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第1章单片机概述参考答案1.答微控制器,嵌入式控制器2.答CPU、存储器、I/O口、总线3.答C4.答B5.答微处理器、微处理机和CPU它们都是中央处理器的不同称谓,微处理器芯片本身不是计算机而微计算机、单片机它们都是一个完整的计算机系统,单片机是集成在一个芯片上的用于测控目的的单片微计算机嵌入式处理器一般意义上讲,是指嵌入系统的单片机、DSP、嵌入式微处理器目前多把嵌入式处理器多指嵌入式微处理器,例如ARM
7、ARM9等嵌入式微处理器相当于通用计算机中的CPU与单片机相比,单片机本身(或稍加扩展)就是一个小的计算机系统,可独立运行,具有完整的功能而嵌入式微处理器仅仅相当于单片机中的中央处理器为了满足嵌入式应用的特殊要求,嵌入式微处理器虽然在功能上和标准微处理器基本是一样的,但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强6.答MCS-51系列单片机的基本型芯片分别
8031、8051和8071它们的差别是在片内程序存储器上8031无片内程序存储器、8051片内有4K字节的程序存储器ROM,而8751片内有集成有4K字节的程序存储器EPROM7.答因为MCS-51系列单片机中的“MCS”是Intel公司生产的单片机的系列符号,而51系列单片机是指世界各个厂家生产的所有与8051的内核结构、指令系统兼容的单片机8.答相当于MCS-51系列中的87C51,只不过是AT89S51芯片内的4K字节Flash存储器取代了87C51片内的4K字节的EPROM9.单片机体积小、价格低且易于掌握和普及,很容易嵌入到各种通用目的的系统中,实现各种方式的检测和控制单片机在嵌入式处理器市场占有率最高,最大特点是价格低,体积小DSP是一种非常擅长于高速实现各种数字信号处理运算(如数字滤波、FFT、频谱分析等)的嵌入式处理器由于对其硬件结构和指令进行了特殊设计,使其能够高速完成各种复杂的数字信号处理算法广泛地用于通讯、网络通信、数字图像处理,电机控制系统,生物信息识别终端,实时语音压解系统等这类智能化算法一般都是运算量较大,特别是向量运算、指针线性寻址等较多,而这些正是DSP的长处所在与单片机相比,DSP具有的实现高速运算的硬件结构及指令和多总线,DSP处理的算法的复杂度和大的数据处理流量以及片内集成的多种功能部件更是单片机不可企及的嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU,它的地址总线数目较多能扩展较大的存储器空间,所以可配置实时多任务操作系统RTOSRTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台正由于嵌入式微处理器能运行实时多任务操作系统,所以能够处理复杂的系统管理任务和处理工作因此,广泛地应用在移动计算平台、媒体手机、工业控制和商业领域(例如,智能工控设备、ATM机等)、电子商务平台、信息家电(机顶盒、数字电视)以及军事上的应用10.广义上讲,凡是系统中嵌入了“嵌入式处理器”,如单片机、DSP、嵌入式微处理器,都称其为“嵌入式系统”但多数人把“嵌入”嵌入式微处理器的系统,称为“嵌入式系统”目前“嵌入式系统”还没有一个严格和权威的定义目前人们所说的“嵌入式系统”,多指后者第2章AT89S51单片机的硬件结构参考答案1.答AT89S51单片机的片内都集成了如下功能部件
(1)1个微处理器(CPU);
(2)128个数据存储器(RAM)单元;
(3)4KFlash程序存储器;
(4)4个8位可编程并行I/O口(P0口、P1口、P2口、P3口);
(5)1个全双工串行口;
(6)2个16位定时器/计数器;
(7)1个看门狗定时器;
(8)一个中断系统,5个中断源,2个优先级;
(9)25个特殊功能寄存器(SFR),
(10)1个看门狗定时器2.答当脚为高电平时,单片机读片内程序存储器(4K字节Flash)中的内容,但在PC值超过0FFFH(即超出4K字节地址范围)时,将自动转向读外部程序存储器内的程序;当脚为低电平时,单片机只对外部程序存储器的地址为0000H~FFFFH中的内容进行读操作,单片机不理会片内的4K字节的Flash程序存储器3.答2µs4.答1个机器周期等于12个时钟振荡周期
5.答64K程序存储器空间中有5个特殊单元分别对应于5个中断源的中断服务程序入口地址,见下表表5个中断源的中断入口地址入口地址中断源0003H外部中断0000BH定时器0T00013H外部中断1001BH定时器1T10023H串行口
6.答28H;88H7.答50H;88H8.答P标志位的值为09.答(A)错;(B)错;(C)对;(D)对
