中南大学 2007级《微控制器技术》试卷评分标准.pdf

第 1 页 共 4 页 专业班学号姓名 中南大学考试试卷 2009 2010学年 下 学期时间 100 分钟 微控制器技术课程48学时 3 学分 考试形式 开 卷 专业年级 自动化 2007 级总分 100 分 占总评成绩 70 注 1 填空题必须直接填在试卷上相应位置 其他题答案写在答题纸上 2 试卷及答题纸必须一起上交 缺一不可 否则不计成绩 一 填空题 35 分 1 现今高性能的嵌入式微控制器广泛采用 ARM 和 DSP 内核 ARM 的含义是高级高级 或先进或先进 精简精简 指令集指令集构架构架 2 2 2 2 分分 DSP 的含义是数字信号处理数字信号处理 2 2 2 2 分分 4 分 2 对以 8051 结构的微控制器系列产品的完善与推广 PHILIPS 公司的贡献是推出 80C51 典型内核 其特点是采采用用 CMOCMOS S 工艺降低功耗工艺降低功耗 2 2 2 2分分 ATMEL 公司的贡献则是推出 89C51 典型内核 其特点是集成集成 FlashFlashFlashFlash EPEPEPEPROMROMROMROM 程序存储器程序存储器 2 2 2 2 分分 4 分 3 微控制器的命名很有规律 如 AT89LV52 24PC 其内核为8 8 8 8052 1052 1052 1052 1 分分 CPU 电路生产工艺 是CMOSCMOSCMOSCMOS 1 1 1 1 分分 封装形式和引脚数目是DIP40DIP40DIP40DIP40 1 1 1 1 分分 运行电压可以低至 2 72 72 72 7 或或 3 3 3 3 3 3 3 3 1 1 1 1 分分 V 最高运行频率可达24 124 124 124 1 分分 MHz 内置程序存储器类型为 FlashFlashFlashFlash 1 1 1 1 分分 生产厂家是 AtmelAtmelAtmelAtmel 1 1 1 1 分分 推荐环境温度范围是0 0 0 0 70707070 8 分 4 实时控制是微控制器最有特色的应用领域 而对于 实时 的概念 下面表述比较准确的是 D D D D 2 分 A CPU 的运行频率越高实时性越好 B 采样控制的周期越小实时性越好 C 中断优先级别最高的事件实时性最好 D 事件在某一确定的时刻必然发生 5 嵌入式系统的三要素是指嵌入性嵌入性 专用性专用性 计算机系统计算机系统 先后次序可以排列 先后次序可以排列 6 分 6 采用 CMOS 电路工艺生产的微控制器的功耗主要与 工作工作 或开关或开关 频率频率 密切相关 2 分 7 设 A 0 执行指令 DECA 后 A 0FF0FF0FF0FFH 对应 PSW 为不变 2 分 8 如果用片内定时计数器来扩展外部中断 则其工作方式为计数方式计数方式 时间常数初值应设置为 0FF0FF0FF0FFH 2 分 9 8051 中四组寄存器寻址区和片内存储器区地址共享 但如用寄存器寻址 则同时只能操作1 1 个寄存器区 共计8 8 个寄存器 其中能作为间接寻址地址指针的寄存器 只有R0R0 R1R1 3 分 10 设 SoC 型的 C8051F 外部晶振频率是 25MHz AT89C51 的外部晶振频率是 12MHz 则两者 的 内部运行速度之比约为2 2 2 25 5 5 5 1 1 1 1 2 分 二 简答题 25 分 每题 5 分 第 2 页 共 4 页 专业班学号姓名 1 说明串行总线在嵌入式系统应用中的意义 常用的串行总线主要有哪几种 要点一要点一要点一要点一 实现嵌入式系统实现嵌入式系统实现嵌入式系统实现嵌入式系统内部芯片的扩展方便内部芯片的扩展方便内部芯片的扩展方便内部芯片的扩展方便 体积功耗小体积功耗小体积功耗小体积功耗小 价格便宜价格便宜价格便宜价格便宜 外部外部外部外部标准化标准化标准化标准化 提高整体的电提高整体的电提高整体的电提高整体的电 磁兼容性水平 磁兼容性水平 磁兼容性水平 磁兼容性水平 3 3 3 3 分分分分 要点二 芯片级要点二 芯片级要点二 芯片级要点二 芯片级串行总线 串行总线 串行总线 串行总线 I I I I 2 2 2 2C C C C SPISPISPISPI 1 wire1 wire1 wire1 wire 等等等等 2 2 2 2 分分分分 要点三 系统级串行总线 要点三 系统级串行总线 要点三 系统级串行总线 要点三 系统级串行总线 RSRSRSRS 232232232232 485 485 485 485 CANCANCANCAN USBUSBUSBUSB 