80第六章 输入输出与接口技术2

§6.4数字通道接口•当CPU与外设交换的信息为数字量时该接口为数字通道接口。•因为CPU和外设速度上的差异，因此，在传输过程中或者事先将数据由锁存器“锁住”，然后再由微处理器或I/O接口按自身的定时要求将数据取走；或者，直接经缓冲器通路按时序规定传输。总之，数据是不可能长时间地“停留”在数据总线上的。所以数据交换中常使用锁存器或寄存器，三态缓冲器件。一般输出需要锁存，输入需要三态缓冲隔离。•外设输入的数据和状态都要经过三态缓冲器和数据总线送到CPU。通常，挂在总线上的缓冲器都有三态输出能力，当CPU或I/O口需要输送数据时，才有允许信号开门，将数据送往数据总线。•常用的三态缓冲器芯片有：74LS2458总线传送接收器，非反相三态输出接收器。∵可双向传送。∴除允许控制端G外，还有方向控制端DIR74LS2448总线缓冲器，非反相三态输出。内部由二组三态门组成，每组4个三态门，共用输出允许G。一．三态缓冲器功能表A（1A，2A）数据输入Y（1Y，2Y）数据输出G（1G，2G）AY输出允许244与245的区别是：一个双向传送，一个单向传送。∴245多一个方向控制DIR。74LS240－8总线缓冲器，反相三态输出。74LS125－4总线缓冲器，非反相三态输出。74LS365－6总线缓冲器，非反相三态输出。还有很多缓冲器，主要区别是输出反相或不反相以及开门信号G是高电平或低电平有效。锁存器与触发器的区别：锁存器：当允许端G有效时，Q输出将跟随数据D输入，此时它好比一个“直通门”；一旦允许失效时，锁住此时的数据信息。触发器：由边沿触发，如在时钟有上升沿，Q输出为D输入状态。寄存器：寄存器可由触发器构成，也可由锁存器构成。常用芯片：74LS3738D（透明）锁存器，即选通端G为高有效时，Q跟随D输入，一旦失效变为低电平时，锁住此时已建立的数据电平。三态输出，共选通控制，共输出允许OE。二、寄存器：用来锁存或寄存CPU输出的数据、命令或地址。74LS3748D触发器，三态输出，共输出控制，共时钟。•8个触发器都是边沿触发器，即在时钟正跳变时，Q输出将为D输入的逻辑状态。一位逻辑图功能表输出控制时钟输入输出OECLKDQL↑HHL↑LLLLXQ0HXXZ373、374实际上是由寄存器和三态缓冲器组成。∴又称三态缓冲寄存器。即数据进入寄存器后并不立即从寄存器输出，要经过三态缓冲器才能输出。此类三态缓冲寄存器既可作数据输入寄存器，又可作数据输出寄存器。•若将373的锁存允许G一直接高电平，则三态缓冲锁存器即为三态缓冲器；若将373的输出允许OE一直低电平，则三态缓冲锁存器即为三态锁存器。•D7~D08个数据输入端，Q7~Q08个数据输出端。•正边沿触发，低电平清除的8个D触发器构成，即在时钟正跳变时，将D端传到Q端输出。（CLK保持高电平或低电平时，Q状态不变）。•和374的区别：无三态输出控制。•273只能作为输出寄存器，不能作输入寄存器。功能表清除时钟输入输出CLRCLKDQLXXLH↑HHH↑LLHLXQ0•74LS273－8D触发器，共时钟,带清除端,单路输出。一位结构•缓冲器常用作输入接口,而寄存器常用作输出接口。•缓冲器和寄存器的使用主要注意好几个控制信号：•244的允许端G，一般应接一负脉冲将数据输入端传送至输出端送DB，执行IN指令时，由I/O时序可知，产生端口地址信号和IOR信号，将此两信号接至G端即可。三、缓冲器和寄存器的应用INAL，port•273的CLK应出现正跳变时，将D传到Q。•执行OUT指令时，由时序知，产生端口地址信号和IOW信号。将此两信号接到CLK端即可。OUTport，AL简例1、采集8个开关的状态（或8位数字仪表）简单输入接口。接口电路控制程序MOVDX，PORTINAL，DX•如若只检测一个开关的状态：若开关K为OFF（断开）状态，则置TEMP单元为0；若开关K为ON（闭合）状态，则置TEMP单元为1。接口电路控制程序TEMPDB？