單片機(jī)應(yīng)用項(xiàng)目式教程-基于Keil和Proteus 第2版 習(xí)題答案 第4章 思考和練習(xí)解答

第4章思考和練習(xí)解答4.1什么叫串行通信和并行通信？各有什么特點(diǎn)？答：通信的基本方式可分為并行通信和串行通信：并行通信是數(shù)據(jù)的每位同時(shí)發(fā)送或同時(shí)接收；串行通信是數(shù)據(jù)的各位依次逐位發(fā)送或接收。8位數(shù)據(jù)并行傳送，至少需要8條數(shù)據(jù)線(xiàn)和一條公共線(xiàn)，有時(shí)還需要狀態(tài)、應(yīng)答等控制線(xiàn)。長(zhǎng)距離傳送時(shí)，價(jià)格較貴且不方便，優(yōu)點(diǎn)是傳送速度快。串行通信只需要一到兩根數(shù)據(jù)線(xiàn)，長(zhǎng)距離傳送時(shí)，比較經(jīng)濟(jì)，但由于每次只能傳送一位，傳送速度較慢，隨著通信信號(hào)頻率的提高，傳送速度較慢的矛盾已逐漸緩解。4.2串行緩沖寄存器SBUF有什么作用？簡(jiǎn)述串行口接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)程。答：串行緩沖寄存器SBUF有兩個(gè)：一個(gè)是串行發(fā)送緩沖寄存器，另一個(gè)是串行接收緩沖寄存器，用同一特殊功能寄存器名SBUF和同一單元地址99H。接收緩沖寄存器還具有雙緩沖結(jié)構(gòu)，以避免在數(shù)據(jù)接收過(guò)程中出現(xiàn)幀重疊錯(cuò)誤。在完成串行初始化后，發(fā)送時(shí)只需將發(fā)送數(shù)據(jù)輸入SBUF，CPU將自動(dòng)啟動(dòng)和完成串行數(shù)據(jù)的發(fā)送；接收時(shí)CPU將自動(dòng)把接收到的數(shù)據(jù)存入SBUF，用戶(hù)只需從SBUF中讀取接收數(shù)據(jù)。4.3如何判斷串行發(fā)送和接收一幀數(shù)據(jù)完畢？答：串行發(fā)送一幀數(shù)據(jù)完畢，CPU會(huì)將串行控制寄存器SCON中的發(fā)送中斷標(biāo)志TI自動(dòng)置“1”，用戶(hù)可軟件查詢(xún)TI位標(biāo)志，也可以請(qǐng)求中斷。串行接收一幀數(shù)據(jù)完畢，CPU會(huì)將串行控制寄存器SCON中的接收中斷標(biāo)志RI自動(dòng)置“1”，用戶(hù)可軟件查詢(xún)RI位標(biāo)志，也可以請(qǐng)求中斷。需要說(shuō)明的是，TI/RI必須由軟件清0。4.4什么叫波特率？串行通信對(duì)波特率有什么基本要求？80C51單片機(jī)串行通信4種工作方式的波特率有什么不同？答：波特率是串行通信傳輸數(shù)據(jù)的速率。定義為每秒傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)，即：1波特=1位/秒（1bps）串行通信對(duì)波特率的基本要求是互相通信的甲乙雙方必須具有相同的波特率。80C51單片機(jī)串行通信4種工作方式的波特率：方式0波特率固定為fOSC/12；方式1波特率可變：T1溢出率/n(n=32或16)；方式2波特率固定：fOSC/n(n=64或32)；方式3波特率可變：T1溢出率/n(n=32或16)。4.5為什么80C51單片機(jī)串行通信時(shí)常采用11.0592MHz晶振？答：采用11.0592MHz晶振，能得到波特率1200、2400、4800、9600、…等規(guī)范整數(shù)值。因?yàn)槿舨捎镁д?2MHz和6MHz等整數(shù)值，按80C51計(jì)算T1定時(shí)初值的公式，反而不是一個(gè)規(guī)范整數(shù)值，雙方通信時(shí)會(huì)產(chǎn)生波特率誤差而影響串行通信的同步性能。4.6I2C總線(xiàn)只有二根連線(xiàn)（數(shù)據(jù)線(xiàn)和時(shí)鐘線(xiàn)），如何識(shí)別擴(kuò)展器件的地址？又如何識(shí)別相同器件的地址？答：具有I2C總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的器件在器件出廠(chǎng)時(shí)已經(jīng)給定了這類(lèi)器件的地址編碼。