《單片機原理與應(yīng)用設(shè)計》課后習題及答案(二)

《單片機原理與應(yīng)用設(shè)計》課后習題及答案Q)

第7章習題答案

1、80c51有幾個中斷源?各中斷標志的意義是什么？CPU響應(yīng)各中斷時，其中斷入口地址是什么？

答：(1)5個

(2)IE0：外部中斷0請求標志。IE0=l表示外部中斷0向CPU申請中斷。

IE1：外部中斷1請求標志。IE1=1表示外部中斷1向CPU申請中斷。

TF0：定時器T0溢出標志。當定時器T0計滿溢出時，由硬件使TFO置1,并且申請中斷。

TF1：定時器T1溢出標志。當定時器T1計滿溢出時，由硬件使TF1置1,并且申請中斷。

TI：發(fā)送中斷標志。RI：接收中斷標志。

(3)外部中斷有兩個,分別是INTO和INT1,其入口地址分別是0003H和0013H。內(nèi)部中斷有

3個,分別是TO、T1和串行口,它們的入口地址分別是：OOOBH,001BH和0023H。

2、簡述子程序調(diào)用和中斷服務(wù)子程序的異同點。

答：相同點：均能中斷主程序執(zhí)行本程序，然后返回斷點繼續(xù)執(zhí)行子程序

不同點：

(1)中斷服務(wù)程序入口地址是固定的，子程序調(diào)用戶口地址是用戶自己設(shè)定的

(2)中斷服務(wù)子程序返回指令，除具有子程序返回指令所具有的全部功能之外，還有清除中斷相

應(yīng)時被置位的優(yōu)先級狀態(tài)，開發(fā)較低中斷和恢復中斷邏輯等功能

(3)中斷服務(wù)子程序在滿足中斷申請的條件下隨時發(fā)生的，而子程序調(diào)用是用戶主程序事先安排

好的。

3、80c51單片機中斷的自然優(yōu)先級順序是什么？如何提高某一中斷源的優(yōu)先級？

答：中斷源的自然優(yōu)先級順序由高到低如下：

外部中斷0(PXO)

定時/計數(shù)器0溢出中斷(PTO)

外部中斷1(PX1)

定時/計數(shù)器1溢出中斷(PT1)

串行口中斷(PS)

若某幾個控制位為1，則相應(yīng)的中斷源就規(guī)定為高級中斷；反之若幾個控制位為0,則相應(yīng)的中

斷源就規(guī)定為低級中斷。當同時接收到幾個同一優(yōu)先級的中斷請求時，響應(yīng)哪個中斷源則取決于內(nèi)