MOVDX，380HINAL，DXTESTAL，80HJZONOFF：MOVTEMP，0JMPEXITON：MOVTEMP，1EXIT：ret简例2、控制8只发光二极管的亮与灭（简单输出接口）。接口电路控制程序MOVAL，0FHMOVDX，380HNOTALOUTDX，AL对应位为0则亮，为1则灭。•若只控制一个LED闪烁。控制程序MOVDX，380HNEXT：MOVAL，01HOUTDX，ALCALLDELAYMOVAL，00HOUTDX，ALCALLDELAYMOVAH，11INT21HCMPAL，0JZNEXTRET接口电路调用11号功能，判有无键入简例3、输入8个开关的状态，并用LED对应显示开关的状态（输入／输出接口）。控制程序MOVDX，380HINAL，DXOUTDX，AL•此电路是端口地址相同的接口。用IOR／IOW来区分。亦可用不同的端口地址。如PS01G，2G，PS1CLK例1、七段发光二极管显示器接口设计⑴LED显示器是小型微机系统中常用的输出装置。7段LED显示器由7个条形发光二极管和一个圆点发光二极管组成。由各管的亮暗组合成数字或符号。发光二极管有一端连接在一起，构成了共阴极或共阳极显示器，以阴极为例。⑵静态显示接口：显示方式可分为静态显示方式和动态显示方式。若要显示“5”字•。fb则数据为：即字形代码。gdpgfedcbaec01101101→6DH若要显示“0”→3FHdaa控制程序段：MOVDX，260HMOVAL，6DH；若送0，则熄灭OUTDX，AL•此时显示不会很亮，可加反相器增大驱动电流。若使用单个LED一般反过来接。一定要加限流电阻。以上只是显示一位，若显示六位，则需6个I/O口（6个273），若要显示不同数字符号，要用不同的口地址。静态显示N位，则需N×8根I/O口线。（3）动态显示接口•静态显示占有用I/O资源较多，所以在多位显示的实际应用中都使用动态显示方式。•在多位LED显示时，为了简化电路，降低成本，将所有的段选端并联在一起，由一个输出寄存器作I/O口，称为段选寄存器；而所有共阴极点连在一起，由一个输出寄存器作I/O口，称为位选寄存器；所以8位显示器的接口只需两个8位I/O口。由于所有的段选码皆由一个I/O口控制，所以在每一个瞬间，只有一位显示。只要控制显示器逐个循环亮点；适当选择循环速度，利用人眼“视觉暂留”效应，使其看上去好象多位都在显示一样。（扫描显示方式）。动态显示控制6位显示器的接口－P.229.•图中反相器和与非门只是为增加驱动能力。•电路等效为：要使LED亮，段选码Q输出为0。相应的位选码Q输出为1。•欲显示“7”，则段选码为78H。•由此可推得十进制数字0－9的段选码为：40H，79H，24H，30H，19H，12H，02H，78H，00H，18H。•从左至右的位选码：20H，10H，08H，04H，02H，01H。Q5Q4Q3Q2Q1Q0100000左一位亮010000左二位亮001000左三位亮000100左四位亮000010左五位亮000001左六位亮•在程序中，循环送出相应的段选码，位选码，显示一位，延时，再显示下一位。→达到动态显示。•如从键盘输入6位BCD数送图示显示器显示的程序：IBFDB7，?，7DUP（？）SEGPTDB40H,79H,24H,30H,19H,12H,02H,78H,00H,18HMOVDX，OFFSETIBFMOVAH，10键入待显示BCD数INT21HAGAN0:MOVSI,OFFSETIBF+2;设BCD数地址指针MOVAH，20H；置左一位的位码MOVBH，0AGAN1:MOVBL，[SI]取BCD真值→BXANDBL，0FHMOVAL，SEGPT[BX]MOVDX，380H输出相应的段码OUTDX，ALMOVAL，AHMOVDX，384H输出相应的位码OUTDX，ALMOVCX，100延时LOOP$INCSI；修改地址指针SHRAH，1；修改位码ANDAH，AHJNZAGAN1键入的6位数显示完吗MOVAH，0BH；调用11号功能，判有无键入INT21HCMPAL，0JEAGAN0RET例2、按键和键盘接口设计。