中断定时计数器与串行通信.ppt

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1、第四章 中断、定时/计数器与串行通信,第一节 中断系统第二节 定时器/计数器及应用第三节 串行口通信系统第四节 I/O口的扩展技术,第一节 中断系统,一、中断功能的概述所谓中断是指中央处理器CPU在处理某件事情的时候，外部又发生了某一事件（如一个电平的变化，一个脉冲沿的发生，定时器计数溢出等）请求CPU迅速处理，于是，CPU暂时中断当前的工作，转入处理所发生的事情；中断服务处理完以后，再回到原来被中断的地方，继续原来的工作，这样的过程称为中断，如图4-1所示。实现这种功能的部件称为中断系统，产生中断的请求称为中断源。如果在进行中断处理的过程中，又有新的中断到来，则我们称这种情况为中断嵌套。,下

2、一页,返回,第一节 中断系统,二、MCS-51单片机的中断系统MCS-51单片机的中断系统是8位单片机中功能较强的一种，可以提供5个中断请求源（表4-1），具有两个中断优先级。可实现两级中断服务程序嵌套。MCS-51的中断系统结构示意图如图4-2所示。外中断是由外部原因引起的，共有两个中断源，即外部中断0和外部中断1.它们的中断请求信号分别由引脚（P3.2）和（P3.3）引入。外部中断请求有两种信号方式，即电平方式和脉冲方式。,上一页,下一页,返回,第一节 中断系统,定时中断是为满足定时或计数的需要而设置的。在单片机芯片内部有两个定时器/计数器，以对其中的计数结构进行计数的方法，来实现定时或计

3、数功能。当计数结构发生计数溢出时，即表明定时时间到或计数值已满，这时就以计数溢出信号作为中断请求，去置位一个溢出标志位，作为单片机接受中断请求的标志。这种中断请求是在单片机芯片内部发生的，依次无需在芯片上设置引入端。串行中断是为串行数据传送的需要而设置的。每当串行口接收或发送完一组串行数据时就产生一个中断请求。因此串行中断请求也是在单片机芯片内部自动发生的，同样不需在芯片上设置引入端。,上一页,下一页,返回,第一节 中断系统,每一个中断源对应一个中断请求标志位，它们设置在特殊寄存器TCON和SCON中。当这些中断源请求中断时，分别由TCON和SCON中相应位来锁存。中断的允许和禁止是由片内的中

4、断允许控制寄存器IE来控制的。,上一页,下一页,返回,第一节 中断系统,TF1:定时器/计数器1（T1）溢出中断请求标志位。TF0:定时器/计数器0（T0）溢出中断请求标志位。IT1：外部中断1触发方式选择位。IE1：外部中断1中断请求标志位。IT0:外部中断0触发方式选择位。IE0：外部中断0中断请求标志。RI：串行口接收中断请求标志位。TI：串行口发送中断请求标志位。,上一页,下一页,返回,第一节 中断系统,EA：中断总允许位。EA=0，CPU禁止所有中断，屏蔽所有的中断请求；EA=1，CPU开放中断。但每个中断源的中断请求允许还是禁止分别由各自的允许位确定。ET2：定时器2中断允许位。E

5、T2=0，禁止定时器2中断；ET2=1，允许定时器2中断。ES：串行口中断允许位。ES=0，禁止串行口中断；ES=1,允许串行口中断。,上一页,下一页,返回,第一节 中断系统,ET1:定时器1中断允许位。ET1=0，禁止定时器1中断；ET1=1，允许定时器1中断；EX1：外部中断1中断允许位。EX1=0，禁止外部中断1中断；EX1=1，允许外部中断1中断。ET0：定时器0中断允许位。ET0=0，禁止定时器0中断；ET0=1，允许定时器0中断。EX0：外部中断0中断允许位。EX0=0，禁止外部中断0中断；EX0=01，允许外部中断0中断。,上一页,下一页,返回,第一节 中断系统,MCS-51有两