部硬件查詢順序（即自然優(yōu)先級順序）。

4、串行中斷只有一個中斷向量，在中斷服務(wù)程序中如何區(qū)分其是發(fā)送中斷還是接收中斷？

答：響應(yīng)串行口中斷后，CPU無法知道是接收中斷還是發(fā)送中斷，還需要測試兩個中斷標志位RI、

TL如果是RI=1,則表明是接收數(shù)據(jù)中斷，若TI=1,則表明是發(fā)送數(shù)據(jù)中斷。

5、多個中斷源共用一個電路向CPU申請中斷時，如何在中斷程序中對它們進行區(qū)分？

答：當多個中斷源共用一個電路向CPU申請中斷時，在寫中斷子程序時可以通過中斷號來區(qū)分：

外部中斷0（PXO）interrupt0

定時/計數(shù)器。溢出中斷（PTO）interrupt1

外部中斷1（PX1）interrupt2

定時/計數(shù)器1溢出中斷（PT1）interrupt3

串行口中斷（PS）interrupt4

6、根據(jù)定時/計數(shù)器T0方式1邏輯結(jié)構(gòu)，分析門控位GATE取不同值時啟動定時器的工作過程。

答：當GATE=O：軟件啟動定時器，即用指令使TCON中的TRO置1即可啟動定時器0。

當GATE=1：軟件和硬件共同啟動定時器，即用指令使TCON中的TRO置1時，只有外部中斷INTO

引腳輸入高電平時才能啟動定時器0。

7、簡述定時/計數(shù)器的控制寄存器TCON中各位的作用。

答：控制寄存器TCON中：

TF1：定時器T1溢出標志位。當定時器T1溢出時，由硬件自動使TF1置1,并向CPU申請中斷。

CPU響應(yīng)中斷后，自動對TF1清零。TF1也可以用軟件清零。

TR1：定時器T1運行控制位?？捎绍浖?（或清零）來啟動（或關(guān)閉）定時器T1,使定時器T1

開始計數(shù)。用指令SETBTR1（或CLRTR1）使TR1置1（或清零）。

TFO：定時器T0溢出標志位。其功能與TF1相同。

TRO：定時器T0運行控制位。其功能與TR1相同。

IE1：外部中斷1請求標志位。

IT1：外部中斷1觸發(fā)方式控制位。

IE0：外部中斷0請求標志位。

ITO：外部中斷0觸發(fā)方式控制位。

8、簡述定時器/計數(shù)器TO、T1的初始化過程。

答：對TMOD賦值，以確定TO和T1的工作方式

計算初值，并將其寫入THO、TLO或TH1、TL1；

中斷方式時，要對IE賦值，開放中斷；

使TRO或TR1置位，啟動定時/計數(shù)器開始定時或計數(shù)。

9、當定時/計數(shù)器TO工作于方式3時，定時/計數(shù)器T1可以工作在何種方式下？如何控制T1的開

啟和關(guān)閉？

答：TO用作方式3時，T1可以工作在方式0、1和2,T1的開啟由TR1控制，即TR1=1時，T1開

始工作；TR1=O時或者定時/計數(shù)器工作在方式3時，T1停止工作。

10、當遇到“使用一個定時器無法滿足定時需要”這一問題時，有幾種解決方法？

答：可以有兩種解決方法：

方法一：采用2個定時器級聯(lián)，其中一個定時器用來產(chǎn)生周期信號，然后將該信號送入另一個

計數(shù)器的外部脈沖輸入端進行脈沖計數(shù)。

方法二：采用1個定時器定時一定的間隔，然后用軟件進行計數(shù)。

11、已知單片機系統(tǒng)晶振頻率為6MHZ,若要求定時值為10ms時，定時器T0工作在方式1時，定時

器T0對應(yīng)的初值為多少？TMOD的值為多少？TI10和TLO的值又是多少？

答：對應(yīng)的初值為0EC78H,TMOD的值是0000000IB。THO=OECH；TL0=78H

12、使用TO,工作于方式2,請編程實現(xiàn)P1.0口輸出周期為400us,占空比為10：1的脈沖。

答：

ttinclude<reg51.h>

sbitOSC=Pl'0;

main()

(

TM0D=0x02;〃設(shè)置TO的方式2

TH0=256-36;〃每次36us

TLO=THO;

EA=1;〃總中斷允許

TRO=1;〃啟動TO定時器

ETO=1;〃允許外部中斷0中斷

while(1);

}

voidETOISR(void)interrupt1〃定時中斷

(

unsignedinti;

i++；

if(i==1)

(

OSC=1;〃36us的高電平時間到，電平變低

}

elseif(i==11)

(

OSC=0;〃360us的低電平時間到，電平變高

i=0：〃計數(shù)清零

}

)

13、利用AT89C51的P1口控制8個LED燈，相鄰的4個LED為一組，使2組每隔0.5s交替發(fā)亮一

次，周而復始，試編寫程序?qū)崿F(xiàn)。

答：

ttinclude<reg51.h>

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

voidmain(void)

TM0D=0x01;

TH0=0xbl;

TL0=0xe0;

IE=0X82;

TRO=1;

Pl=OxfO;

while(l);

)

voidTOisr()interrupt1

(

staticucharcount;

count++;

if(count==25)

(

P1=!P1;

count=0;

)

TH0=0xbl;

TL0=0xe0;

)

///////////////////////

#include<reg51.h>

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

voiddelayms(uintn)

(

ucharj;

while(n一)

(

for(j=0;j<123;j++);

)

)

voidmain()

while⑴

Pl=OxfO;

delayms(500);

Pl=OxOf;

delayms(500);

)

)

14、要求從PL1引腳輸出1000Hz的方波，晶振頻率為12MHzo試編寫程序?qū)崿F(xiàn)。

答：

#include<reg51.h>

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

sbitFB=Pri;

voidmain(void)

I

TM0D=0x01;

TH0=0xfe;

TL0=0x0c;

IE=0X82;

TRO=1;

FB-0;

while(l);

)

voidTOisr()interrupt1

FB=FB;

THO=Oxfe;

TLO=OxOc;

)

//////////////////////////////

#include<reg51.h>

#defineucharunsignedchar

4defineuintunsignedint

sbitFB=Pri;

voiddelayms(uintn)

(

ucharj;

while(n一)

(

for(j=0;j<123;j++);

}

}

voidmain()

(

while(1)

(

FB=O;

delayms(0.5);

FB=1;

delayms(0.5);

)

)

15、利用定時/計數(shù)器門定時中斷控制，使Pl.7引腳驅(qū)動LED亮1s滅1s地閃爍(即輸出脈沖周期

為2s),設(shè)時鐘頻率為12MHz。

答：include<reg51.h>

sbitLED=Pr7;

#defineucharunsignedchar

#defineuintunsignedint

voidmain(void)

(

TM0D=0x01;

TH0=0xec;

TL0=0x78;

IE=0X82;

TRO=1;

LED=1;

while(1);

)

voidTOisr()interrupt1

(

staticucharcount;

count++;

if(count==200)

(

LED二、LED;

count=0;

}

TH0=0xec;

TL0=0x78;

)

16、利用定時/計數(shù)器TO產(chǎn)生定時時鐘，由Pl口控制8個指示燈。編寫程序?qū)崿F(xiàn)8個指示燈依次閃

動，閃動頻率為1次/s(即亮Is后熄滅并點亮下一個LED)。

答:

#include<reg52.h>

#include<intrins.h>

#defineuintunsignedint

#defineucharunsignedchar

uchartemp;

intt;

voidmain()

(

TMOD=OxOl;

EA=1;

ET1=1;

TR1=1;

TH1=(65536-50000)/256;

TL1=(65536-50000)%256;

Pl=0xfe;

temp=Pl;

while(1)

(

)

