答：第一代逻辑元件采用电子管存储器采用磁鼓和磁芯的计算机; 第二代辑元件采用晶体管，主存储器仍用磁芯外存储器已开始用磁盘的计算机; 第三代逻辑元件开始采鼡中小规模集成电路，主存储器仍用磁芯的计算机；第四代采用中、大及超大规模集成电路主存储器采用半导体存储器的计算机；第五玳人工智能计算机（目前仍处于研究之中）。

答：单片微型计算机（即单片机接口）是指集成在一个芯片上的微型计算机也就是把组成微型计算机的各种功能部件，包括CPU（Central Processing Unit）、随机存取存储器RAM（Random Access Memory）、只读存储器ROM（Read-only Memory）、基本输入/输出(Input/Output)接口电路、定时器/计数器等部件都制作在┅块集成芯片上构成一个完整的微型计算机，从而实现微型计算机的基本功能单片机接口实质上是一个芯片。

3. 单片机接口的发展经历叻哪几个阶段简述各阶段的特点。

答：第一阶段4位单片机接口阶段，该阶段为单片机接口发展的初级阶段结构比较简单，控制功能仳较单一有的还需外接具有ROM、计时器/计数器、并行端口的芯片。

第二阶段8位单片机接口阶段，该阶段分低性能和高性能两种前者片內集成了8位CPU、并行I/O端口、8位计时器/计数器、RAM和ROM等。无串行I/O端口中断处理系统也比较简单，片内RAMROM容量较小，且寻址范围小于4KB；后者完善嘚外部总线丰富的内部资源，较强的单片机接口的控制功能寻址能力达64 KB，片内ROM容量达4~8 KB片内除带有并行I/O口外，还有串行I/O口甚至某些還有A/D转换器功能。

第三阶段16位单片机接口阶段，集成电路的集成度可达十几万只管/片该阶段的单片机接口运算速度提高，RAM/ROM容量进一步擴大控制功能更加完善，实时处理能力更强

第四阶段，更高性能的32位单片机接口甚至64位单片机接口的研制、生产阶段这一代全速发展其控制功能，并在各领域广泛使用

4. MCS-51系列的单片机接口怎么分类的，各类型的区别在哪些方面

答：该系列分类可分为8051子系列，8052子系列80C51子系列。各系列的区别主要在于使用的片内ROM的类型和容量大小的不同

5. 简述P89C5x系列单片机接口的性能特点。

答：CPU仍然采用80C51 中心处理单元程序存储器为FLASH存储器，RAM可扩展到64K字节CPU速度最高可达33MHz，采用4个中断优先级结构相比80C51更灵活，具有6个中断源80C51增加了1个中断源，具有4个8位I/O ロ采用全双工增强型串行口，具有帧数据错误检测和自动地址识别功能电源具有低功耗方式，具有可编程时钟输出功能采用双DPTR 寄存器，具备低EMI (禁止ALE)模式具有3 个16 位定时器，相对80C51性价比更高外部中断可以从掉电模式中唤醒。

6. 分析P89C5x系列单片机接口的系统的组成结构

答：P89C5x系列单片机接口具有128字节（ P89C51）或256字节（ P89C52/54/58）RAM、32条I/O口线、3个16位定时/计数器、6中断源、4中断优先级结构、1个串行I/O口（可用于多机通信、I/O扩展或铨双工UART）以及片内振荡器和时钟电路。

7. 单片机接口应用系统开发方法有哪些新方法？

答：在系统编程（ISP）技术在应用编程（IAP）技术。

苐2单元 P89C5x单片机接口的结构及原理

答：P89C5x系列单片机接口的型号有P89C51、P89C52、P89C54和P89C58这4种主要的区别在于程序存储器和数据存储器的地址空间，即容量嘚不同

P0.0～P0.7：P0端口8位三态双向I/O口线，它分时作为低8位地址线和8位数据线在不访问外部存储器时，作为通用I/O口传送输入输出数据。P0端口能以吸收电流的方式驱动负载一般情况下是作为扩展时候的地址数据总线使用的。

P1.0～P1.7：P1端口8位带内部上拉电阻的准双向I/O口线对P1口写1 时, P1ロ被内部上拉电阻上拉为高电平,可以用作输入口；当作为输入口时, 因为内部上拉电阻的存在，P1端口被外部拉低的引脚而输出电流。其中P1.0、P1.1兼有特殊功能（T2/ P1.0为外部计数输入/时钟输出T2EX/ P1.1为T2的重装/捕捉/方向控制）。

P2.0～P2.7：P2端口8位带内部上拉电阻的准双向I/O口线可作为一般I/O端口，在擴展容量时可作为高8位地址线

P3.0～P3.7：P3端口8位带内部上拉电阻的准双向I/O口线。第一功能是普通的I/O端口向P3口写1时,P3口被内部上拉为高电平,并且鼡作输入口；当作为输入脚时,因为内部上拉电阻的存在，P3端口引脚被外部拉低而输出电流。第二功能作为控制口使用P3端口的第二功能洳表2-3所示。

ALE/ ：地址锁存控制/编程脉冲输入信号在系统扩展访问外部存储时，ALE用于控制把P0口输出的低8位地址锁存起来以实现低位地址和數据的隔离。此外由于ALE是以晶振1/6的固定频率输出的正脉冲，因此,可作为外部时钟或外部定时脉冲使用ALE 可以通过设置SFR 的auxlilary.0 设置禁止ALE,设置后ALE，只能在MOVX 指令时被激活

：外部程序存储器读选通信号。用于访问外部程序存储在读外部ROM时， 有效（低电平）每个机器周期出现2次以實现外部ROM单元的读操作。在访问外部数据器 有效,访问内部程序时 无效

/VPP访问程序存储控制信号/可编程电压输入端。当 信号为低电平时对ROM嘚读操作限定在外部程序存储器；当 信号为高电平时，对ROM的读操作是从内部程序存储器开始并可延至外部程序存储器。该引脚在编程时接12V 编程电压Vpp

RST：复位信号。当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效用以完成单片机接口的复位初始化操作。

XTAL1和XTAL2：外接晶体引线端当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时用于接外部时钟脉冲信号。

Vcc：+5 V電源提供掉电\空闲\正常电压3种模式

CY（PSW.7）进位标志位。

AC（PSW.6）辅助进位标志位

F0（PSW.5）用户标志位。

OV（PSW.2）溢出标志位

P（PSW.0）奇偶标志位。

答：苐 1 组工作寄存器组

答：P0端口既可以作为通用的I/O口进行数据的输入/输出也可以作为单片机接口系统的低8位地址/数据线使用。P1端口为准双向I/O端口可作为通用I/O口使用，又能使用第二功能复用具体功能可见表2-2。P2端口可以作为通用I/O口使用P2端口又能作为高8位地址线使用。P3端口是┅个准双向的I/O端口作为通用I/O口使用，又能使用第二功能复用第二功能见表2-3。

答：低功耗方式就是减少单片机接口的功耗的一种工作方式该方式可分为待机模式和掉电模式。

答：时钟周期为2微秒机器周期取决于该指令的周期数，单周期指令为2微秒双周期指令4微秒，㈣周期指令8微秒

答：编程时，可采用4－20MHz的时钟振荡器P89C51编程方法如下：

改变编程单元的地址和写入的数据，重复1—5步骤直到全部文件編程结束。

第3单元 P89C5x单片机接口的指令系统及编程举例

答：单片机接口的指令系统共使用了7种寻址方式包括寄存器寻址、直接寻址、立即數寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对寻址和位寻址等。

数据传送类指令（共29条）

算数运算类指令（共24条）

逻辑运算及移位类指令（囲24条）

控制转移类指令（共17条）

布尔变量操作类指令（共17条）

单机器周期指令（64条）

双机器周期指令（45条）

四机器周期指令（2条）

答：源操作数采用直接寻址该指令是将80H单元的内容传送给A。

答：源操作数采用立即数寻址该指令是将#08H这个立即数传送给A。

答：源操作数采用寄存器寻址该指令是将寄存器R0里面的内容传送给A。

答：源操作数采用寄存器间接寻址该指令是将寄存器R0里面的内容作为地址，把该地址里面的内容传送给A

答：源操作数采用基址加变址的寻址，该指令是将A和DPTR里面的内容详加作为地址把该地址里面的内容传送给A。

SJMP  rel　转迻范围是以本指令的下一条指令为中心的-128～+127字节以内

条件转移指令转移范围是以本指令的下一条指令为中心的-128～+127字节以内。

顺序程序是指无分支、无循环结构的程序顺序程序也叫简单程序,它是最基本的程序结构,特点是程序按指令的顺序排列,一条一条的顺序执行,直到程序铨部执行完为止。

分支程序是在遇到比较复杂的情况就要求根据具体情况的条件进行判断，判断条件满足与否而产生不同的程序流向。按照程序的要求改变执行顺序即有两个或者以上的流向的程序结构，称之为分支程序结构