6、个中断允许优先级，对于每一个中断请求源可编程为高优先级中断或低优先级中断，可实现二级中断嵌套，一个正在执行的低优先级中断程序能被高优先级的中断源所中断，但不能被另一个低优先级的中断源所中断。若CPU正在执行高优先级的中断，则不能被任何中断源所中断，一直执行到结束，直到返回指令RETI，返回主程序后再执行一条指令后才能响应新的中断请求。以上所述可以归纳为下面两条基本规则：1）低优先级可被高优先级中断，反之不能；2）任何一种中断，一旦得到响应，不会再被它的同级中断所中断。,上一页,下一页,返回,第一节 中断系统,PT2：定时器2中断优先级设定位。PT2=1，定时器2定义为高优先级中断源；PT2=0

7、，定时器2定义为低优先级中断源。PS：串行口中断优先级设定位。PS=1，串行口定义为高优先级中断源；PS=0，串行口定义为低优先级中断源；PT1：定时/计数器1中断优先级设定位。PT1=1，定时/计数器1定义为高优先级中断源；PT1=0，定时/计数器1定义为低优先级中断源；,上一页,下一页,返回,第一节 中断系统,PX1：外部中断1中断优先级设定位。PX1=1，外部中断1定义为高优先级中断源；PX1=0，外部中断1定义为低优先级中断源。PT0：定时/计数器0中断优先级设定位。PT0=1，定时/计数器0定义为高优先级中断源；PT0=0，定时/计数器0定义为低优先级中断源。PX0：外部中断0中断优

8、先级设定位。PX0=1，外部中断0定义为高优先级中断源；PX0=0，外部中断0定义为低优先级中断源；,上一页,下一页,返回,第一节 中断系统,计算机中断处理过程可分为三个阶段：中断响应、中断处理和中断返回。各计算机系统的中断硬件系统各有不同，中断的响应和方式也有所不同。对于MCS-51单片机，中断处理过程如下：1.中断响应的条件中断源向CPU发出中断请求，CPU响应中断应满足下列条件：（1）有中断源发出中断请求；（2）中断总允许位EA=1，即CPU开放中断；（3）申请中断的中断源的中断允许位为1，即没有被屏蔽。,上一页,下一页,返回,第一节 中断系统,2.中断响应如果中断响应条件满足，则CPU

9、响应中断，在响应中断的三个周期内CPU必须做以下几件事：（1）关闭中断：CPU首先使被响应中断的相应“优先级激活”触发器置位，以阻断同级和低级的中断。（2）断点保护：把中断点的地址（断点地址），也就是当前程序计数器PC中内容压入堆栈，以便中断返回时继续原程序。（3）清楚相应的中断请求标志位IE0、IE1、TF0、TF1。（4）将对应的中断源的矢量地址装入计数器PC，使程序转至中断服务程序的入口地址。,上一页,下一页,返回,第一节 中断系统,3.中断处理在中断服务程序中，CPU完成指定的任务。从中断服务程序的第一条指令到返回指令为止，这个过程称中断处理或中断服务。4.中断返回中断服务程序的最后一

10、条指令必须是中断返回指令RETI。CPU执行这条指令时，把响应中断时置位的优先级触发器复位，再从堆栈中弹出断点地址送入程序PC，以便从断点处重新执行被中断的主程序。,上一页,返回,第二节 定时器/计数器及应用,一、定时器功能概述在工业检测、控制中，许多场合都要用到计数或定时功能。例如，对外部脉冲进行计数、产生精确的定时时间、作串行口的波特率发生器。MCS-51单片机内有两个可编程的定时器/计数器，以满足这方面的需要。它们具有两种工作模式及四种工作方式，其控制字均在相应的特殊功能寄存器中，通过对它的特殊功能寄存器的编程，用户可方便地选择适当的工作模式和工作方式。作为基本组成内容，MCS-51单片

11、机共有两个可编程的定时器/计数器，分别称定时器/计数器0和定时器/计数器1.它们都是十六位加法计数结构，分别由TH0和TL0及TH1和TL1两个8位计数器组成。,下一页,返回,第二节 定时器/计数器及应用,二、定时器/计数器的控制寄存器MCS-51单片机内部的定时器/计数器的结构如图4-3所示，定时器T0由特殊功能寄存器TL0（低8位）和TH0（高8位）构成，定时器T1由特殊功能寄存器TL1（低8位）和TH1（高8位）构成。特殊功能能寄存器TMOD用于控制定时寄存器的工作方式，TCON用于控制定时器T0和T1的启动和停止计数，TCOM还用于管理定时器T0和T1的溢出标志等。程序开始时需对TL0

