【文章內(nèi)容簡介】 地址A8～～，形成13位地址總線；6264的 讀/寫控制端和分別接到8031的和，以便系統(tǒng)能夠?qū)?264進(jìn)行正常的讀/寫操作。6264的片選端可直接接地，但在這里要把片選端接到譯碼器的輸出端上。3．外部I/O口的擴(kuò)展因為8031單片機(jī)本身提供的輸入、輸出口線只有P1口和部分P3口線，所以，要對其系統(tǒng)進(jìn)行I/O口擴(kuò)展。擴(kuò)展I/O口所用芯片主要有通用可編程I/O口芯片及TTL或CMOS鎖存器、緩沖器電路兩大類。I/O口擴(kuò)展方式主要有并行總線擴(kuò)展法和串行口擴(kuò)展法。這里選用可編程I/O口芯片，可編程接口是指其功能可由計算機(jī)的指令來改變的接口芯片?？删幊探涌谕ㄟ^編制程序，可使一個接口芯片執(zhí)行多種不同的接口功能，使用十分靈活。用它來連接計算機(jī)和外設(shè)時，不需要或只需要很少的外加硬件。在8031單片機(jī)中常用的兩種接口芯片：8255和8155可編程通用并行接口。8255具有3個8位的并行I/O口，具有三種工作方式，可通過編程改變其功能，使用方便，通用性強。8155芯片內(nèi)包含有256字節(jié)RAM，2個8位和1個6位的可編程并行I/O口，1個14位定時器/計數(shù)器。8155可直接與8031單片機(jī)連接，不需要增加任何硬件邏輯。由于8031單片機(jī)外接一片8155后，就綜合地擴(kuò)展了數(shù)據(jù)RAM、I/O端口和定時器/計數(shù)器，因而是8031單片機(jī)系統(tǒng)中最常用的外圍接口芯片之一，通過比較選擇8155擴(kuò)展外部I/O口。8155為雙列直插式40腳封裝芯片，其引腳功能如下：? AD7～AD0：是低8位地址線和數(shù)據(jù)線共用輸入/輸出口，當(dāng)ALE=1時，輸入的是地址信息，否則是數(shù)據(jù)信息。所以AD7～AD0與8031的P0口相連。8031和8155之間的地址、數(shù)據(jù)、命令、狀態(tài)信息都是通過它傳送的。? ：片選信號線。低電平表示選中本芯片。? ：存儲器讀出信號線，低電平有效。當(dāng)=0，=0時，將8155片內(nèi)RAM單元或I/O口的內(nèi)容傳送到AD7～AD0總線上。? ：存儲器寫入信號線，低電平有效。當(dāng)=0，=0時，將CPU輸出送到AD7～AD0總線上的信息寫到片內(nèi)RAM單元或I/O口中。? ALE：地址及片選信號的鎖存信號線，高電平有效。在ALE的下降沿將單片機(jī)P0口輸出的低8位信息和及IO/的狀態(tài)信息都鎖存到8155內(nèi)部鎖存器中。因此8031的P0口輸出的低8位地址信息不需外接鎖存器。? IO/：I/O接口與存儲器選擇信號線，當(dāng)IO/=0時，選中8155的片內(nèi)RAM，AD0～AD7為RAM的地址；若IO/=1時，選中8155片內(nèi)3個I/O口端以及命令/狀態(tài)寄存器和定時器/計數(shù)器。AD0～AD7為輸入/輸出口地址。? PA7～PA0：A口的輸入輸出線。? PB7～PB0：B口的輸入輸出線。它和PA7～PA0用于8155與外設(shè)之間傳送數(shù)據(jù)。? PC5～PC0：C口輸入輸出線或控制信號線。由編程寫入控制字來規(guī)定C口作為8155與外設(shè)之間傳送數(shù)據(jù)或作為A口、B口數(shù)據(jù)傳送的控制應(yīng)答聯(lián)絡(luò)線。? TIMER IN：定時/計數(shù)器脈沖輸入端。是外界向8155輸入計數(shù)脈沖信號的輸入端。? ：定時/計數(shù)器脈沖輸出端。是8155向外界輸出脈沖或方波的輸出端。? RESET：復(fù)位信號線，高電平有效。? Vcc、Vss：+5V電源、接地端。在8155的控制邏輯部件中，設(shè)置有一個控制命令寄存器和一個狀態(tài)標(biāo)志寄存器。8155的工作方式由CPU寫入控制命令寄存器中的控制字來確定。控制命令寄存器只能寫入不能讀出，8位控制命令寄存器的低4位用來設(shè)置A口、B口和C口的工作方式。8155的A口、B口可工作于基本I/O方式或選通方式，C口可作為輸入輸出口線，也可作為A口、B口選通方式工作時的狀態(tài)控制信號線。8031與8155可直接相連，其接口方法如圖3所示。