微機(jī)原理及應(yīng)用：第七章-并行接口

1、第七章 并行接口教學(xué)重點(diǎn) 8255A的工作方式和編程 8255A的應(yīng)用 鍵盤接口 LED顯示器接口并行數(shù)據(jù)傳輸方式以計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)，通常是8位、16位或32位為傳輸單位，一次傳送一個(gè)字長(zhǎng)的數(shù)據(jù)適合于外部設(shè)備與微機(jī)之間進(jìn)行近距離、大量和快速的信息交換例如：微機(jī)與并行接口打印機(jī)、磁盤驅(qū)動(dòng)器微機(jī)系統(tǒng)中最基本的信息交換方法例如：系統(tǒng)板上各部件之間，接口電路板上各部件之間第一節(jié) 可編程并行通信接口8255A具有多種功能的可編程并行接口電路芯片最基本的接口電路：三態(tài)緩沖器和鎖存器與CPU間、與外設(shè)間的接口電路：狀態(tài)寄存器和控制寄存器還有端口的譯碼和控制電路、中斷控制電路分3個(gè)端口，共24個(gè)外設(shè)引腳共三種輸入

2、輸出工作方式一、8255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳數(shù)據(jù)總線緩沖器內(nèi)部控制線內(nèi)部數(shù)據(jù)線D0D7A組控制A組端口AA組端口C上部B組控制B組端口BB組端口C下部讀寫控制邏輯PC0PC3PB0PB7PC4PC7PA0PA7RDWRA0A1CSRESET1. 外設(shè)數(shù)據(jù)端口端口A：PA0PA7A組，支持工作方式0、1、2端口B：PB0PB7B組，支持工作方式0、1端口C：PC0PC7僅支持工作方式0A組控制高4位PC4PC7B組控制低4位PC0PC3端口A：PA0PA7常作數(shù)據(jù)端口，功能最強(qiáng)大端口B：PB0PB7常作數(shù)據(jù)端口端口C：PC0PC7可作數(shù)據(jù)、狀態(tài)和控制端口分兩個(gè)4位，每位可獨(dú)立操作控制最靈活，最難掌

3、握2. 與處理器接口CS A1 A0讀操作RD寫操作WR0 0 00 0 10 1 00 1 1讀端口A讀端口B讀端口C非法寫端口A寫端口B寫端口C寫控制字二、8255A的控制字8255A的工作狀態(tài)是由CPU用輸出指令向控制口送的控制字來(lái)決定的，8255A的控制字分為兩類。 采用控制口地址：A1A0111. 方式選擇控制字說(shuō)明之一：1.8255A有3種基本工作方式：方式0：基本的輸入輸出方式方式1：選通的輸入輸出方式方式2：雙向傳輸方式說(shuō)明之二：2.端口A可以工作在3種工作方式中的任何一種，端口B只能工作在方式0或方式1，端口C則常常配合端口A和端口B工作，為這兩個(gè)端口的輸入輸出傳輸提供控制信

4、號(hào)和狀態(tài)信號(hào)?？梢?jiàn)，只有端口A能工作在方式2。方式選擇控制字說(shuō)明之三：3.歸為同一組的兩個(gè)端口可以分別工作在輸入方式和輸出方式，或同為輸入方式、同為輸出方式。而一個(gè)端口具體到底作為輸入端口還是輸出端口，由方式選擇控制字來(lái)決定。 方式選擇控制字例子要求：A端口：方式1輸入C端口上半部：輸出，C口下半部：輸入B端口：方式0輸出方式控制字：10110001B或B1H初始化的程序段：mov dx,0fffeh;假設(shè)控制端口為FFFEHmov al,0b1h;方式控制字out dx,al;送到控制端口方式選擇控制字在一個(gè)8086系統(tǒng)中，設(shè)8255A的四個(gè)端口地址為C0H、C1H、C2H、C3H，若要求各

