单片机 第十章 输入输出设备及接口技术
单片机原理及接口技术(张毅刚 彭喜元著)课后答案
第1章单片机概述1．除了单片机这一名称之外，单片机还可称为和。
答：微控制器，嵌入式控制器。
2．单片机与普通微型计算机的不同之处在于其将、、和 3部分集成于一块芯片上。
答：CPU、存储器、I/O口。
3．8051与8751的区别是。
A．内部数据存储单元数目不同 B．内部数据存储器的类型不同C．内部程序存储器的类型不同 D．内部寄存器的数目不同答：C。
4．在家用电器中使用单片机应属于微计算机的。
A．辅助设计应用；B．测量、控制应用；C．数值计算应用；D．数据处理应用答：B。
5．微处理器、微计算机、微处理机、CPU、单片机它们之间有何区别？答：微处理器、微处理机和CPU都是中央处理器的不同称谓；而微计算机、单片机都是一个完整的计算机系统，单片机特指集成在一个芯片上的用于测控目的的单片微计算机。
6．MCS-51系列单片机的基本型芯片分别为哪几种？它们的差别是什么？答：MCS-51系列单片机的基本型芯片分别是8031、8051和8751。
它们的差别是在片内程序存储器上。
8031无片内程序存储器，8051片内有4KB的程序存储器ROM，而8751片内集成有4KB的程序存储器EPROM。
7．为什么不应当把51系列单片机称为MCS-51系列单片机？答：因为MCS-51系列单片机中的“MCS”是Intel公司生产的单片机的系列符号，而51系列单片机是指世界各个厂家生产的所有与8051的内核结构、指令系统兼容的单片机。
8．AT89C51单片机相当于MCS-51系列单片机中的哪一种型号的产品？答：相当于MCS-51系列中的87C51，只不过是AT89C51芯片内的4KB Flash存储器取代了87C51片内的4KB的EPROM。
第2章 AT89C51单片机片内硬件结构1．在AT89C51单片机中，如果采用6MHz晶振，一个机器周期为。
答：2μs2．AT89C51单片机的机器周期等于个时钟振荡周期。
答：12。
3．内部RAM中，位地址为40H、88H的位，该位所在字节的字节地址分别为和。
单片机原理及接口技术中的输入输出控制方法
单片机原理及接口技术中的输入输出控制方法在单片机系统中，输入输出控制是非常重要的一部分。
它涉及到如何正确地读取输入信号以及如何有效地控制输出信号。
本文将介绍单片机原理以及接口技术中常用的输入输出控制方法。
1. 输入控制方法输入控制是单片机接收外部信号的过程。
单片机通过引脚接口来读取外部信号，一般将外部信号分为数字信号和模拟信号两种。
对于数字信号输入，一种常见的输入控制方法是使用GPIO（通用输入输出）引脚。
GPIO引脚可以通过设置为输入模式来读取外部信号。
通常可以使用编程语言（如C语言）来编写程序，通过读取引脚的状态（高电平或低电平）来确定外部信号的状态。
另外，还可以通过使能外部中断来实现对输入信号的控制。
中断技术可以使单片机在检测到特定的事件（如电平变化）时立即跳转到中断服务程序，提高响应速度。
对于模拟信号输入，一般需要使用模数转换器（ADC）来将连续变化的模拟信号转换为数字信号。
单片机中有许多种类型的ADC可以选择，如逐次逼近型ADC、双斜率积分型ADC等。
在使用ADC时，需要根据具体的需求选择合适的分辨率和采样速率，并通过编程配置好ADC的参数，以实现对模拟信号的输入控制。
2. 输出控制方法输出控制是单片机控制外部设备的过程。
单片机可以通过GPIO引脚、PWM （脉冲宽度调制）引脚、串口等方式来实现对外部设备的控制。
对于数字信号输出，GPIO引脚也是常见的输出控制方法。
通过设置引脚为输出模式，可以将单片机内部的状态（高电平或低电平）输出到外部设备。
通过编程来控制引脚的状态变化，可以实现对外部设备的开关、电平控制等。
对于需要输出模拟信号的情况，单片机可以使用PWM技术来实现。
PWM是一种将数字信号转换为模拟信号的技术，通过改变脉冲的占空比来控制输出信号的幅值。
单片机中一般会内置PWM模块，可以通过编程设置频率、占空比等参数来实现对模拟信号的输出控制。
PWM技术在控制电机速度、LED亮度等方面有着广泛的应用。
