第七章外圍接口器件及應(yīng)用本章重點(diǎn)可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器82541.計(jì)數(shù)/定時(shí)器8254編程結(jié)構(gòu)和工作原理2.8254控制寄存器的格式和編程3.8254的典型工作模式及其使用可編程并行接口芯片8255A1.并行接口芯片8255A與CPU信號(hào)連接2.并行接口芯片8255A與外設(shè)信號(hào)連接3.8255A的三種工作方式和設(shè)置方法可編程串行接口芯片8251A1.串行通信的基本概念2.串行通信的幾種工作方式7.1可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器8254計(jì)數(shù)/定時(shí)器8254的編程結(jié)構(gòu)8254工作原理

8254控制寄存器的格式和編程8254工作模式及應(yīng)用舉例1234定時(shí)信號(hào)的獲取方法 （1）軟件方法 使用延遲子程序

（2）硬件方法 使用計(jì)數(shù)器/定時(shí)器

7.1.18054的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1．公共控制模塊①數(shù)據(jù)總線緩沖器8位雙向三態(tài)緩沖器，與數(shù)據(jù)總線接口。

功能：往計(jì)數(shù)器設(shè)置初值從計(jì)數(shù)器讀取計(jì)數(shù)值往控制寄存器設(shè)置控制字7.1.18054的內(nèi)部結(jié)構(gòu)②讀寫控制邏輯電路

片選信號(hào)CS有效的條件下，進(jìn)行讀寫操作。

A1、A0對(duì)計(jì)數(shù)器和控制寄存器尋址RD 讀信號(hào)WR 寫信號(hào)CS 片選信號(hào)③控制字寄存器

寄存初始化編程時(shí)的命令字，只寫。1．公共控制模塊數(shù)據(jù)緩沖器8位雙向三態(tài)緩沖器，與數(shù)據(jù)總線接口功能：1.往計(jì)數(shù)器設(shè)置初值2.從計(jì)數(shù)器讀取計(jì)數(shù)值3.往控制寄存器設(shè)置控制字讀寫控制邏輯電路片選信號(hào)CS有效的條件下，進(jìn)行讀寫操作。

A1、A0對(duì)計(jì)數(shù)器和控制寄存器尋址RD 讀信號(hào)WR 寫信號(hào)CS 片選信號(hào)控制寄存器寄存初始化編程時(shí)的命令字，只寫。2．計(jì)數(shù)器（3個(gè)）8254內(nèi)部有3個(gè)結(jié)構(gòu)相同彼此獨(dú)立

的計(jì)數(shù)器——計(jì)數(shù)器0，1，2。計(jì)數(shù)頻率可高達(dá)10MHz。16位長度。每個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì)外有3個(gè)引腳：—GATE為門控信號(hào)，—CLK為計(jì)數(shù)脈沖輸入，—OUT為計(jì)數(shù)器輸出端。

6.1.28254的引腳功能

24引腳，雙列直插式封裝，+5V電源。3個(gè)計(jì)數(shù)器，每個(gè)計(jì)數(shù)器內(nèi)部有：—8位的控制寄存器—16位的計(jì)數(shù)初值寄存器—計(jì)數(shù)執(zhí)行部件—輸出鎖存器

1．8254的端口地址

2．8254端口的讀寫操作7.1.38254的工作方式六種工作方式方式0——計(jì)數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷方式1——可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器方式2——分頻器方式3——方波發(fā)生器方式4——選通信號(hào)發(fā)生器方式5——1．方式0——事件計(jì)數(shù)器（計(jì)數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷）a、門控信號(hào)GATE必須為1，計(jì)數(shù)器才能計(jì)數(shù)；b、計(jì)數(shù)時(shí)通道輸出端OUT一直為0；c、通道計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到0后，OUT由0到1，同時(shí)計(jì)數(shù)器停止工作。2．方式1——硬件啟動(dòng)的單脈沖發(fā)生器

