《部分复习思考题》PPT课件.ppt

复习思考题,复习思考题,步进电机的结构、工作原理、工程应用（接口电路、控制程序流程图、汇编语言编程）： 复习：10.4 、（15） ； 9.3.7 、（12）； 恒温控制的结构、工作原理、工程应用（硬件电路、主、中断程序流程图、汇编语言编程）： 复习：10.3 、（10） 、,思考题与习题,1、简述单片机控制系统的设计方法和步骤。 2、简述单片机应用系统的调试步骤。 3、单片机控制系统设计有哪些基本要求？ 4、设计单片机控制系统时，如何选择硬件和软件？ 5、简述单片机应用系统的软件开发过程？ 10、用单片机设计并制作出具有如下功能的室温温度控制器。 （1）被控温度设为室温、40和50三档，温度控制误差2。 (2) 由三台1 kW电炉加热。 (3) 实时显示温度和设置温度，显示精确为1。 (4) 温度超出设置温度5时发超限制报警，对升温和降温过程不作要求。 (15) 设计一个单片机控制步进电机正反转，具体要求如下所示。 开始通电时，步进电机停止转动。 单片机分别接有按钮开关K1、K2，用来控制步进电机的转向，要求如下所示。 当按下K1时，步进电机正转。 当按下K2时，步进电机反转。,10.1.2 单片机应用系统工程设计的基本要求 尽管单片机应用控制系统被控对象和控制过程具有多样性，以及单片机控制系统的具体设计各不相同，但它们却有着共同的设计要求，就是可靠性要高、操作性要好、实时性要强、通用性要好、经济效益和性能价格比要高等。 1、可靠性要高 要求在设计时将安全可靠性放在第一位。 另外还要考虑出故障时的预防措施和备用设备方案的选择。 2、操作性要好 一个单片机控制系统要操作方便、维修简单。 控制系统用户见面要好，使用容易掌握，即使是不懂计算机的人员也能操作。 3、实时性要强 单片机控制系统在对内部事件和外部事件上要及时响应、及时处理。 针对随机事件，系统设置中断，合理分配中断级别，确保及时处理紧急故障。 4、通用性要好 一是硬件设计采用标准总线结构，方便扩充功能和方便系统维修； 二是软件设计采用标准模块结构，按系统要求选择各种功能模块。 5、经济效益和性能价格比要高 系统在设计时要注意性能价格比，在满足设计要求的情况下，尽可能采用价廉的元器件，使开发的系统具有市场竞争力。,10.2 单片机应用系统工程设计的步骤和方法 10.2.1单片机应用系统工程设计的步骤 第一步 明确要设计应用系统的功能和技术指标。 第二步 确定单片机应用系统总体方案。 第三步 选择单片机及接口。 第四步 确定单片机应用系统的控制算法。 第五步 单片机应用系统的硬件设计。 第六步 单片机应用系统的软件设计。 第七步 单片机应用系统的调试。 第八步 单片机应用系统的试运行。 10.2.2单片机应用系统工程设计的方法 第一步 明确要设计应用系统的功能和技术指标。 用户提出应用系统的功能和技术指标。 我们要细致分析应用系统的功能和技术指标、结合实际问题，明确各项任务与要求，综合考虑应用系统的先进性、可靠性、可维护性以及成本、经济效益，拟订出一份可行的功能和技术指标， 再与用户进行商谈，最后确定应用系统的功能和技术指标。,第六步 单片机应用系统的软件设计 对于某些较复杂的系统，不仅要使用汇编语言来编程，有时还要使用高级语言。 在设计时需注意以下几个方面问题： 1、系统应用软件的要求 1）实时性。单片机控制系统在对内部事件和外部事件上要及时响应、及时处理。针对随机事件，系统设置中断，合理分配中断级别，确保及时处理紧急故障 2）灵活性和通用性。软件设计采用标准模块结构，按系统要求选择各种通用的功能模块，方便扩充功能和方便系统维修，灵活地进行系统软件组态。 