在進行單片機應用系統設計時除了

Ⅰ 在進行單片機應用系統設計時,除了電源和地線引腳外還有什麼引腳信號必須連接相應電路

傳統單片機通常是將地線和電源設置在電路外殼中的對稱引腳位置，大都是在右上左下、左上右下兩部分對稱位置中。

如此讓電源噪音順利穿過整個晶元，干擾單片機內部電路。大部分單片機都將電源引腳與地線設置在兩個相鄰引腳中，這樣能夠有效減少穿過整個晶元的電流，同時還能在印刷電路板中設置去耦電容，進一步減少雜訊影響。

(1)在進行單片機應用系統設計時除了擴展閱讀

單片機工作的三個條件分別是電源、時鍾晶振、復位。當單片機不能正常工作時，首先就要檢查這三個條件，用電壓表或者萬用表檢測他的電源和接地腳，檢測兩個引腳之間的電壓是不是5V左右；

對於時鍾晶體振盪有沒有正常工作，最好用示波器進行檢測，看能否檢測到相應頻率的正弦波脈沖；

復位檢測比較簡單，單片機的復位電平一般是高電平復位，單片機在接通電源的時候一般復位引腳上會出現5V左右的高電平，另外在按下復位按鍵時，復位引腳上也會出現高電平，用一般的電壓表或者萬用表都可以進行檢測。

