【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 址，用于控制對(duì) 8255A 的讀 /寫。 圖 8255A 芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 ② 引腳功能 8255A 有 40 條引腳，采用雙列直插式封裝。如圖 所示。 圖 8255A 引腳圖 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 1 數(shù)據(jù)總線（ 8條）： D0～ D7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線， 8255A 與 CPU 數(shù)據(jù)傳送的通道，當(dāng) CPU 執(zhí)行輸入輸出指令時(shí)，通 過(guò)它實(shí)現(xiàn) 8 位數(shù)據(jù)的讀 /寫操作，控制字和狀態(tài)信息也通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳送。 2 控制總線（ 6條）： RESET: 復(fù)位信號(hào)，輸入高電平有效。一般和單片機(jī)的復(fù)位相連，復(fù)位后， 8255A所有內(nèi)部寄存器清 0，所有口都為輸入方式。 CS :片選信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí)有效，表示芯片被選中，允許 8255A與 CPU 進(jìn)行通訊。 RD:讀信號(hào)線，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí)，允許 8255A 通過(guò)數(shù)據(jù)總線向 CPU 發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)字。 WR:寫入信號(hào)，當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí)，允許 CPU 將數(shù)據(jù)或控制字寫入8255A。 A0、 A1：地址輸入線。當(dāng) =0，芯片被選中時(shí)，這兩位的 4種組合 00、 0 11分別用于選擇 A、 B、 C口和控制寄存器。其組合如表 。 表 8255A 控制信號(hào)功能表 CS A1A2 RD WR 端口地址 端口 功能 0 00 0 1 00 H A口 讀 A口 0 00 1 0 00 H A口 寫 A口 0 01 0 1 01H B口 讀 B口 0 01 1 0 01H B口 寫 B口 0 10 0 1 02H C口 寫 C口 0 10 1 0 02H C口 讀 C口 0 11 1 0 03H 控制口 寫控制字 1 總線高阻 3 并行 I/O 總線（ 24 條）：這些總線用于和外設(shè)相連，分別與 A、 B、 C口相對(duì)應(yīng)，用于 8255A 和外設(shè)之間傳送數(shù)據(jù)，共分三組： PA0～ PA7:端口 A輸入輸出線，一個(gè) 8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器 /緩沖器，一個(gè) 8位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器。 PB0～ PB7:端口 B 輸入輸出線，一個(gè) 8 位的 I/O 鎖存器，一個(gè) 8 位的輸入輸出緩沖器。 PC0～ PC7:端口 C輸入輸出線，一個(gè) 8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器 /緩沖器，一個(gè) 8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 4 電源線（ 2條）： VCC 為＋ 5V 電源線，允許變化177。 10%； GND 為地線。 (2)8255A 方式控制字 8255A 有兩個(gè)控制字：方式控制字和 C 口單一置復(fù)位控制字。用戶通過(guò)程序可以把這兩個(gè)控制字送到 8255A 的控制寄存器（ A1A0＝ 11B），以設(shè)定 8255A 的工作方式和C 口各位狀態(tài)。這兩個(gè)控制字以 D7 位狀態(tài)作為標(biāo)志。 8255A 各端口工作于什么方式和是輸入還是輸出方式，是由方式控制字決定的。