3）安全、可靠性要高。由于单片机在工业现场的工作环境和工作任务的特殊性，要求抗干扰能力要强，在设计时将安全可靠性放在第一位。要选用安全可靠的控制方案，另外还要考虑出故障时的预防措施和备用方案的选择。 2、操作方便、维修简单 一个单片机应用系统要操作方便、维修简单。应用系统用户见面要好，使用容易掌握，即使是不懂计算机的人员也能操作。系统中尽可能采用标准的功能模块式结构，便于故障时能及时维修和迅速更换。 3、软件、硬件折中问题 因为一种功能往往是既是由硬件完成也能由程序实现。要根据系统的实时性及整个系统的价格比综合平衡后加以确定。一般是在运行时间允许的情况下，尽量采用程序实现，如程序设计比较困难，则可考虑用硬件完成。,4、应用软件开发过程 应用软件开发过程大体有如下几步骤： 第1步 划分功能模块及安排程序结构。 第2步 画出各程序模块详细流程图。 第3步 选择合适的语言编写程序。 第4步 将各个模块连接成一个完整的程序。 应用软件尽可能采用模块化结构。 根据应用软件的总体构思，按照先粗后细的方法，把整个应用软件划分成多个功能独立、大小适当的模块。 应明确规定各模块的功能，尽量使每个模块功能单一，各模块间的接口信息简单，尽可能使各模块间的联系减少到最低限度。这样，各个模块可以分别独立设计、编制和调试， 最后再将各个程序模块连接成一个完整的程序进行总调试。,第七步 单片机应用系统的调试 单片机应用系统设计完成之后，就要进行硬件调试和软件调试。可以利用开发及仿真系统进行调试。 1、硬件调试 硬件调试的任务是排除系统的硬件电路故障，包括设计性错误和工艺性故障。一般原则是先静态后动态。 2、软件调试 软件调试是利用仿真工具进行在线仿真调试，除发现和解决程序错误外，也可以发现硬件故障。为了保证软件运行的稳定可靠，在软件中可采取加软件陷井和看门狗的办法，避免程序跑飞。 3、硬件、软件联合调试 经硬件、软件单独调试后，即可进行硬件、软件联合调试，找出硬件、软件之间不相匹配的地方，进行反复修改和调试。 4、抗干扰能力的调试 可以模拟工业现场的工作环境，如电机、电焊机启停等，提供多种干扰源的现场，考验硬件、软件的抗干扰能力强弱、抗干扰措施是否设计合理，经过反复修改和调试 5、现场调试 联合调试完成后，可进行组装成机器，移至现场进行调试，根据现场情况及调试出现的问题，对硬件、软件进行修改。 第八步 单片机应用系统的试运行。 经过以上设计步骤，单片机应用系统可进入试运行阶段。在试运行阶段还要出现许多问题，如抗干扰问题、元件的老化问题等等。 应用系统经过三个月到半年的试运行后，问题没有，可进入到正式运行或交用户投入运行阶段。,思考题与习题 简述单片机应用系统的抗干扰技术（单片机应用系统定义、常见的干扰源、硬件抗干扰技术、软件抗干扰技术、自身抗干扰技术） 1简述硬件抗干扰的措施有哪些 2、在单片机控制系统中，有哪几种地？最终如何接地？ 3简述数字滤波及其特点。 4简述各种数字滤波方法的原理或算法及适用场合。 5某温度测量系统（假设为线性关系）的测温范围为0150，经ADC0809转换后对应的数字量为00HFFH，试写出它的标度变换算式。并计算数字量为ABH时的温度值。 6结合图9-18，分析说明标度变换的概念及其变换原理。 12、以三相双三拍为例进行程序设计，并画出流程图。,9.1 单片机应用系统的抗干扰技术,干扰的来源是多方面的，主要来自外部和内部。 外部干扰的主要来源有： 电源电网电压的波动， 大型用电设备（如电炉、电梯、照明灯、电机、电焊机）启停， 高压设备和电磁开关的电磁辐射， 传输电缆的共模干扰等。 