微機課件(第七章).ppt

第七章外圍接口器件及應(yīng)用,本章重點,7.1可編程定時器/計數(shù)器8254,計數(shù)/定時器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,定時信號的獲取方法,（1）軟件方法使用延遲子程序（2）硬件方法使用計數(shù)器/定時器,7.1.18054的內(nèi)部結(jié)構(gòu),1公共控制模塊數(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：往計數(shù)器設(shè)置初值從計數(shù)器讀取計數(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),讀寫控制邏輯電路片選信號CS有效的條件下，進行讀寫操作。A1、A0對計數(shù)器和控制寄存器尋址RD讀信號WR寫信號CS片選信號控制字寄存器寄存初始化編程時的命令字，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.往計數(shù)器設(shè)置初值2.從計數(shù)器讀取計數(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CS有效的條件下，進行讀寫操作。A1、A0對計數(shù)器和控制寄存器尋址RD讀信號WR寫信號CS片選信號,控制寄存器,寄存初始化編程時的命令字，只寫。,2計數(shù)器（3個）,8254內(nèi)部有3個結(jié)構(gòu)相同彼此獨立的計數(shù)器計數(shù)器0，1，2。計數(shù)頻率可高達10MHz。16位長度。每個計數(shù)器對外有3個引腳：GATE為門控信號，CLK為計數(shù)脈沖輸入，OUT為計數(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個計數(shù)器，每個計數(shù)器內(nèi)部有：8位的控制寄存器16位的計數(shù)初值寄存器計數(shù)執(zhí)行部件輸出鎖存器,18254的端口地址,28254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選通信號發(fā)生器方式5,1方式0事件計數(shù)器（計數(shù)結(jié)束產(chǎn)生中斷）,a、門控信號GATE必須為1，計數(shù)器才能計數(shù)；b、計數(shù)時通道輸出端OUT一直為0；c、通道計數(shù)器計數(shù)到0后，OUT由0到1，同時計數(shù)器停止工作。,2方式1硬件啟動的單脈沖發(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GATE是觸發(fā)信號，上升沿有效。即開始計數(shù)是由GATE的上升沿觸發(fā)的；b、觸發(fā)后，通道計數(shù)器開始計數(shù)，輸出端OUT由高變低；c、計數(shù)器計數(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，計數(shù)器才能工作，對CLK端上的脈沖進行計數(shù)；b、當(dāng)計數(shù)器“減”計數(shù)到1時，輸出端由高變低，再經(jīng)過一個CLK周期，即計數(shù)器計數(shù)到0時，輸出端OUT又跳變?yōu)楦?。所以方?輸出周期性負脈沖信號，其寬度固定為一個CLK周期；c、當(dāng)計數(shù)器的值減為0時，自動重新裝入計數(shù)初值，實現(xiàn)循環(huán)計數(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3,5方式4軟件啟動的單脈沖發(fā)生器,a、門控信號GATE為高電平，計數(shù)器開始減1計數(shù)，OUT維持高電平；b、當(dāng)計數(shù)器減到0，輸出端OUT變低，再經(jīng)過一個CLK輸入時鐘周期，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、計數(shù)到0時，輸出端一個寬度為1個時鐘周期的負脈沖，然后又自動變?yōu)楦唠娖健?6.1.48254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：設(shè)置初值前必須先寫控制字初值設(shè)置要符合控制字中的格式規(guī)定編程命令有兩類：讀出命令寫入命令設(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200H203H，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號計數(shù)器，地址：200H控制寄存器地址：203H先寫計數(shù)值低8位，再寫高8位工作方式2二進制或BCD碼均可計數(shù)值設(shè)定：2MHz/500Hz=4000控制字：00110100B,MOVDX,203H；控制端口MOVAL,00110100B；二進制OUTDX,ALMOVDX,200H；計數(shù)器0MOVAX,4000OUTDX,ALMOVAL,AHOUTDX,AL,例2編程時系統(tǒng)揚聲器發(fā)出800Hz的音箱，當(dāng)主機鍵盤按下任意鍵時停止。