单片机原理及接口技术课后习题第9章 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提出中

3、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,dpt

4、r;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

5、1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单片机

6、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mo

9、vdptr,#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、0002

10、h和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 progr

11、amacall 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nopmov state,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 d

12、ptr,#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

13、。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1bitp3.3value equ 20horg 0000hljmp mainorg 1000hmain: setb p3.3mov value,#00acall disp;初始化显示0wait0:jb s1,wait0;acall del10mswait1:jb s1,wait1;判断按下wait2:jnb s1,wait2;acall del10mswait3:jn

14、b s1,wait3;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,

15、 82h, 0f8h, 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

16、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，l

17、ed数码管为共阴型。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

18、r1mov a,r0anl 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 a mov 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

19、seg_out,a;输出字型码 mov a,r2;取显示位置 movbit_out,a;显示 acall dl1msmov a,#0ffh;稳定显示1ms mov bit_out,aret;字型码表led_seg:db 76h ; h序号：00db 79h; e序号：01db 38h ; l序号：02db 3fh; 0序号：03db 00h ; blank序号：04dl1ms:mov r5,#200;12m时延时1msdel:nopnopnopdjnz r5,delretend13. 一个显示电路如图9.60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“654

20、321”，每个字符保持时间为0.1s。图9.10 习题13原题电路图org 0000hljmp startorg 0030hstart:mov sp,#60hmov20h,#12h /显示数据mov 21h,#34hmov 22h,#56h mov r1,#30hmov r0,#20hcall split/分离bcd码inc r0inc r1call splitinc r0inc r1call split red:acall displysjmp red/=split:mov a,r0anl a,#0f0hswap amov r1,ainc r1mov a,r0anl a,#0fhmov r1

21、,aret/=disply:mov r0, #30h;显示缓冲区首地址 mov r2, #05h;显示位置，最右端1位next: acall disp11;显示 inc r0;修改显示缓冲区地址指针 dec r2;计算下一位显示位置 cjne r2,#0ffh, next;6位显示完否？ ret;显示完返回;显示1位子程序disp11:mov a, r0;取显示数据 mov dptr, #seg_tab movc a, a+dptr;取显示数据的字型码 mov sbuf, a;输出字型码goon: jbc ti, dply ajmp goondply: mov a, r2 mov p1, a;

22、输出显示位置 acall dl100ms;延时 mov p1,#07hret;字型码表seg_tab:db 0c0h, 0f9h, 0a4h, 0b0h, 99h, 92h, 82h, 0f8h, 80h, 90h db 88h, 83h, 0c6h, 0a1h, 86h, 8eh/=dl1ms:mov r5,#200;12m时延时1msdel:nopnopnopdjnz r5,delretdl100ms:mov r6,#100delx0:acall dl1msdjnz r6,delx0retend14. 采用8155或8255扩展i/o口，设计一个显示电路显示“654321”。 图9.11

23、采用8255扩展的led数码管动态显示接口电路图9.11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_out为pa口地址，bit_out为pb口地址。程序如下：/定义区seg_out equ 0000h /porta 输出字型码bit_ou

24、t equ 0001h /portb输出位控码portc equ 0002h/cmmd equ 0003h/命令寄存器地址/=org 0000hljmp startorg 0030hstart:mov sp,#60hmov dptr,#cmmd /8255初始化mov a,#10000000b /方式0，a/b/c口为输出movx dptr,anopnopmov20h,#12h /显示数据mov 21h,#24hmov 22h,#56h mov r1,#30hmov r0,#20hcall splitinc r0inc r1call splitinc r0inc r1call splitred

25、:acall dsply2sjmp red/=split:mov a,r0anl a,#0f0hswap amov r1,ainc r1mov a,r0anl a,#0fhmov r1,aret/=/6位显示dsply2:mov r0, #30h;显示缓冲区首地址 mov r2, #00000000b;显示起始位置redo:acall disp;显示1位inc r2;计算下一次的显示位置 inc r0 ;修改显示缓冲区指针 cjne r2, #06h, redo;6位显示完否？ ret ;显示结束返回/=;显示一位子程序disp: mov dptr,#led_seg;字型码表首地址 mov a