12、、TH0、TL1和TH1进行初始化编程，以定义它们的工作方式和控制T0和T1的计数器。TMOD和TCON这两个特殊功能寄存器的格式如下。,上一页,下一页,返回,第二节 定时器/计数器及应用,定时器/计数器的工作方式控制字TMOD，字节地址为89H；1.GATE门控位GATE=0 以运行控制位TR0（TR1）启动定时器；GATE=1 以外部中断请求信号（INT0和INT1）启动定时器。,上一页,下一页,返回,第二节 定时器/计数器及应用,2.C/T定时方式或计数方式选择位C/T=0 定时工作方式；C/T=1 记数工作方式。3.M1M0工作方式选择M1M0=00 方式0；M1M0=01 方式1；M

13、1M0=10 方式2；M1M0=11 方式3；定时器控制寄存器TCON，字节地址为88H，位地址为88H8FH：,上一页,下一页,返回,第二节 定时器/计数器及应用,4.TF0（TF1）计数溢出标志当计数器计数溢出时，该位置1.使用查询方式时，此位作状态位供查询，但应注意查询有效后应以软件方法及时将该位清0；使用中断方式时，此位作中断标志位，在转向中断服务程序时由硬件自动清0.5.TR0（TR1）定时器运行控制位TF0（TF1）=0 停止定时器/计数器工作；TF0（TF1）=0 启动定时器/计数器工作；,上一页,下一页,返回,第二节 定时器/计数器及应用,三、工作方式通常，MCS-51单片机有

14、四种工作方式，如下：1.工作方式0定时器/计数器0（1）的工作方式是13位计数结构的工作方式，其计数器由TH的全部8位和TL的低5位构成，TL的高3位没有使用。当 时，多路开关接通振荡脉冲的12分频输出，13位计数器依次进行计数，这就是定时工作方式；当 时，多路开关接通计数引脚（T0），外部计数脉冲由引脚T0输入，当计数脉冲发生负跳变时，计数器加1，这就是我们常称的计数工作方式。,上一页,下一页,返回,第二节 定时器/计数器及应用,在工作方式0下，计数器的计数范围是：18192（213）当为定时工作方式时，定时时间的计算公式为：（213-计数初值）晶振周期12或（213-计数初值）机器周期，其

15、时间单位与晶振周期或机器周期相同。,上一页,下一页,返回,第二节 定时器/计数器及应用,2.工作方式1当M1M0=01时，定时器/计数器处于工作方式1，方式0和方式1的区别仅在于计数器的位数不同，方式0为13位，而方式1则为16位，由TH0作为高8位，TL0为低8位，有关控制状态字（GATE、TF0、TR0）和方式0相同。在工作方式1下，计数器的计数值范围是：165536（216）,上一页,下一页,返回,第二节 定时器/计数器及应用,当为定时工作方式1时，定时时间的计算公式为：（216-计数初值）晶振周期12或（216-计数初值）机器周期，其时间单位与晶振周期或机器周期相同。3.工作方式2当M

16、1M0=10时，定时器/计数器处于工作方式2.工作方式0和工作方式1的最大特点就是计数溢出后，计数器全为0，因而循环定时或循环计数应用时就存在反复设置初值的问题，这给程序设计带来许多不便，同时也会影响计时精度。,上一页,下一页,返回,第二节 定时器/计数器及应用,工作方式2就是针对这个问题而设置的，它具有自动重装载功能，即自动加载计数初值，所以也有的文献称之为自动重加载工作方式。在这种工作方式下，16位计数器分为两部分，即以TL0为计数器，以TH0作为预置寄存器，初始化时把计数初值分别加载至TL0和TH0中，当计数溢出时，不再像工作方式0和工作方式1那样需要“人工干预”，由软件重新赋值，而是由