等 等 等 等 0 10 10 10 1 分分分分 此处不作要求 此处不作要求 此处不作要求 此处不作要求 2 试比较 EPROM EEPROM 和 Flash EPROM 各自的特点和用途 要点一 均有要点一 均有要点一 均有要点一 均有掉电掉电掉电掉电非易非易非易非易失失失失 读取快的特点 区别在于写入方式不同 读取快的特点 区别在于写入方式不同 读取快的特点 区别在于写入方式不同 读取快的特点 区别在于写入方式不同 2 2 2 2 分分分分 要点二 要点二 要点二 要点二 EPROMEPROMEPROMEPROM 可 可 可 可字节字节字节字节 位位位位重复写入重复写入重复写入重复写入 条件是 条件是 条件是 条件是 12 25V12 25V12 25V12 25V 高压高压高压高压 紫外线 紫外线 紫外线 紫外线照射照射照射照射整体整体整体整体擦除擦除擦除擦除 一般用作批量 一般用作批量 一般用作批量 一般用作批量 的代码储存 逐渐被的代码储存 逐渐被的代码储存 逐渐被的代码储存 逐渐被 flashflashflashflash 取代取代取代取代 1 1 1 1 分 分 分 分 EEPROMEEPROMEEPROMEEPROM 可可可可字节字节字节字节 位位位位重复写入重复写入重复写入重复写入 msmsmsms 级级级级 字节字节字节字节 位位位位电可擦电可擦电可擦电可擦 用作数据用作数据用作数据用作数据 整定值在线修改整定值在线修改整定值在线修改整定值在线修改 1 1 1 1 分分分分 FlashFlashFlashFlash EPROMEPROMEPROMEPROM 可重复写入 可重复写入 可重复写入 可重复写入 s s s s 级级级级 电可擦除 电可擦除 电可擦除 电可擦除 只能 只能 只能 只能整块整块整块整块 程序或固定数据储存程序或固定数据储存程序或固定数据储存程序或固定数据储存 1 1 1 1 分分分分 3 说明指令 CJNE Ri data rel 的含义和操作过程 其转移地址范围有何限制 含义 比较两个操作数的大小 如果两者不相等则转移 否则按顺序执行含义 比较两个操作数的大小 如果两者不相等则转移 否则按顺序执行含义 比较两个操作数的大小 如果两者不相等则转移 否则按顺序执行含义 比较两个操作数的大小 如果两者不相等则转移 否则按顺序执行 1 1 1 1 分分分分 若 若 若 若 Ri data Ri data Ri data Ri data 则 则 则 则 PCPCPCPC PC PC PC PC rel rel rel rel 且 且 且 且 CYCYCYCY 0 0 0 0 1 1 1 1 分分分分 若 若 若 若 Ri data Ri data Ri data Ri data 则 则 则 则 PCPCPCPC PC PC PC PC rel rel rel rel 且 且 且 且 CYCYCYCY 1 1 1 1 1 1 1 1 分分分分 若 若 若 若 Ri data Ri data Ri data Ri data 则顺序执行程序 且 则顺序执行程序 且 则顺序执行程序 且 则顺序执行程序 且 CYCYCYCY 0 0 0 0 1 1 1 1 分分分分 转移转移转移转移地址范围 地址范围 地址范围 地址范围 128 128 128 128 127 127 127 127 1 1 1 1 分分分分 4 所谓 看门狗 的实质是什么 说明其工作原理和工作过程 要点一 要点一 要点一 要点一 看门狗的实质是一个看门狗的实质是一个看门狗的实质是一个看门狗的实质是一个对对对对固定频率固定频率固定频率固定频率信号进行计数 带信号进行计数 带信号进行计数 带信号进行计数 带清零清零清零清零和和和和进位进位进位进位的电路 的电路 的电路 的电路 定时器定时器定时器定时器功能功能功能功能 2 2 2 2 分分分分 要点二 要点二 要点二 要点二 工作原理和过程 看门狗随系统工作原理和过程 看门狗随系统工作原理和过程 看门狗随系统工作原理和过程 看门狗随系统上电上电上电上电而而而而自动自动自动自动 独立 独立 独立 独立工作工作工作工作 若在规定时间内 若在规定时间内 若在规定时间内 若在规定时间内 CPUCPUCPUCPU 将其将其将其将其清零清零清零清零 则 则 则 则 重新从零开始计数 重新从零开始计数 重新从零开始计数 重新从零开始计数 如如如如 CPUCPUCPUCPU 在规定时间内没有对其清零则在规定时间内没有对其清零则在规定时间内没有对其清零则在规定时间内没有对其清零则计数满而计数满而计数满而计数满而发生进位发生进位发生进位发生进位 