1、微机控制与接口技术练习题一、问答题1 一个好的工业控制计算机系统应具有哪些主要特点？2 常用的工业控制计算机有哪几种？3 简述工业 PC 机的结构。4 STD 总线工业控制机的模板主要有哪些？5 什么叫总线？总线分为哪几类？总线由哪几部分组成？6 什么是系统总线？常用的系统总线有哪些？7 什么是设备总线？常用的设备总线有哪些？8 什么是接口？为什么要在 CPU 与外设之间设置接口？9 接口电路的硬件一般由哪几部分组成？10 接口电路的结构有哪几种形式？11 为什么两个端口可以共用一个端口地址？12 CPU 与接口之间有哪几种传送数据的方式？13 I/O 端口地址的编址有哪两种方式，试说明它们的
2、区别。14 参加 I/O 端口地址译码的一般有哪些信号线？15 什么是中断？定时与中断在微机系统中有什么作用？16 什么叫同步通信方式？什么叫异步通信方式？它们各有什么优缺点？17 设异步传输时，每个字符对应 1 个起始位、7 个数据位、1 个校验位和 1 个停止位，如果波特率为 9600bit/s，则每秒钟能传输的最大字符数是多少？二、选择题1下列设备系统中，一般不与系统总线直接连接的是（ ）A. 外设 B.I/O 接口 C.ROM D.RAM2 RS232C 接口标准中，规定逻辑 “1” MARK 状态电平为（ ）A.+3V +15V B.+3V+5V C. 5V3V D.15V 3V 3
3、8255 工作在方式 1 输入时，将端口 C 的第 4 位 (PC 4 ) 置位，应执行（ ）操作。A.10001000B 端口 C B.00010000B 端口 CC.10001000B 控制字寄存器 D.00001001B 控制字寄存器4串行异步通信协议所规定的一帧数据中，允许最长的一帧数据共有（ ）位。A.13 B.7 C.12 D.85CPU 与外设交换数据，中断驱动 I/O 方式，是( )A. 以 CPU 为主动方 B. 以存储器为主动方C. 以外设为主动方 D. 外设直接和存储器交换数据6CPU 与外设交换数据，当采用程序控制 I/O 方式时，是( )。A. 以 CPU 为主动方
4、B. 以存储器为主动方C. 以外设为主动方 D. 外设直接和存储器交换数据7 8250 接口芯片支持( )通信。A.异步串行 B.同步串行 C.同步与异步串行 D.并行8同步串行通信与异步串行通信比较，以下说法错误的是( )A.异步通信按字符成帧，同步通信以数据块成帧B.异步通信对时钟要求不太严格，同步通信收发双方对时钟严格要求同步C.异步通信可以无校验，同步通信必须有校验D.异步通信传输数据的效率比同步通信高9在 PC 机中，I/O 端口和 DMA 操作使用相同的总线，当( )时，由 DMA 控制器控制系统总线。A. AEN=1 B. ALE=1 C. AEN=0 D. ALE=010相邻两
5、台计算机进行串行通信时，需连接的最基本三条线是（ ）AGND、TxD、RxD BRTS 、TxD 、 GNDCCTS 、RTS、GND DTxD 、RxD 、DTR11串行接口器件 8250（ ）A）只能作异步传送 B）只能作同步传送C）A 和 B 均可 D）可作并行传送12设某片 8255A 在系统中的地址为 1F0H 1F3H，则 A 口、B 口、C 口和控制寄存器的端口地址分别为（ ）A）1F0H、1F1H、1F2H、1F3H B）1F1H、1F2H、1F3H、1F0HC）1F3H、1F2H、1F1H、1F0H D）1F0H、1F2H、1F1H、1F3H13串行接口中，并行数据和串行数据
6、的转换是用（ ）来实现的。A）数据寄存器 B）移位寄存器 C）锁存器 D）A/D 转换器14串行异步通信的实现，必须做到（ ） 。A）通信双方有同步时钟的传送，以实现同步 B）一块数据传送结束时，用循环冗余校验码进行校验 C）以字符为传送信息的单位，按约定配上起始位、停止位和校验位 D）信息组之间用同步字符隔开15PC 机串行通信接口的 I/O 地址为（ ）A）3F8H 3FFH B）278H 27FH C）378H 37FH D）3E0H 3E7H 16RS-232C 标准的电气特性规定逻辑“0”电平为（ ）A）00.4V B）00.8V C）5V 15V D）+5V +15V 17若采用
