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)的每位同時發(fā)送或同時接收；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)線和一條公共線，有時還需要狀態(tài)、應(yīng)答等控制線。長距離傳送時，價格較貴且不方便，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，長距離傳送時，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？簡述串行口接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的過程。答：串行緩沖寄存器SBUF有兩個：一個是串行發(fā)送緩沖寄存器，另一個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)接收過程中出現(xiàn)幀重疊錯誤。在完成串行初始化后，發(fā)送時只需將發(fā)送數(shù)據(jù)輸入SBUF，CPU將自動啟動和完成串行數(shù)據(jù)的發(fā)送；接收時CPU將自動把接收到的數(shù)據(jù)存入SBUF，用戶只需從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會將串行控制寄存器SCON中的發(fā)送中斷標(biāo)志TI自動置“1”，用戶可軟件查詢TI位標(biāo)志，也可以請求中斷。串行接收一幀數(shù)據(jù)完畢，CPU會將串行控制寄存器SCON中的接收中斷標(biāo)志RI自動置“1”，用戶可軟件查詢RI位標(biāo)志，也可以請求中斷。需要說明的是，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。因為若采用晶振12MHz和6MHz等整數(shù)值，按80C51計算T1定時初值的公式，反而不是一個規(guī)范整數(shù)值，雙方通信時會產(chǎn)生波特率誤差而影響串行通信的同步性能。4.6I2C總線只有二根連線（數(shù)據(jù)線和時鐘線），如何識別擴(kuò)展器件的地址？又如何識別相同器件的地址？答：具有I2C總線結(jié)構(gòu)的器件在器件出廠時已經(jīng)給定了這類器件的地址編碼。另外，I2C總線器件還有3位引腳地址A2A1A0，可用硬件連接方式對3位引腳接VCC或接地，形成相同器件地址數(shù)據(jù)，如教材書圖4-20所示。4.7為什么80C51單片機(jī)I2C總線串行擴(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I2C總線接口，因此只能采用虛擬I2C總線方式擴(kuò)展，并且只能用于單主系統(tǒng)，即80C51只能作為I2C總線主器件，不能作為從器件，從器件必須具有I2C總線接口，因此，80C51單片機(jī)不能用于多主系統(tǒng)。4.8I2C總線數(shù)據(jù)傳送中，有哪些基本信號？一次完整的數(shù)據(jù)傳送過程應(yīng)包括哪些信號？答：有4個基本信號：起始信號S、終止信號P、應(yīng)答信號A和。另外，還需要用于同步的檢查應(yīng)答信號。一次完整的數(shù)據(jù)傳送過程應(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說明AT24CXX系列E2PROM頁寫緩沖器的作用，如何應(yīng)用？答：由于E2PROM的半導(dǎo)體工藝特性，對E2PROM的寫入時間要5～10ms，但AT24CXX系列串行E2PROM芯片內(nèi)部設(shè)置了一個具有SRAM性質(zhì)的輸入緩沖器，稱為頁寫緩沖器。CPU對該芯片寫操作時，AT24CXX系列芯片先將CPU輸入的數(shù)據(jù)暫存在頁寫緩沖器內(nèi)，然后，慢慢寫入E2PROM中。因此，CPU對AT24CXX系列E2PROM一次寫入的字節(jié)數(shù)，受到該芯片頁寫緩沖器容量的限制。例如，AT24C02頁寫緩沖器的容量為16B。寫AT24CXX應(yīng)用時，若CPU寫入字節(jié)數(shù)超過芯片頁寫緩沖器容量，應(yīng)在一頁寫完后，隔5～10ms重新啟動一次寫操作。其次，若不是從頁寫緩沖器頁內(nèi)零地址0000寫起，一次寫入不能超出頁內(nèi)最大地址1111。若超出，也應(yīng)將超出部分，隔5～10ms重新啟動一次寫操作。4.10參照圖4-1電路，用2片74HC164，擴(kuò)展16位并行輸出，驅(qū)動16個發(fā)光二極管，如圖4-26所示，從左至右每隔0.5s移動點(diǎn)亮，不斷循環(huán)。試編制程序，畫出ProteusISIS虛擬電路，并仿真調(diào)試。解：4.11參照圖4-2電路，用2片CC4094，擴(kuò)展16位并行輸出，控制16個發(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)動運(yùn)行，不斷循環(huán)。試編制程序，畫出ProteusISIS虛擬電路，并仿真調(diào)試。=1\*GB3①從左向右依次點(diǎn)亮，每次2個；=2\*GB3②從左向右依次點(diǎn)亮，每次增加2個，直至全亮；=3\*GB3③從左向右依次暗滅，每次減少2個，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：參閱教材書任務(wù)11.2中提示：若選用CC4014，置入并行數(shù)據(jù)時需由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。4.13參照圖4-5電路，用2片74HC165，擴(kuò)展16位鍵狀態(tài)信號并行輸入，如圖4-28所示，要求將16位鍵信號數(shù)據(jù)存80C51內(nèi)RAM30H、31H。試編制程序，畫出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)畸變錯誤。4.14參照圖4-6電路，用2片CC4021，擴(kuò)展16位鍵狀態(tài)信號并行輸入，如圖4-29所示，要求將16位鍵信號數(shù)據(jù)存80C51內(nèi)RAM40H、41H。試編制程序，畫出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共陽字段碼，存在外ROM中），同時在P1口顯示發(fā)送數(shù)據(jù)；用P2.7（驅(qū)動LED燈）顯示奇偶校驗位（1亮0暗）。接到乙機(jī)回復(fù)信號后，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）；奇偶校驗后，乙機(jī)發(fā)送回復(fù)信號，用P1.0顯示校驗標(biāo)志（正確時亮燈，出錯時滅燈）。解：串行方式3波特率取決于T1溢出率，計算T1定時初值：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個數(shù)據(jù)（11H、22H、33H、44H、55H、66H、77H、88H、99H、AAH、BBH、CCH、DDH、EEH、FFH、0）寫入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虛擬電路仿真見例9-16。建議讀者試一試去除AT24CXX頁寫延時，會產(chǎn)生什麼后果？4.18