单片机应用项目式教程-基于Keil和Proteus 第2版 习题答案 第4章 思考和练习解答

第4章思考和练习解答4.1什么叫串行通信和并行通信？各有什么特点？答：通信的基本方式可分为并行通信和串行通信：并行通信是数据的每位同时发送或同时接收；串行通信是数据的各位依次逐位发送或接收。8位数据并行传送，至少需要8条数据线和一条公共线，有时还需要状态、应答等控制线。长距离传送时，价格较贵且不方便，优点是传送速度快。串行通信只需要一到两根数据线，长距离传送时，比较經济，但由于每次只能传送一位，传送速度较慢，随着通信信号频率的提高，传送速度较慢的矛盾已逐渐缓解。4.2串行缓冲寄存器SBUF有什么作用？简述串行口接收和发送数据的过程。答：串行缓冲寄存器SBUF有两个：一个是串行发送缓冲寄存器，另一个是串行接收缓冲寄存器，用同一特殊功能寄存器名SBUF和同一单元地址99H。接收缓冲寄存器还具有双缓冲结构，以避免在数据接收过程中出现帧重叠错误。在完成串行初始化后，发送时只需将发送数据输入SBUF，CPU将自动启动和完成串行数据的发送；接收时CPU将自动把接收到的数据存入SBUF，用户只需从SBUF中读取接收数据。4.3如何判断串行发送和接收一帧数据完毕？答：串行发送一帧数据完毕，CPU会将串行控制寄存器SCON中的发送中断标志TI自动置“1”，用户可软件查询TI位标志，也可以请求中断。串行接收一帧数据完毕，CPU会将串行控制寄存器SCON中的接收中断标志RI自动置“1”，用户可软件查询RI位标志，也可以请求中断。需要说明的是，TI/RI必须由软件清0。4.4什么叫波特率？串行通信对波特率有什么基本要求？80C51单片机串行通信4种工作方式的波特率有什么不同？答：波特率是串行通信传输数据的速率。定义为每秒传输的数据位数，即：1波特=1位/秒（1bps）串行通信对波特率的基本要求是互相通信的甲乙双方必须具有相同的波特率。80C51单片机串行通信4种工作方式的波特率：方式0波特率固定为fOSC/12；方式1波特率可变：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波特率可变：T1溢出率/n(n=32或16)。4.5为什么80C51单片机串行通信时常采用11.0592MHz晶振？答：采用11.0592MHz晶振，能得到波特率1200、2400、4800、9600、…等规范整数值。因为若采用晶振12MHz和6MHz等整数值，按80C51计算T1定时初值的公式，反而不是一个规范整数值，双方通信时会产生波特率误差而影响串行通信的同步性能。4.6I2C总线只有二根连线（数据线和时钟线），如何识别扩展器件的地址？又如何识别相同器件的地址？答：具有I2C总线结构的器件在器件出厂时已经给定了这类器件的地址编码。另外，I2C总线器件还有3位引脚地址A2A1A0，可用硬件连接方式对3位引脚接VCC或接地，形成相同器件地址数据，如教材书图4-20所示。4.7为什么80C51单片机I2C总线串行扩展只能用于单主系统，且必须虚拟扩展？答：由于80C51芯片内部无I2C总线接口，因此只能采用虚拟I2C总线方式扩展，并且只能用于单主系统，即80C51只能作为I2C总线主器件，不能作为从器件，从器件必须具有I2C总线接口，因此，80C51单片机不能用于多主系统。4.8I2C总线数据传送中，有哪些基本信号？一次完整的数据传送过程应包括哪些信号？答：有4个基本信号：起始信号S、终止信号P、应答信号A和。另外，还需要用于同步的检查应答信号。一次完整的数据传送过程应包括起始S、发送寻址字节（SLAR/）、应答、发送数据、应答、…、发送数据、应答、终止P。4.9说明AT24CXX系列E2PROM页写缓冲器的作用，如何应用？答：由于E2PROM的半导体工艺特性，对E2PROM的写入时间要5～10ms，但AT24CXX系列串行E2PROM芯片内部设置了一个具有SRAM性质的输入缓冲器，称为页写缓冲器。CPU对该芯片写操作时，AT24CXX系列芯片先将CPU输入的数据暂存在页写缓冲器内，然后，慢慢写入E2PROM中。因此，CPU对AT24CXX系列E2PROM一次写入的字节数，受到该芯片页写缓冲器容量的限制。例如，AT24C02页写缓冲器的容量为16B。