单片机原理及接口技术课后习题答案

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CPU1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

2、什么特点在计算机系统中，CPU!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。CPUS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各继续查询接口状态，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

3、，如果满足中断响应条件，CPU则响应，这时CPU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DMRT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。80C51匚P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7WRP2.6RD74LS2441Y11Y21Y31Y42Y12Y22Y32Y4

4、1G2GLED0LED1LED2LED3LED4LED5LED6LED701234567RQQQQQQQQQC3720137q236儿DDDDDDDDC1A11A21A31A42A12A22A32A4图题3接口电路原理图源程序:接口电路原理图如图MOVDPTR,#BFFFHCOMT:MOVXA,DPTRNOPMOVXDPTR,ANOPAJMPCONT；设置输入/输出口地址；读取开关状态；延时，总线稳定；输出，驱动LED显示；延时，总线稳定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，G是使能控制端，CLK是时钟输入端，Q0为建立稳态输入

5、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。80C51P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.7WRD0Q0D1Q1D2Q2D37Q3D4SQ,D54Q5D6Q6D7Q7GCLKLED0心.R0+5VLED1诣匚二LED20LED3寓gjLED44田LED5HBl_lLED6仓8:LED7阳尊R1R2R3R4R56_R7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,则扩展的输出口地址为7FFFH由于MCS-51

6、单片机的WR接到74LS377的时钟输入端CLK,当CPUa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：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，其中G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

7、机扩展1个8位的输入口。P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7RDP2.0A1B1A2B2A3B3A4B4A5B5A6B6A7B7A8B8GDIR*1*1RIZZ+5V80C5174LS245P0.0B1A1<P0.1P0.2B2A24-,B3B4A3A4P0.3*P0.4B5A5-4P0.5B6A6.P0.6B7A7B8A8RDP2.0DIRG80C5174LS245(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&#

8、174;为低电平时，使能端G为低电平，74LS245三态门打开，单片机CPU卖取外设输入的数据。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方向的三态门打开，单片机CPU卖取外设输入的数据。=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

9、态，并把其状态存储到8155芯片RAW,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。51P2.7P2.0RDWRALEP0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0RESET5cPA0SPA1IO/MPA2RPA3QPA4-WPA5RPA6ALEPA7AD7AD6AD5AD4AD3AD2PBAD1P®AD0PBPBRESEpbTPBPBPB7LED00R0nLED1同4七R1LED2令“；LED3e咨二R3LED4&出广:R4LED5Kg匚R5LED6黄-R6一LED7,r摄ZR7+5R8R0RR1R1,5V10kLK2?K3K41,_K5

10、XK6kK7kMCS-815+5V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;PAH:0101H;PB口：0102H;PA和PB口为基本输入输出方式。K0控制LEDQK1控制LED1,以此类推。设存储开关状态的单元为STATE程序如下：CMMDEQU0100HPORTAEQU0101HPORTBEQU0102HPORTCEQU0103HSTATEEQU20HMOVA,#02H;MOVDPTR,#0100HMOVXDPTR,AMOVA,#0FFHMOVDPTR,#0101HMOVXDPTR,ANOPMOV

11、STATE,#0FFH初始化，工作方式控制字；控制寄存器地址；设置工作方式，初始化完成DETECT:MOVDPTR,#0102H；上电后，熄灭LED；没有开关闭合;PB口地址MOVXA,DPTR;从PB口读开关状态MOVDPTR,#0101H;PA口地址MOVXDPTR,A;从PA口输出控制LED指示灯NOPCJNEA,#0FFH,VALIDSJMPDETECTVALID:MOVSTATE,A;记录开关状态AJMPDETECT8.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LEDb现需要每隔50ms读取一次开关组的状态，并把其状态存储

12、到内部RAMo设计接口电路并编制检测程序。假设系统晶振频率为12MHz80C518255WRRDP2.0WRRDCS+5VP0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0ALERESET76543210DDDDDDDD76543210QQQQQQQQPA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7LED0LED4LED5LED6LED7GOEJ_LA1A0D7D6D5D4D3D2D1D0PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7RESETPC0PC7LED1R1LED2瑜R2LED3+5VR0R3：R41R5R6R7+5VR图单片机与8255接口电路图为接口电路，PAPB

13、PC和控制寄存器地址分别为：0000H、0001H、0002H和0003H。根据开关K0K7状态控制LED0LED7勺显示斗犬态,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：，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：21650ms15536,即3CB0HTmPORTAEQU0100HPORTBEQU0101HPORTCEQU0102HCMMDEQU010

