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,
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