微机原理与单片机接口技术第2版李精华课后部分参考答案

PAGE270微机原理与单片机接口技术（第2版）部分习题参考答案习题1一、选择题1．A 2．C 3．C 4．B 5．C 6．B 7．D二、简答题1．什么是微处理器？微处理器由几部分组成？微处理器的工作过程是什么？参考答案：微处理器是微型处理器的统称，微处理器的最初定义是由一片或几片\o"大规模集成电路"大规模集成电路组成的具有运算器和控制器功能的中央处理器，它是计算机系统的核心或“大脑”，支配整个计算机系统工作，微处理器在不同的应用场合有不同的名字，微处理器通常是指中央处理器（CPU）、微控制器（MCU）和数字信号处理器（DSP）三种类型的芯片。微处理器最基本的功能结构包括运算器、控制器、寄存器组及内部总线。微处理器的工作过程就是执行程序的过程，而执行程序就是逐步执行一条条能被微处理器识别的机器指令。2．简述Intel公司生产的几种不同微处理器的功能特性。参考答案：Intel公司于1974年推出了第一块完整的8位计算机芯片8080，于1979年推出的Intel8088被IBM公司于1982年应用在PC上，从此PC市场便开启了一种飞跃发展模式，先后经历了从8088到80286、80386、80486，再到奔腾、奔腾Ⅱ、奔腾Ⅲ、奔腾4乃至安腾和酷睿（core）64位的发展过程。这些微处理器都是由Intel公司制造的，而且都是在8088的基本设计上进行改进的。奔腾4可以执行最初的8088能运行的所有代码，但奔腾4的速度是8088的5

000倍。Intel公司在不同时间推出的不同处理器之间的差异如表1-1所示。3．什么是单片机？单片机控制系统由哪几部分组成？参考答案：单片机是微处理器的一种类型，它是将中央处理器（CPU）、存储器（Memory）及输入/输出单元（I/O）集成在一小块硅片上的集成电路，它具有计算机的部分功能和属性，因此称为微型单片计算机，简称单片机。单片机控制系统由软件系统和硬件系统组成。4．简述单片机设计开发的常用工具。参考答案：51单片机控制系统的软件开发工具为KeilC51软件，51单片机控制系统的硬件开发工具为Proteus软件或其他电路设计软件、51单片机开发仿真器和编程器，以及一些常用测试工具。5．简述51单片机与52单片机的主要区别。参考答案：51单片机与52单片机的主要区别如表1-1所示。三、简述51单片机的开发流程。参考答案：51单片机控制系统的开发流程可分为软件与硬件两部分，这两部分是并行开发的。在硬件方面，主要是绘制原理图、绘制PCB和选择合适的元器件等工作；在软件开发方面，则是运用C语言或汇编语言编写源程序，然后通过编译、链接生成可执行文件，再次进行软件调试/仿真。在完成软件设计后，即可应用在线仿真器加载编译后生成的可执行程序，在目标板上进行在线仿真。若软件、硬件设计无误，则可利用IC编程器将可执行文件烧录到51单片机中，最后将该51单片机插入目标电路板，即完成了设计。习题21．8086CPU由哪两部分组成？它们的主要功能是什么？参考答案：8086微处理器逻辑上由两个独立的部件构成，分别是总线接口部件（BusInterfaceUnit，BIU）和执行部件（ExecutionUnit，EU）。总线接口部件（BIU）负责完成微处理器与存储器、I/O设备之间的信息传输，具体包括读取指令、读取操作数和存储结果。总线接口部件（BIU）同时也提供基本的总线时序控制功能。执行部件（EU）负责指令的执行，它从BIU的指令队列头部读入待执行的指令，译码后提供操作数地址给BIU请求操作数，EU执行指令后将处理结果回送给BIU，同时根据运算结果更新标志寄存器FLAGS中的状态标志位。2．8086CPU在最大工作模式和最小工作模式下有什么相同点和不同点？参考答案：当芯片的引脚接VCC电源时，8086微处理器工作于最小工作模式，即整个系统只有8086一个微处理器，并由它直接产生所有的总线控制信号，以实现存储器和I/O设备的访问与控制，最小工作模式适用于较小规模的系统。当芯片的引脚接地时，8086微处理器工作于最大工作模式。最大工作模式系统通常包含两个或多个处理器，其中，8086作为主处理器，其他处理器为协处理器。