fù)復(fù)位位(2) PC(2) PC口按位置口按位置/ /復(fù)位控制字復(fù)位控制字例如：例如：07H07H寫(xiě)入控制口，將寫(xiě)入控制口，將PC3PC3位置位置“1 1，假設(shè)，假設(shè)08H08H寫(xiě)入控制器，寫(xiě)入控制器，PC4PC4位被置位被置“0 0，其它位不變。，其它位不變。由于由于82558255的方式選擇字和的方式選擇字和C C口置口置/

11、 /復(fù)位控制字共復(fù)位控制字共用一個(gè)地址用一個(gè)地址( (即共用一個(gè)控制存放器即共用一個(gè)控制存放器) )，故其控，故其控制字的制字的D7D7位是特征標(biāo)志。位是特征標(biāo)志。D7=1D7=1，表示該控制字，表示該控制字為為82558255方式選擇字；方式選擇字；D7=0D7=0，表示該控制字為，表示該控制字為PCPC口置口置/ /復(fù)位控制字復(fù)位控制字D7D7D D6 6D D5 5D D4 4D3D3D2D2D1D1D0D00 0 未定義未定義0 1 10 1 1： PC3PC31 0 01 0 0： PC4 PC4 1 1：置置位位 0 0：復(fù)復(fù)位位D034D133D232D331D430D529D6

12、28D727PA04PA13PA22PA31PA440PA539PA638PA737PB 018PB 119PB 220PB 321PB 422PB 523PB 624PB 725PC 014PC 115PC 216PC 317PC 413PC 512PC 611PC 710R D5W R36A09A18R E SE T35C S6U38255E A/VP31X119X218R E SE T9R D17W R16INT 012INT 113T 014T 115P 1.01P 1.12P 1.23P 1.34P 1.45P 1.56P 1.67P 1.78P 0.039P 0.138P 0.23

13、7P 0.336P 0.435P 0.534P 0.633P 0.732P 2.021P 2.122P 2.223P 2.324P 2.425P 2.526P 2.627P 2.728PSE N29AL E /P30T XD11R XD10U18031AHD03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719E1G11U2SN74L S373A0A1 圖 7-3 8255A 的擴(kuò)展接口電路四、運(yùn)用舉例四、運(yùn)用舉例例例7-3 8031擴(kuò)展擴(kuò)展8255A，將，將PA口設(shè)置成輸入方式，口設(shè)置成輸入方式，PB口設(shè)置成輸出方式，口設(shè)置成輸出方式，

14、PCH口設(shè)置成輸入方式，口設(shè)置成輸入方式，PCL口設(shè)置成輸出方式。試設(shè)計(jì)擴(kuò)展接口電路，口設(shè)置成輸出方式。試設(shè)計(jì)擴(kuò)展接口電路，并給出初始化程序。并給出初始化程序。8255A芯片的芯片的PA端口的地址為端口的地址為7FFCH，PB端口的地端口的地址為址為7FFDH，PC端口的地址為端口的地址為7FFEH，控制存放器，控制存放器的地址為的地址為7FFFH?？捎??？捎谩癕OVX指令來(lái)訪問(wèn)這些端指令來(lái)訪問(wèn)這些端口?？凇OVA，#98H ；方式控制字；方式控制字AMOVDPTR，#7FFFH ；選通控制存放器；選通控制存放器MOVX DPTR，A ；方式控制字送入；方式控制字送入8255AMOVDPTR

15、，#7FFCH ；MOVX A，DPTR ；讀；讀PA口數(shù)據(jù)口數(shù)據(jù)MOVDPTR，#7FFDH ；MOVX DPTR，A ；送；送PB口輸出口輸出采用采用TTLTTL或或CMOSCMOS電路的鎖存器，如電路的鎖存器，如74LS27374LS273、74LS37374LS373、74LS37774LS377、74LS24474LS244等。這些芯片構(gòu)造簡(jiǎn)等。這些芯片構(gòu)造簡(jiǎn)單，配置靈敏方便，較易擴(kuò)展，使系統(tǒng)降低了本錢(qián)單，配置靈敏方便，較易擴(kuò)展，使系統(tǒng)降低了本錢(qián)減少了體積。因此在單片機(jī)運(yùn)用系統(tǒng)中經(jīng)常被采用。減少了體積。因此在單片機(jī)運(yùn)用系統(tǒng)中經(jīng)常被采用。 7.4 用用TTL電路擴(kuò)展簡(jiǎn)單的電路擴(kuò)展簡(jiǎn)單的

