利用8255和51单片机实现数码管显示按键值的实验.doc
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1、物 理 与 电 子 工 程 学 院单片机原理与其应用期中大作 : 专业: 学号:课题:使用8255和51单片机实现对数码管显示案件数值控制要求:从0-15,数码管上分别显示0-9,A-F,4*4矩阵键盘芯片资料8255一、简介8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片,有3个8位并行I/O口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片(40引脚)。 其各口功能可由软件选择,使用灵活,通用性强。8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。二、部结构8255作为主机与外设的连接芯片,必须提供与主机相连的3个总线接口,即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A
2、、B、C口。由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分,因而8255部结构分为3个部分:与CPU连接部分、与外设连接部 分、控制部分。1)与CPU连接部分根据定义,8255能并行传送8位数据,所以其数据线为8根D0D7。由于8255具有3个通道A、B、C,所以只要两根地址线就能寻址A、B、C口与控制寄存器,故地址线为两根A0A1。此外CPU要对8255进行读、写与片选操作,所以控制线为片选、复位、读、写信号。各信号的引脚编号如下:(1)数据总线DB:编号为D0D7,用于8255与CPU传送8位数据。(2)地址总线AB:编号为A0A1,用于选择A、B、C口与控制寄存器。(3)控制总线CB:片选
3、信号、复位信号RST、写信号、读信号。当CPU要对8255进行读、写操作时,必须先向8255发片选信号选中8255芯片,然后发读信号或写信号对8255进行读或写数据的操作。2)与外设接口部分根据定义,8255有3个通道A、B、C与外设连接,每个通道又有8根线与外设连接,所以8255可以用24根线与外设连接,若进行开关量控制,则8255可同时控制24路开关。各通道的引脚编号如下:(1)A口:编号为PA0PA7,用于8255向外设输入输出8位并行数据。(2)B口:编号为PB0PB7,用于8255向外设输入输出8位并行数据。(3)C口:编号为PC0PC7,用于8255向外设输入输出8位并行数据,当8
4、255工作于应答I/O方式时,C口用于应答信号的通信。3)控制器8255将3个通道分为两组,即PA0PA7与PC4PC7组成A组,PB0PB7与PC0PC3组成B组。如图(1)所示,相应的控制器也分为A组控制器与B组控制器,各组控制器的作用如下:(1)A组控制器:控制A口与上C口的输入与输出。(2)B组控制器:控制B口与下C口的输入与输出。图(1)三、工作方式8255芯片有三种工作方式:基本输入/输出方式(方式0)、选通工作方式(方式1)、双向传送方式(方式2)。1)方式0:相当于三个独立的8位简单接口,各端口既可设置为输入口,也可设置为输出口,但不能同时实现输入与输出。C端口可以是一个8位的
5、简单接口,也可以分为两个独立的4位端口。方式0常用于连接简单外设(适于无条件或查询方式)。常使A端口和B端口作为8位数据的输入或输出口,使C口的某些位作状态输入。2)方式1:利用一组选通控制信号控制A端口和B端口的数据输入输出,其中A口、B口作输入或输出口,C口的部分位用作选通控制信号,而A口、B口在作为输入和输出时的选通信号是不同的。方式1主要用于中断控制方式下的输入输出,C口的8位除用作选通信号外,其余位可工作于方式0下,作为输入或输出口。3)方式2:此方式为双向输入输出方式可以既作为输入口,又作为输出口,而只有A端口可工作在方式2下。此种工作方式可使A端口作为双向端口所有,并且主要用于中
6、断控制方式,当A口工作于方式2时,B口可工作于方式1(此时C口的所有位都用作选通控制信号的输入输出),也可工作于方式0(此时C口的剩余位也可工作于方式0)。74LS37374ls373是常用的地址锁存器芯片,它实质是一个是带三态缓冲输出的8D触发器,在单片机系统中为了扩展外部存储器,通常需要一块74ls373芯片, (1).1脚是输出使能(OE),是低电平有效,当1脚是高电平时,不管输入3、4、7、8、13、14、17、18如何,也不管11脚(锁存控制端,G)如何,输出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)全部呈现高阻状态(或者叫
7、浮空状态);(2).当1脚是低电平时,只要11脚(锁存控制端,G)上出现一个下降沿,输出2(Q0)、5(Q1)、6(Q2)、9(Q3)、12(Q4)、15(Q5)、16(Q6)、19(Q7)立即呈现输入脚3、4、7、8、13、14、17、18的状态. 锁存端LE 由高变低时,输出端8 位信息被锁存,直到LE 端再次有效。 当三态门使能信号OE为低电平时,三态门导通,允许Q0Q7输出,OE为高电平时,输出悬空。当74LS373用作地址锁存器时,应使OE为低电平,此时锁存使能端C为高电平时,输出Q0Q7 状态与输入端D1D7状态一样;当C发生负的跳变时,输入端D0D7 数据锁入Q0Q7。51单片机
