《单片机原理及接口技术》（第2版）人民邮电出版社
第10章 单片机系统的串行扩展技术
思考题及习题10
1．单总线协议的不足是 。
答：由于仅有一条线进行数据传输，所以其运行速度相对于其它串行总线速度要慢一些。 2．DS18B20数字温度传感器的温度测量范围为 。 答：?55～+128，
3．DS18B20的转换时间与 有关。 答：分辨率
4．SPI串口是同步串口还是异步串口？
答：是同步串口，数据的输出输入是与时钟同步的
5．SPI有较高的数据传输速度，最高可达 Mbit/s。 答：1.05
6．SPI系统中单片机对从器件的选通需控制其 端，由于省去了传输时的地址字节，
数据传送软件十分简单。
7．I2C串行总线只有两条信号线，一条是 ，另一条是 。 答：数据线SDA，时钟线SCL
8．I2C串行总线的运行由 控制。 答：主器件
9．I2C总线的起始信号和终止信号是如何定义的？
答： I2C总线的起始信号和终止信号都由主机发出，在起始信号产生后，总线就处于占用状态；在终止信号产生后，总线就处于空闲状态。
由图10-7见起始信号和终止信号的规定。
（1）起始信号（S）。在SCL线为高电平期间，SDA线由高电平向低电平的变化表示起始信号，只有在起始信号以后，其他命令才有效。
（2）终止信号（P）。在SCL线为高电平期间，SDA线由低电平向高电平的变化表示终止信号。随着终止信号的出现，所有外部操作都结束。
10．单片机通过I2C总线如何来实现对扩展器件的寻址以及控制数据传输方向的？
答：I2C总线上的数据传输方向由寻址字节中的数据传输方向位规定：
寻址字节
器件地址 DA3 DA2 DA1 DA0 A2 引脚地址 A1 A0 方向位 R/W R/W=1，表示主机接收（读）。R/W=0，表示主机发送（写）。
单片机对I2C总线中的器件寻址采用软件寻址，主机在发送完起始信号后，立即发送寻址字节来寻址被控的从机，寻址字节格式如上所示。7位从机地址即为“DA3、DA2、DA1、DA0”和“A2、A1、A0”。其中“DA3、DA2、DA1、DA0”为器件地址，是外围器件固有的地址编码，器件出厂时就已经给定。“A2、A1、A0”为引脚地址，由器件引脚A2、A1、A0在电路中接高电平或接地决定（见图10-11）。
11．I2C总线上的主器件与从器件在数据传送时，应答是如何进行的？
答：I2C总线上传送的字节数（数据帧）没有限制，每一字节必须为8位。数据传送时，先传送最高位，每一被传字节后面都须跟1位应答位（一帧数据共9位）。IC总线在传送每一字节数据后都须有应答信号A，A信号在第9个时钟位上出现，A信号对应的时钟由主机产生。这时发方须在该时钟位上使SDA线处于高电平，以便收方在这一位上送出低电平的应答信号A。
由于某种原因收方不对主机寻址信号应答时，例如接收方正在进行其他处理而无法接收总线上的数据时，必须释放总线，将数据线置为高电平，而由主机产生一个终止信号以结束总线的数据传送。
当主机接收来自从机的数据时，接收到最后一个数据字节后，必须给从机发送一个非应答信号（A），使从机释放数据总线，以便主机发送一个终止信号，从而结束数据的传送。 12．单总线、SPI总线与I2C总线对串行扩展中的各器件的寻址方式有什么不同？
答：单总线器件的每一芯片都用激光烧写编码，其中存有16位十进制编码序列号，它是器件的地址编号，确保它挂在总线上后，可唯一地被确定。
单片机使用SPI扩展的多个外围器件都有片选端CS。单片机应分别通过I/O口线来分时选通外围器件。
单片机对I2C总线串行扩展的各器件的方法见前面的10题 13．Proteus虚拟仿真设计
设计一个单片机、单总线温度传感器DS18B20以及液晶显示器LCD1602构成的单总线温度测量系统。系统运行时，LCD1602显示两行文字，分别是第1行显示“Temperature Now”，
2
第2行显示“value：±ｘｘｘ.ｘ Cent”， 其中的ｘｘｘ.ｘ为温度测量值，是动态变化的，且测量值前带有符号“±”的显示；“Cent” 为测量的温度值的单位，表示摄氏温度。本例运行中如果温度低于-30℃或高于+60℃，系统将发出报警声音。DS18B20的温度值可用鼠标单击DS18B20图标上的“↑”或“↓”来改变，从DS18B20的窗口上即可观察到温度的变化，应与LCD显示的测量值相同，从而表示测量结果正确。
答：参见：张毅刚等《单片机原理及应用-基于C51编程的Proteus仿真案例》，高等教育出版社，2013年6月（ISBN 978-7-04-037360-8）的【例7-5】。 14．Proteus虚拟仿真设计
单片机连接有I2C器件AT24C02，并在P1.7脚接有一个按键开关S以及P0口扩展了LCD1602。要求设计的单片机系统能记录下按键开关S按下的次数并写入AT24C02，然后显示在LCD1602上。当系统断电后，再次上电时，将在断电瞬间记录的S按下的次数的基础上继续记录按键开关S按下的次数。
答：参见：张毅刚等《单片机原理及应用-基于C51编程的Proteus仿真案例》，高等教育出版社， 2013年6月（ISBN 978-7-04-037360-8）的【例7-8】。
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