1、第八章 MCS51 单片机的 I/O 口扩展设计8.1 I/O 口概述1. 串行 I/O 口一次传送一位信号，字节就要逐位传送，只需一条数据线。2. 并行 I/O 口一次可同时传送多位信号，但需同样多的数据线。P1.0+5V例：用开关来控制指示灯(单点 LED)的亮和灭。 8051程序 1： ORG 0000HLJMP Main P1.1ORG 100HMain: SETB P1.1 ；P 口作为输入的位，在测试前必须先置为“1” 。JB P1.1，L1 ；测试开关的电平，为“1”则转移到 L1。SETB P1.0 ；输出高电平，点亮LCALL Delay ；延时CLR P1.0 ；输出低电平
2、，熄灭LCALL Delay ; 延时LJMP Main ；循环测试开关L1: CLR P1.0 ；输出低电平，熄灭SJMP Main ；循环测试开关Delay: MOV R3, #10 ; 延时 10msDe1: MOV R4, #250 ; De2: DJNZ R4, De2 ; 250*4us=1ms，设 f = 6MHzDJNZ R3, De1RETEND当单片机的 I/O 口位不够用时，就需进行 I/O 口的扩展。MCS-51 单片机的 外部数据存储器地址可以作为扩展 I/O 口的地址使用。8.2 用可编程芯片 8155/8156 扩展并行 I/O 口(待)8.3 用 TTL 芯片扩
3、展并行 I/O 口8.3.1 用 74LS377( 373、374 )扩展一个 8 位并行输出口1. 利用口位直接扩展的电路图：对应的控制程序：8051 E MOV P0，#5AH ；输出的数据。P0.0 D0 Q0 MOV P2，#7FH ；对 CLK 输出一个负电平P0.1 D1 Q1 NOP ；脉冲锁存信号P0.2 D2 Q2 MOV P2，#0FFHP0.3 D3 Q3 或：P0.4 D4 Q4 MOV P0，#5AHP0.5 D5 Q5 CLR P2.7P0.6 D6 Q6 NOPP0.7 D7 Q7 SETB P2.7ALE 在这里数据口可以和 P0P3 的任一个连接，P2.7 C
4、LK CLK 也可以和任一个口位连接。WR 74LS377当 E=0 时，CLK 从0到 1的正跳变，D 输入的数据被锁存到 Q 输出。应用：8051 CLK Q0Q7 E CLK Q0Q7 E CLK Q0Q7 E 74LS377P1P3.0P3.1P3.22. 利用数据存储器地址扩展的电路图见 P204 页的图 8-11。对应的控制程序：8051 E MOV DPTR，#7FFFHP0.0 D0 Q0 MOV A，#5AH ；输出的数据。P0.1 D1 Q1 MOVX DPTR，AP0.2 D2 Q2 执行： P0.3 D3 Q3 DPL 的值送到 P0，P0=D=FFH ；P0.4 D4
5、 Q4 DPH 的值送到 P2，P2.7=E=0； P0.5 D5 Q5 ALE 发出锁存的电平信号 (没用到)；P0.6 D6 Q6 A 的值送到 P0，P0=D=5AH； P0.7 D7 Q7 WR 发出 “写”的电平信号( 脉冲)，ALE D 的数据被锁存到 Q。 P2.7 CLK WR 74LS377 这种方法必须把 P0 口作为数据口，P2 口作为选择位。当 E=0 时，CLK 从0到 1的正跳变，D 输入的数据被锁存到 Q 输出。8.3.2 1.用 74LS244 扩展一个 8 位并行输入口利用数据存储器地址扩展的电路图见 P204 页的图 8-11。对应的控制程序：8051 MO
6、V DPTR，#7FFFHP0.0 1Y1 1A1 MOVX A，DPTRP0.1 1Y2 1A2 P0.2 1Y3 1A3 执行： P0.3 1Y4 1A4 DPL 的值送到 P0，P0=D=FFH ； P0.4 2Y1 2A1 DPH 的值送到 P2，P2.7=0 ； P0.5 2Y2 2A2 (这时的 RD=1；)P0.6 2Y3 2A3 ALE 发出锁存的电平信号(没用到)；P0.7 2Y4 2A4 RD 发出 “读”的电平信号，ALE 1EN RD=0，(P2.7) OR (RD)=0，P2.7 2EN 1EN=2EN=0，打开 A1Y1 和 A2Y2 的通道，RD 74LS244
7、外部输入的数据传送到 P0Yi， OR P0 口的值送给累加器 A=P0=Yi。当 iEN=0 时，打开 AiYi 的通道。2. 用 74LS245 扩展一个 8 位并行输入输出口利用数据存储器地址扩展的电路图：对应的控制程序8051 输入：当 DIR= 1P0.0 A0 B0 MOV DPTR，#FFFFHP0.1 A1 B1 MOVX A，DPTRP0.2 A2 B2P0.3 A3 B3 输出：当 DIR= 0P0.4 A4 B4 MOV DPTR，#7FFFHP0.5 A5 B5 MOV A，#58H ；输出的数据。P0.6 A6 B6 MOVX DPTR，AP0.7 A7 B7ALE
8、P2.7 DIR 从这里可看出：利用数据存储器地址扩展，比直接RD 用 P 口位扩展要节省口位。WR GAND 74LS245当 DIR= 1且 G=0时，打开 BiAi 的输入通道; 当 DIR= 0且 G=0时，打开 AiBi 的输出通道。8.4 用 MSC-51 单片机的串行口扩展 I/O 口8.4.1 扩展并行输入口用 CD4014 扩展一个 16 位并行输入口：P/S PI1 D0 1 CD4014 芯片工作原理：8051 PI2 D1 2 当 P/S=1 时， P3.0 Q8 PI3 D2 3 Di 存入内部寄存器 PIi； (RXD) PI4 D3 4 当 P/S=0 时，CLK