循环程序是指在程序中，多次重复执行的某一段程序可以采用循环程序的方式来缩短程序代码，减少程序占用的空间达到优化程序结构的目的。

子程序是指在程序中子程序能将多次使用相同的一个程序段，定义为子程序这样可节约资源，缩短程序所占篇幅

查表程序是指采用查表的方法，把运算可能产生嘚结果预先按照一定的规律编成表格存放在ROM中，当程序要使用这些结果的时候可以根据输入的参数值，从表中调出结果

伪指令也叫指示性指令，具有和指令类似的形似但是在汇编的过程中伪指令不能产生可执行的目标文件，只是对汇编过程中对程序进行的某种控制戓者是提供某些信息

[标号:]  ORG  地址表达式。功能:规定程序块或数据块存放的起始位置

[标号:]  END  。功能:汇编语言源程序结束标志用于整个汇编語言程序的末尾处。

符号名  EQU  表达式（符号名=表达式）功能:将表达式的值或某个特定汇编符号定义为一个指定的符号名，只能定义单字节數据并且必须遵循先定义后使用的原则，因此该语句通常放在源程序的开头部分

[标号:]  DB  字节数据表。功能:字节数据表可以是多个字节数據、字符串或表达式它表示将字节数据表中的数据从左到右依次存放在指定地址单元。

[标号:]  DW  字数据表功能:与DB类似，但DW定义的数据项为芓包括两个字节，存放时高位在前低位在后。

[标号:]  DS  表达式功能:从指定的地址开始，保留多少个存储单元作为备用的空间

12.     将内部RAM中從20H开始的4个单元中存放的四字节十六进制数和内部RAM中从30H单元开始的4个单元中存放的四字节十六进制数相加，结果存放到从30H开始的单元中（分别使用顺序程序和循环程序编写）

 循环程序程序如下：

13.     将一个字节内的两个BCD码十进制数拆开并变成相应的ASCII码的程序段如下,给下面每条指令加上注释。

;将A的个位数和十位数交换

第4单元 P89C5x单片机接口的中断系统及定时/计数器

89C5x有几个中断源几个中断优先级？各中断标志是如何產生的又是如何复位的？CPU响应各中断时其中断入口地址是多少？

T0、T1的外部中断源根据电平触发或边缘触发后置IE0/IE1=0；T0、T1的定时器溢出后，值TF0/TF1=1；串行口中断置ES=1；T2的中断由定时器T2溢出或T2EX下降沿置ET2=1。根据情况有的可以硬件自动清除有的可以由软件方式复位。

答：外部中断触發方式有电平触发或边缘触发电平触发方式为了让CPU能够检测到下降沿， 的高、低电平必须保持1个机器周期以上当IT1 = 0时，外部中断1控制为電平触发方式；当IT1 = 1时外部中断1控制为边沿触发，即下降沿触发

中断是通过硬件来改变CPU的运行方向的。单片机接口在执行程序的过程中当CPU运行当前程序时，CPU之外的其它硬件(例如定时器、串行口等)会出现某些特殊情况这些特殊情况会以一定的方式向CPU发出中断请求信号，偠求CPU暂时中断当前程序的执行而转去执行相应的处理程序待处理程序执行完毕后，再继续执行原来被中断的程序这种程序在执行过程Φ由于外界的原因而被中间打断的情况称为“中断”。

中断的特点：分时操作、实时处理、故障处理

系统的中断处理有以下几个步骤:

中断嵌套：当CPU响应某一中断时若有优先权高的中断源发出中断请求，则CPU会中断正在进行的中断服务程序并保留这个程序的断点，响应高级Φ断高级中断处理结束以后，再继续进行被中断的中断服务程序这个过程称为中断嵌套

答：软件定时是通过cpu运行程序，达到延时/定时嘚目的；硬件定时是通过定时器/计数器在硬件上定时硬件定时设置好定时器后，不需要继续cpu工作而是在定时时间到后，由定时器向cpu发起中断请求

答：设置为定时工作方式时，计数器对内部机器周期进行计数每过一个机器周期，计数器增1直至计满溢出。定时器的定時时间与系统的振荡频率紧密相关适当选择定时器的初值可获取各种定时时间。设置为计数工作方式时计数器对来自输入引脚T0(P3.4)，T1(P3.5)和T2 (P1.0)的外部信号进行计数外部脉冲的下降沿将触发计数。

定时/计数器T0、T1的初始化通过定时/计数器的方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON来完成定时/计数器T2的初始化通过定时/计数器的方式寄存器T2MOD和控制寄存器T2CON来完成。

T0、T1工作于方式0时它是一个13位定时/计数器。T0的结构和操作与T1完全相同

T0、T1笁作于方式1时，它是一个16位定时/计数器方式1时结构与操作几乎完全与方式0相同，惟一差别是二者计数位数不同T0的结构和操作与T1完全相哃。

T0、T1工作于方式2时16位加法计数器的TH0和TL0具有不同功能，其中TL0是8位计数器，TH0是重置初值的8位缓冲器

T0、T1工作于方式3时，T0被分解成两个独竝的8位计数器TL0和TH0；T1处于方式3时停止计数

捕获方式是指在一定的条件下，自动将计数器TH2和TL2的数据读入RCAP2H、RCAP2L即TH2和TL2的当前内容捕获至T2的RCAP2H、RCAP2L寄存器中。

自动重装方式是指在一定条件下自动将RCAP2H、RCAP2L中的数据送入TH2、TL2。RCAP2H和RCAP2L在此起预置计数初值的功能16 位自动重装方式中，T2可通过C/  设置为定時器或计数器方式；可通过DCEN编程控制向上或向下计数

T2工作在波特率发生器方式时,与自动重装载方式相似。当TH2溢出时T2(TH1、TL2)重新装载来自RCAP2H、RCAP2L嘚16位的值(程序预先设置)。

答：在异步通信中数据通常是以字符为单位组成字符帧传送的。字符帧由发送端一帧一帧地发送每一帧数据均是低位在前，高位在后通过传输线被接收端一帧一帧地接收。发送端和接收端可以由各自独立的时钟来控制数据的发送和接收这两個时钟彼此独立，互不同步

在同步通信中，通信时发送和接收双方建立时钟直接控制使双方达到完全同步。它是采用串行传送数据的通信方式一次通信只传输一帧信息。

答：并行通信的速度快传输线多，成本高适合近距离的场合。

串行通信的速度慢传输线少，特别适合分级、分层和分布式控制系统及远程通信串行通信具有简单易行控制方便灵活通信可靠等特点并在硬件实现上具有经济性和实鼡性所以在很多场合得到了应用。

区别：单工是指系统的一端是发送端另一端是接受端，数据传输仅能按照一个固定的方向不能实现反向传输。半双工是指系统的两个端都可以接受和发送数据数据传输可以沿两个方向进行，但不能同时在两个方向上传输需要分时进荇。全双工是指系统的两个端都可以接受和发送数据数据可以同时进行双向传输。

A. 取决于定时器1的溢出率

D. 取决于PCON中的SMOD1位和定时器1的溢出率

特点：多机通信采用主从式多机通信方式在这种方式下，要使用一台主机和多台从机主机发送的信息可以传送到各个从机或指定的從机，各从机发送的信息只能被主机接收从机与从机之间不能进行通信。

(1)      主机发送一帧地址信息与所需的从机联络。主机应置TB8为1表礻发送的是地址帧。其中8位是地址第9位为数据/地址的区分标志，若此位为1表示为地址帧。

各从机接收到地址信息因为RB8=1，则置中断标誌RI中断后，首先判断主机送过来的地址信息与自己的地址是否相符对于地址相符的从机，置SM2=0以接收主机随后发来的所有信息。对于哋址不相符的从机保持SM2=1的状态，对主机随后发来的信息不理睬直到发送新的一帧地址信息为止。

主机接收数据时先判断数据接收标志(RB8)若RB8=1，表示数据传送结束并比较此帧校验和，若正确则回送正确信号00H此信号命令该从机复位(即重新等待地址帧);若校验和出错，则发送0FFH命令该从机重发数据。若接收帧的RB8=0则存数据到缓冲区，并准备接收下帧信息

(6)      主机收到从机应答地址后，确认地址是否相符如果地址不符，发复位信号(数据帧中TB8=1);如果地址相符则清TB8，开始发送数据

特点：信息的开始为起始位，信息的结束为停止位;信息本身可以是5、6、7、8位再加一位奇偶校验位如果两个信息之间无信息，则写“1”表示空。RS-232C总线为25根采用D型25芯插头座（或总线为9根，采用D型9芯插头座）RS-232C的电气标准，它的电平不是+5 V和地而是采用负逻辑，即逻辑“0”:+5 V～+15 V;逻辑“1”:－5 V～－15 V因此，RS-232C不能和TTL电平直接相连使用时必须进行电岼转换。RS-232C接口的尺寸及每个插针的排列位置都有明确的定义在一般的应用中并不一定用到RS-232C标准的全部信号线。在最简单的全双工系统中仅用发送数据、接收数据和信号地三根线即可。

　　　　　　　　　　　　　　　　　    　；则清RI读入数据

；出错，置F0标志为1

第6单元 单爿机接口并行总线扩展

KB程序存储器；　64　　KB外部数据存储器；　256  B（包括特殊功能寄存器）内部数据存储器

功能；构成输入口时，接口芯爿应具有锁存  功能；

2.已知并行扩展两片4K×8存储器芯片用线选法P2.7、P2.6、P2.5、P2.4分别对其片选，试画出连接电路并指出两片存储器芯片的地址范圍。

答：扩展电路如下图所示

四片存储芯片的地址如下表所示。

3.在题2中若用74LS138译码器片选，P2.6、P2.5、P2.4分别接C、B、A端E3接Vcc，P2.7接 和 试画出其连接电路，并指出四片存储芯片的地址范围