该信号接到该信号接到该信号接到该信号接到 CPUCPUCPUCPU 的的的的 复位脚复位脚复位脚复位脚产生复位产生复位产生复位产生复位 一般是 一般是 一般是 一般是 CPUCPUCPUCPU 程序跑飞或是程序跑飞或是程序跑飞或是程序跑飞或是陷入陷入陷入陷入死死死死循环中循环中循环中循环中 从而恢复运行 从而恢复运行 从而恢复运行 从而恢复运行 3 3 3 3 分分分分 5 微控制器的准双向口如何应用 要点一 要点一 要点一 要点一 准双向口不仅可以作为通用准双向口不仅可以作为通用准双向口不仅可以作为通用准双向口不仅可以作为通用输入口 也可以做通用输出输入口 也可以做通用输出输入口 也可以做通用输出输入口 也可以做通用输出口使用 口使用 口使用 口使用 2 2 2 2 分分分分 要点二 在做输入使用时 先要对该端口写入要点二 在做输入使用时 先要对该端口写入要点二 在做输入使用时 先要对该端口写入要点二 在做输入使用时 先要对该端口写入 1 1 1 1 然后才能读入该引脚的输入电平 然后才能读入该引脚的输入电平 然后才能读入该引脚的输入电平 然后才能读入该引脚的输入电平 3 3 3 3 分分分分 三 分析题 20 分 每题 10 分 1 试说明 AT89C51 与现今高性能的微控制器比较 在内置电源监控与看门狗 模拟接口 运行频率 与功耗控制 在线调试接口 中断结构 堆栈设置以及指令系统等方面的缺陷 要点一 要点一 要点一 要点一 AT89C51AT89C51AT89C51AT89C51 无内置电源监控无内置电源监控无内置电源监控无内置电源监控 看门狗看门狗看门狗看门狗 A DA DA DA D 等等等等 运行频率 运行频率 运行频率 运行频率 1 2MIPS1 2MIPS1 2MIPS1 2MIPS 2 2 2 2 种种种种功耗功耗功耗功耗控制方式控制方式控制方式控制方式 无 无 无 无在线在线在线在线 调试功能必须依赖仿真机设备调试功能必须依赖仿真机设备调试功能必须依赖仿真机设备调试功能必须依赖仿真机设备 中断源 中断源 中断源 中断源最多最多最多最多 6 6 6 6 个仅个仅个仅个仅 2 2 2 2 级优先级级优先级级优先级级优先级 堆栈 堆栈 堆栈 堆栈区只能位于内部区只能位于内部区只能位于内部区只能位于内部 SRAMSRAMSRAMSRAM 区太小区太小区太小区太小 内内内内 部部部部 12121212 分频分频分频分频导致导致导致导致执行效率低等执行效率低等执行效率低等执行效率低等 3 3 3 3 分分分分 第 3 页 共 4 页 专业班学号姓名 要点二要点二要点二要点二 现今高性能的微控制器现今高性能的微控制器现今高性能的微控制器现今高性能的微控制器 内置电源监控和看门狗内置电源监控和看门狗内置电源监控和看门狗内置电源监控和看门狗 集成集成集成集成 A DA DA DA D 内部倍频使内部倍频使内部倍频使内部倍频使运行频率高运行频率高运行频率高运行频率高 多种多种多种多种功功功功 耗耗耗耗控制方式控制方式控制方式控制方式 带 带 带 带 JTAGJTAGJTAGJTAG 接口调试方便 中断源接口调试方便 中断源接口调试方便 中断源接口调试方便 中断源与优先级别与优先级别与优先级别与优先级别丰富 堆栈容量大等 丰富 堆栈容量大等 丰富 堆栈容量大等 丰富 堆栈容量大等 2 2 2 2 分 分 分 分 2 微控制器丰富的串行通讯功能常用于构建分布式测控网络 其中以 RS 485 接口为基础 的 主从 式 和以 CAN 总线为基础的 多主式 两种测控网络的工作原理和特点 要点一 要点一 要点一 要点一 主从式网络主从式网络主从式网络主从式网络必须有主站 从站之间只能通过主机传递信息 主站从站之间都要进行发送 接必须有主站 从站之间只能通过主机传递信息 主站从站之间都要进行发送 接必须有主站 从站之间只能通过主机传递信息 主站从站之间都要进行发送 接必须有主站 从站之间只能通过主机传递信息 主站从站之间都要进行发送 接 收状态的切换收状态的切换收状态的切换收状态的切换 时序非常难以掌握时序非常难以掌握时序非常难以掌握时序非常难以掌握 只有一个主站只有一个主站只有一个主站只有一个主站时规约比较简单时规约比较简单时规约比较简单时规约比较简单 一旦有两个以上主站时规约很复一旦有两个以上主站时规约很复一旦有两个以上主站时规约很复一旦有两个以上主站时规约很复 杂 杂 杂 杂 传输传输传输传输效率效率效率效率低 低 低 低 实时性差 可靠性低 扩容性差 实时性差 可靠性低 扩容性差 