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单片机期末复习汇总 1. 什么是嵌入式系统？它是怎么诞生的？为什么说单片机是嵌入式系统的独立发展道路？答：嵌入式系统指的是以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪、适用于应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面特殊严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统诞生于微型计算机时代。以微处理器为核心的微型计算机以其小型、价廉、高可靠性特点，迅速走出机房；基于高速数值解算能力的微型机，表现出的智能化水平引起了控制专业人士的兴趣，要求将微型机嵌入到一个对象体系中，实现对象体系的智能化控制。微型计算机的体积、价位、可靠性都无法满足广大对象系统的嵌入式应用要求，因此，嵌入式系统必须走独立发展道路。这条道路就是芯片化道路。将计算机做在一个芯片上，从而开创了嵌入式系统独立发展的单片机时代。2. 嵌入式系统有哪两种应用方式？这两种应用模式是怎么形成的？各有什么特点？有电子工程模式和计算机工程模式；实现对象体系的智能化控制，因此，单片机的应用，主要是各个对象学领域的电子工程师的任务，从而形成电子工程模式；可以在对象弱化的网络、通信领域发挥作用，可以从事嵌入式系统的基础性研究，就形成了计算机工程模式。电子工程特点:软、硬件的底层性和随意性；对象系统专业技术的密切相关性；缺少计算机工程设计方法;计算机工程特点：即基于嵌入式系统软、硬件平台，以网络、通信为主的非嵌入式底层应用。3. 什么是嵌入式系统的集成开发环境？集成开发环境对于产品开发具有什么重要意义？集成开发环境应该由谁来提供？ 集成开发环境是用于提供程序开发环境的应用程序，一般包括代码编辑器、编译器、调试器和图形用户界面工具。集成了代码编写功能、分析功能、编译功能、调试功能等一体化的开发软件服务套。嵌入式系统的集成开发环境是嵌入式系统在集成开发环境下进行的软件开发过程。 嵌入式供应商与第三方厂家合作，推出产品软、硬件通用平台的集成开发环境，最大限度地缩短用户产品开发周期，降低产品开发难度；提高了产品开发工作的并行性和开发效率。 大部分嵌入式系统都是基于C语言的高级语言编程。因此，集成开发环境都是有C语言的编译、调试软件支持，并且有丰富的库函数与方便的汇编程序链接。4. 什么是嵌入式操作系统？嵌入式操作系统有什么重要特点？8位单片机应用系统使用操作有什么障碍？ 嵌入式操作系统是嵌入式应用系统中应用软件用软件运行的一个管理系统。 嵌入式操作系统是一种用途广泛的系统软件，通常包括与硬件相关的底层驱动软件、系统内核、设备驱动接口、通信协议、图形界面、标准化浏览器等。嵌入式操作系统负责嵌入式系统的全部软、硬件资源的分配、任务调度，控制、协调并发活动。它必须体现其所在系统的特征，能够通过装卸某些模块来达到系统所要求的功能。 特点：1）系统内核小 2）专用性强 3）系统精简 4）高实时性 5）多任务的操作系统 6）需要开发工具和环境 由于8位单片机的硬件资源有限，在8位单片机的应用，较少使用操作系统。5. 什么是冯*诺依曼结构？什么是哈佛结构？它们都是有哪些特点？为什么说MCS-51 采用的是不完善的哈佛结构？冯诺依曼结构也称普林斯顿结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。冯诺依曼结构特点：1）必须有一个存储器；2）必须有一个控制器；3）必须有一个运算器，用于完成算术运算和逻辑运算；4)必须有输入设备和输出设备，用于进行人机通信。哈佛结构特点：将程序和数据存储在不同的存储空间中，即程序存储器和数据存储器是两个独立的存储器，每个存储器独立编址、独立访问。