第09章单片机应用系统资源扩展习题解答.docx
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第09章单片机应用系统资源扩展习题解答
一、填空题
1.8051单片机扩展I/O口时占用片外数据存储器的地址。
2.8051单片机寻址外设端口时用寄存器间址寻址方式。
3.8051单片机PSEN控制程序存储器读操作。
4.8051单片机访问片外存储器时利用ALE信号锁存来自P0口的低八位地址信号。
5.12根地址线可选4K个存储单元，32KB存储单元需要15根地址线。
6.欲增加8KBX8位的RAM区，请问选用Intel2114（1KBX4位）需购16片；若
改用Intel6116（2KBX8位）需购4片，若改用Intel6264（1KBX8位）需购8
片。
7.74LS164是转换芯片，74LS165是并入串出转换芯片。
8.74LS138是具有3个输入端的译码器芯片，其输出作为片选信号时，最多可以选中8
块芯片。
9.74LS273通常用来作简单输出接口扩展；而74LS244则常用来作简单输入
接口扩展。
10.片选方式通常有3种形式：
线选法、部分译码器法、全译码法
二、简答题
1.简述单片机并行扩展外部存储器时二总线连接的基本原则。
答：
P0口提供数据线，P0、P2口提供地址线，低位用于片内选择，高位用做片选信号，
用PSEN控制程序存储器的读操作，用RD和WR控制数据存储器或I/O端口的读写。
2.什么是全译码？
什么是部分译码？
什么是线选法？
有什么特点？
答：
（1）全译码法：
先将扩展芯片的地址线与单片机的地址总线从低位开始顺次相连后，
剩余的高位地址线的全部经译码后连接到各扩展芯片的片选线上。
全译码法扩展芯片的地址
空间是唯一确定的，不会有地址重叠。
但译码电路相对复杂。
（2）部分译码法：
与全译码法类似，先将扩展芯片的地址线与单片机的地址总线从低位开
始顺次相连后，剩余的高位地址线的一部分经译码后连接到各扩展芯片的片选线上。
部分译
码使存储器芯片的地址空间也有重叠，但硬件上比全译码法简单，重叠情况与线选法相比较
又有所改进。
（3）线选法：
先将扩展芯片的地址线与单片机的地址总线从低位开始顺次相连后，剩余的
高位地址线的一根或几根直接连接到各扩展芯片的片选线上。
线选法的优点是简单明了，不
需增加额外电路。
缺点是存储空间不连续，
存在地址重叠现象。
适用于扩展存储容量较小的
si
地址范围：
因为地址总线的高位
6=64个重复地址区间，
P2.2〜P2.7均没用上，共存着2
场合。
U2地址：
C000H〜DFFFH
U3地址：
A000H〜BFFFH
U4地址：
6000H〜7FFFH
4.采用2114芯片在8031片外扩展1KB数据存储器，并分析地址范围答：
电路如图所示。
每个区间的范围为1K
,,,,,,,,,,,,,,,FC00H〜FFFFH
5.采用2764和6264芯片在8031片外分别扩展24KB程序存储器和数据存储器。
答：
电路如图所示
外部ROM
U2地址：
C000H〜DFFFH
U3地址：
A000H〜BFFFH
U4地址：
6000H〜7FFFH
外部RAM芯片U5、U6、U7的地址范围分别与U2、U3、U4一致，但由于使用不同
的指令访问，因此相互并无影响。
三、Proteus仿真
7.在Proteus下，完成9.7节内容。
答：
全自动洗衣机控制器存储器扩展Proteus仿真
随着全自动洗衣机功能的不断丰富，需要的存储器容量也不断增加。
当单片机内部存储
器不够用时，就需要在外部扩展。
下面介绍对全自动洗衣机控制器扩展一片AT24C02的方
法，并在Proteu下仿真实现。
2C总线，扩展一片AT24C02，通过两个独立中断
用8051单片机的P1.0和P1.1模拟I
4014扩展一个8位数字量输入电路，
按钮对AT24C02进行读写控制。
用一片并串转换芯片
芯片读入8位拨码开关的状态信息，并写入AT24C02芯片。
当写按键按下时，从AT24C02
图9-33仿真电路原理图
芯片中读出刚才保存的8位拨码开关状态信息，并送P0口显示。
电路如图9-33所示。
C语言参考程序代码如下：
ucharget_input（）
uchardat;
//声明RAM变量，用于存放转换后的8位数据
SL=1;
//置4014于并行输入工作方式
CLK=0;
//串行口未启动之前，P3.1上无同步移位脉冲
CLK=1;
//并行置数，软件产生一个脉冲上升沿
SL=0;
//置4014于串行移位工作方式
SCON=0x10;
//串口工作方式0，允许接收
ES=0;
//关中断
while（RI==0）;
//查询接收中断标志位
RI=0;
//全部接收完成，清零标志位
dat=SBUF;
//将转换后的数据送dat
SL=1;
//置4014于并行输入工作方式
return（dat）;
//返回dat值
//延时函数
voidDELAY（uintt）//输入定时时间t，无输出
{
while（t!