10.答04H;00H;0组11.答A对;B对;C错;D对
12.答字节地址00H-1FH的单元可作为工作寄存器区13.答A错;B错;C错;D错14.答C
15.答PC;PC16.答64K字节17.P0口每位可驱动8个LSTTL输入,而P
1、P
2、P3口的每一位的驱动能力,只有P0口的一半当P0口的某位为高电平时,可提供400A的电流;当P0口的某位为低电平(
0.45V)时,可提供
3.2mA的灌电流,如低电平允许提高,灌电流可相应加大所以,任何一个口要想获得较大的驱动能力,只能用低电平输出18.答按下复位按钮
19.答A对;B对;(C)错;(D)错
20.答A对;B对;(C)对;(D)错第3章AT89S51的指令系统参考答案1.答
(1)错
(2)错
(3)对
(4)错
(5)错
(6)错
(7)错
(8)对
(9)错
(10)对
(11)对
(12)错2.答(A)对(B)对(C)错(D)错3.答A,PC,DPTR4.答只能使用直接寻址方式5.答操作码,操作数,操作码
6.答1031H7.答程序,数据8.答地址9.答A的内容与B的内容互换10.答(A)=50H,(SP)=50H,(51H)=30H,(52H)=50H,(PC)=5030H11.答(A)ANLA,#87H(B)ANLA,#0C3H(C)ORLA,#0CH12.答(A)=0CBH13.答(A)=00H,(R3)=0AAH14.答(DPH)=3CH,(DPL)=5FH,(SP)=50H15.答(SP)=62H,(61H)=30H,(62H)=70H16.答MOVR7,APUSHAccMOVA,BMOVX@DPTR,A17.答(D)18.答(C)19.答基本型的51子系列单片机,由于其片内RAM的地址范围为00H—7FH,而80H—FFH为特殊功能寄存器区,而对特殊功能寄存器寻址,只能使用直接寻址方式对片内RAM寻址,当使用寄存器间接寻址是采用R0或R1作为间接寻址的,因此R0或R1的内容不能超过7FH增强型的52子系列单片机,片内RAM的地址范围为00H—FFH,因此作为间接寻址寄存器的R0或R1的内容就不受限制第4章AT89S51汇编语言程序的设计与调试参考答案1.答伪指令是程序员发给汇编程序的命令,只有在汇编前的源程序中才有伪指令,即在汇编过程中的用来控制汇编过程的命令所谓“伪”是体现在汇编后,伪指令没有相应的机器代码产生常用伪指令及其功能如下ORG(ORiGin)汇编起始地址命令;ENDENDofassembly汇编终止命令;EQU(EQUate)标号赋值命令;DB(DefineByte)定义数据字节命令;DW(DefineWord)定义数据字命令;DS(DefineStorage)定义存储区命令;BIT位定义命令2. 答手工汇编通过查指令的机器代码表(表3-2),逐个把助记符指令“翻译”成机器代码,再进行调试和运行这种人工查表“翻译”指令的方法称为“手工汇编”机器汇编借助于微型计算机上的软件汇编程序来代替手工汇编通过在微机上运行汇编程序,把汇编语言源程序翻译成机器代码反汇编将二进制的机器码程序翻译成汇编语言源程序的过程称为“反汇编”3.答从1000H开始的各有关存储单元的内容16进制如下4D41494E123430000070787FE4F6D8FD758107024.在编写子程序时应注意以下问题
(1)子程序的第一条指令前必须有标号
(2)主程序调用子程序,有如下两条子程序调用指令
①绝对调用指令ACALLaddr11被调用的子程序的首地址与绝对调用指令的下一条指令的高5位地址相同,即只能在同一个2KB区内
②长调用指令LCALLaddr16addr16为直接调用的目的地址,被调用的子程序可放置在64KB程序存储器区的任意位置
(3)子程序结构中必须用到堆栈,用来保护断点和现场保护
(4)子程序返回时,必须以RET指令结束
(5)子程序可以嵌套,但要注意堆栈的冲突5.答参考程序如下MOVA,45HANLA,#0FHORLA,#0FHMOV45H,A6.答A=80H,SP=40H,41H=50H,42H=80H,PC=8050H7.答参考程序如下START MOVR0#30HMOVR2#20HLOOP:MOVA@R0CJNEA#0AAHNEXTMOV51H#01HLJMPEXITNEXT:INCR0DJNZR2LOOPMOV51H#00HEXIT:RET8.答参考程序如下START MOV41H#0MOVR0,#20HMOVR2,#20HLOOP MOVA@R0JNZNEXTINC41HNEXT INCR0DJNZR2,LOOPRET9.答参考程序如下ORG0100HMOVR2#20H要比较的数据字节数MOVA#21HMOVR1ADECR2MOVA@R1LOOP:MOVR3ADECR1CLRCSUBBA,@R1JNCLOOP1MOVA,@R1SJMPLOOP2LOOP1:MOVAR3LOOP2:DJNZR2LOOPMOV@R0ARET10.答
