单片机原理与应用（C51编程+Proteus仿真） 习题及答案 刘霞 第7章习题答案

第7章习题答案一、填空1.AT89S52的串行异步通信口为（单工/半双工/全双工）。答：全双工2.AT89S52单片机串行口的4种工作方式中，波特率传输速率可调且与定时器/计数器T1的溢出率有关是方式和方式。答：方式1和方式33.帧格式为1个起始位，8个数据位和1个停止位的异步串行通信方式是方式。答：方式14.串行口工作在方式2，设置SM0=、SM1=。答：1、05.串行口工作在方式1，即可发送数据又可接收数据，设置SCON=。答：0x506.当用串行口进行串行通信时，为减小传输误差，常用的晶振频率为MHz（11.0592MHz/12MHz）。答：11.0592MHz7.AT89S52单片机通过引脚和引脚和外界进行串行通信。答：P3.0（RXD）和P3.1（TXD）8.传输速率是每秒传送的位数，量纲是\o"B"。答：二进制、位/秒（bps）

9.在串行通信中，收发双方对传输速率的设定应该是的（相同/不同）。答：相同10.计算机的串行接口采用的是电平标准。答：RS232二、选择1.当AT89S52扩展并行输出口时，串行接口工作方式选择。A.方式0B.方式1C.方式2D.方式3答：A2.AT89S52的串口工作方式中适合点对点通信的是。

   A．方式0   B．方式1   C．方式2   D．方式3

答：B3.AT89S52单片机用串口工作方式0时。

   A．数据从RXD串行输入，从TXD串行输出

   B．数据从RXD串行输出，从TXD串行输入

   C．数据从RXD串行输入或输出，同步信号从TXD输出

   D．数据从TXD串行输入或输出，同步信号从RXD输出答：C4.AT89S52单片机有关SBUF中是不正确的。

   A．发送SBUF和接收SBUF在物理上是相互独立的，具有相同的地址

   B．发送SBUF和接收SBUF在物理上是相互独立的，具有不同的地址

   C．发送SBUF只能写入数据，不能读出数据

   D．接收SBUF只能读出数据，不能写入数据

答：B5.串口方式1是不正确的。

   A．通信传输速率是可变的，与T1的溢出速率有关

   B．帧格式由11位组成，包括1位起始位+8位数据位+1位可编程位+1位停止位

   C．帧格式由10位组成，包括1位起始位+8位数据位+1位停止位

   D．可实现点对点通信

答：B6.下列关于串行口方式3，是不正确的。

   A．可实现多机通信   B．通信传输速率是可变的，与T1的溢出速率有关

   C．帧格式由11位组成，包括1位起始位+8位数据位+1位可编程位+1位停止位

   D．多机通信时，SM2一直保持为1，TB8设置为1

答：D7.串口中断号是。A．0B．1C．2D．3E.4答：E8.关于串口中断标志位RI/TI，是不正确的。A．都由硬件自动置位B．都由硬件自动清零

   C．必须由软件清零

   D．可以查询RI/TI标志位

答：B三、问答题1.波特率和字符的实际传输速率一样吗?

有什么区别?