单片机原理及接口技术
单片机原理及接口技术在当今数字化时代，单片机已经成为嵌入式系统设计中不可或缺的重要组成部分。
本文将介绍单片机的工作原理以及与外部设备进行通信的接口技术。
单片机工作原理单片机是一种集成了处理器、存储器和输入输出设备等功能模块的微型计算机系统。
它通常由中央处理器（CPU）、存储器（RAM和ROM）、计时器（Timer）、串行通信接口（UART）和引脚（Port）组成。
单片机的工作原理可以简要描述为以下几个步骤：1.初始化：单片机在上电时会执行初始化程序，设置各种工作模式、配置寄存器等。
2.执行程序：单片机会根据存储器中存储的程序指令序列来执行相应的操作，包括算术逻辑运算、控制流程等。
3.输入输出操作：单片机通过输入输出接口与外部设备进行通信，如传感器、执行器等。
4.中断处理：单片机可以在特定条件下触发中断请求，暂停当前执行的程序，转而执行中断服务程序，处理相应的事件或信号。
单片机接口技术单片机与外部设备的通信主要依赖于接口技术，包括数字输入输出接口、模拟输入输出接口以及通信接口等。
数字输入输出接口数字输入输出接口用于与二进制设备进行通信，通过配置相应的引脚工作在输入或输出模式，实现信号的采集与输出。
常用的数字输入输出方式包括GPIO口、SPI接口、I2C接口等。
模拟输入输出接口模拟输入输出接口用于处理模拟信号，包括模拟输入端口和模拟输出端口。
模拟输入端口通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号，模拟输出端口则通过数模转换器将数字信号转换为模拟信号。
通信接口通信接口是单片机与外部设备进行数据交换的重要手段，主要有串行通信接口（UART）、并行通信接口（Parallel）、CAN接口等。
通过这些通信接口，单片机可以实现与其他设备的数据交换与通信。
结语单片机原理及接口技术是嵌入式系统设计的基础知识，通过深入了解单片机的工作原理和接口技术，可以更好地应用单片机进行系统设计与开发。
希望本文对读者有所帮助，谢谢！以上是关于单片机原理及接口技术的简要介绍，希望能对读者有所启发。
单片机中的输入输出接口技术讲解
单片机中的输入输出接口技术讲解单片机（Microcontroller Unit，简称MCU）作为一种集成了微处理器核心、内存、输入输出接口和外部设备接口的集成电路，广泛应用于各种嵌入式系统中。
其中，输入输出接口技术是单片机的核心组成部分之一，它能够实现单片机与外部设备的高效通信和数据交换。
本文将就单片机中的输入输出接口技术进行详细讲解。
一、基本概念输入输出接口（Input/Output Interface，简称I/O Interface）是单片机与外设之间传输数据、信号的桥梁。
它负责转换单片机内部的电信号与外部设备的电信号之间的逻辑和电平转换。
在单片机应用中，常见的外部设备包括按键、LED灯、LCD显示屏、步进电机等。
二、数字输入输出接口1. 数字输入接口数字输入接口主要通过端口的工作方式与外设通信，常见的数字输入接口有通用并行接口（General Purpose Parallel Interface，简称GPIO）和外部中断（External Interrupt）。
GPIO是单片机中最常见的通用输入输出接口，它具有多种工作模式，可以通过软件控制单片机与外设之间的数据传输。
GPIO的主要功能是将单片机的高低电平与外部设备的高低电平进行转换。
通过控制GPIO的输入输出状态，可以实现与外设之间的数据交换和通信。
外部中断是一种特殊的输入接口，它能够实现对外部事件的高效响应。
当外部事件触发时，单片机会立即跳转到相应的中断服务程序进行处理。
外部中断常用于读取按键输入、检测传感器状态等场合。
2. 数字输出接口数字输出接口是单片机将数据传输出给外部设备的接口。
常见的数字输出接口有通用并行接口（GPIO）、定时器（Timer）和比较器（Comparator）。
GPIO作为通用输入输出接口，在数字输出方面同样起到重要作用。
通过控制GPIO的输出状态，单片机可以向外设发送数据、控制外设的开关状态等。
定时器是一种重要的数字输出接口。
