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单片机原理及接口技术(第三版)

李朝青 编 / 北京航空航天大学出版社

不够沙雕很自卑 上传

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1、什么是串行异步通信,它有哪些作用?

答:在异步串行通信中,数据是一帧一帧(包括一个字符代码或一字节数据)传送的,每一帧的数据格式参考书。通信采用帧格式,无需同步字符。存在空闲位也是异步通信的特征之一。

289C51单片机的串行口由哪些功能部件组成?各有什么作用?

答:89C51单片机的串行接口由发送缓冲期SBUF,接收缓冲期SBUF、输入移位寄存器、串行接口控制器SCON、定时器T1构成的波特率发生器等部件组成。

由发送缓冲期SBUF发送数据,接收缓冲期SBUF接收数据。串行接口通信的工作方式选择、接收和发送控制及状态等均由串行接口控制寄存器SCON控制和指示。定时器T1产生串行通信所需的波特率。

3、简述串行口接收和发送数据的过程。

答:串行接口的接收和发送是对同一地址(99H)两个物理空间的特殊功能寄存器SBUF进行读和写的。当向SBUF发“写”命令时(执行“MOV  SBUF,A”),即向缓冲期SBUF装载并开始TXD引脚向外发送一帧数据,发送完便使发送中断标志位TI=1

在满足串行接口接收中断标志位RISCON.0=0的条件下,置允许接收位RENSCON.4=1,就会接收一帧数据进入移位寄存器,并装载到接收SBUF中,同时使RI=1。当发读SBUF命令时(执行“MOV  A, SBUF”),便由接收缓冲期SBUF取出信息通过89C51内部总线送CPU

489C51串行口有几种工作方式?有几种帧格式?各工作方式的波特率如何确定?

答:89C51串行口有4种工作方式:

方式08位同步移位寄存器),方式110位异步收发),方式211位异步收发),方式311位异步收发)。

2种帧格式:10位,11

方式0:方式0的波特率≌fosc/12(波特率固定为振荡频率1/12)

方式2:方式2波特率≌2SMOD/64×fosc

方式1和方式3:方式1和方式3波特率≌2SMOD/32×(T1溢出速率)

如果T1采用模式2则:

5、若异步通信接口按方式3传送,已知其每分钟传送3600个字符,其波特率是多少?

答:已知每分钟传送3600个字符,方式3每个字符11位,则:

波特率=11b/字符)×(3600字符/60s=660b/s

689C51SCONSM2TB8RB8有何作用?

答:89c51SCONSM2是多机通信控制位,主要用于方式2和方式3.若置SM2=1,则允许多机通信。

TB8是发送数据的第9位,在方式2或方式3中,根据发送数据的需要由软件置位或复位。它在许多通信协议中可用作奇偶校验位;在多机通信中作为发送地址帧或数据帧的标志位。

RB8是接收数据的第9位,在方式2或方式3中接收到的第9位数据放在RB8位。它或是约定的奇偶校验位,或是约定的地址/数据标示位。

7、设fosc11.059MHz,试编写一段程序,其功能为对串行口初始化,使之工作与方式1,波特率为1200b/s;并用查询串行口状态的方法,读出接收缓冲器的数据并回送到发送缓冲器。

解:

START:MOV  SCON,#40H       ;串行接口工作于方式1

MOV  TMOD,#20H       ;定时器T1工作于模式2

MOV  TH1,#0E8H        ;赋定时器计数初值

MOV  TL1,#0E8H

SETB  TR1               ;启动定时器T1

MOV  A,SBUF            ;读出接收缓冲器数据

MOV  SBUF,A            ;启动发送过程

JNB   TI,$               ;等待发送完

CLR   TI                ;TI标志

SJMP  $                 ;结束

8、若晶振为11.0592MHz,串行口工作与方式1,波特率为4800b/s。写出用T1作为波特率发生器的方式字和计数初值。

解:

MOV  TMOD,#20H       ;定时器T1工作于模式2

MOV  TH1,#0FAH        ;赋定时器计数初值

MOV  TL1,#0FAH

9、为什么定时器T1用作串行口波特率发生器时,常选用工作模式2?若已知系统时钟频率和通信用的波特率,如何计算其初值?