17、预置寄存器TH以硬件方法自动给计数器TL0重新加载。,上一页,下一页,返回,第二节 定时器/计数器及应用,程序初始化时，给TL0和TH0同时赋以初值，当TL0计数溢出时，置位TF0的同时把预置寄存器TH0中的初值加载给TL0，TL0重新计数。如此反复，这样省去了程序不断需给计数器赋值的麻烦，而且计数准确度也提高了。但这种工作方式也有不利的一面，就是这样一来的计数结构只有8位，计数值有限，最大只能到255.所以这种工作方式很适合于那些重复计数的应用场合。,上一页,下一页,返回,第二节 定时器/计数器及应用,4.工作方式3当M1M0=11时，定时器/计数器处于工作方式3.在工作方式3模式下，定时器

18、/计数器0和定时器/计数器1的工作方式不同，下面我们分别讨论。在工作方式3模式下，定时器/计数器0被拆成两个独立的8位计数器TL0和TH0.其中TL0既可以作为计数器使用，也可以作为定时器使用，定时器/计数器0的各控制位和引脚符号全归它使用，其功能和操作与工作方式0或工作方式1完全相同。,上一页,下一页,返回,第二节 定时器/计数器及应用,TH0就没有那么多“资源”可利用了，只能作为简单的定时器使用，而且由于定时器/计数器0的控制位已被TL0占用，因此只能借用定时器/计数器1的控制位TR1和TF1，也就是以计数溢出去置位TF1，TR1则负责控制TH0定时的启动和停止。由于TL0既能作为定时器也

19、能作为计数器使用，而TH0只能作定时器使用而不能作计数器使用，因此在工作方式3模式下，定时器/计数器0可以构成两个定时器或者一个定时器和一个计数器。,上一页,下一页,返回,第二节 定时器/计数器及应用,如果定时器/计数器0工作于工作方式3，那么定时器/计数器1的工作方式就不可避免的受到一定的限制，因为自己的一些控制位已被定时器/计数器借用，只能工作在工作方式0、工作方式1和工作方式2下。在这种情况下，定时器/计数器1通常作为串行口的波特率发生器使用，以确定串行通信的速率，因为已没有TF1被定时器/计数器0借用了，只能把计数溢出直接送给串行口。当做波特率发生器使用时，只需设置好工作方式，即可自动

20、运行。如果停止它的工作，需送入一个把它设置为工作方式3的方式控制字即可，这是因为定时器/计数器本身就不能工作在工作方式3，如硬把它设置为工作方式5，自然会停止工作。,上一页,返回,第三节 串行口通信系统,一、串行通讯的基本原理MCS-51单片机内部有一个全双工的串行通信口，即串行接收和发送缓冲器（SBUF），这两个在物理上独立地接收发送器，既可以接收数据也可以发送数据。但接收缓冲器只能读出不能写入，而发送缓冲器则只能写入不能读出，它们的地址为99H。这个通信口既可以用于网络通信，亦可实现串行异步通信，还可以构成同步移位寄存器使用。如果在串行口的输入输出引脚上加上电平转换器，就可方便地构成标准的

21、RS-232接口。,下一页,返回,第三节 串行口通信系统,常用于数据通信的传输方式有单工、半双工、全双工和多工方式。单工方式：数据仅按一个固定方向传送。半双工方式：数据可实现双向传送，但不能同时进行，实际的应用采用某种协议实现收/发开关转换。全双工方式：允许双方同时进行数据双向传送，但一般全双工传输方式的线路和设备较复杂。多工方式：以上三种传输方式都是用同一线路传输一种频率信号，为了充分的利用线路资源，可通过使用多路复用器或多路集线器，采用频分、时分和码分复用技术，即可实现在同一线路上资源共享功能，我们称之为多工传输方式。,上一页,下一页,返回,第三节 串行口通信系统,串行数据通信两种形式分为

22、异步通信和同步通信。在异步通信方式中，接收器和发送器有各自的时钟，它们的工作是非同步的，异步通信用一帧来表示一个字符，其内容如下：一个起始位，仅接着是若干个数据位。在同步通信格式中，发送器和接收器由同一个时钟源控制，用于克服在异步通信中，没传输一帧字符都必须加上起始位和停止位，占用了传输时间，在要求传送数据量较大的场合，速度就慢得多。同步传输方式去掉了这些起始位和停止位，只在传输数据块时先送出一个同步头（字符）标志即可。,上一页,下一页,返回,第三节 串行口通信系统,二、MCS-51的串行口结构与控制寄存器MCS-51单片机串行口寄存器只要有SCON和PCON。SBUF为串行口的收发缓冲器，它