=0）
t--;//当t不为0时自减1
}
/*I2C_Start（）函数的作用：
产生I2C总线启动信号，当SCL为高电平时使SDA产生一个由高至低的电平跳变*/
//置SDA口高电平
//置SCL口高电平
//延时，让SCL,SDA高电平持续一段时间
voidI2C_Start（void）
{
SDA=1;
SCL=1;
DELAY（DELAY_TIME）;
//无输入变量，无返回值
SDA=0;
//使SDA口输出低电平
SDA信号为低*/
SDA信号为高*/
SCL=0;
DELAY（DELAY_TIME）;
}
/*
一个由低至高的电平跳变
voidI2C_Stop（void）
{
SDA=0;
SCL=1;
DELAY（DELAY_TIME）;
SDA=1;
DELAY（DELAY_TIME）;
SCL=0;
DELAY（DELAY_TIME）;
}
/*SEND_0（）函数：
发送位数据
voidSEND_0（void）
{
SDA=0;
SCL=1;
DELAY（DELAY_TIME）;
SCL=0;
DELAY（DELAY_TIME）;
}
/*SEND_1（）函数：
发送位数据
voidSEND_1（void）
{
SDA=1;
SCL=1;
//使SCL口输出低电平//延时，为传输数据做准备
I2C总线停止信号，当
//无输入变量，无返回值
//使SDA口输出低电平//置SCL口高电平//延时，电平持续一段时间//置SDA口高电平//延时，电平持续一段时间//使SCL口输出低电平//延时，电平持续一段时间
“0”，在SCL为高电平时使//无输入变量，无返回值
//使SDA口输出低电平//置SCL口高电平//延时，电平持续一段时间//使SCL口输出低电平//延时，电平持续一段时间
“1”，在SCL为高电平时使//无输入变量，无返回值
//置SDA口高电平
//置SCL口高电平
SCL=0;
//使SCL口输出低电平
DELAY（DELAY_TIME）;
//延时，电平持续一段时间
/*Check_Acknowledge（）
函数为ACK检验函数：
每发送完一个字节数据后检验
ACK应答
返回0表示无应答，返回
1则表示有应答*/
bitCheck_Acknowledge（void）
//无输入变量，返回一个布尔值（0或1）
SDA=1;
//置SDA口高电平
SCL=1;
//置SCL口高电平
DELAY（DELAY_TIME/2）;
//短延时，电平持续一段时间
F0=SDA;
//读入SDA的状态保存至
PSW
中的F0用户标志位
DELAY（DELAY_TIME/2）;
//短延时，电平持续一段时间
SCL=0;
//使SCL口输出低电平
DELAY（DELAY_TIME）;
//延时，电平持续一段时间
if（F0==1）
//根据F0的值返回布尔变量值
returnFALSE;
//SDA为1，则无应答信号，
返回
0
returnTRUE;
//SDA为0，表示收到应答，
返回
1
I2C总线写一个字节*/
/*WriteI2CByte（）函数的作用：
向
SEND_0（）;//位值为0，向总线发送位数据“0”
/*从I2C总线读一个字节*/
if（F0==1）
b=b<<1;
//如果位值为1
//将“1”移入缓冲区的最低位
//b左移1位
//下一次循环
returnb;
/**********
//返回b的值
//函数调用返回
以下为读写AT24c02的函数**********/
voidWrite_One_Byte（charaddr,charthedata）//向AT24C02的addr单元写数据thedata
{
bitacktemp=1;//定义位变量acktemp，用于存放ACK检验结果，初始为1
I2C_Start（）;//发送I2C启动信号
WriteI2CByte（0xa0）;//向从设备写控制字
acktemp=Check_Acknowledge（）;//检查ACK值，确认从设备收到控制字
acktemp=Check_Acknowledge（）;
//检查ACK值，确认从设备收到地址
WriteI2CByte（thedata）;
//写数据
acktemp=Check_Acknowledge（）;
//检查ACK值，确认从设备收到数据
I2C_Stop（）;
//发送I2C停止信号
}
charRead_One_Byte（charaddr）
bitacktemp=1;
charmydata;
I2C_Start（）;
//发送I2C启动信号
WriteI2CByte（0xa0）;
//写控制字，方向为写出
acktemp=Check_Acknowledge（）;
//检查ACK值，确认从设备收到控制字
WriteI2CByte（addr）;
//写地址
acktemp=Check_Acknowledge（）;