答:二者不一样，波特率为每秒传送二进制数码的位数，用于表示数据传输的速率，波特率越高，数据传输的速率越快。但波特率和字符的实际传输速率不同,字符的实际传输速率是每秒所传字符帧的帧数，和字符帧格式有关。2.AT89S52单片机的串行口有几种工作方式？有几种帧格式？各种工作方式的波特率如何确定？答：有4种工作方式：方式0、方式1、方式2、方式3；有3种帧格式，方式2和3具有相同的帧格式；方式0的发送和接收都以fosc/12为固定波特率，方式1的波特率=2SMOD/32×定时器T1的溢出率方式2的波特率=2SMOD/64×fosc方式3的波特率=2SMOD/32×定时器T1的溢出率3.简述点对点通信时进行奇偶校验的编程原理。答：将欲发送数据的奇偶校验值P送入SCON寄存器中的TB8位并连同数据一起发出。接收端接收数据时,将该数值取出放入SCON寄存器中的RB8位。待计算出接收数据的实际奇偶校验值后与RB8进行比较,即可判断收发过程是否有误。4.为什么T1用作串行口传输速率发生器时，常采用方式2？答：因为定时器T1在方式2下，初值可自动重装，这就避免了执行重装参数的指令所带来的时间误差。5.说明以TTL电平串行传输数据的方式有什么缺点？若进行远距离传输可采用哪些电平标准？说明各自的优缺点。答：直接以TTL电平串行传输数据的方式的缺点是传输距离短，抗干扰能力差。因此在串行传输距离较远时，常采用RS-232C、RS-422A和RS-485标准串行接口。主要是对传输的电信号不断改进，如RS-232C传输距离只有几十米远，与直接以TTL电平串行传输相比，采用了负逻辑，增大“0”、“1”信号的电平差。而RS-422A和RS-485都采用了差分信号传输，抗干扰能力强，距离可达1000多米。RS-422A为全双工，RS-485为半双工。四、双机通信仿真任务要求：两个AT89S52单片机进行串口方式1通信，两机fosc为11.0592MHz，传输速率为4800bps，SMOD=1。甲机循环发送数字0～9，并根据乙机返回值决定是否发送新数据（若发送值与返回值相等，继续发送下一数字，否则重复发送当前数值）；乙机接收数据后返回接收值。双机都将当前值显示在数码管（共阳）上；甲机采用查询方式发送接收数据，乙机采用中断方式接收数据。答：1.硬件电路设计根据任务要求，串行口工作在方式1，甲机和乙机通过P2口连接数码管（共阳），限流电阻为330Ω。甲机TXD引脚与乙机RXD引脚连接，甲机RXD引脚与乙机TXD引脚连接。仿真电路如图7-27所示。最小系统电路省略。图1扩展并行输出口仿真电路图说明：在Proteus中点击P挑选元器件：AT89C52、RES（电阻）、7SEG-MPX1-CA（数码管共阳）。2.软件设计分析：双机通信，需要编写2个独立的程序，甲机发送程序和乙机接收程序。甲机采用查询方式发送数据，软件编程的关键环节为：①串口初始化：串行口工作在方式1，甲机即发送数据也接收数据，设允许接收，语句利用SCON=0x50；（SM0SM1=01、REN=1、TI=0；其他没用到各位都清零，SCON=01010000B）。②波特率设置：fosc为11.0592MHz，波特率为4800bps，SMOD=1。查7-8表可知T1的初值为0xf4，T1工作方式2。TMOD=00100000B=0x20；TH1=TL1=0xf4；TR1=1；PCON=10000000B=0x80；③串口发送的数据：要发送的数据放在数组sendbuf[]中，使用语句发送数据SBUF=sendbuf[index];④数码管显示：甲机收到乙机发送的数据，和发送的数据相同，则显示。共阳数码管0~9段码表seg[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80};【甲机查询发送参考程序】：#include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintucharcodeseg[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//共阳0-9段码ucharcodesendbuf[]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};//发送数据/****************延时函数*****************/voiddelay(uintxms)//延时函数{uinti,j;for(i=0;i<xms;i++)for(j=0;j<100;j++);}/****************串口初始化****************/voiduart_init(){ SCON=0x50;//串口方式1,TI和RI清零,允许接收; PCON=0x80; //波特率不加倍 TMOD=0x20;//T1定时方式2 TH1=0xf4; TL1=0xf4;//4800b/s TR1=1;}/****************主函数****************/voidmain(){ucharindex=0;//发送数据索引uart_init();while(1){ SBUF=sendbuf[index]; //发送数据while(TI==0); //等待发送完成TI=0; //清TI标志位while(RI==0); //等待乙机回答RI=0; if(SBUF==sendbuf[index]) //若返回值与发送值相同,组织新数据 { P2=seg[sendbuf[index]];//显示已发送值 index++; if(index>=9)index=0;//修正索引值 delay(1000);}}} 乙机采用中断方式接收数据，软件编程的关键环节为：①串口初始化：通信双方，要保持相同的数据格式，所以乙机也采用方式1，乙机即发送数据也接收数据，串口初始化和甲机相同。②波特率设置：通信双方，要保持相同的波特率，和甲机的波特率设置相同。③采用中断接收数据：开串口中断ES=1;EA=1;写中断服务程序voiduart_receive()interrupt4。码管显示：显示方法和甲机收相同。