Ⅱ 單片機原理及介面技術多選題一個單片機應用系統的設計包括以下什麼步驟

單片機模擬試卷001 一、選擇題（每題1分，共10分） 1．8031單片機的( )口的引腳，還具有外中斷、串列通信等第二功能。 a）P0 b）P1 c）P2 d）P3 2．單片機應用程序一般存放在（ ） a） RAM b）ROM c）寄存器 d）CPU 3．已知某數的BCD碼為0111 0101 0100 0010 則其表示的十進制數值為（ ） a） 7542H b） 7542 c） 75.42H d） 75.42 4．下列指令中不影響標志位CY的指令有（ ）。 a）ADD A，20H b）CLR c）RRC A d）INC A 5．CPU主要的組成部部分為（ ） a）運算器、控制器 b）加法器、寄存器 c）運算器、寄存器 d）運算器、指令解碼器 6．INTEL 8051 CPU是（ ）位的單片機 a） 16 b）4 c）8 d）准16 7．8031復位後，PC與SP的值為（ ） a ）0000H，00H b） 0000H，07H c） 0003H，07H d）0800H，00H 8．當需要從MCS-51單片機程序存儲器取數據時，採用的指令為（ ）。 a）MOV A, @R1 b）MOVC A, @A + DPTR c）MOVX A, @ R0 d）MOVX A, @ DPTR 9．8031單片機中既可位定址又可位元組定址的單元是（ ） a）20H b）30H c）00H d）70H 10．下列哪條指令是正確的（ ） a） PUSH R2 b） ADD R0,A c） MOVX A @DPTR d） MOV @R0,A 二、填空題（每空1分，共30分） 1．一個完整的微機系統由 和 兩大部分組成。 2．8051 的引腳RST是____(IN腳還是OUT腳)，當其端出現____電平時,8051進入復位狀態。8051一直維持這個值，直到RST腳收到____電平，8051才脫離復位狀態，進入程序運行狀態，從ROM H單元開始取指令並翻譯和執行。 3．半導體存儲器分成兩大類 和 ，其中 具有易失性，常用於存儲 。 4．求十進制數-102的補碼（以2位16進制數表示），該補碼為 。 5．PC存放_______________,具有___________特性。在8051中決定程序執行順序的是PC還是DPTR？ 它是______位？ （是，不是）SFG？ 6．123= B= H。 7．8051內部有 並行口，P0口直接作輸出口時，必須外接 ；並行口作輸入口時，必須先 ，才能讀入外設的狀態。 8．MCS-51的堆棧只可設置在 ，其最大容量為 ，存取數據的原則是 。堆棧寄存器SP是 位寄存器，存放 。 9．中斷處理的全過程分為以下3個段： 、 、 。 10．定時和計數都是對 進行計數，定時與計數的區別是 。 三、判斷題（對者打√，錯者打×，並改正，每題1分，共10分） 1 中斷服務程序的最後一條指令是RET。 2 存儲器分成內存和外存兩大部分，其中外存可以直接與CPU交換信息。 3 P2口既可以作為I/O使用，又可以作地址/數據復用口使用。 4 在中斷響應階段CPU一定要做如下2件工作：保護斷點和給出中斷服務程序入口地址。 5 RC A為循環左移指令。 6 MOV A，30H的源操作數為立即定址方式。 7 MOV A,@A+DPTR是一條查表指令。 8 MUL AB的執行結果是高8位在A中，低8 位在B中。 9 AJMP跳轉空間最大可達到64KB 。 10 DPTR是由DPH和DPL兩個8位特殊寄存器組成的。 四、簡答題（每題5分，共15分） 1．MCS51的中斷系統有幾個中斷源？幾個中斷優先順序？中斷優先順序是如何控制的？在出現同級中斷申請時，CPU按什麼順序響應（按由高級到低級的順序寫出各個中斷源）？各個中斷源的入口地址是多少？ 2．已知單片機系統晶振頻率為6MHz，若要求定時值為10ms時，定時器T0工作在方式1時，定時器T0對應的初值是多少？TMOD的值是多少？TH0=？TL0=？(寫出步驟) 3．MCS51系列單片機的內部資源有哪些？說出8031、8051和8751的區別。 五、作圖題（10分） 用6264（8K*8）構成16K的數據存儲系統。要求採用線選法產生片選信號，並計算6264的地址范圍。 六、設計題（1題13分；2題12分，共25分） 1．某單片機控制系統有8個發光二極體。試畫出89C51與外設的連接圖並編程使它們由左向右輪流點亮。 2．某控制系統有2個開關K1和K2，1個數碼管，當K1按下時數碼管加1，K2按下時數碼管減1。試畫出8051與外設的連接圖並編程實現上述要求。 單片機模擬試卷001答案 一、選擇題（每題1分，共10分） 1． D 2． B 3． B 4． D 5． A 6． C 7． B 8． B 9． A 10． D 二、填空題（每空1分，共30分） 1．一個完整的微機系統由硬體和軟體兩大部分組成。 2．8051 的引腳RST是IN腳(IN腳還是OUT腳)，當其端出現高電平時,8051進入復位狀態。8051一直維持這個值，直到RST腳收到低電平，8051才脫離復位狀態，進入程序運行狀態，從ROM 0000 H單元開始取指令並翻譯和執行。 3．半導體存儲器分成兩大類：RAM ROM，其中 RAM 具有易失性，常用於存儲 臨時性數據 。 4．求十進制數-102的補碼（以2位16進制數表示），該補碼為¬¬¬¬ 9AH 。 5．PC存放_CPU將要執行的指令所在的ROM單元的地址,具有自動加1特性。在8051中決定程序執行順序的是PC還是DPTR PC ？它是16位？不是（是，不是）SFG？ 6．123= 01010010 B= 52 H。 7．8051內部有 4 個並行口，P0口直接作輸出口時，必須外接 上拉電阻 ；並行口作輸入口時，必須先 將口鎖存器置1 ，才能讀入外設的狀態。 8．MCS-51的堆棧只可設置在 內RAM低128B區 ，其最大容量為 128B ，存取數據的原則是 先進後出 。堆棧寄存器SP是 8 位寄存器，存放 堆棧棧頂的地址 。9．中斷處理的全過程分為以下3個段： 中斷請求 、 中斷響應 、 中斷服務 。 10．定時和計數都是對 脈沖 進行計數，定時與計數的區別是 定時是對周期已知的脈沖計數；計數是對周期未知的脈沖計數 。 三、判斷題（對者打√，錯者打×，並改正，每題1分，共10分） 1 中斷服務程序的最後一條指令是RETRETI。× 2 存儲器分成內存和外存兩大部分，其中外內存可以直接與CPU交換信息。× 3 P2口既可以作為I/O使用，又可以作地址/數據復用口使用。√ 4 在中斷響應階段CPU一定要做如下2件工作：保護斷點和給出中斷服務程序入口地址。√ 5 LCRL A為循環左移指令。× 6 MOV A，30H的源操作數為立即直接定址方式。 7 MOVMOVC A,@A+DPTR是一條查表指令。× 8 MUL AB的執行結果是高低8位在A中，低高8 位在B中。× 9 AJMP跳轉空間最大可達到642KB 。 10 DPTR是由DPH和DPL兩個8位特殊寄存器組成的。 √ 四、簡答題（每題5分，共15分） 1．MCS51的中斷系統有幾個中斷源？幾個中斷優先順序？中斷優先順序是如何控制的？在出現同級中斷申請時，CPU按什麼順序響應（按由高級到低級的順序寫出各個中斷源）？各個中斷源的入口地址是多少？ 答：MCS51單片機有5個中斷源，2個中斷優先順序，中斷優先順序由特殊功能寄存器IP控制，在出現同級中斷申請時，CPU按如下順序響應各個中斷源的請求：INT0、T0、INT1、T1、串口，各個中斷源的入口地址分別是0003H、000BH、0013H、001BH、0023H。 2．已知單片機系統晶振頻率為6MHz，若要求定時值為10ms時，定時器T0工作在方式1時，定時器T0對應的初值是多少？TMOD的值是多少？TH0=？TL0=？(寫出步驟) 答：定時值為10ms時，定時器T0工作在方式1時，定時器T0對應的初值是1388H TMOD的值是00000001B，TH0=13H；TL0=88H。 3．MCS51系列單片機的內部資源有哪些？說出8031、8051和8751的區別。 答：MCS51系列單片機上有1個8位CPU、128B的RAM、21個SFR、4個並行口、1個串列口、2個定時計數器和中斷系統等資源。8031、8051和8751的區別是8031內無ROM；8051內有4KB的掩膜ROM；8751內有4KB的EPROM。 五、作圖題（10分） 答：WR接6264的WE RD接6264的OE AB0---AB12接6264的A0---A12 DB0—DB7接6264的D0—D7 AB15、AB14分別接Y0和Y1 地址：0000H---1FFFH；2000H---3FFFH 六、設計題 1．某單片機控制系統有8個發光二極體。試畫出89C51與外設的連接圖並編程使它們由右向左輪流點亮。 答： 圖 (5分) 構思 (3分) MOV A，#80H (1分) UP：MOV P1，A (1分) RR A (2分) SJMP UP (1分) 2．某控制系統有2個開關K1和K2，1個數碼管，當K1按下時數碼管加1，K2按下時數碼管減1。試畫出8051與外設的連接圖並編程實現上述要求。 答：圖 (5分) 構思 (3分) 程序（4分） ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H LJMP AINT0 ORG 0013H LJMP BINT1 MAIN: MOV IE,#83H SETB IT0 SETB IT1 MOV R0,#00H MOV DPTR,#TAB UP: MOV A,R0 MOVC A,@A+DPTR MOV P1,A SJMP UP AINT0: INC R0 CJNE R0,#10,AINT01 MOV R0,#0 AINT01: RETI BINT1: DEC R0 CJNE R0,#0FFH,BINT11 MOV R0,#9 BINT11: RETI

