第09章 单片机应用系统资源扩展 习题解答.docx

1、第09章 单片机应用系统资源扩展 习题解答第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8KB8位的RAM区，请问选用Intel 2114(1KB4位)需购 16 片； 若改用Intel 6116(2KB8位)需购 4 片，若改用I

2、ntel 6264 (1KB8位)需购 8 片。 774LS164 是 串入并出 转换芯片，74LS165是 并入串出 转换芯片。 874LS138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。 974LS273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三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，用控制程序存储器的读操作，用和控制数据存储器或I/O端口的

3、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

4、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场合。3画出利用线选法，用3 片2764A 扩展24K8 位EPROM 的电路图。分析每个芯片的地址范围。答：电路如图所示U2地址：C000HDFFFHU3地址：A000HBFFFHU4地址：6000H7FFFH4采用2114芯片在8031片外扩展1 KB数据存储器，并分析地址范围。答：电路如图所示。地址范围：因为地址总线的高位P2.2P2.7均没用上，共存着26=64个重复地址区间，每个区间的范围为1K。 0000H03FF

5、H，0400H07FFH,0800H0BFFH,0C00H0FFFH FC00HFFFFH5采用2764和6264芯片在8031片外分别扩展24 KB程序存储器和数据存储器。答：电路如图所示外部ROMU2地址：C000HDFFFHU3地址：A000HBFFFHU4地址：6000H7FFFH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1. 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

6、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。用8051单片机的P1.0和P1.1模拟I2C总线，扩展一片AT24C02，通过两个独立中断按钮对AT24C02进行读写控制。用一片并串转换芯片4014扩展一个8位数字量输入电路，输入8个拨码开关的状态。在P0口扩展8个LED发光二极管。当读按键按下时，从4014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。图 9-33 仿真电路原理图C语言参考程序代码如下：

7、#include /包含头文件，其中定义51特殊寄存器#define uchar unsigned char /简化无符号变量声明字#define uint unsigned int #define DELAY_TIME 60 /定义延时时间常数#define TRUE 1 /定义布尔常量#define FALSE 0 #define MYADDR 0x08 /定义AT24C02内部单元地址sbit SDA=P10; /用P1.0模拟I2C 总线的SDAsbit SCL=P11; /用P1.1模拟I2C 总线的SCLsbit SL=P17; /4014工作方式控制口sbit SD=P30; /

8、定义串口数据线sbit CLK=P31; /定义串口时钟线/*4014并转串输入子程序*/uchar get_input()uchar dat; /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datSL=1; /置401

9、4于并行输入工作方式return(dat); /返回 dat值/* I2C 相关子函数 */-延时函数-void DELAY(uint t) /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*/void I2C_Start(void) /无输入变量，无返回值 SDA=1; /置SDA口高电平SCL=1; /置SCL口高电平DELAY(DELAY_TIME); /延时，让SCL,SDA高电平持续一段时间SDA=0; /使SDA口输出低电平DELAY(DE

10、LAY_TIME); /延时，让SDA低电平持续一段时间SCL=0; /使SCL口输出低电平DELAY(DELAY_TIME); /延时，为传输数据做准备/* I2C_Stop（）函数的作用：产生I2C总线停止信号，当SCL为高电平时使SDA产生一个由低至高的电平跳变*/void I2C_Stop(void) /无输入变量，无返回值SDA=0; /使SDA口输出低电平SCL=1; /置SCL口高电平DELAY(DELAY_TIME); /延时，电平持续一段时间SDA=1; /置SDA口高电平DELAY(DELAY_TIME); /延时，电平持续一段时间SCL=0; /使SCL口输出低电平DEL

11、AY(DELAY_TIME); /延时，电平持续一段时间/* SEND_0（）函数：发送位数据“0”，在SCL为高电平时使SDA信号为低*/void SEND_0(void) /无输入变量，无返回值SDA=0; /使SDA口输出低电平SCL=1; /置SCL口高电平DELAY(DELAY_TIME); /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/* SEND_1（）函数：发送位数据“1”，在SCL为高电平时使SDA信号为高*/void SEND_1(void) /无输入变量，无返回值SDA=1; /置SDA口高电平