5、端口的工作方式為：端口A：方式0，輸出端口B：方式0，輸入端口C的高四位：輸出端口C的低四位：輸出則相應(yīng)的方式選擇控制字為：10000010B=82HMOV AL，82HOUT C3H，AL 例子方式選擇控制字2.端口C置1/置0控制字注意：端口C置1置0控制字盡管是對(duì)端口C進(jìn)行操作，但此控制字必須寫入控制口，而不是寫入C端口。 例：若將上例中端口C的PC2置1，PC7置0。MOV AL，00000101BOUT C3H，ALMOV AL，00001110BOUT C3H，AL 例子端口C置1/置0控制字三、8255A的工作方式方式0：基本輸入輸出方式適用于無(wú)條件傳送和查詢方式的接口電路方式1

6、：選通輸入輸出方式適用于查詢和中斷方式的接口電路方式2：雙向選通傳送方式適用于與雙向傳送數(shù)據(jù)的外設(shè)適用于查詢和中斷方式的接口電路1.方式0方式0也叫基本輸入輸出方式。在這種方式下，端口A和端口B可以通過(guò)方式選擇字規(guī)定為輸入口或者輸出口，端口C分為2個(gè)4位端口，高4位為一個(gè)端門，低4位為一個(gè)端口。這兩個(gè)4位端口也可由方式選擇字規(guī)定為輸入口或輸出口。方式0的特點(diǎn)任何一個(gè)端口可作為輸入口，也可作為輸出口，各端口之間沒(méi)有規(guī)定必然的關(guān)系。各個(gè)端口的輸入或輸出，可以有16種不同的組合。方式0的使用場(chǎng)合有兩種，一種是同步傳送，另一種是查詢式傳送同步傳送時(shí)，發(fā)送方和接收方的動(dòng)作由一個(gè)時(shí)序信號(hào)來(lái)管理，所以，對(duì)接

7、口的要求很簡(jiǎn)單，只要能傳送數(shù)據(jù)就行了。因此，在同步傳輸下使用8255A時(shí)，3個(gè)數(shù)據(jù)端口可以實(shí)現(xiàn)三路數(shù)據(jù)傳輸。查詢式傳輸時(shí)，需要有應(yīng)答信號(hào)。但是，在方式0的情況下，沒(méi)有規(guī)定固定的應(yīng)答信號(hào)。所以，這時(shí)可將端口A和端口B作為數(shù)據(jù)端口，端口C的4位（高4位或低4位均可）規(guī)定為輸出口，用來(lái)輸出一些控制信號(hào)，而把端口C的另外4位規(guī)定為輸入口，用來(lái)讀入外設(shè)的狀態(tài)。 方式0輸入時(shí)序datadata輸入端口D0D7RD CS,A1,A0請(qǐng)?bào)w會(huì)這里8255A的數(shù)據(jù)緩沖作用方式0輸出時(shí)序WRdatadata輸出端口D0D7 CS,A1,A08255A對(duì)CPU通過(guò)它輸出給外設(shè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行鎖存2.方式1方式1也叫選通的輸

8、入輸出方式。和方式0相比，最重要的差別是端口A和端口B用方式1進(jìn)行輸入/輸出傳輸時(shí)，要利用端口C提供的選通信號(hào)和應(yīng)答信號(hào)，而這些信號(hào)與端口C的位之間有著固定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。 方式1的特點(diǎn) 端口A和端口B可分別作為兩個(gè)數(shù)據(jù)口工作在方式1，并且，任何一個(gè)端口可作為輸入口或者輸出口。如果8255A的端口A和端口B中只有一個(gè)端口工作在方式1，那么端口C中就有3位被規(guī)定為配合方式1工作的信號(hào)。此時(shí)，另一個(gè)端口可以工作在方式0，端口C中的其它也可以工作在方式0，即作為輸入或者輸出。如果8255A的端口A和端口B都工作在方式1，那么，端口C中就有6位被規(guī)定為配合方式1工作的信號(hào)，剩下的2位仍可作為輸入或輸出。

