单片机原理及接口技术课后习题第9章答案.docx
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单片机原理及接口技术课后习题第9章答案
单片机原理及接口技术课后习题第9章答案
第九章复习思考题
1.计算机系统中为什么要设置输入输出接口？
输入/输出接口电路是CPU与外设进行数据传输的桥梁。
外设输入给CPU的数据，首先由外设传递到输入接口电路，再由CPU从接口获取；而CPU输出到外设的数据，先由CPU输出到接口电路，然后与接口相接的外设获得数据。
CPU与外设之间的信息交换，实际上是与I/O接口电路之间的信息交换。
2.简述输入输出接口的作用。
I/O接口电路的作用主要体现在以下几个方面：
（1）实现单片机与外设之间的速度匹配；
（2）实现输出数据锁存；（3）实现输入数据三态缓冲；（4）实现数据格式转换。
3.在计算机系统中，CPU与输入输出接口之间传输数据的控制方式有哪几种各有什么特点
在计算机系统中，CPU与I/O接口之间传输数据有3种控制方式：
无条件方式，条件方式，中断方式，直接存储器存取方式。
在无条件方式下，只要CPU执行输入/输出指令，I/O接口就已经为数据交换做好了准备，也就是在输入数据时，外设传输的数据已经传送至输入接口，数据已经在输入接口端准备好；输出数据时，外设已经把上一次输出的数据取走，输出接口已经准备好接收新的数据。
条件控制方式也称为查询方式。
CPU进行数据传输时，先读接口的状态信息，根据状态信息判断接口是否准备好，如果没有准备就绪，CPU将继续查询接口状态，直到其准备好后才进行数据传输。
在中断控制方式下，当接口准备好数据传输时向CPU提出中断请求，如果满足中断响应条件，CPU则响应，这时CPU才暂时停止执行正在执行的程序，转去执行中断处理程序进行数据传输。
传输完数据后，返回原来的程序继续执行。
直接存储器存取方式即DMA方式，它由硬件完成数据交换，不需要CPU的介入，由DMA控制器控制，使数据在存储器与外设之间直接传送。
4.采用74LS273和74LS244为8051单片机扩展8路输入和8路输出接口，设外设8个按钮开关和8个LED，每个按钮控制1个LED，设计接口电路并编制检测控制程序。
图9.1题3接口电路原理图
接口电路原理图如图9.1源程序：
MOVDPTR,#BFFFH;设置输入/输出口地址
COMT:
MOVXA,@DPTR;读取开关状态
NOP;延时，总线稳定
MOVX@DPTR,A;输出，驱动LED显示
NOP;延时，总线稳定
AJMPCONT
5.74LS377是8D触发器，其功能表见表9.17，其中Di为触发器的数据输入端，Qi为触发器的数据输出端，
是使能控制端，CLK是时钟输入端，Q0为建立稳态输入条件之前，锁存器输出Q的状态。
采用它为8051单片机扩展1个8位的并行输出口。
图9.2题5接口电路原理图
用74LS377扩展的输出口电路如图9-2所示。
用P2.7与74LS377的使能控制端
相连，当P2.7为0时，74LS377被选中，如果默认其他未用的地址线为1，则扩展的输出口地址为7FFFH。
由于MCS-51单片机的
接到74LS377的时钟输入端CLK，当CPU执行写外部输出口指令MOVX时，把数据输出到数据总线上，在
信号由低变高时，写出的数据被打入74LS377并锁存。
程序如下：
MOVDPTR,#7FFFH；输出口地址
MOVA,R6；取数据
MOVX@DPTR,A；输出，
6.74LS245是一种具有双向驱动的8位三态输出缓冲器，它的功能表见表9.18，其中
为使能端，DIR为方向控制端，A1~A8为A端的数据输入/输出，B1~B8为B端的数据输入/输出。
当
为低电平时，DIR为高电平把A端数据传送至B端；DIR为低电平，把B端数据传送至A端。
在其他情况下不传送数据，并输出呈高阻态。
采用它为8051单片机扩展1个8位的输入口。
（1）
（2）
图9-3题6采用74LS245扩展输入口的2种电路
图9-3为采用74LS245扩展输人接口电路。
电路
（1）中，DIR上拉为高电平，74LS245数据传送方向强制为B端到A端，当P2.0为0时，且
为低电平时，使能端
为低电平，74LS245三态门打开，单片机CPU读取外设输入的数据。
其他情况下，74LS245的三态门呈高阻状态。
电路
（2）中，只有单片机读取外设数据时，P2.0＝0使74LS245的使能端
有效，如果
为低电平，把74LS245数据传送方向置为A端到B端，其A→B方向的三态门打开，单片机CPU读取外设输入的数据。
P2.0＝1时，使能端
无效，A端和B端处于隔离状态。
图9-3的2个电路都采用P2.0为片选，其输入口地址为0FEFFH（默认未用地址线为1）。
7.采用8155芯片为8051单片机系统扩展接口，外设为开关组（8个开关组成）和8个LED，每个开关控制1个LED。
现需要读取开关组的状态，并把其状态存储到8155芯片RAM中，若开关组的开关全部断开，则不记录。
设计接口电路并编制检测程序。
图9.4题7接口电路
