070033《微机原理》第9章 人机交互设备及接口3
微机原理及接口第九章作业答案
“微机系统原理与接口技术”第九章习题解答（部分）1. 什么是并行接口和串行接口？它们各有什么作用？答：并行接口是指接口与外设之间按字长传送数据的接口，即4位、8位或16位二进制位同时传送；而串行接口是指接口与外设之间依时间先后逐位传送数据的接口，即一个时刻只传送一个二进制位。
并行接口传送速度较快，但在远距离传送数据时成本高，损耗大，且平行数据线之间干扰大，所以并行接口一般适用于近距离的高速传送，而串行接口则适用于远距离传送。
2. 试画出8255A与8086CPU连接图，并说明8255A的A o、A i地址线与8086CPU的A i、A2地址线连接的原因。
答：8255A与8086CPU的连线图如下图所示：题9-2图8086系统有16根数据线，而8255只有8根数据线，为了软件读写方便，一般将8255 的8条数据线与8086的低8位数据线相连。
8086在进行数据传送时总是将总线低8位对应偶地址端口，因此8086CPU要求8255的4个端口地址必须为偶地址，即8086在寻址8255 时A0脚必须为低。
实际使用时，我们总是将8255的A0、A1脚分别接8086的A1、A2脚，而将8086的A0脚空出不接，并使8086访问8255时总是使用偶地址。
4. 简述8255A工作在方式1时，A组端口和B组端口工作在不同状态（输入或输出）时，C端口各位的作用。
注：带*的各中断允许信号由 C 口内部置位/复位操作设置，非引脚电平。
5. 用8255A控制12位A/D转换器，电路连接如下图所示。
设B 口工作于方式1输入，C 口上半部输入，A 口工作于方式0输入。
试编写8255A的初始化程序段和中断服务程序（注：CPU采用中断方式从8255A中读取转换后的数据）。
答：设8255的A、B、C及控制端口的地址分别为PORTA、POATB、PORTC和PCON，则一种可能的程序段实现如下：初始化8255AMOV AL,10011110B;设置8255A的工作方式控制字OUT PCON,ALMOV AL,00000101B;设置C 口置位復位控制字，使INTEA （PC2）为OUT PCON,AL;高电平，允许B 口中断MOV AL,00000010B;设置C 口置位/复位控制字，使PC1（IBF B）输出OUT PCON,AL；低电平，启动第一次A/D转换6. 用8255A作为CPU与打印机接口，8255的A 口工作于方式0,输出；C 口工作于方式0。
人机交互设备接口
10.1 PC机与键盘的接口
• 键盘是计算机系统不可缺少的输入设备，人们通过键盘上 的按键直接向计算机输入各种数据、命令及指令，从而使 计算机完成不同的运算及控制任务。
1. 键开关与键盘类型 • 键盘上的每个按பைடு நூலகம்起一个开关的作用，故又称为键开关。
键开关分为接触式和非接触式两大类。 • 按照键码的识别方法，键盘可分为两大类型：编码键盘和
1. 显示器 表10.1 常用显示卡的主要指标
• 10.2.1 CRT显示器及接口
• 显示器输出的内容不能长期保存，当显示器关机或 显示别的内容时，原有内容就消失了，所以显示设 备属于软拷贝输出设备。
• 1．CRT显示器概述
• CRT显示器由显示适配器（显示卡）和显示器 （监视器）两部分组成，显示卡通常插在PC机的 总线插槽上，也有的微机主板上集成有显示卡电路。 显示卡到显示器通过显示专用接口连接。
明暗变化的数量称为灰度级，所以在单色显示器中，仅有 灰度级指标。彩色图像是由多种颜色构成的，不同的深浅 也可算作不同的颜色，所以在彩色显示器中能显示的颜色 种类称为颜色数。
• 1．输入设备
• 输入设备是人向计算机输入信息的设备。
• 2．输出设备
• 输出设备是直接向人提供计算机运行结 果的设备。
人机接口是计算机同人机交互设备之间实现信息传输的 控制电路。
• 接口中要分别传送数据信息、命令信息和状态信息， 数据信息、命令信息和状态信息都通过数据总线来 传送。大多数计算机都把外设的状态信息视为输入 数据，而把命令信息看成输出数据，并在接口中分 设各自相应的寄存器，赋以不同的端口地址，各种 信息分时地使用数据总线传送到各自的寄存器中去。 所谓串行接口和并行接口，是指外设和接口一侧的 传送方式，而在主机和接口一侧，数据总是并行传 送的。
微型计算机接口技术第3章人机交互接口
⑧中断服务程序中还应使PB7产生10的跳变，清除74LS322的数据和撤消 IRQl中断请求，允许再接收键盘的串行数据 。
§2 LED显示器接口
LED发光二极管显示器是工业控制、单片机、智能仪器仪表、A/D显示表 头等最常用的显示器件，LED有共阴极连接和共阳极连接两种，如图所示。