)

voidTl_time()interrupt3

|

TH1=(65536-50000)/256;

TL1=(65536-50000)%256;

t++;

if(t==2)

(

t=0;

temp=_crol_(temp,1);

Pl=temp;

}

}

17、己知80C51單片機的工作頻率為12MHz,采用定時/計數(shù)器T1定時，試編寫程序?qū)崿F(xiàn)PL0和

Pl.1引腳分別輸出周期為2ms和500us的方波。

答：

ftinclude<reg51.h>

unsignedcharn;

sbitGatel=Pl0;

sbitGate2=Pl1;

mainO

(

n=0;

THl=Oxff;

TLl=OxO5;〃定時器250us產(chǎn)生一次中斷

TMOD=0x10;〃定時器1工作于模式1,(用工作于模式2也可以，而且更簡便)

TR1=1;〃使能定時器1

ETO=1;〃開中斷

EA=1;〃開全局中斷

while(l)

(

}

)

voidTimer(void)interrupt3

(

THl=Oxff;

TLl=0x05;〃定時器250us產(chǎn)生一次中斷

Gate2=!Gate2;//產(chǎn)生500us方波

n++;

if(n==4)

(

n=0;

Gatel=!Gatel;〃產(chǎn)生2ms方波

)

)

18、定時/計數(shù)器TO己預(yù)置為156,且選定為方式2的計數(shù)方式，現(xiàn)在TO輸入周期為1ms的脈沖,

此時TO的實際用途是什么？在什么情況下計數(shù)器0溢出？

答：TO的實際用途是定時1s,每隔1s計數(shù)器0溢出一次。

19、編程實現(xiàn)PL0輸出脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號，即脈沖頻率為2KHz、占空比為7：10的矩形波，

晶振頻率為12MHz。

答：

include<reg51.h>

sbitOUTW=PrO;

voidinit()

(

EA=1;

TM0D=0xll;

ETO=1;

ET1=1;

TRO=1;

TR1=O;

OUTW=O;

)

voidmain()

init();

while(l);

voidtimer()interrupt1

TH0=0xlf;

TL0=0x40;

THl=0xl5;

TLl=OxeO;

OUTW=1;

TR1=1;

)

voidtimerl()interrupt3

(

OUTW=O;

TR1=O;

)

20、兩只開關(guān)分別接入P3.0和P3.1,在開關(guān)信號的4種不同組合邏輯狀態(tài)下，使PL0分別輸出頻

率為0.5KHz、lKHz、2KHz、4KHz的方波，晶振頻率為12MHz。

答：

#include<at89x52.h>

unsignedchardatasta;

unsignedchardatacou;

unsignedchardatamag;

voidmain()

TM0D=0x02;

TL0=131;

TH0=131;

TRO=1;

ETO=1;

EA=1;

cou=0;

while(1);

)

voidserve()interrupt1

I

unsignedchartemp;

P3=0xff;

temp=P3&0xfc;

if(temp!=sta)

(

sta=temp;

cou=0;

I

if(sta=0x00)

mag=7;

elseif(sta=0x01)

mag=3;

elseif(sta=0xl0)

mag=l;

elseif(sta=0xll)

mag=O;

if(cou==mag)

(

Pl_0=>l_0;

cou=0;

)

else

cou++;

}

第八章

練習與思考題

1.幀格式為1個起始位、8個數(shù)據(jù)位和1個停止位的異步串行通信方式是方式幾？傳輸速率為

多少？

答：方式1;方式1波特率=2'*10/?2*定時器T1的溢出率。

2.某80C51單片機串行口傳送的數(shù)據(jù)幀由1個起始位（0）、7個數(shù)據(jù)位、1個偶校驗位和一個停

止位（1）組成。當該串行口每分鐘傳送1800個字符時，試計算其波特率。

答：串口每秒鐘傳送的字符為：1800/60=30個字符/秒，所以波特率為：30個字符/秒*10位/字

符=300bps

3.假定串行口串行發(fā)送的數(shù)據(jù)幀格式為1個起始位、8個數(shù)據(jù)位、1個奇校驗位和1個停止位,

請畫出傳送字符“A”的幀格式。

答：“A”的ASCII碼為“01000001”

從左到右：01000001

起始位低位高位耀位終止位

<______________--------------------------->

O1OOOOO1001

4.簡述串行口接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的過程.