（可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器）a、門控信號(hào)GATE是觸發(fā)信號(hào)，上升沿有效。即開始計(jì)數(shù)是由GATE的上升沿觸發(fā)的；b、觸發(fā)后，通道計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，輸出端OUT由高變低；c、

計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到0，OUT再由低變高。3．方式2——脈沖發(fā)生器（分頻器）a、GATE門為1，計(jì)數(shù)器才能工作，對(duì)CLK端上的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)；b、當(dāng)計(jì)數(shù)器“減”計(jì)數(shù)到1時(shí)，輸出端由高變低，再經(jīng)過一個(gè)CLK周期，即計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到0時(shí)，輸出端OUT又跳變?yōu)楦摺Ｋ苑绞?輸出周期性負(fù)脈沖信號(hào)，其寬度固定為一個(gè)CLK周期；c、當(dāng)計(jì)數(shù)器的值減為0時(shí)，自動(dòng)重新裝入計(jì)數(shù)初值，實(shí)現(xiàn)循環(huán)計(jì)數(shù)。4．方式3——方波發(fā)生器

方式2雖然可以作分頻電路，但其輸出是窄脈沖，如果是方波，就只有選方式35．方式4——軟件啟動(dòng)的單脈沖發(fā)生器a、

門控信號(hào)GATE為高電平，計(jì)數(shù)器開始減1計(jì)數(shù)，OUT維持高電平；b、

當(dāng)計(jì)數(shù)器減到0，輸出端OUT變低，再經(jīng)過一個(gè)CLK輸入時(shí)鐘周期，OUT輸出又變高。6．方式5——硬件觸發(fā)的單脈沖發(fā)生器a、用門控上升沿觸發(fā)即硬件觸發(fā)b、計(jì)數(shù)到0時(shí)，輸出端一個(gè)寬度為1個(gè)時(shí)鐘周期的負(fù)脈沖，然后又自動(dòng)變?yōu)楦唠娖健?.1.48254的命令字與初始化編程1．控制字6.1.48254的命令字與初始化編程2.8254的編程命令編程原則：①設(shè)置初值前必須先寫控制字②初值設(shè)置要符合控制字中的格式規(guī)定編程命令有兩類：①讀出命令②寫入命令設(shè)置控制字命令設(shè)置初始值命令鎖存命令

6.1.58254應(yīng)用舉例例1設(shè)8254口地址為200H~203H，GATE0為高電平，CLK0接2MHz方波，要求OUT0端輸出500Hz的連續(xù)脈沖。分析：0號(hào)計(jì)數(shù)器，地址：200H 控制寄存器地址：203H 先寫計(jì)數(shù)值低8位，再寫高8位 工作方式2 二進(jìn)制或BCD碼均可 計(jì)數(shù)值設(shè)定：2MHz/500Hz=4000控制字：00110100BMOV DX,203H ；控制端口MOV AL,00110100B ；二進(jìn)制OUT DX,ALMOV DX,200H ；計(jì)數(shù)器0MOV AX,4000OUT DX,ALMOV AL,AHOUT DX,AL例2編程時(shí)系統(tǒng)揚(yáng)聲器發(fā)出800Hz的音箱，當(dāng)主機(jī)鍵盤按下任意鍵時(shí)停止。 電路條件：PC機(jī)分配給8254的地址：40H~43HCLK0~CLK2頻率：1.193182MHzGATE0,GATE1接+5V系統(tǒng)外接還有8255A例3下圖為8253用作方波發(fā)生器與8088總線的接口方法。圖中僅用了A7~A2作為8253片選地址線，產(chǎn)生片選信號(hào)Y1與8253的CS端相連。要求計(jì)數(shù)器2用作方波發(fā)生器產(chǎn)生40KHz方波輸出。已知CLK2時(shí)鐘端輸入信號(hào)頻率為2MHz。