9、方式1輸入引腳：A端口數(shù)據(jù)選通信號(hào)表示外設(shè)已經(jīng)準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)輸入緩沖器滿信號(hào)表示A口已經(jīng)接收數(shù)據(jù)中斷請(qǐng)求信號(hào)請(qǐng)求CPU接收數(shù)據(jù)PC4PC5PC3PA7PA0INTEAIBFAINTRASTBA中斷允許觸發(fā)器方式1輸入引腳：B端口PC2PC1PC0PB7PB0INTEBIBFBINTRBSTBB數(shù)據(jù)選通信號(hào)表示外設(shè)已經(jīng)準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)輸入緩沖器滿信號(hào)表示A口已經(jīng)接收數(shù)據(jù)中斷請(qǐng)求信號(hào)請(qǐng)求CPU接收數(shù)據(jù)中斷允許觸發(fā)器方式1需借用端口C用做聯(lián)絡(luò)信號(hào)同時(shí)還具有中斷請(qǐng)求和屏蔽功能方式1輸入聯(lián)絡(luò)信號(hào)STB選通信號(hào)，低電平有效由外設(shè)提供的輸入信號(hào)，當(dāng)其有效時(shí)，將輸入設(shè)備送來(lái)的數(shù)據(jù)鎖存至8255A的輸入鎖存器IBF輸入緩

10、沖器滿信號(hào)，高電平有效8255A輸出的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。當(dāng)其有效時(shí)，表示數(shù)據(jù)已鎖存在輸入鎖存器INTR中斷請(qǐng)求信號(hào)，高電平有效8255A輸出的信號(hào)，可用于向CPU提出中斷請(qǐng)求，要求CPU讀取外設(shè)數(shù)據(jù)注意當(dāng)8255A的端口A和端口B都工作在方式1的輸入情況時(shí)，端口C的PC0-PC5共6個(gè)位都被定義，只剩下PC6、PC7這2位還未用。此時(shí)，方式選擇控制字的D3位用來(lái)定義PC6和PC7的數(shù)據(jù)傳輸方向。當(dāng)D3為1時(shí)，PC6和PC7這2位作為輸入來(lái)用；當(dāng)D3為0時(shí)，PC6和PC7作為輸出來(lái)用。 方式選擇控制字方式1輸入時(shí)序STB和IBF是外設(shè)和8255A間的一對(duì)應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號(hào)，為的是可靠地輸入數(shù)據(jù)方式1的中斷控制

11、8255A的中斷由中斷允許觸發(fā)器INTE控制置位：允許中斷；復(fù)位：禁止中斷對(duì)INTE的操作通過(guò)寫入端口C的對(duì)應(yīng)位實(shí)現(xiàn)，INTE觸發(fā)器對(duì)應(yīng)端口C的位是作應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號(hào)的輸入信號(hào)的那一位，只要對(duì)那一位置位/復(fù)位就可以控制INTE觸發(fā)器選通輸入方式下端口A的INTEA對(duì)應(yīng)PC4端口B的INTEB對(duì)應(yīng)PC2方式1輸出引腳：A端口外設(shè)響應(yīng)信號(hào)表示外設(shè)已經(jīng)接收到數(shù)據(jù)輸出緩沖器滿信號(hào)表示CPU已經(jīng)輸出了數(shù)據(jù)中斷請(qǐng)求信號(hào)請(qǐng)求CPU再次輸出數(shù)據(jù)PC6PC7PC3PA7PA0INTEAOBFAINTRAACKA中斷允許觸發(fā)器方式1輸出引腳：B端口PC2PC1PC0PB7PB0INTEBOBFBINTRBACKB外設(shè)

12、響應(yīng)信號(hào)表示外設(shè)已經(jīng)接收到數(shù)據(jù)輸出緩沖器滿信號(hào)表示CPU已經(jīng)輸出了數(shù)據(jù)中斷請(qǐng)求信號(hào)請(qǐng)求CPU再次輸出數(shù)據(jù)中斷允許觸發(fā)器方式1輸出聯(lián)絡(luò)信號(hào)OBF輸出緩沖器滿信號(hào)，低有效8255A輸出給外設(shè)的一個(gè)控制信號(hào)，當(dāng)其有效時(shí)，表示CPU已把數(shù)據(jù)輸出給指定的端口，外設(shè)可以取走ACK響應(yīng)信號(hào)，低有效外設(shè)的響應(yīng)信號(hào)，指示8255A的端口數(shù)據(jù)已由外設(shè)接受INTR中斷請(qǐng)求信號(hào)，高有效當(dāng)輸出設(shè)備已接受數(shù)據(jù)后，8255A輸出此信號(hào)向CPU提出中斷請(qǐng)求，要求CPU繼續(xù)提供數(shù)據(jù)端口A的INTEA對(duì)應(yīng)PC6端口B的INTEB對(duì)應(yīng)PC2方式1輸出時(shí)序OBF和ACK是外設(shè)和8255A間的一對(duì)應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號(hào)，為的是可靠地輸出數(shù)據(jù)方式