//检查ACK值，确认从设备收到地址
I2C_Start（）;
//重启I2C
WriteI2CByte（0xa1）;
//再次发送控制字，方向为读入
acktemp=Check_Acknowledge（）;
//检查ACK值，确认从设备收到控制字
mydata=ReadI2CByte（）;
//读入1字节数据
acktemp=Check_Acknowledge（）;
//相当于NOACK信号
returnmydata;
//返回由AT24C02读出的数据
I2C_Stop（）;
//发送I2C停止信号
}
/*主程序：
通过中断按钮控制，当读入按钮按下时，读入串口外部扩展8位并行数字量并保存到AT24C02某个单元内；当写出按钮按下时，从AT24C02同一单元读出数据，并写出至P0口LED*/
voidmain（）
{
IE=0x85;
//开外部中断：
EA=1,EX1=1,EX0=1
即IE=10000101B=85H
PX0=1;
//提升外部中断
INT0优先级
PX1=1;
//提升外部中断
INT1优先级
IT0=1;
//外部中断INTO
设置为边沿触发
IT1=1;
//外部中断INT1
设置为边沿触发
P0=0xFF;
//LED灭灯
while
（1）;
}
//等待中断
}
/*中断服务子程序
*/
voidint0（）interrupt0
r
//外部中断
0服务子程序：
当写入按钮按下时执行该子函数
{
uchartemp;
〃声明一个RAM变量，暂存读入的数据
temp=get_input（）;
//由串行口读入8位（一字节）开关量的值
Write_One_Byte（MY
ADDR,temp）;
//将读入的一字节数据写入AT2402的MYADDR
}
//中断返回
voidint1（）interrupt2
r
//外部中断
1服务子程序：
当读出按钮按下时执行该子程序
{
ucharcontent;
//声明变量，用于暂存读出的数据
content=Read_One_Byte（MYADDR）;
单元
//从AT24C02中MYADDR单元读出1字节数据
//中断返回
8.在Proteus下，完成图9-28所示输入/输出接口扩展仿真。
答：
图9-28为采用74LS244作为扩展输入、74LS273作为扩展输出的I/O口扩展电路。
图9-28I/O口扩展
1.芯片及连线
在图9-28中采用的芯片为74LS244、74LS273。
其中，74LS244为8位缓冲驱动器（三
态输出），G1、G2为低电平有效使能端。
74LS273为8D触发器，CLR为低电平有效的清零
端，当CLR=0时，输出全为0且与其它输入端无关；CP端是时钟信号，当CP由低电平向
高电平跳变时，D端输入数据传送到Q输出端。
P0口作为双向8位数据线，既能够从74LS244输入数据，又能够从74LS273输出数据。
输入控制信号由P2.0和rd相“或”后形成。
当二者都为0时，74LS244的控制端有效，选通
74LS244，外部的信息输入到P0数据总线上。
当与74LS244相连的按键都没有按下时，输
入全为1，若按下某键，则他所在线输入为0。
输出控制信号由P2.0和WR相“或”后形成。
当二者都为0后，74LS273的控制端有效，选通74LS273，P0上的数据锁存到74LS273的输出端，控制发光二极管LED，当某线输出
为0时，相应的LED发光。
2.I/O口地址确定
因为74LS244和74LS273都是在P2.0为0时被选通的，所以二者的口地址都为FEFFH
（这个地址不是唯一的，只要保证P2.0=0，其它地址位无关），即占有相同的地址空间。
但
是由于分别由RD和WR控制，而这两个信号不可能同时为0（执行输入指令，女口MOVXA,
@DPTR或MOVXA,@Ri时，RD有效；执行输出指令，如MOVX@DPTR,A或MOVX
@Ri,A时，WR有效），所以逻辑上二者不会发生冲突。
3.编程应用
下面的汇编程序实现的功能是按下任意键，对应的LED发光。
END
C参考源程序如下:
#include
//包含头文件，该文件中定义51寄存器
#include
//包含头文件，该文件中定义绝对地址变量类型
#defineSPIOXBYTE[0xFEFF]//声明74LS244和74LS273的16位地址变量
#defineucharunsignedchar//定义一个无符号字符类型宏
voidmain（）
f
//主程序
{
while
（1）
//上电后一直循环执行下列程序语句
{uchartemp;
//声明一个8位变量,编译器自动给该变量分配RAM内地址
temp=SPIO;}
//从74LS244读入数据
SPIO=temp;
//将数据送至74LS273，驱动外部连接的LED
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