《工业用微型计算机》串讲资料(二)

1、第五章输入输出及接口芯片的应用 通过本章的学习，使考生掌握输入输出接口的根本概念和工作原理、中断概念和中断效劳程序的编写包括8259的应用，以及PC机中常用的几种典型数字输入输出接口的原理和使用方法。 要求： 1掌握开关量输入输出接口的工作原理，编程方法，包括显示接口。 2理解中断概念、初步掌握8259 PIC芯片的功能和应用方法。 3掌握8253定时器工作原理和编程规定和应用方法。 4掌握8255并行接口芯片的工作原理和用于方式0的编程和应用方法。 5了解总线概念和用途，PC/XT、PC/AT总线的特点。 6了解串行通信格式，8250/8251串行通信接口芯片的工作原理，功能等。 一、重点提

2、示 本章重点是输入输出接口的概念，显示接口，8253定时器及其中断概念，8259 PIC的初始化编程以及中断效劳程序的编写，并行输入输出接口。 二、难点提示 本章难点是中断和中断效劳程序的编写以及几种芯片的综合应用。1概述(1)I/O接口：I/O接口的用途和组成(2)I/O的传送方式(3)I/O端口的寻址方式(4)I/0的控制方式2PC/AT总线及简单I/O接口(1)PC/XT总线和PC/AT总线(2)I/0端口地址译码器的工作原理，端口地址的分配(3)简单I/O接口的组成及I/O卡(4)LED显示接口3中断(1)中断的概念；IBM-PC的中断系统(2)可编程中断控制器Intel 8259A的

3、功能，编程的简单规定(3)8259A的初始化编程，中断向量的保护和设置，中断屏蔽字和OCW2的规定4计数器定时器电路(1)可编程计数定时器芯片Intel 8253的工作原理，初始化编程的规定(2)8253的应用5并行I/O接口(1)可编程并行I/O接口芯片Intel 8255A(2)8255A的应用只要求在方式0下工作6异步串行I/O(1)异步串行通信规程和接口标准(2)了解可编程串行接口芯片Intel 8250的功能(3)了解8250的应用及串行接口(RS-232C)(4)了解8251串行接口芯片及其应用一、单项选择题的命令字的功能不包括 ( ) A设置和撤销特殊屏蔽方式 B设置中断查询方式

4、 C用来设置对8259A内部存放器的读出命令 D屏蔽某个中断源的中断申请答案D【解析】8259A的命令字的功能主要有设置和撤销特殊屏蔽方式；设置中断查询方式；用来设置对8259A内部存放器的读出命令。2在存储器读总线周期中，( )状态下送出地址锁存允许信号ALE。 AT1 BT2 CT3 DT4 答案A 【解析】正常的存储器读总线周期由4个时钟周期组成，也称4个状态。在T1状态开始时，首先送出地址锁存允许信号ALE，锁存与数据总线信号复用的地址信号。在T2状态时，存储器读信号MEMR有效，并一直保持到T4状态。在T4状态的开始，CPU从数据总线上读数据。3( )不属于并行I/O数据传送的特点。

5、 A数据通道宽 B硬件开销大 C传送速度快 D适用于远距离传送 答案D 【解析】I/O设备的传送方式一般分为并行和串行两种。其中并行I/O的特点是：数据通道宽；硬件开销大；传送速度快；只适用于近距离传送。串行I/O的特点是：数据通道窄；硬件开销小；传送速度慢；只适用于长距离传送。4在计算机与外界联系的信号中，如果按照不同的作用区分为三类，其中不包括( ) A数据信号 B语音信号 C状态信号 D控制信号 答案B 【解析】在计算机与外界联系的信号中，如果按照不同的作用区分为三类，数据信号；状态信号；控制信号。5RS-232C规定了双极性的信号逻辑电平，( )电平表示逻辑“1”。 A. -3V到+2

6、5V之间 B+3V到+25V之间 C-3V到-25V之间 D-12V到4-12V之间 答案C 【解析】RS-232C规定了双极性的信号逻辑电平，-3V到-25V之间的电平表示逻辑“1”；+3V到+25V之间的电平表示逻辑“O。因此这是一套负逻辑定义。而PC/XT系列使用的信号电平是-12V和+12V，符合EIA标准。6以下( )不属于8253内部数据总线缓冲器的功能。 A往计数器设置计数初值 B从计数器读取计数值 C往控制存放器设置控制字 D处理读写信号 答案D 【解析】8253内部数据总线缓冲器的功能主要有：往计数器设置计数初值；从计数器读取计数值；往控制存放器设置控制字。7以下( )不属于

