单片机原理与接口技术课后习题第9章答案

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？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,@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P2.7与74LS377的使能控制端G 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-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。

80C51

80C 51

（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RD 为低电平时，使能端G 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，P2.0＝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 方向的三态门打开，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，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。

815MCS-

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 D PTR,# 0100H ;控制寄存器地址

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

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 D PTR,#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。