電路條件：PC機分配給8254的地址：40H43HCLK0CLK2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A7A2作為8253片選地址線，產(chǎn)生片選信號Y1與8253的CS端相連。要求計數(shù)器2用作方波發(fā)生器產(chǎn)生40KHz方波輸出。已知CLK2時鐘端輸入信號頻率為2MHz。,8253與8086總線的連接,【例】,現(xiàn)有一個高精密晶體振蕩電路，輸出信號是脈沖波，頻率為1MHz。要求利用8253做一個秒信號發(fā)生器，其輸出接一發(fā)光二極管，以0.5秒點亮，0.5秒熄滅的方式閃爍指示。設(shè)8253的通道地址為80H86H（偶地址）解：1、時間常數(shù)計算這個例子要求用8253作一個分頻電路，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信號的周期為1微秒，而1Hz信號的周期為1秒，所以分頻系數(shù)N可按下式進行計算：,【例】,由于8253一個通道最大的計數(shù)值是65536，所以對于N1000000這樣的大數(shù)，一個通道是不可能完成上述分頻要求的。由于即取兩個計數(shù)器，采用級聯(lián)方式。2、電路,【例】,3、工作方式選擇由于通道1要輸出方波信號推動發(fā)光二極管，所以通道1應(yīng)選工作方式3。對于通道0，只要能起分頻作用就行，對輸出波形不做要求，所以方式2和方式3都可以選用。這樣對于通道0，我們?nèi)」ぷ鞣绞?，BCD計數(shù)；對于通道1，我們?nèi)」ぷ鞣绞?，二進制計數(shù)（當(dāng)然也可選BCD計數(shù)）,【例】,4、程序moval,00110101b；通道0控制字out86h,almoval,00；通道0初始計數(shù)值out80h,almoval,10hout80h,almoval,01110110b；通道1控制字out86h,almoval,0e0h；通道1初始計數(shù)值，03E8H=1000BCDout82h,almoval,03hout82h,al,【例】,例4計件系統(tǒng)。計件系統(tǒng)的功能就是記錄脈沖的個數(shù)。一個脈沖代表一個事件，比如交通道路檢測系統(tǒng)中通過檢測點的車輛，工業(yè)控制系統(tǒng)中流水線上已加工好的工件。要求在計件過程中，PC機可以顯示當(dāng)前計數(shù)器的內(nèi)容，當(dāng)完成10000個工件記錄后，系統(tǒng)發(fā)出1KHz信號推動喇叭發(fā)音通知用戶。解：1、電路。需要兩個通道，一個作為計數(shù)，選用通道0。另一個產(chǎn)生1KHz信號，選用通道1。工作原理如下，傳感器電路把物理事件轉(zhuǎn)換為脈沖信號輸入到通道0計數(shù)，當(dāng)記錄10000個事件后，通道0計數(shù)器溢出，GATE端輸出高電平，這時通道1開始工作，產(chǎn)生1KHz信號推動喇叭發(fā)音,【例】,2、工作方式選擇對于通道1，由于要產(chǎn)生1KHz信號，故選用工作方式3。對于通道0，要求初始計數(shù)值寫入計數(shù)通道后，計數(shù)器就可以工作，則通道0的啟動方式應(yīng)是軟件啟動。另外由于要求計數(shù)溢出后產(chǎn)生一個信號來啟動一個事件，即喇叭發(fā)音，故可選的工作方式為方式0和方式4，對于圖所示方案，通道1的GATE信號由通道0的OUT信號產(chǎn)生，這個OUT信號應(yīng)該是電平型的，所以通道0應(yīng)選用方式0。,【例】,3、時間常數(shù)N01000,7.2可編程并行接口芯片8255A,8255A與CPU接口的信號連接,8255A與外設(shè)的信號連接,8255A三種工作方式和設(shè)置,應(yīng)用舉例,并行接口芯片8255A特點,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每一個對應(yīng)1個8位數(shù)據(jù)輸入鎖存器1個8位輸出鎖存器/緩沖器通常使用方法：端口A、B作為獨立的輸入或者輸出端口端口C配合端口A、B,2.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,4.與外設(shè)一側(cè)相連的信號,PA7PA0A組數(shù)據(jù)信號；PB7PB0B組數(shù)據(jù)信號；PC7PC0C組數(shù)據(jù)信號。,5.與CPU一側(cè)相連的信號,RESET復(fù)位信號，高電平有效。D7D0數(shù)據(jù)線。CS片選信號。RD讀出信號。WR寫入信號。A1、A0端口選擇信號。