8、的ALE信号可以直接与74LS373的C连接。74ls373与单片机接口:1D8D为8个输入端。1Q8Q为8个输出端。G是数据锁存控制端;当G=1时,锁存器输出端同输入端;当G由“1”变为“0”时,数据输入锁存器中。OE为输出允许端;当OE=“0”时,三态门打开;当OE=“1”时,三态门关闭,输出呈高阻状态。在MCS-51单片机系统中,常采用74LS373作为地址锁存器使用,其连接方法如上图所示。其中输入端1D8D接至单片机的P0口,输出端提供的是低8位地址,G端接至单片机的地址锁存允许信号ALE。输出允许端OE接地,表示输出三态门一直打开。74LS13874LS138 为3 线8 线译码器,
9、共有 54/74S138和 54/74LS138 两种线路结构型式,其工作原理如下: 当一个选通端(G1)为高电平,另两个选通端(/(G2A)和/(G2B))为 低电平时,可将地址端(A、B、C)的二进制编码在一个对应的输出端以低 电平译出。 利用 G1、/(G2A)和/(G2B)可级联扩展成 24 线译码器;若外接一个反 相器还可级联扩展成 32 线译码器。 若将选通端中的一个作为数据输入端时,74LS138还可作数据分配器 用与非门组成的3线-8线译码器74LS138 3线-8线译码器74LS138的功能表 无论从逻辑图还是功能表我们都可以看到74LS138的八个输出引脚,任何时刻要么全为
10、高电平1芯片处于不工作状态,要么只有一个为低电平0,其余7个输出引脚全为高电平1。如果出现两个输出引脚同时为0的情况,说明该芯片已经损坏。 当附加控制门的输出为高电平(S1)时,可由逻辑图写出 由上式可以看出,同时又是这三个变量的全部最小项的译码输出,所以也把这种译码器叫做最小项译码器。 71LS138有三个附加的控制端、和。当、时,输出为高电平(S1),译码器处于工作状态。否则,译码器被禁止,所有的输出端被封锁在高电平,如表3.3.5所示。这三个控制端也叫做“片选”输入端,利用片选的作用可以将多篇连接起来以扩展译码器的功能。 带控制输入端的译码器又是一个完整的数据分配器。在图3.3.8电路中
11、如果把作为“数据”输入端(同时),而将作为“地址”输入端,那么从送来的数据只能通过所指定的一根输出线送出去。这就不难理解为什么把叫做地址输入了。例如当101时,门的输入端除了接至输出端的一个以外全是高电平,因此的数据以反码的形式从输出,而不会被送到其他任何一个输出端上。 例3.3.2 试用两片3线-8线译码器74LS138组成4线-16线译码器,将输入的4位二进制代码译成16个独立的低电平信号。 解:由图3.3.8可见,74LS138仅有3个地址输入端。如果想对4位二进制代码,只能利用一个附加控制端(当中的一个)作为第四个地址输入端。 取第(1)片74LS138的和作为它的第四个地址输入端(同
12、时令),取第(2)片的作为它的第四个地址输入端(同时令),取两片的、,并将第(1)片的和接至,将第(2)片的接至,如图3.3.9所示,于是得到两片74LS138的输出分别为 图3.3.9 用两片74LS138接成的4线16线译码器 式(3.3.8)表明时第(1)片74LS138工作而第(2)片74LS138禁止,将的00000111这8个代码译成8个低电平信号。而式(3.3.9)表明时,第(2)片74LS138工作,第(1)片74LS138禁止,将的10001111这8个代码译成8个低电平信号。这样就用两个3线8线译码器扩展成一个4线16线的译码器了。 同理,也可一用两个带控制端的4线16线译
13、码器接成一个5线-32线译码器。 例2 74LS138 38译码器的各输入端的连接情况与第六脚()输入信号A的波形如下图所示。试画出八个输出引脚的波形。 解:由74LS138的功能表知,当(A为低电平段)译码器不工作,8个输出引脚全为高电平,当(A为高电平段)译码器处于工作状态。因所以其余7个引脚输出全为高电平,因此可知,在输入信号A的作用下,8个输出引脚的波形如下: 即与A反相; 其余各引脚的输出恒等于1(高电平)与A的波形无关。 74LS138 引脚图 74LS138 为3 线8 线译码器,共有 54/74S138和 54/74LS138 两种线路结构型式, 其工作原理如下: 当一个选通端
14、(G1)为高电平,另两个选通端(/(G2A)和/(G2B))为 低电平时,可将地址端(A、B、C)的二进制编码在一个对应的输出端以低 电平译出。 利用 G1、/(G2A)和/(G2B)可级联扩展成 24 线译码器;若外接一个反 相器还可级联扩展成 32 线译码器。若将选通端中的一个作为数据输入端时,74LS138还可作数据分配器80C51单片机引脚图与引脚功能介绍首先我们来介绍一下单片机的引脚图与引脚功能(如下图所示), 引脚的具体功能将在下面详细介绍单片机的40个引脚大致可分为4类:电源、时钟、控制和I/O引脚。 电源: VCC - 芯片电源,接+5V; VSS - 接地端; 时钟:XTAL
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