8253與8086總線的連接【例】現(xiàn)有一個(gè)高精密晶體振蕩電路，輸出信號(hào)是脈沖波，頻率為1MHz。要求利用8253做一個(gè)秒信號(hào)發(fā)生器，其輸出接一發(fā)光二極管，以0.5秒點(diǎn)亮，0.5秒熄滅的方式閃爍指示。設(shè)8253的通道地址為80H～86H（偶地址）解：1、時(shí)間常數(shù)計(jì)算這個(gè)例子要求用8253作一個(gè)分頻電路，而且其輸出應(yīng)該是方波，否則發(fā)光二極管不可能等間隔閃爍指示。頻率為1MHz信號(hào)的周期為1微秒，而1Hz信號(hào)的周期為1秒，所以分頻系數(shù)N可按下式進(jìn)行計(jì)算：【例】由于8253一個(gè)通道最大的計(jì)數(shù)值是65536，所以對(duì)于N＝1000000這樣的大數(shù)，一個(gè)通道是不可能完成上述分頻要求的。由于即取兩個(gè)計(jì)數(shù)器，采用級(jí)聯(lián)方式。

2、電路OUT0GATE0CLK01MHz8253通道0＋5VOUT1GATE1CLK11KHz8253通道1【例】

3、工作方式選擇由于通道1要輸出方波信號(hào)推動(dòng)發(fā)光二極管，所以通道1應(yīng)選工作方式3。對(duì)于通道0，只要能起分頻作用就行，對(duì)輸出波形不做要求，所以方式2和方式3都可以選用。

這樣對(duì)于通道0，我們?nèi)」ぷ鞣绞?，BCD計(jì)數(shù)；對(duì)于通道1，我們?nèi)」ぷ鞣绞?，二進(jìn)制計(jì)數(shù)（當(dāng)然也可選BCD計(jì)數(shù)）【例】4、程序 moval,00110101b ；通道0控制字 out86h,al moval,00 ；通道0初始計(jì)數(shù)值 out80h,al moval,10h out80h,al moval,01110110b；通道1控制字 out86h,almoval,0e0h ；通道1初始計(jì)數(shù)值，03E8H=1000BCD out82h,al moval,03h out82h,al【例】例4計(jì)件系統(tǒng)。計(jì)件系統(tǒng)的功能就是記錄脈沖的個(gè)數(shù)。一個(gè)脈沖代表一個(gè)事件，比如交通道路檢測(cè)系統(tǒng)中通過檢測(cè)點(diǎn)的車輛，工業(yè)控制系統(tǒng)中流水線上已加工好的工件。要求在計(jì)件過程中，PC機(jī)可以顯示當(dāng)前計(jì)數(shù)器的內(nèi)容，當(dāng)完成10000個(gè)工件記錄后，系統(tǒng)發(fā)出1KHz信號(hào)推動(dòng)喇叭發(fā)音通知用戶。

解：1、電路。需要兩個(gè)通道，一個(gè)作為計(jì)數(shù)，選用通道0。另一個(gè)產(chǎn)生1KHz信號(hào)，選用通道1。工作原理如下，傳感器電路把物理事件轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)輸入到通道0計(jì)數(shù)，當(dāng)記錄10000個(gè)事件后，通道0計(jì)數(shù)器溢出，GATE端輸出高電平，這時(shí)通道1開始工作，產(chǎn)生1KHz信號(hào)推動(dòng)喇叭發(fā)音OUT0GATE0CLK01MHz8253通道0＋5VOUT1GATE1CLK18253通道1計(jì)件脈沖驅(qū)動(dòng)放大【例】2、工作方式選擇對(duì)于通道1，由于要產(chǎn)生1KHz信號(hào)，故選用工作方式3。對(duì)于通道0，要求初始計(jì)數(shù)值寫入計(jì)數(shù)通道后，計(jì)數(shù)器就可以工作，則通道0的啟動(dòng)方式應(yīng)是軟件啟動(dòng)。另外由于要求計(jì)數(shù)溢出后產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)來啟動(dòng)一個(gè)事件，即喇叭發(fā)音，故可選的工作方式為方式0和方式4，對(duì)于圖所示方案，通道1的GATE信號(hào)由通道0的OUT信號(hào)產(chǎn)生，這個(gè)OUT信號(hào)應(yīng)該是電平型的，所以通道0應(yīng)選用方式0。

