单片机最小系统原理测试

注意事项 注意事项 1 把此试题重命名为把此试题重命名为 第第 X 组组 X 号号 XXX 2 所有的图要用笔画在纸上用手机拍下 再粘贴到试题上 所有的图要用笔画在纸上用手机拍下 再粘贴到试题上 3 试题中凡是提到解释原因的或者是为什么的都要详细解释 不要用一句话了事 试题中凡是提到解释原因的或者是为什么的都要详细解释 不要用一句话了事 4 解答时直接在问题下面解答就可以了 字体必须要用蓝色的宋体五号字 否则后果自负 解答时直接在问题下面解答就可以了 字体必须要用蓝色的宋体五号字 否则后果自负 第一阶段 基本原理 测试题 原理图 电路分析 解释 1供电电路1 电阻的作用 为什么用这么大阻值 写出 计算公式 答 电阻作用是限流 R U U LED I LED 正常工作电压大约 2V 而 LED 耐流值大约在 2 到 20mA 所以电阻 范围在 150 欧到 1500 欧 考虑到让 LED 正常 工作 稳定 亮度适中所以选 1000 欧 LED 为红发光二极管 下同 1 如果指示灯换成一个 10 的大 led 电流 值 20ma 这个电阻需要接多大值 写出计算 公式如何算 答 由以上公式的需接 150 欧左右电阻 2 如果供电电压变成 12v 指示灯换成一个 10 的大 led 电流值 20mA 这个电阻需要 接多大值 写出计算公式 答由以上公式的 需接 500 欧电阻 2复位电路 要求附 有电容充 电坐标图 分别详细 解释上电 复位和手 动复位的 关键点的 电位变化 1 手动复位的复位过程及解释 按下开关 K1 由电路知识知 R4 与 R6 串联 RST 点电位电压就是 R6 两端电压 又知 RST 接复位引脚 单片机高电平大于 3 5 伏 而 R6 两端电压约 4 5 伏 人的反应时间大于 0 1s 远大于两个机器周期 2us 所以按下开 关 K1 复位引脚持续大于两个机器周期的高 电平 复位 2 上电复位的复位过程及解释 答 上电开始电容 C9 相当于短路 RST 点电 位约 5V 大于 3 5V 复位引脚为高电平 随着 不断向电容充电 当其两端电压达到 1 5V 复位引脚高电平将超过两个机器周期 复位 3 电阻电容大小的的选取及计算 R4 是 1k R6 是 10K 电容 10uF 3 单片机初始状态各 IO 口电平状态如何 单片机复位的条件 复位 指复位什么 复位电平要维持多长时间单片机才复位 单片机的一个机器周期是多少 机器周期 状态周期 振荡周期的关系及计算方法 单片机识别的高低电平范围各是多少 用万用表检测手动复位和上电复位的复位 过程 答 P0 P1 P2 P3 初始高电平 复位条件 高低平且持续两个机器周期以上 复位是指引脚初始状态 内部寄存器恢复初 始状态 高电平 3 5V 5V 低电平 0 3 5V 用万用表检测手动复位和上电复位的复位过 程 答 将万用表打到电压档 测量 R3 两端的电 压 手动复位是刚开始时显示为 0 按下开关 是显示为 4 5V 左右 上电复位是刚开始显示 为 0 通电瞬间为 5V 然后逐渐减小到 0 4 用万用表检测单片机初始状态各 IO 口的 电平状态 答 将万用表打到电压档 大于 3 5V 的为高 电平 黑色表线接地 即接单片机 20 号脚 红色表线接各 I O 口 看电压值 跟 3 5V 比 较 5 用万用表检测单片机识别的高低电平的范 围 可配合编程 如何改变 io 口的电平状 态配合万用表检测说明 答 对单片机任一引脚附值 0 或 1 测试电压 值 3串口通信 双串口原理图 1 解释分析串口通信电路 几个电容各自的 作用 