7、8255A工作方式。 A根本输入输出方式 B全双工工作方式 C选通输入输出方式 D双向传输方式 答案B 【解析】8255A共有三种工作方式：方式O：根本输入输出方式，方式1：选通输入/输出方式，方式2：双向传输方式。8以下( )可以选中8255A的控制口。A时B时C时D时答案D【解析】在8255A的引脚中，是用来端口的选择信号。用于选择8255A内部的3个数据端口和一个控制端口。规定当时，选中A端口；时，选中B端口；时，选中C端口；时，选中控制端口。9. 8255A工作在方式1状态下，此时IBF控制信号的功能是 ( ) A选通信号输入端 B输入缓冲器满信号 C中断申请信号 D输出缓冲器满信号

8、答案B 【解析】8255A工作在方式1状态下，此时IBF控制信号的功能是输入缓冲器满信号。10. 波特率表示传输线路上 ( ) A信号的传输速率 B有效数据的传输速率 C校验信号的传输速率 D干扰信号的传输速率 答案A 【解析】波特率是码元传输速率，每秒通过信道传输的码元数。传的是信号。比特率是信息位传输速率，每秒钟通过信道传输的有效信息量。传的是信息11. 8251A同步通信是波特率最高可达 ( ) C19.2Kb/s D64Kb/s 答案D 【解析】8251A同步通信是波特率最高可达64Kb/s，异步通信的波特率最高可达19.2Kb/s。12. 以下不属于PCI总线具体特点的是 ( ) A

9、包括数据总线和地址总线 B有32MHz总线时钟、 C一条总线上，只有一个CPU工作 D支持多主总线结构 答案C 【解析】PCI总线的具体特点如下： 32位总线，扩展支持64位总线，包括数据总线和地址总线。 33MHz总线时钟，增强方式66MHz总线时钟。 支持多主总线结构，在一条总线上，可多个CPU同时工作，共享总线资源。 5V、3.3V两种信号电压标准。二、填空题1. 8251A与外围设备之间的连接信号分为_ 和_两类。答案 收发联络信号 数据信号【解析】8251A与外围设备之间的连接信号分为两类，具体如下：(1) 收发联络信号数据终端准备好信号。数据设备准备好信号。请求发送信号。去除请求发

10、送信号。(2) 数据信号发送器数据信号端用来输出数据。接收器数据信号端用来接收外设送来的串行数据。8251A除了与CPU及外设的连接信号外，还有电源端、地端和3个时钟端。2并行接口与I/o设备之间同时传送的位数，大多是 位。答案8解析】并行接口与I/o设备之间同时传送的8位数1个字节。3I/O接口的寻址方式有_ 和 两种。答案 单独寻址 内存映象编址【解析】CPU对外设的访问实质上是对外设接口电路中相应的端口进行访问。IO端口的编址方式有两种单独编址与内存映象编址。(1)单独寻址专用的I/O端口编址单独编址方式的硬件结构及地址空间分配如上图所示。这种编址方式的特点是：存储器和I/O端口在两个独

11、立的地址空间中，I/O端口的读、写操作由硬件信号和来实现，访问I/O端口用专用的IN指令和OUT指令。 单独编址方式的优点是：I/O端口的地址码较短一般比同系统中存储单元的地址码短，译码电路比拟简单，存储器同I/0端口的操作指令不同，程序比拟清晰；存储器和I/O端口的控制结构相互独立，可以分别设计。它的缺点是：需要有专用的i/o指令，而这些I/o指令的功能一般不如存储器访问指令丰富，所以程序设计的灵活性较差。 (2)内存映象编址存储器映象I0编址也叫统一编址 这种方式的硬件结构及地址空间分配如以下图所示。 这种编址方式的特点是：存储器和IO端口共用统一的地址空间；一旦地址空间分配给I/o端m后

12、，存储器就不能再占有这一局部的地址空间，例如整个地址空间为1M，地址范围为00000 HFFFFFH，如果I/O端口占有00000H0FFFFH这64K个地址，那么存储器的地址空间只有从10000HFFFFFH的960K个地址。在这种编址方式下，I/O端口的读写操作同样由硬件信号和来实现，访问IO端口同样用MOV指令。同时，所有访问存储器的指令包括存储器的算术、逻辑运算指令都可用于I/0端口。 统一编址方式的优点是：任何对存储器数据进行操作的指令都可用于I/O端口的数据操作，不需要专用的I/O指令，从而使系统编程比拟灵活；I/O端口的地址空间是内存空间的一局部，这样，I/0端口的地址空间可大可

13、小，从而使外设的数目几乎可以不受限制。它的缺点是：I/O端口占用了内存空间的一局部，显然内存空间必然减少，影响了系统内存的容量；同时访问I/O端口同访问内存一样，由于访问内存时的地址长，指令的机器码也长，执行时间显然增加。4I/O传送方式有 ，和 两种。 答案并行 串行 【解析】I/O和CPU传送数据时，如果距离近，要求速度快，就可以采用并行数据交换方式，但是硬件结构复杂；所以如果距离较远的设备和计算机之间的数据交换最好采用串行数据传送的方式，这样虽然速度不如并行的快，但是从用户的角度来考虑只要可以接受就可以，它的最大优点是硬件结构简单。5I/O采用 、 、 等三种控制方式。 答案程序方式 中