Ⅲ 80c51單片機基礎練習習題 資料 試題

第二章 單片機的基本結構與工作原理

2·1 80C51系列單片機在片內集成了哪些主要邏輯功能都件?各個邏輯部件的主要功能是什麼?
答:80C51系列單片機在片內集成了以下主要邏輯功能部件及分別有如下的主要功能。
(l)CPU(中央處理器):8位
功能:中央處理器由中央控制器與運算器一起構成。中央控制器是識別指令，並根據指令性質控制計算機各組成部件進行工作的部件。
(2)片內RAM:128B
功能:在單片機中，用隨機存取存儲器(RAM)來存儲程序在運行期間的工作變數和數據，
所以稱為數據存儲器。一般，在單片機內部設置一定容量(64B至256B)的RAM。這樣小容
量的數據存儲器以高速RAM的形式集成在單片機內，以加快單片機運行的速度。同時，這種結構的RAM還可以使存儲器的功耗下降很多。
(3)特殊功能寄存器:21個
功能:特殊功能寄存器(SFR)是80C51單片機中各功能部件所對應的寄存器，用以存放相
應功能部件的控制命令、狀態或數據的區域。這是80C51系列單片機中最有特色的部分。現在所有80C51系列功能的增加和擴展幾乎都是通過增加特殊功能寄存器(SFR)來達到的。
80C51系列單片機設有128B內部數據RAM結構的特殊功能寄存器(SFR)空間區。除
程序計數器PC和4個通用工作寄存器組外，其餘所有的寄存器都在這個地址空間之內。
(4)程序存儲器:4KB
功能:80C51單片機的程序存儲器用於存放經調試正確的應用程序和表格之類的固定常
數。由於採用16位的程序計數器PC和16位的地址匯流排，因而其可擴展的地址空間為64KB，而且這64KB地址空間是連續、統一的。
(5)並行I/O口:8位，4個
功能:為了滿足"面向控制"實際應用的需要，80C51系列單片機提供了數量多、功能強、使用靈活的並行I/O口。80C51系列單片機的並行I/O口，不僅可靈活地選作輸人或輸出，而且還具有多種功能。例如，它既是I/O口，又是系統匯流排或是控制信號線等，從而為擴展外部存儲器和I/O介面提供了方便，大大拓寬了單片機的應用范圍。
(6)串列介面:全雙工，1個
功能:全雙工串列I/O口，提供了與某些終端設備進行串列通信，或者和一些特殊功能的器件相連的能力;甚至可用多個單片機相連構成多機系統，使單片機的功能更強和應用更廣。
(7)定時器/計數器:16位，2個
功能:在單片機的實際應用中，定時器/計數器提供精確的定時，或者對外部事件進行計
數。為了減少軟體開銷和提高單片機的實時控制能力，因而均在單片機內部設置定時器/計數器電路，通過中斷，實現定時/計數的自動處理。
(8)片內時鍾電路:1個
功能:計算機的整個工作是在時鍾信號的驅動下，按照嚴格的時序有規律地一個節拍一個節拍地執行各種操作的。各種計算機均有自己的固定時序和定時電路。同樣，80C51系列單片機內部也設有定時電路，只須外接振盪元件即可工作。外接振盪元件一般選用晶體振盪器，或用價廉的RC振盪器，也可用外部時鍾源作振盪元件。近來也有的單片機將振盪元件也集成在晶元內部，這樣不僅大大縮小了單片機的體積，同時也方便了使用。

2·2 80C51系列單片機有哪些信號需要晶元引腳以第二功能的方式提供？
答：
第一功能 第二功能
串列口：
P3.0 RXD（串列輸入口）
P3.1 TXD（串列輸出口）
中斷：
P3.2 INT0外部中斷0
P3.3 INT1外部中斷1
定時器/計數器（T0、T1）：
P3.4 T0（定時器/計數器0的外部輸入）
P3.5 T1（定時器/計數器1的外部輸入）
數據存儲器選通：
P3.6 WR（外部存儲器寫選通，低電平有效，輸出）
P3.7 RD（外部存儲器讀選通，低電平有效，輸出）
定時器/計數器（T2）：
P1.0 T2（定時器T2的計數端）
P1.1 T2EX（定時器T2的外部輸入端）

2．3 程序計數器PC作為不可定址寄存器，它打哪些特點?地址指針DPTR有哪些特點?與程存計數器 PC有何異同?
答(1)程序計數器PC作為不可定址寄存器的特點
程序計數器PC是中央控制器申最基本的寄存器，是一個獨立的計數器，存放著下一條將程序存儲器中取出的指令的地址。
程序計數器PC變化的軌跡決定程序的流程。程序計數器的寬度決定了程序存儲器可以
定址的范圍。
程序計數器PC的基本工作方式有:
①程序計數器PC自動加1。這是最基本的工作方式，也是這個專用寄存器被稱為計數
器的原因。
②執行條件或無條件轉移指令時，程序計數器將被置入新的數值，程序的流向發生變化。
變化的方式有下列幾種:帶符號的相對跳轉SJMP、短跳轉AJMP、長跳轉LJMP及JMP @A+DPTR等。
③在執行調用指令或響應中斷時:
●PC的現行值，即下一條將要執行的指令的地址送入堆棧，加以保護;
●將子程序的入口地址或者中斷矢量地址送入PC，程序流向發生變化，執行子程序或中斷服務程序;
●子程序或中斷服務程序執行完畢，遇到返回指令RET或RETI時，將棧頂的內容送到PC寄存器中，程序流程又返回到原來的地方，繼續執行。
(2)地址指針DPTR的特點
地址指針DPTR的特點是，它作為片外數據存儲器定址用的地址寄存器(間接定址)。
(3)地址指針DPTR與程序計數器PC的異同
①相同之處:
●兩者都是與地址有關的、16位的寄存器。其中，PC與程序存儲器的地址有關，而
DPTR與數據存儲器的地址有關。
●作為地址寄存器使用時，PC與DPTR都是通過P0和P2口(作為16位地址匯流排)輸
出的。但是，PC的輸出與ALE及PSEN有關;DPTR的輸出，則與ALE、RD及WR相聯系。
②不同之處:
●PC只能作為16位寄存器對待，由於有自動加1的功能，故又稱為計數器;
DPTR可以作為16位寄存器對待，也可以作為兩個8位寄存器對待。
●PC是不可以訪問的，有自己獨特的變化方式，它的變化軌跡決定了程序執行的流程;
DPTR是可以訪問的，如MOV DPTR，#XXXXH，INC DPTP。

2. 4 80C51存儲器在結拘上有何特點?在物理上和邏輯上各有哪幾種地址空間?訪問片內RAM和片外 RAM的指今格式有何區別?
答: (1)80C51存儲器在結構上的特點
80C51採用將程序存儲器和數據存儲器截然分開，分別定址的結構，稱為哈佛(Harvard)
結構。
(2)在物理上和邏輯上的地址空間
①在物理上設有4個存儲器空間:片內程序存儲器、片外程序存儲器、片內數據存儲器、
片外數據存儲器。
②在邏輯上有3個存儲器地址空間:片內、片外統一的64KB程序存儲器地址空間，片內
256B(或384B)數據存儲器地址空間，片外64KB的數據存儲器地址空間。
(3)訪問片內RAM和片外RAM的指令格式
訪問片內RAM採用MOV格式。
訪問片外RAM採用MOVX格式。