16、I/O接口接口EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P 1.01P 1.12P 1.23P 1.34P 1.45P 1.56P 1.67P 1.78P 0.039P 0.138P 0.237P 0.336P 0.435P 0.534P 0.633P 0.732P 2.021P 2.122P 2.223P 2.324P 2.425P 2.526P 2.627P 2.728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U18031AHD0D1D2D4D5D6D7D3D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q

17、515D617Q616D718Q719CLK11E1U274LS377 圖7-11 8031與74LS377接口邏輯1、用、用74LS377擴(kuò)展擴(kuò)展8位輸出口位輸出口其輸出操作程序如下：其輸出操作程序如下：MOV DPTR，#7FFFH ；指向；指向377口地址口地址MOV A，#data ；取數(shù)；取數(shù)MOVX DPTR，A ；送；送377鎖存器鎖存器圖中圖中377的口地址為的口地址為7FFFH(即即P2.7=0) 2、用、用74LS373擴(kuò)展一個(gè)擴(kuò)展一個(gè)8位并行輸入口位并行輸入口 3、用、用74LS273和和74LS244擴(kuò)展輸入擴(kuò)展輸入/輸出口輸出口MOV DPTR，#0BFFFH ；指向

18、；指向244輸入口輸入口MOVX A，DPTR ；輸入數(shù)據(jù)；輸入數(shù)據(jù)MOV DPTR，#7FFFH ；指向指向273輸出口輸出口MOV A，#DATA ；取數(shù)；取數(shù)MOVX DPTR，A；輸出數(shù)據(jù)；輸出數(shù)據(jù)7.5 開(kāi)關(guān)量輸入開(kāi)關(guān)量輸入/輸出通道的抗干擾技術(shù)輸出通道的抗干擾技術(shù)1、I/O接口單元的延時(shí)復(fù)位接口單元的延時(shí)復(fù)位在單片機(jī)運(yùn)用系統(tǒng)中，某些在單片機(jī)運(yùn)用系統(tǒng)中，某些I/O接口芯片如接口芯片如8255、8155的復(fù)位端口與單片機(jī)復(fù)位端口接在一同，即的復(fù)位端口與單片機(jī)復(fù)位端口接在一同，即一致復(fù)位。接口芯片因消費(fèi)廠家不同復(fù)位時(shí)間稍有一致復(fù)位。接口芯片因消費(fèi)廠家不同復(fù)位時(shí)間稍有不同；復(fù)位線較長(zhǎng)也有較

19、大的分布電容，導(dǎo)致芯片不同；復(fù)位線較長(zhǎng)也有較大的分布電容，導(dǎo)致芯片的復(fù)位過(guò)程滯后與單片機(jī)，芯片初始化失敗。因此，的復(fù)位過(guò)程滯后與單片機(jī)，芯片初始化失敗。因此，有必要當(dāng)單片機(jī)進(jìn)入有必要當(dāng)單片機(jī)進(jìn)入0000H后首先執(zhí)行后首先執(zhí)行110ms的軟的軟件延時(shí)，再對(duì)接口芯片初始化。件延時(shí)，再對(duì)接口芯片初始化。2、開(kāi)關(guān)量輸入軟件抗干擾措施、開(kāi)關(guān)量輸入軟件抗干擾措施對(duì)接口中的輸入數(shù)據(jù)信息進(jìn)展多次檢測(cè)，假設(shè)檢測(cè)對(duì)接口中的輸入數(shù)據(jù)信息進(jìn)展多次檢測(cè)，假設(shè)檢測(cè)結(jié)果一致，那么是真的輸入信號(hào)；假設(shè)相鄰檢測(cè)內(nèi)結(jié)果一致，那么是真的輸入信號(hào)；假設(shè)相鄰檢測(cè)內(nèi)容不一致，或多次檢測(cè)結(jié)果不一致，那么是偽輸入容不一致，或多次檢測(cè)結(jié)果不一