14、断方式 直接数据传送(DMA)方式 【解析】(1)程序方式 程序方式又可以分为：无条件传送方式和条件传送方式。 无条件传送方式又称“同步传送方式：主要用于外设的定时是固定的且是的场合，外设必须在微处理器限定的指令时间内准备就绪，并完成数据的接收或发送。通常采用的方法是：把I/O指令插入到程序中，当程序执行到该10指令肘，外设必定已为传送数据做好准备，于是在此指令时间内完成数据传送任务。无条件传送是最简便的传送方式，它所需的硬件和软件都较少。 为了保证数据传送的正确性，无条件传送方式仅用于简单的外部设备。例如，位于控制面板上的1开关和发光二极管，此时CPU要读取开关的状态和点亮或熄灭发光二极管，

15、就可采用无条件传送方式。 无条件传送方式的接口电路简单，仅要求一个数据端口就能完成接口功能。适用于无条件传送方式下对开关输入设备和发光二极管输出设备的接口电路。三态缓冲器可选用74I。$244或74LS245或8286，而输出数据存放器可选用74LS273或74LS373或8282等8D锁存器。 条件传送方式 也可以叫查询传送方式，又称“异步传送方式。当CPU同外设工作不同步时，很难确保CPU在执行输入操作时外设一定是“准备好的；而在执行输出操作时外设存放器一定是“空的。这样为保证数据传送的正确进行，提出了查询传送方式。在采用这种方式传送前，CPU必须先对外设进行状态检测。完成一次传送过程的步

16、骤如下： 通过执行一条输入指令，读取所选外设的当前状态。 根据该设备的状态决定程序去向，如果外设正处于“忙或“未准备就绪，那么程序转回重复检测外设状态，如果外设处于“空或“准备就绪，那么发出一条输入输出指令，进行一次数据传送。 (2)中断方式无条件传送和条件传送的缺点是：CPU和外设只能串行工作，各外设之间也只能串行工作。为了使CPU和外设以及外设和外设之间能并行工作，以提高系统的工作效率，充分发挥CPU高速运算的能力，在计算机系统中引入了“中断系统，利用中断来实现 CPU与外设之间的数据传送，这就是中断传送方式。采用中断传送方式时，CPU从启动外设到外设就绪这段时间，一直在执行主程序，而不是

17、像查询方式中，处于等待状态，仅仅是在外设准备好数据传送的情况下才中止CPU执行的主程序，这就在一定程度上实现了主机和外设的并行工作。同时，如果某一时刻有几台外设同时发出中断请求，CPU可以根据预先安排好的优先顺序，按轻重缓急处理几台外设同CPU的数据传送，这样在一定程度上也可实现几个外设的并行工作。 (3)直接数据传送(DMA)方式 当某些外设，诸如磁盘、CRT显示器、高速模数转换器等要求高速而大量地传送数据时， 采用程序控制方式来传送数据往往无法满足速度的要求，就拿程序控制方式中传送速度最快 的中断方式而言，每传送一个字节或一个字就得把主程序停下来，转而去执行中断效劳程序，在执行中断效劳程序

18、前要做好现场保护，执行完中断效劳程序后还得恢复现场。由于在程序控制方式中数据传送过程始终受CPU的干预，CPU都需要取出和执行一系列指令，每一字节或字数据都必须经过CPU的累加器才能输入输出，这就从本质上限制了数据传送的速度。为此提出了在外设和内存之间直接地传送数据的方式。即DMA传送方式。 DMA(Direct Memory Access)是一种不需要CPU干预也不需要软件介入的高速数据传送方式。由于CPU只启动而不干预这一传送过程，同时整个传送过程只由硬件完成而不需软件介入，所以其数据传送速率可以到达很高。在DMA传送方式中，对这一数据传送过程进行控制的硬件称为DMA控制器(DMAC)。D

19、MA控制器的根本功能是在DMA操作中，DMAC是控制存储器和外设之间高速传送数据的硬件电路，是一种完成直接数据传送的专用处理器，它必需能够取代CPU和软件在程序控制传送中的各项功能，因此DMAC.应该具有如下功能：能接受外设的DMA请求信号DREQ，并能向外设发出DMA响应信号DACK； 能向CPU发出总线请求信号(HOLD或BUSRQ)，当CPU发出总线响应信号(HLDA或BUSAK)后能接管对总线的控制权，进入DMA方式； 能发出地址信息，对存储器寻址并修改地址指针； 能发出读、写等控制信号，包括存储器访问信号和I/0访问信号； 能决定传送的字节数，并能判断DMA传送是否结束； 能发出DM