答 将单片机的 TXD 引脚接 MAX232 的 T1IN R2OUT 的 MAX232 引脚接单片机的 RXD 单片机电平范围 0 5V 0 3 5V 为低电 平 0 3 5 5V 为高电平 1 MAX232 电 平范围 12 12 12 0 为低电平 0 12V 为 高电平 单片机通过引脚 TXD 传输数据 01 转换为 MAX232 的高低电平 其中电容 C2 C3 C4 C6 组成电荷泵电路 去耦合 达到抗干扰稳定电路作用 C5 是滤波电容 滤除复杂信号 稳定作用 2 max232 在这里所起作用 为什么 详细 解释 实现电平之间转换作用 将 RS232 电平转化 为 TTL 电平 0 5V 单片机工作电压 传输 数据时由于电脑的输出电压很高 12V 直接 与单片机相连会烧毁单片机 所以需要 MAX232 实现电平转换 保证单片机正常通 信 3 哪边是 电平 哪边是 232 电平 和 232 两者各自的高低电平范围是 多少 用万用表在 max232 两边检测验证 答 TTL 是 2Cout 2Cin 和 151out 151in RS232 是 1Cout 1Cin 和 251in 251out RS232 高电平范围为 0 12V 低电平范围 12 0V TTL 高电平范围为 3 5 5V 地电平 范围 0 3 5V 4 如何检测串口是通的 Max232 前后两端 怎么检测串口是否通 答 第一步 把串口线或者 USB 转串口线插 到计算机上 第二步 打开串口调试助手 接着选择串口 串口线和 USB 转串口的端口号查看路径 电 脑上 右键 属性 硬件 设备管理器 端口 COM 和 LPT 点开端口前面的 号查看即 可 第三步 设置串口调试助手 1 串口 COM4 是和串口线或者 USB 转串 口线在上述路径中查看到的端口号 2 发送的字符 数据 随便输入 2 位数字 3 其余设置默认 4 短接串口线或者 USB 转串口线 9 针中的 2 和 3 5 短接完毕后 用鼠标左键点击 串口调试 助手上的手动发送 每点击一次可以收到一 次数据 说明串口和串口线正常 即串口是 通的 Max232 测试 1 将串口线和电源线都连接 到最小系统板上 电源开关按键不要给 板子上电 打开串口调试助手 并设置 2 接着短接 P3 0 和 P3 1 跳针 给最小系统 板上电 此时点击手动发送 接收区可以收 到数据 3 至此 可以说明 MAX232 部分电路正常 即串口通 4 同时可以通过万用表测试 MAX232 产生 的电压信号验证 MAX232 的 2 脚对地是 10V 左右 6 脚对地是 10V 左右 16 脚是 5V 左右 15 脚接地 5 如果有个单片机是两个串口 max232 如 何把两个串口都接出来 在左边画出这个原 理图 4振荡电路1 为什么晶振选着个频率 如何计算 答 因为一般串口通信波特率是 9600 19200 或 115200 倍数等 为了保证单片机串口通信 UART 的波特率没有误差 只能选择频率 为这些数的公倍数的晶振 2 用万用表检测晶振是否启振 怎样去检测 答 用万用表测单片机上的 18 19 脚是否有电 压差 有则晶振启振 3 是否可以换成其他频率的晶振 比如 12MHZ 的 答 可以 如换成 12MHZ 16MHZ 5单片机原理图 资源分布图 1 单片机共有多个 IO 口 逐个详细介绍 答 4 个 8 位并行 I O 口 P0 口 P0 口是一组 8 位漏极开路 型双向 I O 口 可作为地址 数据分时 复用接口 也可作为通用 I O 接口 P0 由一个输出锁存器 两个三态缓冲器 