13、1的使用場(chǎng)合 在方式1下，規(guī)定一個(gè)端口作為輸入口或者輸出口的同時(shí)，自動(dòng)規(guī)定了有關(guān)的控制信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)，尤其是規(guī)定了相應(yīng)的中斷請(qǐng)求信號(hào)。這樣，在許多采用中斷方式進(jìn)行輸入輸出的場(chǎng)合，如果外部設(shè)備能為8255A提供選通信號(hào)或者數(shù)據(jù)接收應(yīng)答倍號(hào)，那么常常使8255A的端口工作于方式1。用方式1工作比用方式0更加方便有效。 3.方式2方式2也叫雙向傳輸方式，只適用于端口A。方式2將方式1的選通輸入輸出功能組合成一個(gè)雙向數(shù)據(jù)端口，可以發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)需要利用端口C的5個(gè)信號(hào)線，其作用與方式1相同方式2的數(shù)據(jù)輸入過(guò)程與方式1的輸入方式一樣方式2的數(shù)據(jù)輸出過(guò)程與方式1的輸出方式有一點(diǎn)不同：數(shù)據(jù)輸出時(shí)8255

14、A不是在OBF有效時(shí)向外設(shè)輸出數(shù)據(jù)，而是在外設(shè)提供響應(yīng)信號(hào)ACK時(shí)才送出數(shù)據(jù)方式2雙向引腳PC6PC7PC3PA7PA0INTE1OBFAINTRAACKAPC4PC5IBFASTBAINTE2用PC6設(shè)置INTE1（輸出）用PC4設(shè)置INTE2（輸入）輸入和輸出中斷通過(guò)或門輸出INTRA信號(hào)方式2雙向時(shí)序方式2的使用場(chǎng)合 方式2是一種雙向工作方式，如果一個(gè)并行外部設(shè)備既可以作為輸入設(shè)備，又可以作為輸出設(shè)備，并且輸入輸出動(dòng)作不會(huì)同時(shí)進(jìn)行，那么，將這個(gè)外設(shè)和8255A的端口A相連，并使它工作在方式2，就會(huì)非常合適。比如，磁盤驅(qū)動(dòng)器就是這樣一個(gè)外設(shè)，主機(jī)既可以往磁盤輸出數(shù)據(jù)，也可以從磁盤輸入數(shù)據(jù)，

15、但數(shù)據(jù)輸出過(guò)程和數(shù)據(jù)輸入過(guò)程總是不重合的，所以，可以將磁盤驅(qū)動(dòng)器的數(shù)據(jù)線與8255A的PA7-PA0相連，再使PC7-PC3和磁盤驅(qū)動(dòng)器的控制線和狀態(tài)線相連即可。 方式2和其他方式的組合 從方式選擇控制字可以知道，當(dāng)8255A的端口A工作于方式2時(shí)，端門B可以工作在方式1，也可以工作在方式0，而且，端口B可以作為輸入口，也可以作為輸出口。在各種組合下，端口C都用一定的位配合工作。 方式選擇控制字四、應(yīng)用舉例用8255A方式0與打印機(jī)接口BUSY DATA078255APC5PC3PA0PA7打印機(jī)STB打印機(jī)時(shí)序 mov al,10000001B;方式控制字 out 83H,al ;控制端口地