9、 PI5 D4 5 (R3) CLK 从0到1的正跳变，P1.0 PI6 D5 6 内部寄存器 PIi 左移一位，SI PI7 D6 7 即：Q8PI8PI7， P3.1 VSS PI8 D7 8 PI7PI6， ，PI3PI2， (TXD) CD4014(1) PI2PI1，PI1SIQ8(2)； P/S PI1 D0 9 Q8(2)PI8(2) PI7(2), PI2 D1 10 Q8 PI3 D2 11 PI4 D3 12 (R4)CLK PI5 D4 13 PI6 D5 14SI PI7 D6 15 VSS PI8 D7 16 CD4014(2) 对应的控制程序，读入 16 位数据存入
10、 R3、R4 中：RD16：SETB P1.0 ; 置 CD4014 为并行输入方式CLR P3.1SETB P3.1 ; 产生一个脉冲，读入外部并行输入数据CLR P1.0 ; 允许 CD4014 串行移位MOV SCON，#10H ; 设置串行口为方式 0，并启动串行接收KT1： JNB RI，KT1 ; 等待接收 CLR RI ；清除 RIMOV A，SBUF ; 从串行缓冲区中读数MOV R3，A ; 第一个数存入 R3 中MOV SCON，#10H ; 设置串行口为方式 0，并启动串行接收KT2： JNB RI，KT2 ; 等待接收CLR RI ； 清除 RIMOV A，SBUF ;
11、 从串行缓冲区中读数MOV R4，A ; 第二个数存入 R4 中RET ;用 74LS165 扩展一个 16 位并行输入口：S/L d0 D0 1 74LS165 芯片工作原理：8051 d1 D1 2 当 S/L=0 时， P3.0 QH d2 D2 3 Di 存入内部寄存器 di； (RXD) d3 D3 4 当 S/L=1 时，CP1 d4 D4 5 (R3) CP1 从0到1的正跳变，P1.0 d5 D5 6 内部寄存器 di 左移一位，SI d6 D6 7 即：QH d7d6， P3.1 CP2 d7 D7 8 d6d5， ，d2d1， (TXD) 74LS165(1) d1d0，d
12、0SIQH(2)； S/L d0 D0 9 QH(2)d7(2)D6(2), d1 D1 10 QH d2 D2 11 d3 D3 12 (R4)CP1 d4 D4 13 d5 D5 14SI d6 D6 15 CP2 d7 D7 16 74LS165(2) 对应的控制程序，读入 16 位数据存入 R3、R4 中：RD16：CLR P1.0 ; 读入外部并行输入数据 SETB P1.0 ; 允许 74LS165 串行移位MOV SCON，#10H ; 设置串行口为方式 0，并启动串行接收KT1： JNB RI，KT1 ; 等待接收 CLR RI ; 清除接收标志MOV A，SBUF ; 从串行
13、缓冲区中读数MOV R3，A ; 第一个数存入 R3 中MOV SCON，#10H ; 设置串行口为方式 0，并启动串行接收KT2： JNB RI，KT2 ; 等待接收CLR RI ; 清除接收标志MOV A，SBUF ; 从串行缓冲区中读数MOV R4，A ; 第二个数存入 R4 中RET ;8.4.2 扩展并行输出口用 74LS164 扩展两个 8 位并行输出口：74LS164(1)QA D0 1 A QB 2 B QC 3 QD 4 8051 QE 5 R3CLR QF 6P1.0 CLK QG 7 QH D7 8 P3.1 (TXD) QA D0 9 A QB 10P3.0 B QC
14、11 (RXD) QD 12 R4QE 13 CLR QF 14CLK QG 15 QH D7 16 74LS164(2) 对应的控制程序，R3、R4 的数据经串行口输出：WR16：CLR P1.0 ; 清除 74LS164 中的数据 SETB P1.0 ; 允许 74LS164 串行移位MOV SCON，#00H ; 设置串行口为方式 0MOV A，R3 ; MOV SBUF，A ; 启动串行口发送WT1： JNB TI，WT1 ; 等待发送完毕 CLR TI MOV A，R4 ;MOV SBUF，A ; 启动串行口发送WT2： JNB TI，WT2 ; 等待发送完毕CLR TI RET ;
15、作业： (一) P210 页的 二、填空题 1. 3. 4. 题。(二) 请简述 74LS374、244、 245 芯片的工作原理。(三) 使用 8051 的串行口和利用一块 74LS165 扩展一个 8 位并行输入口，请画出扩展芯片与 CPU 的连接示意图，并写出相应的输入程序段。(四) 使用 8051 的串行口和利用一块 74LS164 扩展一个 8 位并行输出口，请画出扩展芯片与 CPU 的连接示意图，并写出相应的输出程序段。(五) 用 74LS245 芯片扩展一个 8 位并行输入输出口，要求利用 P1 和 P3 口位直接扩展。请画出扩展芯片与 CPU 的连接示意图，并写出相应的输入和输出程序段。