实时性差 可靠性低 扩容性差 实时性差 可靠性低 扩容性差 2 2 2 2 分 分 分 分 要点二 要点二 要点二 要点二 多主式网络多主式网络多主式网络多主式网络首先需要解决信息传输的冲突问题 无主从之分首先需要解决信息传输的冲突问题 无主从之分首先需要解决信息传输的冲突问题 无主从之分首先需要解决信息传输的冲突问题 无主从之分 任意两站 多站之间可以直接任意两站 多站之间可以直接任意两站 多站之间可以直接任意两站 多站之间可以直接 传输传输传输传输 信息 信息 信息 信息速率高 速率高 速率高 速率高 扩容性好扩容性好扩容性好扩容性好 2 2 2 2 分 分 分 分 要点三 要点三 要点三 要点三 CANCANCANCAN 总线采用特殊的电平控制方式 级别高的信息传输无冲突 实时性特别好 总线采用特殊的电平控制方式 级别高的信息传输无冲突 实时性特别好 总线采用特殊的电平控制方式 级别高的信息传输无冲突 实时性特别好 总线采用特殊的电平控制方式 级别高的信息传输无冲突 实时性特别好 1 1 1 1 分 分 分 分 四 综合设计题 20 分 假设功率变送器将某单相交流电源的有功功率 P 与无功功率 Q 均变换成 0 5V 的直流电压信号 请设计一个单相数字电能表 要求 选用 AT89C52 X5045 参见教材 P 231 239 TLC1549 参见教 材 P 204 207 P Q 检测各 1 片 MAX491 参见教材 P 227 基准电压源 三端集成稳压器 滤波 电容器 电压比较器等元件实现以下功能 1 定时检测 即 CPU 每 10ms 执行一次功率检测 并计算累计电能 2 掉电保护 即电源跌落时使电压比较器翻转 发出中断信号 使 CPU 响应最高级别中断 迅速 将内部 RAM 中累计的电能数据以块写方式存入 EEPROM 3 上电初始化 即上电复位后 CPU 执行初始化程序将保存在 EEPROM 中原始数据读入内部 RAM 中 继续计算累计电能量 4 通讯功能 即通过 RS 485 通讯接口实现电能数据的传输和参数设置 要求 1 画出电能表应用系统的设计原理示意图 包括电源 比较器 MCU 应用系统及其 SPI 扩展电路 上电复位 晶振 基准电压源 通讯接口等部分 并说明工作原理 12 分 2 画出定时中断程序框图 3 分 3 画出掉电中断和上电初始化程序框图 5 分 要点一 电源处理方式 要点一 电源处理方式 要点一 电源处理方式 要点一 电源处理方式 AC DCAC DCAC DCAC DC 转换模块 从电网得到转换模块 从电网得到转换模块 从电网得到转换模块 从电网得到 DC10VDC10VDC10VDC10V 左右的初级电源左右的初级电源左右的初级电源左右的初级电源 1 1 1 1 分 分 分 分 提供给提供给提供给提供给 MCUMCUMCUMCU 及其外围电路的及其外围电路的及其外围电路的及其外围电路的 Vcc 5VVcc 5VVcc 5VVcc 5V 1 1 1 1 分 分 分 分 提供给提供给提供给提供给 A DA DA DA D 转换器的精密参考电源转换器的精密参考电源转换器的精密参考电源转换器的精密参考电源 Vref 2 500VVref 2 500VVref 2 500VVref 2 500V 1 1 1 1 分 分 分 分 要点二 掉电信号 电源中断请求 的形成 必须在要点二 掉电信号 电源中断请求 的形成 必须在要点二 掉电信号 电源中断请求 的形成 必须在要点二 掉电信号 电源中断请求 的形成 必须在 VccVccVccVcc 下降之前而产生 下降之前而产生 下降之前而产生 下降之前而产生 2 2 2 2 分 分 分 分 要点三 三块要点三 三块要点三 三块要点三 三块 SPISPISPISPI 接口芯片的连接方式 接口芯片的连接方式 接口芯片的连接方式 接口芯片的连接方式 3 3 3 3 分 分 分 分 要点四 工作原理如下要点四 工作原理如下要点四 工作原理如下要点四 工作原理如下 4 4 4 4 分 分 分 分 上电运行时 将上电运行时 将上电运行时 将上电运行时 将 X5045X5045X5045X5045 中的中的中的中的 Ep k Ep k Ep k Ep k Eq k Eq k Eq k Eq k 数据读入数据读入数据读入数据读入 SRAMSRAMSRAMSRAM 然后启动 然后启动 然后启动 然后启动 10ms10ms10ms10ms 定时中断程序定时中断程序定时中断程序定时中断程序 正常运行时 每正常运行时 每正常运行时 每正常运行时 每 10ms10ms10ms10ms