+5V
在共阴极连接中， 若要使某个笔划 被发光，即是让 电通过二极管， 则相应位应为高 电平；
上表中的共阴极显示码与共阳极显示码为按位取反的关系
习题 1、一个6位数码显示装置，由6个共阳极LED数码管组成。 现要求采用动态扫描方式，能将显示缓冲区DISBUFFER中 的6个字节中的数字依次送显示器显示。其中，显示缓冲区 中存放的是“0”至“9”中的数字，例如缓冲区中存放0、 1、2、3、4、5，则在显示装置中也显示“012345”盘：用硬件来实现对键的识别；缺点：硬件开销较大，但软 件开发简单；
非编码键盘：用软件实现对键的定义及识别；缺点：软件开发较 复杂，且占用CPU资源；
一、非编码键盘接口
目前使用的较多的非编码键盘是矩阵键盘。 对于矩阵键盘，所需的连线的数目 = 行数 + 列数；而键数=行数* 列数。 当键数越多时，这种键盘的优点就越明显。 下面以一个3*4的矩阵键盘为 例介绍扫描键盘的工作原理
3、当键盘上按下某键后的全过过程 ①当有键按下时，由键盘中的识别芯片8048扫描到，并产生相应的扫描码。 ②该扫描码经过一个并~串转换器转换为串行信号后经键盘线送入微机。
③当PB7=0时，键盘—微机接口中的串~并转换器74LS322将接收到的串行信 号逐步移位，重新还原为一字节的扫描码。
④当D0移位到74LS322时，QH=1使中断触发器置为1，产生中断请求信号 IRQ1，同时Q端输出低电平禁止数据再移入74LS322芯片。 ⑤如果CPU响应此中断，则在中断向量表中查找与IRQ1对应的INT 09H的中 断向量，找到后，进入相应的中断服务程序（键盘中断）。 ⑥键盘中断服务程序读PA口，从而得到按键的扫描码，并将之转换成相应 的ASCII码，对于没有ASCII码的键（如 CTRL，ALT…），则其ASCII码值 为0； ⑦中断服务程序将ASCII码值与扫描码送入键盘缓冲区。
微机原理与接口技术第9章
INT 1AH 实时时钟管理。
中断号1DH,1EH,1FH,41H,46H也被BIOS占用了。但是，与 这些中断号对应的并不是中断服务程序。也就是说，不存在与 这些中断号对应的软中断指令,用户程序如果执行INT 1DH～ INT 1FH,INT 41H,INT 46H,必将引起系统瘫痪（参看中断向量 表的说明）。
DOS为4型中断设计的服务程序也只有一条IRET指令
系统中断的分类
二. 软件中断
执行有定义的INT n指令而引发的中断,称为软件中断。 在这里,之所以加了“有定义的”这一限制词,是因为并非所 有的中断号都有与之配套的中断服务程序。
软件中断使用05H,10H～FFH中的若干个中断号。软件 中断又可分为BIOS中断、DOS中断。
CPU中断
PC机 256种 中断
硬件中断 可屏蔽中断 (外部中断) 非屏蔽中断
软件中断 BIOS中断 (内部中断)
DOS中断
DOS专用中断 DOS保留中断 用户可用DOS中断 用户可开发的中断
系统中断的分类
软件中断（INT n指令） NMI
非屏蔽中断请求
CPU中断逻辑
INTR
CPU中断
中 断
可 屏
系统中断的分类
④ 28H～3FH型中断 也为DOS专用,Microsoft公司没有公 开这类中断的功能。但是,一些醉心钻研DOS的专家们,仍然 破译出一些有价值的信息。例如:INT 33H为鼠标器调用。
微机原理 第9章 常用可编程接口技术及应用
第9章 常用可编程接口技术及应用
8253方式0
三种情况时序波形：
第9章 常用可编程接口技术及应用
2．方式1（可重触发单稳态方式）
• 输出单个负脉冲信号，脉冲的宽度可通过编程来设定。 • 当写入控制字后，输出端OUT变为高电平，并保持高电平状态。 然后写入计数初值，只有在GATE信号的上升沿之后的下一个 CLK脉冲的下降沿，才将计数初值寄存器内容装入减1计数寄 存器，同时OUT端变为低电平。然后计数器开始减1计数，当 计数值减到0时，OUT端变为高电平。 • 在OUT端输出低电平期间，又来一个门控信号上升沿触发，则 在下一个CLK脉冲的下降沿,重新将计数初值寄存器内容装入 减1计数寄存器，并开始计数，OUT端保持低电平，直至计数 值减到0时，OUT端变为高电平。 • 在计数期间CPU又送来新的计数初值，不影响当前计数过程。 一直等到下一次GATE信号的触发，才会将新的计数初值装入， 并以新的计数初值开始计数过程。
第9章 常用可编程接口技术及应用
8253方式3 三种情况时序波形：
第9章 常用可编程接口技术及应用