20、A结束信号，释放总线，使CPU恢复正常工作。6输出接口74LS273的功能是 ；输入接口7415244的功能是_。 答案锁存器输入缓冲器 【解析】(1)74LS373是一种8D锁存器，具有三态驱动输出，其逻辑电路及引脚图如以下图所示。 从图可见，该锁存器由8个D门组成，有8个输入端1D8D，8个输出端1Q8Q，2个控制端-G和，使能端G有效时，将D端数据打入锁存器中D门，当输出允许端有效时，将锁存器中锁存的数据送到输出端Q。74LS373的锁存功能如下表。 表中H为高电平，L为低电平，为原状态，Z为高阻抗，为任意值即不管为“H还是为“L都一样。 从表中可见74LS373的功能为：当使能端G为高

21、电平时，同时输出允许端为低电平，那么输出Q=输入D；当使能端G为从高电平跳变到低电平后，而输出允许端也为低电平时，那么输出Q原状态，即使能端G由高电平变为低电平前，输出端Q的状态，这就是“锁存的意义。当输出允许端为高电平时，不管使能端G为何值，输出端Q总为高阻态。 74LS373锁存器主要用于锁存地址信息，以及DMA页面地址信息等，隔离数据信息。 常用的锁存器还有74LS273，74LS573，Intel 8282和8283等。 (2)缓冲器74LS244 74LS244是一种三态输出的八缓冲器和线驱动器，该芯片的逻辑电路图和引脚图如以下图所示。 从图可见，该缓冲器有8个输入端，分为二路1Al

22、1A4，2A12A4，同时8个输出端，也分为二路-1Yl-1Y4，2Yl，-2Y4分别由2个门控信号和控制，当为低电平时，1YIIY4的电平与1A1lA4的电平相同，即输出反映输入电平的上下；同样，当为低电平时，2Yl2Y4的电平与2A12A4的电平相同。而当或)为高电平时，输出1YIIY4或2Yl2Y4为高阻态。经74LS244缓冲后、，输入信号被驱动，电流被放大，输出信号的驱动能力加大。 74LS244缓冲器主要用于三态输出的存储地址驱动器、时钟驱动器和总线定向接收器和定向发送器等。7由I/O设备或其他非预期的事件引起的，使CPU暂时停止现在正在执行的程序，而转到另一位置事先已经写好的程序

23、中运行，运行完之后再返回原来暂停的程序，继续向下运行这个过程称之为 。 答案 中断 【解析】关于中断的根底知识： (1)中断源： 引发中断产生的事件或IO设备。 (2)主程序： 第一次离开之前暂时停止的第一段程序。 (3)中断子程序： 由主程序转去执行的、另一段事先写好的效劳程序。 (4)断点： 主程序停下的位置。 (5)中断和查询的比拟 中断： 优点是可以提高CPU的执行效率。 缺点是程序产生了非顺序运行。 查询： 优点是程序运行容易分析。 缺点是CPU的效率低。 (6)中断子程序和一般子程序、跳转指令的比拟 联系：都是让CPU产生了非顺序的运行。 区别： 离开位置不确定，能自动返回； 离开

24、位置确定，能自动返回； 离开位置确定，不一定能返回到原来位置。8IBMPC机的中断系统中，中断源包括 和_2大类。 答案 内部中断外部中断 【解析】 内部中断：除零中断、单步中断、INTO溢出中断、中断指令INT n。 外部中断：非屏蔽中断、可屏蔽中断。9. 8259A的功能是_。 答案 中断管理【解析】关于可编程中断控制器，还需要掌握以下内容：(1)八个中断申请输入端(2)9个芯片分2级中断，最多管理64个中断源 (3)软件编程可以改变5种工作方式。(4)内部有4个可编程的存放器(5)4个初始化命令字)和3个具体操作命令字() 8259A的内部结构主要有8个根本组成局部：(1)数据缓冲器(2

25、)读写逻辑(3)中断请求存放器(4)中断屏蔽存放器 (5)中断效劳存放器(6)优先级判断器(7)中断控制逻辑。(8)级联缓冲器比拟器 8259A有5种工作方式：实现方法：通过初始化命令字()和操作命令字()来设置 (1)设置优先级的方式按照优先级设置方法来分，8259A有如下几种工作方式。全嵌套方式全嵌套方式是8259A常用的工作方式，如8259A上电初始化后没有设置其他优先级方式，那么，8259A就按全嵌套方式工作。 特殊全嵌套方式它与全嵌套方式根本相同，只有一点不同，就是在特殊全嵌套方式下，当处理某一级中断时，如果有同级的中断请求，那么，也会给予响应，从而实现一种对同级中断请求的特殊嵌套。

