单片机原理及接口技术课后习题第9章答案.doc
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1、.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
2、?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
3、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:MOV DPTR,#BFFFH;设置输入/输出口地址COMT:MOVX A,DP
4、TR;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AJMP CONT5. 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-
5、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MOVXDPTR,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,A1A8为A端的数据输入/输出,B1B8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
6、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,P2.00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AB方向的三态门打开,单片机CPU读取外设输入的数据。P2.01时,使能端无效,A端和B端处于
7、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LED
8、1,以此类推。设存储开关状态的单元为STATE。程序如下:CMMD EQU 0100HPORTA EQU 0101HPORTB EQU 0102HPORTC EQU 0103HSTATE EQU 20HMOVA,#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MOV A,#0FFHMOV DPTR,#0101HMOVX DPTR,A ;上电后,熄灭LED NOP MOV STATE,#0FFH;没有开关闭合DETECT:MOVDPTR,#0102H ;PB口地址MOVX A,DPTR ;从PB口读开关状态MOV
9、DPTR,#0101H ;PA口地址MOVX DPTR,A ;从PA口输出控制LED指示灯NOPCJNE A,#0FFH,VALIDSJMP DETECTVALID:MOV STATE,A;记录开关状态AJMP DETECT8. 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
10、0003H。根据开关K0K7状态控制LED0LED7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,D6D3(A组):0000, D2D0(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3CB0HPORTA EQU 0100HPORTB EQU 0101HPORTC EQU 0102HCMMD EQU 0103H STATE EQU 20H/mian program
11、ACALL Ini8255;ACLL IniTimer0WAIT:JBC TF0,DETECTSJMP WAITDETECT:MOV TH0,#3CHMOV TL0,#0B0HMOVDPTR,#PortB ;PB口地址MOVX A,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NOPMOVSTATE,AAJMP WAITIni8255: 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MOV A,#0FFHMOV DPTR,#
12、PORTAMOVX DPTR,A ;上电后,熄灭LED NOPRETIniTimer0:MOV TMOD,#01HMOV TH0,#3CHMOV TL0,#0B0HSETB TR0RET9. 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
13、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1BITP3.3VALUE EQU 20HORG 0000HLJMP MAINORG 1000HMAIN: SETB P3.3MOV VALUE,#00ACALL DISP;初始化显示0WAIT0: S1,WAIT0;ACALL DEL10MSWAIT1: S1,WAIT1;判断按下WAIT2:JNB S1,WAIT2;ACALL DEL10MSWAIT3:JNB S1,WAIT
14、3;判断释放INC VALUE;加1ANLVALUE,#00001111B;仅显示低位ACALL DISP;显示SJMP WAIT0/显示子程序DISP:MOV A,VALUE;取显示信息MOV DPTR, #SEG_TAB;字型码表的首地址MOVC A,A+DPTR;通过显示信息查其字型码MOV P1,A;输出显示NOPRET/延时子程序DEL10MS:MOV R5,#10DELX:MOV R6,#200DEL0:NOPNOPNOPDJNZ R6,DEL0DJNZ R5,DELXRETSEG_TAB: DB 0C0H, 0F9H, 0A4H, 0B0H, 99H, 92H, 82H, 0F8
15、H, 80H, 90H DB 88H, 83H, 0C6H, 0A1H, 86H, 8EH ;以下为显示字型码表,09,AFEND11. 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
16、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9.7 LED数码管静态显示原理 图9.8 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 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。
17、程序如下:SEG_OUT EQU P3BIT_OUT EQU P1/=ORG 0000HLJMP STARTORG 0030HSTART:MOV SP,#60HMOV20H,#40H /显示 HELLO 对应字型表序号编码:40 12 23MOV 21H,#12HMOV 22H,#23H MOV R1,#30HMOV R0,#20HCALL SPLITINC R0INC R1CALL SPLITINC R0INC R1CALL SPLITRED:ACALL DSPLY1SJMP RED/=SPLIT:MOV A,R0ANL A,#0F0HSWAP AMOV R1,AINC R1MOV A,R0
18、ANL A,#0FHMOV R1,ARET/=/6位显示DSPLY1:MOV R0, #30H;显示缓冲区地址 MOV R2, #11111110B;显示起始位置REDO: ACALL DISP;显示1位 MOV A,R2;计算下一个显示位置RL AMOV R2, A INC R0 ;修改显示缓冲区地址指针 XRL A, #10111111B;6位显示完否 JNZ REDO;未完,继续显示 RET ;返回/=;显示一位子程序DISP: MOV DPTR,#LED_SEG;字型码表首地址 MOV A,R0;取显示数据 MOVCA,A+DPTR;求显示数据的字型码 MOV SEG_OUT,A;输出
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