接口电路如图9.4所示，8155的PB口用作读取开关组状态，PA口用作控制LED组，分配地址如下：
命令/状态寄存器：
0100H；PA口：
0101H；PB口：
0102H；PA和PB口为基本输入输出方式。
K0控制LED0，K1控制LED1，以此类推。
设存储开关状态的单元为STATE。
程序如下：
CMMDEQU0100H
PORTAEQU0101H
PORTBEQU0102H
PORTCEQU0103H
STATEEQU20H
MOVA,#02H;初始化，工作方式控制字
MOVDPTR,#0100H;控制寄存器地址
MOVX@DPTR,A;设置工作方式，初始化完成
MOVA,#0FFH
MOVDPTR,#0101H
MOVX@DPTR,A;上电后，熄灭LED
NOP
MOVSTATE,#0FFH;没有开关闭合
DETECT:
MOVDPTR,#0102H;PB口地址
MOVXA,@DPTR;从PB口读开关状态
MOVDPTR,#0101H;PA口地址
MOVX@DPTR,A;从PA口输出控制LED指示灯
NOP
CJNEA,#0FFH,VALID
SJMPDETECT
VALID:
MOVSTATE,A;;记录开关状态
AJMPDETECT
8.采用8255芯片为8051单片机系统扩展接口，外设为开关组（8个开关组成）和8个LED，每个开关对应1个LED。
现需要每隔50ms读取一次开关组的状态，并把其状态存储到内部RAM中。
设计接口电路并编制检测程序。
假设系统晶振频率为12MHz。
图9.5单片机与8255接口电路
图9.5为接口电路,PA、PB、PC和控制寄存器地址分别为：
0000H、0001H、0002H和0003H。
根据开关K0~K7状态控制LED0~LED7的显示状态，K0控制LED0，依此类推。
设置8255的工作方式，PA口外接开关，为方式0的输入，PB口外接LED，为方式0的输出，则工作方式控制字的标志位D7为1，D6~D3（A组）：
0000，D2~D0（B组）：
010，组合后的控制字为：
10000010，即82H。
设存储开关状态的单元为STATE，用定时器/计数器T0定时50ms，工作方式为方式1，初始值为：
，即3CB0H
PORTAEQU0100H
PORTBEQU0101H
PORTCEQU0102H
CMMDEQU0103H
STATEEQU20H
//mianprogram
ACALLIni8255;
ACLLIniTimer0
WAIT:
JBCTF0,DETECT
SJMPWAIT
DETECT:
MOVTH0,#3CH
MOVTL0,#0B0H
MOVDPTR,#PortB;PB口地址
MOVXA,@DPTR;从PB口读开关状态
MOVDPTR,#PortA;PA口地址
MOVX@DPTR,A;从PA口输出控制LED指示灯
NOP
MOVSTATE,A
AJMPWAIT
Ini8255:
MOVA,#82H;初始化，工作方式控制字
MOVDPTR,#CMMD;控制寄存器地址
MOVX@DPTR,A;设置工作方式，初始化完成
MOVA,#0FFH
MOVDPTR,#PORTA
MOVX@DPTR,A;上电后，熄灭LED
NOP
RET
IniTimer0:
MOVTMOD,#01H
MOVTH0,#3CH
MOVTL0,#0B0H
SETBTR0
RET
9.简述矩阵键盘的行列扫描和线反转法原理。
（1）行列扫描法：
在按键识别过程时，依次使行线输出电平，然后检查列线的输入电平，如果所有列线的输入全为高电平，则该行无按键按下；如果不全为高电平，则被按下的按键在本行，且在输入电平变为低电平的列的交叉点上。
（2）线反转法：
第一步，首先使行线为输入，列线为输出。
列线全部输出低电平，那么，行线中变为低电平的行线为按键所在的行。
第二步，使行线变为输出，列线变为输入。
行线输出全部为低电平，那么，列线中变为低电平的列线为按键所在的列。
10.一个简单计数器的电路原理图如图所示。
要求每按一次S键，计数器计数一次，计数值送P1口显示，采用单只数码管显示，计16次后从0开始。
图9.6题10原理图
1BITP3.3
VALUEEQU20H
ORG0000H
LJMPMAIN
ORG1000H
MAIN:
SETBP3.3
MOVVALUE,#00
ACALLDISP;初始化显示0
WAIT0:
JBS1,WAIT0;
ACALLDEL10MS
WAIT1:
JBS1,WAIT1;判断按下
WAIT2:
JNBS1,WAIT2;
ACALLDEL10MS
WAIT3:
JNBS1,WAIT3;判断释放
INCVALUE;加1
ANLVALUE,#00001111B;仅显示低位
ACALLDISP;显示
SJMPWAIT0
//显示子程序
DISP:
MOVA,VALUE;取显示信息
MOVDPTR,#SEG_TAB;字型码表的首地址
MOVCA,@A+DPTR;通过显示信息查其字型码
MOVP1,A;输出显示
NOP
RET
//延时子程序
DEL10MS:
MOVR5,#10
