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
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。
&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
场合。
3片2764A扩展24KX8位EPROM的电路图。
分析每个芯片的
3•画出利用线选法，用
地址范围。
答：
电路如图所示
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。
26=64个重复地址区间,
地址范围：
因为地址总线的高位P2.2~P2.7均没用上，共存着
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
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：
#include
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
#defineDELAY_TIME60
#defineTRUE1
#defineFALSE0
#defineMYADDR0x08
sbitSDA=P1A0;
sbitSCL=P1A1；
sbitSL=P1A7;
sbitSD=P3A0;
sbitCLK=P3A1;
〃包含头文件，其中定义51特殊寄存器
//简化无符号变量声明字
〃定义延时时间常数
//定义布尔常量
//定义AT24C02内部单元地址
//用P1.0模拟I2C总线的SDA
//用P1.1模拟I2C总线的SCL
//4014工作方式控制口
//定义串口数据线
//定义串口时钟线
/*4014并转串输入子程序*/
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
}
/**********I2C
相关子函数************/
//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*/
voidI2C_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（DELAY_TIME）;
SCL=0;
DELAY（DELAY_TIME）;
//延时，让SDA低电平持续一段时间
//使SCL口输出低电平
//延时，为传输数据做准备
SDA产生
/*I2C_Stop（）函数的作用：
产生I2C总线停止信号，当SCL为高电平时使
}
/*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;
SCL=1;
DELAY（DELAY_TIME/2）;
F0=SDA;
DELAY（DELAY_TIME/2）;
SCL=0;
DELAY（DELAY_TIME）;
if（F0==1）
returnFALSE;
returnTRUE;
//置SDA口高电平
//置SCL口高电平
//短延时，电平持续一段时间
//读入SDA的状态保存至PSW中的F0用户标志位
//短延时，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
//根据F0的值返回布尔变量值
//SDA为1，则无应答信号，返回0
//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*/
voidWritel2CByte（charb）reentrant〃输入1字节数据b,无返回值，函数可重入
//8次循环//逐一判断输入数据各位的值
//若位值为1,向总线发送位数据“1//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*/
{
charb=0,i;
for（i=0;i<8;i++）
{
SDA=1;
SCL=1;
DELAY（10）;
F0=SDA;
DELAY（10）;
SCL=0;if（F0==1）
{
b=b<<1;b=b|0x01;
}
else
b=b<<1;
}
returnb;
}
//声明两个变量：
b用于数据接收缓冲，i用于循环控制//循环8次
//置SDA口高电平
//置SCL口高电平
//延时
//将SDA值读至PSW的F0位
//延时
//使SCL口输出低电平
//如果位值为1
//将“1”移入缓冲区的最低位
//b左移1位
//左移后b的最低位置1
//否则，位值为0，“0”移入缓冲区的最低位
//b左移1位，低位填0//下一次循环
//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;
//疋义位变量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
WriteI2CByte（addr）;
//写地址
acktemp=Check_Acknowledge（）;
WriteI2CByte（thedata）;acktemp=Check_Acknowledge（）;I2C_Stop（）;
}
charRead_One_Byte（charaddr）
{
bitacktemp=1;
charmydata;
I2C_Start（）;
WriteI2CByte（0xa0）;acktemp=Check_Acknowledge（）;
WriteI2CByte（addr）;acktemp=Check_Acknowledge（）;I2C_Start（）;
WriteI2CByte（0xa1）;acktemp=Check_Acknowledge（）;
mydata=ReadI2CByte（）;acktemp=Check_Acknowledge（）;returnmydata;
I2C_Stop（）;
//检查ACK值，确认从设备收到地址
//写数据
//检查ACK值，确认从设备收到数据
//发送I2C停止信号
//发送I2C启动信号
//写控制字，方向为写出
//检查ACK值，确认从设备收到控制字//写地址
//检查ACK值，确认从设备收到地址
//重启I2C//再次发送控制字，方向为读入//检查ACK值，确认从设备收到控制字//读入1字节数据
//相当于NOACK信号
//返回由AT24C02读出的数据
//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*/
〃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
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，如MOVXA,
@DPTR或MOVXA,@Ri时，RD有效；执行输出指令，女口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（）
{
while
（1）
//主程序
//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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