与两个存储器相对应的是系统的4条总线：程序的数据总线与地址总线，数据的数据总线与地址总线。 作为8位单片机经典体系结构的MSC-51，有2个完全独立的64k程序存储器空间与64k数据存储；但是为了满足CPU运行时的高速数据存取需要，还设置了不占用64k数据存储空间的内部RAM，以满足通用寄存器、堆栈、特殊功能寄存器和高速缓存需求。6. 什么是单片机的扩展总线、外设总线、通信总线与现场总线？ 扩展总线：是指单片机应用系统中器件间的连接总线。它包含并行总线、串行总线以及向单片机系统发展的SoC总线。 外设总线:指实现嵌入式系统与USB外设的直接互连，要求USB总线接口能承担主机与从机的双重功能，同时还能照顾到嵌入式系统本身小系统高速数据传输的总线。 通信总线： UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现全双工传输和接收。在嵌入式设计中，UART用来主机与辅助设备通信。基于UART通讯的总线叫做通信总线。 现场总线：现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。7.目前最流行的串行拓展总线与串拓展接口有哪些？怎么区别拓展总线与拓展接口？ 目前最流行的串行拓展总线有IC总线、1-Wire总线和串行外设接口SPI；串行接口有IC总线、1-Wire总线、SPI总线以及移位寄存器方式的串行口。 扩展总线指的就是指安装在微机系统上的局部总线如VESA或PCI总线，我们打开电脑的时候会看见一些插槽般的东西，这些就是扩展槽，而扩展总线就是CPU联系这些外部设备的桥梁。扩展接口是主板上用于连接各种外部设备的接口。通过这些扩展接口，可以把打印机，外置Modem，扫描仪，闪存盘，MP3播放机，DC，DV，移动硬盘，手机，写字板等外部设备连接到电脑上。而且，通过扩展接口还能实现电脑间的互连。8. 什么是80C51系列中的总线型单片机和非总线型单片机？ 1)总线型单片机 总线型单片机是指在单片机引脚中配置有完整并行总线的单片机。 由于80C51系列最大限度地保持了DTP40(40引脚双列直插封装)引脚的不变性。80C5l系列中40引脚的单片机DTP封装大多保持了80C51的引脚安排顺序。因此，多数40引脚的单片机减口89C51、87C51、89C52及87C52等单片机，都配置有完整并行总线，皆属于总线型单片机。 (2)非总线型单片机 非总线型单片机是指在单片机引脚中不配置完整并行总线的单片机。 与80C51相同系列的单片机由于省去了并行总线，外部封装引脚减少，属于非总线型单片机。如Philips公司的8748、8749、8750、8751、8752和87LPC764系列，ATMEL公司的89Cl05l、89C2051。删去并行总线后，显著地减少了封装引脚，芯片成本下降，故又称廉价型单片机。这些单片机的引脚约在2028之间。非总线型单片机无法扩展外部并行接口器件，所必须扩展的外围器件可选择串行扩展方式。9. 80C5l的SFR占用了什么空间？其寻址方式如何？ (1)80C5l的SFR占用的空间 80C51中，在片内RAM的80HFFH空间建立了集中的SFR空间，通过该空间的SFR实现80C51系列单片机内部资源的运行操作。 (2)SFR的寻址方式 SFR的寻址方式有两种: 直接寻址方式。在80C5l片内RAM的80HFFH地址上有两个物理空间，一个是数据存储器扩展的高128B单元地址，另一个则是SFR的单元地址。这两个空间采用不同的寻址方式加以区别:采用间接寻址方式时，访问的是数据存储器;而采用直接寻址方式时将访问SFR。 位寻址方式。SFR中有许多位操作要求力口T0、Tl的启停控制和标志位的查询等。因此，SFR分为可位寻址SFR和不可位寻址SFR。