内部干扰则是由系统的结构布局、制造工艺所引入的。 如分布电容、分布电感引起的耦合感应，电磁场辐射感应， 长线传输造成的波反射； 多点接地造成的电位差引入的干扰； 装置及设备中各种寄生振荡引入的干扰 以及热噪声、闪变噪声、尖峰噪声等引入的干扰；甚至元器件产生的噪声等。,9.1 单片机应用系统的抗干扰技术,9.1.1单片机应用系统硬件抗干扰的设计 一、电源供电系统的抗干扰措施-交流、直流 二、接地系统抗干扰-正确、牢固 三、I/O接口的抗干扰措施-硬件滤波和隔离措施 四、输入/输出传输线的抗干扰措施-双绞线、屏蔽线、光纤 五、布线的抗干扰技术-电源线、信号线、电路板走线以及引出线 9.1.2单片机应用系统软件抗干扰的设计 1、数据采集中的软件抗干扰措施-程序判断滤波（限幅、限速）、算术平均滤波、中值滤波、加权平均滤波、滑动平均滤波、RC低通数字滤波和复合数字滤波等。 2、程序抗干扰措施：指令冗余、软件陷阱、“看门狗”技术 9.1.3 单片机自身的抗干扰措施,例9-1 设8次采样值存放在60H67H的单元内，编制算术平均滤波程序。 例9-2：单片机温度检测系统中，设相邻两次采样值所允许的最大偏差Y=02H，编制限幅滤波程序。 例9-3：软件看门狗的设计。当程序进入死循环后，要用软件的方法来使系统跳出死循环，并进行软件复位，使系统恢复正常。 89S51/52内内设有看门狗定时器的使用 例9-4:某压力测量仪表的量程为400-1200Pa，采用8位A/D转换器，设某一时刻单片机经采样及数字滤波后的数字量为ABH，求此时的压力值(设该仪表的量程是线性的)。 例9-5：某加热炉温度测量仪表的量程为200 800，采用8位A/D转换器，设某一时刻单片机经采样及数字滤波后的数字量为CDH，求此时的温度值(设该仪表的量程是线性的)。,复习思考题,7、(16、19)： 复习：转换器中断和查询程序的编制； 7.16用单片机内部定时器来控制对模拟信号的采集，如图7-29所示 ，设系统时钟为6MHZ，要求每分钟采集一次模拟信号，写出对8路模拟信号采集一遍的程序。 7.19试根据本章图7-29所示的8路模拟量采集系统，以中断传送方式实现第4路IN4的模拟量输入信号的一次采集，请编写程序。 7、(15、17、18) ： 复习：转换器各种波形输出程序的编制 7.15使用DAC0832时，单缓冲方式如何工作？双缓冲方式如何工作？软件编程有什么区别？ 7.17用DAC0832设计一个模拟量输出接口，端口地址为FEFFH，要求其产生周期为5ms的锯齿波。设系统时钟为6MHZ，请编写出相应的程序。 7.18用DAC0832端口地址为FEFFH，编写程序生成周期性梯形波形。设系统的基准电压为5 V，要求波形的最低电平为0 V，最高电平为3 V。,复习思考题,7、(8) ： 7.8仿照图7-13所示，试设计4位LED动态显示电路。试用定时中断方式在4位LED数码管上显示“1234”。设单片机每隔1ms显示1位数码管。 复习：设计4位LED动态显示电路及程序设计 思考：设计4位静态电路和程序。参照图7-12和图10-3 7、(3) ： 7.3如图7-5所示是独立式键盘，试写出定时中断的键盘扫描程序。 复习：独立式键盘和4X4、4X8矩正式键盘的键值识别程序。,思 考 题 与 习 题 7.1为什么要消除键盘的机械抖动？有那些方法？ 7.2独立式键盘和矩阵键盘各有什么特点？分别用在什么场合？如何编程？