2·5 80C51單片機的EA信號有何功能?在使用80C31時，EA信號引腳應如何處理?
答: (1)80C51單片機的EA信號的功能
EA為片外程序存儲器訪問允許信號，低電平有效;在編程時，其上施加21V的編程電壓
EA引腳接高電平時，程序從片內程序存儲器開始執行，即訪問片內存儲器;EA引腳接低電平時，迫使系統全部執行片外程序存儲器程序。
(2)在使用80C31時,EA信號引腳的處理方法
因為80C31沒有片內的程序存儲器，所以在使用它時必定要有外部的程序存儲器，EA 信號引腳應接低電平。

2·6 片內RAM低128單元劃分為哪三個主要部分?各部分主要功能是什麼?
答: 片內RAM低128單元的劃分及主要功能:
(l)工作寄存器組(00H~lFH)
這是一個用寄存器直接定址的區域，內部數據RAM區的0~31(00H~lFH),共32個單
元。它是4個通用工作寄存器組，每個組包含8個8位寄存器，編號為R0~R7。
(2)位定址區(20H~2FH)
從內部數據RAM區的32~47(20H~2FH)的16個位元組單元，共包含128位，是可位尋
址的RAM區。這16個位元組單元，既可進行位元組定址，又可實現位定址。
(3)位元組定址區(30H~7FH)
從內部數據RAM區的48~127(30H~7FH)，共80個位元組單元，可以採用間接位元組定址
的方法訪問。

2·7 80C51設有 4個通用工作寄存器組，有什麼特點?如何選用?如何實現工作寄存器現場保護?
答: (1)通用工作寄存器組的特點
用寄存器直接定址，指令的數量最多，均為單周期指令，執行速度快。
(2)通用工作寄存器組的選用
在某一時刻，只能選用一個工作寄存器組使用。其選擇是通過軟體對程序狀態字(PSW
中的RS0、RSl位的設置來實現的。設置RS0、RSl時，可以對PSW進行位元組定址，也可以進行位定址，間接或直接修改RS0、RSl的內容。若RSl、RS0均為0時，則選用工作寄存器組0;若RSl、RS0為1時，則選用工作寄存器組1;其他以此類推。
(3)工作寄存器的現場保護
對於工作寄存器的現場保護，一般在主程序中使用一組工作寄存器;而在進人子程序或中斷服務程序時，切換到另一組工作寄存器;在返回主程序前，再重新切換回原來的工作寄存器。

2·8 堆棧有哪些功能?堆棧指示器(SP)的作用是什麼?在程序設計時，為什麼還要對 SP重新賦值?
答: (1)堆棧的功能
堆棧是內部數據RAM區中，數據先進後出或後進先出的區域。其具體功能有兩個:保護斷點和保護現場。
(2)堆棧指示器(SP)的作用
堆棧指示器(SP)是一個8位寄存器，存放當前的堆棧棧頂所指存儲單元地址的。
(3)對SP的重新賦值
系統復位後，SP內容為07H。如不重新定義，則以07H為棧底，壓棧的內容從08H單元開始存放;如需使用深度較大的堆棧時，將會影響到工作寄存器的使用。所以要對SP進行重新的賦值，使堆棧區設定在片內數據·RAM區中的某一空白區域內，堆棧深度以不超過片內RAM空間為限。

2·9 為什麼說 80C51具有很強的布爾(位)處理功能7共有多少單元可以位定址?採用布爾處理有哪些優點7
答 (1)80C51具有很強的布爾(位)處理功能
在80C5I單片機系統中，與位元組處理器相對應，還特別設置了一個結構完整的布爾(位)
處理器。在該系統中，除了程序存儲器和ALU與位元組處理器合用之外，還有自己的:
①累加器CY:借用進位標志位。在布爾運算中，CY是數據源之一，又是運算結果的存
放處，是位數據傳送中的中心。根據CY的狀態，程序轉移:JC rel，JNC rel，JBC rel。
②位定址的RAM區:從內部數據RAM區的32~47(20H~2FH)的16個位元組單元，共包含128位(0~127)，是可位定址的RAM區。
③位定址的寄存器:特殊功能寄存器(SFR)中的可位定址的位。
④位定址的並行I/O口:P0、Pl、P2及P3各口的每一位都可以進行位定址。
⑤位操作指令系統:位操作指令可實現對位的置位、清0、取反、位狀態判跳、傳送、位邏輯、運算、位輸人/輸出等操作。
強大的布爾(位)處理功能，是80C5l系列單片機的突出優點之一。
(2)可以位定址單元的數目
可以位定址的單元共有228個。分布在:
①RAM區:20H~2FH位元組中所有位，共計有128個單元。
②特殊功能寄存器區:P0、TCON、Pl、SCON、P2、IE、P3、1P.PSW、A、B、PCON及TMOD中的相應位，共計95個單元(IE中有兩位無定義，IP中有三位無定義，PSW中有一位無定義，PCON中有三位無定義)。
(3)採用布爾處理方法的優點
利用位邏輯操作功能進行隨機邏輯設計，可把邏輯表達式直接變換成軟體執行，方法簡
便;免去了過多的數據往返傳送、位元組屏蔽和測試分支，大大簡化了編程，節省存儲器空間,加快了處理速度;還可實現復雜的組合邏輯處理功能。所有這些，特別適用於某些數據採集，實時測控等應用系統。這些給"面向控制"的實際應用帶來了極大的方便，是其他微機機種所無可比擬的。

2·10 80C51單片機的時中周期、機器周期、指令周期是如何設置的?當主頻為 12MHZ時，一個機器周期等子多少微秒(us)?執行一條最長的指令需多少微秒(us)?
答:1) 80C51中定時單位的設置為時序定時單位，共有4個，從小到大依次是:節拍、狀態、機器周期和指令周期。
●時鍾周期:節拍是CPU處理動作的最小周期稱為時鍾周期。一個狀態周期就包含兩
個節拍，其前半周期對應的節拍叫Pl，後半周期對應的節拍叫P2.
●機器周期80C51採用定時控制方式，因此它有固定的機器周期。規定一個機器周期
的寬度為6個狀態，並依次表示為Sl~S6。由於一個狀態又包括兩個節拍，因此一個
機器周期總共有12個節拍，分別記作SlPl、SlP2…S6P2。由於一個機器周期共有12
個振盪脈沖周期，因此機器周期就是振盪脈沖的12分頻。
當振盪脈沖頻率為12MHz時，1個機器周期為lus;當振盪脈沖頻率為6MHz時，1個
機器周期為2us。
●指令周期:執行一條指令所需要的時間稱為指令周期。指令周期是最大的時序定時單
位。80C51的指令周期根據指令的不同，可包含有1、2、3、4個機器周期。
2)當主頻為12MHz時，1個機器周期為1件s。
3)執行一條時間最長的指令-----MUI，和DIV指令，需要4個機器周期，即需要4us。

2·11 單片機有幾種復往方法?復往後抗暴的初始狀態如何，即各寄存器的狀態如何?
答: (1)單片機復位方法
單片機復位方法有:上電自動復位、按鍵電平復位和外部脈沖三種方式，如題圖2-1所示。

題圖2-1
(2)復位後的初始狀態
復位後機器的初始狀態,即各寄存器的狀態:PC之外,復位操作還對其他一些特殊功能寄存器有影響,它們的復位狀態如題表2-1所例.