23、是一个可寻址的专用寄存器，其中包含了接收器和发送器寄存器，可以实现全双工通信。但这两个寄存器具有同一地址（99H）。MCS-51的串行数据传输很简单，只要向发送缓冲器写入数据即可发送数据，而从接收缓冲器读出数据即可接收数据。,上一页,下一页,返回,第三节 串行口通信系统,此外，接收缓冲器前还加上一级输入移位寄存器，MCS-51这种结构目的在于接收数据时避免发生数据帧重叠现象，以免出错，部分文献称这种结构为双缓冲器结构。发送数据时就不需要这样设置，因为发送时，CPU是主动地，不可能出现这种现象。我们来分析串行通信控制寄存器，首先看SCON控制寄存器，它是一个可寻址的专用寄存器，用于串行数据的通信

24、控制，单元地址是98H，其结构格式如下:,上一页,下一页,返回,第三节 串行口通信系统,SM0、SM1:串行口工作方式控制位。,上一页,下一页,返回,第三节 串行口通信系统,SM2：多机通信控制位多机通信是工作于方式2和方式3，SM2位主要用于方式2和方式3.接收状态，串行口工作于方式2或方式3，当SM2=1时，只有当接收到第9位数据为1时，才把接收到的前8位数据送入SBUF，且置位RI发出中断申请，否则会将接受到的数据放弃，当SM2=02时，就不管第9位数据是0还是1，都使得数据送入SBUF，并发出中断申请。工作于方式0时，SM2必须0.REN:允许接收位。REN用于控制数据接收的允许和禁止

25、，REN=1时，允许接收，REN=0时，禁止接收。,上一页,下一页,返回,第三节 串行口通信系统,TB8：发送接收数据位8.在方式2和方式3中，TB8是要发送的第9位数据位。在多机通信中同样亦要传输这一位，并且它代表传输的是地址或数据，TB8=0为数据，TB8=1时为地址。RB8:接收数据位8.在方式2和方式3中，RB8存放在接收到的第9位数据，用以识别接收到的数据特征。TI：发送中断标志位。可寻址标志位。方式0时，发送完第8章数据后，由硬件置位，其他方式下，在发送或停止位之前由硬件置位，TI=1表示帧发送结束，TI可由软件清“0”。,上一页,下一页,返回,第三节 串行口通信系统,RI：接收中

26、断标志位。可寻址标志位。方式0时，接收完第8位数据后，由硬件置位，其他方式下，在接收或开始位之前由硬件置位，RI=1表示帧接收完成。PCON主要是为CHMOS型单片机的电源控制而设置的专用寄存器，单元地址是87H，其结构格式如下：,上一页,下一页,返回,第三节 串行口通信系统,在CMOS型单片机中，除SMOD位外，其他位均为虚设的，SMOD是串行口波特率倍增位，当SMOD=1时，串行口波特率加倍，系统复位默认为SMON=0。ES为串行中断允许控制位，ES=1允许串行口中断；ES=0，禁止串行中断。三、MCS-51的串行工作方式MCS-51共有四种串行通讯方式，其工作特性如下：,上一页,下一页,

27、返回,第三节 串行口通信系统,1.串行工作方式0串行口的工作方式0为移位寄存器输入输出方式，可外接移位寄存器，以扩展I/O口，也可外接同步输入输出设备。当一个数据写入串行口发送缓冲器时，串行口即将8位数据以fosc/12的固定波特率从RXD引脚输出，低位在先。发送完8位数据置“1”中断标志位TI。REN为串行口接收器允许接收控制位，REN=0，禁止接收；RNE=1，允许接收。当串行口置为方式0，并置“1”REN位，串行口处于方式0输入。引脚RXD位数据输入端，TXD为移位脉冲信号输出端，接收器也以fosc/12的固定波特率采样RXD引脚的数据信息，当接收器接收到8位数据时置“1”中断标志RI。