14、3HSTATEEQU20HMOVSTATED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

15、示，采用单只数码管显示，计16次后从0开始。MCS-51P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P3.3图题10原理图1BITVALUEEQU20HORG0000HLJMPMAINORG1000HMAIN:SETBMOVVALUE,#00ACALLDISP;初始化显示0WAIT0:JBS1,WAIT0;ACALLDEL10MSVAIT1:JBS1,WAIT1;判断按下WAIT2:JNBS1,WAIT2;ACALLDEL10MSVAIT3:JNBS1,WAIT3；判断释放INCVALUE;力口1ANLVALUE,#00001111B;仅显示低位ACALLDISP;显示SJ

16、MPWAIT00C0F0A0F0C0箱述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CO唳地(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

17、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。输出U|输出U|输出U-II输出U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。+5VA0-A7Vcc+5VadpadpadpadpadprA0A7RP1IIC2B0B7DIRGP3EAP1adp80C51IC3+5V接口电路图如图所示，用序如下：SEGOUTEQUP3图题12接口电路图

18、2片74LS245提高接口的驱动能力，LED数码管为共阴型。程BITOUTEQUP1SPLITSPLITSPLITSPLIT0F12M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。IC2IC4图习题13原题电路图RP1+5VCRG0000HLJMPSTARTCRG0030HSTART:MCVSP,#60HMCV20H,#12HSPLITSPLITSPLIT0F0C0F0A0F0C0A12MDE采用8155或8255扩展I/O口,设计一个显示电路显示“654321”。+5V图采用8255扩展的LED数

19、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_CU为PA口地址，BIT_CUT为PB口地址。程序如下：SPLITSPLITSPLITSPLIT0F12MDELDE匕个单片机的键盘显示系统采用3X4矩阵式键盘、8位LED

20、数码管显示器。12个按键定义为数字键09、功能键ENTERSSTOP系统工作时，键入一组数值，按下ENTE幽后，新数值替换原来的显示值在显示器上循环显示，按下STCF,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。IC2+5VA0-A7r+5VB0B7RP1adpadpadpB2-B3-B4B5B6B7adpCOMCOMCOMCOMCOMCOMCOMA0-A7+5VIC3B0B1C4OSL4/RD图题15原理图12MDELDEL12M述A/D和的作用。A/D把模拟量变成数字量。DA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

21、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。8051ADC0809EAALEP0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0WRP2.6RDINT174LS373D7GQ7tD6Q6>D5Q5rD4Q4FD3Q3,D2Q2rD1Q1D0Q0、CPQ74LS74CLOCKA2右A0ADDCADDBADDAD7D6IN0D5IN1D4IN2D3IN3D2IN4D1IN5D0IN6IN7STARTALEVREF(+)OEVREF(-)EOC八路模拟量输入+5V图题17的MCS-51单片机与ADC0

22、809勺接口电路18 .采用ADC080破计一个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：ORG0000HLJMPSTART;指向模拟量输入通道0,通道地址的低八位;定时器0,定时50ms存储地址初始化图9.13题18程序流程图;8路巡检结束，重新采样模拟量输入通道IN0ORG000BHLJMPTimer0InterruptSTART:MOVSP,#60HLCALLInitTimer0MOVR0#40HMOVR6#00HLOOP:NOPLJMPLOOPInitTimer0:MOVT

23、MOD,#01HMOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HSETBEASETBET0SETBTR0RETTimer0Interrupt:PUSHDPHPUSHDPLPUSHACCMOVTH0,#3CHMOVTL0,#0B0HMOVDPH,#0BFHMOVDPL,R6MOVXDPTR,AWAITAD:JB,WAITADMOVXA,DPTRMOVR0,AINCR0INCR6CJNER6,#08,EXITMOVR6,#00HMOVR0,#40HEXIT:POPACC;置数据区首地址指针;=0,通道地址的高八位;模拟通道0;启动A/D转换。;读A/D转换结果;存转换结果;修改数据区指针;模拟通道地

24、址加1;8个通道全采样完了吗;重设数据区首地址指针POPDPLPOPDPHRETIEND19.采用2片ADC080耿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;IN1:8001HIN2:8002H;IN4:8004H;IN6:8006H;IC3:=0,=1,IN0:4000H;IN2:4002H;IN4:4004H;IN6:4006H;IN3:8003HIN5:8005HIN7:8007H8个通道地址为IN1:4001HIN3:4003HIN5:4005HIN7:4007H图2片ADC0809为8051单片机接口电路图20.用8051单片机和DAC083徽计一个应用系统，输出连续的三角波。接口电路和程序框图见图。ORG0020H10MOVDPTR#7FFFH;指向0832)OP:MOVR200FFH;循环次数MOVA,000H;赋初值LOOP1:MOVXDPTRAINCADJNZR2,LOOP1MOVR2,00FEHLOOP2:DECAMOVXDPTR,ADJNZR2,LOOP2ALMPLOOP;D/A转换输出END21.用805