26、而在全嵌套方式中，只有当更高级的中断请求来到时，才会进行嵌套，当同级中断请求来到时，那么不会给予响应。 优先级自动循环方式一般用在系统中多个中断源优先级相等的场合。在这种方式下，优先级队列是在变化的，一个设备受到中断效劳以后，它的优先级自动降为最低。 (2)屏蔽中断源的方式。 按照对中断源的屏蔽方式来分，8259A有如下几种工作方式。 普通屏蔽方式。在普通屏蔽方式中，8259A的每个中断请求输入端都可以通过对应屏蔽位的设置被屏蔽，从而使这个中断请求不能从8259A送到CPU。8259A内部有一个屏蔽存放器，它的每一位对应了一个中断请求输入，程序设计时，可以通过设置操作命令字使屏蔽存放器中任一位

27、或几位置1。当某一位为1时，对应的某一级中断就受到屏蔽。特殊屏蔽方式在有些场合，希望一个中断效劳程序能动态地改变系统的优先级结构。 由此可见，特殊屏蔽方式总是在r中断处理程序中使用的。使用了这种方式后，尽管系统当前仍然在处理一个较高级的中断，但是，从外界看来，由于8259A的屏蔽存放器中，对应于此中断的数位被设置为1，并且当前中断效劳器中的对应位被清0。所以，好似不在处理任何中断，这时即使有最低级的中断请求，也会得到响应。 (3)结束中断处理的方式 按照中断处理的结束方法来分，8259A有两类工作方式，即自动结束方式和非自动结束方式。而非自动结束方式又分为两种，一种叫一般的中断结束方式，另一种

28、叫特殊的中断结束方式。 具体介绍8259A的3种中断结束方式。 中断自动结束方式这种方式只能用在系统中只有一片8259A，并且多个中断不会嵌套的情况。 一般的中断结束方式一般中断结束方式用在全嵌套情况下。当CPU用输出指令往8259A发出一般中断结束命令时，8259A就会把当前中断效劳存放器中的最高的IS位复位。 特殊的中断结束方式在非全嵌套方式下，用当前中断效劳存放器是无法确定哪一级中断为最后响应和处理的，这时，就要采用特殊的中断结束方式。 这里，我们还要指出一点，在级联方式下，一般不用中断自动结束方式，而用非自动结束方式，这时，不管是用一般的中断结束方式，还是用特殊的中断结束方式，一个中断

29、处理程序结束时，都必须发两次中断结束命令，一次是对主片发的，另一次是对从片发的。 (4)连接系统总线的方式 按照8259A和系统总线的连接来分，有两种方式：缓冲方式和非缓冲方式。这两种方式都要设置8259A的初始化命令字。 (5)引人中断请求的方式 边沿触发方式8259A将中断请求输入端出现的上升沿作为中断请求信号。中断请求输入端出现上升沿触发信号以后，可以一直保持高电平。 电平触发方式8259A把中断请求输入端出现的高电平作为中断请求信号。 中断查询方式 8259A不使用INT信号向CPU发中断请求信号。CPU要使用软件查询来确认中断源，从而实现对设备的中断效劳。10. 8253定时器计数器

30、有 个独立的计数器通道，每个通道有种工作方式。 答案36【解析】8253的控制存放器和3个计数器分别具有独立的编程地址，并且控制字本身的内容又确定了所控制的存放器序号，所以，8253的编程没有太多严格的顺序规定以非常灵活。8253的主要特点就是它有6种工作方式可供选择，这样在实际使用中，可灵活选用需要的方式。11.数据是一位一位传送的通信形式称为_。 答案 串行通信 【解析】(1)在异步串行通信中，每个数据帧一般由1位起始位、58位数据位、1位奇偶校位、停止位组成。在一个字符传输前，传输线必须在逻辑上处于“1”状态，传输开始，其状态由1跳变为0，从而作为起始位。其后面为58个信息位，信息位由低

31、到高顺序排列，信息位后面是一位可选择的奇偶校验位，校验位可以按照奇校验设置，也可以按照偶校验设置，或者可以不设。校验位之后又是一个作为标识的停止位，标志一个字符传输结束。停止位要求为逻辑“1”，传输中可以是1个停止位、1.5个停止位或2个停止位。 (2)每位信息的时间宽度一每秒发送的信息位个数，即为“波特率。 (3)RS-232C串行通信接口标准： 电平在-3V一25V之间表示逻辑电平“1”，而+3V+25V之间的电平表示逻辑“0”。12. 8259A的中断请求存放器是_。 答案 IRR 【解析】中断请求存放器IRR接收外部的中断请求，IRR有8位，分别和引脚相对应。接收来自某一引脚的中断请求