单片机原理及接口技术
单片机原理及接口技术单片机（Microcontroller）是一种集成了微处理器核心、存储器、输入/输出端口和定时器等功能于一体的计算机系统。
它具有成本低廉、体积小巧、功耗低等优点，广泛应用于各个领域。
本文将介绍单片机的原理及接口技术。
一、单片机原理1. 单片机的组成结构单片机通常由CPU、存储器、输入/输出口、定时/计数器、中断系统等组成。
其中，CPU是单片机的核心，负责执行程序指令；存储器用于存储程序和数据；输入/输出口用于与外部设备进行数据交互；定时/计数器用于计时和计数；中断系统可以处理外部事件。
2. 单片机的工作原理单片机工作时，先从存储器中加载程序指令到CPU的指令寄存器中，然后CPU执行指令并根据需要从存储器中读取数据进行计算和操作，最后将结果写回存储器或输出到外部设备。
3. 单片机的编程语言单片机的程序可以使用汇编语言或高级语言编写。
汇编语言是一种低级语言，直接使用机器码进行编程，对硬件的控制更加精细，但编写和调试难度较大。
而高级语言（如C语言）可以将复杂的操作用简单的语句描述，易于编写和阅读，但对硬件的控制相对较弱。
二、单片机的接口技术1. 数字输入/输出接口（GPIO）GPIO是单片机与外部设备进行数字信号交互的通道。
通过配置GPIO的输入或输出状态，可以读取外部设备的状态或者输出控制信号。
GPIO的配置包括引脚的模式、电平状态和中断功能等。
应根据具体需求合理配置GPIO，以实现与外部设备的稳定通信。
2. 模拟输入/输出接口单片机通常具有模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC），用于模拟信号的输入和输出。
ADC将模拟信号转换为数字信号，以便单片机进行处理。
而DAC则将数字信号转换为模拟信号，用于驱动模拟设备。
模拟输入/输出接口的配置需要考虑转换精度、采样率和信噪比等因素。
3. 串行通信接口串行通信接口允许单片机与其他设备进行数据交换。
常见的接口包括UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）和I2C（串行外设接口），它们具有不同的通信速率和传输协议。
单片机输入输出接口
P3.4/T0 14
P3.5/T1 15
P3.6/WR 16
P3.7/RD 17
XTAL2 18
XTAL1 19
GND 20
40 Vcc 39 P0.0 38 P0.1 37 P0.2 36 P0.3 35 P0.4 34 P0.5 33 P0.6 32 P0.7 31 EA 30 ALE 29 PSEN 28 P2.7 27 P2.6 26 P2.5 25 P2.4
/*“HELLO”的段码， 最高位送
uchar i; uint j; while(1) ｛ P3=0x01; for(i=0;i<5;i++) ｛ if(P17==1)P1=tab1［i］; else P1=tab2［i］; P3<<=1; for(j=0;j<=25000;j++);
｝｝｝ 课本习题5.8 *关于液晶显示
归纳四个并行口使用的注意事项如下：
1。如果单片机内部有程序存贮器，不需要扩展外 部存贮器和I/O接口，单片机的四个口均可作 I/O口使用。
2。四个口在作输入口使用时，均应先对其写 “1”，以避免误读。
3。P0口作I/O口使用时应外接10K的上拉电阻，其 它口则可不必。
4。P2可某几根线作地址使用时，剩下的线不能作 I/O口线使用。
用作地址/数据复用总线时，多路开关的控制 信号为1，输出与上方的地址/数据线反向器的输出 相连，由于控制信号为1，上面的场效应管受地址/ 数据信号控制，与下面的场效应管成为推挽输出 形态。外部不再需要上拉电阻，P0口为真正的双 向I/O口。
操作过程：假如要读外部程序存储器中 0x1245单元的指令，首先从P0口输出45H，P2口 输出12H，控制器输出ALE地址锁存信号，再发出 指令输出允许信号PSEN，外部程序存储器 0x1245单元的内容出现在总线上，由CPU读入程 序指令寄存器，译码执行。
单片机原理及接口技术C51编程第2版习题答案 第10章习题解答