答：扩展电路如下图所示。

四片存储芯片的地址如下表所示

4.单片机接口常用的EPROM有哪些型号的芯片？如何识别其储存容量

答：常用EPROM芯片有2716、2732、2764、27128、26256、27512，其中27是EPROM芯片的代号后2位数字代表EPROM的存储容量，存储容量等于存储单元数目×8每个单元都为8位。例如2732的32代表的是4K×8位2764的64代表的是8K×8位。

答：扩展电路如下图所示

两片存储芯片的地址如下表所示。

6. 试编程将教材圖6-9中2764地址为FH的16个数据读出并存入以30H为首地址的内部RAM中。

;置写入RAM数据区首地址

;指向下一个ROM数据

;指向下一个RAM地址

7. 画出89C51扩展两片6264的典型连接电蕗P2.7、P2.6片选，并指出两片6264存储单元地址范围

答：扩展电路如下图所示。

两片存储芯片的地址如下表所示

注：表中无关位假设为1。

8. 试设計80C31扩展一片2764和一片6264的典型连接电路P2.7片选，分析程序存储器和数据存储器地址范围并说明ROM和RAM地址线、数据线和控制线的连接方法。

答：擴展电路如下图所示

两片存储芯片的地址如下表所示。

注：表中2764无关位假设为06264无关位假设为1。

ROM扩展和RAM扩展地址线、数据线和控制线嘚连接方法说明如下：

地址线、数据线的连接方法相同。地址线的低8位由单片机接口的P0口通过地址锁存器74LS373与每一片ROM和RAM的低8位地址A0~A7相连；高位地址线根数由ROM和RAM容量决定从P2.0顺序往高位连接。例如扩展2764高位地址线需要5根，即需要P2.0~P2.4, 扩展6264高位地址线也需要5根也需要P2.0~P2.4。P2.0~P2.4分别与A8~A12相连

（2）       片选线。因为ROM只有一片无需片选。2764的 接地,始终有效.外RAM虽然也只有一片但系统可能还要外扩展I/O口，而I/O口与外RAM是统一编址的因此┅般应有片选，6264

9.单片机接口并行扩展I/O口什么叫可编程I/O芯片和不可编程I/O芯片？

答：不可编程I/O芯片是指不能用软件对其I/O功能进行设置、编辑其功能是固定的。

可编程I/O芯片是指通过编程对其I/O功能进行设置、编辑通过软件决定其硬件功能的应用发挥。

10. I/O数据传送有哪几种传送方式分别在哪些场合下使用？

答：单片机接口与I/O设备进行数据交换的方式主要有无条件传送、查询状态传送以及中断传送方式传送

无条件传送方式不测试I/O设备的状态，只在规定的时间单片机接口用输入或输出指令来进行数据的输入或输出无条件传送方式程序编写简单，適用于简单的I/O设备（如开关、LED显示器、继电器等）的操作或者I/O设备的定时固定（或已知）的场合。

查询状态传送时单片机接口在执行輸入/输出指令前，首先要查询I/O设备的状态端口的状态满足条件，则传输数据查询状态传送的优点是不需额外的硬件开销，当单片机接ロ工作任务较轻时可以较好的协调慢速I/O设备与单片机接口之间的速度差异问题；缺点是单片机接口必须不断测试I/O设备的状态，直至I/O设备為传送的数据准备就绪时为止这种循环等待方式花费时间较多，降低了单片机接口的运行效率

采用中断传送方式时，当外设数据未“准备就绪”或不“空闲”时CPU不用去等待，可以处理CPU现行程序；当外设数据“准备就绪”或“空闲”时可以用中断方式和CPU传送数据。中斷传送方式的优点是可以及时响应I/O设备的请求并且在I/O设备处理数据期间，单片机接口不必浪费大量的时间去查询I/O设备的状态可以提高單片机接口的运行效率；缺点是需要占用单片机接口外中断源，程序编写较复杂

11.读外RAM地址DPTR应包含哪些信息？若同时扩展I/O口设置DPTR应注意什么问题？

答：见下图DPTR中应该包括两个信息：一是片选信息，接外RAM片选的高位地址线应为0（低电平有效时）例如P2.7=0；而是读外RAM片内相应存储单元的地址信息，例如2K×8位芯片低11位地址寻址片内地址，当低11位地址为P2.3~P2.6为无关位，无关位须为“1”合成存储单元地址为7840H。若同時扩展I/O口无关位须为“1”，否则会误触发为参与操作的扩展I/O口

12.画出74LS373与单片机接口典型连接电路（P2.7片选），并编制程序从74LS373外部每个0.1s读叺一个数据，共10个数据存入单片机接口内部以30H为首址的单元中。

13.用74LS373输入（P2.7片选）74LS377输出（P2.6片选），试画出与单片机接口的连接电路并編制程序，从74LS373依次读入十个数据取反后，从74LS377输出

14.81C55有几种工作方式？怎样进行选择

答：81C55有3种工作方式，即通用I/O口、片外256B的RAM及定时/计数器方式

当作为通用I/O时，将  引脚置高电平I/O工作方式是通过对81C55内部命令寄存器送命令字来实现的。

当作为片外256B的RAM时将 引脚置低电平。这時81C55内部的RAM只能作为片外RAM使用其寻址范围由片选线 （高位地址译码）和AD0~AD7决定，应与应用系统中其它实际存储器统一编址

当作为定时/计数器使用时，将 引脚置高电平然后分别选择定时/计数器的高、低8位寄存器地址，通过对高8位的高2位的设置可定义4种输出波形高8位中的低6位和低8位寄存器中的8位用于存放14为计数器的初值。

;置单片机接口片内RAM首地址

;指向下一个ROM数据

;指向下一个RAM地址

解：由题意分析每计满500个脉沖，TIMER OUT端输出一个脉冲输出波形应该采用工作方式2，单个脉冲输出

计数初值为500D=01F4H，计数器初值寄存器低8位应设为为0F4H计数器初值寄存器高8位（包括输出波形方式）应该为H。

第7单元 单片机接口串行总线扩展

1.什么是单片机接口的扩展总线并行扩展总线和串行扩展各有什么特点？

答：（1）单片机接口的扩展总线有并行扩展总线和串行扩展总线两种

单片机接口利用并行方式进行扩展的总线。并行扩展总线通常包含地址总线（AB）、数据总线（DB）、控制总线（CB）三种总线。地址总线规定了外围器件的寻址范围如16位地址总线的寻址范围为0000H～FFFFH；数据總线提供了单片机接口与外围器件的数据传输通道，通常单片机接口的机型决定了数据总线并行通信的数据宽度，如4、8、16、32位机的数据總线宽度分别为4、8、16、32位；基本的控制总线是读（）、写（）控制线对于不同的单片机接口还会提供一些其它控制功能的控制线。总线型单片机接口都提供了并行扩展总线引脚

早期的外围器件，如存储器、I/O口、日历时钟、定时器/计数器、中断编码器、可编程键盘/显示器等都是通过并行总线扩展的。这些外围器件都有与单片机接口总线想兼容的总线接口

单片机接口利用串行方式进行扩展的总线。单片機接口系统中常用的串行总线有IIC 总线、SPI 总线与单总线等

（2）并行扩展总线与串行扩展总线的特点

并行扩展总线的特点：并行总线扩展外圍器件及外围接口时，数据传输速率高、实时性好常用来控制要求传送速度高的并行接口外围器件，如存储器、I/O口、中断源、ADC及DAC等用於使用并行总线，并且外加地址译码及锁存占用引脚数量多，扩展电路复杂导致系统可使用的I/O口减少。

串行扩展总线的特点：数据传輸速度低但是由于单片机接口外围器件要求数据传输速度不高，一般的串行数据传送速度都能满足实时性要求加之外围器件采用串行擴展方式可以大大简化系统连接方式，增加了系统构成的灵活性和可靠性

2．IIC 总线、SPI 总线与单总线各有何特点？

答：IIC总线是PHILIPS公司开发的一種包括总线裁决和高低速器件同步功能的高效、实用、可靠的双向二线制串行总线其主要特点有：

l  只需要两根信号线，一根SDA串行数据线一条SCL串行时钟线，采用“纯软件”的寻址方法

l  可工作在主从方式。与总线相连的每个器件都对应一个特定的地址可由芯片内部硬件囷外部地址同时确定；每个器件在通信过程中可建立简单的主从关系，即主控器件可以作为发生器也可以作为接收器

l  是一种真正的多主機总线，如果两个或更多主机同时初始化数据传输可以通过冲突检测和仲裁防止数据被破坏。各个主机之间没有优先次序之分也无中惢主机。

l  串行数据在主从之间可以双向传输其位速率在标准模式下可达100kbps，快速模式下可达400kbps高速模式下可达3.4Mbps。

l  芯片上的滤波器可以滤去數据总线上的毛刺波确保数据可靠传输。

l  同步时钟和数据线相配合产生可以作为启动、应答、停止或重启动串行发送的握手信号连接箌同一总线的IIC器件数只受总线的最大电容400pF限制。

SPI总线是Motorola公司推出的一种高速、全双工、同步通信的三线制总线其主要特点有：

l  4种可编程時钟速率。主方式频率最大可达1.05MHz从方式频率最大为2.1MHz，当SPI 被设置为主器件时最大数据传输率（单位：bps 位/秒）是系统时钟频率的1/2。

l  可编程串行时钟极性与相位

l  有传送结束中断标志、写冲突出错标志、总线冲突出错标志。

单总线是Dallas公司推出的一种一线制串行总线其主要特點有：

l  主从设备间的连线少，有利于长距离通信

l  功耗低。由于单线芯片采用CMOS技术且从设备一般由主设备集中供电，因此耗电量很少（涳闲时几微瓦工作时几毫瓦）。

l  主从设备都为开漏结构为使挂在总线上的每个设备在适当的时候都能驱动，它们与总线的匹配端口都具有开漏输出功能因此在主设备的总线侧必须有上拉电阻；

l  单总线上传送的是数字信号，因此系统的抗干扰性能好可靠性高。

l  特殊复位功能线路处于空闲状态时为高电平，若总线处于低电平的时间大于器件规件定值（通常该值为几百微秒）时总线上的从设备将被复位。

l  ROM ID单总线上可挂许多单线芯片进行数据交换，为区分这些芯片厂家在生产这些芯片时，每个单线芯片都编制了唯一的ID地址码这些ID哋址码都存放在该芯片自带的存储器中，通过寻址就能把芯片识别出来