32、后，IRR存放器中对应位便置1，也就是对这一中断请求作了锁存。锁存之后，逻辑电路根据中断屏蔽存放器IMR即)中的对应位决定是否让此请求通过。13在8253中能做分频器使用的是方式 。 答案2 【解析】方式0：计数结束产生中断。方式1：可重复触发的单稳态触发器。方式2：做分频器使用。 方式3：方波发生器。 14. 8255A有 个 二位的数据端口，即 ， ， 。 答案 3 8 端口A 端口B端口C 【解析】8255A有3个8位数据端口，即端口A、端口B、端口C。设计人员可以用软件使它们分别作为输+入端口或输出端口。不过，这3个端口有着各自的特点。 (1)端口A端口A对应了1个8位的数据输入锁存器

33、和1个8位的数据输出锁存器缓冲器。所以，用端口A作为输入或输出时，数据均受到锁存。 (2)端口B端口B对应了1个8位的数据输入缓冲器和1个8位的数据输出锁存器缓冲器。所以，端口B作为输入端口时，不会对数据进行锁存，而当端口B作为输出端口时，数据会受到锁存。 (3)端口C端口C对应了1个8位数据输入缓冲器和1个8位的数据输出锁存器缓冲器。这样，当端口C作为输入端口时，对数据不作锁存，作为输出端口时，对数据进行锁存。 在使用中，端口A和端口B常常作为独立的输入端口或者输出端口，端口C那么配合端口A和端口B的工作。15在不改变中断响应次序的条件下，通过_ 可以改变中断处理次序。 答案改写中断屏蔽字

34、【解析】在多重中断系统中，可以通过设置中断优先级来决定各个中断的级别。在实际的计算机系统中是通过CPU内部的一个中断屏蔽字存放器来实现对不同中断的分别禁止的，这个存放器可在中断处理程序中重新设置，这样就可以改变原有的中断优先级别。 和 的工作方式和读写操作。 答案 端口A 端口C的高4位 【解析】A组控制和B组控制。这两组控制电路一方面接收芯片内部总线上的控制字，一方面接收来自读写控制逻辑电路的读写命令，据此而决定两组端口的工作方式和读写操作。A组控制电路控制端口A和端口C的高4位()的工作方式和读写操作。B组控制电路控制端口B和端口C的低4位()的工作方式和读写操作。三、编写程序题 1编写一

35、个程序，让8086CPU通过8255A同开关与7段LED显示器的接口如下图；开关设置的二进制信息由8255A的PB口输入，经程序转换为对应的7段LED的段选码字形码后，通过PA口输出，由7段LED显示开关二进制状态值用16进制表示，试编制其控制程序8255A的端口地址为0FFF8H，0FFFAH，0FFFCH和0FFFEH). 答案按题意可写出控制程序如下 ORG 2000H MOV AL，82H MOV DX，0FFFEH OUT DX，AL RDPORTB: MOV DL，0FAH IN AL，DX AND AL，0FH MOV BX, OFFSET SSEGCODE XLAT IIOV

36、DL, 0F8H OUT DX, AL MO AX;56CH DELAY： DEC AX 4 JNZ DELAY JMP RDPORTB HLT ORG 2500H SSEGCODE-1 DB OCOH,0F9H,0A4H,0BOH,99H,92H,82H,0F8H DB 80H, 98H,88H, 83H,0C6H,0A1H,86H,8EH【解析】七段LED数码管的根底知识： 发光二极管是一种当外加电压阳极电压接高电位超过额定电压时发生击穿，并因此能产生可见光的器件。数码显示管通常由多个发光二极管来组成7段或8段显示器当段组合发亮时，便可显示某一数码或字符。七段代码的各位(bito-bitT

37、)用作a一g和DP的输入。如下图的七段LED实际上包含8个LED(7段字形加上小数点DP)。 为了减少所用器件的数量，这个电路可以和两个8位并行输出口连接。8个显示器共用同一组段代码输出线，但通过数位选择线，在任何时间内只有一个显示器能够显示其代码。例如，在图中8个显示器上显示8位十六进制数，每个显示器显示其中的一位数。为了实现这一功能，可让每个显示器接通2ms，以显示其对应的数，并且保证周而复始地逐个显示这8位数。这样，人们看上去好似8个显示器都在同时显示。 (1)8255A的负载能力较小，所以输出口PA经驱动器同7段LED显示器连接。 (2)8255A设置为方式O工作，PA口用于输出，PB

38、口用于输入。(3)由给定的8255A端口地址可见，8255A的端口地址选择线分别同地址锁存器输出的相连，每个端口有两个端口地址，如PA口为0FFF8H和0FFFgH，通常使用0FFF8H即未参加译码的地址线为O的地址。 (4)程序分析 指令设置8255A工作方式，方式选择字为82H=100000t0，工作于方式O，PA口输出、PB口输入，控制口地址为0FFFEH； 指令读人PB口信息即4位开关提供的状态信息，这里PB口的地址为0FFFAH，修改地址存放器DX时，只修改DL为FAH，因高8位FF与控制口0FFFEH相同； 指令屏蔽掉存放器AL的高4位，因为从PB口读入的信息中只有低4位有效，高4

