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

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。

图题3接口电路原理图

接口电路原理图如图源程序：

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，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。

用与74LS377的使能控制端

相连，当为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，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，＝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。

＝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。

图题7接口电路

接口电路如图所示，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。

图单片机与8255接口电路

图为接口电路,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：

，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

MOVSTATE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。

图题10原理图

1BIT

VALUEEQU20H

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG1000H

MAIN:

SETB

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

0C0F0A0F0C0A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LED数码管静态显示原理图LED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”。

图题12接口电路图

接口电路图如图所示，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

SPLITSPLITSPLITSPLIT0F12M一个显示电路如图所示。

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。

图习题13原题电路图

ORG0000H

LJMPSTART

ORG0030H

START:

MOVSP,#60H

MOV20H,#12HSPLITSPLITSPLIT0F0C0F0A0F0C0A12MDEL采用8155或8255扩展I/O口，设计一个显示电路显示“654321”。

图采用8255扩展的LED数码管动态显示接口电路

图为采用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：

SPLITSPLITSPLITSPLIT0F12MDELDEL一个单片机的键盘显示系统采用3×4矩阵式键盘、8位LED数码管显示器。

12个按键定义为数字键0~9、功能键ENTER和STOP。

系统工作时，键入一组数值，按下ENTER键后，新数值替换原来的显示值在显示器上循环显示，按下STOP键，循环显示终止，显示数据被清除。

设计硬件电路和编写相应的程序。

图题15原理图

12MDELDEL12M简述A/D和的作用。

A/D把模拟量变成数字量。

D/A把数字量转换成模拟量。

17.在检测系统中，通常采用均值滤波的方法来消除检测数据的随机干扰，即连续采样多次，取平均值作为测量值。

采用ADC0809设计一个检测系统，对IN5通道接入的模拟采样8次，把它们的均值存放在30H单元。

图题17的MCS-51单片机与ADC0809的接口电路

18.采用ADC0809设计一个8路巡回检测系统，每隔50ms对8个回路检测1次，并把采样值存储在40H开始的区域。

系统晶振频率为12MHz。

接口电路与题17相同。

程序流程图见图。

程序如下：

ORG0000H

LJMPSTART

ORG000BH

LJMPTimer0Interrupt

START:

MOVSP,#60H

LCALLInitTimer0

MOVR0，#40H;置数据区首地址指针

MOVR6，#00H;指向模拟量输入通道0，通道地址的低八位

LOOP:

NOP

LJMPLOOP

InitTimer0:

;定时器0，定时50ms

MOVTMOD,#01H

MOVTH0,#3CH

MOVTL0,#0B0H

SETBEA

SETBET0

SETBTR0

RET

Timer0Interrupt:

PUSHDPH

PUSHDPL

PUSHACC

MOVTH0,#3CH

MOVTL0,#0B0H

MOVDPH,#0BFH;=0，通道地址的高八位

MOVDPL,R6;模拟通道0

MOVX@DPTR,A;启动A/D转换。

WAITAD:

JB,WAITAD

MOVXA,@DPTR;读A/D转换结果

MOV@R0,A;存转换结果

INCR0;修改数据区指针

INCR6;模拟通道地址加1

CJNER6,#08,EXIT;8个通道全采样完了吗

MOVR6,#00H;8路巡检结束，重新采样模拟量输入通道IN0

MOVR0,#40H;重设数据区首地址指针

EXIT:

POPACC

POPDPL

POPDPH

RETI

END

19.采用2片ADC0809为8051单片机扩展16路模拟量输入通道。

图地址分析：

IC2：

=1，=0，8个通道地址为：

IN0：

8000H；IN1：

8001H

IN2：

8002H；IN3：

8003H

IN4：

8004H；IN5：

8005H

IN6：

8006H；IN7：

8007H

IC3：

=0，=1，8个通道地址为：

IN0：

4000H；IN1：

4001H

IN2：

4002H；IN3：

4003H

IN4：

4004H；IN5：

4005H

IN6：

4006H；IN7：

4007H

图2片ADC0809为8051单片机接口电路图

20.用8051单片机和DAC0832设计一个应用系统，输出连续的三角波。

接口电路和程序框图见图。

ORG0020H

MOVDPTR，＃7FFFH；指向0832

LOOP:

MOVR2，＃0FFH；循环次数

MOVA，＃00H；赋初值

LOOP1：

MOVX＠DPTR，A；D/A转换输出

INCA

DJNZR2，LOOP1

MOVR2，＃0FEH

LOOP2：

DECA

MOVX@DPTR，A

DJNZR2，LOOP2

ALMPLOOP

END

（a）接口电路（b）程序流程框图

图题20接口电路和程序流程框图

21.用8051单片机和DAC0832设计一个应用系统，连续输出周期为秒的三角波（提示：

每10ms转换1次，三角波的周期等于定时时间×转换次数）。

接口电路如图。

程序框图见图

图题21程序流程图

ORG0000H

LJMPSTART

ORG000BH

LJMPTimer0Interrupt

START:

MOVSP,#60H

LCALLInitTimer0;定时初始化

MOVR6，#0;三角波DA转换值，起始值为0

MOVR7，#0;三角波上升下降标志，0=上升，1=下降

LOOP:

;主处理程序

NOP

NOP

ALMPLOOP

InitTimer0:

MOVTMOD,#01H

MOVTH0,#0D8H

MOVTL0,#0F0H

SETBEA

SETBET0

SETBTR0

RET

Timer0Interrupt:

MOVTH0,#0D8H

MOVTL0,#0F0H

CJNER7,#0,LOOP1

INCR6

CJNER6,#0FFH,LOOP01

MOVR7,#1

LOOP01:

MOVDPTR,#7FFFH;指向0832

MOVA,R6

MOVX@DPTR，A;D/A转换输出

SJMPRET0

LOOP1:

DECR6

CJNER6,#0,LOOP11

MOVR7,#0

LOOP11:

MOVDPTR,#7FFFH;指向0832

MOVA,R6

MOVX@DPTR，A;D/A转换输出

SJMPRET0

RET0:

RETI

END

22.用8051单片机和DAC0832设计一个应用系统，输出占空比为50%的双极性方波，幅值在–5~+5V之间。

接口电路见图，程序流程框图见图。

根据图接口电路的连接关系，可以推导出下列公式：

程序流程框图见图。

程序如下：

ORG1000H

START:

MOVDPTR,#7FFFH

LOOP:

MOVA,#00H

MOVX@DPTR,A

CALLDELAY10MS

MOVA,#0FFH

MOV@DPTR,A

CALLDELAY10MS

JMPLOOP

图接口电路图

图程序流程图