2.4.2-并行IO接口的功能（同步练习）-《单片机技术与应用》同步教学（化学工业出版社）

《并行IO接口的功能》作业： 填空题： 1. 89C51单片机有_______个并行I/O口，每个口线都有_______种工作方式，即_______和_______。 答案：4、2、输入、输出 解析：89C51单片机具有四个并行I/O口（P0、P1、P2、P3），每个口的每条线都可以被配置为输入或输出两种工作方式。这些口线用于传输数据和控制信号，提供了单片机与外部世界通信的途径。 2. 当作为_______模式时，I/O口的端口引脚用于从外部设备接收数据；当作为_______模式时，端口引脚用于向外部设备发送数据。 答案：输入、输出 解析：在输入模式下，I/O口的引脚会接收外部设备的数据。这是通过将引脚配置为高阻态实现的，允许外部信号被内部读入。在输出模式下，I/O口引脚则向外界输出数据，它们可以通过电平或电流形式来控制外部设备。 3. 在89C51单片机中，_______口在扩展外部存储器时作为地址总线的高8位和_______口共同作为数据总线。 答案：P2、P0 解析：在访问外部存储器时，P2口用作高8位的地址线，而P0口用作数据线，与P2一起分时复用作为地址线的低8位和8位双向数据总线。这种结构使得单片机能够管理高达64KB的外部存储空间。 4. 89C51单片机的每个并行I/O口线内部都设有固定的_______电阻，以便于它们在输入模式下被正确识别为逻辑_______电平。 答案：上拉、高 解析：每个I/O口线在输入模式下都通过一个约30KΩ的内置上拉电阻连接到Vcc，这确保了在没有外部驱动时，引脚被拉到高电平状态，从而可以正确地识别为逻辑高电平。 5. 89C51单片机的P3口除了作为通用I/O口外，还具有第_______功能，例如串行通信的_______和_______、外部中断等。 答案：二、RXD、TXD 解析：P3口不仅可用作普通的输入输出端口，每个引脚还有第二功能。例如，P3.0和P3.1分别对应串行通信的接收（RXD）和发送（TXD）功能，P3.2和P3.3通常用于外部中断0和外部中断1。 6. 当使用89C51单片机进行外部存储器扩展时，_______信号用于锁存P0口输出的地址信息。 答案：ALE 解析：在使用外部存储器时，地址锁存使能（ALE）信号用于锁存P0口输出的低8位地址信息。这是因为P0口是地址/数据复用的，需要通过ALE信号区分地址和数据。 7. 为了提高I/O口的驱动能力，可以将I/O口线通过_______电路或使用_______驱动器。 答案：达林顿、ULN2803 解析：为了增强I/O口线的驱动能力，可以使用达林顿对构成的电路或使用集成达林顿驱动器如ULN2803。这些方法可提供比标准I/O口更大的电流输出能力，以驱动更多的负载。 8. I/O口作为输入口使用时，为确保在无输入时的电平状态，通常接一个_______电阻到GND或VCC。 答案：下拉/上拉 解析：为了使I/O口在无输入信号时保持确定的电平状态，通常在作为输入的I/O口上接入上拉或下拉电阻。如果希望默认状态是低电平，则用下拉电阻；如果希望默认状态是高电平，则用上拉电阻。 9. 在读取I/O口状态时，是通过读取对应的_______寄存器来实现的。 答案：数据 解析：要获取I/O口的状态，可以通过读取相应的数据寄存器来实现。每个I/O口都有自己的数据寄存器，反映了当前各个引脚的状态。 10. 在I/O口中，_______口既可以作为一般目的I/O使用，也可以作为系统扩展时的地址、数据复用口。 答案：P0 解析：P0口是唯一一个既可以作为一般目的数字I/O使用，也可以在扩展外部存储器时作为地址和数据的复用口的I/O口。它通过一个多路转换器实现I/O端口和地址/数据总线之间的切换。 11. 在进行单片机外部设备控制时，_______口经常被用来连接设备的控制信号或状态信号。 答案：P3 解析：P3口由于具备双重功能，在不使用其第二功能时，常用于连接设备的控制信号或状态信号，如控制继电器、读取传感器状态等。 12. 当I/O口作为输出口使用时，它能提供_______电源和_______电源两种输出方式。 答案：源、漏 解析：当I/O口设置为输出模式时，它可以提供两种电源输出方式：源电流（推挽输出）和吸收电流（开漏输出）。源电流意味着它能向外提供电流，而吸收电流则是通过外部电源提供电流，并通过I/O口进行开关控制。 选择题： 1. 89C51单片机的并行I/O口有几个？ A. 2 B. 3 C. 4 D. 5 答案：C 解析：89C51单片机具有四个并行I/O口，分别为P0、P1、P2和P3。这些端口提供了32个单独的I/O引脚。 2. 当89C51单片机的I/O口配置为输出模式时： A. 只能输出高电平 B. 只能输出低电平 C. 能输出高电平和低电平 D. 