,【例7-12、13 】 复习：转换器结果的三种读取方法 掌握接口电路图729 【例7-9、10、11 】 复习：D/A转换器0832的三种不同工作方式及其软件的操作；以及各种波形程序编制； 掌握接口电路图723、24、25及其程序,7.3 液晶显示接口技术,内部结构、引脚、指令系统、同单片机的接口及编程 【例7-8】：电路如图7-16所示，在LCD的第一行显示“ AT89S51 X2426 ”，第二行显示“www.SWJTU.”，试编写程序。,复习思考题,【例7-7】 复习：掌握动态LED显示电路图及其程序 思考：字形码、字位码的含义及其使用 中断子程序的应用 【例7-6】 复习：掌握利用串口实现静态LED显示的电路图及程序编制。 思考：显示位置同存储单元的关系。 51串口I/O模拟程序 子程序的灵活应用,复习思考题,【例7-5】 复习：掌握利用并行输出实现静态LED显示的电路图及程序编制。 思考：显示内容、位置同并行I/O地址的关系 【例7-4】：电路如图7-8所示，利用8根I/O口线扩展28个按键，将任一按键（128）的键号送两位LED显示，试编写程序。 扫描码的确定、键号的识别 【例7-3】：电路如图7-7所示的4*4矩阵键盘，试编写按下任一键（0f键），并将其键号送LED显示的程序。 扫描码的确定、键号的识别、BINBCD转换 【例7-1、2】：独立式按键键盘电路如图7-6所示，采用顺序查询方式来编写键盘扫描子程序，可每隔2050ms调用一次。OP0OP7分别为每个按键的功能程序。 硬件消抖方法、软件消抖方法、按键的捕获方式,思考题与习题 1、80C51单片机在作程序存储器和数据存储器扩展时，P0口和P2口的作用是什么？ 2、以80C51为主机，用1片27128 EPROM扩展16K ROM，试画出硬件接线图。并确定其地址空间 3、设计扩展8KB RAM和8KB EPROM的电路图。 复习：ROM、RAM同时扩展方法及电路； 确定各芯片地址范围。 4、用80C31单片机扩展一片29C512 Flash PEROM存储器。 复习：外部ROM的电路设计， 思考：外部RAM的电路设计。 5、当80C51单片机系统中数据存储器RAM地址和程序存储器EPROM地址重叠时，是否会发生数据冲突，为什么？,6.3 简单并行I/O接口的扩展,80C51单片机扩展的I/O口和片外数据存储器采用统一编址、相同的寻址方法，因此，对片外I/O口的输入/输出指令就是访问片外RAM的指令，扩展方法与片外数据存储器相同。 6.3.2 复习：掌握图6-13电路图及其相应的程序 思考：不用P2.0，地址的变换情况； 二极管改变方向，输出数据如何变换； 按键是否按下，与电平是否是高低的对应关系。 注意电路的变换！,复习思考题,6.1.1 简述80C51单片机的三总线即数据、地址和控制总线的构成。 图6-1、P156 6.2.2掌握80C51单片机扩展ROM和RAM的方法。 复习【例6-4、5、6】：复习：ROM、RAM同时扩展方法及电路；确定各芯片地址范围，相关编程。 图6-9、6-10 思考：不同的电路连接，对应的地址空间；不同存储器类型，使用不同的操作指令！ 思考：如何从ROM传送数据到RAM中,思考题与习题 5.1 串行数据传送与并行数据传送相比的主要优点和用途是什么？ 5.2 串行通信的接口标准有那几种？ 5.5 80C51单片机串行口有几种工作方式？如何选择？简述其特点？ 5.6 在串行控制寄存器SCON中，TB8和RB8的作用是什么？ 5.7 简述MCS-51单片机串行口四种工作方式的接收和发送数据的过程 5.11 简述80C51单片机多机通信的特点。 5.12 简述利用串行口进行多机通信的原理。 简述80C51单片机串行接口的结构、工作原理及其应用。