(1)SP=SP+1=61H61H=PC的低字节=03HSP=SP+1=62H62H=PC的高字节=20H
(2)PC=3456H
(3)可以
(4)2KB=2048Byte11.答可对程序做如下修改ORG0100HDEL:MOVR7#200DEL1:MOVR6#123;将原来的立即数125改为123DEL2:DJNZR6DEL2NOP;增加的指令DJNZR7DEL1RET程序修改后的延时时间为1+1+123*2+1+2*200+2=50003us=
50.003ms第5章AT89S51的中断系统参考答案1.答0013H;001BH2.答串行口中断;外部中断13.答RETI指令在返回的同时清除相应的优先级触发器,以允许下次中断,而RET指令则没有这个操作除了这一点两条指令不同外,其它操作都相同4.答D5.答在一个单一中断的系统里,AT89S51单片机对外部中断请求的响应时间总是在3~8个机器周期之间在下述三种情况下,AT89S51将推迟对外部中断请求的响应
(1)AT89S51正在处理同级或更高优先级的中断
(2)所查询的机器周期不是当前正在执行指令的最后一个机器周期
(3)正在执行的指令是RETI或是访问IE或IP的指令如果存在上述三种情况之一,AT89S51将丢弃中断查询结果,将推迟对外部中断请求的响应6.答D7.答PC、PC、程序存储器8.答:参考程序段如下SETBIT1SETBEX1SETBEA9.答(A)10.答一个中断源的中断请求被响应,必须满足以下必要条件
(1)总中断允许开关接通,即IE寄存器中的中断总允许位EA=1
(2)该中断源发出中断请求,即该中断源对应的中断请求标志为“1”
(3)该中断源的中断允许位=1,即该中断被允许
(4)无同级或更高级中断正在被服务11.答(A)、(C)、(D)12.答参见电路如图5-10,参考程序如下ORG0000HLJMPMAINORG0013HLJMPINT_EX1ORG0030HMAIN:CLRIT0;采用电平触发,低电平有效中断SETBEX1;允许外部中断1SETBEA;插入一段用户程序WAIT:MOVPCON#01H;单片机进入休眠方式等待中断NOPLJMPWAIT;以下为外部中断1服务子程序INT_EX1JBP
1.2,NEXT1;判断是不是3号中断LJMPINT_IR3;跳转到3号中断处理程序NEXT1:JBP
1.1,NEXT2;判断是不是2号中断LJMPINT_IR2;跳转到2号中断处理程序NEXT2:LJMPINT_IR1;跳转到1号中断处理程序ORG1000HINT_IR3:相应中断处理程序RETI;中断返回ORG1100HINT_IR2:相应中断处理程序RETI;中断返回ORG1200HINT_IR1:相应中断处理程序RETI;中断返回第6章AT89S51的定时/计数器参考答案1.答(A)对;(B)错;(C)错;(D)错;2.答因为机器周期所以定时器/计数器工作方式0下,其最大定时时间为同样可以求得方式1下的最大定时时间为
262.144ms;方式2下的最大定时时间为1024ms3.答定时/计数器作定时时,其计数脉冲由系统振荡器产生的内部时钟信号12分频后提供定时时间与时钟频率和定时初值有关4.答由于确认1次负跳变要花2个机器周期,即24个振荡周期,因此外部输入的计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/245.答定时器/计数器T0在计数和定时工作完成后,均采用中断方式工作除了第一次计数工作方式设置在主程序完成外,后面的定时或计数工作方式分别在中断程序完成,用一标志位识别下一轮定时器/计数器T0的工作方式参考程序如下ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPIT0PMAIN:MOVTMOD#06H;定时器/计数器T0为计数方式2MOVTL0#156;计数100个脉冲的初值赋值MOVTH0#156SETBGATE;打开计数门SETBTR0;启动T0,开始计数SETBET0;允许T0中断SETBEA;CPU开中断CLRF0;设置下一轮为定时方式的标志位WAIT:AJMPWAITIT0P:CLREA;CPU关中断JBF0COUNT;F0=1,转计数方式设置MOVTMOD#00H;定时器/计数器T0为定时方式0MOVTH0#0FEH;定时1ms初值赋值MOVTL0#0CHSETBEARETICOUNT:MOVTMOD#06HMOVTL0#156SETBEARETI
6.答定时器/计数器的工作方式2具有自动恢复初值的特点,适用于精确定时,比如波特率的产生
7.答根据题意,从P
1.0输出的矩形脉冲的高低电平的时间为10:1,则高低电平的时间分别为
363.63μs和