7、8255A 的 PA 口输出控制一个七段 LED 显示器，8255A 的 PA 口应工作于什么方式。 （ ）A）方式 0 B）方式 1 C）方式 2 D）前面 3 种中的任一方式18ISA 总线的宽度为（ ）A）8 位 B）16 位 C）32 位 D）64 位三、综合题1I/O 地址译码电路如图所示回答下述问题：（1）该译码电路是什么结构形式？（2）按译码电路采用的元器件来分，该译码电路是什么类型？（3）分别指出 、 、 、 、 、 、 、 输出的端口地址。0Y123Y456Y7（4）AEN 参加译码，固定接 ，AEN 0 表示什么？BG22某微机系统包括 5 个接口电路，其端口地址分别为20
8、0H203H，204H207H，208H 20BH ，214H 217H，218H21BH。请利用门电路和给定的 74LS138 型 3 线8 线译码器在下图中设计能满足该系统地址使用要求的译码电路，要求 输出对应端口地址 200H203H ， 输出对应端口地址 204H207H， 输0Y1Y2Y出对应端口地址 208H20BH ， 输出对应端口地址 214H217H， 输出对应端口地址5Y6Y218H21BH，AEN 参加译码，固定接 ，AEN0 表示非 DMA 操作。AG274LS138A9AEN &11111A8A7A6A5A4A3A2A1A0VCCG2ACBAY2G2BY7Y6Y5Y0
9、Y1Y4Y3G13 设 8255A 在微机系统中，A 口、B 口、C 口以及控制口的地址分别为260H，261H，262H 以及 263H。A 组与 B 组均设为方式 0，A 口、B 口均为输入，C 口为输出，试编程初始化。4设利用两台 PC/XT 机进行单工方式的串行通信，A 机发送，B 机接收，通信速率为2400bps，数据位 7 位，停止位 1 位，奇校验，CPU 对通信接口 8250 访问采用中断方式。请将下列为 B 机 8250 编写的初始化程序段补充完整。 (只允许接收数据寄存器满中断) MOV AL, _MOV DX, 3FBHOUT DX, ALMOV AL, _MOV DX,
10、 3F8HOUT DX, ALMOV AL, _MOV DX, 3F9HOUT DX, ALMOV AL, _MOV DX, 3FBHOUT DX, ALMOV AL, 0BHMOV DX, 3FCHOUT DX, ALMOV AL, _MOV DX, 3F9HOUT DX, AL5异步串行通信时，计算机的 RS-232C 接口的 TxD 端发送的波形如下：200H203HG1G2BCBALS138Y2G2AAENY7Y6Y5Y0Y1Y4Y3204H207H214H217H218H21BH208H20BH(1)其中每个字符含 7 位数据位，1 位校验位，1 位停止位，请问该字符的数据是多少 ?
11、采用的是奇校验还是偶校验?(2)假设上述发送数据的速率为 2400bps，请问传送该字符需用多少时间 ?6 8255A 接口芯片地址为 60H63H，请指出下列程序段功能。 1）MOV AL , 80H OUT 63H , AL 其功能是：。 2）MOV AL,08H OUT 63H,AL 其功能是： 。 7设两台 PC 机采用全双工查询方式直接通信，下面是用 8250 作串行异步通信接口的初始化及发送与接收程序。 （1）请给带标号的语句加上正确的注释。 （2）说明初始化程序所规定的传输数据的格式。 （3）当两台 PC 机同时运行下面的通信程序，双方各自从键盘键入字符，请分析程序的运行结果。K
12、EY： MOV DX，3FBHMOV AL，80HOUT DX，AL ；MOV DX，3F8HMOV AL，12OUT DX，AL ；INC DXMOV AL，0OUT DX，AL ；MOV AL，0BHMOV DX，3FBHOUT DX，AL ；MOV AL，03HMOV DX，3FCHOUT DX，AL ；CHECK：MOV DX，3FDHIN AL，DX ；TEST AL，1 ；JNZ REVTEST AL，20H ；JZ CHECKTR： MOV AH，1 ；读键盘缓冲器内容，若有键按下，ZF= 0INT 16HJZ CHECKMOV DX，3F8HOUT DX，AL ；JMP CHE