【例】3、時(shí)間常數(shù)N0＝10007.2可編程并行接口芯片8255A8255A與CPU接口的信號(hào)連接8255A與外設(shè)的信號(hào)連接8255A三種工作方式和設(shè)置應(yīng)用舉例1234并行接口芯片8255A特點(diǎn)傳輸速度快信息率高用電纜多6.2.18255A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與外部引腳下圖為典型的并行接口和外設(shè)連接的示意圖

1.數(shù)據(jù)端口A、B、C端口A、B、C每一個(gè)對(duì)應(yīng)1個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器1個(gè)8位輸出鎖存器/緩沖器通常使用方法：端口A、B作為獨(dú)立的輸入或者輸出端口端口C配合端口A、B2.A組控制和B組控制（1）A組控制電路控制端口A和端口C的高4位的工作方式和讀寫操作。（2）B組控制電路控制端口B和端口C的低4位的工作方式和讀寫操作。3.8255A的芯片引腳信號(hào)4.與外設(shè)一側(cè)相連的信號(hào)PA7～PA0——A組數(shù)據(jù)信號(hào)；PB7～PB0——B組數(shù)據(jù)信號(hào)；PC7～PC0——C組數(shù)據(jù)信號(hào)。5.與CPU一側(cè)相連的信號(hào)RESET 復(fù)位信號(hào)，高電平有效。D7～D0 數(shù)據(jù)線。CS 片選信號(hào)。RD 讀出信號(hào)。WR 寫入信號(hào)。A1、A0 端口選擇信號(hào)。6.8255A的端口編址與讀寫操作8255工作方式8255A方式選擇注意：有三種基本工作方式：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——雙向傳輸方式只有端口A能工作在方式2同一組的兩端口可分別工作在輸入和輸出方式1.方式0—基本型輸入輸出方式方式0的工作特點(diǎn)端口可作為輸入口，也可作為輸出口。可以有16種不同的組合2.方式1—選通型輸入輸出方式1的特點(diǎn)端口A、B可分別工作在方式1。端口C配合方式1控制字輸入方式1示意圖控制字工作方式1信號(hào)說明上圖控制信號(hào)說明：STB選通信號(hào)IBF緩沖器滿信號(hào)INTR送往CPU的中斷請(qǐng)求信號(hào)INTE中斷允許信號(hào)下圖為方式1的輸入時(shí)序方式1輸出時(shí)序OBF輸出緩沖器滿信號(hào)ACK外設(shè)響應(yīng)信號(hào)INTR中斷請(qǐng)求信號(hào)INTE中斷允許信號(hào)方式1時(shí)輸出端口對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)

3.方式2---雙向數(shù)據(jù)傳輸方式2的特點(diǎn)只適用于端口A。端口C用5個(gè)數(shù)位提供控制和狀態(tài)信號(hào)。方式2的使用場合一個(gè)并行外設(shè)既可以作為輸入又可以作為輸出輸入輸出動(dòng)作不會(huì)同時(shí)進(jìn)行6.2.28255A的控制字與初始化編程控制字分為兩類：各端口的方式選擇控制字；C端口按位置1/置0控制字。1.方式選擇控制字2.C端口置1/置0控制字置1/置0控制字注意：

