单片微机原理及应用-徐春辉第10章习题答案51系列单片机的串行通信习题与思考题答案.docx

练习与思考题10

1. 串行数据传送的主要优点和作用是什么？
答：串行数据传送的主要优点是硬件接口简单，接口端口少（2个）。主要用于微机之间或微机与外设之间的数据通信。
2. 单工、半双工、全双工通信有什么异同？
答：相同之处在于都是串行通信；
单工方式：数据仅按一个固定方向传送。
半双工方式：数据可实现双向传送，但不能同时进行。
全双工方式：允许通信双方同时进行数据双向传送。。
3. 假定串行口串行发送的字符格式为1个起始位，8个数据位，1个奇校验位，1个停止位，请画出传送字符“F”的帧格式。

起始位0 1 1 0 0 0 1 0 校验位0 停止位

4. 若异步通信接口按方式3传送，已知其每分钟传送3600个字符，其波特率是多少？
答：已知每分钟传送3600个字符，方式3每个字符11位，则：
波特率=（11b/字符）×（3600字符/60s）=660b/s
5. AT89S51单片机的串行口由哪些功能部件组成？各有什么作用？
答：AT89S51单片机的串行接口由发送缓冲器SBUF，接收缓冲器SBUF、输入移位寄存器、串行接口控制器SCON、定时器T1构成的波特率发生器等部件组成。
由发送缓冲期SBUF发送数据，接收缓冲期SBUF接收数据。串行接口通信的工作方式选择、接收和发送控制及状态等均由串行接口控制寄存器SCON控制和指示。定时器T1产生串行通信所需的波特率。
6. AT89S51单片机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：串行口有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
7. 为什么MCS-51串行口的方式0帧格式没有起始位（0）和停止位（1）？
解答：串行口的方式0为同步移位寄存器输入输出方式，常用于外接移位寄存器，以扩展并行I/O口，一般不用于两个MCS-51之间的串行通信。该方式以fosc/12的固定波特率从低为位到高位发送或接受数据。
8. AT89S51中SCON的SM2，TB8，RB8有何作用？
答：AT89S51中SCON的SM2是多机通信控制位，主要用于方式2和方式3.若置SM2=1，则允许多机通信。
TB8是发送数据的第9位，在方式2或方式3中，根据发送数据的需要由软件置位或复位。它在许多通信协议中可用作奇偶校验位；在多机通信中作为发送地址帧或数据帧的标志位。
RB8是接收数据的第9位，在方式2或方式3中接收到的第9位数据放在RB8位。它或是约定的奇偶校验位，或是约定的地址/数据标示位。
9. 为什么定时器/计数器T1用做串行口波特率发生器时，采用方式2？若已知时钟频率、通讯波特率，如何计算其初值？
解答：因为定时器/计数器在方式2下，计数初值是自动重装的，这样在做串口波特率发生器设置时，就避免了重装参数的操作。另外，若选用工作方式0或工作方1，当定时器T1溢出时，需在中断服务程序中重装初值，这样就带来了难以补偿的定时误差，而方式2每次自动重装初值所花的时间都是一样的，这样就提高了波特率的精度。
已知时钟频率、通讯波特率，根据公式：

可计算出初值X。
10. 以方式一为例，简述AT89S51串行口接收和发送数据的过程。
答：以方式一为例。发送：数据位由TXT端输出，发送1帧信息为10为，当CPU执行1条数据写发送缓冲器SBUF的指令，就启动发送。发送开始时，内部发送控制信号/SEND变为有效，将起始位想TXD输出，此后，每经过1个TX时钟周期，便产生1个移位脉冲，并由TXD输出1个数据位。8位数据位全部完毕后，置1中断标志位TI，然后/SEND信号失效。接收：当检测到起始位的负跳变时，则开始接收。接受时，定时控制信号有2种，一种是位检测器采样脉冲，它的频率是RX时钟的16倍。也就是在1位数据期间，有16个采样脉冲，以波特率的16倍的速率采样RXD引脚状态，当采样到RXD端从1到0的跳变时就启动检测器，接收的值是3次连续采样，取其中2次相同的值，以确认是否是真正的起始位的开始，这样能较好地消除干扰引起的影响，以保证可靠无误的开始接受数据。