36.37μs如果系统采用6MHz晶振的话,Tcy=2μs,因此高低电平输出取整,则约为364μs和36μs参考程序如下ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPIT0PMAIN:MOVTMOD#02H;定时器/计数器T0为定时方式2MOVTL0#4AH;定时364μs初值赋值SETBTR0;启动T0,开始计数SETBET0;允许T0中断SETBEA;CPU开中断SETBP
1.0WAIT AJMPWAITIT0P CLREACLRP
1.0;关中断MOVR0#9DLY DJNZR0DLY;延时36μsMOVTL0#4AH;定时364μs初值赋值SETBP
1.0SETBEARETI
8.答方法1,在第一个定时器的中断程序里关闭本定时器的中断程序,设置和打开另一个定时器;在另一个定时器的中断程序中关闭本定时中断,设置和打开另一个定时器这种方式的定时时间为两个定时器定时时间的和方法2,一个作为定时器,在定时中断后产生一个外部计数脉冲(比如由P
1.0接产生),另一个定时器工作在计数方式这样两个定时器的定时时间为一个定时器的定时时间乘以另一个定时器的计数值
9.答由T1P
3.5口控制定时器T1的启动和关闭
10.答采用方式1定时工作方式最大脉冲宽度为
131.072ms
11.答将P
1.1的输入脉冲接入INT0,即使用T0计数器完成对P
1.1口的脉冲计数参考程序如下ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPIT0PMAIN:JNBP
1.0MAINMOVTMOD#05H;定时器/计数器T0为计数方式1SETBTR0;启动T0,开始计数SETBET0;允许T0中断SETBEA;CPU开中断WAIT:JBP
1.2WAITCLREACLRTR0MOVR1TH0MOVR0TL0AJMP$IT0P:INCR2RETI
12.答THx与TLxx=01是由特殊功能寄存器构成的计数器,其内容可以随时用指令更改,更改后的新值是立即刷新但在读THx、TLx的值时,应该先读THx值,后读TLx,再读THx若两次读得THx相同,则可确定读得的内容正确若前后两次读得的THx有变化,再重复上述过程第7章AT89S51的串行口参考答案1.答方式12.答相等的3.答A.对;B.对;C.错;D.对;E.对4.答C5.答C6.答当接收方检测到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7.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8.答字符“B”的ASCII码为“42H”,帧格式如下9.答因为定时器/计数器在方式2下,初值可以自动重装,这样在做串口波特率发生器设置时,就避免了执行重装参数的指令所带来的时间误差设定时器T1方式2的初值为X,计算初值X可采用如下公式波特率 = 10.答经计算,计数初值为FAH,初始化程序如下ANLTMOD#0F0H;屏蔽高4位ORLTMOD#20H;控制字MOVTH1#0FAH;写入计数初值MOVTL1#0FAHMOVSCON#40H11.答见
7.3节的介绍12.答见
7.
5.3小节的介绍13.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/s14.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15.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为半双工第10章AT89S51与键盘、显示器、拨盘、打印机的接口设计参考答案
1.答A.MAX7219是专用显示器芯片,不用于键盘;B.错CH451芯片也可用于控制键盘;C.对BUSY信号可作为查询信号或中断请求信号使用,但此时信号不用;E.错LED数码管的字型码是可以变的,例如表10-1中的“a”段对应段码字节的最高位“dp”段对应段码字节的最低位,字型码就改变了
2.答在按键的闭合和断开过程中,由于开关的机械特性,导致了按键抖动的产生如果不消除按键的机械抖动,按键的状态读取将有可能出现错误消除按键抖动一般是采用软件或硬件去抖软件去抖的原理在第一次检测到有键按下时,该键所对应的行线是为低电平,执行一端延时10ms的子程序后,确认该行线电平是否仍然为低电平,如果仍为低电平,则确认为该行确实有键按下
3.答静态显示时,数据是分开送到每一位LED上的而动态显示则是数据是同时送到每一个LED上,再根据位选线来确定是哪一位LED被显示静态显示亮度很高,但口线占用较多动态显示口线占用较少,适合用在显示位数较多的场合
4.答80H(共阴极);7FH(共阳极)