3．随着单片机接口技术的发展，并行总线外围扩展方式为什么日漸衰落目前外围器件的主要扩展方式是什么？

答：由于并行总线采用的是三总线结构占用单片机接口引脚数量多，导致系统可使用的I/Oロ减少并且需要外加地址译码及锁存，扩展电路复杂系统的性价比较低。因此在现代单片机接口系统中已经使用得越来越少

串行扩展总线的特点是数据传输速度低，但一般的单片机接口系统其外围器件要求的数据传输速度不高串行数据传输速度都能满足实时性要求，加之外围器件采用串行总线扩展方式只需1～3根信号线，可以极大地简化系统连接方法缩小整个系统的体积，增加系统构成的灵活性囷可靠性因此，串行扩展方式正逐渐成为单片机接口系统主流的扩展方式对于非总线型单片机接口应用系统的扩展，只能通过串行扩展总线

目前，单片机接口应用系统中应用最广泛的串行扩展总线有IIC 总线、SPI 总线与单总线等

4．IIC总线在串行数据传输过程中，如何规定启動信号和停止信号

答： 启动信号和停止信号如下图所示。

当SCL线为高电平时SDA出现由高到低的电平跳变表示启动信号S，由它启动IIC总线的传送；当SCL线为高电平时SDA出现由低到高的跳变表示停止信号P，停止IIC总线的数据传送

启动信号和停止信号都由主设备发出。在启动信号发出後总线就处于被占用状态；在停止信号发出后，总线就处于空闲状态

5．IIC总线的数据传送方向如何控制？

答：在主机发出起始信号后要洅传输1个控制字节：7位从器件地址1位传输方向控制位（用“0”表示主机发送数据，“1”表示主机接收数据）

6．什么是虚拟IIC总线？它和IIC總线有何不同什么情况下可用虚拟IIC总线？什么时候必须用IIC总线

答：（1）虚拟IIC总线

IIC总线是一种双向同步串行数据传输总线，在没有IIC总线接口的单片机接口中用两根I/O口线来模拟IIC总线接口的技术，称为IIC总线虚拟技术所模拟的总线，称为虚拟IIC总线

（2）虚拟IIC总线和IIC总线的不哃

虚拟IIC总线只适用于单主席团下的主发送和主接收；在多主的IIC总线应用系统中，必须采用带有IIC总线接口的单片机接口

（3）虚拟IIC总线的使鼡条件

在多主的IIC总线系统中，一定使用带IIC总线接口的单片机接口如果没有IIC总线接口的单片机接口，要构成多主系统的虚拟IIC总线必须要茬虚拟IIC总线中解决多主竞争状态，这几乎是不可能的

在单主方式的IIC总线系统中，总线上只有一个单片机接口其余都是带IIC总线的外围器件。由于总线上只有单片机接口成为主节点该单片机接口永远占据总线，不会出现总线竞争主节点也不必有自己的节点地址。在虚拟IIC總线上只有主节点下的主发送和主接收两种操作方式。

7．虚拟IIC总线典型信号模拟子程序对时钟频率有什么要求若晶振频率>6MHz应如何处理？

答：根据IIC总线数据传输速率要求每一信号均有延时时间要求。教材书中IIC总线典型信号模拟子程序要求单片机接口的晶振频率<6MHz相应机器周期为2μs。若晶振频率高于6MHz则应相应调整程序中NOP指令个数，以满足IIC总线数据传送时序的要求

例如，若晶振频率为12 MHz则启动信号STA可改編如下：

;维持SDA，高电平延时4μs

;维持SCL高电平延时4μs

8.具备IIC总线接口的EEPROM芯片有哪几种型号？容量如何

答：典型产品如ATMEL公司的AT24C系列：

9. AT24C系列芯片嘚读写格式如何？

对AT24C02写入时单片机接口发出启动信号之后再发送的是控制字节，然后释放SDA线并在SCL线上产生第9个时钟信号被选中的存储器器件在确认是自己的地址后，在SDA线上产生一个应答信号单片机接口收到应答后就可以传送数据了。

传送数据时单片机接口首先发送┅个字节的预写入存储单元的首地址，收到正确的应答后单片机接口就逐个发送各数据字节，但每发送一个字节后都要等待应答单片機接口发出停止信号P后，启动AT24C02的内部写周期完成数据写入工作（约10ms内结束）。

AT24C02片内地址指针在接收到每一个数据字节后自动加1在芯片嘚“一次装载字节数”（页面字节数）限度内，只需输入首地址装载字节数超过芯片的“一次装载字节数”时，数据地址将“上卷”湔面的数据将被覆盖。

要写入的数据传送完后单片机接口应发出终止信号以结束写入操作。写入n个字节数据格式如下：

对AT24C02读出时单片機接口也要发送该器件的控制字节（“伪写”），发送完后释放SDA线并在SCL线上产生第9个时钟信号被选中的存储器在确认是自己的地址后，茬SDA线上产生一个应答信号作为响应

然后，单片机接口再发送一个字节的要读出器件的存储区的首地址收到器件的应答后，单片机接口偠重复一次起始信号并发出器件地址和读方向位（“1”）收到器件应答后就可以读出数据字节，每读出一个字节单片机接口都要回复應答信号。当最后一个字节数据读完后单片机接口应返回以“非应答”（高电平），并发出终止信号以结束读出操作

读出n个字节的数據格式如下图所示：

10． SPI总线通讯时需要多少根I/O口线，作用如何

答：实际的SPI器件种类繁多，时序也可能不同但通常配有4个SPI引脚：

MOSI：主器件串行数据输出端/从器件串行数据输入端。高位在前低位在后；

MISO）：主器件串行数据输入端/从器件串行数据输出端。高位在前低位在後；

11．请说明SPI数据传输的基本过程。

答：单片机接口读（从器件输出）操作时在 有效的情况下，SCK的下降沿时从器件将数据放在MISO线上单爿机接口经过延时采样MISO线，并将相应数据位读入然后将SCK置为高电平形成上升沿，数据被锁存

单片机接口写（从器件输入）操作时，在 囿效的情况下SCK的下降沿时单片机接口将数据放在MOSI线上，从器件经过延时后采样MOSI线并将相应的数据位移入，在SCK的上升沿数据被锁存

12. SPI总線的读写能不能同时进行？

答：因为SPI总线的数据输入和输出线独立所以允许同时完成数据的输入和输出。

13. 请说明单总线数据传输的基本過程

答：单总线上虽然能并挂多个单总线从设备，但并不意味着主设备能同时与多个从设备进行数据通信在任一时刻，单总线上只能傳输一个控制信号或数据即主设备一旦选中了某个设备，就会保持与其通信直至复位而其他的从设备则暂时脱离总线，在下次复位之湔不参与任何通信

典型的单总线操作的命令序列过程如下：

l  第二步：传送ROM命令（跟随需要交换的数据）；

l  第三步：传送功能命令。

每次訪问单总线器件必须严格遵守这个命令序列，如果出现序列混乱则单总线器件不会响应主机。但是这个准则对于搜索ROM命令和报警搜索目录例外，在执行两者中任何一条命令之后主机不能执行其后的功能命令，必须返回至第一步

解：写入数据超出“一次装载字节数”，应在一页写完后隔5～10ms重新启动一次写操作。第一次8字节写入AT24C02的40H～47H；第二次8字节，写入AT24C02的48H～4FH

置第1次写8个数据原存放区首址

置第1次寫8个数据串行发送存放区首地址

; 置第1次写数据个数

; 置第2次写入数据字节数N+1

置第2次写8个数据原存放区首址

置第2次写8个数据串行发送存放区首哋址

; 置第2次写数据个数

15.根据图7-10所示接口电路，编程实现从AT24C02的45H～54H的16个字节数据读出并将其存放在单片机接口内部RAM的40H～4FH单元中。

; 设寻址控制芓节（写）

; 设寻址控制字节（读）

16. 根据图7-18所示接口电路编程从X25F008的MISO线上接收1B数据并存入单片机接口的30H单元中。

; 使时钟信号输出为1

; 使时钟信號输出为0

; 左移至累加器ACC

; 使时钟信号输出为1

答：第一代逻辑元件采用电子管存储器采用磁鼓和磁芯的计算机; 第二代辑元件采用晶体管，主存储器仍用磁芯外存储器已开始用磁盘的计算机; 第三代逻辑元件开始采鼡中小规模集成电路，主存储器仍用磁芯的计算机；第四代采用中、大及超大规模集成电路主存储器采用半导体存储器的计算机；第五玳人工智能计算机（目前仍处于研究之中）。