,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的工作特點端口可作為輸入口，也可作為輸出口?？梢杂?6種不同的組合,2.方式1選通型輸入輸出,方式1的特點端口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信號說明,上圖控制信號說明：STB選通信號IBF緩沖器滿信號INTR送往CPU的中斷請求信號INTE中斷允許信號下圖為方式1的輸入時序方式1輸出時序OBF輸出緩沖器滿信號ACK外設(shè)響應(yīng)信號INTR中斷請求信號INTE中斷允許信號,方式1時輸出端口對應(yīng)的控制信號和狀態(tài)信號,3.方式2-雙向數(shù)據(jù)傳輸,方式2的特點只適用于端口A。端口C用5個數(shù)位提供控制和狀態(tài)信號。方式2的使用場合一個并行外設(shè)既可以作為輸入又可以作為輸出輸入輸出動作不會同時進行,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0D3、D2、D1位決定了對哪一位操作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位決定了對哪一位操作D7位必須為0,3.8255A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C,6.2.48255A應(yīng)用舉例,例：8255A的A口和B口工作在方式0，A口為輸入端口，接有四個開關(guān)。B口為輸出端，接有一個七段發(fā)光二極管，連接電路如圖所示。試編一程序要求七段發(fā)光二級管顯示開關(guān)所撥通的數(shù)字。,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個開關(guān)。B口為輸出端，接有8個發(fā)光二極管，連接電路如圖所示?，F(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。,例3：與打印機接口,在某一8086系統(tǒng)中接有一個打印機，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個字節(jié)的ASCII碼送打印機打印。,打印機具體工作過程如下：1、數(shù)據(jù)線D7D0出現(xiàn)有效數(shù)據(jù)；2、STB有效，通知打印機，接口給打印機一個數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)線進入打印機；3、BUSY有效，告訴接口，打印機正在打印數(shù)據(jù)。打印完畢，BUSY變?yōu)闊o效，表示打印結(jié)束。,例4、人機交互接口動態(tài)顯示,常用的顯示稱為動態(tài)顯示，它采用掃描顯示技術(shù)，可以使硬件開銷降低很多。對于一個8位數(shù)據(jù)顯示，它就需要兩個輸出端口就可以了。其電路如圖所示。在兩個輸出端口中，一個稱為段信號通道，它用來輸出要顯示數(shù)據(jù)的段碼；另一個稱為位信號通道，用來決定當(dāng)前要顯示數(shù)據(jù)的位置。,例5、人機交互接口鍵盤掃描,左圖所示為矩陣式鍵盤電路,其特點是由按鍵組成一個矩陣，矩陣的行線和列線分別作為兩個傳輸方向相反的I/O接口信號，比如行線作為輸號線，或反之。,7.3串行通信,串行通信基本概念及通信協(xié)議,接口標準及接口設(shè)計,接口芯片,應(yīng)用舉例,并行通信的缺點,通信線路費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，大大降低整個通信系統(tǒng)的可靠性。,串行通信特點,傳送的信息按位順序傳送。特點-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-可以利用現(xiàn)有的電話信道優(yōu)缺點-傳輸速率低、可靠性差；-大大減低通信線路成本-主要用于遠距離通信傳輸。,7.3.1串行通信基礎(chǔ)串行通信的傳輸方式,1.半雙工通信分時雙向2.全雙工通信同時雙向3.單工通信單向加示意圖,7.3.1串行通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸速率,波特率-在基波傳輸?shù)那闆r下每秒鐘傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)-單位：波特，1波特=1b/s或1bps-常用的標準波特率有：110、150、300、600、1200、2400、4800、9600bps.-用于確定發(fā)送時鐘和接收時鐘發(fā)送時鐘、接收時鐘與波特率關(guān)系,7.3.1串行通信基礎(chǔ)同步傳輸與異步傳輸,傳輸方式：同步通信異步通信同步方式和異步方式比較：同步方式的信息有效率高。同步方式需傳輸時鐘信號。,標準的異步通信數(shù)據(jù)格式,應(yīng)用舉例,例、異步傳輸過程：設(shè)每個字符對應(yīng)1個起始位、7個信息位