12、SCL=1; /置SCL口高电平DELAY(DELAY_TIME); /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/* Check_Acknowledge()函数为ACK检验函数：每发送完一个字节数据后检验ACK应答信号,返回0表示无应答，返回1则表示有应答*/bit Check_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

13、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 return FALSE; /SDA为1，则无应答信号，返回0return TRUE; /SDA为0，表示收到应答，返回1/* WriteI2CByte（）函数的作用：向I2C总线写一个字节*/void WriteI2CByte(char b)reentrant /输入1字节数据b，无返回值，函数可重入char i; /声明变量i，用于循环计数for(i

14、=0;i8;i+) /8次循环 if(bi)&0x80) /逐一判断输入数据各位的值 SEND_1(); /若位值为1，向总线发送位数据“1” else /否则 SEND_0(); /位值为0，向总线发送位数据“0”/*从I2C总线读一个字节*/char ReadI2CByte(void)reentrant /无输入，返回8位数据，函数可重入char b=0,i; /声明两个变量：b用于数据接收缓冲，i用于循环控制 for(i=0;i8;i+) /循环8次 SDA=1; /置SDA口高电平 SCL=1; /置SCL口高电平 DELAY(10); /延时 F0=SDA; /将SDA值读至PSW的

15、F0位 DELAY(10); /延时 SCL=0; /使SCL口输出低电平 if(F0=1) /如果位值为1 /将“1”移入缓冲区的最低位 b=b1; / b左移1位 b=b|0x01; /左移后b的最低位置1 else /否则，位值为0，“0”移入缓冲区的最低位 b=b1; /b左移1位，低位填0 /下一次循环return b; /返回b的值 /函数调用返回/*以下为读写AT24c02的函数*/void Write_One_Byte(char addr,char thedata) /向AT24C02的addr单元写数据thedatabit acktemp=1; /定义位变量acktemp，用

16、于存放ACK检验结果，初始为1I2C_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WriteI2CByte(addr); /写地址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char Read_One_Byte(ch

17、ar addr)bit acktemp=1;char mydata;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

18、备收到控制字mydata=ReadI2CByte(); /读入1字节数据acktemp=Check_Acknowledge(); /相当于NOACK信号return mydata; /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*/void main() 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

19、INT0优先级 PX1=1; /提升外部中断INT1优先级 IT0=1; /外部中断INT0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 */void int0() interrupt 0 / 外部中断0服务子程序 ：当写入按钮按下时执行该子函数 uchar temp; /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(MYADDR,temp); /将读入的一字节数据写入AT2402的MYADDR单元 /

20、中断返回void int1() interrupt 2 / 外部中断1服务子程序：当读出按钮按下时执行该子程序uchar content; /声明变量，用于暂存读出的数据content=Read_One_Byte(MYADDR); /从AT24C02中MYADDR单元读出1字节数据P0=content; /读出的数据送P0口共阳极LED显示 /中断返回2. 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、74LS

21、273。其中，74LS244为8位缓冲驱动器(三态输出)，、为低电平有效使能端。74LS273为8D触发器，为低电平有效的清零端，当=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和相“或”后形成。当

22、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。2I/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。但是由于分别由和控制，而这两个信号不可能同时为0（执行输入指令，如MOVX A，DPTR或MOVX A，Ri时，有效；执行输出指令，如MOVX DPTR，A或MOVX Ri，A时，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

23、序实现的功能是按下任意键，对应的LED发光。ORG 0000H ;00H单元存储转移指令LJMP LOOP ;转至LOOP程序段ORG 0100H ;0100H开始存放主程序LOOP: MOV DPTR, #0FEFFH ; 数据指针指向I/O口地址 MOVX A, DPTR ;从74LS244读入数据 MOVX DPTR, A ;向74LS273输出数据，驱动LED SJMP LOOP ;循环ENDC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#define SPIO XBYTE0xFEFF /声明74LS244和74LS273的16位地址变量#define uchar unsigned char /定义一个无符号字符类型宏void main() / 主程序while(1) / 上电后一直循环执行下列程序语句uchar temp; / 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