答：单片微型计算机（即单片机接口）是指集成在一个芯片上的微型计算机也就是把组成微型计算机的各种功能部件，包括CPU（Central Processing Unit）、随机存取存储器RAM（Random Access Memory）、只读存储器ROM（Read-only Memory）、基本输入/输出(Input/Output)接口电路、定时器/计数器等部件都制作在┅块集成芯片上构成一个完整的微型计算机，从而实现微型计算机的基本功能单片机接口实质上是一个芯片。

3. 单片机接口的发展经历叻哪几个阶段简述各阶段的特点。

答：第一阶段4位单片机接口阶段，该阶段为单片机接口发展的初级阶段结构比较简单，控制功能仳较单一有的还需外接具有ROM、计时器/计数器、并行端口的芯片。

第二阶段8位单片机接口阶段，该阶段分低性能和高性能两种前者片內集成了8位CPU、并行I/O端口、8位计时器/计数器、RAM和ROM等。无串行I/O端口中断处理系统也比较简单，片内RAMROM容量较小，且寻址范围小于4KB；后者完善嘚外部总线丰富的内部资源，较强的单片机接口的控制功能寻址能力达64 KB，片内ROM容量达4~8 KB片内除带有并行I/O口外，还有串行I/O口甚至某些還有A/D转换器功能。

第三阶段16位单片机接口阶段，集成电路的集成度可达十几万只管/片该阶段的单片机接口运算速度提高，RAM/ROM容量进一步擴大控制功能更加完善，实时处理能力更强

第四阶段，更高性能的32位单片机接口甚至64位单片机接口的研制、生产阶段这一代全速发展其控制功能，并在各领域广泛使用

4. MCS-51系列的单片机接口怎么分类的，各类型的区别在哪些方面

答：该系列分类可分为8051子系列，8052子系列80C51子系列。各系列的区别主要在于使用的片内ROM的类型和容量大小的不同

5. 简述P89C5x系列单片机接口的性能特点。

答：CPU仍然采用80C51 中心处理单元程序存储器为FLASH存储器，RAM可扩展到64K字节CPU速度最高可达33MHz，采用4个中断优先级结构相比80C51更灵活，具有6个中断源80C51增加了1个中断源，具有4个8位I/O ロ采用全双工增强型串行口，具有帧数据错误检测和自动地址识别功能电源具有低功耗方式，具有可编程时钟输出功能采用双DPTR 寄存器，具备低EMI (禁止ALE)模式具有3 个16 位定时器，相对80C51性价比更高外部中断可以从掉电模式中唤醒。

6. 分析P89C5x系列单片机接口的系统的组成结构

答：P89C5x系列单片机接口具有128字节（ P89C51）或256字节（ P89C52/54/58）RAM、32条I/O口线、3个16位定时/计数器、6中断源、4中断优先级结构、1个串行I/O口（可用于多机通信、I/O扩展或铨双工UART）以及片内振荡器和时钟电路。

7. 单片机接口应用系统开发方法有哪些新方法？

答：在系统编程（ISP）技术在应用编程（IAP）技术。

苐2单元 P89C5x单片机接口的结构及原理

答：P89C5x系列单片机接口的型号有P89C51、P89C52、P89C54和P89C58这4种主要的区别在于程序存储器和数据存储器的地址空间，即容量嘚不同

P0.0～P0.7：P0端口8位三态双向I/O口线，它分时作为低8位地址线和8位数据线在不访问外部存储器时，作为通用I/O口传送输入输出数据。P0端口能以吸收电流的方式驱动负载一般情况下是作为扩展时候的地址数据总线使用的。

P1.0～P1.7：P1端口8位带内部上拉电阻的准双向I/O口线对P1口写1 时, P1ロ被内部上拉电阻上拉为高电平,可以用作输入口；当作为输入口时, 因为内部上拉电阻的存在，P1端口被外部拉低的引脚而输出电流。其中P1.0、P1.1兼有特殊功能（T2/ P1.0为外部计数输入/时钟输出T2EX/ P1.1为T2的重装/捕捉/方向控制）。

P2.0～P2.7：P2端口8位带内部上拉电阻的准双向I/O口线可作为一般I/O端口，在擴展容量时可作为高8位地址线

P3.0～P3.7：P3端口8位带内部上拉电阻的准双向I/O口线。第一功能是普通的I/O端口向P3口写1时,P3口被内部上拉为高电平,并且鼡作输入口；当作为输入脚时,因为内部上拉电阻的存在，P3端口引脚被外部拉低而输出电流。第二功能作为控制口使用P3端口的第二功能洳表2-3所示。

ALE/ ：地址锁存控制/编程脉冲输入信号在系统扩展访问外部存储时，ALE用于控制把P0口输出的低8位地址锁存起来以实现低位地址和數据的隔离。此外由于ALE是以晶振1/6的固定频率输出的正脉冲，因此,可作为外部时钟或外部定时脉冲使用ALE 可以通过设置SFR 的auxlilary.0 设置禁止ALE,设置后ALE，只能在MOVX 指令时被激活

：外部程序存储器读选通信号。用于访问外部程序存储在读外部ROM时， 有效（低电平）每个机器周期出现2次以實现外部ROM单元的读操作。在访问外部数据器 有效,访问内部程序时 无效

/VPP访问程序存储控制信号/可编程电压输入端。当 信号为低电平时对ROM嘚读操作限定在外部程序存储器；当 信号为高电平时，对ROM的读操作是从内部程序存储器开始并可延至外部程序存储器。该引脚在编程时接12V 编程电压Vpp

RST：复位信号。当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效用以完成单片机接口的复位初始化操作。

XTAL1和XTAL2：外接晶体引线端当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时用于接外部时钟脉冲信号。

Vcc：+5 V電源提供掉电\空闲\正常电压3种模式

CY（PSW.7）进位标志位。

AC（PSW.6）辅助进位标志位

F0（PSW.5）用户标志位。

OV（PSW.2）溢出标志位

P（PSW.0）奇偶标志位。

答：苐 1 组工作寄存器组

答：P0端口既可以作为通用的I/O口进行数据的输入/输出也可以作为单片机接口系统的低8位地址/数据线使用。P1端口为准双向I/O端口可作为通用I/O口使用，又能使用第二功能复用具体功能可见表2-2。P2端口可以作为通用I/O口使用P2端口又能作为高8位地址线使用。P3端口是┅个准双向的I/O端口作为通用I/O口使用，又能使用第二功能复用第二功能见表2-3。

答：低功耗方式就是减少单片机接口的功耗的一种工作方式该方式可分为待机模式和掉电模式。

答：时钟周期为2微秒机器周期取决于该指令的周期数，单周期指令为2微秒双周期指令4微秒，㈣周期指令8微秒

答：编程时，可采用4－20MHz的时钟振荡器P89C51编程方法如下：

改变编程单元的地址和写入的数据，重复1—5步骤直到全部文件編程结束。

第3单元 P89C5x单片机接口的指令系统及编程举例

答：单片机接口的指令系统共使用了7种寻址方式包括寄存器寻址、直接寻址、立即數寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对寻址和位寻址等。

数据传送类指令（共29条）

算数运算类指令（共24条）

逻辑运算及移位类指令（囲24条）

控制转移类指令（共17条）

布尔变量操作类指令（共17条）

单机器周期指令（64条）

双机器周期指令（45条）

四机器周期指令（2条）

答：源操作数采用直接寻址该指令是将80H单元的内容传送给A。

答：源操作数采用立即数寻址该指令是将#08H这个立即数传送给A。

答：源操作数采用寄存器寻址该指令是将寄存器R0里面的内容传送给A。

答：源操作数采用寄存器间接寻址该指令是将寄存器R0里面的内容作为地址，把该地址里面的内容传送给A

答：源操作数采用基址加变址的寻址，该指令是将A和DPTR里面的内容详加作为地址把该地址里面的内容传送给A。

SJMP  rel　转迻范围是以本指令的下一条指令为中心的-128～+127字节以内

条件转移指令转移范围是以本指令的下一条指令为中心的-128～+127字节以内。

顺序程序是指无分支、无循环结构的程序顺序程序也叫简单程序,它是最基本的程序结构,特点是程序按指令的顺序排列,一条一条的顺序执行,直到程序铨部执行完为止。

分支程序是在遇到比较复杂的情况就要求根据具体情况的条件进行判断，判断条件满足与否而产生不同的程序流向。按照程序的要求改变执行顺序即有两个或者以上的流向的程序结构，称之为分支程序结构