答:因为工作模式2是自动重装初值定时器,编程时无需重装时间参数(计数初值),比较使用。若选用工作模式0或工作模式1,当定时器T1溢出时,需在中断服务程序中重装初值。

已知系统时钟频率fosc和通信用的波特率fbaud,可得出定时器T1模式2的初值

10、若定时器T1设置成模式2作波特率发生器,已知fosc6MHz。求可能产生的最高和最低的波特率。

解:最高波特率为T1定时最小值时,此时初值为255,并且SMOD=1,有:

最高波特率为T1定时最大值时,此时初值为0,并且SMOD=0,有:

11、串行通信的总线标准是什么?有哪些内容?

答:美国电子工业协会(EIA)正式公布的串行总线接口标准有RS-232C,RS-422,RS-423RS-485等。

在异步串行通信中应用最广的标准总线是RD-232C。它包括了按位串行传输的电气和机械方面的规定,如适用范围、信号特性、接口信号及引脚说明等,适用于短距离(<15m)或带调制解调的通信场合。采用RS-422, RS-485标准时,通信距离可达1000m

 12、简述单片几多机通信的原理。

答:当一片89C51(主机)与多片89C51(从机)通信时,所有从机的SM2位都置1.主机首先发送的一帧数据为地址,即某从机机号,其中第9位为1,所有的从机接收到数据后,将其中第9位装入RB8中。各从机根据收到的第9位数据(RB8中)的值来决定从机可否再接收主机的信息。若(RB8=0,说明是数据帧,则使接收中断标志位RI=0,信息丢失;若(RB8=1说明是地址帧,数据装入SBUF并置RI=1,中断所有从机,只有被寻址的目标从机清除SM2SM2=0),以接收主机发来的一帧数据(点对点通信)。其他从机仍然保持SM2=1.

13、当89C51串行口按工作方式1进行串行数据通信时。假定波特率为1200b/s,以中断方式传送数据。请编写全双工通信程序。

解:设系统时钟频率fosc=6.0MHZ。查教材表9-2可知,可取SMOD=0,T1的计数初值为F3H。程序如下:

       ORG   0000H

       AJMP  MAIN      ;上电,转向主程序

       ORG   0023H     ;串行口的中断入口地址

       AJMP  SERVE   ;转向中断服务程序

       ORG   0040H     ;主程序

MAIN: MOV   SP,#60H    ;设置堆栈指针

       MOV   SCON ,#50H

       MOV   PCON ,#00H

MOV   TMOD,#20H

MOV   TH1,#0F3H

MOV   TL1,#0F3H

       SETB   TR1

       MOV   R0 ,#20H    ;置发送数据区首地址

MOV   R1 ,#40H    ;置接收数据区首地址

       MOV   R7 ,#10H    ;置发送字节长度

MOV   R6 ,#10H    ;置接收字节长度

       SETB  ES              ;允许串行口中断

       SETB  EA              ;CPU允许中断

       MOV   A ,@R0       ;取第一个数据发送

       MOV   SBUF ,A         ;发送第一个数据

       SJMP  $        ;等待中断

SERVE: JNB    RI ,SEND   ;TI=1,为发送中断

CLR  RI

          MOV  A ,SBUF   ;读出接收缓冲区内容

          MOV  @R1 ,A      ;读入接收缓冲区

DJNZ  R6 ,L1   ;判断数据块发送完否

SJMP  L2      ;数据块接收完,转L2

L1:INC   R1     ;修改数据区指针

L2:RETI                 ;中断返回

SEND:

       CLR   TI              ;清除发送中断标志

DJNZ  R7 ,L3   ;判断数据块发送完否

SJMP  L4      ;数据块接收完,转L4

L3:    MOV   A ,@R0     ;取数据发送

MOV   SBUF ,A     ;发送数据

 INC   R0              ;修改数据地址

L4:  

       RETI                 ;中断返回

       END

14、以89C51串行口按工作方式3进行串行数据通信。假定波特率为1200b/s,第9数据位作奇偶校验位,以中断方式传送数据。请编写通信程序。

解:

ORG   0000H

       AJMP  MAIN      ;上电,转向主程序

       ORG   0023H     ;串行口的中断入口地址

       AJMP  STOP   ;转向中断服务程序

       ORG   0040H     ;主程序

MAIN:  MOV  SP,#60H

MOV   TMOD,#20H

MOV   TH1,#0E8H

MOV   TL1,#0E8H

       SETB   TR1

       MOV   SCON ,#0D0H

       MOV   PCON ,#00H

       MOV   R0 ,#20H    ;置发送数据区首地址

MOV   R1 ,#40H    ;置接收数据区首地址

       SETB  ES              ;允许串行口中断

       SETB  EA              ;CPU允许中断

       MOV   A ,@R0

       MOV   C, PSW.0        ;PC

       CPL   C

       MOV   TB8 ,C

       MOV   SBUF ,A         ;发送第一个数据

       SJMP  $

STOP: JNB    RI SOUT   ;TI=1,为发送中断

CLR  RI

 MOV  A ,SBUF   ;读出接收缓冲区内容

MOV   C ,PSW.0        ;PC

CPL   C          ;形成奇校验

JC     LOOP1    ;判断接收端的奇偶值,C=1LOOP1

JNB   RB8 ,LOOP2         ;C=0RB8=0,转LOOP2

SJMP   ERROR       ;C=0,RB8=1,转出错处理

LOOP1: JB   RB8 ,LOOP2         ;C=1RB8=1,转LOOP2

SJMP   ERROR       ;C=0,RB8=1,转出错处理

LOOP2:

       MOV  @R1 ,A     ;将接收数据送入接收数据区

       INC   R1          ;修改数据区指针

       RETI

SOUT: CLR   TI     ;是发送中断,清除发送中断标志

INC   R0          ;修改数据区指针

MOV   A ,@R0

       MOV   PSW.0, C         ;PC

       CPL   C

       MOV   TB8 ,C

       MOV   SBUF ,A         ;发送第一个数据

RETI

ERROR:…… 

15、某异步通信接口,其帧格式由1个起始位(0),7个数据位,1个奇偶校验位和1个停止位(1)组成。当该接口每分钟传送1800个字符时,试计算出传送波特率。

解:该异步通信接口的帧格式为10b/字符,当该接口每分钟传送1800个字符时:

波特率=10b/字符)×(1800字符/60s=300b/s

16、串行口工作在方式1和方式3时,其波特率与fosc、定时器T1工作模式2的初值及SMOD位的关系如何?设fosc6MHz,现利用定时器T1模式2产生的波特率为110b/s。试计算定时器初值。

解:关系如下:

当波特率为110b/sfosc6MHz,令SMOD=0,有:

 17、设计一个单片机的双机通信系统,并编写通信程序。将甲机内部RAM 40H--4FH存储区中去。

参考教材例题7-12

1.微处理器,RAM,ROM,以及I/O口,定时器,构成的微型计算机称为单片机。

2.指令寄存器(IR)保存当前正在执行的一条指令;指令译码器(ID)对操作码进行译码。

3.程序计数器(PC)指示出将要执行的下一条指令地址,由两个8位计数器PCHPCL组成。

480C31片内没有程序存储器,80C51内部设有4KB的掩膜ROM程序存储器,87C51是将80C51片内的ROM换成EPROM89C51则换成4KB的闪存FLASHROM,51增强型的程序存储器容量是普通型的2倍。

589C51的组成:一个8位的80C51的微处理器,片内256字节数据存储器RAM/SFR用来存放可以读/写的数据,片内4KB程序存储器FLASHROM用存放程序、数据、表格,48位并行I/O端口P0-P3,两个16位的定时器/计数器,5个中断源、两个中断个优先级的中断控制系统, 一个全双工UART的串行口I/O口,片内振荡器和时钟产生电路,休闲方式和掉电方式。

689C51片内程序存储器容量为4KB,地址从0000-0FFFH开始,存放程序和表格常数,片外最多可扩展64KBROM地址1000-FFFFH,片内外统一编址。单片机的内部存储空间分为数据存储器和程序存储器。

7.内部数据存储器:共256字节单元,包括低128个单元和高128个单元。低128字节又分成3个区域:工作寄存器区(00H~1FH),位寻址区(20H~2FH)和用户RAM区(30H~7FH)存放中间结果,数据暂存及数据缓冲。高128字节是供给特殊功能寄存器(SFR)使用的,因此称之为特殊功能寄存器区(80H~FFH),访问它只能用直接寻址。

内部程序存储器:在8031片内无程序存储器,8051片内具有4KB掩模ROM8751片内具有4KBEPROM

8 引脚是片内外程序存储器的选择信号。当 端保持高电平时,访问内部程序存储器,但在PC(程序计数器)值超过0FFFH(对于8051/8751/80C51)或1FFFH(对于8052)时,将自动转向访问外部程序存储器。当 端保持低电平时,不管是否有内部程序存储器,则只访问外部程序存储器。由于8031片内没有程序存储器,所以在使用8031时, 引脚必须接低电平。

9RST复位信号输入端,高电平有效。保持两个机器周期(24个时钟振荡周期)的高电平有效,完成复位,复位后,CPU和系统都处于一个确定的初始状态,在这种状态下,所有的专用寄存器都被赋

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