在最大工作模式系统中，总线控制信号由一个总线控制器8288根据8086CPU输出的总线周期状态信号（、、）产生。最大工作模式适用于中、大规模的系统。3．简述8086微处理器的存储器分段技术，举例说明物理地址和逻辑地址的关系。参考答案：8086CPU是一款16位微处理器，其内部用于存放地址的寄存器都是16位的，最大只能直接寻址64KB的存储空间。为了实现对1MB单元的寻址，8086系统采用了存储器分段技术，将1MB的存储空间分成许多逻辑段，每段最长64KB字节单元，段内可以使用16位地址码进行寻址。每个逻辑段在实际存储空间中的位置都是可以浮动的，逻辑段的起始地址可由段寄存器的内容来确定。实际上，段寄存器中存放的是段起始地址（20位物理地址）的高16位，称为段地址。逻辑段起始地址的低4位必须为0，也就是说，段地址能够被16整除。各个逻辑段在实际的存储空间中可以完全分开或者首尾连续，也可以部分重叠甚至完全重叠。在存储器分段后，任何一个存储单元都可以被包含在一个或多个逻辑段中，只要知道此存储单元的16位段地址和其相对于段地址的偏移量（称偏移地址），即可访问该存储单元。由段地址和段内偏移地址组成的地址称逻辑地址，记为“段地址：段内偏移地址”。逻辑地址通常在用户编程时使用，但CPU在访问存储器时必须使用20位的物理地址，两者可以通过以下公式来转换：物理地址=16位段地址×10H+16位段内偏移地址4．简述8086CPU的时钟周期、总线周期和指令周期三者的关系。参考答案：总线周期是CPU执行一个总线（读/写）操作所需要的时间。或者说，总线周期是CPU从存储器或I/O端口存取一字节（或一字）所需要的时间。按照数据传输方向来分，总线操作可以分为总线读操作和总线写操作。总线读操作是指CPU从存储器或I/O端口读取数据；总线写操作是指CPU将数据写入存储器或I/O端口。8086/8088CPU的一个基本的总线周期由4个时钟周期（T1、T2、T3、T4）组成，每个时钟周期都完成一些基本操作。时钟周期是系统主时钟CLK频率的倒数，是CPU的基本（最小）时间单位。8086CPU的时钟周期又称时钟状态，即T1状态、T2状态、T3状态、T4状态。此外，还有Ti状态（空闲状态）和Tw状态（等待状态）。5．简述8086CUP在最小工作模式下存储器读操作时序。参考答案：最小工作模式下典型的存储器和I/O读总线周期如图2-6所示。在最大工作模式下，控制信号（ALE、、、、）由总线控制器8288根据8086的总线周期状态信号、和产生。习题3一、选择题1．C 2．C 3．A 4．A 5．D 6．C 7．B 8．A 9．C10．D 11．B 12．A 13．A 14．A 15．C 16．B 17．D 18．C19．A 20．C 21．A 22．C 23．B二、填空题1．程序存储器数据存储器2．工作寄存器区位寻址区用户RAM区3．1μs、2μs4．上电复位手动复位5．2个机器周期三、简答题1．什么是单片机的时钟周期、状态周期、机器周期和指令周期？当主频为24MHz时，一个机器周期的时间是多长？执行一条最长的指令需要多长时间？参考答案：（1）时钟周期也称晶体的振荡周期，定义为时钟频率（）的倒数，是单片机中最基本、最小的时间单位。（2）状态周期用S表示，是单片机内部各功能部件按时序协调工作的控制信号，是单片机内部电路将时钟周期经过二分频后得到的信号，一个状态周期是由两个时钟周期构成的，前半状态周期对应的时钟周期定义为P1，后半状态周期对应的时钟周期定义为P2。单片机的一个状态周期包含两拍，分别为P1和P2。（3）机器周期是指51单片机CPU完成一个基本操作所需的时间。51单片机规定一个机器周期由6个状态周期（S1～S6）组成，而一个状态周期由2个时钟周期组成，则一个机器周期由12个时钟周期组成，可以表示为S1P1、S1P2、S2P1、S2P2、…、S6P1、S6P2。（4）指令周期是51单片机的CPU执行一条指令所需的时间。51单片机的汇编指令分为单字节指令、双字节指令和三字节指令，所需的指令周期也不同，一般为1～4个指令周期。