第10章思考题及习题10参考答案一、填空1.单总线系统只有一条数据输入/输出线 ,总线上的所有器件都挂在该线上,电源也通过这条信号线供给,。
答:DQ2.单总线系统中配置的各种器件,由DALLAS公司提供的专用芯片实现。
每个芯片都有位ROM,用激光烧写编码,其中存有位十进制编码序列号,它就是器件的编号,确保它挂在总线上后,可唯一地被确定。
答:64,16,地址3.DS18B20就是温度传感器,温度测量范围为℃,在-10～+85℃范围内,测量精度可达℃。
DS18B20体积小、功耗低,非常适合于的现场温度测量,也可用于各种空间内设备的测温。
答:数字,−55～+128,±0、5,恶劣环境,狭小4.SPI接口就是一种串行接口,允许单片机与的带有标准SPI接口的外围器件直接连接。
答:同步,外设,多厂家5.SPI具有较高的数据传输速度,最高可达 Mbit/s。
答:1、056.I2C的英文缩写为 ,就是应用广泛的总线。
答:Inter Interface Circuit,芯片间串行扩展7.I2C串行总线只有两条信号线,一条就是 SDA,另一条就是 SCL。
答:数据线,时钟线8.I2C总线上扩展的器件数量不就是由负载决定的,而就是由负载确定的。
答:电流,电容9.标准的I2C普通模式下,数据的传输速率为 bit/s,高速模式下可达 bit/s。
答:100k,400k二、判断对错1、单总线系统中的各器件不需要单独的电源供电,电能就是由器件内的大电容提供。
对2、 DS18B20可将温度转化成模拟信号,再经信号放大、A/D转换,再由单片机进行处理。
错3、 DS18B20的对温度的转换时间与分辨率有关。
对4、 SPI串行口每发送、接收一位数据都伴随有一个同步时钟脉冲来控制。
对5、单片机通过SPI串行口扩展单个SPI器件时,外围器件的片选端CS一定要通过I/O口控制。
错6、 SPI串行口在扩展多个SPI器件时,单片机应分别通过I/O口线来控制各器件的片选端CS来分时选通外围器件。
单片机原理与接口技术
单片机原理与接口技术单片机是一种集成电路，它包含了中央处理器、存储器、输入输出端口和定时器等功能模块。
单片机的出现极大地推动了电子技术的发展，它被广泛应用于各种电子设备中，如家电、汽车、医疗设备等。
本文将介绍单片机的原理和接口技术。
一、单片机原理单片机的核心是中央处理器（CPU），它负责执行程序指令和控制系统的运行。
单片机的CPU通常采用哈佛结构，即指令存储器和数据存储器分开存储。
指令存储器用于存储程序指令，数据存储器用于存储数据。
单片机的指令集通常比较简单，但是可以通过编程实现各种功能。
单片机的存储器包括闪存、RAM和EEPROM等。
闪存用于存储程序代码，RAM用于存储临时数据，EEPROM用于存储非易失性数据。
单片机的存储器容量通常比较小，但是可以通过外部存储器扩展。
单片机的输入输出端口用于与外部设备进行通信。
输入端口用于接收外部信号，输出端口用于控制外部设备。
单片机的输入输出端口通常采用并行口和串行口两种方式。
并行口可以同时传输多个数据位，速度较快，但是需要较多的引脚。
串行口只能传输一个数据位，速度较慢，但是引脚较少，适合于小型设备。
单片机的定时器用于计时和延时。
定时器可以通过编程设置计时器的时钟源和计数器的初值，从而实现各种计时和延时功能。
定时器通常包括多个计数器和比较器，可以实现多种计时和延时方式。
二、单片机接口技术单片机的接口技术是指单片机与外部设备之间的通信方式。
单片机的接口技术包括并行口、串行口、模拟输入输出和中断等。
1. 并行口并行口是单片机与外部设备之间最常用的接口方式。
并行口可以同时传输多个数据位，速度较快，适合于大型设备。
并行口通常采用8位或16位数据总线，可以通过编程设置输入输出方向和数据值。
并行口的缺点是需要较多的引脚，不适合于小型设备。
2. 串行口串行口是单片机与外部设备之间另一种常用的接口方式。
串行口只能传输一个数据位，速度较慢，但是引脚较少，适合于小型设备。
串行口通常采用异步串行通信或同步串行通信方式。
