单片机与接口技术：CPU与I/O接口的数据传输

"该资源是关于单片机原理及接口技术的课后习题答案，主要涉及第9章的内容，涵盖了输入输出接口在计算机系统中的重要性、作用、数据传输控制方式以及具体应用实例，例如使用74LS273和74LS244扩展8路输入和8路输出接口的设计和编程。" 在计算机系统中，输入输出接口（I/O接口）是必不可少的组成部分，因为它们充当了CPU与外部设备间通信的桥梁。数据从外设传送到CPU，或从CPU发送到外设，都需要经过I/O接口进行中转。接口电路的作用主要包括： 1. **速度匹配**：CPU和外设的工作速度可能存在差异，接口可以缓存数据，确保数据传输速率的兼容性。 2. **数据锁存**：对于输出数据，接口能够存储数据，等待合适的时间将其传递给外设。 3. **三态缓冲**：对于输入数据，接口可以提供三态缓冲，防止信号冲突，确保数据稳定传输。 4. **数据格式转换**：接口可以处理不同设备之间的数据格式差异，使得CPU和外设间的数据交换顺利进行。 CPU与I/O接口之间传输数据的控制方式主要有以下几种： 1. **无条件方式**：CPU执行指令时假设接口始终准备好，数据交换无需额外检查，简单但效率可能不高。 2. **条件方式（查询方式）**：CPU在传输前先查询接口状态，确认准备好后再进行，保证了数据的正确交换，但增加了CPU的等待时间。 3. **中断方式**：接口向CPU发出中断请求，CPU响应后执行中断服务程序进行数据传输，提高了CPU的利用率，但需要处理中断机制的复杂性。 4. **直接存储器存取（DMA）方式**：硬件直接控制数据在内存和外设间交换，CPU无需参与，提高了数据传输速度，但可能会影响CPU对内存的访问。 在实际应用中，例如使用74LS273和74LS244为8051单片机扩展8路输入和8路输出接口，设计电路时，74LS273作为8位D型触发器，用于锁存输出数据，而74LS244作为8位三态缓冲器，用于输入数据的缓冲。编程时，可以通过设置74LS273的输入（D0-D7）和清除（CLR）引脚来控制LED的状态，同时监控输入信号，通过适当的操作实现按钮开关对LED的控制。具体程序设计需要考虑对这两个芯片的初始化、数据写入和读取操作，以及适当的循环或中断处理逻辑，以实现对外设状态的实时检测和控制。