28、,上一页,下一页,返回,第三节 串行口通信系统,2.串行工作方式1方式1常用于串行发送或接收，为10位通用异步接口。TXD与RXD分别用于发送与接收数据，收发一帧数据的格式为：1位起始位、8位数据位（低位在前）、1位停止位，共10位。在接收时，停止位进入SCON的RB8，此方式的传送波特率可调。方式1发送时，数据从引脚RXD（P3.1）端输出，当执行数据写入发送缓冲器SBUF的命令时，就启动了发送器开始发送。方式1接收时，数据从引脚RXD（P3.0）端输入。接收是在SCON寄存器中REN位置1的前提下，并检测到起始位而开始的。接收时，定时信号有两种：一种是接收移位时钟（RX时钟），另一种是位检

29、测器采样脉冲。,上一页,下一页,返回,第三节 串行口通信系统,3.串行工作方式2方式2是11位为一帧的串行通信方式，即1个起始位，9个数据位和1个停止位。在方式2下，字符还是8个数据位，第9数据位既可作奇偶校验位使用，也可作控制位使用，其功能由用户确定，发送之前应先在SCON的TB8位中准备好。方式2的波特率是固定的，且有两种：一种是晶振频率的1/32；另一种是晶振频率的1/64。4.串行工作方式3方式3同样是11位为一帧的串行通信方式，其通信过程与方式2完全相同，所不同的仅在于波特率，方式2的波特率只有固定的两种，而方式3的波特率则可由用户根据需要设定，其设定方法与方式1一样，即通过设置定时

30、器1的初值来设定波特率。,上一页,返回,第四节 I/O口的扩展技术,一、I/O口扩展的必要性MCS-51系列单片机共有四个I/O端口。当单片机外部扩展程序存储器、数据存储器时，可专供外部输入/输出设备使用的只有P1口。如果单片机需要与多个外设进行数据传输，I/O口的数量显然是不够的，这就需要对I/O口进行扩展。除此之外，外设的种类是多种多样的，如键盘、显示器、打印机、A/D和D/A转换器等，它们的工作速度相差很大，并且与单片机的运行速度也不同，因此，I/O接口电路还应解决外设与单片机之间速度匹配问题。,下一页,返回,第四节 I/O口的扩展技术,I/O接口电路应具备的基本功能为：协调CPU与外设

31、的速度。进行数据的转换。进行数据锁存。MCS-51单片机I/O口的扩展方法主要有：总线扩展方法。串行扩展方法。二、I/O扩展的编址方式和数据传送的控制方式在计算机中，凡需进行读写操作的设备都存在着编址的问题具体说，在计算机需要编址的器件有两种：一种是存储器；另外一种是接口电路。存储器是对存储单元进行编址，而接口电路则是对其中的端口进行编址。对端口编址是位I/O操作而进行的，因此也称为I/O编址。常用的I/O编址共有两种方式：独立编址和统一编址方式。,上一页,下一页,返回,第四节 I/O口的扩展技术,所谓独立编址，就是把I/O和存储器分开进行编址，亦即各编各的址。这样，在一个计算机系统中就形成了

32、两个独立的地址空间：存储器地址空间和I/O地址空间。从而使存储器读写操作和I/O操作是针对两个不同存储器空间的数据操作。所谓统一编址，就是把系统中的I/O和存储器统一进行编址。在这种编址方式中，把I/O接口中的寄存器与存储器中的存储单元同等对待，也把这种编址称之为存储器映像编址方式。采用这种编址方式的计算机只有一个统一的地址空间，该地址空间既供存储器编址使用，也供I/O编址使用。MCS-51单片机使用统一编址方式。,上一页,下一页,返回,第四节 I/O口的扩展技术,在计算机中，为了实现数据的输入/输出传送，共有四种控制方式。即无条件传送方式、查询方式、中断方式和直接存储器存取（DMA）方式。在

33、单片机中主要使用前三种方式，以下分别介绍。无条件传送也称为同步程序传送，只有那些能一直为数据I/O传送做好准备的外部设备，才能使用无条件传送方式，因为在进行I/O操作时，不需要测试外部设备的状态，可以根据需要随时进行数据传送操作。查询方式又称之为有条件传送方式，即数据的传送是有条件的。,上一页,下一页,返回,第四节 I/O口的扩展技术,在I/O操作之前，要先检测外设的状态，以了解外设是否已为数据输入输出作好了准备，只有在确认外设已准备好的情况下，CPU才能执行数据输入/输出操作。通常把以程序方法对外设的状态的检测称之为“查询”，所以就把这用有条件的传送方式称之为程序查询方式。程序中断方式与查询