2. 12 舉例說明單片機在工業控制系統中低功耗工作方式的意義及方法。
答: 1. 低功耗系統設計的意義
按傳統觀念，低功耗系統只是攜帶型系統中考慮的問題。然而，從經典電子系統發展到現代電子系統，低功耗系統應是一切現代電子系統的普通取向。實現系統運行的低功耗是現代電子系統的普通取向，是"綠色"電子的基本要求。除了節省能源外，低功耗系統還具有顯著的電磁兼容EMC(Electro Magnetic Compatib;lily)效益和可靠性效益。
(1)實現"綠色"電子，節省能源
在許多現代電子系統，如家用電器和視頻音像系統中，普遍採用遙控操作，在不使用時大都處於待機狀況下。據有關部門統計，目前，許多家用電器在備用狀態下耗費的電量已超過實際使用中消耗的電量。據報道，美國家用電器每年在備用狀態下浪費的能源達10億美元。採用低功耗系統設計，不僅能減少使用中的功耗，而且可以減少備用狀態下的功耗。
在節省能源的同時，許多低功耗設計採用的最大靜態化設計有利於減少電磁污染。
(2)促進便攜化發展
低功耗設計技術有利於電子系統向便攜化發展。攜帶型電腦/筆記本電腦是低功耗系統
設計的成果。現代電子系統便攜化拓寬了它的應用領域。
(3)誘人的可靠性效益
低功耗系統設計不可避免要走全CMOS化道路和功耗管理的道路。在數字電路中，
MOS電路有較大的雜訊容限;在功耗管理中，常採用休閑、掉電、睡眠、關斷及電源關閉等方式,在這些方式下系統對外界雜訊失敏，大大減少了因雜訊干擾產生的出錯概率。
2. CMOS電路是低功耗系統設計的首選
(1)CMOS電路的功耗特性
CMOS電路的功耗特性十分鮮明,表現在本質低功耗,靜態與動態功耗的巨大差異及功耗可控性等因素上.
①本質低功耗:在題表2-2中,將高速CMOS邏輯電路與傳統TTL邏輯電路的功耗進行了對比.

可以看出:CMOS器件有極低的靜態功耗，並要求極小的輸人驅功電流。因此，使用
CMOS電路器件可構成本質低功耗的電路系統。
②靜、動態功耗的巨大差異:從題表2-1中看出，傳統的TTL電路中，沒有靜、動態功耗差異，也就不存在利用無謂等待狀態的低功耗運行方式。在CMOS電路中，靜、動態功耗差異十分顯著，而且動態功耗與時鍾速度相關，隨時鍾頻率加大，功耗急劇上升。由於CMOS電路中的靜、動態功耗的巨大差異，形成了CMOS器件中形形色色的低功耗運行方式。各種低]耗方式的核心，就是CMOS電路的最大靜態化控制。
③動態功耗相關參數多:根據動態功耗P"是瞬間導通功耗PTC與靜態功耗PC之和，J
表達式為
PA=PTC+Pc=VDD×ITC+fCL×V2DD
動態功耗PA除直接與電源電壓VDD、時鍾頻率土及輸出電容CL有關外，導通電流ITC還與邏輯電平的跳變速率有關。這些相關因素都是CMOS電路系統中的重要運行參數。要設計最小功耗系統，就要在系統中根據實際的時、空運行狀態來管理這些參數，保證系統有最小的運行功耗。
④靜態功耗的溫度特性:CMOS電路的靜態功耗主要是保護二級管和PMOS、NMOS管
寄生二極體的泄漏電流。常溫下，靜態功耗極小，但隨溫度增高呈指數上升，對溫度敏感。;
多數CMOS電路在85 0C或125 0C 工作環境下，其靜態功耗大約是常溫下的30~50倍，相應的輸人電流約增加10倍以上。
(2)降低CMOS電路功耗的途徑
按照CMOS電路的功耗特性，降低功耗的途徑如下:
①大力降低系統或器件的工作電壓。隨著器件工作電壓的下降，功耗會顯著下降。目
前,集成電路器件普遍從+5V電源向+3V電源過渡。有些低功耗的CMOS器件己出現
2.7V、1.8V的工作電壓，表明了電壓控制在CMOS電路中的重要作用。
②控制CMOS器件申的時鍾頻率。時鍾宜低不宜高;同時，時鍾不用時應及時關斷，實
現系統的最大時空靜態化管理來降低系統功耗。在CMOS器件中，有許多低功耗方式就是基於系統時鍾管理來實現的。
③在CMOS電路系統中實施最大限度的靜態化運行管理。使無謂等待下的電路處於靜
態功耗，關閉時鍾，停止動態輸人或關閉電源。
3. 低功耗系統中單片機的選擇和應用
低功耗系統設計中，器件選擇是基礎。選擇的器件不僅要求本質低功耗，而且要求具有良好的功耗控制功能。
(1)採用CMOS工藝製造的單片機
目前單片機已普遍採用高速CMOS工藝，應用系統設計時，不再選用非CMOS單片機。
在低功耗系統設計的單片機選擇時，主要考慮單片機的本質低功耗與功耗管理性能。CMOS工藝製造的80C51系列單片機具有優良的功耗管理性能，
(2)低功耗運行方式
早期CMOS單片機的功耗控制主要是對系統時鍾實施管理而出現的休閑ID(IDle)方式
和掉電PD(Power Down)方式。當通過編程式控制制IDL，位有效時，迸人ID方式，關閉進人CPU的時鍾，CPU停止運行，只保留中斷系統、定時器/計數器、串列口的操作功能。要退出ID方式時，可採用申斷或復位操作。編程式控制制PD位有效時，時鍾停振，單片機內部所有功能單元部停止操作。因此，要退出PD方式只有通過復位，清除PD編程位。
題表2-3給出了80C51正常運行、ID、PD方式下的功耗數據。從表中可以大致看出，不同時鍾頻率及不同運行方式下的功耗狀況;可以明顯地看出，CMOS單片機中時鍾頻率及時鍾控制對功耗的重要影響。
題表2-3 80C51不同頻率不同方式下的功耗狀況