39、位为随机值必须去除； 指令将地址指针BX指向段选码字形码表的首地址； 指令查表，取出对应的段选码XLAT的功能是BX+ AL-AL，执行XLAT指令后，AL中的内容为指令执行后PB口读入的4位二进制状态值对应。的段选码值； 指令将查表所得之段选码送PA口由7段LED，显示器显示； 指令为延时程序段，使一次读入的信息，保持显示一段时间； 指令转到指令读人4位开关的新状态，进入新一轮的显示操作； 从ORG 2500H开始为段选码表。 (5)讨论 如果PA口与7段LED显示器之间的驱动器改为反相器，那么程序中的段选码表必须修改为 SSEGCODE DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH

40、,7DH,07H DB 7FH,67H,77H,7CH,39H,5EH,79H,71H 而控制程序可以不变。 如果要求7段LED显示器循环显示OF十六个数字，每个数字显示5秒钟，显示20遍。那么控制程序为： ORG 2000H MOV AL，80H ；设置8255A方式选择字 MOV DX，0FFFEH ；PB口不用 OUT DX，AL MOV BX，20 ；循环20次 DISPLOP： LEA DI，SSEGCODE。 ；指向段选码表 MOV CX，16 ；显示字符个数 LOP： MOV AL，DI ；取显示字符送PA口 MOV DL，0F8H OUT DX，AL INC DI ；修改显示指

41、针 CALL DELAY5S ；延时5秒子程序 LOOP LOP ；每遍循环16次 2 1DEC BX ；修改大循环指针，大循环20次 JNZ DISPLOP HLT ORG 2500H SSEGCODE: DB OCOH ,0F9H, 0A4 H, 0BOH, 99H, 92H ,82H ,0FSH DB 80H, 98H, 88H, 83H, 0C6H,0A1 H,86H, 8EH2根据以下图，利用8253在IBM PC系列机上的应用，通过08号中断效劳程序实现日时钟计时功能，试写出对8253的初始化程序。答案 MOV AL，36H; 计数器o为方式3，采用二进制计数，先低后高写入计数值O

42、UT 43H，AL ；写入方式控制字 MOV AL，0 ；计数值为O OUT 40H，AL ；写入低字节计数值 OUT 40H，AL ；写入高字节计数值 【解析】 计数器O：方式3，计数值：65536，输出频率为1. 19318MHz/65536：18. 206Hz的方波，门控为常启状态，这个方波信号不断产生，端接8259A的IRQ0，用作中断请求信号，每秒产生，18.206次中断请求，或说每隔55ms(54. 925493ms)申请一次中断，DOS系统利用计数器o的这个特点，通过08号中断效劳程序实现了日时钟计时功能。第六章模拟量输入输出与数据采集卡 通过本章的学习，使考生掌握D/A，A/D

43、转换的原理和典型芯片，在此根底上了解工业控制计算机常用模板的组成和应用。 要求： (1)了解D/A转换的工作原理和8位，12位D/A转换芯片；DA转换器与总线的连接和应用方法。 (2)了解A/D转换器的工作原理和指标，熟悉A/D转换的典型芯片和多路转换器，采样保持器的工作原理。 (3)了解数据采集卡的组成和指标及其应用方法，了解工控机配套模板的概况。一、重点提示本章重点是D/A，A/D转换器的工作原理，与总线的连接方法。二、难点提示本章难点是利用这些芯片和多路开关、采样保持器组成数据采集卡的应用方法。考核目的：考核学生对微型计算机的模拟通道的构成及工作原理的掌握。 1数模转换器D/A (1)D

44、/A转换的指标和工作原理 / (2)典型D/A转换器芯片 (3)D/A转换器与总线的连接 2模数转换器A/D (1)A/D转换器的工作原理双积分和逐次逼近型A/D转换，A/D转换器主要指标 (2)典型A/D转换器芯片ADC0809及12位A/D芯片的功能和组成，与总线的连接 3多路开关 (1)数据采集系统对多路开关的要求 (2)几种多路开关芯片 (3)几种多路开关的主要技术参数 4采样保持器 (1)采样保持器的工作原理 (2)常用的采样保持器芯片 5数据采集卡的组成及其应用 本章知识结构如下： 一DA转换接口 D/A转换器的作用是将二进制的数字量转换为相应的模拟量。D/A转换器的主要部件是电阻