圖3 8031擴(kuò)展8155的連接圖AD0～AD7是低8位地址和數(shù)據(jù)共用輸入口，當(dāng)ALE=1時，輸入的是地址信息，否則是數(shù)據(jù)信息。所以8031的P0口與AD0～AD7相連。片選信號與74LS138譯碼器的相連，當(dāng)=0時，選中該片，=1時該片未選中。當(dāng)IO/=0時，選中8155片內(nèi)RAM，AD0～AD7為RAM地址；若IO/=1時，選中8155片內(nèi)3個I/O端口（A、B、C），AD0～AD7為I/O口地址。8031的和分別與8155的RD和WR相連。4. 鍵盤接口電路鍵盤在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中是一個很關(guān)鍵的部件，它能實現(xiàn)計算機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令等功能，是人工干預(yù)計算機(jī)的主要手段。鍵盤實質(zhì)上是一組按鍵開關(guān)的集合。通常，按鍵所用開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān)，利用了機(jī)械觸點的合、斷作用。鍵盤電路的設(shè)計應(yīng)使CPU不僅能識別是否有鍵按下，還要能識別是哪一個鍵按下，而且能把此鍵所代表的信息翻譯成計算機(jī)所能接收的形式。計算機(jī)所用的鍵盤有全編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種。全編碼鍵盤能夠由硬件邏輯自動提供與被按鍵對應(yīng)的編碼，一般還具有去抖動和多鍵、竄鍵保護(hù)電路。這種鍵盤使用方便，但需要較多硬件，價格較貴，一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)較少采用。非編碼鍵盤只簡單地提供行和列的矩陣，其他工作都靠軟件來完成。由于其經(jīng)濟(jì)實用，目前在單片機(jī)系統(tǒng)中多采用這種辦法。通過比較決定采用非編碼鍵盤。（1）鍵輸入原理當(dāng)按下所設(shè)置的功能鍵或數(shù)字鍵時，計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)完成該按鍵所設(shè)定的功能。鍵信息的輸入與軟件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。對于一組鍵或一個鍵盤，需要通過接口電路與CPU相連。CPU可以采用查詢或中斷方式了解有無鍵輸入并檢查是哪一個鍵被按下，將該鍵號送入累加器ACC，然后通過散轉(zhuǎn)指令轉(zhuǎn)入執(zhí)行該鍵的功能程序，執(zhí)行完又返回到原始狀態(tài)。（2）鍵輸入接口應(yīng)解決的問題鍵輸入接口應(yīng)可靠而快速地實現(xiàn)鍵信息輸入與執(zhí)行鍵功能任務(wù)。為此，應(yīng)保證鍵開關(guān)狀態(tài)的可靠輸入。目前，無論是按鍵或鍵盤大部分都是機(jī)械觸點的合、斷作用。由于彈性作用的影響，機(jī)械觸點在閉合及斷開瞬間均有抖動過程，從而使電壓信號也出現(xiàn)抖動。按鍵的穩(wěn)定閉合時間由操作人員的按鍵動作所確定，一般為十分之幾秒至幾秒時間。為了保證CPU對鍵的一次性閉合僅作一次鍵輸入處理，必須去除抖動影響。通常去抖動影響的方法有硬件、軟件兩種。硬件消抖常采用雙穩(wěn)態(tài)消抖和濾波消抖電路，在按鍵較少時用得多；如果按鍵較多，硬件消抖將無法勝任，因此常采用軟件的方法消抖，在第一次檢測到有鍵按下時。執(zhí)行一段延時10秒的子程序后再確認(rèn)該鍵電平是否仍保持閉合狀態(tài)電平，如果保持閉合狀態(tài)電平，則確認(rèn)真正有鍵按下，從而消除了抖動影響。（3）獨立式按鍵接口設(shè)計獨立式按鍵是指個按鍵相互獨立，每個按鍵各接一根輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。因此，通過檢測輸入線的電平狀態(tài)就可以很容易判斷哪個鍵被按下了。在數(shù)控機(jī)床的操作面板中，啟動、暫停、單段、連續(xù)、急停等按鈕均采用獨立式按鍵接口電路。在接口電路中，按鍵輸入都采用低電平有效。上拉電阻保證了按鍵斷開時，I/O口線有確定的高電平。（4）矩陣式鍵盤接口電路設(shè)計矩陣式鍵盤適用于按鍵數(shù)量較多的場合，它由行線和列線組成。