13、CKREV： MOV DX，3F8HIN AL，DX ；AND AL，7FH ；屏蔽掉 D7MOV BX，0041H ；设置显示属性MOV AH，14 ；用中断调用显示接收到的字符INT 10HJMP CHECK 微机控制与接口技术练习题参考答案一、问答题1具有完善的过程通道，便于各种形式的信息变换，并完成检测数据输入和控制信息输出；具有完善的中断系统和高速数据通道，以使其能迅速响应生产过程的中断请求，并能与生产过程实时交换信息；具有高可靠性，能在规定的时间内连续运行而不发生故障，并且在发生故障时能够快速修复；具有很强的适应环境的能力，能够适应高温、高湿、腐蚀、振动、冲击、灰尘等环境，并有较强
14、的抗电磁干扰能力；具有人机交互功能，使人能够及时地对生产过程进行必要的干预；具有丰富的工业控制软件。2工业 PC 机，STD 总线工业控制机，可编程序控制器，单片机， DSP 微处理器，集散控制系统（DCS ） 。3工业 PC 机系统由工业控制机主机、输入输出接口模板、通信接口模板、信号调理模块等组成。工业 PC 的主机结构包括：加固型机箱、无源总线底板、工业电源、主机板、显示板、硬盘、CD-ROM 驱动器以及显示器、键盘、鼠标等其他配件。输入接口模板包括模拟量输入、开关量输入和脉冲量输入模板等。输出接口模板包括模拟量输出、开关量输出和脉冲量输出模板等。通信接口模板包括串行通信接口板（ RS-
15、232 等） 、网络通信板、现场总线通信板等。信号调理模块对现场各类输入信号进行预处理；对工控机输出信号进行隔离、驱动。远程数据采集模块可直接安装在现场一次变送器处，将现场信号通过现场总线与工控机通信相连。4CPU 模板是工业控制机的核心部件。按照 STD 总线标准设计的 CPU 模板，一般都提供了中央处理器、存储器、DMA 控制器以及串、并行输入输出等功能。存储器板用于计算机系统扩展内存或外存。人-机接口模板是提供显示输出和键盘输入的多功能接口模板。系统支持板。很多系统还需要配置系统支持板，以完善其系统功能。工业 I/O 模板。工业生产过程有大量的开关量信号，这些现场开关量信号通过开关量输入
16、输出模板与工业微机相连。工业现场的压力、温度、位移等模拟量信号，需要通过模拟量输入（A/D）模板与工业控制机相连，以实现信号检测。有些工业用仪表或工业设备（如电机）需要通过模拟量输出（D/A)模板以实现控制。5总线是将计算机系统中各部件连接起来的信息传输通道。通过总线可以传输数据信息、地址信息、各种控制命令和状态信息。利用总线，一个设备就可以完成与另外一个设备或多个设备之间的通信。一般来说，计算机总线分为内部总线、系统总线、外部总线三类。内部总线位于微处理器芯片内部的总线，系统总线是微机系统内部各部件（插板）之间进行连接和传输信息的一组信号线，它是与 I/O 扩展插槽相连接的。外部总线（又称通
17、信总线、设备总线）它用于在系统之间进行互联，如微型机之间、微型机与仪器或其它设备之间。微机总线主要由数据总线、地址总线、控制总线、电源线和地线四部分组成。数据总线用于传输数据信息，地址总线用于传送地址信息，控制总线用于传送控制和状态信号，控制总线是最能体现总线特色的信号，电源线和地线决定总线使用的电源种类及地线分布和用法。6系统总线是微机系统内部各部件（插板）之间进行连接和传输信息的一组信号线，也称微型计算机总线或板级总线，它是与 I/O 扩展插槽相连接的。I/O 插槽中可以插入各种扩充板卡，作为各种外设的适配器与外设连接。常用的系统总线有 ISA 总线，PCI 总线，STD 总线等。7设备总