另外，I2C總線(xiàn)器件還有3位引腳地址A2A1A0，可用硬件連接方式對(duì)3位引腳接VCC或接地，形成相同器件地址數(shù)據(jù)，如教材書(shū)圖4-20所示。4.7為什么80C51單片機(jī)I2C總線(xiàn)串行擴(kuò)展只能用于單主系統(tǒng)，且必須虛擬擴(kuò)展？答：由于80C51芯片內(nèi)部無(wú)I2C總線(xiàn)接口，因此只能采用虛擬I2C總線(xiàn)方式擴(kuò)展，并且只能用于單主系統(tǒng)，即80C51只能作為I2C總線(xiàn)主器件，不能作為從器件，從器件必須具有I2C總線(xiàn)接口，因此，80C51單片機(jī)不能用于多主系統(tǒng)。4.8I2C總線(xiàn)數(shù)據(jù)傳送中，有哪些基本信號(hào)？一次完整的數(shù)據(jù)傳送過(guò)程應(yīng)包括哪些信號(hào)？答：有4個(gè)基本信號(hào)：起始信號(hào)S、終止信號(hào)P、應(yīng)答信號(hào)A和。另外，還需要用于同步的檢查應(yīng)答信號(hào)。一次完整的數(shù)據(jù)傳送過(guò)程應(yīng)包括起始S、發(fā)送尋址字節(jié)（SLAR/）、應(yīng)答、發(fā)送數(shù)據(jù)、應(yīng)答、…、發(fā)送數(shù)據(jù)、應(yīng)答、終止P。4.9說(shuō)明AT24CXX系列E2PROM頁(yè)寫(xiě)緩沖器的作用，如何應(yīng)用？答：由于E2PROM的半導(dǎo)體工藝特性，對(duì)E2PROM的寫(xiě)入時(shí)間要5～10ms，但AT24CXX系列串行E2PROM芯片內(nèi)部設(shè)置了一個(gè)具有SRAM性質(zhì)的輸入緩沖器，稱(chēng)為頁(yè)寫(xiě)緩沖器。CPU對(duì)該芯片寫(xiě)操作時(shí)，AT24CXX系列芯片先將CPU輸入的數(shù)據(jù)暫存在頁(yè)寫(xiě)緩沖器內(nèi)，然后，慢慢寫(xiě)入E2PROM中。因此，CPU對(duì)AT24CXX系列E2PROM一次寫(xiě)入的字節(jié)數(shù)，受到該芯片頁(yè)寫(xiě)緩沖器容量的限制。例如，AT24C02頁(yè)寫(xiě)緩沖器的容量為16B。寫(xiě)AT24CXX應(yīng)用時(shí)，若CPU寫(xiě)入字節(jié)數(shù)超過(guò)芯片頁(yè)寫(xiě)緩沖器容量，應(yīng)在一頁(yè)寫(xiě)完后，隔5～10ms重新啟動(dòng)一次寫(xiě)操作。其次，若不是從頁(yè)寫(xiě)緩沖器頁(yè)內(nèi)零地址0000寫(xiě)起，一次寫(xiě)入不能超出頁(yè)內(nèi)最大地址1111。若超出，也應(yīng)將超出部分，隔5～10ms重新啟動(dòng)一次寫(xiě)操作。4.10參照?qǐng)D4-1電路，用2片74HC164，擴(kuò)展16位并行輸出，驅(qū)動(dòng)16個(gè)發(fā)光二極管，如圖4-26所示，從左至右每隔0.5s移動(dòng)點(diǎn)亮，不斷循環(huán)。試編制程序，畫(huà)出ProteusISIS虛擬電路，并仿真調(diào)試。解：4.11參照?qǐng)D4-2電路，用2片CC4094，擴(kuò)展16位并行輸出，控制16個(gè)發(fā)光二極管，如圖4-27所示，要求按下列順序每隔0.5秒驅(qū)動(dòng)運(yùn)行，不斷循環(huán)。試編制程序，畫(huà)出ProteusISIS虛擬電路，并仿真調(diào)試。=1\*GB3①?gòu)淖笙蛴乙来吸c(diǎn)亮，每次2個(gè)；=2\*GB3②從左向右依次點(diǎn)亮，每次增加2個(gè)，直至全亮；=3\*GB3③從左向右依次暗滅，每次減少2個(gè)，直至全滅；=4\*GB3④返回=1\*GB3①，不斷循環(huán)。解：C51編程如下：4.12參照任務(wù)11.2中4021“并入串出”程序，試編制4014“并入串出”程序，并在圖4-8虛擬電路中仿真調(diào)試。