写AT24CXX应用时，若CPU写入字节数超过芯片页写缓冲器容量，应在一页写完后，隔5～10ms重新启动一次写操作。其次，若不是从页写缓冲器页内零地址0000写起，一次写入不能超出页内最大地址1111。若超出，也应将超出部分，隔5～10ms重新启动一次写操作。4.10参照图4-1电路，用2片74HC164，扩展16位并行输出，驱动16个发光二极管，如图4-26所示，从左至右每隔0.5s移动点亮，不断循环。试编制程序，画出ProteusISIS虚拟电路，并仿真调试。解：4.11参照图4-2电路，用2片CC4094，扩展16位并行输出，控制16个发光二极管，如图4-27所示，要求按下列顺序每隔0.5秒驱动运行，不断循环。试编制程序，画出ProteusISIS虚拟电路，并仿真调试。=1\*GB3①从左向右依次点亮，每次2个；=2\*GB3②从左向右依次点亮，每次增加2个，直至全亮；=3\*GB3③从左向右依次暗灭，每次减少2个，直至全灭；=4\*GB3④返回=1\*GB3①，不断循环。解：C51编程如下：4.12参照任务11.2中4021“并入串出”程序，试编制4014“并入串出”程序，并在图4-8虚拟电路中仿真调试。解：参阅教材书任务11.2中提示：若选用CC4014，置入并行数据时需由TXD端CP脉冲上升沿触发，只需将“ps=1;ps=0;”程序行改为“ps=1;TXD=0;TXD=1;ps=0;”，其余相同。4.13参照图4-5电路，用2片74HC165，扩展16位键状态信号并行输入，如图4-28所示，要求将16位键信号数据存80C51内RAM30H、31H。试编制程序，画出ProteusISIS虚拟电路，并仿真调试。解：C51编程如下：需要注意的是，禁止接收REN=0指令必须紧跟在串行接收完毕RI=1后，否则将发生帧串收数据畸变错误。4.14参照图4-6电路，用2片CC4021，扩展16位键状态信号并行输入，如图4-29所示，要求将16位键信号数据存80C51内RAM40H、41H。试编制程序，画出ProteusISIS虚拟电路，并仿真调试。解：C51编程如下：4.15设甲乙机以串行方式2进行数据传送，fOSC=12MHz，SMOD=0。甲机共发送10帧数据（设为0～9共阳字段码，依次存在外ROM中），乙机接收后，存在以40H为首址的内RAM中，试分别编制甲乙机串行发送/接收程序，并在图4-9虚拟电路中仿真调试。解：串行方式2，波特率固定为fOSC/64。甲机发送子程序：乙机接收C51程序：4.16设甲乙机以串行方式3进行数据传送，ProteusISIS虚拟仿真电路如图4-30所示。fOSC=11.0592MHz，波特率为4800b/s，SMOD=1，TB8/RB8作为奇偶校验位。按如下要求双机通信，试分别编制甲乙机串行发送/接收程序，画出ProteusISIS虚拟电路，并仿真调试。=1\*GB3①甲机每发送一帧数据（设为0～9共阳字段码，存在外ROM中），同时在P1口显示发送数据；用P2.7（驱动LED灯）显示奇偶校验位（1亮0暗）。接到乙机回复信号后，再暗0.5秒（作为帧间隔）；然后发送下一数据，直至10个数据串送完毕；显示再暗0.5秒（作为周期间隔），然后重新开始第二轮串送循环操作。=2\*GB3②乙机接收数据，送P2口显示；用P1.1显示第9位数据（1亮0暗）；奇偶校验后，乙机发送回复信号，用P1.0显示校验标志（正确时亮灯，出错时灭灯）。解：串行方式3波特率取决于T1溢出率，计算T1定时初值：T=256-×=256-×=256-12=244=F4H甲机发送子程序：乙机接收C51程序：4.17已知I2C总线串行扩展AT24C02电路如图4-10所示，参照任务13.1，将80C51内RAM数组a[16]的16个数据（11H、22H、33H、44H、55H、66H、77H、88H、99H、AAH、BBH、CCH、DDH、EEH、FFH、0）写入AT24C02首址为30H的连续单元中；再将其读出，存在80C51首址为50H的连续单元中。试编制程序，并在图4-11虚拟电路中仿真调试。解：C51程序如下：KeilC51软件调试和ProteusISIS虚拟电路仿真见例9-16。建议读者试一试去除AT24CXX页写延时，会产生什麽后果？4.18