下载文档原格式
第五章数字信号的输入与输出智能仪器的信息输入、输出，可以分为数字量与模拟量。
数字量的输入输出相对较简单，对于模拟量的输入，一般信号都比较微弱，需要放大，A/D转换等。
一、常见的数字信号数字量输入信号：开关、按钮，数字式传感器，方波信号，正弦波信号等。
数字量输出：LED显示、指示灯、液压阀、继电器控制、步进电机控制等。
二、数字量信号的输入特点：1、信号的放大与变换，对于许多数字信号，是信号很弱的周期性信号，如正弦信号，三角波信号。
而输入单片机或微机中的信号一般有一定的电压幅值要求。
如光栅输出的信号就很小的正弦波。
常用的方法，先放大，然后处理。
当电压较高时，也不能直接输入，需要进行分压。
如图所示：2、隔离，对于一些输入信号，由于波动等，很容易对系统产生影响，需要采取隔离输入，常见的是光电隔离。
下图为光耦合器的结构与特性图4-16光耦合器结构与特性a)耦合器结构b)输入特性c)输出特性3、缓冲驱动，为了提高信号的驱动能力，改善信号性能，经常在输入单片机或微机前加一级缓冲，常用的是74HC244等。
4、安全保护，当输入电压变大到一定量时，会对系统造成破坏，因此，对于输入信号变化较大的情况，需要考虑安全保护。
常用稳压二极管等。
5、开关信号输入单片机中的常见方法：按键信号TLP-521-4是4路光耦，光耦前要接限流电阻，不同的光耦由于允许电流不同，限流电阻也不同。
进入单片机前，一般加驱动器74LS244。
三、数字信号的输出1、输出信号的几个问题1）功率匹配问题，单片机或微机的输出信号功率较小，要驱动不同的负载，要求的功率不同，电压不同，所以在在输出驱动时，首先关心输出的电压与功率。
如驱动发光二极管，正向电压为2－2.5V，最大电流为2－20mA，对于AT89C51，I/O口的最大灌电流10mA，因此可以直接驱动发光二极管。
8mA，则：R＝（5－2.2）/0.008=350(Ω)因此R一般选取200Ω－500Ω。
第一章 微型计算机基础题1-1 计算机发展至今，经历了哪几代？答：电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、超大规模集成电路计算机、非冯诺伊曼计算机和神经计算机。
题1-2 微机系统由哪几部分组成？微处理器、微机、微机系统的关系是什么？ 答：1、微机系统分硬件和软件，硬件包括CPU、存储器、输入输出设备和输入输出接口，软件包括系统软件和应用软件。
2、微处理器是指微机的核心芯片CPU；微处理器、存储器和输入输出设备组成微机；微机、外部设备和计算机软件组成微机系统。
题1-3 微机的分类方法包括哪几种？各用在什么应用领域中？答：按微处理器的位数，可分为1位、4位、8位、32位和64位机等。
按功能和机构可分为单片机和多片机。
按组装方式可分为单板机和多板机。
单片机在工业过程控制、智能化仪器仪表和家用电器中得到了广泛的应用。
单板机可用于过程控制、各种仪器仪表、机器的单机控制、数据处理等。
题1-4 微处理器有哪几部分组成？各部分的功能是什么？答：微处理器包括运算器、控制器和寄存器三个主要部分。
运算器的功能是完成数据的算术和逻辑运算；控制器的功能是根据指令的要求，对微型计算机各部分发出相应的控制信息，使它们协调工作，从而完成对整个系统的控制；寄存器用来存放经常使用的数据。
题1-5 微处理器的发展经历了哪几代？Pentium系列微处理器采用了哪些先进的技术？答：第一代4位或低档8位微处理器、第二代中高档8位微处理器、第三代16位微处理器、第四代32位微处理器、第五代64位微处理器、第六代64位高档微处理器。
Pentium系列微处理器采用了多项先进的技术，如：RISC技术、超级流水线技术、超标量结构技术、MMX技术、动态分支预测技术、超顺序执行技术、双独立总线DIB技术、一级高速缓冲存储器采用双cache结构、二级高速缓冲存储器达256KB或512KB、支持多微处理器等。