【乙机中断接收参考程序】：#include<reg52.h>#defineucharunsignedcharucharcodeseg[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90};//共阳0-9段码ucharreceivebuf;//定义接收缓冲/****************串口初始化****************/voiduart_init(){SCON=0x50;//串口方式1,TI和RI清零,允许接收;PCON=0x80;//波特率不加倍TMOD=0x20;//T1定时方式2TH1=0xf4;TL1=0xf4;//4800b/sTR1=1;//启动T1ES=1;//开串口中断允许EA=1; //开总中断 }/****************主函数****************/voidmain(void){ uart_init(); while(1); }/*************串口中断服务函数*********/voiduart_receive()interrupt4{ if(RI==1)//接收完成 { RI=0; //清RI标志位 receivebuf=SBUF; //取得接收值 SBUF=receivebuf; //结果返送主机 while(TI==0); //等待发送结束 TI=0; //清TI标志位 P2=seg[receivebuf];//显示接收值 }}3.仿真运行甲乙两机的程序是独立的，因而需要建立各自的工程文件，并在其中完成相应程序的编辑和编译，形成两个hex文件，分别加载到2个单片机中，并修改晶振为11.0592MHz。点击运行按钮，运行结果如图7-28所示。每隔1s甲乙两机都显示相同的数字，证明通信正确。图2双机通信仿真运行效果图五、多机通信仿真任务要求：设计1个主机和2个从机的主从式串行通信系统。主机设计2个按键与从机通信，每按1次按键，主机向相应从机顺序发送1位0~F间的字符，即按下一次按键，发送一个字符。主机用虚拟终端观察发送的数据。从机收到数据帧后在数码管（共阳）上显示。系统晶振频率为11.0592MHz。采用串口方式3，波特率为9600bps，主机采用查询发送发送数据，从机采用中断方式接收数据。答：1.硬件电路设计主机的TXD引脚和虚拟终端的RXD引脚相连，与1#、2#从机的RXD引脚相连。1#、2#从机分别通过P2口连接数码管（共阳），限流电阻为330Ω。仿真电路如图7-35所示。最小系统电路省略。图3多机通信仿真电路图说明：在Proteus中点击P挑选元器件：AT89C52、RES（电阻）、7SEG-MPX1-CA（数码管共阳）。主机电路中采用虚拟终端显示串口发出的数据。单击Proteus原理图界面左侧工具箱中的虚拟仪器图标，在预览窗口中显示的各种虚拟仪器选项，点击“VIRTUALTERMINAL”项，放置虚拟终端。双击虚拟终端，弹出编辑元件对话框，修改波特率为9600。2.软件设计软件编程的关键环节为：①串口初始化：主机工作在方式3（SM0SM1=11），主机发送数据。SCON其他没用到各位都清零。初始化语句SCON=11000000B=0xc0；乙机工作在方式3（SM0SM1=11），接收数据（REN=1），多机通信（SM2=1），其他没用到各位都清零。SCON=11110000B=0xf0；②主从机波特率设置：fosc为11.0592MHz，波特率为9600bps。查7-8表可知T1的初值为0xfd，SMOD=0，T1工作方式2定时。初始化语句PCON=00000000B=0x00；TMOD=00100000B=0x20；TH1=TL1=0xfd；TR1=1；③主机在主函数中以查询法进行按键检测，并以键值作为发送函数的传递参数。在发送函数中查询TI标志位，分两步发送地址帧和数据帧。④从机在初始化后进入等待状态。在中断接收函数中，先对地址帧进行判断，随后将接收的字符转化为数组顺序号，通过查表输出其显示字模。【主机参考程序】：include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineSlave1_ADDR1//1#从机地址#defineSlave2_ADDR2//2#从机地址voiddelay(uintxms);//延时函数voiduart_init();//串口初始化函数voidkey_send(ucharnode_number);//按键发送函数ucharKeyValue=0; //键值ucharcodestr[]="0123456789ABCDEF";//字符集ucharpointer_1=0,pointer_2=0; //从机当前发送字符指针/*************主函数*********/voidmain(){ while(1) { P1=0xff; while(P1==0xff); //检测按键 switch(P1) { //切换子机 case0xfe:key_send(Slave1_ADDR);break; case0xf7:key_send(Slave2_ADDR);break; } }}/*************延时函数*********/voiddelay(uintxms){uinti,j;for(i=0;i<xms;i++)for(j=0;j<100;j++);}/*************串口初始化函数*********/voiduart_init(){ SCON=0xc0;//方式3、禁止接收 TMOD=0x20; //T1定时方式2 TH1=TL1=0xfd;//9600bps SMOD=0 TR1=1; //启动T1}/*************按键发送函数*********/voidkey_send(ucharnode_number){ delay(500); uart_init(); TB8=1; //发送地址码 SBUF=node_number;//发送从机地址 while(TI==0); //等待发送结束 TI=0; //清TI标志 TB8=0; //发送数据码 switch(node_number) { case1: { SBUF=str[pointer_1++];//1#从机数据帧 