16、址：83H ;A端口方式0輸出，C端口上輸出、下輸入 mov al,00001011B;端口C的復(fù)位置位控制字，使PC51 out 83H,alprn: in al,82h;讀取端口C,查詢打印機(jī)狀態(tài) and al,08h;PC3BUSY0？ jnz prn;PC31，打印機(jī)忙，則循環(huán)等待 mov al,ah;PC30，打印機(jī)不忙，則輸出數(shù)據(jù) out 80h,al;將打印數(shù)據(jù)從端口A輸出 mov al,00001010B;置STB0 out 83h,al nop;產(chǎn)生一定寬度的低電平 nop mov al,00001011B;置=1 out 83h,al;最終，STB產(chǎn)生低脈沖信號(hào)應(yīng)用舉例用8

17、255A方式1與打印機(jī)接口1000pf2K15321441LS123單穩(wěn)電路+5VDATA078255APC6INTRPC3PC7PA0PA7打印機(jī)ACKACKOBFSTB8255A方式1與打印機(jī)接口時(shí)序配合PA0PA7（DATA07）ACKOBFSTBmov al,0a0h ; A端口方式1輸出，方式控制字：10100000out 83h,al ;控制端口地址：83Hmov al,0ch;使INTEA（PC6）為0，禁止中斷out 83h,almov cx,counter;打印字節(jié)數(shù)送CXmov bx,offset buffer;取字符串首地址call prints;調(diào)用打印子程序 prin

18、ts proc push ax;保護(hù)寄存器print1:mov al,bx;取一個(gè)數(shù)據(jù) out 80h,al;從端口A輸出 print2:in al,82h ;讀取端口C,查詢打印機(jī)狀態(tài) test al,80h;檢測(cè)（PC7）為1否? jz print2;為0，說(shuō)明打印機(jī)沒(méi)有響應(yīng)，繼續(xù)檢測(cè)。為1，說(shuō)明打印機(jī)已接受數(shù)據(jù) inc bx ;準(zhǔn)備取下一個(gè)數(shù)據(jù)輸出 loop print1 pop ax;打印結(jié)束，恢復(fù)寄存器 ret;返回prints endp 第二節(jié) 鍵盤及其接口鍵盤是微機(jī)系統(tǒng)最常使用的輸入設(shè)備小鍵盤：適用于單板機(jī)或以微處理器為基礎(chǔ)的儀器，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、地址、命令及指令等的輸入獨(dú)立鍵盤：通過(guò)

19、5芯電纜與PC微機(jī)主機(jī)連接一、鍵盤的工作原理+5V+5V+5V最簡(jiǎn)單的線性結(jié)構(gòu)鍵盤每一個(gè)引腳連接一個(gè)鍵輸入0/1反映鍵是否高低一、鍵盤的工作原理（續(xù)）+5V+5V控制線檢測(cè)線常用的矩陣結(jié)構(gòu)鍵盤每行連接一個(gè)引腳每列連接一個(gè)引腳利用控制線為低、讀取檢測(cè)線來(lái)識(shí)別閉合鍵二、鍵的識(shí)別行掃描法先使第0行接低電平，其余行為高電平，然后看第0行是否有鍵閉合（通過(guò)檢查列線電位實(shí)現(xiàn)）此后，再將第1行接地，然后檢測(cè)列線是否有變?yōu)榈碗娢坏木€。如此往下一行一行地掃描，直到最后一行在掃描過(guò)程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一行有鍵閉合時(shí)，便在掃描中途退出通過(guò)組合行線和列線可識(shí)別此刻按下的是哪一鍵矩陣結(jié)構(gòu)鍵盤第1段：是否有鍵按下key1:mo

20、v al,00 mov dx,rowport out dx,al;使所有行線為低電平 mov dx,colport in al,dx;讀取列值 cmp al,0ffh;判定是否有列線為低電平 jz key1;無(wú)閉合鍵，循環(huán)等待 call delay;有，延遲20ms清除抖動(dòng)鍵盤掃描程序第2段：識(shí)別按鍵（掃描） mov cx,8;行數(shù)送CX mov ah,0feh;掃描初值送AHkey2:mov al,ah mov dx,rowport out dx,al;輸出行值（掃描值） mov dx,colport in al,dx;讀進(jìn)列值 cmp al,0ffh;判斷有無(wú)低電平的列線 jnz key3

