單片機原理及應用思考題與習題參考答案-資料下載頁

　　

【正文】 制信號時，波特率才與比特率數值上相等。而在采用調制技術進行串行通信時，波特率是描述載波信號每秒鐘變化為信號的數量（又稱為調制速率） 。在這種情況下，波特率與比特率在數值上可能不相等。 解: 異步通信中，接收器和發送器有各自的時鐘，數據常以字符為單位組成字符幀傳送，用一幀來表示一個字符，其字符幀的數據格式為：在一幀格式中，先是一個起始位“0”（低電平） ，然后是 5～8 個數據位，規定低位在前，高位在后，接下來是 1 位奇偶校驗位（可以省略） ，最后是 1～2 位的停止位“1” （高電平） 。異步通信的優點是不需要傳送同步脈沖，可靠性高，所需設備簡單；缺點是字符幀中因包含有起始位和停止位而降低了有效數據的傳輸速率。 解: MCS51 單片機的串行接口由發送緩沖器 SBUF、發送控制器、接收緩沖器 SBUF、輸入移位寄存器、接收控制器、波特率發生器等部件組成。發送緩沖器 SBUF 用于存放將要發送的數據，接收緩沖器 SBUF 用于存放接收的數據，輸入位移寄存器用于接收緩沖并實現串/并轉換，發送/接收控制寄存器用于控制串行口的工作，波特率發生器用于控制串行口發送/接收數據的速度。 解:隨著傳輸距離的增加，誤碼率增加，出現重傳增加，數據傳輸速率降低。 解：串行接口的接收和發送是對同一地址(99H)兩個物理空間的特殊功能寄存器 SBUF 進行讀或寫的。當向 SBUF 發寫命令時(執行MOVSBUF，A指令)，即向發送緩沖器 SBUF 裝載并開始由 TXD 引腳向外發送一幀數據，發送完使發送中斷標志位 TI=1。在滿足串行接口接收中斷標志位 RI()=0 的條件下，置允許接收位 REN()=1，就會接收一幀數據進入移位寄存器，并裝載到接收 SBUF 中，同時使 R1=1。當發讀 SBUF 命令時(執行MOV A，SBUF指令)，便從接收緩沖器 SBUF 讀取信息通過 80C5l 內部總線送 CPU。 解： 串行口有四種工作方式：方式 0(8 位同步移位寄存器)，方式 1(10 位異步收發)，方式2(11 位異步收發)，方式 3(11 位異步收發)。字符幀的數據格式為：在一幀格式中，先是一個起始位“0” （低電平） ，然后是 5～8個數據位，規定低位在前，高位在后，接下來是 1 位奇偶校驗位（可以省略） ，最后是1～2 位的停止位“1” 。兩個字符幀之間可以有空閑位，也可以無空閑位。在 8051 串行口的四種工作方式中，方式 0 和 2 的波特率是固定的，而方式 1 和 3 的波特率 是 可 變 的 ， 由 定 時 器 T1 的 溢 出 率 （ T1 溢 出 信 號 的 頻 率 ） 控 制 。 各 種 方 式 的 通 信 波 特 率如 下：① 方式 0 的波特率固定為系統晶振頻率的 1/12，其值為 fosc/12。其中：f osc——系統主機晶振頻率② 方式 2 的波特率由 PCON 中的選擇位 SMOD 來決定，可由下式表示： 波特率=（2 SMOD/64）f osc 即：當 SMOD=1 時，波特率為 fosc/32，當 SMOD=0 時，波特率為 fosc/64③ 方式 1 和方式 3 的波特率由定時器 T1 的溢出率控制。因而波特率是可變的。定時器 T1 作為波特率發生器，相應公式如下： 波特率=（2 SMOD/32）定時器 T1 溢出率 T1 溢出率=T1 計數率/產生溢出所需的周期數 =（f osc/12）/（2 K?TC） 式中：K——定時器 T1 的位數TC——定時器 T1 的預置初值 解： 當一片 80C51(主機)與多片 80C51(從機)通信時，① 主機的 SM2 位置 0，所有從機的 SM2 位置 1，處于接收地址幀狀態。 ② 主機發送一地址幀，其中，8 位是地址，第 9 位為地址/數據的區分標志，該位置 1表示該幀為地址幀。 ③ 所有從機收到地址幀后，都將接收的地址與本機的地址比較。對于地址相符的從機，使自己的 SM2 位置 0（以接收主機隨后發來的數據幀） ，并把本站地址發回主機作為應答；對于地址不符的從機，仍保持 SM2=1，對主機隨后發來的數據幀不予理睬。 ④ 從機發送數據結束后，要發送一幀校驗和，并置第 9 位（TB8）為 1，作為從機數據傳送結束的標志。⑤ 主機接收數據時先判斷數據接收標志（RB8 ） ，若接收幀的 RB8=0，則存儲數據到緩沖區，并準備接收下幀信息。若 RB8=1，表示數據傳送結束，并比較此幀校驗和，若正確則回送正確信號 00H，此信號命令該從機復位（即重新等待地址幀） ；若校驗和出錯，則發送 0FFH，命令該從機重發數據。⑥ 主機收到從機應答地址后，確認地址是否相符，如果地址不符，發復位信號（數據幀中 TB8=1） ；如果地址相符，則清 TB8，開始發送數據。 ⑦ 從機收到復位命令后回到監聽地址狀態（SM2=1） 。否則開始接收數據和命令。 解： 在微機與單片機構成的測控網絡信中，對于串行口數據傳輸接口的抗干擾能力，在不超過接口標準指定的適用范圍時，都具有一定的抗干擾能力，以保證信號傳輸的可靠性。但在一些工業測控系統中，通信環境往往十分惡劣，就必須充分考慮通信的抗干擾能力，以保證通信的可靠性。（1）選擇合適的通信標準。例如：長距離傳輸采用 RS485 標準能有效抑制功模干擾，采用 20Ma 電流環可以降低信號對各種電器噪聲的敏感程度。（2）在高噪聲環境下使用光纖傳輸介質在高噪聲環境下可以有效減少噪聲干擾。（3）采用光電隔離技術可以提高系統的安全性和可靠性（4）在發送器輸出接口采用限流電路或在發送器輸出端外接電容器，可以有效抑制數據傳輸過程中的串擾。（5）采取降低發送端數據速率的方法可以減少接收端接收數據益處的錯誤。 解：11（位）3600（字符/分鐘）=39600b/ 分鐘=660b/s （方式 3 為每個字符 11 位） 。 解： 主程序框圖如下： 程序如下：ORG 0040H MOV SCON，00H MOV SBUF，0FFH SETB CMOV 00H，CAA：ACALL DELAYCPL 00HMOV C，00HJC BBMOV SBUF，00HSJMP CCBB：MOV SBUF，0FFH串口初始化FFH送SBUF設 標 志調延時程序標志位取反 標志為零標志為 1FF 送SBUF 標志為零OOH送SBUFCC：AJMP AADELAY： MOV R7，8D1：MOV R6，250D2：MOV R5，250D3：DJNZ R5，D3DJNZ R6，D2DJNZ R7，D1 RET END 解：采用查詢方式編寫發送程序如下： ORG 0000HLJMP STARTORG 0030HSTART： MOV SCON，80H ；設定方式 2 發送MOV PCON，80HMOV R0，20H ；給待發送數據塊地址指針 R0 置初值MOV R7，16 ；給數據塊長度計數器 R7 置初值LS： MOV A，@R0 ；取一字節數據送 AMOV C，PMOV TB8，C ；P 隨 A 變，P →TB8MOV SBUF，A ；啟動發送JNB TI，$ ；查詢發送標志，等待一字節發送完CLR TI ；清 TI 標志位DJNZ R7，LSRETEND 解： 程序如下： ORG 0000HLJMP STARTORG 0100HSTART： MOV TMOD，20H ；設定 T1 為模式 2 定時MOV TH1，0F3H ；送時間常數MOV TL1，0F3HSETB TR1 ；啟動定時器 T1MOV SCON，0D0H ；串行接口設定為方式 3，并允許接收MOV R0，30HMOV R7，16JNB RI，$ ；查詢等待接收CLR RIMOV A，SUBF ；從串行接口中讀取數據JN BP，PN ；對該字節進行查錯處理若 P=RB8 無錯，否則有錯JNB RB8，PER ；若 P=1，RB8=0，有錯，轉出錯處理LJMP RIG ；若 P=1，RB8=1，無錯，轉保存數據PN： JB RB8，PER ；若 P=0，RB8=1，有錯，轉出錯處理RIG： MOV @R0，A ；若 P=0，RB8=0，無錯，保存接收到的數據INC R0DJNZ R7，LOOP ；16 字節未接收完，則繼續CLR 7F ；正確接收完 16 位數據，清出錯標志位 7FSJMP $PER： SETB 7F ；校驗有錯，置位 7FSJMP $END 第 4 章 解：MCS51 系列單片機具有很強的外部擴展功能。