80C51中可位寻址的SFR，其直接地址为0H或8H，空出相邻的8个地址号依次作为相应的8个位地址号。例如，定时器控制寄存器TCON的直接地址为88H，其8位位地址D0D7，依次为88H8FH。直接地址88H和最低位IT0的位地址相同，但不会出现寻址错误，对TCON寻址使用直接地址寻址，而对IT0寻址则使用位寻址。10. 什么是准双向口? 使用准双向口试要注意什么？（1）准双向口P0、P1、P2、P3口作普通I/O口使用时，都是准双响口结构。准双响口的典型结构见题图2 1。 准双向口的输入操作和输出操作本质不同，输入操作是读引脚状态;输出操作是对口锁存器的写人操作。由口锁存器和引脚电路可知:当由内部总线给口锁存器置0或1时，锁存器中的0、1状态立即反映到引脚上。但是在输入操作(读引脚)时，如果口锁存器状态为0，引脚被钳位在0状态，导致无法读出引脚的高电平输入。 (2)准双向口的使用 由准双口的结构可知，当口锁存器内容为0时，Q端为1，使输出场效应管导通，I/O引脚将被钳位在地电平，无论引脚输人0电平还是1电平，读引脚操作都是0状态。因此，准双向口作输入口时，应先使锁存器置1，称之为置输人方式，然后再读引脚。例如，要将Pl口状态读入到累加器A中，应执行以下两条指令:MOV Pl,#0FFH ;Pl口置输人方式MOV A，Pl ;读Pl口引脚状态到ACC中口.所以软件设计的第一步就是对 I/O 口的设置。11.80C51片内数据存储器80H-FFH分别为哪两个物理空间？如何来区别这两个物理空间？ 片内数据存储器的80HFFH区域分别为:数据存储器扩展空间(仅在80C52中存在)和SFR空间。 数据存储器扩展空间用间接寻址方式访问;而SFR空间则用直接寻址方式访问。12. 请区别CPU时序中的时钟周期、节拍、状态周期、机器周期、指令周期。 答: 80C51有内部时钟振荡器，在振荡器外部引脚XTAL2、XTALl上并联石英谐振器和振荡电容后产生单片机的基本时钟频率fosc.。fosc.是单片机时序状态的基础。 时钟周期: 基本时钟频率fosc.，其振荡周期为Tosc.，也称时钟周期。 状态周期: 由两个时钟周期Tosc构成一个状态周期Ts。 节拍: 一个状态周期里将两个Tosc分成Pl、P2节拍(或相)。 机器周期: 6个状态周期Ts为一个机器周期Tw。机器周期是指令周期的基本单位。 指令周期: 完成一条指令操作需要的机器周期数，称为指令周期。80C51系列中通常13.80C51指令系统中有哪些寻址方式？相应的寻址方式在何处？请一一举例。 寄存器寻址方式：80C51中所有的工作寄存器R0-R7和SFR都是可寻址寄存器。 直接寻址方式：可直接寻址空间有片内数据存储器的直接地址direct。 间接寻址方式:间接地址空间有片内数据存储器的00H-FFH和片外数据存储器的0000H-FFFH空间。 位寻址方式：80C51中的位地址有集中在片内数据存储器20H-2FH单元的128位利SFR中可位寻址的位单元。 立即寻址方式：指令中常常要使用一些常数来参与指令操作，这些常数能立即传送或赋值，为立即数。 基址加变址寻址：以一个基地址加一个变量地址的寻址方式；作为基地址使用的有PC指针和DPTR地址指针，A作为变量地址。 相对寻址方式：相对地址rel是一个8位数的地址偏移量。14. 片内RAM20H-2FH中的128个位地址与直接地址00H-7FH形式完全相同，如何在指令中区分出位地址寻址操作和直接地址寻址操作？ 由于单片机中只有内部RAM和特殊功能寄存器的部分单元有位地址，因此位寻址只能对有位地址的这两个空间进行寻址操作。位寻址由指令给出直接位地址。与直接寻址不同的是，位寻址只给出位地址，而不是字节地址。15.查表指令中都采用了基址加变址寻址的寻址方式，在“MOVC A,A+DPTR”和“MOVC A,A+PC” 中分别使用了DPTR和PC作基址，请问两个基址代表什么地址？ 