答：以方式1為例。

發(fā)送：數(shù)據(jù)位由TXT端輸出，發(fā)送1幀信息為10位，當CPU執(zhí)行1條數(shù)據(jù)寫發(fā)送緩沖器SBUF

的指令，就啟動發(fā)送。發(fā)送開始時，內(nèi)部發(fā)送控制信號/SEND變?yōu)橛行?，將起始位向TXD輸出，此

后，每經(jīng)過1個TX時鐘周期，便產(chǎn)生1個移位脈沖，并由TXD輸出1個數(shù)據(jù)位。8位數(shù)據(jù)位全部完

畢后，置1中斷標志位TI,然后/SEND信號失效。

接收：當檢測到起始位的負跳變時，則開始接收。接受時，定時控制信號有2種，一種是位檢

測器采樣脈沖，它的頻率是RX時鐘的16倍。也就是在1位數(shù)據(jù)期間，有16個采樣脈沖，以波特率

的16倍的速率采樣RXD引腳狀態(tài)，當采樣到RXD端從1到0的跳變時就啟動檢測器，接收的值是3

次連續(xù)采樣，取其中2次相同的值，以確認是否是真正的起始位的開始，這樣能較好地消除干擾引

起的影響，以保證可靠無誤的開始接受數(shù)據(jù)。

5.80C51單片機串行口有幾種工作方式？如何選擇？簡述每種工作方式的特點。

答：80C51單片機串行口有4種工作方式。

各方式的特點：

方式0：串行口為同步移位寄存器的輸入輸出方式。主要用于擴展并行輸入或輸出口。波特率固

定為晶振頻率的1/12,

方式1：為10位數(shù)據(jù)異步通信口。波特率可變。

方式2或方式3：為11位數(shù)據(jù)的異步通信口。方式2波特率固定，相對于固定的晶振頻率只有

兩種波特率。方式3波特率可變。

使用時，根據(jù)需要和各方式的特點配合選擇。

6.RS-232c邏輯電平與TTL邏輯電平是否兼容？分別是怎么規(guī)定的？兩者之間如何轉(zhuǎn)換？

答：不兼容;TTL電平通信應(yīng)用于兩個單片機距離在1.5m之內(nèi)，串行口直接相連，RS-232c雙擊

通信應(yīng)用于兩個單片機距離在L5~30m時，實現(xiàn)點對點的雙機通信；兩者之間的轉(zhuǎn)換常采用美國

MAXIM公司的MAX232A,它是全雙工發(fā)送器/接收器接口電路芯片，可實現(xiàn)兩者相互轉(zhuǎn)換

7.什么是同步通信？什么是異步通信？

答：同步通信：同步通信是一種比特同步通信技術(shù)，要求發(fā)收雙方具有同頻同相的同步時鐘信

號，只需在傳送報文的最前面附加特定的同步字符，使發(fā)收雙方建立同步，此后便在同步時鐘的控

制下逐位發(fā)送/接收。

異步通信：異步通信在發(fā)送字符時，所發(fā)送的字符之間的時隙可以是任意的。但是接收端必須

時刻做好接收的準備（如果接收端主機的電源都沒有加上，那么發(fā)送端發(fā)送字符就沒有意義，因為接

收端根本無法接收）。發(fā)送端可以在任意時刻開始發(fā)送字符，因此必須在每一個字符的開始和結(jié)束的

地方加上標志，即加上開始位和停止位，以便使接收端能夠正確地將每一個字符接收下來。

8.串口工作方式1用什么作為波特率發(fā)生器?

答：定時器Tl。

9.為什么定時/計數(shù)器T1作為串行口波特率發(fā)生器時采用方式2?若已知時鐘頻率和通信波特

率，則應(yīng)如何計算其初值？

答：因為定時器T1在方式2下，初值可自動重裝，這就避免了執(zhí)行重裝參數(shù)的指令所帶來的時

間誤差。

設(shè)定時器T1方式2的初值為x,計算初值x可采用如下公式：

波特率二(2SM0D/32)*(fosc/12)/(256-x)

10.使用80c51的串行通信口按工作方式1進行串行數(shù)據(jù)通信，假定波特率為2400bit/s,以中

斷方式傳送數(shù)據(jù)，試編寫全雙工通信程序。

答：^include<reg51.h>

voidInitUART(void)

(

TMOD=0x20;

SCON=0x50;

TH1=0xF4;

TL1=TH1;

PCON=0x00;

EA=1;

ES=1;

TRI=1;

}

voidSendOneByte(unsignedcharc)〃發(fā)送函數(shù)

(

SBUF=c;

while(!TI);

TI=0;

)

voidmain(void)

InitUARTO;

)

voidUARTInterrupt(void)interrupt4

if(RI)

(

RI=0;

)

else

TI=0;

)

11.參照例8-4,設(shè)計完成用甲單片機控制乙單片機來實現(xiàn)乙單片機Pl口8個LED的輪流點亮。

答：略。

第九章

練習與思考題

1.I/O接口和I/O端口的區(qū)別是什么？I/O接口的功能是什么？

答：I/O接口是單片機與外設(shè)間的連接電路的總稱。I/O端口(簡稱I/O口)是指I/O接口電路

中具有單元地址的寄存器或緩沖器。I/O接口芯片都有一個或幾個端口，一個端口對應(yīng)于接口芯片內(nèi)

部的一個寄存器或一組寄存器，計算機系統(tǒng)要為每個端口分配一個地址，各個端口的地址是唯i的，

不能重復。在信息傳送過程中，接口起著數(shù)據(jù)鎖存、數(shù)據(jù)緩沖、輸入/輸出、聯(lián)絡(luò)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、中斷