题1-6 何为微处理器的系统总线？有几种？功能是什么？答: 系统总线是传送信息的公共导线，微型计算机各部分之间是用系统总线连接的。
标准输入输出流标准输入输出流（Standard Input/Output Stream）是计算机程序中常用的一种输入输出方式，它是程序与外部环境进行数据交换的重要方式。
在大多数编程语言中，都有对标准输入输出流的支持，比如在C语言中，可以使用stdio.h库中的函数来进行标准输入输出操作。
在本文中，我将介绍标准输入输出流的基本概念、使用方法和一些常见的应用场景。
标准输入流（stdin）是程序从键盘或其他输入设备读取数据的流，而标准输出流（stdout）则是程序向屏幕或其他输出设备输出数据的流。
这两个流在程序运行时都是默认打开的，可以直接使用，不需要额外的操作。
除了标准输入输出流之外，还有标准错误流（stderr），用于输出程序的错误信息。
在C语言中，可以使用printf函数向标准输出流输出数据，使用scanf函数从标准输入流读取数据。
比如：```c。
int num;printf("Please input a number: ");scanf("%d", &num);printf("The number you input is: %d\n", num);```。
上面的代码中，printf函数将提示用户输入一个数字，然后使用scanf函数从标准输入流读取用户输入的数字，并使用printf函数将其输出到标准输出流。
除了C语言之外，其他编程语言也都提供了类似的标准输入输出流操作方式。
比如在Python中，可以使用input函数获取用户输入，使用print函数输出数据。
在Java中，可以使用System.in和System.out来进行标准输入输出操作。
标准输入输出流在实际应用中有着广泛的用途。
比如在命令行程序中，通常会使用标准输入输出流来与用户进行交互；在网络编程中，可以使用标准输入输出流来进行数据的读写；在文件处理中，可以使用标准输入输出流来进行文件的读写操作。
C语言的输入输出流C语言作为一种面向过程的编程语言，其输入输出流（Input/Output Stream）是非常重要的概念。
输入输出流允许我们在程序中与用户交互，从用户处接收输入并向用户展示输出。
本文将探讨C语言中的输入输出流相关的概念和函数，以及如何在程序中使用它们。
一、标准输入流（stdin）、标准输出流（stdout）和标准错误流（stderr）C语言中，有三个预定义的输入输出流，分别是标准输入流（stdin）、标准输出流（stdout）和标准错误流（stderr）。
它们分别被定义为文件指针，可以通过它们来进行输入和输出操作。
1. 标准输入流（stdin）标准输入流（stdin）用于从用户处接收输入。
在C语言中，我们可以使用`scanf()`函数来从标准输入流读取输入数据。
```c#include <stdio.h>int main() {int num;printf("请输入一个整数：");scanf("%d", &num);printf("您输入的整数是：%d\n", num);return 0;}```在这个例子中，`scanf()`函数用于从标准输入流（stdin）中读取一个整数，并将其存储到变量`num`中。
然后，我们使用`printf()`函数将输入的整数输出到标准输出流（stdout）上。
2. 标准输出流（stdout）标准输出流（stdout）用于向用户展示输出。
在C语言中，我们可以使用`printf()`函数向标准输出流打印输出。
```c#include <stdio.h>int main() {printf("Hello, world!\n");return 0;}```在这个例子中，`printf()`函数用于向标准输出流（stdout）打印字符串"Hello, world!"，并在字符串的末尾添加一个换行符。
