内容发布更新时间 : 2024/5/13 15:08:17星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
解：
RS-232C采取不平衡传输方式，是为点对点（即只用一对收、发设备）通信而设计的，采用负逻辑，其驱动器负载为3k?～7k?。由于RS-232C发送电平与接收电平的差仅为2～3V，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，因此，RS-232C适用于传送距离不大于15m，速度不高于20kb/s的本地设备之间通信的场合。
RS-422由RS-232发展而来，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到1220m（速率低于100kb/s时），并允许在一条平衡总线上最多连接10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡的通信总线标准。
RS-485是在RS-422的基础上制定的标准，增加了多点、双向通信能力，通常在要求通信距离为几十米至上千米时，广泛采用RS-485总线标准。它采用平衡发送和差分接收，即在发送端，驱动器将TTL电平信号转换成差分信号输出；在接收端，接收器将差分信号变成TTL电平。具有较高的灵敏度，能检测低至200mV的电压，具有抑制共模干扰的能力，数据传输可达千米以上。
RS-232的双机通信接口电路如图4.26-1所示。
图4.26-1 4.26题硬件连接电路图
RS-422和RS-485的双机通信接口电路如图4.26-2所示。
图4.26-2 4.26题硬件连接电路图 27．叙述单片机外扩CPLD/FPGA的方法。
为保证系统可靠性，单片机与CPLD/FPGA两部分之间功能应设计为相对独立。单片机与CPLD/FPGA的扩展接口方式一般有两种，即总线方式与独立方式：
（1）总线方式。所谓总线方式，是指MCS-51单片机按外部总线时序与CPLD/FPGA进行数据与控制信息通信，其特点是：
① 速度快。
② 节省CPLD芯片的I/O口线。
③ 相对于非总线方式，总线方式连接具有单片机编程简捷，控制可靠等特点。 ④ 在CPLD/FPGA中通过逻辑切换，单片机易于扩展SRAM或ROM。
这种方式有许多实用之处，如利用类似于微处理器系统的DMA的工作方式，首先由CPLD/FPGA与接口的高速A/D等器件进行高速数据采样，并将数据暂存于SRAM中，采样结束后，通过切换，使单片机与SRAM以总线方式进行数据传送，以便发挥单片机强大的数据处理能力。
（2）独立方式。所谓独立方式，是指MCS-51单片机与CPLD/FPGA之间不需要按外部总线时序进行通信，而是各自相对独立地完成自己的通信功能。与总线接口方式不同，几
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乎所有单片机都能以独立接口方式与CPLD/FPGA进行通信，其通信的时序方式可由所设计的软件自由决定，形式灵活多样。其最大的优点是CPLD/FPGA中的接口逻辑无须遵循单片机内固定总线方式的读/写时序。CPLD/FPGA的逻辑设计与接口和单片机程序设计可以分先后相对独立地完成。事实上，目前许多流行的单片机已无总线工作方式，如89C2051、97C2051、Z84系列、PICI 6C5X系列等。
28. 简述PSD器件的特点，画出8051外扩PSD器件的电路图。
主要特点：
（1）19个可调配置的I/O引脚：PA（PA0～PA7）、PB（PB0～PB7）、PC（PC0～PC2）。可作为单片机I/O端口扩展，锁存地址输出;，漏极开路或CMOS输出。
（2）PSD3xx的数据总线AD0～AD15为16位，通过对PADA、PADB的配置，既可与8位单片机相连工作于8位数据方式，也可与16位单片机相连工作于16位数据方式。
（3）两个可编程阵列PADA和PADB采用可重复编程的COMSEPROM技术制造，用户可编程可擦除，共有40个乘积项和多达16个输入及24个输出。
（4）256k位的UVEPRPM，可配置为32k×8或16k×16两种方式，可为优化地址译码而划分为8个相等的可映射存储块；存储块结构为4k×8或2k×16两种方式；存储块的选择由PADA的输出来决定。90ns的EPROM访问时间（包括输入锁存和PAD地址译码时间）。
（5）16k位的SRAM，可配置为2k×8或1k×1两种方式6；90ns的SRAM访问时间（包括输入锁存和PAD地址译码时间）。
（6）可实现配置加密和PAD译码加密，从而克服了传统电路的缺点，使得电路和程序无法破译。
（7）由PC机上运行PSDsoft软件实现对PSD系列芯片的配置、编程等软件设计。 除此之外，PSD4xxx系列在基本性能增加的基础上，还增加了4MB闪存、2个组合PLD、微控制器总线接口、JTAG接口、ISP、IAP、页寄存器、电源管理单元等。
8051外扩PSD器件的电路：