解：參閱教材書(shū)任務(wù)11.2中提示：若選用CC4014，置入并行數(shù)據(jù)時(shí)需由TXD端CP脈沖上升沿觸發(fā)，只需將“ps=1;ps=0;”程序行改為“ps=1;TXD=0;TXD=1;ps=0;”，其余相同。4.13參照?qǐng)D4-5電路，用2片74HC165，擴(kuò)展16位鍵狀態(tài)信號(hào)并行輸入，如圖4-28所示，要求將16位鍵信號(hào)數(shù)據(jù)存80C51內(nèi)RAM30H、31H。試編制程序，畫(huà)出ProteusISIS虛擬電路，并仿真調(diào)試。解：C51編程如下：需要注意的是，禁止接收REN=0指令必須緊跟在串行接收完畢RI=1后，否則將發(fā)生幀串收數(shù)據(jù)畸變錯(cuò)誤。4.14參照?qǐng)D4-6電路，用2片CC4021，擴(kuò)展16位鍵狀態(tài)信號(hào)并行輸入，如圖4-29所示，要求將16位鍵信號(hào)數(shù)據(jù)存80C51內(nèi)RAM40H、41H。試編制程序，畫(huà)出ProteusISIS虛擬電路，并仿真調(diào)試。解：C51編程如下：4.15設(shè)甲乙機(jī)以串行方式2進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，fOSC=12MHz，SMOD=0。甲機(jī)共發(fā)送10幀數(shù)據(jù)（設(shè)為0～9共陽(yáng)字段碼，依次存在外ROM中），乙機(jī)接收后，存在以40H為首址的內(nèi)RAM中，試分別編制甲乙機(jī)串行發(fā)送/接收程序，并在圖4-9虛擬電路中仿真調(diào)試。解：串行方式2，波特率固定為fOSC/64。甲機(jī)發(fā)送子程序：乙機(jī)接收C51程序：4.16設(shè)甲乙機(jī)以串行方式3進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，ProteusISIS虛擬仿真電路如圖4-30所示。fOSC=11.0592MHz，波特率為4800b/s，SMOD=1，TB8/RB8作為奇偶校驗(yàn)位。按如下要求雙機(jī)通信，試分別編制甲乙機(jī)串行發(fā)送/接收程序，畫(huà)出ProteusISIS虛擬電路，并仿真調(diào)試。=1\*GB3①甲機(jī)每發(fā)送一幀數(shù)據(jù)（設(shè)為0～9共陽(yáng)字段碼，存在外ROM中），同時(shí)在P1口顯示發(fā)送數(shù)據(jù)；用P2.7（驅(qū)動(dòng)LED燈）顯示奇偶校驗(yàn)位（1亮0暗）。接到乙機(jī)回復(fù)信號(hào)后，再暗0.5秒（作為幀間隔）；然后發(fā)送下一數(shù)據(jù)，直至10個(gè)數(shù)據(jù)串送完畢；顯示再暗0.5秒（作為周期間隔），然后重新開(kāi)始第二輪串送循環(huán)操作。=2\*GB3②乙機(jī)接收數(shù)據(jù)，送P2口顯示；用P1.1顯示第9位數(shù)據(jù)（1亮0暗）；奇偶校驗(yàn)后，乙機(jī)發(fā)送回復(fù)信號(hào)，用P1.0顯示校驗(yàn)標(biāo)志（正確時(shí)亮燈，出錯(cuò)時(shí)滅燈）。解：串行方式3波特率取決于T1溢出率，計(jì)算T1定時(shí)初值：T=256-×=256-×=256-12=244=F4H甲機(jī)發(fā)送子程序：乙機(jī)接收C51程序：4.17已知I2C總線(xiàn)串行擴(kuò)展AT24C02電路如圖4-10所示，參照任務(wù)13.1，將80C51內(nèi)RAM數(shù)組a[16]的16個(gè)數(shù)據(jù)（11H、22H、33H、44H、55H、66H、77H、88H、99H、AAH、BBH、CCH、DDH、EEH、FFH、0）寫(xiě)入AT24C02首址為30H的連續(xù)單元中；再將其讀出，存在80C51首址為50H的連續(xù)單元中。試編制程序，并在圖4-11虛擬電路中仿真調(diào)試。解：C51程序如下：KeilC51軟件調(diào)試和ProteusISIS虛擬電路仿真見(jiàn)例9-16。建議讀者試一試去除AT24CXX頁(yè)寫(xiě)延時(shí)，會(huì)產(chǎn)生什麼后果？4.18