8255实验四：微机单片机接口实验的系统集成方法


# 摘要
本文综述了微机与单片机接口实验的基本概念、硬件集成和软件集成的关键技术。通过对8255微处理器接口芯片的研究，深入探讨了其结构、功能、工作模式、初始化控制方法以及与微处理器的协同工作方式。随后，文章着重于硬件连接、设备接口实现、系统集成及调试过程的分析。软件集成部分详细介绍了接口编程、系统软件设计与实现，以及软硬件协同测试的策略。最后，通过具体案例分析，总结了实验系统的需求设计、实施步骤和改进措施。本文旨在为微机单片机接口实验提供全面的技术指导和实践参考，促进高效可靠的系统集成。

# 关键字
微机；单片机；接口实验；8255微处理器；硬件集成；软件集成

参考资源链接：[8255A并行接口实验：交通灯控制仿真与实践](https://wenku.csdn.net/doc/78e9tn54xc?spm=1055.2635.3001.10343)
# 1. 微机与单片机接口实验概述

微机与单片机接口实验是电子工程和计算机科学教育中的一项重要课程，它不仅能够加深我们对微机及单片机工作原理的理解，更能提高我们的实际操作能力和问题解决能力。在实验中，我们将学习如何将微机与单片机进行接口连接，实现数据的交换与处理。通过本系列文章的学习，你将会了解从硬件连接、软件编程到系统集成的整个实验流程。

## 微机与单片机接口实验的重要性

接口实验是连接理论与实践的桥梁。它允许我们直接与硬件交互，亲身体验信号的传输、设备的控制等。通过对接口实验的学习，可以进一步掌握微机和单片机的设计和应用，为未来从事嵌入式系统设计、工业自动化、物联网设备等领域打下坚实的基础。

## 实验的主要内容与目的

实验内容主要包括微处理器接口芯片的理解与应用、硬件集成与布线、软件编程和系统集成。我们的目的不仅是完成实验任务，更是通过这些实践活动，学会分析问题、解决问题的能力，培养对复杂系统的认识和综合调试的能力。

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# 第二章：8255微处理器接口芯片基础

## 2.1 8255芯片的结构与功能

8255是Intel公司生产的一种可编程并行输入/输出接口芯片，广泛应用于微机与单片机接口实验中。它支持三个8位并行I/O端口（端口A、端口B、端口C），以及端口C的两个4位I/O端口，共提供16个I/O引脚，非常适合于各种外设接口控制任务。

### 2.1.1 8255芯片的引脚描述

8255芯片共有40个引脚，包含有数据总线接口、控制总线接口以及电源和地线。数据总线接口通过D0-D7与外部数据总线连接，控制总线接口包括控制信号如读/写信号、片选信号、复位信号等。详细的引脚功能和布局见下表：

| 引脚号 | 类型 | 描述 |
| ------ | ---- | ---- |
| 1-8 | I/O | 数据总线D0-D7 |
| 9 | I | RD (Read Control Signal) |
| 10 | I | WR (Write Control Signal) |
| 11 | I | CS (Chip Select Signal) |
| 12 | I | RESET (Reset Signal) |
| 13-16 | O | Port A (PA0-PA3) |
| 18-25 | O | Port B (PB0-PB7) |
| 27-30 | O | Port C Upper (PC4-PC7) |
| 31-34 | O | Port C Lower (PC0-PC3) |
| 36 | I | A0 |
| 37 | I | A1 |
| 38 | I | A2 |
| 39 | O | INTE (Interrupt Enable) |

### 2.1.2 8255的工作模式及配置

8255芯片拥有三种基本的工作模式：

- 模式0：基本输入输出模式，端口A和端口B可以作为输入或输出端口，端口C可以作为两个独立的4位端口或扩展端口A或端口B的功能。
- 模式1：随机输入输出模式，端口A和端口B具备双向数据传送能力，端口C的各个位可单独作为控制信号输入或输出。
- 模式2：双向总线交换模式，允许端口A配置为双向总线交换端口，端口C和端口B的配置与模式1相同。

通过设置控制字来配置8255的工作模式，控制字写入地址0x83（因为A1-A0=11，表示控制端口）。控制字由8位组成，各位对应不同的配置功能。

## 2.2 8255接口的初始化与控制

### 2.2.1 程序控制字的编写

在使用8255芯片之前，必须通过控制字对其工作模式进行初始化。控制字的格式如下：

D7    D6    D5    D4    D3    D2    D1    D0
Mode  Mode  Mode  INTEA INTEB ACRB ACRA

- ModeA：端口A的工作模式选择位。
- ModeB：端口B的工作模式选择位。
- INTEA：端口A中断允许位。
- INTEB：端口B中断允许位。
- ACRB：端口C上半部分功能选择位。
- ACRA：端口C下半部分功能选择位。

### 2.2.2 8255的输入/输出操作

在确定了8255的工作模式之后，就可以进行输入输出操作。例如，在模式0下，若端口A配置为输出端口，数据可以通过向端口地址写入数据来发送；若配置为输入端口，则通过读取该端口地址来接收数据。

示例代码如下：

MOV AL, 80H ; 将控制字80H写入控制端口，初始化8255
OUT 0x83, AL

MOV AL, 55H ; 向端口A发送数据55H
OUT 0x80, AL ; 端口A地址为0x80

## 2.3 8255接口与其他微处理器的协同工作

### 2.3.1 中断系统与8255的配合

8255的中断引脚可以连接到微处理器的外部中断请求引脚上，实现中断驱动的数据传输。当中断发生时，微处理器执行相应的中断服务程序，读取或写入数据到8255。

### 2.3.2 DMA传输与8255的接口实例

直接内存访问（DMA）允许外设与内存直接交换数据，而无需CPU干预。8255可以与DMA控制器协同工作，提高数据交换效率。例如，在一个数据采集系统中，8255可以配置为DMA模式，允许从外部设备直接读取数据并存入内存缓冲区中，这在大数据量的实时处理中非常有用。

# 第二章到这里就全部完成了。

# 3. 微机单片机接口实验的硬件集成

## 3.1 硬件连接与布线

### 3.1.1 电源与接地的处理

在进行微机单片机接口实验时，电源与接地的处理是实验成功的关键因素之一。合理的电源与接地设计不仅可以确保系统稳定运行，还能够减少电磁干扰和信号噪声，提高系统的整体性能。

通常，设计电源系统时需要考虑以下几个方面：

- **供电电压**：根据实验需求选择合适的供电电压。例如，微控制器和大部分数字电路通常需要5V直流电源，而某些传感器或接口电路可能需要3.3V或其他特定电压。

- **电源滤波**：在电源输入端安装电解电容，用于平滑输入电压，减少电源波动对系统的影响。

- **电源隔离**：在系统中使用磁珠或电感器进行电源隔离，避免电流回路间的干扰。

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