管理、時序控制、可編程、電器特征匹配等作用。

2.I/O數(shù)據(jù)傳送有哪幾種傳送方式？分別在哪些場合下使用？

答：同步傳送、異步傳送、中斷傳送

(1)同步傳送(無條件傳送)。當外設(shè)速度和單片機的速度相近時，常采用同步傳送方式，例

如單片機和外部數(shù)據(jù)存儲器之間的數(shù)據(jù)傳送是最典型的同步傳送。

(2)異步傳送(查詢傳送)。單片機通過對外設(shè)的查詢，然后進行數(shù)據(jù)傳送。這樣做的優(yōu)點就

是通用性好，硬件連線和查詢程序簡單，但由于程序在運行中經(jīng)常要查詢外設(shè)的準備情況，因此工

作效率不高。

（3）中斷傳送。中斷傳送方式可提高單片機對外設(shè)的工作效率，即利用單片機本身的中斷功能

和I/O接口芯片的中斷功能來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送。單片機只有在外設(shè)準備好后，才中斷主程序的執(zhí)行，

從而執(zhí)行與外設(shè)進行數(shù)據(jù)傳送的中斷服務(wù)子程序。中斷服務(wù)完成后又返回主程序斷點處繼續(xù)執(zhí)行。

中斷方式可以大大提高單片機的工作效率.

3.總線的優(yōu)點有哪些？

答：系統(tǒng)連接簡單，Pc總線系統(tǒng)直接與具有rc總線接口的各種擴展器件連接。12c總線對各

器件尋址采用純軟件的尋址方法，無需片選線的連接，這樣就大大簡化了總線數(shù)量，系統(tǒng)各部件之

間的連接只需兩條線;傳輸速率高。

4.It總線在數(shù)據(jù)傳送時，應(yīng)答是如何進行的？

答：12c總線數(shù)據(jù)傳送時，傳送的字節(jié)數(shù)（數(shù)據(jù)幀）沒有限制，每一字節(jié)必須為8位長。數(shù)據(jù)傳

送時，先傳送最高位，每一個被傳字節(jié)后面都須跟I位應(yīng)答位（一幀數(shù)據(jù)共9位）。PC總線在傳送每

一字節(jié)數(shù)據(jù)后都須有應(yīng)答信號A,A信號在第9個時鐘位上出現(xiàn),A信號對應(yīng)的時鐘由主機產(chǎn)生。這

時發(fā)方須在該時鐘位上使SDA線處于高電平，以便收方在這一位上送出低電平的應(yīng)答信號A?

由于某原因收方不對主機尋址信號應(yīng)答時，例如接收方正在進行其他處理而無法接收總線上的

數(shù)據(jù)時，必須釋放總線，將數(shù)據(jù)線置為高電平，而由主機產(chǎn)生一個終止信號以結(jié)束總線的數(shù)據(jù)傳送。

當主機接收來自從機的數(shù)據(jù)時，接收到最后一個數(shù)據(jù)字節(jié)后，必須給從機發(fā)送一個非應(yīng)答信號

（A）,使從機釋放數(shù)據(jù)總線，以便主機發(fā)送一個終止信號，從而結(jié)束數(shù)據(jù)的傳送。

5.實時時鐘芯片的優(yōu)點是什么？

答：高性能、低功耗。芯片附加31字節(jié)靜態(tài)RAM,采用SPI三線接口與CPU進行同步通信，并可

采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。實時時鐘可提供秒、分、時、日、星期、

月和年，一個月小于31天時可自動調(diào)整，且具有閏年補償功能。工作電壓寬達2.5~5.5V。采用雙電

源供電（主電源和備用電源），可設(shè)置備用電源充電方式，提供了對后輩電源進行涓細電流充電的能

力。

6.DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由哪幾部分組成？

答：DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四部分組成64位光刻ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)

器TH和TL、配置寄存器。

7.I2C總線傳送起始信號和終止信號是如何定義的？

答：1C總線的起始信號和終止信號都由主機發(fā)出，在起始信號產(chǎn)生后，總線就處于占用狀態(tài)；

在終止信號產(chǎn)生后，總線就處于空閑狀態(tài)。

（1）起始信號（S）。在SCL線為高電平期間，SDA線由高電平向低電平的變化表示起始信號，只

有在起始信號以后，其他命令才有效。

（2）終止信號（P）。在SCL線為高電平期間，SDA線由低電平向高電平的變化表示終止信號。隨

著終止信號的出現(xiàn)，所有外部操作都結(jié)束。

8.12c總線數(shù)據(jù)位的有效性是如何規(guī)定的？

答：FC總線進行數(shù)據(jù)傳送時，時鐘信號為高電平期間，數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)必須保持穩(wěn)定，只有在

時鐘線上的信號為低電平期間，數(shù)據(jù)線上的高電平或低電平狀態(tài)才允許變化。

9.SPI總線有何特點？

答：SPI是Motorola公司推出的一種同步串行通訊方式，是一種三線同步總線。有多個SPI接

口的單片機時，應(yīng)為一主多從，在某一時刻只能由一個單片機為主器件；在擴展多個SPI外圍器件

時，單片機應(yīng)分別通過I/O口線來分時選通外圍器件。

10.簡述SPI通信原理。

答：SPI的通信原理：主從方式工作，通常有一個主設(shè)備和一個或多個從設(shè)備，需要至少4根

線，事實上3根也可以（單向傳輸時）。也是所有基于SPI的設(shè)備共有的，它們是SDI（數(shù)據(jù)輸入），

SDO（數(shù)據(jù)輸出）,SCK（時鐘），CS（片選）。

（1）SDO-主設(shè)備數(shù)據(jù)輸出，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸入

（2）SDI-主設(shè)備數(shù)據(jù)輸入，從設(shè)備數(shù)據(jù)輸出

（3）SCLK-時鐘信號，由主設(shè)備產(chǎn)生

（4）CS-從設(shè)備使能信號，由主設(shè)備控制

第10章80C51單片機D/A、A/D轉(zhuǎn)換接口模塊

練習與思考題10

1.什么叫D/A和A/D轉(zhuǎn)換?為什么要進行D/A和A/D轉(zhuǎn)換?

