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单片机原理及接口技术课后习题第9章答案.doc
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单片机原理及接口技术课后习题第9章答案.doc
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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表达在以下几个方面:〔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 那么响应,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。
CLR
74LS273
CLK
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
Q0
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
LED0
LED1
LED2
LED3
LED4
LED5
LED6
LED7
R0
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
74LS244
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
K7
+5 V
R8
R9
R10
R11
1G
2G
1Y1
1Y2
1Y3
1Y4
2Y1
2Y2
2Y3
2Y4
1A1
1A2
1A3
1A4
2A1
2A2
2A3
2A4
P2.6
1�
1�
80C51
P0.0
P0.1
P0.2
P0.3
P0.4
P0.5
P0.6
P0.7
RD
WR
R12
R13
R14
R15
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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,@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
AJMP CONT
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,
G
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。用与 74LS377 的使能控制端
G
相连,当为
0 时,74LS377 被选中,如果默认其他未用的地址线为 1,那么扩展的输出口地址为 7FFFH。
由于 MCS-51 单片机的
WR
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
WR
信号由低变高时,写出的数据被打入 74LS377
并锁存。程序如下:
MOV DPTR, #7FFFH ;输出口地址
MOV A, 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
G
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
G
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〕
80C51
P0.0
P0.1
P0.2
P0.3
P0.4
P0.5
P0.6
P0.7
+5 V
74LS377
CLK
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
Q0
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
LED0
LED1
LED2
LED3
LED4
LED5
LED6
LED7
R0
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
P2.7
WR
G
80C51
74LS245
DIR
R
+5 V
P2.0
RD
1�
G
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
B8
P0.0
P0.1
P0.2
P0.3
P0.4
P0.5
P0.6
P0.7
80C51
74LS245
DIR
P2.0
RD
G
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
P0.0
P0.1
P0.2
P0.3
P0.4
P0.5
P0.6
P0.7
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
B8
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.
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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
RD
为低电平时,使能端
G
为低电平,74LS245 三态门翻开,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
G
有效,如
果
RD
为低电平,把 74LS245 数据传送方向置为 A 端到 B 端,其 A→B 方向的三态门翻开,
单片机 CPU 读取外设输入的数据。P2.0=1 时,使能端
G
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,假设开关组的开关全部断开,那么不记录。设计接口电路并编制检测程序。
P2.7
P2.0
RD
WR
ALE
ALE
8155
MCS-51
IO/M
RD
WR
CS
PA7
PA6
PA5
PA4
PA3
PA2
PA1
PA0
AD0
AD1
AD2
AD3
AD4
AD5
AD6
AD7
P0.0
P0.1
P0.2
P0.3
P0.4
P0.5
P0.6
P0.7
PB7
PB6
PB5
PB4
PB3
PB2
PB1
PB0
RESET
RESET
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
K7
+5 V
R8
R9
R10
R11
R12
R13
R14
R15
LED0
LED1
LED2
LED3
LED4
LED5
LED6
LED7
R0
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
+5 V
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/状态存放器:0100H;PA 口:0101H;PB 口:0102H; PA 和 PB 口为根本输
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:
CMMD EQU 0100H
PORTA EQU 0101H
PORTB EQU 0102H
PORTC EQU 0103H
STATE EQU 20H
MOV A,#02H ;初始化,工作方式控制字
MOV DPTR,# 0100H ;控制存放器地址
MOVX @DPTR, A ;设置工作方式,初始化完成
MOV A,#0FFH
MOV DPTR,#0101H
MOVX @DPTR,A ;上电后,熄灭 LED
NOP
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MOV STATE,#0FFH ;没有开关闭合
DETECT: MOV DPTR,#0102H ;PB 口地址
MOVX A,@DPTR ;从 PB 口读开关状态
MOV DPTR,#0101H ;PA 口地址
MOVX @DPTR,A ;从 PA 口输出控制 LED 指示灯
NOP
CJNE A,#0FFH,VALID
SJMP DETECT
VALID: MOV STATE,A; ;记录开关状态
AJMP DETECT
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
, PA、PB、PC 和控制存放器地址分别为: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,那么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:
15536
50
2
16
��
M
T
ms
,即 3CB0H
PORTA EQU 0100H
PORTB EQU 0101H
PORTC EQU 0102H
CMMD EQU 0103H
STATE EQU 20H
//mian program
ACALL Ini8255;
ACLL IniTimer0
WAIT: JBC TF0,DETECT
P0.0
P0.1
P0.2
P0.3
P0.4
P0.5
P0.6
P0.7
RESET
PA0
8255
80C51
ALE
G OE
74LS373
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
Q7
Q6
Q5
Q4
Q3
Q2
Q1
Q0
A1
A0
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
EA
+5V
RD
WR
WR
RD
CS
P2.0
RESET
R
LED0
LED1
LED2
LED3
LED4
LED5
LED6
LED7
R0
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
+5 V
K0
K1
K2
K3
K4
K5
K6
K7
+5 V
R8
R9
R10
R11
R12
R13
R14
R15
PA1
PA2
PA3
PA4
PA5
PA6
PA7
PB0
PB1
PB2
PB3
PB4
PB5
PB6
PB7
PC0~
PC7
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