一并得控制字的基本原理与连接方式

一、并行I/O口扩展

（一）采用TTL电路扩展

TTL电路扩展I/O口是一种简单的I/O口扩展方法，其具有电路简单、成本低、配置灵活的特点．

【例3－1】采用TTL电路扩展I/O口．电路图设计如图3－1所示，采用74LS244作为扩展输入、74LS273作为扩展输出．

图3－1　简单I/O口扩展电路

其中，74LS244为8位的缓冲驱动器（三态输出），其使能端为低电平有效．当G₁和G₂二者之一为高电平时，输出为三态．74LS273为8D触发器，清除端为低电平有效．当＝0时，输出全为0且与其它输入端无关；CP端是时钟信号，当CP由低电平向高电平跳变时，D端输入数据将传送至Q输出端．

P0口作为双向8位数据线，既能够从74LS244读入数据，又能够向74LS273输出数据．输入控制信号由P2．0和相“或”后形成．当二者都为0时，74LS244的控制端有效，此时将选通74LS244，外部的信息输入到P0数据总线上．当与74LS244相连的按键都没有按下时，输入全为1，若按下某键，则所在线输入为0．

输出控制信号由P2．0和相“或”后形成．当二者都为0时，74LS273由于控制端有效而被选通，P0上的数据锁存到74LS273的输出端，控制发光二极管LED，当某线输出为0时，相应的LED发光．

（二）采用8255芯片扩展I/O接口

1．基本原理．

8255与单片机有多种连接方式，下面以8255与AT89S51的连接为例来说明如何使用8255来扩展单片机的I/O口．

图3－2　8255与AT89S51的连接图

图3－2为8255与AT89S51的连接图，由图中我们可以看出它们是以三总线方式连接的，下面根据三总线结构对扩展原理图进行逐一介绍．

（1）数据总线DB引脚．8255的数据总线DB有8根：D0～D7．AT89S51使用P0口作为数据总线，所以其与8255数据线连接为：AT89S51的P0．0～P0．7与8255的D0～D7相连接．

（2）地址总线AB引脚．8255的地址线AB有两根：A0～A1．A0、A1通过74HC373锁存器与AT89S51的P0．0、P0．1连接．A1A0可取00～11四种情况，分别对A、B、C口与控制寄存器进行选择，选择方法如下：

①A1A0＝00：选择A口．

②A1A0＝01：选择B口．

③A1A0＝l0：选择C口．

④A1A0＝11：选择控制寄存器．

（3）控制总线CB．片选信号：将P2．5～P2．7送入138译码器，由译码端Y7产生片选信号．若Y7有效此时将选中8255，即P2．7P2．6P2．5＝111，并可推知各口地址如下：

A口：111x～x00＝E000H（当x～x＝0～0时）．

B口：111x～x01＝E001H（当x～x＝0～0时）．

C口：111x～x10＝E002H（当x～x＝0～0时）．

控制口：111x～x11＝E003H（当x～x＝0～0时）．

其中，x～x表示取值可任意，所以各口地址并不唯一．

注意：此处要说明的是单片机与8255的连接方法是多种多样的，8255各口地址也随连接方式的变化而改变．读者在使用其他单片机系统的时候，只需将8255各I/O口做相应替换即可．

（4）3个通道引脚．

①A口的8个引脚PA0～PA7与外设连接，用于8位数据的输入与输出．

②B口的8个引脚PB0～PB7与外设连接，用于8位数据的输入与输出．

③C口的8个引脚PC0～PC7与外设连接，用于8位数据的输入与输出或作为通信线．

2．8255的工作方式．

8255有三种工作方式，这些工作方式可由工作方式控制字来确定．如表3－1所示．

表3－1　8255工作方式

3．初始化．

8255A有两个控制字，即方式控制字和C口置位/清零控制字，这两个控制字共用一个地址，通过最高位来选择使用哪个控制字．

（1）工作方式选择字．8255工作方式选择字共8位，如图3－3所示，最高位为D7标志位，D7＝1时表示控制寄存器中存放的是工作方式选择字，D7＝0时表示控制寄存器中存放的是C口置位/清零控制字．D3～D6用于A组的控制，D0～D2用于B组的控制，因此8255初始化即根据工作要求确定工作方式选择字，并将其写入8255控制寄存器．

图3－3　8255工作方式控制字

【例3－2】设8255的口地址为80H～83H，将A口设定为方式0输入，B口为方式0输出，C口为方式0输出，写出控制字．

分析：根据上面控制字格式，对应位填写1或0可得控制字为10010000，即90H，且控制字只能写入控制口，按口地址的规定A1A0为11时选择控制口，可得控制口的地址为80～83H中的83H．

C语言程序如下：

（2）C口置位/清零控制字．8255的C口可进行位操作，即可对8255的C口的每一位进行清零，该操作通过设置C口置位/清零控制字实现的，各位含义如图3－4所示．由于8255的工作方式选择字与C口置位/清零共用一个控制寄存器，使用D7作为标志位，D7＝0时表示为C口置位/清零控制字．各位含义如图3－4所示．

图3－4　C口置位/清零控制字

【例3－3】图3－5是一个用AT89S51扩展8255的电路图，8255的PA口接输出设备（八个发光二极管）、PB口接输入设备（八个开关）PC口不用，均采用方式0，将8255B口读入的开关数据送至A口输出，要求开关闭合时对应的LED指示灯亮，编写程序段．

分析：由图可知，P2．7＝0时选中该8255，A1A0（P2．1P2．0）为00、01时分别对应PA口和PB口、为11时对应控制口．其余地址写1，A口、B口、控制口地址分别为7CFFH、7DFFH、7FFFH．设定PA口方式0输出，B口方式0输入，控制字10000010B＝82H，使用C语言编程如下：

图3－5　8255和单片机的连接电路