if(pointer_1>=16)pointer_1=0;//修改发送指针 break; } case2: { SBUF=str[pointer_2++]; //2#从机数据帧 if(pointer_2>=16)pointer_2=0;//修改发送指针 break; } default:break; while(TI==0); //等待数据帧发送结束 TI=0;}}【1#从机参考程序】：#include<reg52.h>#defineSlave1_ADDR1#defineucharunsignedcharvoiduart_init();//串口初始化函数voiddisplay(ucharch);//显示函数ucharcodeseg[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e};//共阳0-F段码 /*************主函数*********/voidmain(){ uart_init(); while(1);}/*************串口中断服务函数*********/voidreceive(void)interrupt4{ RI=0; if(RB8==1) { if(SBUF==Slave1_ADDR) SM2=0; return; } display(SBUF); SM2=1;}/*************串口初始化函数*********/ voiduart_init(){ SCON=0xf0; //串口方式3、多机通信、允许接收、中断标志清零 TMOD=0x20; //T1定时方式2 TH1=TL1=0xfd; //9600bps TR1=1; //启动T1 ES=1; EA=1; //开中断}/*************显示函数*********/voiddisplay(ucharch){ if((ch>=48)&&(ch<=57)) P2=seg[ch-48]; elseif((ch>=65)&&(ch<=70)) P2=seg[ch-55];}【2#从机参考程序】：#include<reg51.h>#defineSlave2_ADDR2#defineucharunsignedcharvoiduart_init();//串口初始化函数voiddisplay(ucharch);//显示函数ucharcodeseg[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e};//共阳0-F段码 /*************主函数*********/voidmain(){ uart_init(); while(1);}/*************串口中断服务函数*********/voidreceive(void)interrupt4{ RI=0; if(RB8==1) { if(SBUF==Slave2_ADDR) SM2=0; return; } display(SBUF); SM2=1;}/*************串口初始化函数*********/ voiduart_init(){ SCON=0xf0; //串口方式3、多机通信、允许接收、中断标志清零 TMOD=0x20; //T1定时方式2 TH1=TL1=0xfd; //9600bps TR1=1; //启动T1 ES=1; EA=1; //开中断}/*************显示函数*********/voiddisplay(ucharch){ if((ch>=48)&&(ch<=57)) P2=seg[ch-48]; elseif((ch>=65)&&(ch<=70)) P2=seg[ch-55];}由以上程序可以看出，除从机地址不一样以外，两个从机程序完全一样。3.仿真运行将主机和从机的程序分别进行编辑和编译，生成三个hex文件，分别加载到3个单片机中，并修改晶振为11.0592MHz。点击运行按钮，运行结果如图7-36所示。每按一次1#从机通信按键，主机依次发送0~F中的一个字符，并显示在数码管上，1#从机接收到数据显示在数码管上。每按一次2#从机通信按键，主机依次发送0~F中的一个字符，并显示在数码管上，2#从机接收到数据显示在数码管上。虚拟终端界面显示主机发送的字符与从机接收的字符完全一致。图4多机通信仿真运行效果图六、单片机与计算机通信仿真任务要求：计算机向单片机发送数据1、2、3、4。单片机接收到1点亮LED，收到2熄灭LED，收到3控制蜂鸣器响，收到4控制蜂鸣器不响。且单片机收到数据后将数据返回计算机。单片机系统晶振频率为11.0592MHz。采用串口方式1，波特率为9600bps。答：1.硬件电路设计单片机RXD引脚和COMPIM插头的RXD引脚相连，单片机TXD引脚和COMPIM插头的TXD引脚相连，单片机的P2口与数码管（共阳）的段码端相连，限流电阻为330Ω。单片机的P1.0连接LED，P1.0连接蜂鸣器。仿真电路如图5所示。最小系统电路省略。图5单片机与计算机通信仿真电路图说明：在Proteus中点击P挑选元器件：AT89C52、RES（电阻）、COMPIM（DB9接口）、PNP（三极管）、BUZZER（蜂鸣器）。双击元器件设置参数：AT89C52的ClockFrequency修改为11.0592MHz；COMPIM的PhysicalBaudRate和VirtualBaudRate都设置为9600，Physicalport设置为COM2。BUZZER的OperatingVoltage设置位5V。如图6所示。图5蜂鸣器编辑元件图2.软件设计分析：计算机向单片机发送数据，单片机侧即接收数据又发送数据。计算机端可通过串口调试助手观发送数据。单片机接收发送程序，软件编程的关键环节为：①串口初始化：串行口工作在方式1，接收发送数据。SCON=01010000B=0x50；②波特率设置：fosc为11.0592MHz，波特率为9600bps，SMOD=0。查7-8表可知T1的初值为0xfd，T1工作方式2定时。PCON=00000000B=0x00；TMOD=00100000B=0x20；TH1=TL1=0xfd；TR1=1；③串口接收发送数据：采用查询方式接收数据，while(RI==0);一帧数据没有