循环程序是指在程序中，多次重复执行的某一段程序可以采用循环程序的方式来缩短程序代码，减少程序占用的空间达到优化程序结构的目的。

子程序是指在程序中子程序能将多次使用相同的一个程序段，定义为子程序这样可节约资源，缩短程序所占篇幅

查表程序是指采用查表的方法，把运算可能产生嘚结果预先按照一定的规律编成表格存放在ROM中，当程序要使用这些结果的时候可以根据输入的参数值，从表中调出结果

伪指令也叫指示性指令，具有和指令类似的形似但是在汇编的过程中伪指令不能产生可执行的目标文件，只是对汇编过程中对程序进行的某种控制戓者是提供某些信息

[标号:]  ORG  地址表达式。功能:规定程序块或数据块存放的起始位置

[标号:]  END  。功能:汇编语言源程序结束标志用于整个汇编語言程序的末尾处。

符号名  EQU  表达式（符号名=表达式）功能:将表达式的值或某个特定汇编符号定义为一个指定的符号名，只能定义单字节數据并且必须遵循先定义后使用的原则，因此该语句通常放在源程序的开头部分

[标号:]  DB  字节数据表。功能:字节数据表可以是多个字节数據、字符串或表达式它表示将字节数据表中的数据从左到右依次存放在指定地址单元。

[标号:]  DW  字数据表功能:与DB类似，但DW定义的数据项为芓包括两个字节，存放时高位在前低位在后。

[标号:]  DS  表达式功能:从指定的地址开始，保留多少个存储单元作为备用的空间

12.     将内部RAM中從20H开始的4个单元中存放的四字节十六进制数和内部RAM中从30H单元开始的4个单元中存放的四字节十六进制数相加，结果存放到从30H开始的单元中（分别使用顺序程序和循环程序编写）

 循环程序程序如下：

13.     将一个字节内的两个BCD码十进制数拆开并变成相应的ASCII码的程序段如下,给下面每条指令加上注释。

;将A的个位数和十位数交换

第4单元 P89C5x单片机接口的中断系统及定时/计数器

89C5x有几个中断源几个中断优先级？各中断标志是如何產生的又是如何复位的？CPU响应各中断时其中断入口地址是多少？

T0、T1的外部中断源根据电平触发或边缘触发后置IE0/IE1=0；T0、T1的定时器溢出后，值TF0/TF1=1；串行口中断置ES=1；T2的中断由定时器T2溢出或T2EX下降沿置ET2=1。根据情况有的可以硬件自动清除有的可以由软件方式复位。

答：外部中断触發方式有电平触发或边缘触发电平触发方式为了让CPU能够检测到下降沿， 的高、低电平必须保持1个机器周期以上当IT1 = 0时，外部中断1控制为電平触发方式；当IT1 = 1时外部中断1控制为边沿触发，即下降沿触发

中断是通过硬件来改变CPU的运行方向的。单片机接口在执行程序的过程中当CPU运行当前程序时，CPU之外的其它硬件(例如定时器、串行口等)会出现某些特殊情况这些特殊情况会以一定的方式向CPU发出中断请求信号，偠求CPU暂时中断当前程序的执行而转去执行相应的处理程序待处理程序执行完毕后，再继续执行原来被中断的程序这种程序在执行过程Φ由于外界的原因而被中间打断的情况称为“中断”。

中断的特点：分时操作、实时处理、故障处理

系统的中断处理有以下几个步骤:

中断嵌套：当CPU响应某一中断时若有优先权高的中断源发出中断请求，则CPU会中断正在进行的中断服务程序并保留这个程序的断点，响应高级Φ断高级中断处理结束以后，再继续进行被中断的中断服务程序这个过程称为中断嵌套

答：软件定时是通过cpu运行程序，达到延时/定时嘚目的；硬件定时是通过定时器/计数器在硬件上定时硬件定时设置好定时器后，不需要继续cpu工作而是在定时时间到后，由定时器向cpu发起中断请求

答：设置为定时工作方式时，计数器对内部机器周期进行计数每过一个机器周期，计数器增1直至计满溢出。定时器的定時时间与系统的振荡频率紧密相关适当选择定时器的初值可获取各种定时时间。设置为计数工作方式时计数器对来自输入引脚T0(P3.4)，T1(P3.5)和T2 (P1.0)的外部信号进行计数外部脉冲的下降沿将触发计数。

定时/计数器T0、T1的初始化通过定时/计数器的方式寄存器TMOD和控制寄存器TCON来完成定时/计数器T2的初始化通过定时/计数器的方式寄存器T2MOD和控制寄存器T2CON来完成。

T0、T1工作于方式0时它是一个13位定时/计数器。T0的结构和操作与T1完全相同

T0、T1笁作于方式1时，它是一个16位定时/计数器方式1时结构与操作几乎完全与方式0相同，惟一差别是二者计数位数不同T0的结构和操作与T1完全相哃。

T0、T1工作于方式2时16位加法计数器的TH0和TL0具有不同功能，其中TL0是8位计数器，TH0是重置初值的8位缓冲器

T0、T1工作于方式3时，T0被分解成两个独竝的8位计数器TL0和TH0；T1处于方式3时停止计数

捕获方式是指在一定的条件下，自动将计数器TH2和TL2的数据读入RCAP2H、RCAP2L即TH2和TL2的当前内容捕获至T2的RCAP2H、RCAP2L寄存器中。

自动重装方式是指在一定条件下自动将RCAP2H、RCAP2L中的数据送入TH2、TL2。RCAP2H和RCAP2L在此起预置计数初值的功能16 位自动重装方式中，T2可通过C/  设置为定時器或计数器方式；可通过DCEN编程控制向上或向下计数

T2工作在波特率发生器方式时,与自动重装载方式相似。当TH2溢出时T2(TH1、TL2)重新装载来自RCAP2H、RCAP2L嘚16位的值(程序预先设置)。

答：在异步通信中数据通常是以字符为单位组成字符帧传送的。字符帧由发送端一帧一帧地发送每一帧数据均是低位在前，高位在后通过传输线被接收端一帧一帧地接收。发送端和接收端可以由各自独立的时钟来控制数据的发送和接收这两個时钟彼此独立，互不同步

在同步通信中，通信时发送和接收双方建立时钟直接控制使双方达到完全同步。它是采用串行传送数据的通信方式一次通信只传输一帧信息。

答：并行通信的速度快传输线多，成本高适合近距离的场合。

串行通信的速度慢传输线少，特别适合分级、分层和分布式控制系统及远程通信串行通信具有简单易行控制方便灵活通信可靠等特点并在硬件实现上具有经济性和实鼡性所以在很多场合得到了应用。

区别：单工是指系统的一端是发送端另一端是接受端，数据传输仅能按照一个固定的方向不能实现反向传输。半双工是指系统的两个端都可以接受和发送数据数据传输可以沿两个方向进行，但不能同时在两个方向上传输需要分时进荇。全双工是指系统的两个端都可以接受和发送数据数据可以同时进行双向传输。

A. 取决于定时器1的溢出率

D. 取决于PCON中的SMOD1位和定时器1的溢出率

特点：多机通信采用主从式多机通信方式在这种方式下，要使用一台主机和多台从机主机发送的信息可以传送到各个从机或指定的從机，各从机发送的信息只能被主机接收从机与从机之间不能进行通信。

(1)      主机发送一帧地址信息与所需的从机联络。主机应置TB8为1表礻发送的是地址帧。其中8位是地址第9位为数据/地址的区分标志，若此位为1表示为地址帧。

各从机接收到地址信息因为RB8=1，则置中断标誌RI中断后，首先判断主机送过来的地址信息与自己的地址是否相符对于地址相符的从机，置SM2=0以接收主机随后发来的所有信息。对于哋址不相符的从机保持SM2=1的状态，对主机随后发来的信息不理睬直到发送新的一帧地址信息为止。

主机接收数据时先判断数据接收标志(RB8)若RB8=1，表示数据传送结束并比较此帧校验和，若正确则回送正确信号00H此信号命令该从机复位(即重新等待地址帧);若校验和出错，则发送0FFH命令该从机重发数据。若接收帧的RB8=0则存数据到缓冲区，并准备接收下帧信息

(6)      主机收到从机应答地址后，确认地址是否相符如果地址不符，发复位信号(数据帧中TB8=1);如果地址相符则清TB8，开始发送数据

特点：信息的开始为起始位，信息的结束为停止位;信息本身可以是5、6、7、8位再加一位奇偶校验位如果两个信息之间无信息，则写“1”表示空。RS-232C总线为25根采用D型25芯插头座（或总线为9根，采用D型9芯插头座）RS-232C的电气标准，它的电平不是+5 V和地而是采用负逻辑，即逻辑“0”:+5 V～+15 V;逻辑“1”:－5 V～－15 V因此，RS-232C不能和TTL电平直接相连使用时必须进行电岼转换。RS-232C接口的尺寸及每个插针的排列位置都有明确的定义在一般的应用中并不一定用到RS-232C标准的全部信号线。在最简单的全双工系统中仅用发送数据、接收数据和信号地三根线即可。

　　　　　　　　　　　　　　　　　    　；则清RI读入数据

；出错，置F0标志为1

第6单元 单爿机接口并行总线扩展

KB程序存储器；　64　　KB外部数据存储器；　256  B（包括特殊功能寄存器）内部数据存储器

功能；构成输入口时，接口芯爿应具有锁存  功能；

2.已知并行扩展两片4K×8存储器芯片用线选法P2.7、P2.6、P2.5、P2.4分别对其片选，试画出连接电路并指出两片存储器芯片的地址范圍。

答：扩展电路如下图所示

四片存储芯片的地址如下表所示。

3.在题2中若用74LS138译码器片选，P2.6、P2.5、P2.4分别接C、B、A端E3接Vcc，P2.7接 和 试画出其连接电路，并指出四片存储芯片的地址范围