5.答按键设置在行、列线交点上,行、列线分别连接到按键开关的两端行线通过上拉电阻接到+5V上,无按键按下时,行线处于高电平状态,而当有按键按下时,行线电平状态将由与此行线相连的列线的电平决定列线的电平如果为低,则行线电平为低;列线的电平如果为高,则行线的电平亦为高将行、列线信号配合起来并做适当的处理,才能确定闭合键的位置
6.答先对P1口高四位送低电平,读取P1口低四位的值;再对P1口低四位送低电平,读取P1口高四位的值,将两次读到的值组合在一起就得到了按键的特征码,在根据特征码查找键值KEYIN:MOVP1#0FH;反转读键MOVAP1ANLA#0FHMOVBAMOVP1#0F0HMOVAP1ANLA#0F0HORLABCJNEA#0FFHKEYIN1RET;未按键KEYIN1:MOVBA;暂存特征码MOVDPTR#KEYCOD;指向特征码表MOVR3#0FFH;顺序码初始化KEYIN2:INCR3MOVAR3MOVCA@A+DPTRCJNEABKEYIN3MOVAR3;找到,取顺序码RETKEYIN3:CJNEA#0FFH,KEYIN2;未完,再查RET;已查完,未找到,以未按键处理KEYCOD:DB0E7H0EBH0EDH0EEH;特征码表DB0D7H0DBH0DDH0DEHDB0B7H0BBH0BDH0BEHDB77H7BH7DH7EH
7.答
(1)编程扫描方式当单片机空闲时,才调用键盘扫描子程序,反复的扫描键盘,等待用户从键盘上输入命令或数据,来响应键盘的输入请求
(2)定时扫描工作方式单片机对键盘的扫描也可用定时扫描方式,即每隔一定的时间对键盘扫描一次
(3)中断工作方式只有在键盘有键按下时,才执行键盘扫描程序并执行该按键功能程序,如果无键按下,单片机将不理睬键盘
8.答DB0-DB7数据线,单向传输,由单片机输入给打印机STB(STROBE)数据选通信号在该信号的上升沿,数据线上的8位并行数据被打印机读入机内锁存BUSY打印机忙状态信号当该信号有效(高电平)时,表示打印机正忙于处理数据此时,单片机不得使STB信号有效,向打印机送入新的数据ACK打印机的应答信号低电平有效,表明打印机已取走数据线上的数据ERR出错信号当送入打印机的命令格式出错时,打印机立即打印1行出错信息,提示出错在打印出错信息之前该信号线出现一个负脉冲,脉冲宽度为30us单片机与打印机相连时,分为直接相连(图10-27)和通过扩展的并行I/O口82C55连接(图10-28)直接相连时(图10-27),打印机在输入电路中有锁存器,在输出电路中有三态门控制,没有读、写信号,只有握手线、BUSY(或),用一根地址线来控制写选通信号STB和读取BUSY引脚状态图10-28所示为通过扩展的并行I/O口82C55连接的打印机接口电路采用查询法,即通过读与82C55的PC0脚的相连的BUSY状态,来判断送给打印机的一个字节的数据是否处理完毕也可用中断法(BUSY直接与单片机的引脚相连)9.答本程序采用外部中断来进行数据打印,先打印一个数据,当BUSY线从高电平变成低电平时,在打印下一个数据ORG0000HLJMPMAINORG0003HLJMPINORG0030HMAIN:SETBEX0;允许外部中断SETBIT0SETBEAMOVR0#7FH;控制口地址MOVA#81H;控制字MOVX@R0AMOVR1#20H;数据区首地址MOVR2#19;计数器MOVA@R1;打印内容MOVR0#7CH;A口地址MOVX@R0AMOVR0#7FHMOVA#0EHMOVX@ROA;PC7=0MOVA#0FHMOVX@R0A;PC7=1SJMP$IN:DJNZR2EX;20个数据都结束了吗?INCR1;指向下一个数据MOVA@R1MOVR0#7CHMOVX@R0AMOVR0#7FHMOVA#0EHMOVX@ROAMOVA#0FHMOVX@R0AEX:RETI第11章AT89S51单片机与D/A转换器、A/D转换器的接口参考答案1.答由运算放大器构成的I/V转换电路2.答同步3.答
(1)错,D/A转换器也要考虑“转换速度”或“转换时间”问题,即建立时间(转换时间);
(2)对;
(3)错,是D/A转换器的分辨率;
(4)对
4.答D/A转换器的主要技术指标如下分辨率D/A转换器的分辨率指输入的单位数字量变化引起的模拟量输出的变化,是对输入量变化敏感程度的描述建立时间建立时间是描述D/A转换速度快慢的一个参数,用于表明转换速度其值为从输入数字量到输出达到终位误差±1/2GB最低有效位时所需的时间转换精度理想情况下,精度与分辨率基本一致,位数越多精度越高严格讲精度与分辨率并不完全一致只要位数相同,分辨率则相同.但相同位数的不同转换器精度会有所不同当DAC为二进制12位,满量程输出电压为5V时,分辨率为
1.22mV