方式控制字格式如圖 所示。 D7 為控制字標(biāo)志位，若 D7=1,則本控制字為方式控制字，若 D7＝ 0，則本控制字為 C口單一置復(fù)位控制字。 D6～ D3 為 A 組控制位。其中， D6 和 D5 位 A 組方式選擇位：若 D6D5＝ 00，則 A組設(shè)定為方式 0；若 D6D5＝ 01，則 A組設(shè)定為方式 1：若 D6D5＝ 1（為任意），則A 組設(shè)定為方式 2。 D4 為 A口輸入 /輸出控制位：若 D4＝ 0，則 PA0～ PA7，用于輸出數(shù)據(jù)；若 D4＝ 0，則 PA0～ PA7 用于輸入數(shù)據(jù)。 D3位 C口 高 4 位輸入 /輸出控制位：若 D3＝ 0，則 PC4～ PC7 為輸出數(shù)據(jù)方式；若 D3＝ 1，則 PC4～ PC7 為輸入方式。 圖 方式控制字 D2～ D0 為 B 組控制位，其作用和 D6～ D3 類似。其中， D2 為方式選擇位，若 D2＝ 0，則 B 組設(shè)定為方式 0，若 D2＝ 1，則 B 組設(shè)定為方式 1。 D1 為 B 口輸入 /輸出控制位， D1＝ 0，則 PB0～ PB7 用于輸出數(shù)據(jù)，若 D1＝ 1，則 PB0～ PB7用于輸入數(shù)據(jù)。 D0為 C 口低 4 位輸入 /輸出控制位，若 D0＝ 0，則 PC0～ PC3 用于輸出數(shù)據(jù)，若 D0＝ 1，北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 則 PC0～ PC3 用于輸入數(shù)據(jù)。如圖 ： 圖 置位控制字 (3)8255A 的工作方式 8255A 有三種工作方式：方式 0（ Mode0）、方式 1（ Mode1）和方式 2(Mode2)。正確的選用方式控制字，并把它通過(guò)程序送給 8255A 的控制字寄存器就可設(shè)定 8255A 的工作方式。 方式 0（基本輸入 /輸出方式）： 這種方式不需要任何選通信號(hào)。 A 口、 B 口及 C 口的兩個(gè) 4 位口中的任何一個(gè)端口都可以被設(shè)定為輸入或輸出。輸出鎖存，輸入不鎖存。根據(jù)控制字 D D D D0位的變化，方式 0有 16種不同的輸入、輸出組合方式。 方式 1（選通 輸入 /輸出方式）： 這種方式下， A 口、 B口、 C口分為兩組。 A 組包括 A 口和 C口的高 4位， A口可由編程設(shè)定為輸入口或輸出口， C口的高四位則用來(lái)作為輸入 /輸出操作的控制和同步信號(hào)； B組包括 B口和 C口的低 4位， B 口可由編程設(shè)定為輸入口或輸出口， C口的低四位則用來(lái)作為輸入 /輸出操作的控制和同步信號(hào)。 A口和 B口的輸入輸出數(shù)據(jù)都被鎖存。 方式 2（雙向總線方式）： 這種方式下， A 口為 8 位雙向總線口， C 口的 PC3～ PC7 用來(lái)作為輸入 /輸出操作的控制和同步信號(hào)； B口和 C口的 PC0～ PC2 則可編程為方式 0 或方式 1 工作。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 (4)8255A 與 CPU 8031 的接口 8255A 與 CPU 8031 的接口連線如圖 所示。 圖 8255A 與 CPU8031 的接線圖 8255A 與單片機(jī)間有 3組連線： D7～ D8 根數(shù)據(jù)線依次與 P0 口的 ～ 一一對(duì)應(yīng)連接： RD、 WR、 RESET 等 3 根控制線與單片機(jī)的同名引腳互連；片選端 CS 則與P2 口相連； A A0兩根地址線與單片機(jī)的兩個(gè) I/O 引腳連接。 存儲(chǔ)功能擴(kuò)展 由于我們需要保存一定的數(shù)據(jù)，而 8031 片內(nèi)沒(méi)有程序存儲(chǔ)功能，因此， EA 管腳總是接低電平。根 據(jù)保存的數(shù)據(jù)量需要，我們選用了 EPROM 2764 為外擴(kuò)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 (1)態(tài)緩沖輸出的 8D 鎖存器，由于單片機(jī)的三總線結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)線與地址線的低8 位共用 P0 口，因此必須用地址鎖存器將地址信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)區(qū)分開(kāi)。 