DELX:
MOVR6,#200
DEL0:
NOP
NOP
NOP
DJNZR6,DEL0
DJNZR5,DELX
RET
SEG_TAB:
DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H
DB88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH;以下为显示字型码表，0~9，A~F
END
11.简述LED数码管的静态显示和动态显示原理。
（1）静态显示：
在多位静态显示时，各个LED数码管相互独立，公共端COM接地（共阴极）或接正电源（共阳极）。
每个数码管的8个显示字段控制端分别与一个8位并行输出口相连，只要输出口输出字型码，LED数码管就立即显示出相应的字符，并保持到输出口输出新的字型码。
（2）动态显示：
多位LED数码管动态显示方式是各个LED数码管一位一位地轮流显示。
在硬件电路上，各个数码管的显示字段控制端并联在一起，由一个8位并行输出口控制；各个的LED数码管的公共端作为显示位的位选线，由另外的输出口控制。
动态显示时，各个数码管分时轮流地被选通，即在某一时刻只选通一个数码管，并送出相应的字型码，并让该数码管稳定地显示一段短暂的时间，在下一时刻选通另一位数码管，并送出相应的字型码显示，并保持显示一段时间，如此循环，即可以在各个数码管上显示需要显示的字符。
图9.7LED数码管静态显示原理图9.8LED数码管动态显示原理
12.用P1和P3口作为输出口，设计一个5位的LED数码管显示系统，并在显示器上显示“HELLO”。
图9.9题12接口电路图
接口电路图如图9.9所示，用2片74LS245提高接口的驱动能力，LED数码管为共阴型。
程序如下：
SEG_OUTEQUP3
BIT_OUTEQUP1
//====================================
ORG0000H
LJMPSTART
ORG0030H
START:
MOVSP,#60H
MOV20H,#40H//显示"HELLO"对应字型表序号编码：
401223
MOV21H,#12H
MOV22H,#23H
MOVR1,#30H
MOVR0,#20H
CALLSPLIT
INCR0
INCR1
CALLSPLIT
INCR0
INCR1
CALLSPLIT
RED:
ACALLDSPLY1
SJMPRED
//===================================
SPLIT:
MOVA,@R0
ANLA,#0F0H
SWAPA
MOV@R1,A
INCR1
MOVA,@R0
ANLA,#0FH
MOV@R1,A
RET
//===========================================
//6位显示
DSPLY1:
MOVR0,#30H;显示缓冲区地址
MOVR2,#11111110B;显示起始位置
REDO:
ACALLDISP;显示1位
MOVA,R2;计算下一个显示位置
RLA
MOVR2,A
INCR0;修改显示缓冲区地址指针
XRLA,#10111111B;6位显示完否
JNZREDO;未完，继续显示
RET;返回
//==========================================
;显示一位子程序
DISP:
MOVDPTR,#LED_SEG;字型码表首地址
MOVA,@R0;取显示数据
MOVCA,@A+DPTR;求显示数据的字型码
MOVSEG_OUT,A;输出字型码
MOVA,R2;取显示位置
MOVBIT_OUT,A;显示
ACALLDL1MS
MOVA,#0FFH;稳定显示1ms
MOVBIT_OUT,A
RET
;字型码表
LED_SEG:
DB76H;H序号：
00
DB79H;E序号：
01
DB38H;L序号：
02
DB3FH;0序号：
03
DB00H;BLANK序号：
04
DL1MS:
MOVR5,#200;12M时延时1ms
DEL:
NOP
NOP
NOP
DJNZR5,DEL
RET
END
13.一个显示电路如图9.60所示。
请采用串行口方式0实现LED数码管的动态显示，在显示器上自左向右动态显示“654321”，每个字符保持时间为0.1s。
图9.10习题13原题电路图
ORG0000H
LJMPSTART
ORG0030H
START:
MOVSP,#60H
MOV20H,#12H//显示数据
MOV21H,#34H
MOV22H,#56H
MOVR1,#30H
MOVR0,#20H
CALLSPLIT//分离BCD码
INCR0
INCR1
CALLSPLIT
INCR0
INCR1
CALLSPLIT
RED:
ACALLDISPLY
SJMPRED
//===================================
SPLIT:
MOVA,@R0
ANLA,#0F0H
SWAPA
MOV@R1,A
INCR1
MOVA,@R0
ANLA,#0FH
MOV@R1,A
RET