5.答A/D转换器的两个最重要指标1转换时间和转换速率--转换时间A/D完成一次转换所需要的时间转换时间的倒数为转换速率2分辨率--A/D转换器的分辨率习惯上用输出二进制位数或BCD码位数表示
6.答量化误差是由于有限位数字且对模拟量进行量化而引起的;最大的量化误差为
0.195%;
7.答目前应用较广泛的主要有以下几种类型逐次逼近式转换器、双积分式转换器、∑-△式A/D转换器逐次逼近型A/D转换器在精度、速度和价格上都适中,是最常用的A/D转换器件双积分A/D转换器具有精度高、抗干扰性好、价格低廉等优点,但转换速度慢,近年来在单片机应用领域中也得到广泛应用∑-△式A/D转换器具有积分式与逐次逼近式ADC的双重优点,它对工业现场的串模干扰具有较强的抑制能力,不亚于双积分ADC,它比双积分ADC有较高的转换速度与逐次逼近式ADC相比,有较高的信噪比,分辨率高,线性度好,不需要采样保持电路
8.答对DAC来说,分辨率反映了输出模拟电压的最小变化量而对于ADC来说,分辨率表示输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量量化误差是由ADC的有限分辨率而引起的误差,但量化误差只适用于ADC,不适用于DAC精度与分辨率基本一致,位数越多精度越高严格讲精度与分辨率并不完全一致只要位数相同,分辨率则相同但相同位数的不同转换器,精度可能会有所不同,例如由于制造工艺的不同9答接口电路可参见图11-20参考程序如下MAIN MOVR0,#20HMOVR1,#00HMOVR2,#00HMOVR3,#50MOVR8,#08HLOOP MOVDPTR,#7FF8HLOOP1MOVX@DPTR,AMOVR6,#0AHDELAY NOPNOPNOPDJNZR6,DELAYMOVXA,@DPTRINCDPTRMOVR2,DPLMOVDPH,R0MOVDPL,R1MOVX@DPTR,AINCDPTRMOVR0,DPHMOVR1,DPLMOVDPH,#7FHMOVDPL,R2DJNZR7,LOOP1LCALLDELAY1M;延时1分钟(子程序另外编写)DJNZR3,LOOP…………第12章单片机的串行扩展技术参考答案1.答系统连接简单I2C总线系统的基本结构如图12-7I2C总线系统直接与具有I2C总线接口的各种扩展器件(如存储器、I/O芯片、A/D、D/A、键盘、显示器、日历/时钟)连接I2C总线对各器件寻址采用纯软件的寻址方法,无需片选线的连接,这样就大大简化了总线数量,系统各部件之间的连接只需两条线数据传输速率较高在标准I2C普通模式下,数据的传输速率为100kbit/s,高速模式下可达400kbit/s2.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12-9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3.答无论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引脚地址方向位DA3DA2DA1DA0A2A1A0R/=1,表示主机接收(读)R/=0,表示主机发送(写)4.答单片机对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,寻址字节格式如题3所示7位从机地址即为“DA
3、DA
2、DA
1、DA0”和“A
2、A
1、A0”其中“DA
3、DA
2、DA
1、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“A
2、A
1、A0”为引脚地址,由器件引脚A
2、A
1、A0在电路中接高电平或接地决定(见图12-12)5.答I2C总线数据传送时,传送的字节数(数据帧)没有限制,每一字节必须为8位长数据传送时,先传送最高位,每一个被传字节后面都须跟1位应答位(一帧数据共9位),如图12-10I2C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(),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6.答依照下面的数据传送格式S从机地址0A数据A/Sr从机地址r1A数据P依次调用依照上述数据传送格式的
12.