无任何输出 答案：C 解析：当I/O口配置为输出模式时，它们能够输出高电平和低电平。这是因为输出模式通常是推挽式的，即能提供正反两个方向的输出。 3. 哪个端口在89C51单片机中既用作地址线又用作数据线？ A. P0 B. P1 C. P2 D. P3 答案：A 解析：在89C51单片机中，P0端口在扩展外部存储器时既用作低8位的地址线又用作数据线。它是一个复用端口，依靠ALE信号区分地址和数据。 4. 89C51单片机的I/O口作为输入口使用时，为什么可能需要接上拉或下拉电阻？ A. 提高驱动能力 B. 防止短路 C. 避免输入引脚悬浮 D. 减小功耗 答案：C 解析：当I/O口作为输入口使用时，连接上拉或下拉电阻的目的是为了避免输入引脚悬浮，即确保未被驱动时有确定的电平状态，从而避免误读信号。 5. 如何设置89C51单片机的I/O口为输入或输出模式？ A. 通过编程I/O方向寄存器 B. 通过调整外部电路连接 C. 使用特定的指令直接操作 D. 根据连接的设备自动配置 答案：A 解析：设置89C51单片机的I/O口为输入或输出模式是通过编程I/O方向寄存器来实现的。每个端口都有一个对应的方向控制器，用于定义端口的行为（输入或输出）。 6. 在89C51单片机的四组I/O口中，哪一组具有最多的第二功能？ A. P0 B. P1 C. P2 D. P3 答案：D 解析：P3口具有最多的第二功能，包括串行通信的TXD和RXD、外部中断INT0和INT1、定时器输入、外部存储器选择等。因此，与其他端口相比，P3口在多功能性方面具有最强的功能。 7. 当89C51单片机的P0用作数据线时，如何确保地址信息不被丢失？ A. 使用锁存器保持地址信息 B. 将地址信息写入RAM保持 C. 通过专用指令再次发送地址信息 D. 不需要采取任何措施 答案：A 解析：当P0口用作数据线时，为了确保地址信息不被丢失，需要使用锁存器来保持地址信息。这是因为P0口是地址和数据的复用口，需要通过锁存器在不同的操作中保持地址信息。 8. 89C51单片机的I/O口线在默认情况下是： A. 高电平 B. 低电平 C. 高阻态 D. 不确定电平 答案：C 解析：在默认情况下，即未主动配置为输入或输出时，89C51单片机的I/O口线处于高阻态。这是一种三态输出，既不是高电平也不是低电平，相当于端口与电路其他部分电气隔离。 9. 在哪种情况下，需要对89C51单片机的I/O口进行上拉或下拉电阻配置？ A. 所有情况下 B. 仅当作为输出时 C. 仅当作为输入时 D. 当端口悬空时 答案：C 解析：当I/O口作为输入口使用时，为了保证在无信号驱动状态下不浮空，需要对其进行上拉或下拉电阻配置。这样可以确保输入端口在没有外部驱动时处于一个已知的电平状态。 10. 如何提高89C51单片机I/O口的输出驱动能力？ A. 增加I/O口的数量 B. 使用达林顿晶体管阵列 C. 降低供电电压 D. 短接端口之间 答案：B 解析：提高89C51单片机I/O口的输出驱动能力可以通过使用达林顿晶体管阵列来实现。达林顿阵列能够提供比标准I/O口更大的电流增益，从而驱动更大负荷。 11. 在设计89C51单片机的外围电路时，为了增强系统的抗干扰能力，可以采取哪些措施？ A. 减少电源线的宽度 B. 加粗地线 C. 增加信号线的阻抗 D. 减小电容的值 答案：B 解析：加粗地线是增强系统抗干扰能力的有效措施之一。通过减小地线的电阻和电感，可以降低因电流变化引起的电压噪声，从而提高系统的抗干扰性能。 12. 当89C51单片机的P0口被用作数据总线时，哪一项陈述是正确的？ A. P0口不能同时作为地址总线使用 B. P0口只能输出数据，不能输入数据 C. P0口必须使用上拉电阻来提高高电平输出的能力 D. 以上都不对 答案：D 解析：当P0口被用作数据总线时，它实际上是与地址总线分时复用的。P0口不仅能输出数据，也能输入数据，且不需要额外的上拉电阻来提高高电平输出的能力，因为它已经内置了上拉电阻。所以以上选项都不对。 13. 在读取89C51单片机的I/O口状态时，通常需要执行哪些操作？ A. 直接对端口执行写操作 B. 通过特定函数读取端口状态 C. 查询相应的寄存器标志位 D. 不断查询端口直到状态改变 答案：B 解析：读取89C51单片机I/O口的状态通常通过使用特定函数或指令来实现，这些函数可以直接获取端口当前的状态并返回给程序。过程涉及查询相应的数据寄存器，并不需要直接对端口执行写操作或不断查询端口状态。 14. 89C51单片机的I/O口线作为输出时，以下哪种说法是正确的？ A. 它们只能源出电流，不能吸纳电流 B. 它们只能吸纳电流，不能源出电流 C. 它们既能源出电流也能吸纳电流 D. 它们既不能源出电流也不能吸纳电流 答案：C 解析：当89C51单片机的I/O口线配置为输出模式时，它们是推挽输出，这意味着它们既能源出电流（向外部电路提供电流）也能吸纳电流（从外部电路接收电流）。