答：D/A轉(zhuǎn)換器又稱數(shù)模轉(zhuǎn)換器，是能將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的電路。A/D轉(zhuǎn)換又稱模數(shù)轉(zhuǎn)

換，是把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的電路。

單片機是數(shù)字方式進行運算的，而實際的機器人或電器等在運轉(zhuǎn)時，是模電下進行的。兩者的

通信需要一個接口，而D/A和A/D轉(zhuǎn)換就是實現(xiàn)這個接口的橋梁。

2.D/A轉(zhuǎn)換器有哪些主要性能指標？簡述其含義。

答：（1）分辨率：指DAC電路所能分辨的最小輸出電壓與滿量程輸出電壓之比。

（2）線性度：實際轉(zhuǎn)換特性曲線與理想直線特性之間的最大偏差。

（3）絕對精度（簡稱精度）：在整個刻度范圍內(nèi)，任一輸入數(shù)碼所對應(yīng)的模擬量實際輸出值與

理論值之間的最大誤差。

（4）建立時間：輸入數(shù)字量變化后，輸出模擬量穩(wěn)定到相應(yīng)數(shù)值范圍所經(jīng)歷的時間。

（5）溫度系數(shù)：在輸入不變的情況下，輸出模擬電壓隨溫度變化產(chǎn)生的變化量。

3.D/A轉(zhuǎn)換的基本原理是什么？

答：D/A轉(zhuǎn)換器將輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量輸出，數(shù)字量是由若干數(shù)位構(gòu)成的，就是把每一位

上的代碼按照權(quán)值轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的模擬量，再把各位所對應(yīng)的模擬量相加，所得到各位模擬量的和便

是數(shù)字量所對應(yīng)的模擬量。

4.A/D轉(zhuǎn)換器有哪些主要性能指標？簡述其含義。

答：（1）分辨率：DAC電路所能分辨的最小輸出電壓與滿量程輸出電壓之比。

（2）轉(zhuǎn)換速率：完成一次從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的AD轉(zhuǎn)換所需的時間的倒數(shù)。

（3）量化誤差：有限分辨率AI）的階梯狀轉(zhuǎn)移特性曲線與無限分辨率AD（理想AD）的轉(zhuǎn)移特性曲

線（直線）之間的最大偏差。

（4）偏移誤差：輸入信號為零時輸出信號不為零的值。

（5）滿刻度誤差：滿刻度輸出時對應(yīng)的輸入信號與理想輸入信號值之差。

（6）線性度：實際轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)移函數(shù)與理想直線的最大偏移。

5.A/D轉(zhuǎn)換有哪兒種方法？原理是什么？

答：A/D轉(zhuǎn)換主要包括積分型、逐次逼近型、并行比較型/串并行型、E-A調(diào)制型、電容陣列逐

次比較型及壓頻變換型。

工作原理：將時間連續(xù)、幅值也連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換為時間離散、幅值也離散的數(shù)字信號，一般

要經(jīng)過取樣、保持、量化及編碼4個過程。

6.雙積分型A/D轉(zhuǎn)換的優(yōu)缺點是什么？

答：轉(zhuǎn)換速度較慢，抗干擾能力強，精度較高。

7.在ADC和DAC轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標中，分辨率與轉(zhuǎn)換精度有何不同？

答：對DAC來說，分辨率反映了輸出模擬電壓的最小變化量。而對于ADC來說，分辨率表示輸

出數(shù)字量變化一個相鄰數(shù)碼所需輸入模擬電壓的變化量。量化誤差是由ADC的有限分辨率而引起的

誤差，但量化誤差只適用于ADC,不適用于DAC。精度與分辨率基本一致，位數(shù)越多精度越高。嚴格

講精度與分辨率并不完全一致。只要位數(shù)相同，分辨率則相同，但相同位數(shù)的不同轉(zhuǎn)換器精度會有

所不同。

8.在什么情況下，A/D轉(zhuǎn)換器前應(yīng)引入采樣保持器？

答：A/D轉(zhuǎn)換器完成一次A/D轉(zhuǎn)換總需要一定的時間。在進行A/D轉(zhuǎn)換時間內(nèi)，希望輸入信號

不再變化，以免造成轉(zhuǎn)換誤差。這樣，就需要在A/D轉(zhuǎn)換器之前加入采樣保持器。

9.判斷A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束否一般可采用幾種方式?每種方式有何特點？

答：延時等待法；保持等待法；查詢法；中斷響應(yīng)法。

（1）延時等待法:EOC可不和I/O口連接，程序設(shè)計時，延時大于ADC轉(zhuǎn)換時間后，取數(shù)據(jù)。

（2）保持等待法:EOC與READY相連EOC無效時，自動插入等待狀態(tài)。直至EOC有效時，取數(shù)據(jù)。

（3）查詢法：EOC可以和任意I/O口連接，程序設(shè)計時，反復判斷EOC是否有效，直至EOC有效時，

取數(shù)據(jù)。（4）中斷響應(yīng)法:EOC與外部中斷相連，A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，發(fā)中斷申請,在中斷服務(wù)程序中取