查表指令都采用基址加变址的间接寻址方式访间表格中的常数。指令不同，基址和变址的含义不同。 使用A十DPTR基址变址寻址时，DPTR为常数且是表格的首地址，A为从表格首址到被访问字节地址的偏移量。 使用A+PC基址变址寻址时，PC照例是下条指令首地址，而A则是从下条指令首地址到常数表格中的被访问字节的偏移量。16.80C51定时器/计数器方式0的13位计数器初值如何计算？有方式1的16位计数为什么还要13位的计数方式？ 在80C51定时器/计数器中，有方式0和方式1两种方式:方式0为13位计数方式，相当于有5位预分频的8位计数方式;方式1为16位计数方式。 方式0工作状态的计数器结构，保留了80C51前身MCS一48单片机32分频的8位计数方式，由TLi的低5位和THi的8位组成13位计数器。计数初值设置不直观。 方式1为16位计数方式，与方式0的区别在于方式1为16位计数，并且是置位方式。而方式0为复位方式(即单片机复位后为方式0状态)。 80C51定时器川十数器的方式0的13位计数器是按5位预分频定标器、8位计数器设置的。在80C5lTHi、TLi两个8位计数器构成的13位计数中，TLi为低5位，THi为高8位。这种计数器的配置其计数初值不是按13位减法所得的数据值。例如，要实现x的定时要求，系统时钟为fosc，定时器计数脉冲周期为12/fosc，按13位减法，13位加计数器的计数初值m为 xfoscm=213 一 12 设x=1ms, fosc=12MHz,则 ll0-3l2106m=213一 =7192=lCl8H 12 上述m是按13位计数(高5位，低8位)的减法求得的计数器初值;而80C51定时器方式0的13位计数器是按高8位、低5位安排的，即要把郴按高8位、低5位组合成计数初值: lCl8H=l1100000 11000B=E0 l8H计数初值为E0 l8H。17. 计数器的“飞读”是什么概念？为什么要“飞读”？ 80C51计数器不具有捕获功能，不能在计数器计数瞬间捕捉住THi、TLi的计数值。在计数器计数期间，如果读第1个8位计数器，第2个计数器还在计数，恰逢溢出，再读第2个8位计数器时，就会出现粗大计数误差。这就要通过计数器的飞读来解决，即先读THi值，后读TLi值，然后再重复读取THi值。若两次THi值相同，读得的内容正确;若不相同，则再重复上述过程。下面是对T0计数的飞读子程序RDT0。读取的计数值人R0、Rl。RDT0：MOV A,TH0 ;读TH0入AMOV Rl,TL0 ;读TL0入RlCJNE A，TH0，RDT0 ;比较两次读得的(TH0)，不同时再读一次 MOV R0，A RET18.80C51中断系统中有几个中断源？请写出这些中断源的优先级的顺序以及这些中断的入口地址。 (1)80C51中断系统中的中断源80C5l的中断系统中有五个中断源，其中有两个外部中断源，三个内部中断源。外部中断源为INT0、INTl，可选择低电平有效或下降沿有效;内部中断源为T0、T1隘出中断，串行口发送/接收共用一个中断源。 （2）中断源的优先级的顺序及中断的入口地址每个中断源都可选择高、低两个优先级。80C51中的中断优先级与中断入口地址示于题表4 1中。 当低优先级组中任何一个中断源被设定为高优先级时，其优先级将比低优先级组中任何一个中断源的优先级要高。19. 如何设置串行通信的波特率？波特率误差对异步串行通信有什么影响？有哪些因素影响波特率误差？答: (1)串行通信波特率的设置80C5IUART串行通信中，有四种工作方式。其中，方式0和方式2的波特率是不变的。方式0的波特率为fosc /12；方式2的波特率视SMOD位设置选择而定SMOD=l时，波特率为fosc /32; SMOD=0时，波特率为fosc /64。