,复习思考题,5、(8)：若晶体振荡器频率为11.0592MHz，串行口工作于方式1，波特率为4800bit/s，写出用T1作为波特率发生器的方式控制字和计数初值。 思考：用串口中断或用串口查询。 关键是在中断程序中，如何分配主程序和中断子程序的工作。 5、(9) ：使用80C51的串行口按工作方式1进行串行数据通信，假定波特率为2400bit/s，以中断方式传送数据，请编写全双工通信程序。 复习：双机中断收或发通讯程序；。 思考：双机中断同时接收和发送通讯程序，工作方式、；查询方式的收发程序。 5.10利用单片机串行口扩展24个发光二极管和8个按键，要求画出电路图并编写程序使24个发光二极管按照不同的顺序发光（发光的时间间隔为1S）。,；主控器MCS-51 通过MOSI线将A的内容发送给X25F008。 SPI_WRBYTE： MOV R1, #8 ;设置循环次数 SPI_SEND1: CLR SCK ;使SCK为0 NOP ;延时 NOP RLC A MOV MOSI, C ;MCU输出1位至MOSI SETB SCK ；SCU接收1位 DJNZ R1, SPI_SEND1 ;发送完成？ RET ，,复习SPI总线，按照波形图编织相应的程序,MCS-51从X25F008的MISO线接收一个字节数据，并存放在A寄存器 SPI_RDBYTE：MOV R1, #8 ;设置循环次数 SPI_RECEIVE: CLR SCK ;使SCK为0，SCU输出1位至MISO NOP ;延时，使输出数据稳定 NOP MOV C, MISO;SCU已输出1位，MCU将接收1位 RLC A SETB SCK DJNZ R1, SPI_RECEIVE ;接收完成？ RET,复习SPI总线，按照波形图编织相应的程序,;* ;描述:发送字节子程序,字节数据放入ACC ;* WRBYTE: MOV R0, #08H WLP: CLR SCL RLC A ;取数据位 MOV SDA,C NOP SETB SCL NOP NOP DJNZ R0,WLP CLR SCL RET,（6）发送1个字节的模拟时序 ：,位传送信号，在I2C 总线启动后或应答信号后的第1-8 个时钟脉冲对应于一个字节的8 位数据传送。 SCL低电平期间为数据准备，允许总线上SDA 数据电平变换；高电平期间，数据串行转送， SDA数据必须保持稳定，不能被改变。,复习IIC总线，按照波形图编织相应的程序,;* ;描述:读取字节子程序, 读出的数据存放在ACC ;* RDBYTE: MOV R0,#08H RLP: SETB SDA ；置SDA为输入方式 NOP SETB SCL ;时钟线为高,使SDA上数据有效 NOP MOV C,SDA ;读取SDA引脚状态数据位 RLC A ;进行数据位的处理 CLR SCL ;将SCL拉低,时间大于4.7US NOP DJNZ R0,RLP ;未够8位,继续读入 RET,（7）读取1个字节的模拟时序 ：,位传送信号，在I2C 总线启动后或应答信号后的第1-8 个时钟脉冲对应于一个字节的8 位数据传送。 SCL低电平期间为数据准备，允许总线上SDA 数据电平变换； SCL高电平期间，数据串行转送， SDA数据必须保持稳定，不能被改变。,一、80C51的串行接口的结构 5.2 二、80C51串行口的工作原理 5.3 三、80C51串行口的运用 串行口的初始化 5.3.4 串行口的应用编程方法 5.3.5 运用举例 80C51串行口工作方式0应用 5.3.1 80C51串行口工作方式2应用 5.3.3 80C51之间的通信(双机、多机通讯) 5.4 PC机与80C51的通信(双机、多机通讯) 5.5,掌握80C51的双机、多机通信,5.4.1 MCS-51双机通信技术 双机通信也称为点对点通信。 