數(shù)據(jù)式。

10.A/D轉(zhuǎn)換器的參考電壓的作用是什么？

答：A/D轉(zhuǎn)換時的參考電壓是內(nèi)部T行網(wǎng)絡(luò)的標準電壓，參考電壓可以認為是最高上限電壓（不

超過電源電壓），當信號電壓較低時，可以降低參考電壓來提高分辨率。改變參考電壓后，同樣二進

制表示的電壓值就會不一樣，最大的二進制表示的就是參考電壓，在計算實際電壓時，就需要將參

考電壓考慮進去。參考電壓的穩(wěn)定性對系統(tǒng)性能有很大的影響。

11.DAC0832主要特性參數(shù)有哪些？

答：（1）2路電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器；（2）分辨率為8位，并行輸入；（3）輸入數(shù)據(jù)的邏輯電平

與TTL電平兼容；（4）可以與微處理器直接連接：（5）數(shù)字量輸入有直通、單緩沖和雙緩沖3種方

式；（6）滿量程誤差為±1LSB；（7）電流穩(wěn)定時間為1us；（8）增益溫度系數(shù)為0.0002%FS/℃；

（9）參考電壓為±10V；（10）單電源電壓為515VDC；（11）低功耗，約20m隊

12.簡述DAC0832芯片的輸入寄存器和DAC寄存器二級緩沖的優(yōu)點。

答：可以分別控制，常用于多路D/A轉(zhuǎn)換電路。即數(shù)字量的輸入和轉(zhuǎn)換可分兩步完成，可以

把數(shù)據(jù)總線分時的向各路D/A轉(zhuǎn)換器輸入要轉(zhuǎn)換的數(shù)字量并鎖存在各自的鎖存器中，然后CPU對所

有的D/A轉(zhuǎn)換器發(fā)出控制信號，實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換。

13.簡述DAC0832的工作過程。

答：根據(jù)對DAC0832的數(shù)據(jù)鎖存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三種工作方

式:直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式。

（1）單緩沖方式。單緩沖方式是控制輸入寄存器和DAC寄存器同時接收資料，或者只用輸入寄

存器而把DAC寄存器接成直通方式。此方式適用只有一路模擬量輸出或幾路模擬量異步輸出的情形。

（2）雙緩沖方式。雙緩沖方式是先使輸入寄存器接收資料，再控制輸入寄存器的輸出資料到DAC

寄存器，即分兩次鎖存輸入資料。此方式適用于多個D/A轉(zhuǎn)換同步輸出的情節(jié)。

（3）直通方式。直通方式是資料不經(jīng)兩級鎖存器鎖存，即CS*,XFER*,WRI*,WR2*均接地，

ILE接高電平。此方式適用于連續(xù)反饋控制線路和不帶微機的控制系統(tǒng)，不過在使用時，必須通過另

加I/O接口與CPU連接，以匹配CPU與D/A轉(zhuǎn)換。

14.簡述應(yīng)該如何處理ADC0809的ALE信號和START信號。

答：ALE:地址鎖存允許信號在ALE上升沿，ADDA、ADDB、ADDC地址狀態(tài)被送入地址鎖存器中。

START:轉(zhuǎn)換啟動信號。START上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清0;START下跳沿時，開始進行A/D

轉(zhuǎn)換;在AD轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持低電平。

ADC0809輸出具有三態(tài)鎖存，START與ALE信號連在一起，這樣在START端加上高電平啟動信號

的同時，將通道號進行鎖存。

15.簡述ADC0809的工作過程。

答：（1）把通道地址送到ADDA?ADDC上，選擇模擬輸入；（2）在通道地址信號有效期間，ALE

上的上升沿該地址鎖存到內(nèi)部地址鎖存器；（3）START引腳上的下降沿啟動A/D變換；（4）變換開始

后，E0C引腳呈現(xiàn)低電平，E0C重新變?yōu)楦唠娖綍r表示轉(zhuǎn)換結(jié)束；（5）0E信號打開輸出鎖存器的三態(tài)

門送出結(jié)果。

16.MC14433有什么特點？

答：MC14433是3位半雙積分A/D轉(zhuǎn)換器，是目前市場上廣為流行的典型的A/D轉(zhuǎn)換器。MC14433

具有抗干擾性能好，轉(zhuǎn)換精度高，自動校零，自動極性輸出，自動量程控制信號輸出，動態(tài)字位掃

描BCD碼輸出，單基準電壓，外接元件少，價格低廉等特點。

17.當單片機控制ADC轉(zhuǎn)換時，程序查詢方式與中斷控制方式有什么不同？各自的優(yōu)缺點是什么？

答：中斷方式是當中斷條件滿足時立即中止當前正在運行的程序，進入中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完