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软件去抖动：软件延时(20ms)，避开抖动时刻；
硬件去抖动：如右下图所示。
+5V 无抖动
理想波形
A
实际波形
B
稳定闭合
按下抖动
释放抖动
+5V 有抖动
22
第十章 输入/输出设备及接口技术
3. 判断按键位置
分别使P14、P15、P16、P17单根线输出为低电平；
对应读入P10、P11、P12、P13值，有低电平的行线与列
MOV DPTR，#7FFFH MOVX @DPTR，A
12
14
第十章 输入/输出设备及接口技术
第一节 打印机接口技术
一、微型打印机简介 1. 常用的微型打印机有TPµP-40A： 9 超小型的智能点阵式打印机 9 标准的Centronic并行接口 9 每行可打印40个5×7点阵字符, 或8×240点阵图形。
DB0~DB7
BUSY STB ACK 输入
20ns 50ns NO CARE
DATA
0~50ns
NEXT >6µs
>0.5µs
时间不定 (不同命令，数据而异)
20~30µs
第十章 输入/输出设备及接口技术
采用中断方式只需将输入线P10~P13接到与门输入端。
P10
P11 P12
& INT0
P13
I/O接口：接口芯片
为什么要设置I/O接口电路？ 9信号线不兼容，其功能、逻辑和时序关系都不一致 9工作速度不兼容 9减轻CPU的负担，提高CPU的效率
二、I/O接口的扩展：
2
第十章 输入/输出设备及接口技术
TTL或CMOS芯片作扩展：74LS273、74LS373、 74LS374等锁存器；74LS244、74LS245等I/O缓冲器。
锁存器：74LS273、74LS373、74LS374等
4
MCS-51与74LS244的接口电路图
5
第十章 输入/输出设备及接口技术
31
19
18
9
12 13 14 15
1 2 3 4 5 6 7 8
EA/VP
P0.0
P0.1
X1
MCS-51
P0.2 P0.3
P0.4
X2
P0.5
P0.6
P0.7
RESET
3 5 7 9
2Y4 2Y3 2Y2 2Y1
B4 B3 B2 B1
2G
17 15 13 11 19
12 14 16 18
1Y4 1Y3 1Y2 1Y1
A4 A3 A2 A1
1G
8 6 4 2 1
74LS244
A 1
3 2
74LS32
6
第十章 输入/输出设备及接口技术
在电路中： P2.7与RD相"或"后作为74LS244的使能信号(片选) 单片机的P0口与74LS244的8位输出端相连 74LS244的读入地址为：0000H～7FFFH。 单片机从74LS244读数据：
Y0 Y1 Y2 Y3
0 12 3
X0
4 56 7
X1
8 9 10 11
X2
12 13 14 15
X3
74LS244
8051
19
第十章 输入/输出设备及接口技术
一、按键识别流程
1. 是否有按键按下
右图是用P0口作行列式按键的例子。
其中P10~P13作输入线，P14~P17作输出线。
判断键按下：
INT0
P2.2
INT1
P2.3
T0
P2.4
T1
P2.5
P2.6
P1.0
P2.7
P1.1
P1.2
RD
P1.3
WR
P1.4
PSEN
P1.5
ALE/P
P1.6
TXD
P1.7
RXD
39 38 37 36 35 34 33 32
21 22 23 24 25 26 27 28
17 16 29 30 11 10
P0.6
P0.7
RESET
P2.0
P2.1
INT0
P2.2
INT1
P2.3
T0
P2.4
T1
P2.5
P2.6
P1.0
P2.7
P1.1
P1.2
RD
P1.3
WR
P1.4
PSEN
P1.5
ALE/P
P1.6
TXD
P1.7
RXD
39 38 37 36 35 34 33 32
21 22 23 24 25 26 27 28
9 非编码键盘：靠软件来识别按键编码，单片机常用
独立式：左图
行列式：右图
P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7
1Y1 A1