74LS373 的鎖存控制端直接與單片機(jī)的鎖存控制信號(hào) ALE 相連，在 ALE 的下降沿鎖存低 8 位地址。其中， D0～ D7 為數(shù)據(jù)輸入端； Q0～ Q7 為數(shù)據(jù)輸出端； OE 為三態(tài)允許控制端（低電平有效）； LE 為鎖存允許端。 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 圖 74LS373 引腳 該片如何工作由功能表 決定，表中 L為低電平、 H 為 高電平、 Z 為高阻抗（相當(dāng)開(kāi)路） X 為任意電平，一般將 OE 接低電平， LE 接 ALE 就能正常工作。 表 74LS373 真值表 OE LE Dn Qn L H H H L H L L L L L L L L H H H X X Z (2)2764 EPROM 紫外線擦除電可編程只讀存儲(chǔ)器 EPROM 是國(guó)內(nèi)用得較多的程序存儲(chǔ)器。 EPROM 芯片上有一個(gè)玻璃窗口，在紫外線照射下，存儲(chǔ)器中的各位信息均變 1，即處于擦除狀態(tài)。擦除干凈的 EPROM 可以通過(guò) 編程器將應(yīng)用程序固化到芯片中。本次設(shè)計(jì)所選用的是 2764 EPROM。 ① 2764 的概述 這是一種可以擦去重寫的只讀存儲(chǔ)器。通常用紫外線對(duì)其窗口進(jìn)行照射，即可把它所存儲(chǔ)的內(nèi)容擦去。之后，又可以對(duì)其重新進(jìn)行編程，寫入新的內(nèi)容。一旦寫入，其存儲(chǔ)的內(nèi)容可以長(zhǎng)期（幾十年）地保存，即使去掉電源電壓，也不會(huì)影響它所存儲(chǔ)的內(nèi)容。圖 為通用的 EPROM 2764 的引腳圖，它的容量為 8 K 8bit。 8 K 表示北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 有 8 1024 個(gè)存儲(chǔ)單元， 8位表示每個(gè)單元存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的寬度是 8位。前者確定了地址線的位數(shù)是 12位（ A0～ A12），后者確定了數(shù)據(jù)線的位數(shù)是 8位（ D0～ D7）。目前，除了串行存儲(chǔ)器之外，一般情況下，我們使 用的都是 8 位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。單一 +5 V 供電，工作電流為 75 mA，維持電流為 35 mA，讀出時(shí)間最大為 250 ns， DIP28 封裝。 圖 2764 引腳圖 ②引腳功能 其中， A0～ A12為地址線； D0～ D7 為數(shù)據(jù)線； CE 為片選線； OE 是讀線； PGM是編程輸入； Vpp 為編程電源。 除了 12 條地址線和 8 條數(shù)據(jù)線之外， CE 為片選線，低電平 有效。也就是說(shuō)，只有當(dāng) CE為低電平時(shí)， 2764 才被選中，否則， 2764 不工作。 ③ EPROM 2764 和鎖存器 74LS373 與 8031 組成最小系統(tǒng) 8031 單片機(jī)擴(kuò)展一片 2764 程序存儲(chǔ)器電路如圖 所示。 1 地址線。單片機(jī)擴(kuò)展片外存儲(chǔ)器時(shí)，地址是由 P0和 P2口提供的。圖 中，2764 的 13 條地址線（ A0～ A12）中，低 8 位 A0～ A7 通過(guò)鎖存器 74LS373 與 P0 口連接，高 4位 A8～ A12 直接與 P2 口的 ～ 連接， P2 口本身有鎖存功 能。注意，鎖存器的鎖存使能端 LE必須和單片機(jī)的 ALE 管腳相連。 2764 Vpp A12 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 GND Vcc PGM A8 A9 A11 OE A10 CE D7 D6 D5 D4 D3 2764— 8K EPROM 北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 圖 8031 擴(kuò)展 2764 EPROM 硬件接線圖 2 數(shù)據(jù)線。 