5.2小节中的各子程序第13章AT89S51单片机的应用设计与调试参考答案1.答A.错;B.错;C.对;D.错(最小系统不能直接测量模拟信号)2.答用户样机是以AT89S51单片机为核心的应用系统,没有对单片机中的程序进行检错调试的手段,也无法发现程序运行中的设计硬件的问题,也无法进行软件的开发(如编辑、汇编、调试程序等),因此,必须借助某种开发工具---仿真开发系统所提供的开发手段来解决上述问题3.答仿真开发系统由哪几部分组成目前国内大多使用通用机的仿真开发系统主要由PC机、在线仿真器组成,有的还包含有用于程序烧录的编程器,在加上与上述配套的编辑软件、仿真调试软件,程序烧录软件等此外还有独立型仿真器该类仿真器采用模块化结构,配有不同外设,如外存板、打印机、键盘/显示器等,用户可根据需要选用尤其在工业现场进行程序仿真调试时,往往没有PC机的支持,这时使用独立型仿真器也可进行仿真调试工作,只不过要输入机器码,稍显麻烦一些至于软件仿真开发工具Proteus软件是一种完全用软件手段对单片机应用系统进行仿真开发的软件仿真开发工具与用户样机在硬件上无任何联系不能进行用户样机硬件部分的诊断与实时在线仿真4.答调试过程见图13-13,4个步骤
(1)输入用户源程序用户使用编辑软件源程序输入到PC机中,并保存在磁盘上
(2)汇编并检查语法错误在PC机上,利用汇编程序对用户源程序进行汇编,直至语法错误全部纠正为止
(3)动态在线调试对用户的源程序进行调试要先把在线仿真器的仿真插头插入用户样机的单片机插座中(图13-12),进行在线仿真调试,利用仿真开发系统提供单步、设置断点等调试手段,来进行系统的调试纠正软件逻辑上的问题,或排除硬件上的故障
(4)将调试完毕的用户程序通过程序烧写器,固化在程序存储器中5.答由于软件仿真开发工具Proteus软件是一种完全用软件手段对单片机应用系统进行仿真开发的不能进行用户样机硬件部分的诊断与实时在线仿真因此在系统的开发中,一般是先用Proteus仿真软件设计出系统的硬件电路,编写程序,然后在Proteus环境下仿真调试通过然后依照仿真的结果,完成实际的硬件设计再将仿真通过的程序烧录到编程器中,然后安装到用户样机硬件板上去观察运行结果,如果有问题,再连接硬件仿真器去分析、调试6.答在每块印刷电路板的电源输入端跨接的电容应为一个10~100μF的大容量电解电容(如体积允许,电容量大一些更好)和一个
0.01~
0.1μF的非电解电容用于去除干扰中的高频干扰和低频干扰,并接大电容为了去掉低频干扰成分,并接小电容为了去掉高频干扰部分7.答光电耦合的主要优点是能有效抑制尖峰脉冲以及各种噪声干扰,从而使过程通道上的信噪比大大提高因为在工业现场的数据采集或实时控制中,过程通道的输入输出信号线和控制线多,且长度达几百米或几千米,因此不可避免地将干扰引入单片机系统消除或减弱过程通道的干扰主要采用光电隔离技术所谓光电隔离采用光电耦合器可以将单片机与前向、后向以及其他部分切断电路的联系,能有效地防止干扰从过程通道进入单片机(见图13-14)8.答对于单片机应用系统中的具有较大电感量的元件或设备,诸如继电器、电动机、电磁阀等当电感回路的电流被切断时,会产生很大的反电势而形成噪声干扰这种反电势甚至可能击穿电路中晶体管之类的器件,反电势形成的噪声干扰能产生电磁场,对单片机应用系统中的其它电路产生干扰如果通过电感线圈的是直流电流,可采用如下措施加以抑制
(1)可在线圈两端并联二极管和稳压管,如图a所示图a由二极管和稳压管构成的反电势抑制电路图b由电阻和二级管组成的反电势抑制电路在稳定工作时,并联支路被二极管D阻断而不起作用;当三极管T由通道变为截止时,在电感线圈两端产生反电势e此电势可在并联支路中流通,因此e的幅值被限制在稳压管DZ的工作电压范围之内,并被很快消耗掉从而抑制了反电势的干扰使用时DZ的工作电压应选择得比外加电源高些如果把稳压管换为电阻,同样可以达到抑制反电势的目的,如图(b)所示,因此也适用于直流驱动线圈的电路在这个电路中,电阻的阻值范围可以从几欧姆到几十欧姆阻值太小,反电势衰减得慢;而阻值太大又会增大反电势的幅值
(2)反电势抑制电路也可由电阻和电容组成,如图(c)所示适当选择R、C图c由电阻和电容组成的抑制电路参数,也能获得较好的耗能效果这种电路不仅适用于交流驱动的线圈,也适用于直流驱动的线圈
(3)反电势抑制电路不但可以接在线圈的两端,也可以接在开关的两端,例如继电器,接触器等部件在操作时,开关会产生较大的火花,必须利用RC电路加以吸收,如图(d),一般R取1~2KΩ,C取
2.2~
4.7μF图d接在开关的两端的反电势抑制电路9.答数字地通常有很大的噪声而且电平的跳跃会造成很大的电流尖峰,对模拟地有较大的影响,会引起模拟电路产生误差所以正确的接法是,必须将所有的模拟地和数字地分别相连,然后模拟(公共)地与数字(公共)地仅在一点上相连接,且地线应尽量加粗,如图13-17在ADC和DAC电路中,尤其要注意地线的正确连接,否则会引起ADC和DAC转换结果的不准确由于ADC、DAC芯片都提供了相应独立的模拟地和数字地引脚,一定要把模拟地引脚和数字地引脚尽可能短的相连然后再与模拟地尽可能短的连接10.答
(1)电源去耦已经在第6题中介绍,就是在印刷电路板的电源输入端跨接退耦电容跨接的电容应为一个10~100μF的大容量电解电容(如体积允许,电容量大一些更好)和一个