45、开关网络，其主要网络形式有权电阻网络和R-2R梯形电阻网络。 集成D/A芯片类型很多，按生产工艺分有双极型、MOS型等；按字长分有8位、10位、12位等；按输出形式分有电压型和电流型。另外，不同生产厂家的产品，其型号各不相同。例如，美国国家半导体公司的D/A芯片为DAC系列，如DAC0832等；美国模拟器件公司的D/A芯片为AD系列，如AD558等。使用时可参阅各公司提供的使用手册。 1DAC0832 DAC0832是美国国家半导体公司采用CMOS工艺生产的8位D/A转换集成电路芯片。它具有与微机连接简单、转换控制方便、价格低廉等特点，因而得到了广泛的应用。 (1) DAC0832的结构与引脚

46、 DAC0832的逻辑结构框图如以下图所示。片内有R-2RT型电阻网络，用于对参考电压提供的两条回路分别产生两个电流信号IOUT1和IOUT20 DAC0832采用8位输入存放器和8位DAC存放器二次缓冲方式，这样可以在D/A输出的同时，送入下一个数据，以便提高转换速度。每个输入数据为8位，可以直接与微机的数据总线相连，其逻辑电平与TTL电平兼容。 一一DA转换器的数字量输入引脚。其中为最低位，为最高位。CS片选信号输入端，低电平有效。一输入存放器的写信号，低电平有效。ILE一一输入存放器选通信号，高电平有效。IIE信号和共同控制选通输入存放器。当均为低电平，而ILE为高电平时，输入数据被送至

47、8位输入存放器的输出端；当上述三个控制信号任一个无效时，变高，输入存放器将数据锁存，输出端呈保持状态。从输入存放器向DAC存放器传送D/A转换数据的控制信号，低电平有效。DAC存放器的写信号，低电平有效。当和同时有效时，输入存放器的数据装入DAC存放器，并同时启动一次D/A转换。芯片电源，其值可在+5+15 V之间选取，典型值取+15 V。AGND-模拟信号地。DGND数字信号地。一一内部反应电阻引脚，用来外接D/A转换器输出增益调整电位器。D/A转换器的基准电压，其范围可在-lO+10 V内选定。该端连至片内的R-2RT型电阻网络，由外部提供一个准确的参考电压。该电压精度直接影响着D/A转换

48、精度。D/A转换器输出电流1，当输入全l时，输出电流最大，约为I当输入为全O时，输出电流最小，即为O。DA转换器输出电流2，它与有如下关系：=常数 D/A转换没有形式上的启动信号。实际上将数据写入第二级存放器的控制信号就是D/A转换器的启动信号。另外，它也没有转换结束信号，D/A过程很快，一般还不到一条指令的执行时间。 (2)DAC0832的工作方式 DAC0832内部有两个存放器，能实现三种工作方式：双缓冲、单缓冲和直通方式。 双缓冲工作方式是指两个存放器分别受到控制。当ILE、CS和WR1信号均有效时，8位数字量被写入输入存放器，此时并不进行A/D转换。当WR2和XFER信号均有效时，原来

49、存放在输入存放器中的数据被写入DAC存放器，并进入D/A转换器进行D/A转换。在一次转换完成后到下一次转换开始之前，由于存放器的锁存作用，8位D/A转换器的输入数据保持恒定，因此D/A转换的输出也保持恒定。 单缓冲工作方式是指只有一个存放器受到控制。这时将另一个存放器的有关控制信号预先设置成有效，使之开通，或者将两个存放器的控制信号连在一起，两个存放器作为一个来使用。直通工作方式是指两个存放器的有关控制信号都预先置为有效，两个存放器都开通。只要数字量送到数据输入端，就立即迸入D/A转换器进行转换。这种方式应用较少。(3)电压输出电路的连接：DAC0832以电流形式输出转换结果，假设要得到电压形

50、式的输出；需要外加I/V转换电路，常采用运算放大器实现I/V转换。 对于单极性输出电路，输出电压为：式中D为输入数字量的十进制数。因为转换结果接运算放大器的反向端，所以式中有一个负号。假设,当 D- 0 255 (00HFFH)时,。 通过调整运算放大器的调零电位器，可以对D/A芯片进行零点补偿。通过调节外接于反应回路的电位器RP1，可以调整满量程。 对于双极性输出电路，输出电压的表达式为：假设，当D=O时，；当D=128(80H)时，；当D=255(FFH)时，4.96 V。2D/A转换芯片与微处理器的接口 计算机是通过输出指令将要转换的数字送到D/A转换芯片来实现D/A转换的，但由于输出指令送出的数据在数据总线上持续的时间很短，因而需要数据锁存器来锁存CPU送来的数据，以便完成D/A转换。目前生产的DAC芯片有的片内带有锁存器如本节介绍的DAC0832，而有的那么没有。在实际中假设选用了内部不带锁存器的D/A转换芯片，就需要在CPU和D/A芯片之间增加锁存电路。 二A/D转换接口 A/D转换器是模拟信号源与计算机或其他数字系统之间联系的桥梁，它的任务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以便计