（5）当主频为24MHz时，一个机器周期为0.5μs，执行一条最长的指令需要2μs。2．51单片机系统复位有效时，片内特殊功能寄存器P0～P3、PC、DPTR、SP、ACC、PSW等的内容各是什么？复位能否改变内部RAM单元的内容？参考答案：51单片机系统复位有效时，片内特殊功能寄存器P0～P3、PC、DPTR、SP、ACC、PSW等的内容如表2-6所示。复位不能改变内部RAM单元的内容。3．51单片机有多少个特殊功能寄存器？哪些既可以进行字节操作，又可以进行位操作？参考答案：26个，凡是地址可以被8整除的特殊功能寄存器，都可以进行字节操作和位操作。4．51单片机的引脚有几根I/O线？它们与单片机对外的地址总线和数据总线之间有什么关系？地址总线和数据总线各有几位？参考答案：32根。P2、P0是地址总线，P0是数据总线。地址总线16位，数据总线8位。5．51单片机的P0～P3口在结构上有何异同？参考答案：51单片机一共有32条I/O引脚，由4个8位的并行接口P0、P1、P2和P3组成，每组并行接口有8位I/O接口，分别命名为Px.0～Px.7（x=0～3）。每个I/O引脚都可以独立设置为输入引脚或输出引脚。单片机内部设有对应的特殊功能寄存器P0～P3用于控制或读取并行接口的状态，这些寄存器为直接字节寻址，且都支持按位寻址，即支持独立控制或读取某个I/O端口的状态。图3-6（a）、图3-6（b）、图3-6（c）和图3-6（d）分别为P0、P1、P2和P3这4个I/O端口的内部一位电路结构示意图。由图3-6可知P0～P3的锁存器结构都是一样的，但输入和输出的驱动器的结构有所不同。P0～P3口的每位口锁存器都是一个D触发器，复位以后的初态为1。CPU通过内部总线将数据写入入口锁存器。CPU对端口的读操作有两种：一种是读锁存器的状态，此时端口锁存器的状态由Q端通过上面的三态输入缓冲器送到内部总线；另一种是CPU读取引脚上的外部输入信息，这时引脚状态通过下面的三态输入缓冲器传输到内部总线，由于其内部电路决定了在编写程序的时候要读外部引脚的信息，因此程序中必须先对该端口写1。P1、P2和P3内部有拉高电路，称为准双向口。P0口是漏极开路输出的，内部没有拉高电路，是三态双向I/O口，所以P0口在作为准双向口用时需要外接上拉电阻。P0～P3口既可以按字节读/写，也可以按位读/写。当P0～P3口作为通用端口读取引脚数据时，必须先向P0～P3口写1。P1、P2和P3可以驱动4个LSTTL电路，P0口可以驱动8个LSTTL电路。6．略。习题4一、选择题1．C 2．A 3．A 4．D 5．D 6．A 7．B 8．C 9．D二、填空题1．main2．sbitFLAG=P3^13．sfr4．顺序选择循环5．表达式分号6．ifswitch7．do…whilewhile8．\09．函数10．一个主函数11．假12．真13．（1）求1～10的和（2）求1～100的和（3）求1～10的和14．x=6y=7z=7m=1n=0习题5一、选择题1．C 2．A 3．B 4．B 5．A 6．D 7．C 8．C 9．A 10．B 11．B 12．C 13．D 14．B 15．C二、简答题1．什么是抖动？如何防止抖动发生？常用的防止抖动的方法有几种？参考答案：由于轻触按键内部为弹簧接触式结构，因此按键在闭合和断开时，触点会存在抖动现象。抖动时间的长短与开关的机械特性有关，一般为5～10ms。若不处理，则会产生按下一次按键进行多次处理的问题。可采用硬件消抖和软件消抖的方法消抖。常用的硬件消抖方法是使用一个切换开关及互锁电路组成RS触发器，这个电路可以降低抖动产生的噪声，但所需的元器件较多，增加了产品的成本、提高了电路的复杂程度，一般不使用。软件消抖是单片机设计中的常用方法，其过程：当检测到按键端口为低电平时，不立即确认按键按下，延时10ms后再次进行判断，若该端口仍为低电平，则可确认该端口引脚所接按键确实被按下，实际上避开了按键按下时的抖动时间。2．参考答案：LED数码管有静态显示和动态显示这两种显示方式。静态显示是指无论多少位LED数码管，都同时处于显示状态。