其外部引腳可構成三總線結構，即地址總線、數據總線和控制總線。單片機所有的外部擴展都是通過三總線進行的。（1）地址總線（AB）地址總線用于傳送單片機輸出的地址信號，寬度為 16 位，可尋址的地址范圍為216=64KB。地址總線是單向的，只能由單片機向外發出。P0 口提供低 8 位地址，P2 口提供高 8 位地址。由于 P0 口既做地址線又做數據線，分時復用，所以，P0 口提供的低 8 位地址是由 P0 口經鎖存器提供的。鎖存信號是由 CPU 的 ALE 引腳提供的。（2）數據總線（DB）數據總線是由 P0 口提供的，寬度為 8 位。P0 口是雙向三態口，是單片機應用系統中使用最頻繁的通道。P0 口提供的數據總線上要連接多個擴展的外圍芯片，而某一時刻只能有一個有效的數據傳輸通道。具體哪一個芯片的數據通道有效，是由各個芯片的片選信號控制選擇的。欲使 CPU 與某個外部芯片交換數據，則 CPU 必須先通過地址總線發出該芯片的地址，使 該 芯 片 的 片 選 信 號 有 效 ， 則 此 時 P0 口 數 據 總 線 上 的 數 據 只 能 在 CPU 和 該芯 片 之 間 進 行 傳 送。（3）控制總線（CB）控制總線實際上是 CPU 輸出的一組控制信號。每條控制信號都是單向的，但是由多條不同的控制信號組合而成的控制總線則是雙向的。MCS51 系列單片機中用于系統擴展的控制信號有 RD, W, PSEN, ALE 和 A。 解：接口（也稱為 I/O 接口）是指連接 CPU 與外部輸入/ 輸出設備之間的部件，這些部件是 CPU 與外設之間進行信息傳送的媒介。I/O 接口芯片都有一個或幾個端口，一個端口對應于接口芯片內部的一個寄存器或一組寄存器，計算機系統要為每個端口分配一個地址，各個端口的地址是唯一的，不能重復。在信息傳送過程中，接口起著數據鎖存、數據緩沖、輸入/輸出、聯絡、數據轉換、中斷管理、時序控制、可編程、電器特征匹配等作用。 解：CPU 與外設之間傳輸數據的控制方式通常有三種：程序方式、中斷方式和 DMA 方式。 程序方式：指用輸入/輸出指令，來控制信息傳輸的方式，是一種軟件控制方式，根據程序控制的方法不同，又可以分為無條件傳送方式和條件傳送方式。無條件傳送方式接口簡單，適用于那些能隨時讀寫的設備。條件傳送方式（查詢方式） 的特點是接口電路簡單，CPU 利用率低（程序循環等待） ，接口需向 CPU 提供查詢狀態。適用于 CPU 不太忙，傳送速度要求不高的場合。要求各種外設不能同時工作，外設處于被動狀態。中斷方式：當外設準備好時，由外設通過接口電路向 CPU 發出中斷請求信號，CPU在允許的情況下，暫停執行當前正在執行的程序，響應外設中斷，轉入執行相應的中斷服務子程序，與外設進行一次數據傳送，數據傳送結束后，CPU 返回繼續執行原來被中斷的程序。其特點是 CPU 的利用率高，外設具有申請 CPU 中斷的主動權， CPU 和外設之間處于并行工作狀態。但中斷服務需要保護斷點和恢復斷點（占用存儲空間，降低速度） ， CPU 和外設之間需要中斷控制器。適用于 CPU 的任務較忙、傳送速度要求不高的場合，尤其適合實時控制中的緊急事件處理。存儲器直接存取方式（DMA）：外設利用專用的接口（DMA 控制器）直接與存儲器進行高速數據傳送，并不經過 CPU（CPU 不參與數據傳送工作） ，總線控制權不在 CPU 處，而由 DMA 控制器控制。其特點是接口電路復雜，硬件開銷大。大批量數據傳送速度極快。適用于存儲器與存儲器之間、存儲器與外設之間的大批量數據傳送的場合。 解： 在計算機系統中，凡需要進行讀寫操作的部件都存在編址的問題。存儲器的每個單元均有自己的地址，對于 I/O 接口，則需要對接口中的每個端口進行編址。通常采取兩種編址方法：一種是獨立編址，另一種是統一編址。統一編址又稱“存儲器映射方式”。在這種編址方式下 ， I/O 端口地址置于存儲器空間中，在整個存儲空間中劃出一部分空間給外設端口 ，端口和存儲單元統一編址。其優點是無需專門的 I/O 指令，對端口操作的指令類型多，從而簡化了指令系統的設計。缺點是端口占用存儲器的地址空間，使存儲器容量更加緊張，同時端口指令的長度增加，