知识点1、输入输出系统的组成：I/O软件（I/O指令、通道指令）、I/O硬件2、I/O设备与主机的联系方式：I/O设备编址方式、设备寻址、传送方式、联络方式、I/O 设备与主机的连接方式(1)I/O设备编址方式：①统一编址：将I/O地址看做是存储器地址的一部分，用取数、存数指令②不统一编址：I/O地址和存储器地址是分开的，所有I/O设备的访问必须有专门的I/O指令(2)设备寻址可由I/O指令的设备码字段直接指出该设备的设备号。
通过接口电路中的设备选择电路，便可选中要交换信息的设备。
(3)传送方式：并行、串行(4)联络方式：①立即响应方式：用于一些工作速度十分缓慢的I/O设备②异步工作采用应答信号联络：用于I/O设备与主机工作速度不匹配时。
③同步工作采用同步时标联络：要求I/O设备与CPU工作的速度完全同步。
3、I/O设备与主机的连接方式(1)辐射式连接方式：要求每台I/O设备都有一套控制线路和一组信号线，因此所用器件和连线较多，对I/O设备的增删比较困难(2)总线连接方式：便于增删设备，被大多数现代计算机所采用4、I/O设备与主机信息传送的控制方式(1)程序查询方式：是由CPU通过程序不断查询I/O设为被是否已经做好准备，从而控制I/O设备与主机交换信息。
要求I/O接口内设置一个能反映I/O设备是否准备就绪的状态标记，CPU通过对此标记的检测，可得知I/O设备的准备情况，从而终止了原程序的执行。
CPU反复查询的过程犹如就地“踏步”。
（串行）CPU工作效率不高。
(2)程序中断方式：CPU在启动I/O设备后，不查询设备是否已经准备就绪，继续执行自身程序，只是当I/O设备准备就绪并向CPU提出中断请求后才予以响应，大大提高了淳朴的工作效率。
CPU执行程序与I/O设备做好准备是同时进行的，CPU资源得到了充分的利用。
(3)DMA方式（直接存储器存取方式：主存与I/O设备之间有一条数据通路，交换信息是，无须调用中断服务程序。
第5章基本输入输出系统【教学目的】掌握接口的基本概念、IO端口的编址方法和基本的数据传送方式【教学重点】IO端口的编址方法和基本的数据传送方式【教学难点】中断方式和DMA方式【教学方法和手段】课堂教学【课外作业】P193习题3，4，7，10【学时分配】6学时【自学内容】8237的使用【讲授内容】5.1 概述输入输出系统包括：①外部设备（输入输出设备和辅助存储器）②设备控制器----主机（CPU和存储器）之间的控制部件，诸如磁盘控制器、打印机控制器等，有时也称为设备适配器或接口，其作用是控制并实现主机与外部设备之间的数据传送。
5.1.1接口的基本概念1、什么是接口计算机在工作过程中，CPU要不断地与其它部件交换信息。
CPU不是直接与外部设备交换信息的，而是经过一个中间电路，这个电路就称为“接口电路”，简称“接口”。
所谓接口就是主机与外部设备连接的桥梁，由它来完成CPU与外部设备之间信息的传递。
一般将外部设备与接口合称为“I/O系统”。
接口又称为“设备控制器”或“适配器”。
2、为什么要有接口电路外部设备为什么要通过接口电路与CPU连接？为什么不直接与CPU的总线相连接呢？从CPU的角度来看，对外部设备的访问（读/写）与对存储器的访问是类似的，为什么存储器可以直接通过总线与CPU连接，而外部设备却要通过接口电路来与CPU连接呢？这是因为：存储器的基本结构简单（只有很少几种），只要求几个简单的控制信号，而且存储器的访问速度一般都比较快，CPU与存储器之间的定时与协调比较容易，因此存储器可以直接通过总线与CPU连接。
而外部设备一般具有以下特点：⑴外部设备的品种繁多从类型上看：有输入设备、输出设备、输入/输出设备、测量设备、通信设备、控制设备等。
从结构上看：有机械式的、电子式的、机电混合式的。
从原理上看：各类设备的工作原理又是各不相同的。
⑵外部设备的工作速度分布范围宽如：电传打字机每秒能传输100个信息单位，温度传感器有可能长达几分钟才改变一个数据，软盘的传输速率为每秒2.5兆位，硬盘的传输速率为每秒5兆位以上。