(3)單片機的電壓及雙時鍾功耗控制
目前除了採用PD、ID的低功耗運行方式外，還可以採用降低電壓和設置雙時鍾(主時鍾、
子時鍾)的方式來進一步降低功耗。例如，目前有許多帶雙時鍾和寬電源電壓的單片機，在正常運行時可以使用3V供電，降低功耗;除了在工作時鍾下的運行ID方式外，還可以在子時鍾支持下運行慢速(SLOW)和睡眠(SLEEP)方式，以及使全部時鍾停止的停振(STOP)方式。
題表2-4為東芝TLCS一870在不同方式下的功耗狀況。TLCS一870可工作在2.7~6V，主
時鍾為1~8MHz，子時鍾為32.8kHz。雙時鍾的設置能使單片機高速運行或低速運行，實現控制功能.
題表2-4 TLCS-870不同方式下的功耗狀況

有的單片機在設定了主時鍾後，在其內部還可以對時鍾進行分頻，以降低系統運行速度來進一步降低功耗。

2·13 單片機"面向掛創"應用的特點，在硬體結拘方面有哪些體現?
答:單片機"面向控制"應用的特點，體現在硬體結構方面有以下幾點:
①由於考慮到單片機"面向控制"的實際應用的特點，一般需要較大的程序存儲器，因此
目前的單片機以採用程序存儲器和數據存儲器截然分開的結構為多。這種結構稱為哈佛(Harvard)結構。80C51單片機系列的存儲器採用的就是這種結構，即將程序存儲器和數據存
儲器截然分開，程序存儲器和數據存儲器各有自己的定址方式、定址空間和控制系統。
這種結構對於單片機"面向控制"的實際應用極為方便、有利。
②為了滿足"面向控制"實際應用的需要，單片機提供了數量多、功能強、使用靈活的並行I/O口。不同單片機的並行I/O電路在結構上稍有差異。有些單片機的並行I/I口，不僅而靈活地選作輸人或輸出，而且還具有多種功能。例如，它既是IO口，又是系統匯流排，或是控制信號線等，從而為擴展外部存儲器和1/0介面提供了方便，大大拓寬了單片機的應用范圍。
③在單片機的實際應用中，往往需要精確的定時，或者需對外部事件進行計數。為了減
少軟體開銷和提高單片機的實時控制能力，因而均在單片機內部設置定時器/計數器電路減
過中斷，實現定時/計數的自動處理。
④在80C51單片機系統中，與位元組處理器相對應，還特別設置了一個結構完整、功能極強的布爾(位)處理器。這是80C5l系列單片機的突出優點之一。這給"面向控制"的實際應用並來了極大的方便。
在位處理器系統申，除了程序存儲器和ALU與位元組處理器合用之外，還有自己的:
●累加器CY:借用進位標志位。在布爾運算中，CY是數據源之一，又是運算結果的存
放處，位數據傳送中的中心。根據CY的狀態，程序轉移:
JC rel
JNC rel
JBC rel
●位定址的RAM.：RAM區中的0~127位。
●位定址的寄存器:特殊功能寄存器(SFR)申的可位定址的位。
位定址的並行I/O口:P0、Pl、P2及P3各口的每一位都可以進行位定址。

2·14 80C51單片機運行出錯或程序進入死循環，如何擺脫困境?
答:當由於程序運行出錯或操作錯誤使系統處於死鎖狀態時，需按復位鍵以重新啟動。

Ⅳ 請簡述單片機系統的設計過程是怎樣的

單片機應用系統設計分為硬體設計與軟體設計兩部分及系統調試三個部分，大致過程如下：一、硬體電路設計1、根據任務需求規劃確定單片機類型及外圍介面電路方案；2、根據方案設計具體電路。二、軟體設計1、根據目標任務的功能需求，結合硬體電路控制方式，規劃設計軟體功能模塊；2、將功能模塊細化成流程圖；3、根據流程圖編寫程序代碼；4、將編譯後的目標代碼下載到實物單片機或虛擬單片機進行軟體模擬調試；三、系統調試1、將初調成功的目標的代碼下載到單片機目標試驗板進行軟硬體聯調及功能驗證；2、驗證成功符合設計要求，就可以進入小批量測試了。

Ⅳ 求 步進電機單片機控制系統設計 相關資料

摘要：單片機控制技術應用十分廣泛，其核心技術是單片機控制系統的設計。介紹了對單片機控制系統的構成、硬體設計、軟體設計和系統調試等各環節並進行了討論，根據工作經驗給出了調試方法。
關鍵詞：單片機；系統設計；系統調試��

隨著材料科學、工藝技術、計算機技術的發展與進步，電路系統向著集成度極高的方向發展。CPU的生產製造技術，也朝著綜合性、技術性、實用性發展。如CPU的運算位數從4位、8位
……到32位機的發展，運算速度從8 MHz、32 MHz……到1.6
GHz。可以說是日新月異的發展著。其中單片機在控制系統中的應用是越來越普遍了。單片機控制系統是以單片機（CPU）為核心部件，擴展一些外部介面和設備，組成單片機工業控制機，主要用於工業過程式控制制。要進行單片機系統設計首先必須具有一定的硬體基礎知識；其次，需要具有一定的軟體設計能力，能夠根據系統的要求，靈活地設計出所需要的程序；第三，具有綜合運用知識的能力。最後，還必須掌握生產過程的工藝性能及被測參數的測量方法，以及被控對象的動、靜態特性，有時甚至要求給出被控對象的數學模型。