在计算机应用系统中为了控制系统的工作状态,以及向系统中输入数据,一般设有按键或键盘。如复位键，功能键，数字键等。按键是常用的输入装置。（1）目前,无论是按键或键盘都是利用机械触点的闭合,断开过程产生一个电压信号。但机械点的闭合，断开，均会产生抖动，抖动时间10ms-20ms。键按下开关输出k&&+5v+5vk+5v•因为抖动可能导致错误的读入，所以通常应去抖动。去抖动方法可用软、硬两种方法实现：•软件软件延时，即从检测到有键按下，执行一个10ms~20ms的延时程序，去抖动。•硬件用R-S触发器去抖动。（2）独立式按键接口——每一个按键独立用一根I/O口线，根据I/O口线的状态确定开关状态。需缓冲器隔离。•如需输入8个开关状态ALMOVDX，260HINAL，DX；AL=11111111，则无键入CMPAL，0FFHJENOKEYy1y8D0D7A1A81G2G244IORPORT(260H)+5V（3）行列式键盘接口独立式按键：每一个键必须占用一个I/O口线，在按键较多时，I/O口线浪费较大行列式键盘：一般将若干按键接口组成矩阵式键盘，可有4、16、20、24、64个键等,可构成数字键,功能键,字符键等。下面以4*4的16键为例：•行列式键盘电路原理——按键设在行线和列线交点处，行、列线分别连接到按键开关的两端，列线通过上拉电阻接+5V，被钳在高电平状态。若将行线全部输出低电平(开放全部行)，则读入列端口开关状态，若为全1111则无键按下，否则有键按下。当有键入时，再逐行逐列检查，即将行线依次输出低电平0，检查列输入状态，如果为全1111，则按键不在此行；否则在此行，且在与0电平列线相交的那个键对键盘进行扫描。•对键盘进行编码以确定键值——若此按键的位置按列输入值和行输出值进行编码，按键位置与其对应的编码如下：789AB如左上键，列输入值：行输出值：(0为有键入)0111011177H所有键的编码如下：77HB7HD7HE7H7BHBBHDBHEBH7DHBDHDDHEDH7EHBEHDEHEEH若将该键盘矩阵的按键定义为(可理解为键值):789A注:此为人为定义0123456B亦可定义为其他4567123C89AB0FEDCDEF•若将16进制数的顺序0～F所对应的编码7EH～BEH排成一个数据表。存放在某数据区，再根据接口电路,对键盘进行扫描，将所找到的按键的列值和行值组合成一代码，将该代码与数据区的编码表逐一比较;便可确定相应的键值。•如键入2＃键：7410D3D2D1D089A56B23CFEDD4D5D6D7如键入2＃键的键译码（键分析）流程行输出全0→出口（380H）读入口（384H）全1111？YN有键入逐行扫描0111→（380H）→读（384H）全1111？→1011→（380H)→1101→读（384H）＝1011行码列码AH低4位AL高4位Y将行列拚码BDH→AL与键表比较查寻相应键值→BX显示键值例、用上述扫描法,将其键入的16进制数显示的程序:KEYTABDB7EH,7DH,0BDH,0DDH,7BH,0BBH,0DBH,77HDB0B7H,0D7H,0E7H,0EBH,0EDH,0EEH,0DEH,0BEHLOP1:MOVDX,380HMOVAL,0将行线全部置0OUTDX,AL定义0～F的相应键码表MOVDX,384HINAL,DX；读入列值ANDAL,0F0H；取高4位CMPAL,0F0H；是否全“1111”JELOP1；全“1111”则无键入全键盘扫描MOVBX,0；置计数初值MOVAH,77H；检测键盘的行的输出初值LOP2:MOVDX,380HMOVAL,AHOUTDX,AL；输出行值MOVDX,384HINAL,DX；输入列值ANDAL,0F0HCMPAL,0F0H；是否在本行J