//================================
DISPLY:
MOVR0,#30H;显示缓冲区首地址
MOVR2,#05H;显示位置，最右端1位
NEXT:
ACALLDISP11;显示
INCR0;修改显示缓冲区地址指针
DECR2;计算下一位显示位置
CJNER2,#0FFH,NEXT;6位显示完否？
RET;显示完返回
;显示1位子程序
DISP11:
MOVA,@R0;取显示数据
MOVDPTR,#SEG_TAB
MOVCA,@A+DPTR;取显示数据的字型码
MOVSBUF,A;输出字型码
GOON:
JBCTI,DPLY
AJMPGOON
DPLY:
MOVA,R2
MOVP1,A;输出显示位置
ACALLDL100MS;延时
MOVP1,#07H
RET
;字型码表
SEG_TAB:
DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H
DB88H,83H,0C6H,0A1H,86H,8EH
//====================================
DL1MS:
MOVR5,#200;12M时延时1ms
DEL:
NOP
NOP
NOP
DJNZR5,DEL
RET
DL100MS:
MOVR6,#100
DELX0:
ACALLDL1MS
DJNZR6,DELX0
RET
END
14.采用8155或8255扩展I/O口，设计一个显示电路显示“654321”。
图9.11采用8255扩展的LED数码管动态显示接口电路
图9.11为采用8255扩展的LED数码管动态显示接口电路。
图中PA口用于输出字型码，PB口用于输出显示位置，LED数码管为共阴型，显示位置采用译码器译码的方式实现。
在电路中采用同相缓冲器74LS07提高PA口的驱动能力，同相驱动器SN75451用于驱动显示器的公共端。
电路中8255的PA和PB口处于基本输入/输出方式的输出模式，PA口地址为0000H，PB口为0001H，命令寄存器地址为0003H。
定义SEG_OUT为PA口地址，BIT_OUT为PB口地址。
程序如下：
//定义区
SEG_OUTEQU0000H//PortA输出字型码
BIT_OUTEQU0001H//PortB输出位控码
PortCEQU0002H//
CMMDEQU0003H//命令寄存器地址
//========================
ORG0000H
LJMPSTART
ORG0030H
START:
MOVSP,#60H
MOVDPTR,#CMMD//8255初始化
MOVA,#10000000B//方式0，A/B/C口为输出
MOVX@DPTR,A
NOP
NOP
MOV20H,#12H//显示数据
MOV21H,#24H
MOV22H,#56H
MOVR1,#30H
MOVR0,#20H
CALLSPLIT
INCR0
INCR1
CALLSPLIT
INCR0
INCR1
CALLSPLIT
RED:
ACALLDSPLY2
SJMPRED
//===================================
SPLIT:
MOVA,@R0
ANLA,#0F0H
SWAPA
MOV@R1,A
INCR1
MOVA,@R0
ANLA,#0FH
MOV@R1,A
RET
//===========================================
//6位显示
DSPLY2:
MOVR0,#30H;显示缓冲区首地址
MOVR2,#00000000B;显示起始位置
REDO:
ACALLDISP;显示1位
INCR2;计算下一次的显示位置
INCR0;修改显示缓冲区指针
CJNER2,#06H,REDO;6位显示完否？
RET;显示结束返回
//==========================================
;显示一位子程序
DISP:
MOVDPTR,#LED_SEG;字型码表首地址
MOVA,@R0;取显示数据
MOVCA,@A+DPTR;求显示数据的字型码
MOVDPTR,#SEG_OUT;字型码输出口地址
MOVX@DPTR,A;输出字型码
MOVA,R2;取显示位置
MOVDPTR,#BIT_OUT;显示位置输出口地址
MOVX@DPTR,A;显示
ACALLDL1MS
MOVA,#0FFH;稳定显示1ms
MOVX@DPTR,A
RET
;字型码表
LED_SEG:
DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H;'0,1,2,3,4,5,6,7'
DB7FH,6FH,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H;'8,9,A,B,C,D,E,F'
DB3EH,50H,40H,08H,00H;'U,r,－,_,BLANK
//======================================
DL1MS:
MOVR5,#
升级会员 