單片機系統設計主要包括以下幾個方面的內容：控制系統總體方案設計，包括系統的要求、控制方案的選擇，以及工藝參數的測量范圍等；選擇各參數檢測元件及變送器；建立數學模型及確定控制演算法；選擇單片機，並決定是自行設計還是購買成套設備；系統硬體設計〔1〕，包括介面電路，邏輯電路及操作面板；系統軟體設計，包括管理、監控程序以及應用程序的設計，應用系統設計包含有硬體設計與軟體設計兩部分〔2〕；系統的調試與試驗。�
1單片機控制系統總體方案的設計

確定單片機控制系統總體方案，是進行系統設計最重要、最關鍵的一步。總體方案的好壞，直接影響整個控制系統的性能及實施細則。總體方案的設計主要是根據被控對象的任務及工藝要求而確定的。設計方法大致如下：根據系統的要求，首先確定出系統是採用開環系統還是閉環系統，或者是數據處理系統。選擇檢測元件，在確定總體方案時，必須首先選擇好被測參數的測量元件，它是影響控制系統精度的重要因素之一。選擇執行機構，執行機構是微型機控制系統的重要組成部件之一。執行機構的選擇一方面要與控制演算法匹配，另一方面要根據被控對象的實際情況確定。選擇輸入/輸出通道及外圍設備。選擇時應考慮以下幾個問題：被控對象參數的數量；各輸入/輸出通道是串列操作還是並行操作；各通道數據的傳遞速率；各通道數據的字長及選擇位數；對顯示、列印有何要求；畫出整個系統原理圖。
單片機控制系統中控制演算法的選用一般有：
(1) 直接數字控制
當被控對象的數學模型能夠確定時，可採用直接數字控制。所謂數學模型就是系統動態特性的數學表達式，它表示系統輸入輸出及其內部狀態之間的關系。一般多用實驗的方法測出系統的特性曲線，然後再由此曲線確定出其數學模型。現在經常採用的方法是計算機模擬及計算機輔助設計，由計算機確定出系統的數學模型，因而加快了系統模型的建立。當系統模型建立後，即可選定上述某一種演算法，設計數字控制器，並求出差分方程。計算機的主要任務就是按此差分方程計算並輸出控制量，進而實現控制。
(2) 數字化PID控制
由於被控對象是復雜的，因此並非所有的系統均可求出數學模型，有些即使可以求出來，但由於被控對象環境的影響，許多參數經常變化，因此很難進行直接數字控制。此時最好選用數字化PID（比例積分微分）控制。在PID控制演算法中，以位置型和增量型2種PID為基礎，根據系統的要求，可對PID控制進行必要的改進。通過各種組合，可以得到更圓滿的控制系統，以滿足各種不同控制系統的要求。例如串級PID就是人們經常採用的控制方法之一。

所謂串級控制就是第一級數字PID的輸出不直接用來控制執行機構，而是作為下一級數字PID的輸入值，並與第二級的給定值進行比較，其偏差作為第二級數字PID的控制量。當然，也可以用多級PID嵌套。�
2單片機系統硬體設計

盡管單片機集成度高，內部含有I/O控制線，ROM，RAM和定時/計數器。但在組成單片機系統時，擴展若干介面仍是設計者必不可少的任務。擴展介面有2種方案，一種是購置現成的介面板，另一種是根據系統實際需要，選用適合的晶元進行設計控制系統。就後一種而言，主要包括以下幾個方面的內容。

基本系統的構成：一個獨立的單片機核心系統，一般由時鍾電路、地址鎖存器電路、地址解碼器、存儲器擴展、模擬量輸入通道的擴展、模擬量輸出通道的擴展、開關量的I/O介面設計、鍵盤輸入和顯示電路等組成。
(1)存儲器擴展
由於單片機有4種不同的存儲器，且程序存儲器和數據存儲器是分別編址的，所以單片機的存儲器容量與同樣位數的微型機相比擴大了一倍多。擴展時，首先要注意單片機的種類；另一方面要把程序存儲器和數據存儲器分開。
(2)模擬量輸入通道的擴展
主要有以下2個問題：一個是數據採集通道的結構形式，一般單片機控制系統都是多通道系統。因此選用何種結構形式採集數據，是進行模擬量輸入通道設計首先要考慮的問題。多數系統都採用共享A/D和S/H形式。但是當被測參數為幾個相關量時，則需選用多路S/H，共享A/D形式。對於那些參數比較多的分布式控制系統，可把模擬量先就地進行A/D轉換，然後再送到主機中處理。對於那些被測參數相同（或相似）的多路數據採集系統，為減少投資，可採用模擬量多路轉換，共享儀用放大器、S/H和A/D的所謂地電平多路切換形式。另外一個問題是A/D轉發器的選擇，設計時一定要根據被控對象的實際要求選擇�A/D�轉換器，在滿足系統要求的前提下，盡量選用位數比較低的A/D轉換器。
(3)模擬量輸出通道的擴展
模擬量輸出通道是單片機控制系統與執行機構（或控制設備）連接的紐帶和橋梁。設計時要根據被控對象的通道數及執行機構的類型進行選擇。對於那些可直接接受數字量的執行機構，可由單片機直接輸出數字量，如步進電機或開關、繼電器系統等。對於那些需要接收模擬量的執行機構，則需要用D/A轉化，即把數字量變成模擬量後，再帶動執行機構。
(4)開關量的I/O介面設計
由於開關量只有2種狀態「1」或「0」，所以，每個開關量只需一位二進制數表示即可。因為MCS—51系列單片機設有一個專用的布爾處理機，因而對於開關量的處理尤為方便。為了提高系統的抗干擾能力，通常採用光電隔離器把單片機與外部設備隔開。
(5)操作面板
操作面板是人機對話的紐帶，它根據具體情況，可大可小。為了便於現場操作人員操作，單片機控制系統設計一個操作面板的要求：操作方便、安全可靠、並具有自保功能，即使是誤操作也不會給生產帶來惡果。
(6)系統速度匹配
在不影響系統總功率的前提下，時鍾頻率選得低一些較好，這樣可降低系統對其他元器件工作速度的要求，從而降低成本和提高系統的可靠性。但系統頻率選的比較高時，要設法使其他元器件與主機匹配。
�(7)系統負載匹配 系統中各個器件之間的負載匹配問題，主要表現在以下幾個方面。
�①
邏輯電路間的介面及負載：在進行系統設計時，有時需要採用TTL和CMOS混合電路，由於二者要求的電平不一樣，因此一定要注意電流及負載的匹配問題。�
②
MCS—51系列單片及負載：8031的外部擴展功能是很強的，但是8031的P0口和P2口以及控制信號ALE的負載能力都是有限的，P0口能驅動8個LSTTL電路，P2口能驅動4個LSTTL電路。硬體設計時應仔細核對8031的負載，使其不超過總的負載能力的70%。
3單片機控制系統的軟體設計