11. 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（ 1 ）。
12. 通过串行口发送或接收数据时，在程序中应使用：(选（3）)
（1）MOVC指令 （2）MOVX指令 （3）MOV指令 （4）XCHD指令

13. 在串行通讯中，收发双方的波特率的应该是（ 相等 ）的。

14. 若定时器T1设置成模式2作波特率发生器，已知fosc＝6MHz。求可能产生的最高和最低的波特率。
解：最高波特率为T1定时最小值时，此时初值为255，并且SMOD=1，有：
=31250bps
最低波特率为T1定时最大值时，此时初值为0，并且SMOD=0，有：
=61bps

@@@13．使用8031的串行口按工作方式1进行串行数据通讯，假定波特率为2400b/s，以中断方式传送数据，请编写全双工通讯程序。
解答：略

@@@14．使用8031的串行口按工作方式3进行串行数据通讯，假定波特率为1200b/s，第9数据位作奇偶校验位，以中断方式传送数据，请编写通讯程序。
解答：略
@@@15．某8031串行口，传送数据的帧格式为1个起始位（0），7个数据位，1个偶校验位和1个停止位（1）组成。当该串行口每分钟传送1800个字符时，试计算出波特率。
解答：串口每秒钟传送的字符为：1800/60=30个字符/秒
所以波特率为：30个字符/秒×10位/个字符=300b/s
15. 设fosc＝11.059MHz，试编写一段程序，其功能为对串行口初始化，使之工作与方式1，波特率为1200b/s；并用查询串行口状态的方法，读出接收缓冲器的数据并回送到发送缓冲器。
解：
START:MOV SCON,#50H ;串行接口工作于方式1
MOV TMOD,#20H ;定时器T1工作于模式2
MOV TH1,#0E8H ;赋定时器计数初值
MOV TL1,#0E8H
SETB TR1 ;启动定时器T1
JNB RI,$ …………………..;查询 接收
CLR RI ;清RI标志
MOV A,SBUF ;读出接收缓冲器数据
MOV SBUF,A ;启动发送过程
JNB TI,$ ;等待发送完
CLR TI ;清TI标志
SJMP $ ;结束

