单片机原理及接口技术课后习题第9章 答案教学内容.docx

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单片机原理及接口技术课后习题第9章答案教学内容

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。