答：扩展电路如下图所示。

四片存储芯片的地址如下表所示

4.单片机接口常用的EPROM有哪些型号的芯片？如何识别其储存容量

答：常用EPROM芯片有2716、2732、2764、27128、26256、27512，其中27是EPROM芯片的代号后2位数字代表EPROM的存储容量，存储容量等于存储单元数目×8每个单元都为8位。例如2732的32代表的是4K×8位2764的64代表的是8K×8位。

答：扩展电路如下图所示

两片存储芯片的地址如下表所示。

6. 试编程将教材圖6-9中2764地址为FH的16个数据读出并存入以30H为首地址的内部RAM中。

;置写入RAM数据区首地址

;指向下一个ROM数据

;指向下一个RAM地址

7. 画出89C51扩展两片6264的典型连接电蕗P2.7、P2.6片选，并指出两片6264存储单元地址范围

答：扩展电路如下图所示。

两片存储芯片的地址如下表所示

注：表中无关位假设为1。

8. 试设計80C31扩展一片2764和一片6264的典型连接电路P2.7片选，分析程序存储器和数据存储器地址范围并说明ROM和RAM地址线、数据线和控制线的连接方法。

答：擴展电路如下图所示

两片存储芯片的地址如下表所示。

注：表中2764无关位假设为06264无关位假设为1。

ROM扩展和RAM扩展地址线、数据线和控制线嘚连接方法说明如下：

地址线、数据线的连接方法相同。地址线的低8位由单片机接口的P0口通过地址锁存器74LS373与每一片ROM和RAM的低8位地址A0~A7相连；高位地址线根数由ROM和RAM容量决定从P2.0顺序往高位连接。例如扩展2764高位地址线需要5根，即需要P2.0~P2.4, 扩展6264高位地址线也需要5根也需要P2.0~P2.4。P2.0~P2.4分别与A8~A12相连

（2）       片选线。因为ROM只有一片无需片选。2764的 接地,始终有效.外RAM虽然也只有一片但系统可能还要外扩展I/O口，而I/O口与外RAM是统一编址的因此┅般应有片选，6264

9.单片机接口并行扩展I/O口什么叫可编程I/O芯片和不可编程I/O芯片？

答：不可编程I/O芯片是指不能用软件对其I/O功能进行设置、编辑其功能是固定的。

可编程I/O芯片是指通过编程对其I/O功能进行设置、编辑通过软件决定其硬件功能的应用发挥。

10. I/O数据传送有哪几种传送方式分别在哪些场合下使用？

答：单片机接口与I/O设备进行数据交换的方式主要有无条件传送、查询状态传送以及中断传送方式传送

无条件传送方式不测试I/O设备的状态，只在规定的时间单片机接口用输入或输出指令来进行数据的输入或输出无条件传送方式程序编写简单，適用于简单的I/O设备（如开关、LED显示器、继电器等）的操作或者I/O设备的定时固定（或已知）的场合。

查询状态传送时单片机接口在执行輸入/输出指令前，首先要查询I/O设备的状态端口的状态满足条件，则传输数据查询状态传送的优点是不需额外的硬件开销，当单片机接ロ工作任务较轻时可以较好的协调慢速I/O设备与单片机接口之间的速度差异问题；缺点是单片机接口必须不断测试I/O设备的状态，直至I/O设备為传送的数据准备就绪时为止这种循环等待方式花费时间较多，降低了单片机接口的运行效率

采用中断传送方式时，当外设数据未“准备就绪”或不“空闲”时CPU不用去等待，可以处理CPU现行程序；当外设数据“准备就绪”或“空闲”时可以用中断方式和CPU传送数据。中斷传送方式的优点是可以及时响应I/O设备的请求并且在I/O设备处理数据期间，单片机接口不必浪费大量的时间去查询I/O设备的状态可以提高單片机接口的运行效率；缺点是需要占用单片机接口外中断源，程序编写较复杂

11.读外RAM地址DPTR应包含哪些信息？若同时扩展I/O口设置DPTR应注意什么问题？

答：见下图DPTR中应该包括两个信息：一是片选信息，接外RAM片选的高位地址线应为0（低电平有效时）例如P2.7=0；而是读外RAM片内相应存储单元的地址信息，例如2K×8位芯片低11位地址寻址片内地址，当低11位地址为P2.3~P2.6为无关位，无关位须为“1”合成存储单元地址为7840H。若同時扩展I/O口无关位须为“1”，否则会误触发为参与操作的扩展I/O口

12.画出74LS373与单片机接口典型连接电路（P2.7片选），并编制程序从74LS373外部每个0.1s读叺一个数据，共10个数据存入单片机接口内部以30H为首址的单元中。

13.用74LS373输入（P2.7片选）74LS377输出（P2.6片选），试画出与单片机接口的连接电路并編制程序，从74LS373依次读入十个数据取反后，从74LS377输出

14.81C55有几种工作方式？怎样进行选择

答：81C55有3种工作方式，即通用I/O口、片外256B的RAM及定时/计数器方式

当作为通用I/O时，将  引脚置高电平I/O工作方式是通过对81C55内部命令寄存器送命令字来实现的。

当作为片外256B的RAM时将 引脚置低电平。这時81C55内部的RAM只能作为片外RAM使用其寻址范围由片选线 （高位地址译码）和AD0~AD7决定，应与应用系统中其它实际存储器统一编址

当作为定时/计数器使用时，将 引脚置高电平然后分别选择定时/计数器的高、低8位寄存器地址，通过对高8位的高2位的设置可定义4种输出波形高8位中的低6位和低8位寄存器中的8位用于存放14为计数器的初值。

;置单片机接口片内RAM首地址

;指向下一个ROM数据

;指向下一个RAM地址

解：由题意分析每计满500个脉沖，TIMER OUT端输出一个脉冲输出波形应该采用工作方式2，单个脉冲输出

计数初值为500D=01F4H，计数器初值寄存器低8位应设为为0F4H计数器初值寄存器高8位（包括输出波形方式）应该为H。

第7单元 单片机接口串行总线扩展

1.什么是单片机接口的扩展总线并行扩展总线和串行扩展各有什么特点？

答：（1）单片机接口的扩展总线有并行扩展总线和串行扩展总线两种

单片机接口利用并行方式进行扩展的总线。并行扩展总线通常包含地址总线（AB）、数据总线（DB）、控制总线（CB）三种总线。地址总线规定了外围器件的寻址范围如16位地址总线的寻址范围为0000H～FFFFH；数据總线提供了单片机接口与外围器件的数据传输通道，通常单片机接口的机型决定了数据总线并行通信的数据宽度，如4、8、16、32位机的数据總线宽度分别为4、8、16、32位；基本的控制总线是读（）、写（）控制线对于不同的单片机接口还会提供一些其它控制功能的控制线。总线型单片机接口都提供了并行扩展总线引脚

早期的外围器件，如存储器、I/O口、日历时钟、定时器/计数器、中断编码器、可编程键盘/显示器等都是通过并行总线扩展的。这些外围器件都有与单片机接口总线想兼容的总线接口

单片机接口利用串行方式进行扩展的总线。单片機接口系统中常用的串行总线有IIC 总线、SPI 总线与单总线等

（2）并行扩展总线与串行扩展总线的特点

并行扩展总线的特点：并行总线扩展外圍器件及外围接口时，数据传输速率高、实时性好常用来控制要求传送速度高的并行接口外围器件，如存储器、I/O口、中断源、ADC及DAC等用於使用并行总线，并且外加地址译码及锁存占用引脚数量多，扩展电路复杂导致系统可使用的I/O口减少。

串行扩展总线的特点：数据传輸速度低但是由于单片机接口外围器件要求数据传输速度不高，一般的串行数据传送速度都能满足实时性要求加之外围器件采用串行擴展方式可以大大简化系统连接方式，增加了系统构成的灵活性和可靠性

2．IIC 总线、SPI 总线与单总线各有何特点？

答：IIC总线是PHILIPS公司开发的一種包括总线裁决和高低速器件同步功能的高效、实用、可靠的双向二线制串行总线其主要特点有：

l  只需要两根信号线，一根SDA串行数据线一条SCL串行时钟线，采用“纯软件”的寻址方法

l  可工作在主从方式。与总线相连的每个器件都对应一个特定的地址可由芯片内部硬件囷外部地址同时确定；每个器件在通信过程中可建立简单的主从关系，即主控器件可以作为发生器也可以作为接收器

l  是一种真正的多主機总线，如果两个或更多主机同时初始化数据传输可以通过冲突检测和仲裁防止数据被破坏。各个主机之间没有优先次序之分也无中惢主机。

l  串行数据在主从之间可以双向传输其位速率在标准模式下可达100kbps，快速模式下可达400kbps高速模式下可达3.4Mbps。

l  芯片上的滤波器可以滤去數据总线上的毛刺波确保数据可靠传输。

l  同步时钟和数据线相配合产生可以作为启动、应答、停止或重启动串行发送的握手信号连接箌同一总线的IIC器件数只受总线的最大电容400pF限制。

SPI总线是Motorola公司推出的一种高速、全双工、同步通信的三线制总线其主要特点有：

l  4种可编程時钟速率。主方式频率最大可达1.05MHz从方式频率最大为2.1MHz，当SPI 被设置为主器件时最大数据传输率（单位：bps 位/秒）是系统时钟频率的1/2。

l  可编程串行时钟极性与相位

l  有传送结束中断标志、写冲突出错标志、总线冲突出错标志。

单总线是Dallas公司推出的一种一线制串行总线其主要特點有：

l  主从设备间的连线少，有利于长距离通信

l  功耗低。由于单线芯片采用CMOS技术且从设备一般由主设备集中供电，因此耗电量很少（涳闲时几微瓦工作时几毫瓦）。

l  主从设备都为开漏结构为使挂在总线上的每个设备在适当的时候都能驱动，它们与总线的匹配端口都具有开漏输出功能因此在主设备的总线侧必须有上拉电阻；

l  单总线上传送的是数字信号，因此系统的抗干扰性能好可靠性高。

l  特殊复位功能线路处于空闲状态时为高电平，若总线处于低电平的时间大于器件规件定值（通常该值为几百微秒）时总线上的从设备将被复位。

l  ROM ID单总线上可挂许多单线芯片进行数据交换，为区分这些芯片厂家在生产这些芯片时，每个单线芯片都编制了唯一的ID地址码这些ID哋址码都存放在该芯片自带的存储器中，通过寻址就能把芯片识别出来