这种结构使I/O端口非常适合于驱动各种类型的负载。 15. 在设计基于89C51单片机的系统时，考虑到I/O口的驱动能力，如果需要控制一个需要较大驱动电流的外部设备（如继电器），应该如何做？ A. 直接将继电器连接到I/O口 B. 使用达林顿晶体管阵列增加驱动能力 C. 使用光耦隔离继电器和I/O口 D. 降低继电器的工作电压 答案：B 解析：当需要控制需要较大驱动电流的外部设备时，应使用达林顿晶体管阵列来增加I/O口的驱动能力。达林顿阵列可以提供比标准I/O口更强的电流，从而能够可靠地驱动如继电器这样的高电流设备。直接连接可能不足以驱动继电器，而光耦隔离主要用于电隔离，不提高驱动能力。降低继电器工作电压并不是一个可行的解决方案，因为这可能导致继电器无法正常工作。 简答题： 1. 89C51单片机的P0端口在扩展外部存储器时如何作用？ 答案：在扩展外部存储器时，89C51单片机的P0端口作为地址/数据总线使用，它先输出低位地址，然后输出数据。 解析：这种复用方式使得P0端口能够在不增加额外引脚的情况下，实现对外部存储器的地址和数据传送。 2. 89C51单片机的P1端口在缺省模式下是什么功能？ 答案：在缺省模式下，89C51单片机的P1端口是标准的双向I/O端口。 解析：P1端口的每个引脚都可以单独配置为输入或输出，无需额外的硬件支持。 3. 89C51单片机的P2端口在扩展外部存储器时扮演什么角色？ 答案：在扩展外部存储器时，89C51单片机的P2端口作为高位地址线使用。 解析：P2端口与P0端口配合，共同实现对外部存储器的访问，提高了系统的扩展能力。 4. 89C51单片机的P3端口有哪些特殊功能？ 答案：89C51单片机的P3端口除了作为通用I/O端口外，还具有串行通信、外部中断、定时器和外部数据存储器访问等特殊功能。 解析：这些特殊功能使得P3端口能够支持更复杂的系统设计和通信需求。 5. 如何配置89C51单片机的端口为输入或输出模式？ 答案：通过设置89C51单片机的数据方向寄存器（Pn), 其中n代表端口号，可以配置端口为输入或输出模式。 解析：数据方向寄存器决定了端口引脚是作为输入还是输出，从而控制数据的流向。 6. 89C51单片机的端口在外部扩展时需要注意什么？ 答案：在外部扩展时，需要注意地址和数据的分离、信号的稳定性和端口的保护。 解析：正确的外部扩展设计确保了系统的稳定性和可靠性。 7. 如何保护89C51单片机的IO端口？ 答案：保护89C51单片机的IO端口可以通过使用电压钳位、过流保护和外部串联电阻等措施。 解析：这些措施可以防止因过压、过流或静电放电导致的端口损坏。 8. 89C51单片机的端口位操作有哪些限制？ 答案：在进行89C51单片机的端口位操作时，需要注意读写属性和潜在的边缘触发效应。 解析：不正确的位操作可能导致意外的端口状态变化，影响系统的稳定运行。 论述题： 1. 讨论89C51单片机并行IO接口的功能多样性。 答案：89C51单片机的并行IO接口（P0、P1、P2、P3）具有广泛的功能，从基本的输入输出到复杂的特殊功能，如串行通信和外部中断。 解析：这种多样性使得单片机能够适应各种不同的应用需求，但同时也要求设计者在硬件和软件设计时考虑每个端口的特性和限制。 2. 分析89C51单片机P0端口作为地址/数据总线的优势。 答案：P0端口作为地址/数据总线的优势在于它减少了外部引脚的使用，简化了硬件设计。 解析：然而，它的缺点在于需要外部锁存器来保持地址信息，增加了系统的复杂性和成本。 3. 探讨89C51单片机P1端口的通用性如何影响系统设计。 答案：P1端口的通用性提供了最大的灵活性，允许设计者根据需要配置每个引脚为输入或输出。 解析：这种灵活性是P1端口的一大优势，但它也意味着设计者需要仔细规划引脚的使用，以避免资源冲突。 4. 描述89C51单片机P2端口在系统扩展中的局限性。 答案：尽管P2端口可以作为高位地址线，但它只有8位，这限制了外部存储器扩展的规模。 解析：在需要大量外部存储器的应用中，设计者可能需要考虑其他扩展方案或使用多个单片机。 5. 阐述89C51单片机P3端口的特殊功能对编程的影响。 答案：P3端口的特殊功能要求编程时考虑端口的特殊用途，如串行通信或外部中断。 解析：这些特殊功能虽然增加了编程的复杂性，但也提供了更多的控制选项和灵活性。 6. 分析89C51单片机IO端口保护对系统可靠性的影响。 答案：适当的IO端口保护可以提高系统的可靠性，防止因电气过应力导致的端口损坏。 解析：端口保护是确保单片机长期稳定运行的重要措施，尤其是在恶劣的电气环境下。 第 1 页，共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $$