【正文】 依照下面的數(shù)據(jù)傳送格式：S從機地址0A數(shù)據(jù)A/Sr從機地址r1A數(shù)據(jù) P。第13章 AT89S51單片機的應(yīng)用設(shè)計與調(diào)試參考答案1．答：A．錯；B．錯；C．對；D．錯（最小系統(tǒng)不能直接測量模擬信號）。2．答：用戶樣機是以AT89S51單片機為核心的應(yīng)用系統(tǒng)，沒有對單片機中的程序進行檢錯調(diào)試的手段，也無法發(fā)現(xiàn)程序運行中的設(shè)計硬件的問題，也無法進行軟件的開發(fā)（如編輯、匯編、調(diào)試程序等），因此，必須借助某種開發(fā)工具仿真開發(fā)系統(tǒng)所提供的開發(fā)手段來解決上述問題。3．答：仿真開發(fā)系統(tǒng)由哪幾部分組成?目前國內(nèi)大多使用通用機的仿真開發(fā)系統(tǒng)。主要由PC機、在線仿真器組成，有的還包含有用于程序燒錄的編程器，在加上與上述配套的編輯軟件、仿真調(diào)試軟件，程序燒錄軟件等。此外還有獨立型仿真器。該類仿真器采用模塊化結(jié)構(gòu)，配有不同外設(shè)，如外存板、打印機、鍵盤/顯示器等，用戶可根據(jù)需要選用。尤其在工業(yè)現(xiàn)場進行程序仿真調(diào)試時，往往沒有PC機的支持，這時使用獨立型仿真器也可進行仿真調(diào)試工作，只不過要輸入機器碼，稍顯麻煩一些。至于軟件仿真開發(fā)工具Proteus軟件是一種完全用軟件手段對單片機應(yīng)用系統(tǒng)進行仿真開發(fā)的。軟件仿真開發(fā)工具與用戶樣機在硬件上無任何聯(lián)系。不能進行用戶樣機硬件部分的診斷與實時在線仿真。4．答：調(diào)試過程見圖1313，4個步驟。（1）輸入用戶源程序：用戶使用編輯軟件源程序輸入到PC機中，并保存在磁盤上。（2）匯編并檢查語法錯誤：在PC機上，利用匯編程序?qū)τ脩粼闯绦蜻M行匯編，直至語法錯誤全部糾正為止。（3）動態(tài)在線調(diào)試：對用戶的源程序進行調(diào)試。要先把在線仿真器的仿真插頭插入用戶樣機的單片機插座中（圖1312），進行在線仿真調(diào)試，利用仿真開發(fā)系統(tǒng)提供單步、設(shè)置斷點等調(diào)試手段，來進行系統(tǒng)的調(diào)試。糾正軟件邏輯上的問題，或排除硬件上的故障。（4）將調(diào)試完畢的用戶程序通過程序燒寫器，固化在程序存儲器中。5．答：由于軟件仿真開發(fā)工具Proteus軟件是一種完全用軟件手段對單片機應(yīng)用系統(tǒng)進行仿真開發(fā)的。不能進行用戶樣機硬件部分的診斷與實時在線仿真。因此在系統(tǒng)的開發(fā)中，一般是先用Proteus仿真軟件設(shè)計出系統(tǒng)的硬件電路，編寫程序，然后在Proteus環(huán)境下仿真調(diào)試通過。然后依照仿真的結(jié)果，完成實際的硬件設(shè)計。再將仿真通過的程序燒錄到編程器中，然后安裝到用戶樣機硬件板上去觀察運行結(jié)果，如果有問題，再連接硬件仿真器去分析、調(diào)試。6．答：在每塊印刷電路板的電源輸入端跨接的電容應(yīng)為一個10～100μF的大容量電解電容（如體積允許，電容量大一些更好）～。用于去除干擾中的高頻干擾和低頻干擾，并接大電容為了去掉低頻干擾成分，并接小電容為了去掉高頻干擾部分。7．答：光電耦合的主要優(yōu)點是能有效抑制尖峰脈沖以及各種噪聲干擾，從而使過程通道上的信噪比大大提高。因為在工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集或?qū)崟r控制中，過程通道的輸入輸出信號線和控制線多，且長度達幾百米或幾千米，因此不可避免地將干擾引入單片機系統(tǒng)。消除或減弱過程通道的干擾主要采用光電隔離技術(shù)。所謂光電隔離采用光電耦合器可以將單片機與前向、后向以及其他部分切斷電路的聯(lián)系，能有效地防止干擾從過程通道進入單片機（見圖1314）。8．答：對于單片機應(yīng)用系統(tǒng)中的具有較大電感量的元件或設(shè)備，諸如繼電器、電動機、電磁閥等。當(dāng)電感回路的電流被切斷時，會產(chǎn)生很大的反電勢而形成噪聲干擾。這種反電勢甚至可能擊穿電路中晶體管之類的器件，反電勢形成的噪聲干擾能產(chǎn)生電磁場，對單片機應(yīng)用系統(tǒng)中的其它電路產(chǎn)生干擾。如果通過電感線圈的是直流電流，可采用如下措施加以抑制：（1）可在線圈兩端并聯(lián)二極管和穩(wěn)壓管，如圖 (a) 所示。圖 (a)由二極管和穩(wěn)壓管構(gòu)成的反電勢抑制電路 圖(b) 由電阻和二級管組成的反電勢抑制電路。在穩(wěn)定工作時，并聯(lián)支路被二極管D阻斷而不起作用；當(dāng)三極管T由通道變?yōu)榻刂箷r，在電感線圈兩端產(chǎn)生反電勢e。此電勢可在并聯(lián)支路中流通，因此e的幅值被限制在穩(wěn)壓管DZ的工作電壓范圍之內(nèi)，并被很快消耗掉,從而抑制了反電勢的干擾。使用時DZ的工作電壓應(yīng)選擇得比外加電源高些。如果把穩(wěn)壓管換為電阻，同樣可以達到抑制反電勢的目的，如圖（b）所示，因此也適用于直流驅(qū)動線圈的電路。在這個電路中，電阻的阻值范圍可以從幾歐姆到幾十歐姆。阻值太小，反電勢衰減得慢；而阻值太大又會增大反電勢的幅值。（2）反電勢抑制電路也可由電阻和電容組成，如圖（c）所示。適當(dāng)選擇R、C 圖(c) 由電阻和電容組成的抑制電路參數(shù)，也能獲得較好的耗能效果。這種電路不僅適用于交流驅(qū)動的線圈，也適用于直流驅(qū)動的線圈。（3）反電勢抑制電路不但可以接在線圈的兩端，也可以接在開關(guān)的兩端，例如繼電器，接觸器等部件在操作時，開關(guān)會產(chǎn)生較大的火花，必須利用RC電路加以吸收，如圖（d），一般R取1～2KΩ，～。圖(d) 接在開關(guān)的兩端的反電勢抑制電路9．答：數(shù)字地通常有很大的噪聲而且電平的跳躍會造成很大的電流尖峰，對模擬地有較大的影響，會引起模擬電路產(chǎn)生誤差。所以正確的接法是，必須將所有的模擬地和數(shù)字地分別相連，然后模擬（公共）地與數(shù)字（公共）地僅在一點上相連接，且地線應(yīng)盡量加粗，如圖1317。在ADC和DAC電路中，尤其要注意地線的正確連接，否則會引起ADC和DAC轉(zhuǎn)換結(jié)果的不準(zhǔn)確。由于ADC、DAC芯片都提供了相應(yīng)獨立的模擬地和數(shù)字地引腳，一定要把模擬地引腳和數(shù)字地引腳盡可能短的相連。然后再與模擬地盡可能短的連接。10．答：（1）電源去耦已經(jīng)在第6題中介紹，就是在印刷電路板的電源輸入端跨接退耦電容?？缃拥碾娙輵?yīng)為一個10～100μF的大容量電解電容（如體積允許，電容量大一些更好）～。（2）集成芯片去耦，去耦電容必須安裝在本集成芯片的Vcc和GND線之間，否則便失去了抗干擾作用。 如遇到印刷電路板空隙小裝不下時，可每4～10個芯片安置一個1～10μF高頻阻抗特別小的鉭電容器。對于抗噪聲能力弱，關(guān)斷電流大的器件和ROM、RAM存儲器，應(yīng)在芯片的電源線Vcc和地線（GND）間接入去耦的瓷片電容。11．答：（1）在印制板中留下無用的空白銅箔層，可充當(dāng)發(fā)射天線或接收天線，可把就近它們接地。（2）走線不要有分支，可避免在線路條在傳輸高頻信號導(dǎo)致反射干擾或發(fā)生諧波干擾。12．答：常見的軟件濾波方法有（1）算術(shù)平均濾波法：一般適用于具有隨機干擾的信號的濾波。（2）滑動平均濾波法：對周期性干擾有良好的抑制作用，平滑度高，靈敏度低；但對偶然出現(xiàn)的脈沖性干擾的抑制作用差。（3）中位值濾波法：能有效地克服因偶然因素引起的波動干擾。對溫度、液位等變化緩慢的被測參數(shù)能收到良好的濾波效果。但對流量、速度等快速變化的參數(shù)一般不宜采用此法。（4）去極值平均值濾波法：算術(shù)平均與滑動平均濾波法，在脈沖干擾比較嚴重的場合，干擾將會“平均”到結(jié)果中去，故上述兩種平均值法不易消除由于脈沖干擾而引起的誤差，這時可采用去極值平均值濾波法。去極值平均值濾波法類似于體育比賽中的去掉最高、最低分，再求平均。13．答：（1）指令冗余：當(dāng)單片機系統(tǒng)受干擾時，PC中由于干擾發(fā)生錯誤，會產(chǎn)生“亂飛”。當(dāng)亂飛到某雙字節(jié)指令，若取指令時刻落在操作數(shù)上，誤將操作數(shù)當(dāng)作操作碼，程序有可能出錯。若亂飛到三字節(jié)指令，出錯概率更大，這時可在雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令后插入兩個字節(jié)以上的NOP指令，可保護其后的指令不被拆散，這稱為指令冗余。（2）軟件陷阱：就是一條引導(dǎo)指令“LJMP ERP”，強行將亂飛的程序引向一個指定的地址入口標(biāo)號“ERP”，在那里有一段專門對程序出錯進行處理的程序。為加強其捕捉效果，一般還在它前面加兩條NOP指令。14．答：無論是AT89S51單片機片內(nèi)集成的 “看門狗”還是專門的硬件“看門狗”電路，原理都是使用一個計數(shù)器來不斷計數(shù)，監(jiān)視程序的運行。當(dāng)計數(shù)器啟動運行后，為防止計數(shù)器的不必要溢出，應(yīng)定期性地把WDT計數(shù)器清0，以保證其不溢出。當(dāng)單片機的程序“跑飛”或陷入“死循環(huán)”時，也就不能定時地把看門狗計數(shù)器清0。當(dāng)看門狗計數(shù)器值計滿溢出時，將在AT89S51的RST引腳上輸出一個正脈沖使AT89S51單片機復(fù)位，在系統(tǒng)的復(fù)位入口0000H處安排一條跳向出錯處理程序段的指令或重新從頭執(zhí)行程序，從而使程序擺脫 “跑飛”或“死循環(huán)”狀態(tài)。15．答：當(dāng)系統(tǒng)掉電或供電電壓過低時，有時需要保護RAM中的重要內(nèi)容，這時可使用微處理器監(jiān)控器芯片中的“掉電保護”功能，即給單片機接上備用電池，微處理器監(jiān)控器芯片會在掉電時自動為單片機系統(tǒng)提供電源，從而保護了RAM中的重要內(nèi)容。第14章 單片機C語言程序設(shè)計基礎(chǔ)參考答案1．答：C51在標(biāo)準(zhǔn)C的基礎(chǔ)上，作了以下擴充：（1）數(shù)據(jù)類型的不同。51系列單片機包含位操作空間和豐富的位操作指令，因此Keil C51與ANSI C相比又擴展了4種類型，以便能夠靈活地進行操作。（2）頭文件。生產(chǎn)51系列單片機的廠家有多個，它們的差異在于內(nèi)部資源如定時器、中斷、I/O等數(shù)量以及功能的不同，而對于使用者來說，只需要將相應(yīng)的功能寄存器的頭文件加載在程序內(nèi)，就可實現(xiàn)它們所具有的功能。因此，Keil C51系列的頭文件集中體現(xiàn)了各系列芯片的不同資源及功能。（3）數(shù)據(jù)存儲類型的不同。標(biāo)準(zhǔn)C最初是為通用計算機設(shè)計的，在通用計算機中只有一個程序和數(shù)據(jù)統(tǒng)一尋址的內(nèi)存空間，而51系列單片機有片內(nèi)、外程序存儲器，還有片內(nèi)、外數(shù)據(jù)存儲器。標(biāo)準(zhǔn)C并沒有提供這部分存儲器的地址范圍的定義。此外，對于AT89C51單片機中大量的特殊功能寄存器也沒有定義。（4）標(biāo)準(zhǔn)C沒有處理單片機中斷的定義。（5）庫函數(shù)有較大不同。標(biāo)準(zhǔn)C的庫函數(shù)中有一些庫函數(shù)可繼續(xù)使用部分庫函數(shù)不適合于嵌入式處理器系統(tǒng)，因此它們被排除在Keil C51之外，例如庫函數(shù)printf和scanf，在標(biāo)準(zhǔn)C中，這兩個函數(shù)通常用于屏幕打印和接收字符，而在Keil C51中，它們主要用于串行口數(shù)據(jù)的收發(fā)。（6）51單片機的硬件資源有限，C51的編譯系統(tǒng)不允許太多的程序嵌套。其次，標(biāo)準(zhǔn)C所具備的遞歸特性不被Keil C51支持。但是從數(shù)據(jù)運算操作、程序控制語句以及函數(shù)的使用上來說，Keil C51與標(biāo)準(zhǔn)C幾乎沒有什么明顯的差別。如果程序設(shè)計者具備了有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)C的編程基礎(chǔ)，只要注意Keil C51與標(biāo)準(zhǔn)C的不同之處，并熟悉AT89S51單片機的硬件結(jié)構(gòu)，就能夠較快地使用Keil C51編程。2. 答：略。3. 答：略。4. 答：略。5. 答：可參考例148，將波形數(shù)據(jù)輸出從零開始不斷增1到達最大值后不斷減1，回零后再不斷增1到達最大值后不斷減1，從而重復(fù)不斷發(fā)出三角波波形的數(shù)據(jù)。 WORD格式整理