【例5-2、3】 复习：方式1、的 TB8和RB8的作用以及如何使用； 奇偶校验的作用和方法， 如何利用和校验来判断通讯的正确与错误； 5.4.2 MCS-51多机通信技术 MCS-51单片机构成的多机系统常采用总线型主从式结构。-一对多通信,复习思考题,【例5-1】 复习：移位寄存器同串口的硬件电路图； 方式的查询程序编制； 方式的中断方式程序。 普通I/O口软件模拟,学习目的 1、简述80C51定时/计数器的结构与工作原理及应用； 2、简述80C51中断系统结构、工作原理和应用。 学习重点和难点 1、定时器的初始化编程 2、定时器的溢出处理编程格式 3、定时器的应用举例 4.6.3 中断系统的应用 1 中断程序设计 2 单外部中断源举例 3 多外部中断源举例 2、定时器/计数器与中断的综合应用；,12. 什么是中断？中断系统的功能和特点有哪些？ 13. 8051单片机的中断源有几个？自然优先级是如何排列的？ 14. 外部中断触发方式有几种？它们的特点是什么？ 15. 中断处理过程包括几个阶段？ 16. 请简述中断响应的过程。 17. 外部中断请求撤销时要注意哪些事项？ 18. 中断系统的初始化一般包括哪些内容？ 19. 扩展外部中断源的方法有几种？,4、（24、11）和【 例4-5】 ： 24若晶振频率为12MHz，如何用T0来测量201s之间的方波周期？ 11. 有一组高电平脉冲的宽度在50100ms之间，利用定时器0测量脉冲的宽度，结果存放到片内RAM区以50H单元为首地址的单元中，晶振频率12MHz。 复习：掌握测量正脉冲的方法。 注意定时器外部启动引脚和T0、T1的对应关系！ 4、（23） 23利用定时/计数器T0产生定时时钟,由P1口控制8个指示灯。编一个程序,使8个指示灯依次一个一个闪动，闪动频率为20次/秒(8个灯依次亮一遍为一个周期)。 绘制相关电路图 学会计算定时周期和频率 的关系 4、（22） 22、试用定时/计数器T1对外部事件计数。要求每计数100，就将T1改成定时方式，控制P1.7输出一个脉宽为10ms的正脉冲，然后又转为计数方式，如此反复循环。设晶振频率为12MHz。 学会定时与计数的混合运用程序设计。,4、（21、8、10） 21要求从P1.1引脚输出1000Hz方波，晶振频率为12MHz。试设计程序。 8. 用方式0设计两个不同频率的方波，P1.0输出频率为200Hz，P1.1输出频率为 100Hz，晶振频率12MHz。 10. 两只开关分别接入P3.0、P3.1，在开关信号4种不同的组合逻辑状态，使P1.0分别输出频率0.5kHz、1kHz、2kHz、4kHz的方波，晶振频率为12MHz。 学会方波信号输出程序设计。 4、（20、9）： 20利用定时/计数器T0从P1.0输出周期为1s，脉宽为20ms的正脉冲信号，晶振频率为12MHz。试设计程序。 9. P1.0输出脉冲宽度调制(PWM)信号，即脉冲频率为2kHz、占空比为7：10的矩形波，晶振频率12MHz。 复习：掌握非方波信号的产生程序的编制。 思考：不同占空比、不同频率的实现方法,【例4-6、4】 复习：掌握利用查询实现长时间的定时 思考：如何使用中断方式实现。 【例4-3】 复习：掌握利用查询实现的定时 思考：如何使用中断实现,学习目的 1、了解机器语言、汇编语言和高级语言的特点，汇编语言程序的设计步骤； 2、理解80C51的寻址方式及相应的寻址空间； 3、熟练掌握80C51的111条指令的应用方法和功能； 4、掌握汇编语