5．方式4（软件触发的选通信号发生器） • 采用方式4，可产生单个负脉冲信号，负脉冲宽 度为一个时钟周期。写入控制字后，OUT端变为 高电平，若GATE为高电平，当写入计数初值后， 在下一个CLK的下降沿将计数初值寄存器内容装 入减1计数寄存器，并开始减1计数，当减1计数 寄存器的值为0时，OUT端输出低电平，经过一个 CLK时钟周期，OUT端输出高电平。 • 如果在计数时，又写入新的计数值，则在下一个 CLK的下降沿此计数初值被写入减1计数寄存器， 并以新的计数值作减1计数。
第9章 常用可编程接口技术及应用
9.2 可编程计数器／定时器8253
微型计算机原理及应用第9章输入输出和接口技术资料
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1.2 接口控制原理
（2）串行数据传送
串行数据传送是将构成字符的每个二进制数据位， 按一定的顺序逐位进行传送的方式。 串行数据传送主要用于远程终端或经过公共电话 网的计算机之间的通信。 远距离数据传送采用串行方式比较经济，但串行 数据传送比并行数据传送控制复杂。
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1.2 接口控制原理
异步串行通信协议规定字符数据的传送格式：
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1.2 接口控制原理
2. 传送控制方式 传送控制方式有查询、中断和DMA3种。 （1）查询方式
在查询方式下，CPU需要完成以下操作： (1)CPU向接口发出传送命令，输入数据或输出数据； (2)中央处理器查询外设是否允许传送？
在查询方式下，中央处理器需要花费较多的时间去不 断地“询问” 外设，外设的接口电路处于被动状态。
1.1 接口的功能
1.接口的一般定义
接口是一组电路，是中央处理器与存储器、输入 输出设备等外设之间协调动作的控制电路。 接口电路并不局限在中央处理器与存储器或外设 之间，也可在存储器与外设之间，如直接存储器存取 DMA接口就是控制存储器与外设之间数据传送的电路。
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1.1 接口的功能 2.
接口电路的作用就是将来自外部设备的数据信号
状态设置和存储电路主要由一组数据寄存器构成， 中央处理器和外设就是根据状态寄存器的内容进行 协调动作的。 数据存储和缓冲电路也是一组寄存器，用于暂存 中央处理器和外设之间传送的数据，以完成速度匹配 工作。 7
1.2 接口控制原理
1.数据传送方式 （1）并行数据传送 在微机系统内，如，大系统部件之间的数据传送 都采用并行数据传送方式。 并行数据的每一位都对应独立的传输线路，所以 数据传送速度快，但线路多，一般只用于较短距离的 数据传送。
微型计算机原理(第5版)第9章输入输出方法及常用的接口电路
第9章 输入输出方法及常用的接口电路
图9.5 典型的DMA传送流程图
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第9章 输入输出方法及常用的接口电路
为进一步说明DMA的传送过程，图9.6给出了DMA控制器 与CPU、外设接口、存储器间相互应答联系的信号。
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第9章 输入输出方法及常用的接口电路
图9.6 DMA传送原理示意图
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第9章 输入输出方法及常用的接口电路
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第9章 输入输出方法及常用的接口电路
3．控制端口 控制端口用于存放CPU对外设或接口的控制信息，控制外 设或接口的工作方式。 图9.2所示为一个通用I/O接口电路的基本结构框图。
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第9章 输入输出方法及常用的接口电路
图9.2 通用I/O接口电路的基本结构框图
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第9章 输入输出方法及常用的接口电路
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第9章 输入输出方法及常用的接口电路
图9.3 无条件数据传送
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第9章 输入输出方法及常用的接口电路