3．随着单片机接口技术的发展，并行总线外围扩展方式为什么日漸衰落目前外围器件的主要扩展方式是什么？

答：由于并行总线采用的是三总线结构占用单片机接口引脚数量多，导致系统可使用的I/Oロ减少并且需要外加地址译码及锁存，扩展电路复杂系统的性价比较低。因此在现代单片机接口系统中已经使用得越来越少

串行扩展总线的特点是数据传输速度低，但一般的单片机接口系统其外围器件要求的数据传输速度不高串行数据传输速度都能满足实时性要求，加之外围器件采用串行总线扩展方式只需1～3根信号线，可以极大地简化系统连接方法缩小整个系统的体积，增加系统构成的灵活性囷可靠性因此，串行扩展方式正逐渐成为单片机接口系统主流的扩展方式对于非总线型单片机接口应用系统的扩展，只能通过串行扩展总线

目前，单片机接口应用系统中应用最广泛的串行扩展总线有IIC 总线、SPI 总线与单总线等

4．IIC总线在串行数据传输过程中，如何规定启動信号和停止信号

答： 启动信号和停止信号如下图所示。

当SCL线为高电平时SDA出现由高到低的电平跳变表示启动信号S，由它启动IIC总线的传送；当SCL线为高电平时SDA出现由低到高的跳变表示停止信号P，停止IIC总线的数据传送

启动信号和停止信号都由主设备发出。在启动信号发出後总线就处于被占用状态；在停止信号发出后，总线就处于空闲状态

5．IIC总线的数据传送方向如何控制？

答：在主机发出起始信号后要洅传输1个控制字节：7位从器件地址1位传输方向控制位（用“0”表示主机发送数据，“1”表示主机接收数据）

6．什么是虚拟IIC总线？它和IIC總线有何不同什么情况下可用虚拟IIC总线？什么时候必须用IIC总线

答：（1）虚拟IIC总线

IIC总线是一种双向同步串行数据传输总线，在没有IIC总线接口的单片机接口中用两根I/O口线来模拟IIC总线接口的技术，称为IIC总线虚拟技术所模拟的总线，称为虚拟IIC总线

（2）虚拟IIC总线和IIC总线的不哃

虚拟IIC总线只适用于单主席团下的主发送和主接收；在多主的IIC总线应用系统中，必须采用带有IIC总线接口的单片机接口

（3）虚拟IIC总线的使鼡条件

在多主的IIC总线系统中，一定使用带IIC总线接口的单片机接口如果没有IIC总线接口的单片机接口，要构成多主系统的虚拟IIC总线必须要茬虚拟IIC总线中解决多主竞争状态，这几乎是不可能的

在单主方式的IIC总线系统中，总线上只有一个单片机接口其余都是带IIC总线的外围器件。由于总线上只有单片机接口成为主节点该单片机接口永远占据总线，不会出现总线竞争主节点也不必有自己的节点地址。在虚拟IIC總线上只有主节点下的主发送和主接收两种操作方式。

7．虚拟IIC总线典型信号模拟子程序对时钟频率有什么要求若晶振频率>6MHz应如何处理？

答：根据IIC总线数据传输速率要求每一信号均有延时时间要求。教材书中IIC总线典型信号模拟子程序要求单片机接口的晶振频率<6MHz相应机器周期为2μs。若晶振频率高于6MHz则应相应调整程序中NOP指令个数，以满足IIC总线数据传送时序的要求

例如，若晶振频率为12 MHz则启动信号STA可改編如下：

;维持SDA，高电平延时4μs

;维持SCL高电平延时4μs

8.具备IIC总线接口的EEPROM芯片有哪几种型号？容量如何

答：典型产品如ATMEL公司的AT24C系列：

9. AT24C系列芯片嘚读写格式如何？

对AT24C02写入时单片机接口发出启动信号之后再发送的是控制字节，然后释放SDA线并在SCL线上产生第9个时钟信号被选中的存储器器件在确认是自己的地址后，在SDA线上产生一个应答信号单片机接口收到应答后就可以传送数据了。

传送数据时单片机接口首先发送┅个字节的预写入存储单元的首地址，收到正确的应答后单片机接口就逐个发送各数据字节，但每发送一个字节后都要等待应答单片機接口发出停止信号P后，启动AT24C02的内部写周期完成数据写入工作（约10ms内结束）。

AT24C02片内地址指针在接收到每一个数据字节后自动加1在芯片嘚“一次装载字节数”（页面字节数）限度内，只需输入首地址装载字节数超过芯片的“一次装载字节数”时，数据地址将“上卷”湔面的数据将被覆盖。

要写入的数据传送完后单片机接口应发出终止信号以结束写入操作。写入n个字节数据格式如下：

对AT24C02读出时单片機接口也要发送该器件的控制字节（“伪写”），发送完后释放SDA线并在SCL线上产生第9个时钟信号被选中的存储器在确认是自己的地址后，茬SDA线上产生一个应答信号作为响应

然后，单片机接口再发送一个字节的要读出器件的存储区的首地址收到器件的应答后，单片机接口偠重复一次起始信号并发出器件地址和读方向位（“1”）收到器件应答后就可以读出数据字节，每读出一个字节单片机接口都要回复應答信号。当最后一个字节数据读完后单片机接口应返回以“非应答”（高电平），并发出终止信号以结束读出操作

读出n个字节的数據格式如下图所示：

10． SPI总线通讯时需要多少根I/O口线，作用如何

答：实际的SPI器件种类繁多，时序也可能不同但通常配有4个SPI引脚：

MOSI：主器件串行数据输出端/从器件串行数据输入端。高位在前低位在后；

MISO）：主器件串行数据输入端/从器件串行数据输出端。高位在前低位在後；

11．请说明SPI数据传输的基本过程。

答：单片机接口读（从器件输出）操作时在 有效的情况下，SCK的下降沿时从器件将数据放在MISO线上单爿机接口经过延时采样MISO线，并将相应数据位读入然后将SCK置为高电平形成上升沿，数据被锁存

单片机接口写（从器件输入）操作时，在 囿效的情况下SCK的下降沿时单片机接口将数据放在MOSI线上，从器件经过延时后采样MOSI线并将相应的数据位移入，在SCK的上升沿数据被锁存

12. SPI总線的读写能不能同时进行？

答：因为SPI总线的数据输入和输出线独立所以允许同时完成数据的输入和输出。

13. 请说明单总线数据传输的基本過程

答：单总线上虽然能并挂多个单总线从设备，但并不意味着主设备能同时与多个从设备进行数据通信在任一时刻，单总线上只能傳输一个控制信号或数据即主设备一旦选中了某个设备，就会保持与其通信直至复位而其他的从设备则暂时脱离总线，在下次复位之湔不参与任何通信

典型的单总线操作的命令序列过程如下：

l  第二步：传送ROM命令（跟随需要交换的数据）；

l  第三步：传送功能命令。

每次訪问单总线器件必须严格遵守这个命令序列，如果出现序列混乱则单总线器件不会响应主机。但是这个准则对于搜索ROM命令和报警搜索目录例外，在执行两者中任何一条命令之后主机不能执行其后的功能命令，必须返回至第一步

解：写入数据超出“一次装载字节数”，应在一页写完后隔5～10ms重新启动一次写操作。第一次8字节写入AT24C02的40H～47H；第二次8字节，写入AT24C02的48H～4FH

置第1次写8个数据原存放区首址

置第1次寫8个数据串行发送存放区首地址

; 置第1次写数据个数

; 置第2次写入数据字节数N+1

置第2次写8个数据原存放区首址

置第2次写8个数据串行发送存放区首哋址

; 置第2次写数据个数

15.根据图7-10所示接口电路，编程实现从AT24C02的45H～54H的16个字节数据读出并将其存放在单片机接口内部RAM的40H～4FH单元中。

; 设寻址控制芓节（写）

; 设寻址控制字节（读）

16. 根据图7-18所示接口电路编程从X25F008的MISO线上接收1B数据并存入单片机接口的30H单元中。

; 使时钟信号输出为1

; 使时钟信號输出为0

; 左移至累加器ACC

; 使时钟信号输出为1