MCS-51单片机与PSD的接口电路如图4.3.17所示。8051用对外部程序存储器访问信号PSEN访问PSD311中的程序存器，用WR、RD与PSD311的读写端对应相连，ALE信号与PSD311的ALE信号对应相连。8051是8位数据/地址复用方式，其数据/地址线可接与PSD311的AD0～AD7相连，此时PA口作I/O端口。因为地址译码空间为64K，所以PC口用作I/O端口，而不作A16~A18地址的输入，时把PSD311的复位信号设为高有效。
图4.28 单片机与PSD的接口电路图
29. 指出DS12C887具有的功能及内部RAM单元的用途。 解：
DS12C887是美国Dallas公司生产的实时日历时钟芯片，采用CMOS技术，与
MC146818B和DS1287管脚兼容，可直接替换。内含一个锂电池，在断电情况下运行十年以上不丢失数据。具有秒、分、时、星期、日、月、年计数功能，对于一天内的时间记录，有12小时制和24小时制两种模式。在12小时制模式中，用AM和PM区分上午和下午，可实现闰年调整。时间的表示方法有两种，二进制数和BCD码表示方法。内部有128字节RAM，其数据具有掉电保护功能。可以选择Motorola和Intel总线时序。用户可对DS12C887进行编程以实现多种方波输出，并可对其内部的三路中断通过软件进行屏蔽。工作电压为
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4.5～5.5Ｖ，工作电流为7～15mA。DS12C887具有功耗低、外围接口简单、精度高、工作稳定可靠等优点，可广泛用于各种需要较高精度的实时时钟场合中。
DS12C887内部有128B的存储器，系统占用15B，用户可用113B，具体分布情况如下表所示。
地 址 00H 01H 02H 03H 04H 05H 06H 07H 08H 09H 0AH 0BH 0CH 0DH 32H 0EH～31H, 33H～7FH 功 能 秒 秒报警 分 分报警 时，12小时模式 时，24小时模式 时报警，12小时模式 时报警，24小时模式 星期，星期日=1 日 月 年 控制寄存器A 控制寄存器B 控制寄存器C 控制寄存器D 世纪 用户数据区 取 值 范 围 二进制 00～3BH 00～3BH 00～3BH 00～3BH 0～0CH AM，81～8CH PM 00～17H 0～0CH AM，81～8CH PM 00～17H 01～07H 01～1FH 01～0CH 00～63H 13H，14H 十进制 00～59 00～59 00～59 00～59 01-12 AM, 81-92 PM 00～23 01-12 AM, 81-92 PM 00～23 01～07 01～31 1～12 00～99 19, 20
30．简述系统监控芯片MAX692A的功能。 解：
MAX692A是美国Maxim公司的系统监控芯片产品，具有后备电池切换、电压监视器、 “看门狗”监控等功能。
31．何谓“看门狗”？它如何实现对系统程序的监控？ 解：
“看门狗（WDT）”，也称为程序监视定时器。WDT的作用是通过不断监视程序每周期的运行事件是否超过正常状态下所需要的时间，从而判断程序是否进入了“死循环”，并对进入“死循环”的程序作出系统复位处理。
在程序中设置适当的指令，清WDT，就可监视微处理器的工作。例如在主程序开始时，将WDT置位，如果主程序执行过程中产生死循环，就无法清WDT，超过WDT的定时时间时，WDT就会对微处理器发出复位信号。从而实现对系统程序的监控。 32．说明I2C总线的特点以及在单片机中实现该总线的方法。 解：
I2C总线是由串行数据线SDA和串行时钟线SCL构成的，可发送和接收数据。它允许若干兼容器件共享总线。所有挂接在I2C总线上的器件和接口电路都应具有I2C总线接口，且所有的SDA/SCL同名端相连。总线上所有器件要依靠SDA发送的地址信号寻址，不需要片选线。
I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。占用的空间小，降低了互连成本。总线的长度可高达7.6m，并且能够以10kbps的最大传输速率支持40个组件。支持多主控器件，其中，任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主器件。主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在某时刻只能有一个主控器件。
在单片机控制系统中，广泛使用I2C器件。如果单片机自带I2C总线接口，则所有I2C
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器件对应连接到该总线上即可；若无I2C总线接口，则可以使用I/O口模拟I2C总线。 使用单片机I/O口模拟I2C总线时，硬件连接非常简单，只需两条I/O口线即可，在软件中分别定义成SCL和SDA。MCS-51单片机实现I2C总线接口电路如图4.32所示。
电路中单片机的P1.0引脚作为串行时钟线SCL，P1.1引脚作为串行数据线SDA，通过程序模拟I2C串行总线的
通信方式。I2C总线适用于通信速度要求不高而体积要求
较高的应用系统。 图4.32 4.32题硬件连接电路图
习题5
1. A/D转换器的作用是将（ 模拟量 ）量转为（ 数字量 ）量；D/A转换器的作用是将（ 数字量 ）量转为（ 模拟量 ）量。