18、线用于在系统之间进行互联，如微型机之间、微型机与仪器或其它设备之间。常用的设备总线有 RS 一 232C, IEEE1394，USB 总线等。8通常把介于主机和外设之间的一种缓冲电路称为 I/O 接口电路，简称 I/O 接口。CPU 与外部设备交换信息存在以下一些问题：速度不匹配：CPU 的速度很高，而外设的速度要低得多，而且不同的外设速度差异很大。信号电平不匹配：CPU 所使用的信号都是 TTL 电平，而外设大多是复杂的机电设备有自己的电源系统和信号电平。信号格式不匹配：CPU 系统总线上传送的通常是 8 位,16 位或 32 位的并行数据，而各种外设使用的信息格式各不相同，有些设备上用的是
19、模拟量，而有些是数字量或开关量；有些设备采用串行方式传送数据，而有些则采用并行方式。时序不匹配：各种外设都有自己的定时和控制逻辑，与计算机的 CPU 时序不尽相同。因此输入输出设备不能直接与 CPU 的系统总线相连，必须在 CPU 与外设之间设置专门的接口电路来解决这些问题。9每个接口电路中都包含一组寄存器，CPU 与外设进行信息交换时，各类信息在接口中存入不同的寄存器，一般称这些寄存器为 I/O 端口，简称为口（Port） 。用来保存 CPU 和外设之间传送的数据（如数字、字符及某种特定的编码等） 、对输入输出数据起缓冲作用的数据寄存器称为数据端口；用来存放外设或者接口部件本身状态的状态寄存
20、器称为状态端口；用来存放 CPU 发往外设的控制命令的控制寄存器称为控制端口。若干个端口加上相应的控制电路而构成接口。10接口电路的结构形式是指采用什么样的元件、器件或部件，以什么方式来构成接口电路。接口电路一般有以下几种结构形式。固定式结构采用 SSI 或 MSI 的 IC 逻辑芯片，按设计要求组合而成。电路一经做成，其工作方式和功能就固定不变，是一种不可编程的接口电路。半固定式结构是指采用 GAL 或 PAL 器件构成的接口电路。由于采用这种器件的接口电路，其功能和工作方式可以通过改写内部的逻辑表达式加以改变，而逻辑表达式一旦烧入芯片，其功能和工作方式又能固定下来，因此，把它叫做半固定式结
21、构。可编程结构的接口电路，其工作方式和功能可以通过编程方法加以改变，使用灵活，适应面宽，能满足不同外设接口的需要。智能型结构，若采用专门设计的 I/O 处理器（如 I8189)或通用单片机，就可以构成智能接口。由于这些芯片本身带有微处理器，因此，外设的全部管理功能都可由智能接口来完成，大大提高了系统的效率和数据吞吐量。11 正如每个存储单元都有一个物理地址一样，每个端口也有一个地址与之相对应，该地址称为端口地址。有了端口地址，CPU 对外设的输入输出操作实际上就是对 I/O 接口中各端口的读写操作。由于状态端口只做输入操作，控制端口只做输出操作，因此，有时为了节省系统地址空间，在设计接口时往往
22、将这两个端口共用一个端口地址，再用读写信号来分别选择访问。12程序传送方式是指在程序控制下进行信息传送，又分为无条件传送方式和条件传送方式（查询传送方式） 。如果计算机能够确信一个外设已经准备就绪，那就不必查询外设的状态而可直接进行信息传输，这称为无条件传送方式。查询传送方式下，CPU 通过执行程序不断读取并测试外设的状态，如果外设处于准备好状态（输人设备）或者空闲状态（输出设备） ，则 CPU 执行输人指令或输出指令与外设交换信息。中断传送方式。在中断传送方式下，外设具有申请 CPU 服务的主动权，当输入设备将数据准备好或者输出设备可以接收数据时，便可以向 CPU 发出中断请求，使 CPU
23、暂时停下目前的工作与外设进行一次数据传输。数据传输完成以后，CPU 继续进行原来的工作。DMA 方式，DMA 控制器在传输数据时不用指令，而是通过硬件逻辑电路用固定的顺序发地址和用读/写信号来实现高速数据传输。13 I/O 端口与内存单元统一编址。在这种方式中，把一个外设端口作为存储器的一个单元来对待，故每一个外设端口占用存储器的一个地址。从外部设备输入一个数据，作为一次存储器读的操作；而向外部设备输出一个数据，则作为一次存储器写的操作。这种方式的内存和外设的地址分布图是同一个，外设占用了内存单元。I/O 端口与内存单元独立编址。在这种编址方式中，建立了两个地址空间，一个为内存地址空间，一个为