LED数码管工作于静态显示方式时，各位的共阴极（或共阳极）连接在一起并接地（或接+5V）；每位的段码线（a～dp）分别与一个8位的I/O口锁存器输出相连。若送往各LED数码管所显示字符的段码一经确定，则相应I/O口锁存器锁存的段码输出将维持不变，直到送入另一个字符的段码为止。正因为如此，静态显示无闪烁，亮度较高，软件控制比较容易，CPU不必经常扫描显示器，节约了CPU的工作时间。但缺点是占用的I/O口较多，硬件成本也较高。因此静态显示方式适合显示位数比较少的场合。动态显示方式是将所有LED数码管的段码端的相应段并接在一起，由一个8位I/O口控制，而各显示位的公共端分别由相应的I/O线控制，称为位选端。显示过程是通过段码端向所有的LED数码管输出所要显示字符的段码，每个时刻都只有一位位选线有效，其他各位都无效。每隔一定时间轮流点亮各位显示器（扫描方式），由于LED数码管的余辉和人眼具有视觉暂留作用，因此只要控制好每位显示的时间和间隔，就能达到同时显示的效果。与静态显示相比，动态显示的优点是节省I/O口，显示器越多，优势越明显；缺点是有一定的闪烁感，占用CPU时间较多，程序编写较复杂。3．独立式按键和矩阵式按键分别具有什么特点？适用于什么场合？参考答案：独立式按键的电路结构是每个按键都占用一个I/O口，按键一端接I/O口，另一端接地。通过程序检测I/O口的输入电平，即可判断是哪个按键按下，然后转去运行对应按键功能程序段。这种按键电路的特点：电路简单，各条检测线独立，识别按键号的软件编写简单；需要占用的I/O口较多，只适用于按键数较少的应用场合。矩阵式键盘由行线和列线组成，一组为行线，另一组为列线，按键位于行、列的交叉点上。如果系统需要较多的按键，那么最好采用矩阵式键盘实现。习题6一、选择题1．D 2．B，B 3．A 4．C 5．D 6．B 7．B 8．C 9．A10．C 11．A 12．A 13．C 14．B 15．A 16．A 17．C 18．A19．A 20．B 21．A 22．A 23．C 24．C 25．C二、简答题1．8051单片机可以提供几个中断源？这几个中断源优先级在同一优先级中优先顺序如何确定？参考答案：8051单片机是一种多中断源的单片机，有5个中断源，它们分别是2个外部中断源、2个定时/计数器中断和1个串行口中断。8051单片机中有2个中断优先级，当几个同优先级的中断源提出中断请求，CPU同时收到几个同一优先级的中断请求时，哪个中断请求能够得到服务取决于单片机内部的硬件查询顺序，其硬件查询顺序便形成了中断的自然优先级，CPU将按照自然优先级的顺序确定该响应哪个中断请求，自然优先级按照外部中断0、定时/计数器T0、外部中断1、定时/计数器T1、串行口的顺序依次响应中断请求。2．51单片机中断系统与控制有关的特殊功能寄存器有哪些？参考答案：51单片机通过设置一些特殊功能寄存器对中断信号进行锁存、屏蔽、优先级控制，它们分别是TCON、SCON、IE和IP。3．简述51单片机响应中断的过程。参考答案：中断处理过程可分为3个阶段，即中断响应、中断处理和中断返回。（1）中断响应。51单片机中断响应条件：=1\*GB3①当前不处于同级或更高级中断响应中，这是为了防止同级或低级中断请求中断同级或更高级中断；=2\*GB3②当前机器周期必须是当前指令的最后一个机器周期，否则等待。执行某些指令需要两个或两个以上机器周期，若当前机器周期不是指令的最后一个机器周期，则不响应中断请求，即不允许中断一条指令的执行过程，这是为了保证指令执行过程的完整性；=3\*GB3③若当前指令是中断返回指令RETI，或读/写中断控制寄存器IE、优先级寄存器IP，则必须再执行一条指令才能响应中断请求。（2）中断处理。CPU响应中断并转至中断处理程序的入口，从第一条指令开始到返回指令为止，这个过程称为中断处理（也称为中断服务程序处理）。中断处理的过程即执行中断服务子程序的过程。（3）中断返回。中断处理程序的最后一条指令是中断返回指令RETI。它的功能是将断点弹出送回PC，使程序能返回原来被中断的程序并继续执行。51单片机的RETI指令除弹出断点外，还通知中断系统已完成相应的中断处理。4．51单片机的哪些中断源在CPU响应后可自动撤除中断请求？