1Y2 A2 1Y3 A3 1Y4 A4 2Y1 B1 2Y2 B2 2Y3 B3 2Y4 B4
+5V
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7
17 16 29 30 11 10
TPµP-40A
3 5 7 9 11 13 15 17
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
19 BUSY 1 STB
74LS32
1A 3
2
4B 6
5
18
第十章 输入/输出设备及接口技术
第二节 键盘接口技术
键盘的分类
9 编码键盘：如BCD码键盘、ASCII码键盘等
MCS-51与74LS245的接口电路图
31
19
18
9
12 13 14 15
1 2 3 4 5 6 7 8
EA/VP
P0.0
P0.1
X1
MCS-51
P0.2 P0.3
P0.4
X2
P0.5
P0.6
P0.7
RESET
P2.0
P2.1
INT0
P2.2
INT1
P2.3
T0
P2.4
T1
P2.5
P2.6
P1.0
VCC
3 4 7 8 13 14 17 18
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7
2 5 6 9 12 15 16 19
74LSCC27LL3RK
1 11
74LS273
A 1
3 2
74LS32
11
第十章 输入/输出设备及接口技术
在电路中： P2.7与WR相"或"后作74LS273的锁存信号 单片机的P0口与74LS273的8位输入端相连 74LS273的地址为：0000H～7FFFH 单片机从74LS273输出数据：
9专门设置I/O区，与外部RAM分开编址 9访问I/O与访问外部RAM用相同指令：
MOVX A, @DPTR
;CPU读入
MOVX @DPTR, A
;CPU写出
四、简单I/O接口芯片的扩展
通常是采用TTL或CMOS电路锁存器、三态门等芯片等。
主要包括：
缓冲器(三态门)：74LS244、74LS245等
0
1
2
3
EE
DE
BE
7E
4
5
6
7
ED
DD
BD
7D
8
9
A
B
EB
DB
BB
7B
C
D
E
F
E7
D7
B7
77
5. 等待按键释放
软件延时(20ms)避开抖动，根据键码转相应键处理程序。
15
第十章 输入/输出设备及接口技术
2. 接口要求 TPµP-40A微打与单片机通过20芯扁平电缆及插件相 连。接插件引脚信号如下：
2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 GND GND GND GND GND GND GND GND ACK ERR STB DB0 DB1 DB2 DB3 DB4 DB5 DB6 DB7 BUSY
单片机原理及应用
第十章 输入 输出设备及接口技术
第十章 输入/输出设备及接口技术
1. 缓冲器扩展输入口
(1)利用74LS244扩展输入口： 9 74LS244是8位三态缓冲器。
• 当控制端1G(2G)为低电平时， 输出等于输入；
• 当控制端1G(2G)为高电平时， 输出呈高阻态。
1 2 4 6 8
1G A1 A2 A3 A4
P2.7
P1.1
P1.2
RD
P1.3
WR
P1.4
PSEN
P1.5
ALE/P
P1.6
TXD
P1.7
RXD
39 38 37 36 35 34 33 32
21 22 23 24 25 26 27 28
17 16 29 30 11 10
2 3 4 5
6 7 8 9
A0 A1 A2 A3
A4 A5 A6
B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6
9FPGA：Field Programmable Gate Array，现场可编程
门阵列，从PAL/GAL发展而来。Altera EPM7128S、
Lattice LC4128V、Xilinx XC95108等。
3
第十章 输入/输出设备及接口技术
三、I/O接口的编址
9和外部RAM统一编址，共享64K地址空间