0.01~
0.1μF的非电解电容
(2)集成芯片去耦每个集成芯片都应安置一个
0.01μF的瓷片去耦电容,去耦电容必须安装在本集成芯片的Vcc和GND线之间,否则便失去了抗干扰作用如遇到印刷电路板空隙小装不下时,可每4~10个芯片安置一个1~10μF高频阻抗特别小的钽电容器对于抗噪声能力弱,关断电流大的器件和ROM、RAM存储器,应在芯片的电源线Vcc和地线(GND)间接入去耦的瓷片电容11.答
(1)在印制板中留下无用的空白铜箔层,可充当发射天线或接收天线,可把就近它们接地
(2)走线不要有分支,可避免在线路条在传输高频信号导致反射干扰或发生谐波干扰12.答常见的软件滤波方法有
(1)算术平均滤波法一般适用于具有随机干扰的信号的滤波
(2)滑动平均滤波法对周期性干扰有良好的抑制作用,平滑度高,灵敏度低;但对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用差
(3)中位值滤波法能有效地克服因偶然因素引起的波动干扰对温度、液位等变化缓慢的被测参数能收到良好的滤波效果但对流量、速度等快速变化的参数一般不宜采用此法
(4)去极值平均值滤波法算术平均与滑动平均滤波法,在脉冲干扰比较严重的场合,干扰将会“平均”到结果中去,故上述两种平均值法不易消除由于脉冲干扰而引起的误差,这时可采用去极值平均值滤波法去极值平均值滤波法类似于体育比赛中的去掉最高、最低分,再求平均13.答
(1)指令冗余当单片机系统受干扰时,PC中由于干扰发生错误,会产生“乱飞”当乱飞到某双字节指令,若取指令时刻落在操作数上,误将操作数当作操作码,程序有可能出错若乱飞到三字节指令,出错概率更大,这时可在双字节指令和三字节指令后插入两个字节以上的NOP指令,可保护其后的指令不被拆散,这称为指令冗余
(2)软件陷阱就是一条引导指令“LJMPERP”,强行将乱飞的程序引向一个指定的地址入口标号“ERP”,在那里有一段专门对程序出错进行处理的程序为加强其捕捉效果,一般还在它前面加两条NOP指令14.答无论是AT89S51单片机片内集成的“看门狗”还是专门的硬件“看门狗”电路,原理都是使用一个计数器来不断计数,监视程序的运行当计数器启动运行后,为防止计数器的不必要溢出,应定期性地把WDT计数器清0,以保证其不溢出当单片机的程序“跑飞”或陷入“死循环”时,也就不能定时地把看门狗计数器清0当看门狗计数器值计满溢出时,将在AT89S51的RST引脚上输出一个正脉冲使AT89S51单片机复位,在系统的复位入口0000H处安排一条跳向出错处理程序段的指令或重新从头执行程序,从而使程序摆脱“跑飞”或“死循环”状态15.答当系统掉电或供电电压过低时,有时需要保护RAM中的重要内容,这时可使用微处理器监控器芯片中的“掉电保护”功能,即给单片机接上备用电池,微处理器监控器芯片会在掉电时自动为单片机系统提供电源,从而保护了RAM中的重要内容第14章单片机C语言程序设计基础参考答案1.答C51在标准C的基础上,作了以下扩充
(1)数据类型的不同51系列单片机包含位操作空间和丰富的位操作指令,因此KeilC51与ANSIC相比又扩展了4种类型,以便能够灵活地进行操作
(2)头文件生产51系列单片机的厂家有多个,它们的差异在于内部资源如定时器、中断、I/O等数量以及功能的不同,而对于使用者来说,只需要将相应的功能寄存器的头文件加载在程序内,就可实现它们所具有的功能因此,KeilC51系列的头文件集中体现了各系列芯片的不同资源及功能
(3)数据存储类型的不同标准C最初是为通用计算机设计的,在通用计算机中只有一个程序和数据统一寻址的内存空间,而51系列单片机有片内、外程序存储器,还有片内、外数据存储器标准C并没有提供这部分存储器的地址范围的定义此外,对于AT89C51单片机中大量的特殊功能寄存器也没有定义
(4)标准C没有处理单片机中断的定义
(5)库函数有较大不同标准C的库函数中有一些库函数可继续使用部分库函数不适合于嵌入式处理器系统,因此它们被排除在KeilC51之外,例如库函数printf和scanf,在标准C中,这两个函数通常用于屏幕打印和接收字符,而在KeilC51中,它们主要用于串行口数据的收发
(6)51单片机的硬件资源有限,C51的编译系统不允许太多的程序嵌套其次,标准C所具备的递归特性不被KeilC51支持但是从数据运算操作、程序控制语句以及函数的使用上来说,KeilC51与标准C几乎没有什么明显的差别如果程序设计者具备了有关标准C的编程基础,只要注意KeilC51与标准C的不同之处,并熟悉AT89S51单片机的硬件结构,就能够较快地使用KeilC51编程
2.答略
3.答略
4.答略
5.答可参考例14-8,将波形数据输出从零开始不断增1到达最大值后不断减1,回零后再不断增1到达最大值后不断减1,从而重复不断发出三角波波形的数据。