对于不能自动撤除中断请求的中断源，用户应采取什么措施?参考答案：（1）IE0和IE1。外部中断请求标志位。当CPU在（P3.2）引脚或（P3.3）引脚上采到有效的中断请求信号时，IE0或IE1位由硬件置1。在中断响应完成后转向中断服务时，再由硬件将该位自动清零。（2）IT0和IT1。外部中断请求触发方式控制位。IT0（IT1）=1脉冲触发方式，后沿负跳有效。IT0（IT1）=0电平触发方式，低电平有效。它们根据需要由软件置1或置0。（3）TF0和TF1。定时/计数器溢出中断请求标志位。当TF0（或TF1）=1时，表示对应计数器的计数值已由全1变为全0，计数器计数溢出，相应的溢出标志位由硬件置1。计数溢出标志位的使用有两种情况，当采用中断方式时，它作为中断请求标志位使用，在转向中断服务程序后，由硬件自动清零；当采用查询方式时，它作为查询状态位使用，并由软件清零。（4）TR0（TR1）。定时/计数器的运行控制位，由软件使其置1或清零。5．51单片机片内有几个可编程的定时/计数器？它们可以有4种工作方式，如何选择和确定工作方式？参考答案：2个。主要由TMOD确定。TMOD是一个不可以位寻址的8位特殊功能寄存器，字节地址为89H，其高4位专供T1使用，低4位专供T0使用，如下表所示。TMOD（89H）T1T0D7D6D5D4D3D2D1D0GATEM1M0GATEM1M0各位的含义如下。（1）GATE：门控位。GATE=0：表示只要用软件使TCON中的运行控制位TR0（或TR1）置1，就可以启动T0（或T1）。GATE=1：表示只有在或引脚为高电平时，并且有软件使运行控制位TR0（或TR1）置1的条件下才可以启动T0（或T1）。（2）：定时/计数方式选择位。=0：设置为定时方式，对内部的机器周期进行计数。=1：设置为计数方式，通过T0（或T1）的引脚对外部脉冲信号进行计数。（3）M1、M0：工作方式选择位。M1M0=00：为工作方式0，作13位计数器用。M1M0=01：为工作方式1，作16位计数器用。M1M0=10：为工作方式2，分成2个独立的8位计数器用。M1M0=11：为工作方式3。6．当51单片机定时器的门控位GATE置1时，定时/计数器如何启动？参考答案：表示只有在或引脚为高电平时，并且有软件使运行控制位TR0（或TR1）置1的条件下才可以启动T0（或T1）。7．对于定时器T0的工作方式3，TR1的控制位已经被T0占用，如何控制定时器T1的开启与关闭？参考答案：当T0工作在方式3时，T1只能工作在方式0～方式2，因为它的控制位已被占用，不能置位TF1，而且不再受TR1和的控制，此时T1只能工作在不需要中断的场合，功能受到限制。一般地，T0工作在方式3时，T1通常用作串行口波特率发生器，用于确定串行通信的速率。8．利用定时器T0产生一个50Hz的方波，由P1.1输出，设fosc=12MHz，试确定TMOD和T0的初值。参考答案：（1）思路。利用T0定时10ms，可以使定时器T0产生一个50Hz的方波，允许中断，编写P1.1输出波形的中断服务程序。（2）程序设计。确定工作方式及TMOD。工作方式1定时，TMOD：00000001H=01H计算初值XX=65 536−10 000=55 536=D8F0H9．在51单片机的定时/计数器中，若使用工作方式1，则能计数多少个机器周期？参考答案：65 536。习题7一、选择题1．B 2．A 3．B，C4．A 5．B 6．A 7．D 8．C 9．B10．B 11．C 12．C 13．C 14．A 15．C 16．D 17．A二、简答题1．什么是串行异步通信？它有哪些特点？串行异步通信的数据帧格式是什么样的？参考答案：串行通信方式。数据信号的传输按位顺序进行，只需要少数几条传输线即可完成。其特点是成本低但速度慢。计算机与外界的数据传输大多数是串行的，串行通信传输的距离可以从几米到几千米。异步通信方式。数据是以帧为单位传输的，每1帧数据由1个字符代码组成，而每个字符帧由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位四部分组成。