�單片機控制系統的軟體設計一般分2類，系統軟體和應用軟體設計。系統軟體的主要任務是：管理整個控制系統的全過程，比如，POWERUP自診斷功能，KEY
INPIT 的管理功能，PRINTER
OUTPUT報表功能，DISPLAY功能等等。是控制系統的核心程序，也稱之為MONITER監控管理程序其作用類似PC機的DOS
系統。軟體設計的幾個方面如下：

�(1)可靠性設計為保證系統軟體的可靠性，通常設計一個自診斷程序，定時對系統進行診斷。在可靠性要求較高的場合，可以設計看門狗電路，也可以設計軟體陷阱，防止程序跑飛。�

(2)軟體設計與硬體設計的統一性在單片機系統設計中，通常一個同樣的功能，通過硬體和軟體都可以實現，確定那些由硬體完成，那些由軟體完成，這就是軟體、硬體的折衷問題。一般來說，在系統可能的情況下，盡量採用軟體，因為這樣可以節省經費。若系統要求實時性比較強，則可採用硬體。�
(3)應用軟體的特點

①實時性：由於工業過程式控制制系統是實時控制系統，所以對應用軟體的執行速度都有一定的要求，即能夠在被控對象允許的時間間隔內對系統進行控制、計算和處理。換言之，要求整個應用軟體必須在一個采樣周期內處理完畢。所以一般都採用匯編語言編寫應用軟體。但是，對於那些計算工作量比較大的系統，也可以採用高級語言和匯編語言混合使用的辦法，即數據採集、判斷、及控制輸出程序用匯編語言，而對於那些較為復雜的計算可採用高級語言。為了提高系統的實時性，對於那些需要隨機間斷處理的任務，通常採用中斷系統來完成。
�②
通用性：在應用程序設計中，為了節省內存和具有較強的適應能力，通常要求程序有一定的靈活性和通用性。為此，可以採用模塊結構，盡量將共用的程序編寫成子程序，如算術和邏輯運算程序、A/D、D/A轉換程序、延時程序、PID運算程序、數字濾波程序、標度變換程序、報警程序等。�

(4)軟體開發步驟軟體開發大體包括：劃分功能模塊及安排程序結構；畫出各程序模塊詳細流程圖；選擇合適的語言編寫程序；將各個模塊連接成一個完整的程序。�
4單片機控制系統的調試
� (1)硬體調試 根據設計的原理電路做好實驗樣機，便進入硬體調試階段。調試工作的主要任務是排除樣機故障，其中包括設計錯誤和工藝性故障。
�①
離線檢查：用萬能表或邏輯測試筆逐步按照邏輯圖檢查機中各器件的電源及各引腳的連接是否正確，檢查數據匯流排、地址匯流排和控制匯流排是否有短路等故障。有時為保護晶元，先對各管座的電位（或電源）進行檢查，確定其無誤後再插入晶元檢查。
�②
模擬調試：暫時排除目標板的CPU和EPROM，將樣機接上模擬機的40芯模擬插頭進行調試，調試各部分介面電路是否滿足設計要求。這部分工作是一種經驗性很強的工作，一般來說，設計製作的樣機不可能一次性完好，總是需要調試的。通常的方法是，先編調試軟體，逐一檢查調試硬體電路系統設計的准確性。其次是調試MONITOR程序，只有MONITOER程序正常工作才可以進行下面的應用軟體調試。
�硬體電路調試的一般順序是：�
① 檢查CPU的時鍾電路。通過測試ALE信號，如沒有ALE信號，則判斷是晶體或CPU故障，這稱之為「心臟」檢查。�
② 檢查ABUS/DBUS的分時復用功能的地址鎖存是否正常。�
③ 檢查I/O地址分配器。一般是由部分解碼或全解碼電路構成，如是部分解碼設計，則排除地址重疊故障。�
④
對擴展的RAM、ROM進行檢查調試。一般先後寫入55H、AAH，再讀出比較，以此判斷是否正常。因為這樣RAM、ROM的各位均寫入過『0』、『1』代碼。�
⑤ 用戶級I/O設備調試。如面板、顯示、列印、報警等等。
�(2）軟體調試 軟體調試根據開發的設備情況可以有以下方法：
�① 交叉匯編：用IBM PC/XT機對MCS—51系列單片機程序進行交叉匯編時，可藉助IBM
PC/XT機的行編輯和屏幕編輯功能，將源程序按規定的格式輸入到PC機，生成MCS—51 HEX目標代碼和LIST文件。
�② 用匯編語言：現在有些單片STD工業控制機或者開發系統，可直接使用匯編語言，藉助CRT進行匯編語言調試。
�③
手工匯編：這種方法是最原始，但又是一種最簡捷的調試方法，且不必增加調試設備。這種方法的實質就是對照MCS—51指令編碼表，將源程序指令逐條地譯成機器碼，然後輸入到RAM重新進行調試。在進行手工匯編時，要特別注意轉移指令、調用指令、查表指令。必須准確無誤地計算出操作碼、轉移地址和相對偏移量，以免出錯。
�以上3種方法調試完成以後，即可通過EPROM寫入器，將目標代碼寫入EPROM中，並將其插至機器的相應插座上，系統便可投入運行。
�(3）硬體、軟體模擬調試
經過硬體、軟體單獨調試後，即可進入硬體、軟體聯合模擬調試階段，找出硬體、軟體之間不相匹配的地方，反復修改和調試。實驗室調試工作完成以後，即可組裝成機器，移至現場進行運行和進一步調試，並根據運行及調試中的問題反復進行修改。
5結論

�單片機控制技術應用越來越廣泛，其核心技術是單片機控制系統的設計。對工程技術人員來說，抓住系統的原理構成、軟體設計、硬體設計以及系統調試方法的要點是十分必要的。根據工作經驗，前面敘述的系統調試方法將會有助於從事這方面工作的技術人員及本專業的學習者。

參考文獻�
1陳粵初.單片及應用系統設計與實踐. 北京： 北京航空航天大學出版社,1992�
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