20、致，那么是偽輸入信號(hào)。信號(hào)。兩次檢測(cè)之間要有一定的時(shí)間間隔。兩次檢測(cè)之間要有一定的時(shí)間間隔。3、開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)軟件抗干擾措施、開(kāi)關(guān)量輸出信號(hào)軟件抗干擾措施1輸出數(shù)據(jù)鎖存器盡能夠和輸出數(shù)據(jù)鎖存器盡能夠和CPU安裝在同一電路板上，安裝在同一電路板上，使傳輸線上傳送的都是已鎖存的電位控制信號(hào)。使傳輸線上傳送的都是已鎖存的電位控制信號(hào)。2對(duì)重要的輸出設(shè)備，最好建立檢測(cè)通道，對(duì)重要的輸出設(shè)備，最好建立檢測(cè)通道，CPU可以經(jīng)可以經(jīng)過(guò)檢測(cè)通道檢查輸出結(jié)果能否正確。過(guò)檢測(cè)通道檢查輸出結(jié)果能否正確。3在軟件上，最為有效的方法就是反復(fù)輸出同一個(gè)在軟件上，最為有效的方法就是反復(fù)輸出同一個(gè)數(shù)據(jù)，反復(fù)周期盡能夠短。數(shù)據(jù)

21、，反復(fù)周期盡能夠短。4采用負(fù)邏輯傳輸采用負(fù)邏輯傳輸定義低電平為有效電平，高電平為無(wú)效電平，減少干擾引起定義低電平為有效電平，高電平為無(wú)效電平，減少干擾引起的誤動(dòng)作，提高數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?。的誤動(dòng)作，提高數(shù)字信號(hào)傳輸?shù)目煽啃?。由于干擾源作用在高阻的線路上容易構(gòu)成大幅度干擾信號(hào)由于干擾源作用在高阻的線路上容易構(gòu)成大幅度干擾信號(hào) 7.5 顯示器與鍵盤(pán)接口顯示器與鍵盤(pán)接口圖 7 - 1 4 “8” 字 型 數(shù) 碼 管(a) 管 腳 配 置(b ) 共 陰 極(c) 共 陽(yáng) 極 bgfcomaedcomcdpabcdefgdpabcdefgdpcomabcdefgdpcom 一、一、LED顯示器特點(diǎn)與

22、接口顯示器特點(diǎn)與接口1. LED顯示器顯示器LEDLight Emitting Diode顯示器稱(chēng)為發(fā)光二極管顯示器稱(chēng)為發(fā)光二極管也稱(chēng)為數(shù)碼管，由也稱(chēng)為數(shù)碼管，由8個(gè)發(fā)光二極管組成，分共陰極和共個(gè)發(fā)光二極管組成，分共陰極和共陽(yáng)極兩種。陽(yáng)極兩種。段段碼碼位位碼碼abcdefghh g f e d c b a高電平高電平共陰極共陰極R8comD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0段碼段碼顯示字符顯示字符段選碼段選碼03F10625BA77能顯示：能顯示：09，A、B、C、D、E、F、P、U、Y等有限字符等有限字符a b c d e f g h 某段為高電平常某段為高電平常 該段點(diǎn)亮發(fā)光該段