26、,r0;取显示数据 movca,a+dptr;求显示数据的字型码 mov dptr,#seg_out;字型码输出口地址 movx dptr,a;输出字型码 mov a,r2;取显示位置 mov dptr,#bit_out;显示位置输出口地址 movxdptr,a;显示 acall dl1msmov a,#0ffh;稳定显示1ms movxdptr,aret;字型码表led_seg: db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h ;0,1,2,3,4,5,6,7 db 7fh,6fh,77h,7ch,39h,5eh,79h,71h ;8,9,a,b,c,d,e,f db

27、3eh, 50h, 40h, 08h, 00h ;u, r, , _, blank/=dl1ms:mov r5,#200;12m时延时1msdel:nopnopnopdjnz r5,delretend15. 一个单片机的键盘显示系统采用34矩阵式键盘、8位led数码管显示器。12个按键定义为数字键09、功能键enter和stop。系统工作时，键入一组数值，按下enter键后，新数值替换原来的显示值在显示器上循环显示，按下stop键，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。图9.12 题15原理图/defination seg_out equ p2/字型输出bit_out e

28、qu p3/位控输出dispbufequ 40h/显示缓冲区40h47hsetptrequ 38h/设定数据时的存指针的单元 holdtimeequ 39h/enter时，存储每位稳定时间的单元dletimeequ 255/enter稳定时间bit_codeequ 3ah/enter时存字型的单元bit_locequ 3bh/enter时存位控的单元etr_flag bit 28h.0/enter按下标志stp_flagbit 28h.1/stop按下标志/= org 0000hljmp startorg 0030hstart:mov sp,#60h/=enter按下的初始化=clr etr_

29、flagclr stp_flagmov holdtime,#dletime/enter按下时，每位的保持时间mov bit_code,#dispbufmov bit_loc,#01111111b/=清显示缓冲区=mov r0,#dispbufmov r3,#8acall clrram;movsetptr,#dispbuf/设定指针初始化，未键入数据时，显示“-”mov dispbuf,#12hscank:mov p1,#0fh/键盘扫描mov a,p1anl a,#00000111bxrl a,#00000111bjz non0acall dl20ms /消抖mov p1,#0fhmov a,

30、p1anl a,#00000111bxrl a,#00000111bjz non0 /键按下 /此处判断哪个键按下mov r3,#11101111bconti:mov p1,r3mov a,p1/逐行扫描anl a,#00000111bxrl a,#00000111bjnz foundmov a,r3rl amov r3,axrl a,#11111110bjnz continon0:jmp non/没有键按下found:mov p1,#00000111bmova,p1anl a,#00001111bmov r4,a/暂存列编码mov a,r3anl a,#11110000b/取行编码orl a

31、,r4mov r4,a/ 存特征码，等待键释放no_rlse:mov p1,#0fh /键释放mov a,p1anl a,#00000111bxrl a,#00000111bjnz no_rlseacall dl20ms /消抖mov p1,#0fhmov a,p1anl a,#00000111bxrl a,#00000111bjnz no_rlsemov a,r4cjne a,#0e6h,num2mov r4,#01hjmp godisp /1num2:cjne a,#0e5h,num3mov r4,#02h /2jmp godispnum3:cjne a,#0e3h,num4mov r4,

32、#03h /3jmp godispnum4:cjne a,#0d6h,num5mov r4,#04h /4jmp godispnum5:cjne a,#0d5h,num6mov r4,#05h/5jmp godispnum6:cjne a,#0d3h,num7mov r4,#06hjmp godisp /6num7:cjne a,#0b6h,num8mov r4,#07hjmp godisp /7num8:cjne a,#0b5h,num9mov r4,#08hjmp godisp /8num9:cjne a,#0b3h,entermov r4,#09hjmp godisp /9enter:c