方式1和方式3中的波特率是可变的，其具体数值由定时器T1的的溢出率和SMOD位确定，即: 2SMOD 波特率= T1溢出率 32定时器/计数器T1作波特率发生器使用时，通常选择计数初值自动重装的方式即方式2，工作在定时器状态，设初值为x，那么，每过256一x个机器周期，Tl就会产生一次溢出，其溢出周期为 12 TB= （256 X） Fosc 溢出率为溢出周期的倒数，故 2SMOD fosc 波特率= 32 12（256 X） (2)波特率误差对异步串行通信的影响 为分析方便，假设传输的数据为10位，若发送和接收的波特率达到理想的一致，那么接收方时钟脉冲的出现时间保证对数据的采样都发生在每位数据有效时刻的中点。 如果接收一方的波特率比发送方的大或小5%，那么对10位一帧的串行数据，时钟脉冲相对数据有效时刻逐位偏移。当接收到第10位时，积累的误差达50%，则采样的数据已是第10位数据有效与无效的临界状态。这时就可能发生错位，所以5%是最大的波特率允许误差。对于常用的8位、9位和11位一帧的串行传输，其最大的波特率允许误差分别是6.25%、5.56%和4.5%。 (3)影响波特率误差的因素影响波特率的因素有两个方面:晶体振荡器频率的准确性和预置常数的选择。20. 什么是并行外围扩展? 并行外围扩展有哪两种方式？这两种方式本质上的区别是什么？ 答：(1)并行外围扩展 单片机的并行外围扩展是指单片机与外围扩展单元采用并行接口的连接方式，数据传输为并行传送方式。并行扩展体现在扩展接口数据传输的并行性。 (2)并行外围扩展的方式 并行外围扩展方式有两种I/O方式与总线方式。题图6-1是80C5l两种并行外围扩展接口示意图。图中的并行口数据宽度为8位。 并行I/O口方式: I/O口并行扩展由I/O口完成与外围功能单元的并行数据传送任务，单片机与外围功能单元数据传送过程中的握手交互也由I/O口来完成的。并行总线方式:并行扩展采用三总线方式，即数据传送由数据总线DB完成;外围功能单元寻址由地址总线AB完成;控制总线CB则完成数据传输过程中的传输控制，如读、写操作等。(3)两种方式本质上的区别两种并行外围扩展方式本质上的区别列于题表6-1中。21. 单片抗应用系统中有哪几种键盘类型?为什么这些键盘都是通过 I/O 口扩展?答: (1)单片机应用系统中的键盘类型 与通用计算机键盘相比，单片机应用系统中的键盘种类很多，键盘中按键数量的设置依系统操作要求而定。一般说来，单片机应用系统中键盘有独立式和行列式两种，如题图6-2所示。 题图6-2独立式键盘: 独立式键盘中，每个按键占用一根I/O口线，每个按键电路相对独立如题图6-2(a)所示。I/O口通过按键与地相连。I/O口有上拉电阻，无键按下时，引脚端为高电平;有键按下时，引脚端电平被拉低。1/0端口有内部上拉电阻时，外部可不接上拉电阻。 行列式键盘: 行列式键盘采用行列电路结构。行列交点处通过按键相连，列线为输出口，行线为输人口，如题图6-2(b)所示。列线口输出全零电平时，若没有键按下则行线引脚上全部为高电平1状态;若有任何一个按键按下则行线引脚上为非全1状态;在有键按下后，通过列线逐个送0，然后逐行检查哪根行线为0状态，即可查出是哪个键按下。 (2)键盘通过I/O口扩展 键盘所采用的I/O口并行扩展电路都是外设接口的典型电路。这类接口只有操作原理时序，没有器件的时序协议，故而都适宜于通过I/O口扩展。22. 请叙述LED显示器的静态与功态显示原理。什么是LED显示器的段吗?答: (l)LED显示器的静态与动态显示原理题图6-4是静态、动态方式下n位LED显示器与I/O口的连接示意。题图6-4(a)为静态显示方式，题图6-4(b)为动态显示方式。题图6-4静态显示方式下，LED显示器的公共极COM接地(共阴极)或接电源端(共阳极)，是位控制端。显示器的段极(adp)和I/O口的D0D7相连，在静态显示方式下,n位LED显示要占用n个