16. 89S51通过串行口将内部数据存储器20H单元开始的10个字节的数据传送出去，同时将接收到的10个字节的数据存放在内部数据存储器40H开始的存储单元中。假定fosc为11.0592MHz，波特率为1200bps，以中断方式传送数据，第9数据位作为奇校验位，如果出现校验错误则发送数据“FFH”，然后停止工作。请编写通信程序。
解：
ORG 0000H
AJMP MAIN ;上电，转向主程序
ORG 0023H ;串行口的中断入口地址
AJMP STOP ;转向中断服务程序
ORG 0040H ;主程序
MAIN: MOV SP,#60H
MOV TMOD,#20H
MOV TH1,#0E8H
MOV TL1,#0E8H
SETB TR1
MOV SCON ,#0D0H
MOV PCON ,#00H
MOV R0 ,#20H ;置发送数据区首地址
MOV R1 ,#40H ；置接收数据区首地址
SETB ES ;允许串行口中断
SETB EA ;CPU允许中断
MOV A ,@R0
MOV C, PSW.0 ;P→C
CPL C
MOV TB8 ,C
MOV SBUF ,A ;发送第一个数据
SJMP $
STOP: JNB RI SOUT ;TI=1,为发送中断
CLR RI
MOV A ,SBUF ;读出接收缓冲区内容
MOV C ,PSW.0 ;P→C
CPL C ;形成奇校验
JC LOOP1 ;判断接收端的奇偶值，C=1转LOOP1
JNB RB8 ,LOOP2 ;C=0，RB8=0，转LOOP2
SJMP ERROR ;C=0,RB8=1,转出错处理
LOOP1: JB RB8 ,LOOP2 ;C=1，RB8=1，转LOOP2
SJMP ERROR ;C=0,RB8=1,转出错处理
LOOP2:
MOV @R1 ,A ;将接收数据送入接收数据区
INC R1 ;修改数据区指针
RETI
SOUT: CLR TI ;是发送中断，清除发送中断标志
INC R0 ;修改数据区指针
MOV A, @R0
MOV PSW.0, C ;P→C
CPL C
MOV TB8, C
MOV SBUF ,A ;发送第一个数据
RETI
ERROR: MOV SBUF, #0FFH
CLR EA
RETI
END
17. 设甲乙两机进行通信，波特率为2400bps,晶振均采用6MHz。甲机将外部数据存储器2000H～20FFH单元的内容向乙机发送，采用累加和检验。甲机发送数据之前先将数据块长度发给乙机，当数据发送完再向乙机发送一个累加和校验码。乙机接收数据进行累加和校验，如果和发送方的累加和一致，则回送数据“00H”，以示接收正确处理；如果不一致，则回送数据“FFH”，通知甲机再重新发送过程，请编程实现之。
解：本题程序由甲乙两机各自运行的程序组成。
单片机对串行口的监控方式可采用中断也可采用查询的方式，此处采用查询的监控方式。另设乙机将接收的数据存放在外部数据存储器起始地址为2100H的区域。
甲机：
ORG 1000H
START：MOV TMOD，#20H
MOV TH1, #0F4H
MOV TL1, #0F4H
SETB TR1
MOV SCON，#0C0H
MOV PCON，#80H
MOV P2，#20H
MOV R0 ，#00H
MOV R3，#00H
MOV R2，#00H
TXSUB：CLR TI
MOV SBUF, R2
JNB TI, $
CLR TI
TTXD: MOVX A,@R0
MOV SBUF, A
JNB TI, $
CLR TI
ADD A.R3
MOV R3, A
INC R0
DJNZ R2, TTXD
TXSUM: MOV SBUF, R3
JNB TI, $
CLR TI
CLR RI
SETB REN
JNB RI, $
CLR RI
JNZ START
SJMP $
END
乙机：
ORG 1000H
START：MOV TMOD，#20H
MOV TH1, #0F4H
MOV TL1, #0F4H
SETB TR1
MOV SCON，#0D0H
MOV PCON，#80H
MOV P2，#21H
MOV R0 ，#00H
MOV R3，#00H
MOV R2，#00H
RXSUB：CLR RI
JNB RI, $
CLR RI
MOV A, SBUF
MOV R2, A
ADD A, R3
MOV R3, A
RRXD: JNB RI, $
CLR RI
MOV A, SBUF
MOV @R0, A
ADD A, R3
INC R0
DJNZ R2, RRXD
RXSUM: JNB RI, $
CLR RI
MOV A, SBUF
XRL A, R3
JNZ ERROR
MOV SBUF, #00H
SJMP $
ERROR: MOV SBUF, #0FFH
LJMP RXSUB

18. 简述利用串行口进行多机通讯的原理。
答：当一片89S51（主机）与多片89S51（从机）通信时，所有从机的SM2位都置1。主机首先发送的一帧数据为地址，即某从机机号，其中第9位为1，所有的从机接收到数据后，将其中第9位装入RB8中。各从机根据收到的第9位数据（RB8中）的值来决定从机可否再接收主机的信息。若（RB8）=0，说明是数据帧，则使接收中断标志位RI=0，信息丢失；若（RB8）=1说明是地址帧，数据装入SBUF并置RI=1，中断所有从机，只有被寻址的目标从机清除SM2（SM2=0），以接收主机发来的一帧数据（点对点通信）。其他从机仍然保持SM2=1。
19. 串行通信的接口标准有那几种？
答：RS-232C,RS-422,RS-423和RS-485。