必須寫入控制口

D0位決定置1或置0

D3、D2、D1位決定了對(duì)哪一位操作

D7位必須為0置1/置0控制字注意：必須寫入控制口D0位決定置1或置0D3、D2、D1位決定了對(duì)哪一位操作D7位必須為03.8255A初始化編程步驟：

寫方式控制字到控制端口

如工作在方式1、2查詢，設(shè)置端口C6.2.48255A應(yīng)用舉例電路LED數(shù)碼管段碼表

例：8255A的A口和B口工作在方式0，A口為輸入端口，接有四個(gè)開關(guān)。B口為輸出端，接有一個(gè)七段發(fā)光二極管，連接電路如圖所示。試編一程序要求七段發(fā)光二級(jí)管顯示開關(guān)所撥通的數(shù)字。電路LED數(shù)碼管段碼表

moval,90h ；設(shè)置8255方式字movdx,ctrl_portoutdx,almovdx,a_portinal,dx ;取鍵盤信息notalandal,0fh ；屏蔽高4位movbx,offsettab1 ；取段碼表首地址xlat ；查表得段碼movdx,b_port ；輸出顯示outdx,al例2：8255A的A口和B口分別工作在方式1和方式0，A口為輸入端口，接有8個(gè)開關(guān)。B口為輸出端，接有8個(gè)發(fā)光二極管，連接電路如圖所示。現(xiàn)要求用方式1把改變后的鍵信息輸入到CPU并通過B口顯示。8255AKK7K0PA0PA7……PC4PB0PB7PC5LED0LED7LED……STBAIBFA例3：與打印機(jī)接口

在某一8086系統(tǒng)中接有一個(gè)打印機(jī)，8255A作為輸出接口。工作在方式0，試編一程序?qū)⒕彌_區(qū)BUFF內(nèi)的400H個(gè)字節(jié)的ASCII碼送打印機(jī)打印。打印機(jī)具體工作過程如下：1、數(shù)據(jù)線D7—D0出現(xiàn)有效數(shù)據(jù)；2、STB有效，通知打印機(jī)，接口給打印機(jī)一個(gè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)線進(jìn)入打印機(jī)；3、BUSY有效，告訴接口，打印機(jī)正在打印數(shù)據(jù)。打印完畢，BUSY變?yōu)闊o效，表示打印結(jié)束。8255APA0PA7……打印機(jī)D0D7PC0PC4STBBUSY例4、人機(jī)交互接口——?jiǎng)討B(tài)顯示常用的顯示稱為動(dòng)態(tài)顯示，它采用掃描顯示技術(shù)，可以使硬件開銷降低很多。對(duì)于一個(gè)8位數(shù)據(jù)顯示，它就需要兩個(gè)輸出端口就可以了。其電路如圖所示。在兩個(gè)輸出端口中，一個(gè)稱為段信號(hào)通道，它用來輸出要顯示數(shù)據(jù)的段碼；另一個(gè)稱為位信號(hào)通道，用來決定當(dāng)前要顯示數(shù)據(jù)的位置。…………A口8255APA7||PA0B口8255APB7||PB0………………+5V段信號(hào)通道位信號(hào)通道段驅(qū)動(dòng)位驅(qū)動(dòng)LED6LED7…………例5、人機(jī)交互接口——鍵盤掃描左圖所示為矩陣式鍵盤電路,其特點(diǎn)是由按鍵組成一個(gè)矩陣，矩陣的行線和列線分別作為兩個(gè)傳輸方向相反的I/O接口信號(hào)，比如行線作為輸號(hào)線，或反之。8255APC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7+5VK8K10K9K11K0K2K1K3K4K6K5K7K12K14K13K157.3串行通信串行通信基本概念及通信協(xié)議接口標(biāo)準(zhǔn)及接口設(shè)計(jì)接口芯片應(yīng)用舉例1234并行通信的缺點(diǎn)通信線路費(fèi)用昂貴由于眾多的連接線容易引起碼間串?dāng)_，而且易發(fā)生線路故障，大大降低整個(gè)通信系統(tǒng)的可靠性。串行通信特點(diǎn)傳送的信息按位順序傳送。特點(diǎn)-信息包括數(shù)據(jù)信息+控制聯(lián)絡(luò)信息-數(shù)據(jù)傳輸方式：全雙工和半雙工-信息格式：同步和異步-需要邏輯電平轉(zhuǎn)換