（1）起始位：它为接收端提供同步信息。0电平表示要传输信号，用于通知接收设备开始接收；1电平表示不传输信号，接收设备在检测到1电平时，不做响应。（2）数据位：它为接收端提供数据信息。数据位可以用5～8位数据表示。若是5位数据，则用D0～D4表示；若是8位数据，则用D0～D7表示。（3）奇偶校验位：它为接收端提供校验信息或性质信息。排在数据位的后面，占1位。若数据位有8位，则校验位用D8表示。在作校验使用时，此位自动设置为0或1；不作校验使用时，此位用于表示本帧信号的性质是地址或数据，1表示传输的为地址帧，0表示传输的为数据帧。（4）停止位：它为接收端提供结束信息。停止位可以用1位、1位半或2位表示，而且必须用1电平表示。接收端接收到此信息，就认为此字符发送完毕。在停止位的后面继续为1的位又称空闲位，空闲位可有可无，但必须是1电平，这时电路处于等待状态。只有异步通信才有空闲位，这也是异步通信的特征。2．什么是波特率？如果某异步通信的串行口每秒传输250个字符，每个字符由11位组成，那么其波特率应为多少？参考答案：波特率对于CPU与外界的通信是很重要的。波特率是每秒钟传输的二进制代码的位数。每秒传输一个格式位就是1比特，即1比特=1b/s。11×250=2750（b/s），即2750b/s。3．简述51单片机内部串行口的4种工作方式的特点与适用场合。参考答案：（1）串行口工作方式0。其为同步移位寄存器输入/输出方式。它可以外接移位寄存器以扩展并行I/O口，也可以外接同步I/O设备。此时用RXD（P3.0引脚）输入/输出8位串行数据，用TXD（P3.1引脚）输出同步脉冲。此方式的波特率是固定的，为fosc/12。（2）串行口工作方式1。它是最常用的10位且波特率可调的异步串行数据通信方式。（3）串行口工作方式2和工作方式3。工作方式2和工作方式3都是每帧11位异步通信格式，由TXD和RXD发送和接收，工作过程完全相同。只是它们的波特率不同，工作方式2的波特率是固定的，工作方式3的波特率是由定时器T1控制的。主要用于多机通信。4．为什么定时器T1作串行口波特率发生器时常采用工作模式2？若已知系统的晶振频率为fosc，则对于通信选用的波特率，如何计算其初值？参考答案：T1的溢出速率取决于T1的计数速率（计数速率=振荡频率fosc/12）和T1的设定初值。定时器T1作波特率发生器使用时，因为工作方式2为自动重装入初值的8位定时器/计数器模式，所以用它作波特率发生器最恰当，若设定的初值为X，则每过256−X个机器周期，定时器T1就产生一次溢出。用公式表示：T1的溢出速率=(fosc/12)/(256−X)。反过来在已知波特率的条件下，可算出定时器T1工作在方式2的初值：X=256−fosc×(SMOD+1)/(384×波特率)。习题8一、选择题1．A 2．C 3．A 4．B 5．D 6．B 7．C 8．A 9．C二、填空题1．模拟数字数字模拟2．分辨率建立时间3．线选法译码法4．同步串行5．数据线SDA时钟线SCL三、简答题1．简述51单片机系统并行扩展的总线结构。参考答案：单片机在进行系统扩展时，使用三条总线与外部芯片连接。（1）数据总线（DB）：P0口作数据总线（8位）。（2）地址总线（AB）：P0口作地址总线的低8位，P2口作地址总线的高8位（16位），寻址范围为64KB。地址线低8位与数据总线分时复用P0口。（3）控制总线（CB）：①使用ALE作地址锁存的选通信号，实现了低8位地址的锁存；②以作为扩展程序存储器的读选通信号；③以信号作为内外程序存储器的选择信号；④以和作为扩展数据存储器和I/O口的读/写选通信号。2．通过总线并行扩展的各种芯片的数据线一般都是并联的，为什么不会发生数据冲突？对连接到总线上的存储器和I/O接口芯片的数据线一般有什么要求？参考答案：（1）单片机通过不同的控制线连接不同类型的外部芯片，不同的控制线有效时对应的外部芯片使用数据总线。例如，有效时，外部ROM通过数据线传输数据，当和有效时，外部RAM通过数据线传输数据。（2）无须锁存器，直接与单片机数据总线连接。3．当单片机系统中的程序存储器和数据存储器的地址重叠时，是否会发生数据冲突？