2. A/D转换器的四个最重要指标是（ 分辨率 ）、（ 转换精度 ）、（ 线性误差 ）和（转换时间 ）。 3. 若某8位D/A转换器的输出满刻度电压为+5V，则该D/A转换器的分辨率为（ 5/2 ）V。
4. 当单片机启动ADC0809进行模/数转换时，应采用（ B ）指令。
A：MOV A，20 B：MOVX @DPTR，A C：MOVC A，@A+DPTR D：MOVX A，@DPTR
5. 读取AD转换的结果，使用（ C ）指令。
A：MOV A，@Ri B：MOVX @DPTR，A C：MOVX A，@DPTR D：MOVC A，@DPT
6. 当DAC 0832 D/A转换器的CS接8031的P2.0时，程序中0832的地址指针DPDR寄存器应置为（ D ）。
A：0832H B；FE00H C：FEF8H D；以上三种都可以
7. 传感器的主要作用是什么？ 解：
传感器是将电量或非电量转换为可测量的电量的检测装置，是由敏感元件和转换元件组成的。国际电工委员会IEC将传感器定义为：传感器是测量系统中的一种前端部件，它将各种输入变量转换成可供测量的信号。 8．输入通道和输出通道的特点是什么？ 解：
（1）输入通道的特点：
① 输入通道要靠近拾取对象采集信息，以减少传输损耗，防止干扰； ② 输入通道工作环境因素严重影响通道的方案设计，没有选择的余地；
③ 传感器的输出往往是模拟信号、微弱信号输出，转换成计算机要求的信号电平时，需要使用一些模拟电路技术，因此输入通道通常是模拟、数字等混杂电路；
④ 传感器、变送器的选择和环境因素决定了输入通道电路设计的繁简，因为在输入通道中必须将传感器、变送器的输出信号转换成能满足计算机输入要求的TTL电平，输入通道中传感器、变送器输出信号与计算机逻辑电平的相近程度影响着输入通道的繁简程度；
⑤ 传感器输出信号一般比较微弱，为便于计算机拾取，常需要放大电路，这也是计算机系统中最容易引入干扰的渠道，所以输入通道中的抗干扰设计是非常重要的。 （2）输出通道的特点：
① 小信号输出，大功率控制；
② 输出伺服驱动控制信号，在伺服驱动系统中的状态反馈信号，作为检测信号输
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入至输入通道；
③ 输出通道接近被控对象，环境复杂恶劣，电磁和机械干扰较为严重。
9．什么是D/A转换器？ 解：
D/A转换器（Digit to Analog Converter）是将数字量转换成模拟量的器件，通常用DAC表示，它将数字量转换成与之成正比的电量，广泛应用于过程控制中。 10．简述D/A转换器的主要技术指标。 解：
D/A转换器的主要性能指标有：
（1）分辨率：单位数字量所对应模拟量增量，即相邻两个二进制码对应的输出电压之差称为D/A转换器的分辨率。它确定了D/A产生的最小模拟量变化，也可用最低位（LSB）表示。
（2）精度：精度是指D/A转换器的实际输出与理论值之间的误差，它是以满量程VFS的百分数或最低有效位（LSB）的分数形式表示。
（3）线性误差：D/A转换器的实际转换特性（各数字输入值所对应的各模拟输出值之间的连线）与理想的转换特性（始、终点连线）之间是有偏差的，这个偏差就是D/A的线性误差。即两个相邻的数字码所对应的模拟输出值（之差）与一个LSB所对应的模拟值之差。常以LSB的分数形式表示。
（4）转换时间TS（建立时间）：从D/A转换器输入的数字量发生变化开始，到其输出模拟量达到相应的稳定值所需要的时间称为转换时间。 11．简述D/A转换芯片的主要结构特性。 解：
D/A转换芯片的主要结构特性为： （1）数字输入特性
数字输入特性包括接收数的码制、数据格式以及逻辑电平等。目前批量生产的D／A转换芯片一般都只能接收自然二进制数字代码。
（2）模拟输出特性
目前多数D/A转换器件均属电流输出器件，手册上通常给出的输入参考电压及参考电阻之下的满码（全l）输出电流I0。另外还给出最大输出短路电流以及输出电压允许范围。 （3）锁存特性及转换控制
D/A转换器对数字量输出是否具有锁存功能将直接影响与CPU的接口设计。如果D/A转换器没有输入锁存器，通过CPU数据总线传送数字量时，必须外加锁存器，否则只能通过具有输出锁存功能的I／O给D/A送入数字量
（4）参考电源
D/A转换中，参考电压源是唯一影响输出结果的模拟参量，是D/A转换接口中的重要电路，对接口电路的工作性能、电路的结构有很大影响。 12．DAC0832主要特性参数有哪些？
解：
① 8位并行D/A转换；
② 片内二级数据锁存，提供数据输入双缓冲、单缓冲、直通三种工作方式；
③ 电流输出型芯片，电流稳定时间1us。通过外接一个运算放大器，可以很方便地提供电压输出；
④ DIP20封装、单电源（+5 V～+15 V，典型值+5 V）； ⑤ 只需在满量程下调整其线性度； ⑥ 单一电源供电（十5V～＋15V）， ⑦ 低功耗，200mW。 ⑧ 与MCS-51连接方便。
13．DAC0832与80C51单片机连接时有哪些控制信号？其作用是什么？ 解：
CS：片选输入线，低电平有效。
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