33、jne a,#076h,num0mov r4,#0ah /enterjmp etr_disp /enter按下，循环显示num0:cjne a,#075h,stopmov r4,#00h/0jmp godispstop:cjne a,#073h,numxmov r4,#0bhjmp stp_disp / stop按下numx: jmp non/没有按键按下godisp:clr etr_flagclr stp_flagmov r0,setptrmov a,r4mov r0,ainc r0mov setptr,r0cjne r0,#dispbuf+8,goon mov setptr,#dispbu

34、fgoon:jmp rednon: jb etr_flag,etr_disp /无键按下，之前enter按下jb stp_flag,stp_disp /无键按下，之前stop按下 /无键按下，之前有数字键按下red:mov r0,#dispbufacall dsply1 /显示键入的数据jmp scanketr_disp:mov setptr,#dispbuf/enter件按下，设定数据循环显示setb etr_flag mov r0,bit_codemov r2,bit_loc ;显示起始位置acall disp;显示1位 djnz holdtime, skip0movholdtime,#d

35、letimemov a, bit_loc;计算下一个显示位置 rr a mov bit_loc,a inc bit_code ;修改显示缓冲区地址指针 xrl a,#01111111b;8位显示完否 jnz skip0mov bit_code,#dispbufmov bit_loc,#01111111bmovholdtime,#dletime;未完，继续显示skip0: jmp scank ;返回/stop处理stp_disp: mov setptr,#dispbufsetb stp_flagmov r0,#dispbufmov r3,#8acall clrram; /清显示缓冲区内容mov

36、dispbuf,#12hmov r0,#dispbuf /最左边显示“-”acall dsply1jmp scank/=/8位显示dsply1:mov r2, #01111111b;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 rr a mov r2, a inc r0 ;修改显示缓冲区地址指针 xrl a, #01111111b;8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

37、码 mov seg_out,a;输出字型码 mov a,r2;取显示位置 movbit_out,a;显示 acall dl1msmov a,#0ffh;稳定显示1ms mov bit_out,aret;字型码表led_seg: db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h ;0,1,2,3,4,5,6,7 db 7fh,6fh,77h,7ch,39h,5eh,79h,71h ;8,9,a,b,c,d,e,f db 3eh, 50h, 40h, 08h, 00h ;u, r, , -, blankdl1ms:mov r5,#200;12m时延时1msdel:nopnopn

38、opdjnz r5,delretdl20ms:mov r7,#20;12m时延时20msdel00:acall dl1msdjnz r7,del00retclrram:mov r0,#14h /不显示inc r0djnz r3,clrramretend16. 简述a/d和的作用。a/d把模拟量变成数字量。d/a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。图9.12 题17的mcs-51单片机与adc0809的接口电

39、路18. 采用adc0809设计一个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9.13。程序如下：org 0000hljmp startorg 000bhljmp timer0interruptstart:mov sp,#60hlcall inittimer0mov r0，#40h ;置数据区首地址指针mov r6，#00h ;指向模拟量输入通道0，通道地址的低八位loop:nopljmp loopinittimer0:;定时器0，定时50msmov tmod, #01hmov th0, #

40、3chmov tl0, #0b0hsetb easetb et0setb tr0rettimer0interrupt: push dph push dpl push accmov th0, #3chmov tl0, #0b0hmov dph, #0bfh ;p2.6=0，通道地址的高八位mov dpl,r6 ;模拟通道0movx dptr,a;启动a/d 转换。waitad:jb p3.3, waitadmovx a,dptr ;读a/d 转换结果mov r0,a;存转换结果inc r0;修改数据区指针inc r6;模拟通道地址加1cjne r6,#08,exit ;8个通道全采样完了吗？mov r6,#00h;8路巡检结束，重新采样模拟量输入通道in0mov r0,#40h ;重设数据区首地址指针exit:pop acc pop dpl pop dph retiend19. 采用2片adc0809为8051单片机扩展16路模拟量输入通道。图9.13 地址分析：ic2：p2.7=1，p2.6=0，8个通道地址为：in0：8000h；in1：8001hin2：8002h