2764 的 8 位數(shù)據(jù)線直接與單片機(jī)的 P0口相連。因此， P0 口是一個(gè)分時(shí)復(fù)用的地址 /數(shù)據(jù)線。 3 控制線。 CPU 執(zhí)行 2764 中存放的程序指令時(shí)，取指階段就是對(duì) 2764 行讀操作。注意， CPU 對(duì) EPROM 只能進(jìn)行讀操作，不能進(jìn)行寫操作。 CPU 對(duì) 2764 的讀操作控制都是通過(guò)控制線實(shí)現(xiàn)的。 2764 控制線的連接有以下幾條： CE：直接 。 OE：接 8031 的讀選通信號(hào)端。在訪問(wèn)片外程 序存儲(chǔ)器時(shí)，只要端出現(xiàn)負(fù)脈沖，即可從 2764 中讀出程序。 第 節(jié) 輸入 /輸出接口系統(tǒng)設(shè)計(jì) 輸入 /輸出接口系統(tǒng)就是指人與計(jì)算機(jī)之間建立聯(lián)系、交換信息的輸入 /輸出設(shè)備接口，就是人機(jī)交互接口。這些輸入 /輸出設(shè)備主要有鍵盤和顯示器等。它們是系統(tǒng)中必不可少的輸入、輸出設(shè)備，是控制系統(tǒng)與操作人員之間交互的窗口。 鍵盤系統(tǒng)設(shè)計(jì) 鍵盤是若干按鍵的集合，是向系統(tǒng)提供操作人員干預(yù)命令及數(shù)據(jù)的接口設(shè)備。鍵北京化工大學(xué)北方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 盤可以分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種類型。前者能自動(dòng)識(shí)別按下的按鍵并且能產(chǎn)生相應(yīng)的代碼，以并行或串行的方式 發(fā)送給 CPU。它使用方便，接口簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度快，但是需要專用的硬件電路。本次設(shè)計(jì)中所采用的就是編碼鍵盤。 如圖 中所示， 8255A 為給定值輸入接口。為了使系統(tǒng)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)了一個(gè)由二極管矩陣組成的編碼鍵盤，如圖 所示： 圖 編碼鍵盤原理圖 鍵盤輸出信號(hào) D， C， B， A（ BCD 碼）分別接到 8255A 的 A 口 PA3PA0，鍵選通信號(hào) KEYSTROBE（高電平有效），經(jīng)反向器接到 8031 的 INT0 管腳。當(dāng)按下某一個(gè)按鍵時(shí)，KEYSTROBE 為高電平，經(jīng)過(guò)反相后的下降沿向 8031 申請(qǐng)中斷。 8031 響 應(yīng)后，讀入 BCD碼值，作為定值，并送顯示。本次設(shè)計(jì)只有 3 位顯示，所以最多只能給定 999。輸入順序?yàn)閺淖罡呶唬ò傥粩?shù)）開(kāi)始。 當(dāng)按鍵未按下時(shí)，所有輸出端口均為高電平。當(dāng)有按鍵按下以后該按鍵的 BCD 碼將會(huì)出現(xiàn)在輸出線上。 顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì) 為了使操作人員及時(shí)掌握生產(chǎn)情況，在一般的微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)或者智能儀器當(dāng)中，都配有顯示程序。本次設(shè)計(jì)采用 LED 數(shù)碼顯示。 (1)LED 數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)及顯示原理 常用的顯示器件有：①顯示和記錄儀表，② CRT 顯示終端，③ LED 或者 LCD 顯示器，④大屏幕顯示器。本次設(shè)計(jì)所采 用的是 LED 數(shù)碼管。 LED 數(shù)碼管具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，功耗低，響應(yīng)速度快，易于匹配，壽命長(zhǎng)，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。 北京化工大學(xué)北方學(xué)