输出驱动电路和输出控制电路组成 作为输出口用时 每个引脚能驱动 8 个 TTL 逻辑门电路 必须外接上拉电 阻 当对 0 端口写入 1 时 可以作为高 阻抗输入端使用 当 P0 口访问外部程序存储器或数 据存储器时 它还可设定成地址数据总 线复用的形式 在这种模式下 P0 口具 有内部上拉电阻 P1 口 P1 口是一带有内部上拉电 阻的 8 位双向 I O 口 P1 口的输出缓冲 能接受或输出 4 个 TTL 逻辑门电路 当 对 P1 口写 1 时 它们被内部的上拉电 阻拉升为高电平 此时可以作为输入端 使用 当作为输入端使用时 P1 口因为 内部存在上拉电阻 所以当外部被拉低 时会输出一个低电流 IIL P2 口 P2 是一带有内部上拉电阻的 8 位双向的 I O 端口 P2 口的输出缓冲能 驱动 4 个 TTL 逻辑门电路 当向 P2 口 写 1 时 通过内部上拉电阻把端口拉到 高电平 此时可以用作输入口 作为输 入口 因为内部存在上拉电阻 某个引 脚被外部信号拉低时会输出电流 IIL P2 口在访问外部程序存储器或 16 位地 址的外部数据存储器 例如 MOVX DPTR 时 P2 口送出高 8 位地址 数据 在这种情况下 P2 口使用强大的 内部上拉电阻功能当输出 1 时 P3 口 P3 是一带有内部上拉电阻的 8 位双向的 I O 端口 P3 口的输出缓冲能驱动 4 个 TTL 逻辑门电路 当向 P3 口写 1 时 通 过内部上拉电阻把端口拉到高电平 此 时可以用作输入口 P3 口同时具有多种 特殊功能 具体如下表 1 所示 端 口 引 脚 第二功能 P3 0 RXD 串行输入口 P3 1 TXD 串行输出口 P3 2 外部中断 0 0INT P3 3 外部中断 1 1INT P3 4 T0 定时器 0 P3 5 T1 定时器 1 P3 6 外部数据存储器写选通 WR P3 7 外部数据存储器都选通 RD 2 P0 口为何要加上拉电阻 为什么加 个电阻就上拉 把什么上拉了 用实际 电路检测 上拉和不上拉 有何区别 答 为了能使 P0 口在输出时能驱动 NMOS 电路和避免输入时读取数据出错 需外接上 拉电阻 加个电阻相当于和 P0 口内部的电阻并联 让 它的压降小一点 这样输出时的电压就能够 驱动电路了 把电流上拉了 在本题中 如果不加上拉电阻 则单片机输 出时就不能驱动 NMOS 电路工作 会出现故 障 3 单片机除掉 IO 口外其余引脚作用 详细 介绍 答 引脚 9 复位功能 接复位电路 高电平 有效 引脚 18 19 接晶振电路 19 芯片内部振荡 电路输入 18 芯片内部振荡电路输出 20 脚接地 40 脚接电源 VCC EA VPP 31 脚 内部和外部程序存储器的 选择管脚 当 EA 保持高电平时 单片机访 问内部程序存储器 当 EA 保持低电平时 则不管是否有内部程序存储器 只访问外部 存储器 4 P3 口除了作为普通的 IO 口外它的第二功 能是什么 详细介绍 P3 口同时具有多种特殊功能 具体如下 表 1 所示 端 口 引 脚 第二功能 P3 0 RXD 串行输入口 P3 1 TXD 串行输出口 P3 2 外部中断 0 0INT P3 3 外部中断 1 1INT P3 4 T0 定时器 0 P3 5 T1 定时器 1 P3 6 外部数据存储器写选通 WR P3 7 外部数据存储器都选通 RD 5 0 欧电阻作用 为什么 答 电气隔离作用 不加电阻引脚电势受其 他信号干扰 不稳定 加上电阻后电阻只通 直流隔绝了其他电磁波等信号干扰 6 这个电容在这里的作用是什么 以保证单片