34、方式的主要区别在于如果知道外设是否为数据传送作好了准备，查询方式是CPU的主动形式，而中断方式则是CPU等待通知（中断请求）的被动形式。采用中断方式进行数据传送时，当外设为数据传送做好准备之后，就向CPU发出中断请求。CPU接收到中断请求之后，即做出响应，暂停正在执行的原程序，而转去为外设的数据输入输出服务。待服务完成之后，程序返回，CPU再继续执行被中断的主程序。,上一页,下一页,返回,第四节 I/O口的扩展技术,三、I/O口扩展芯片介绍和应用MCS-51系列单片机的I/O口扩展芯片有很多，如8255可编程的通用并行接口电路（3个8位I/O口）；8155可编程的RAM/IO扩展接口电路（25

35、6个RAM字节单元6位I/O口，1个14位的减法定时器/计数器）；8253:3个16位的可编程的定时器/计数器；它们都可以和MCS-51单片机直接接口，其接口逻辑十分简单。另外，74LS系列的某些芯片也可以作为MCS-51的扩展口，如74LS73、74LS377等。本节以8255为例来作介绍。,上一页,下一页,返回,第四节 I/O口的扩展技术,8255位Intel公司生产的可编程输入/输出接口芯片。它具有3个8位I/O口，A口、B口、C口和三种工作方式，并且C口具有按位操作功能，是一种功能很强的接口芯片。8255具有40个引脚，采用双列直插封装形式，其引脚图如图4-3所示。各引脚的功能分别为：

36、D0到D7：三态双向数据引脚，与单片机的数据总线相连，用于CPU与各I/O口之间的数据传递；PA0至PA7：A口输入/输出引脚，PB0至PB7:B口输入/输出引脚，PC0至PC7:C口输入/输出引脚；为片选信号线，低电平有效，表示芯片被选中；为读信号线，低电平有效，控制数据读出；为写信号线，低电平有效，控制数据写入；RESET：复位信号线，高电平有效；,上一页,下一页,返回,第四节 I/O口的扩展技术,A1、A0：地址线，输入三个端口和控制寄存器的地址。8255由3个数据输入/输出端口、2个工作方式控制电路、一个读/写控制逻辑电路和一个总线数据缓冲器组成。8255有三种工作方式，即工作方式0、

37、工作方式1和工作方式2.工作方式0为基本输入/输出方式，其功能概括为具有2个8位端口（A口和B口）和2个4位端口（C口的上、下半部分），任何一个端口都可以设定为输入或输出，各端口的输入/输出状态可构成16种组合。数据输出可锁存，输入不锁存。,上一页,下一页,返回,第四节 I/O口的扩展技术,工作方式1为选通工作方式，其功能概括为：3个端口分为两组A组和B组，A组由A口和C口上半部分组成，B组由B口和C口下半部分组成，每组包括一个8位数据端口和一个4位控制/状态端口，每个8位数据端口均可设置为输入或者输出，输入、输出均可锁存，C口没有用作控制/状态信号的位，仍可作为I/O口，工作方式2为双向数据

38、传送方式，其功能概括为：有一个8位双向数据端口（A）和一个5位控制/状态信号端口，输入、输出均可锁存，工作方式仅适用于A口，C口没有用作控制/状态信号的位，仍可用作I/O口。,上一页,下一页,返回,第四节 I/O口的扩展技术,8031和8255A的接口电路与单片机CPU与I/O口之间的数据传送方式有关，传送方式通常可分为无条件传送方式、查询传送方式和中断传送方式。在无条件传送方式下，8255A与单片机之间无需状态/控制信号线相连，CPU可以随时对I/O进行访问，后两种传送方式中8255A与单片机直接要有状态/控制信号或中断请求信号线相连。图4-4是8031与8255A的接口电路。在CPU访问I/O口之前，需要先设置8255A的工作方式和各I/O口的输入/输出状态，对8255A初始化。,上一页,返回,图4-1 中断工作原理,返回,表4-1 中断源及矢量地址,返回,图4-2 中断系统,返回,图4-3 8255的引脚图,返回,图4-4 8255与8031的接口,返回,