2．有条件传送 传送方式如图9.4所示。CPU在传送数据之前需要检查外 围设备的状态，若设备已“准备就绪”，则可以进行数据传送。 采用这种方式传送数据，一般需要三个步骤： (1) 将描述外围设备工作状态的信息(如“准备好”)——状 态字读入CPU相应的寄存器中。 (2) 检测相应的状态位，以检查外围设备收发数据的准备 工作是否“准备就绪”。 (3) 若外围设备没有“准备就绪”，则重复执行(1)、(2)步 骤，等待“准备就绪”；若外围设备“准备就绪”，则执行预 定的数据传送。
为了使DMA的过程能正确进行，DMAC启动工作以前， 应事先预置以下初始化信息：
(1) 给DMAC中的地址寄存器及计数长度寄存器设置数据 传输所用的源、目标内存首地址及传送数据的字数长度。
第9章_微机原理与接口技术答案欧青立编
第9章微机中断技术习题9.1 简述一般中断系统的组成和功能。
【参考答案】处理器内部应有中断请求信号的检测电路，输出中断响应信号，保存断点的逻辑，转向中断处理程序的逻辑，中断返回逻辑。
系统中要有一中断控制器，管理多个中断源，提供处理机所需的中断处理信息。
系统中请求中断处理的I/O接口电路要有提供中断请求信号及接收中断响应信号的逻辑。
9.2 什么是中断？简述一个中断的全过程。
【参考答案】中断是指在CPU正常运行程序时，由于内部或外部某个非预期事件的发生，使CPU暂停正在运行的程序，而转去执行处理引起中断事件的程序，然后返回被中断了的程序，继续执行被暂停的程序的过程。
当外设准备好向CPU传送数据或已准备就绪接收CPU的数据，或者有某些紧急情况需要CPU处理时，外设向CPU发出中断请求。
CPU接收到中断请求，在一定条件下，暂且停止执行当前的主程序，转到中断服务程序为外设服务；服务结束后返回并继续执行主程序。
微机的中断过程包括中断请求、中断响应、保护断点与现场、中断服务和中断返回等5个环节。
9.3 确定中断的优先级有哪两种方法？各有什么优缺点？IBM PC系列微机中断判优使用的是什么方法？【参考答案】确定中断的优先级有软件查询和硬件排队两种方法。
硬件排队方法中常用的是矢量中断方法。
软件查询方法所需电路比较简单：一是要把外设的中断请求触发器组合成一个端口供CPU查询，二是要将各外设的中断请求信号相或后作为CPU的中断请求信号送INTR引脚。
在外设数量较多时．这位查询转人中断服务所耗费的时间较长。
硬件优先权排队方法电路较复杂，要求外没不仅发出中断请求信号，而且还需提供设备的中断矢量(也称中断类型号)，该矢量与中断服务程序地址有关，CPU接收该矢量后可以转入中断服务程序。
这种方法中断响应速度快。
IBM PC系列微机中采用硬件优先权排队电路，具体来说，IBM PC系列微机中断判优采用的矢量中断方法。
IBM PC系列微机中断判优用的是中断控制器8259A，其内部集成了可编程改变的请求优先级电路及编码比较电路，既可以处理中断的优先级、也可以处理中断嵌套的优先级。
微型计算机课件 第9章 输入输出方法及常用的接口电路
(3) 数据缓冲电路：接口电路输入/输出的数据、控制及状 态信息都是通过此缓冲电路传送的，它和系统的数据总线相连， 能起隔离、缓冲作用。
并不是所有接口都具备上述全部功能的。接口需要哪些功 能取决于I/O设备的特点，有的还需要专用的I/O接口电路。
I/O接口电路按不同方式分类主要有以下几种： (1) 按数据传送方式分类，可分为并行接口和串行接口； (2) 按功能选择的灵活性分类，可分为可编程接口和不可 编程接口； (3) 按通用性分类，可分为通用接口和专用接口； (4) 按数据控制方式分类，可分为程序型接口和 DMA(Direct Memory Access)型接口。程序型接口一般都可采 用程序中断的方式实现主机与I/O设备间的信息交换。DMA型 接口用于连接高速的I/O设备如磁盘、光盘等大信息量的传输。
9.1.3 I/O接口的其他功能 1．对信号的形式和数据格式进行交换与匹配 CPU只能处理数字信号，信号的电平一般在0～5 V之间，
而且提供的功率很小。而外部设备的信号形式是多种多样的， 有数字量、模拟量(电压、电流、频率、相位)、开关量等。所 以，在输入输出时，必须将信号转变为适合对方需要的形式。 如将电压信号变为电流信号，弱电信号变为强电信号，数字信 号变为模拟信号，并行数据变为串行数据。
2．提供信息相互交换的应答联络信号 计算机执行指令时所完成的各种操作都是在规定的时钟信 号下完成的，并有一定的时序。而外部设备也有自己的定时与 逻辑控制，通常与CPU的时序是不相同的。外设接口就需将外 设的工作状态(如“忙”、“就绪”、“中断请求”)等信号及 时通知CPU，CPU根据外设的工作状态经接口发出各种控制信 号、命令及传递数据，接口不仅控制CPU送给外设的信息，也 能缓存外设送给CPU的信息，以实现CPU与外设间信息符合时 序的要求，并协调地工作。