第五章 计算机控制及接口技术
机电一体化系统中的计算机软、硬件占着相当重要的地位，它代表着系统的先进性和智能特性。计算机以其运算速度快，可靠性高，价格便宜，被广泛地应用于工业、农业、国防以及日常生活的各个领域。计算机用于机电一体化系统或工业控制是近年来发展非常迅速的领域。例如，卫星跟踪天线的控制、电气传动装置的控制、数控机床、工业机器人的运动、力控系统、飞机、大型油轮的自动驾驶仪等等。现在，当你走进一个自动化生产车间，将会看到许多常规的控制仪表和调节器已经被计算机所取代，计算机正在不断地监视整个生产过程，对生产中的各种参数，如温度、压力、流量、液位、转速和成分等进行采样，迅速进行复杂的数据处理、打印和显示生产工艺过程的统计数字和参数，并发出各种控制命令。
第一节 概 述
一、计算机控制系统的组成
将模拟式自动控制系统中的控制器的功能用计算机来实现，就组成了一个典型的计算机控制系统，如图5-1所示。因此，简单地说，计算机控制系统就是采用计算机来实现的工业自动控制系统。
图 5-1 计算机控制系统基本框图
在控制系统中引入计算机，可以充分利用计算机的运算、逻辑判断和记忆等功能完成多种控制任务。在系统中，由于计算机只能处理数字信号，因而给定值和反馈量要先经过A/D转换器将其转换为数字量，才能输入计算机。当计算机接收了给定量和反馈量后，依照偏差值，按某种控制规律进行运算（如PID运算），计算结果（数字信号）再经过D/A转换器，将数字信号转换成模拟控制信号输出到执行机构，便完成了对系统的控制作用。
典型的机电一体化控制系统结构可用图5-2来示意，它可分为硬件和软件两大部分。硬件是指计算机本身及其外围设备，一般包括中央处理器、内存储器、磁盘驱动器、各种接口电路、以A/D转换和D/A转换为核心的模拟量I/O通道、数字量I/O通道以及各种显示、记录设备、运行操作台等。
第5章 I/O口应用-显示与开关/键盘输入
思考题及习题5
1．判断下列说法是否正确。
A．HD7279是用于键盘和LED数码管的专用接口芯片。答：对
B．LED数码管的字型码是固定不变的。答：错
C．为给扫描法工作的88非编码键盘提供接口电路，在接口电路中需要提供两个8位并行的输入口和一个8位并行的输出口。答：错
D．LED数码管工作于动态显示方式时，同一时间只有一个数码管被点亮。答：对
2．动态显示的数码管，任一时刻只有一个LED处于点亮状态，是LED的余辉与人眼的“视觉暂留”造成数码管同时显示的“假象”。 答：对
3．为什么要消除按键的机械抖动软件消除按键机械抖动的原理是什么
答：消除按键的机械抖动，避免由于机械抖动造成的对键盘是否按下误判。软件消除按键机械抖动的原理是采用软件延时，躲过键盘按键的机械抖动期。
4．LED的静态显示方式与动态显示方式有何区别各有什么优缺点
答：静态显示时，欲显示的数据是分开送到每一位LED上的。而动态显示则是数据是同时送到每一个LED上，再根据位选线来确定是哪一位LED被显示。静态显示亮度很高，但口线占用较多。动态显示口线占用较少，但是需要编程进行动态扫描，适合用在显示位数较多的场合。
5．分别写出表5-1中共阴极和共阳极LED数码管仅显示小数点“.”的段码。
答： 80H（共阴极）；7FH（共阳极）。
6. 已知8段共阴极LED数码显示器要显示某字符的段码为7DH(a段为最低位)，此时显示器显示的字符为
。
答：6
7．已知8段共阳极LED数码显示器要显示字符“6”(a段为最低位)，此时的段码为 。。
答：82H
8．当键盘的按键数目少于8个时，应采用 式键盘。当键盘的按键数目为64个时，应采用
式键盘。
答：独立式，矩阵式
9．已知8段共阳极LED数码管要显示字符“5”(a段为最低位)，此时的段码为 。
第1页共16页微机原理与接口技术何小海严华版（第二版）第五章至第十章课后习题参考答案[写在前面]本参考答案供同学们在写作业的时候，遇到想不通的题时进行参考。请不要直接copy答案，否则对自己没有好处的。多思考，才有进步。本参考答案中的程序及框图不唯一，只要符合题意的即可。第五章半导体存储器思考题与习题参考答案5.4若用4Kx4位的RAM芯片组成32Kx8位的存储器,需要多少芯片?A19~A0地址线中哪些参与片内寻址?哪些参与作芯片组的片选择信号?解答：（32K×8）/（4K×4）＝16A0～A11A12～A195.6下列RAM各需要多少条地址线进行寻址?多少条数据I/O线?(1)512x4;(2)1Kx8;(3)2Kx8;(4)4Kx1;(5)64Kx1;(6)256Kx4。解答:5.7使用下列RAM芯片，组成所需的存储容量，各需多少RAM芯片？各需多少RAM芯片组？共需多少寻址线？每块片子需多少寻址线？解答：第2页共16页5.9若用2114芯片组成2KBRAM，地址范围为3000H～37FFH，问地址线应如何连接？（假设CPU只有16条地址线，8根数据线，可选用线选法和全译码法）解答：第3页共16页5.11习题图5-1为一个存储器与8086的连接图，试计算该存储器的地址范围，并说明该电路的特点。解答：第4页共16页第六章输入输出接口技术思考题与习题参考答案6.8设计一个外设端口地址译码器，使CPU能寻址4个地址范围:(1)240~247H;(2)248~24FH;(3)250~257H;(4)258~25FH。解答：第5页共16页6.11某微机系统，其I/O地址2F0H~2F7H未用，试设计一个完全译码电路产生8个片选信号,使2FOH~2F3H为输出端口，2F4H~02F7H为输入端口。