本設(shè)計擴(kuò)展了32個鍵，由一個8位口和一個四位口組成4x8的行列式鍵盤。按鍵設(shè)置在行、列線交點上，行、列線分別接到按鍵開關(guān)的兩端。行線通過上拉電阻接到+5V上。平時無按鍵動作時，行線處于高電平狀態(tài)，而當(dāng)有鍵按下時，行線電平狀態(tài)將由與此行線相連的列線電平?jīng)Q定。列線電平如果為低，則行線電平為低；列線電平為高，則行線電平也為高。這一點是識別矩陣鍵盤按鍵是否按下的關(guān)鍵所在。鍵盤中究竟哪一個鍵被按下，是通過列線逐列置低電平后檢查行輸入狀態(tài)來確定的。具體由圖4來說明。圖41 8155擴(kuò)展IO口的鍵盤電路先令列線PA0輸出低電平“0”，PA1～PA7全部輸出高電平“1”，讀行線PC0～PC3的輸入電平。如果讀得某行線為“0”，則可確認(rèn)對應(yīng)于該行線與列線PA0相交處的鍵被按下，否則PA0上無鍵按下。如果PA0列線上無鍵按下，接著令PA1輸出低電平“0”，其余為高電平“1”，再讀PC0～PC3，判斷是否全為“1”，若是，表示被按鍵也不在此列，依次類推直至列線PA7。如果所有列線均判斷完，仍未出現(xiàn)PC0～PC3讀入值有“0”的情況，則表示此次并無鍵按下。該鍵盤工作方式為編程掃描工作方式。這是利用CPU在完成其他工作的空余，調(diào)用鍵盤掃描子程序，來響應(yīng)鍵輸入的要求，在執(zhí)行鍵功能程序時，CPU不再響應(yīng)鍵輸入要求。在鍵盤掃描子程序中應(yīng)完成下述幾個功能：(1) 判斷鍵盤上有無鍵按下。(2) 去鍵的機(jī)械抖動影響。(3) 求按下鍵的鍵號。按照行列式鍵盤工作原理，圖中32個鍵對應(yīng)的鍵號如圖41。這種順序排列的鍵號按照行首鍵號與列號相加的辦法處理，每行的行首鍵號依次為0，8，16，24，列號依列線順序為0～7。行掃描法的基本原理是：先使一條列線為低電平，如果這條列線上有鍵閉合，則相應(yīng)的那條行線即為低電平，否則各行線狀態(tài)都為高電平。這樣就可以根據(jù)行線號和列線 號求得閉合鍵的鍵碼。行掃描的過程是：先使輸出口輸出FEH（首列掃描字），然后讀入行狀態(tài)，判斷行線中是否有低電平。如果行線中沒有低電平，再使輸出口輸出FDH（第二列掃描字），依次類推。當(dāng)行線中有狀態(tài)為低電平時，則閉合鍵找到。根據(jù)此時零電平所在的行號和掃描列的列號得出閉合鍵的鍵碼值。閉合鍵的鍵碼值=行號+列號(4) 判別閉合的鍵是否被釋放。鍵閉合一次僅進(jìn)行一次鍵功能操作。等鍵釋放后去除鍵的抖動再將鍵值送入累加器A中，然后執(zhí)行鍵功能操作。圖42為鍵掃描子程序框圖。圖42 鍵掃描子程序框圖設(shè)在主程序中已把8155初始化為PA口作基本輸出口，接鍵盤列線，PC口作基本輸入口，接4根行線。鍵掃描程序如下（程序中KS為查詢有無按鍵按下子程序，DELAY為延時子程序，延時時間為5～20ms）：KEY： ACALL KS ；調(diào)用KS判斷有鍵按下嗎？JNZ K1 ；有鍵按下則轉(zhuǎn)移 ACALL DELAY ；無鍵按下則調(diào)延時子程序AJMP KEY ；無鍵按下返回K1： ACALL DELAY ??；加長延時時間，消除鍵抖動ACALL DELAY ACALL KS ??；調(diào)用KS子程序再次判斷有無鍵閉合JNZ K2 　 ；鍵按下，轉(zhuǎn)逐列掃描AJMP KEY ；誤讀鍵，返回K2： MOV R2， 0FEH ??；首列掃描字入R2MOV R4， 00H ??；首列號入R4K3： MOV DPTR， PA 　 ； A口地址送DPTRMOV A，R2MOVX ＠DPTR，A ；列掃描字送至8155PA口INC DPTR ；指向8155PC口INC DPTR MOVX A，＠DPTR ；讀取行掃描值JB ACC .0，L1 ；第0行無鍵按下，轉(zhuǎn)查第1行MOV A， 00H ；第0行有鍵按下，該行首鍵號0H→AAJMP LK ；轉(zhuǎn)求鍵號L1：　 JB ，L2 ；第1行無鍵按下，轉(zhuǎn)查第2行MOV A， 08H ；第1行有鍵按下，該行行首鍵號08H→AAJMP LK ；轉(zhuǎn)求鍵號L2：　 JB ，L3 ；第2行無鍵按下，轉(zhuǎn)查第3行MOV A， 10H ；第2行有鍵按下，該行行首鍵號10H→AAJMP LK ；轉(zhuǎn)求鍵號L3： JB ，NEXT ；第3行無鍵按下，改查下一列MOV A，