畢后返回斷點繼續(xù)執(zhí)行，程序查詢方式是一直在循環(huán)主程序中通過查詢語句判斷條件是否滿足，因

主程序執(zhí)行周期的影響，查詢實效性很低，對于要求低的應(yīng)用可以勉強使用，對實效性要求高的情

況必須使用中斷方式，比如通過外部中斷測速，查詢方式對較高速度的響應(yīng)會產(chǎn)生十分大的誤差，

甚至測量數(shù)值混亂。

18.在一個由80c51單片機與一片DAC0832組成的應(yīng)用系統(tǒng)中，DAC0832的地址為7FFFH,輸出

電壓為0、5V。試畫出有關(guān)邏輯電路圖，并編寫轉(zhuǎn)換程序產(chǎn)生矩形波，波形占空比為1:4,高電平為

2.5V,低電平為1.25V。

答：硬件電路連接圖如圖所示：

DAC0832的地址為7FFFH,波形占空比為1:4,高電平波形時間與低電平波形時間的比值為1/3。

當Vo=2.5V時，D=80H;Vo=l.25V時，D=40Ho

程序如下：

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG0030II

MAIIN:MOVSP,#60H

MOVDPTR,#7FFFH

NEXT:MOVA,#80H

MOVX@DPTR,A

ACALLDELAY

MOVR4,#03H

MOVA,#40H

MOVX?DPTR,A

LOOP:ACALLDELAY

DJNZR4,LOOP

AJMPNEXT

DELAY:,,,,

RET

END

19.在一個由80C51單片機與一片ADC0809組成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，ADC0809的地址為

7FF8r7FFFH。試畫出邏輯電路圖，并編寫程序，每隔Imin輪流采集一次8通道數(shù)據(jù)，8通道總共采

集100次，其采樣值存入外RAM,從3000H開始存儲。

答：硬件電路連接圖如圖所示:

設(shè)8051的時鐘頻率為12MHZ,程序如下:

0RG0000H

LJMPMAIN

0RG001BH

LJMPTl_l

ORG01OOH

MAIN:MOVSP,#60H;設(shè)堆棧指針

MOVR7,#100;置采集次數(shù)

MOVRI,#30H;片外RAM地址高位

MOVR0,#00H;片外RAM地址低位

MOVR2,#20；置入初值20（計1s）

MOVR3,#60；置入初值60（計1min）

SETB7FH;置1min標志為1

MOVTOMD,1收0H;定時器T1工作于模式1

MOVTH1,#3CH;計數(shù)器初值

MOVTL1,#OBOH

SETBEA;開中斷

SETBET1；定時器口允許中斷

SETBTRI；啟動定時器T1

LOOP:SJMPLOOP；等待中斷

JB7FH,LOOP;1min未到，等待

DJNZR7,LOOP;是否到100次？

SJMP$

ORG0200H

Tl_1:MOVTH1,#3CH；中斷服務(wù)程序，重新賦計數(shù)器初值

MOVTL1,#0B0H

SETB7FH;置1min未到標志

DJNZR2,RETI_O;ls未到，返回

MOVR2,#20;重新置“100s”計數(shù)器初值

DJNZR3,RETI_O;1min未到，返回

MOVR3,#60

CLR7FH;置1min到標志

MOVR6,#8；8個通道計數(shù)器初值

MOVDPTR,#7FF8H;IN0地址

LOOP1:MOVX@DPTR,A；啟動A/D轉(zhuǎn)換

JBP3.2,$；判斷轉(zhuǎn)換是否結(jié)束

MOVXA,?DPTR；讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果

PUSHDPH;將通道地址壓入堆棧

PUSHDPL

MOVDPH,RI；將片外RAM地址送DPTR

MOVDPL,RO

MOVX?DPTR,A;將轉(zhuǎn)換結(jié)果存入片外RAM

INCDPTR;片外RAM地址增1

MOVRi,DPH；保存片外RAM地址

MOVRO,DPL

POPDPL;恢復通道地址

POPDPH

INCDPTR

DJNZR6,LOOP1;8個通道是否采集結(jié)束

RETI；中斷返回

END

查詢法采集8路數(shù)據(jù)的程序:

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG0030H

MAIN:MOVSP,#60H;設(shè)堆棧指針

MOVRI,#30H;片外RAM地址高位

MOVRO,#00H;片外RAM地址低位

MOVR6,#8;8個通道計數(shù)器初值

MOVDPTR,#7FF8H;IN0地址

LOOP1:MOVX@DPTR,A;啟動AD轉(zhuǎn)換

JNBP1.0,$;判轉(zhuǎn)換是否結(jié)束

MOVXA,@DPTR；讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果

PUSHDPH;將通道地址壓入堆棧

PUSHDPL

MOVDPH,RI;將片外RAM地址送DPTR

MOVDPL,RO

MOVX@DPTR,A;將轉(zhuǎn)換結(jié)果存入片外RAM

INCDPTR;片外RAM地址增1

MOVRI,DPH；保存片外RAM地址

MOVRO,DPL

POPDPL;恢復通道地址

POPDPH

INCDPTR

DJNZR6,LOOP1；8個通道是否采集結(jié)束

SJMP$

END

中斷法采集8路數(shù)據(jù)的程序：

ORGOOOOH

LJMPMAIN

ORG0003H