24、 I/O 地址空间。内存地址空间和 I/O 地址空间是相对独立的，访问内存地址空间和 I/O 端口采用不同的指令，因此，指令系统中不仅有访问内存的指令，还有访问 I/O 端口的的输入输出指令。这种方式的存储器地址空间不受 I/O 端口地址空间的影响。14参加 I/O 端口地址译码的主要是地址信息，地址信号线通过 I/O 地址译码电路，产生接口芯片的片选信号 。I/O 地址译码电路不仅仅与地址信息有关，而且还与一些控制信CS号有关，例如用 控制 DMA 或是非 DMA 传送；用 信号控制 8 位还是 16AEN16/CSOI位端口；用 信号控制奇或偶端口；有些译码电路将 或 信号也参加进来。BH
25、RIW15使 CPU 暂停运行原来的程序，按照需要转去执行为紧急事件服务的程序（也称中断服务程序） ，待该程序处理完后，再返回运行原来的程序，此即中断或中断技术。中断除了能解决快速 CPU 与中慢速外设速度不匹配的矛盾以提高主机的工作效率之外，在实现分时操作、实时处理、故障处理、多机连接以及人机联系等方面有广泛的用途。在计算机系统以及实时控制系统中，经常需要用到定时信号，例如计算机系统中的日历时钟，动态存储器的定时刷新信号，实时控制系统中的定时中断、定时检测、定时控制等。16同步通信是指将若干字符组成一个信息组，字符一个接着一个传输。但是，在每组信息（通常称之为信息帧）开始要加上 12 个同步
26、字符。在传输线上没有字符传输时，要发送专用的“空闲” 字符或同步字符，其原因是同步传输字符必须连续传输，不允许有间隙。异步通信是指通信中两个字符之间的时间间隔是不固定的，而在同一字符中的两个相邻代码间的时间间隔是固定的通信方式。一个字符在传输时，除了传送它本身的编码外，还要传输几个附加的数位。一般在字符开始传输前，传输线必须在逻辑上处于“1“状态，可称其为标识态。每个字符的传输用一个起始位（逻辑“0”）表示开始，用停止位表示字符结束，在起始位和停止位之间是几位字符编码和奇偶校验位。这样构成的一串数据称为一帧。一帧数据的各位代码间的时间间隔是固定的，而相邻两帧数据的时间间隔是不固定的。可见，异步
27、通信时字符是一帧一帧传送的，每帧字符的传送靠起始位来同步。在异步通信的数据传送中，传输线上允许空字符。17每秒钟能传输的最大字符数 960)17(960bits二、选择题1. A； 2.D； 3.D； 4.C； 5.C； 6.A； 7.A； 8.D ； 9.A； 10.A11. A； 12.A； 13.B； 14.C； 15.A； 16.D； 17.A； 18.B 三、综合题1、（1）译码电路的结构形式为固定式译码（2）译码电路的类型为专用译码器译码电路（3） 、 、 、 、 、 、 、 输出的端口地址分别为0Y123Y456Y7260H、261H、262H、263H、264H 、265H 、
28、266H、267H。（4）AEN 0 表示非 DMA 操作2、3、MOV DX，263HMOV AL，92HOUT DX，AL4、80H 或 10000000B30H 或 48 00AH 或 00001010B01H5、数据为 31H，采用的是偶校验(2)传送该字符共 10bit200H203HA8A7A6A51 A9A4A3A2G1G2BCBALS138Y2G2AAENY7Y6Y5Y0Y1Y4Y3204H207H214H217H218H21BH208H20BH6、1）初始化 A 口、B 口、C 口工作于方式 0，输出2）C 口按位置位复位，使 PC407、（1）将通信控制寄存器 D71，或者答：置 DLAB1 亦可写入波特率因子低 8 位 写入波特率因子高 8 位设置通信数据的格式设置工作方式（是否使用中断及是否循环测试）或者答：设置 MODEM 控制字亦可读通信状态寄存器判断接收缓冲器是否满 判断发送缓冲器是否空将键入代码发送出去 读入接收字符（2）传输数据的格式为每个字符数据位占 8 位，1 位停止位，采用奇校验（3）当两台 PC 机同时运行通信程序，一方从键盘键入字符，另一方则可在屏幕上将该字符显示出来。