21、;有，則轉(zhuǎn)下一步處理 rol ah,1;無(wú)，則移位掃描值 loop key2;準(zhǔn)備下一行掃描 jmp key1;所有行都沒(méi)有鍵按下，則返回繼續(xù)檢測(cè)key3: ;此時(shí)，al列值，ah行值鍵盤掃描程序二、鍵的識(shí)別反轉(zhuǎn)法首先，將行線作為控制線接一個(gè)輸出端口，將列線作為檢測(cè)線接一個(gè)輸入端口CPU通過(guò)輸出端口將行線（控制線）全部設(shè)置為低電平，然后從輸入端口讀取列線（檢測(cè)線）然后，將行線和列線的作用互換，即將列線作為控制線接輸出端口，行線作為檢測(cè)線接輸入端口將剛才讀得的列值從列線所接端口輸出，再讀取行線的輸入值這樣，當(dāng)一個(gè)鍵被按下時(shí)，必定可以讀得一對(duì)唯一的行值和列值條件：連接行線和列線的接口電路必須支持動(dòng)

22、態(tài)改變輸入、輸出方式矩陣結(jié)構(gòu)鍵盤三、抖動(dòng)問(wèn)題機(jī)械按鍵存在抖動(dòng)現(xiàn)象當(dāng)按下或釋放一個(gè)鍵時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)按鍵在閉合位置和斷開(kāi)位置之間跳幾下才穩(wěn)定到閉合狀態(tài)抖動(dòng)的持續(xù)時(shí)間通常不大于10ms采用硬件消抖電路或軟件延時(shí)方法解決第三節(jié) LED數(shù)碼管及其接口發(fā)光二極管LED是最簡(jiǎn)單的顯示設(shè)備由7段LED就可以組成的LED數(shù)碼管LED數(shù)碼管廣泛用于單板微型機(jī)、微型機(jī)控制系統(tǒng)及數(shù)字化儀器中LED數(shù)碼管可以顯示內(nèi)存地址和數(shù)據(jù)等1. LED數(shù)碼管的工作原理主要部分是7段發(fā)光管順時(shí)針?lè)謩e稱為a、b、c、d、e、f、g有的產(chǎn)品還附帶有一個(gè)小數(shù)點(diǎn)dp通過(guò)7個(gè)發(fā)光段的不同組合主要顯示09也可以顯示AF（實(shí)現(xiàn)16進(jìn)制數(shù)的顯示）還

23、可以顯示個(gè)別特殊字符，如、P 等LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)共陽(yáng)極陽(yáng)極+5Vabcdefgdp陰極abcdefgdp共陰極2. 單個(gè)LED數(shù)碼管的顯示8255APA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7驅(qū)動(dòng)電路abcdefgdp單個(gè)數(shù)碼管的顯示LEDtbdb 3fh,06h,5bh,;顯示代碼表mov al,1;AL要顯示的數(shù)字mov bx,offset LEDtbxlat;換碼：ALDS:BXALmov dx,portout dx,al;輸出顯示軟件譯碼3. 多個(gè)LED數(shù)碼管的顯示8個(gè)數(shù)碼管：用2個(gè)8位輸出端口控制硬件上用公用的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)各數(shù)碼管軟件上用掃描方法實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示位控制端口電路D7D6D5D4D3D2D1D0陽(yáng)極位0位1位2D0D7位控制反相寄存驅(qū)動(dòng)bitport, IOW位控制端口作用控制哪個(gè)（位）數(shù)碼管顯示當(dāng)位控制端口的控制碼某位為低電平時(shí)，經(jīng)反相驅(qū)動(dòng)，便在相應(yīng)數(shù)碼管的陽(yáng)極加上了高電平，這個(gè)數(shù)碼管就可以顯示數(shù)據(jù)位控制：Di0，相應(yīng)位發(fā)光D7D6D5D4D3D2D1D0位7位6位5位4位3位2位1位0段控制端口電路D0D1D2D3D4D5D6D7陽(yáng)極位0a b c d e f g dp位1位2D0D7段控制正相寄存驅(qū)動(dòng)segport, IOW段控制端口作用控制哪個(gè)段顯示，決定具體顯示什么數(shù)碼段控制端口送出顯示代碼到數(shù)碼