(设总线接口信号有:AB9~AB0，—————MEMW，—————MEMR，———IOR，———IOW，AEN。)解答：第6页共16页6.14试给出将CPU的IO/——M，——RD，——WR信号转换为总线读写信号———————MEMW，——————MEMR,————IOR及————IOW的逻辑电路。解答：6.15如习题图6-1所示，用一片74LS373作为输入接口，读取三个开关状态，用另一片74LS373作为输出接口，点亮红、绿、黄三个发光二极管。请画出该电路与PC机ISA总线的完整接口电路，要求按图中给出的端口地址设计出相应的译码电路，并编写能同时实现以下三种功能的程序:(1)K0、K1、K2全部合上时，红灯亮;(2)K0、K1、K2全部断开时，绿灯亮;(3)其他情况黄灯亮。第7页共16页解答:第8页共16页第七章定时与计数技术思考题与习题7.3在一个定时系统中，8253的端口地址范围是490H~493H，试对8253的三个计数器进行编程。其中，计数器0工作在方式1，计数初值为4080H;计数器2工作在方式3，计数初值为2480H。7.4某应用系统中，系统提供一个频率为20kHz的时钟信号，要求每隔10ms完成一次扫描键盘的工作。为了提高CPU的工作效率，先采用定时中断的方式进行键盘的扫描。在系统中采用了8253定时器的通道0来实现这一-要求，且8253计数器0~2和控制寄存器的I/O地址依次为80H、81H、82H和83H。完成如下要求:(1)画出8253的连接示意图;(2)分析应选择哪种方式，并确定计数初值;(3)写出其初始化程序。解答：(1)画出8253的连接示意图：（2）计数初值:20KHz/(1/10)=200=C8H采用工作方式3。(方式2也可，关键是要周期性的工作方式)（3）初始化程序：第9页共16页7.6某8253的输出波形如下:请设计一个输入波形，并画出该8253的硬件原理图(8253的端口地址为308H~30BH，全译码方式)，写出相应的驱动程序。解答：第10页共16页第八章并行接口思考题与习题8.1在输入过程和输出过程中，并行接口分别起什么作用?（仅参考↓）8.38255A初始化编程:端口A和B均为方式1，其中B、C口为输出口，A为输入口，请写出方式选择控制字。8.4请编一段输出程序，使8255A口C的PC3和PC7均输出占空比为3/4的周期脉冲，但PC7的输出信号频率为PC3的1/2。解答：第11页共16页8.5当数据从系统数据总线向8255A的端口B读入时，8255A的几个控制信号———CS，A1，A0，———RD，———WR分别是什么?说明：实际上是从8255A的B口输入数据，因此应该是CPU读8255A的数据，因此应该是8.6现有四种简单外设:①一组8位开关;②一组8位LED指示灯;③一个按钮开关;④一个蜂鸣器。要求:(1)用8255A作为接口芯片，将这些外设构成一个简单的微机应用系统，画出接口连接图。(2)编制三种驱动程序，每个程序必须至少包括有两种外设共同作用的操作，给出程序清单。8.7现要求用8255A作为终端机的接口。由A口输出字符到终端机的显示缓冲器，B口用于键盘输入字符，C口为终端状态信息口。当PC0=1时表示键盘输入字符就绪，PC7=0表示显示缓冲器已空。要求用查询方法把从键盘输入的每个字符都送到终端机的显示缓冲器上，当输入的是回车符时(ASCII码为0DH)则操作结束。假设该8255A芯片的端口地址为60H~63H，请编写包括8255A初始化的输入输出驱动程序。解答：第12页共16页8.88255A作为打印机接口，工作于方式0，如习题图8-1所示。试编写程序实现:CPU用查询方式向打印机输出首地址为0FADH的30个字符(ASCII码)。8255A的端口地址为200H~203H。(图中DSTB为选通信号，低电平有效，BUSY为忙信号，高电平有效。)可以参考下面这题，进行程序编写：第13页共16
第5章 思考题及习题5参考答案
一、填空
1. AT89S51单片机任何一个端口要想获得较大的驱动能力，要采用 电平输出。
答：低
2.检测开关处于闭合状态还是打开状态，只需把开关一端接到I/O端口的引脚上，另一端接地，然后通过检测 来实现。
答： I/O端口引脚的电平
3. “8”字型的LED数码管如果不包括小数点段共计 段，每一段对应一个发光二极管，有 和 两种。
答：7，共阳极，共阴极
4. 对于共阴极带有小数点段的数码管，显示字符“6”（a段对应段码的最低位）的段码为
，对于共阳极带有小数点段的数码管，显示字符“3”的段码为 。
答：7DH，B0H
5. 已知8段共阳极LED数码显示器要显示某字符的段码为A1H(a段为最低位)，此时显示器显示的字符为 。
答：d
6. LED数码管静态显示方式的优点是：显示 闪烁，亮度 ，
比较容易，但是占用的 线较多。
答：无，较高，软件控制，I/O口
7. 当显示的LED数码管位数较多时，一般采用 显示方式，这样可以降低 ，
减少 的数目。
答：动态，成本，I/O端口
8. LCD 1602是 型液晶显示模块，在其显示字符时，只需将待显示字符的 由单片机写入LCD 1602的显示数据RAM（DDRAM），内部控制电路就可将字符在LCD上显示出来。
答：字符，ASCII码
9. LCD 1602显示模块内除有 字节的 RAM外，还有
字节的自定义 ，用户可自行定义 个5×7点阵字符。
答：80，显示数据，64，字符RAM，8