为什么？参考答案：不会发生数据冲突。因为单片机通过不同的控制线区分程序存储器和数据存储器。4．画出用RAM6116、EPROM2764扩展4KB数据存储器、8KB程序存储器的电路原理图，要求数据存储器的地址范围为0000H～0FFFH，程序存储器的地址范围为0000H～1FFFH。参考答案：如下图所示。5．简述I2C总线的结构，挂在I2C总线上的芯片之间是如何进行通信的？参考答案：I2C总线的结构是采用二线制连接的，一条是数据线SDA，另一条是时钟线SCL，SDA和SCL是双向的，I2C总线上各器件的数据线都接到SDA上，各器件的时钟线都接到SCL上。带有I2C总线接口的单片机可直接与具有I2C总线接口的各种扩展器件（如存储器、I/O芯片、A/D转换器、D/A转换器、键盘、显示器、日历/时钟）连接。I2C总线采用纯软件的寻址方法，无须片选线的连接，这大大减小了总线数量。I2C串行总线的运行由主器件控制。主器件是指启动数据的发送（发出起始信号）、发出时钟信号、传输结束时发出终止信号的器件，通常是单片机。从器件可以是存储器、LED或LCD驱动器、A/D转换器或D/A转换器、时钟/日历器件等，从器件必须带有I2C串行总线接口。6．简述SPI总线的结构，SPI接口线有哪几根？作用是什么？参考答案：SPI是Motorola公司推出的一种同步串行接口标准。SPI使用4条线：串行时钟SCK、主器件输入/从器件输出数据线MISO、主器件输出/从器件输入数据线MOSI和从器件选择线。在SPI串行扩展系统中，当某个从器件只作输入（如键盘）或只作输出（如显示器）时，可省去一条数据输出（MISO）线或一条数据输入（MOSI）线，从而构成双线系统（接地）。SPI系统中单片机对从器件的选通需要控制其片选端。但在扩展器件较多时，需要控制较多的从器件片选端，连线较多。在SPI串行系统中，主器件单片机在启动一次传输时，便产生8个时钟，传输给接口芯片作为同步时钟，控制数据的输入和输出。数据的传输格式是高位（MSB）在前、低位（LSB）在后。数据线上输出数据的变化及输入数据时的采样都取决于SCK。但对于不同的外围芯片，有的可能是SCK的上升沿起作用，有的可能是SCK的下降沿起作用。SPI有较高的数据传输速度，最高可达1.05Mb/s。习题9一、选择题1．BC 2．C 3．A 4．C 5．B 6．D 7．A 8．A 9．D二、简答题1．当51单片机控制直流电动机或舵机系统时，应用定时/计数器T0的定时方式输出PWM控制信号，设51单片机的系统时钟为12MHz，说明产生周期为20ms、高电平持续时间为0.5ms的PWM信号的程序设计过程。参考答案：单片机要实现对舵机的控制，必须先完成两个任务：首先产生基本的PWM周期信号，以FUTABA-S3003型舵机为例，需要产生20ms的周期信号；其次是脉冲宽度的调整，即单片机模拟PWM信号的输出，并且调整占空比。单片机作为舵机的控制部分，能使PWM信号的脉冲宽度实现微秒级的变化，从而提高舵机的转角精度。当单片机系统中只需控制一个舵机时，利用一个定时器可改变单片机的一个定时器中断的初值，将20ms分为两次中断执行，一次短定时中断和一次长定时中断。这样既节省了硬件电路，也减少了软件开销，控制系统的工作效率和控制精度都很高。具体的设计过程：若想让舵机转向左极限的角度，它的正脉冲为2ms，则负脉冲为20−2=18（ms），所以开始时在控制口发送高电平，然后设置定时器在2ms后发生中断，中断发生后，在中断程序里将控制口改为低电平，并将中断时间改为18ms，再过18ms进入下一次定时中断，再将控制口改为高电平，并将定时器初值改为2ms，等待下次中断到来，如此往复实现PWM信号输出到舵机。用修改定时器中断初值的方法巧妙形成了脉冲信号，调整时间段的宽度便可使伺服机灵活运动。2．在步进电动机的控制系统中采用1相励磁方式，在每个瞬间，步进电动机只有一个线圈导通。如果以该方式控制步进电动机正转，那么对应的励磁顺序如表5-3所示，励磁顺序1→2→3→4→1。若要控制步进电动机反转，则请写出对应的励磁顺序表。参考答案：控制步进电动机反转，其