23、點(diǎn)亮發(fā)光點(diǎn)陣點(diǎn)陣LED數(shù)碼數(shù)碼LED交通燈交通燈像束管像束管2、LED數(shù)碼管特點(diǎn)數(shù)碼管特點(diǎn)1、能在低電壓、小電流任務(wù)電流普通在、能在低電壓、小電流任務(wù)電流普通在10MA/段段條件下發(fā)光，能與條件下發(fā)光，能與CMOS、TTL電路兼容；電路兼容；2、發(fā)光時(shí)間極短、發(fā)光時(shí)間極短報(bào)警壓力設(shè)定值？報(bào)警壓力設(shè)定值？啟動(dòng)報(bào)警信號(hào)啟動(dòng)報(bào)警信號(hào)YN2、作業(yè)優(yōu)先調(diào)度型、作業(yè)優(yōu)先調(diào)度型這類(lèi)系統(tǒng)作業(yè)具有優(yōu)先級(jí)的差別，優(yōu)先級(jí)高者先運(yùn)轉(zhuǎn)。這類(lèi)系統(tǒng)作業(yè)具有優(yōu)先級(jí)的差別，優(yōu)先級(jí)高者先運(yùn)轉(zhuǎn)。常見(jiàn)于智能測(cè)控系統(tǒng)。常見(jiàn)于智能測(cè)控系統(tǒng)。如某具有遠(yuǎn)程通訊功能的系統(tǒng)監(jiān)控程序構(gòu)造：如某具有遠(yuǎn)程通訊功能的系統(tǒng)監(jiān)控程序構(gòu)造：能否有通訊懇求？能

24、否有通訊懇求？能否有按鍵操作？能否有按鍵操作？轉(zhuǎn)通訊處置子程序轉(zhuǎn)通訊處置子程序轉(zhuǎn)按鍵處置子程序轉(zhuǎn)按鍵處置子程序NYYN3、鍵碼分析作業(yè)調(diào)度型、鍵碼分析作業(yè)調(diào)度型作業(yè)調(diào)度完全服從操作者意圖，操作者經(jīng)過(guò)鍵盤(pán)來(lái)發(fā)出作業(yè)調(diào)度作業(yè)調(diào)度完全服從操作者意圖，操作者經(jīng)過(guò)鍵盤(pán)來(lái)發(fā)出作業(yè)調(diào)度命令，監(jiān)控程序接到控制命令后，經(jīng)過(guò)分析啟動(dòng)對(duì)應(yīng)作業(yè)。命令，監(jiān)控程序接到控制命令后，經(jīng)過(guò)分析啟動(dòng)對(duì)應(yīng)作業(yè)。鍵盤(pán)信號(hào)的獲取有三種方法：第一是單純查詢(xún)方法；第二是中鍵盤(pán)信號(hào)的獲取有三種方法：第一是單純查詢(xún)方法；第二是中斷方法按鍵引起中斷；第三是定時(shí)查詢(xún)方法每隔一定時(shí)間查斷方法按鍵引起中斷；第三是定時(shí)查詢(xún)方法每隔一定時(shí)間查詢(xún)一次鍵盤(pán)。

25、詢(xún)一次鍵盤(pán)。定時(shí)查詢(xún)方式的監(jiān)控程序構(gòu)造：定時(shí)查詢(xún)方式的監(jiān)控程序構(gòu)造： 能否有鍵按下？能否有鍵按下？命令鍵？命令鍵？分析執(zhí)行各功能模塊分析執(zhí)行各功能模塊數(shù)碼鍵處置數(shù)碼鍵處置NYYN人機(jī)界面的容錯(cuò)設(shè)計(jì)人機(jī)界面的容錯(cuò)設(shè)計(jì)微機(jī)系統(tǒng)和人打交道的部分稱(chēng)為人機(jī)界面。微機(jī)系統(tǒng)和人打交道的部分稱(chēng)為人機(jī)界面。人機(jī)界面應(yīng)具有以下特點(diǎn)：人機(jī)界面應(yīng)具有以下特點(diǎn)：1、友好性、友好性只需短時(shí)間訓(xùn)練就能順利操作只需短時(shí)間訓(xùn)練就能順利操作即使操作過(guò)程中出現(xiàn)失誤也不會(huì)引起事故，還即使操作過(guò)程中出現(xiàn)失誤也不會(huì)引起事故，還能及時(shí)給操作者以協(xié)助，為操作者提供更正錯(cuò)能及時(shí)給操作者以協(xié)助，為操作者提供更正錯(cuò)誤的時(shí)機(jī)誤的時(shí)機(jī)其輸出信息清楚明白，不易引起誤解。其輸出信息清楚明白，不易引起誤解。2、平安性、平安性對(duì)某些重要