【正文】 依照下面的數(shù)據(jù)傳送格式：S從機(jī)地址0A數(shù)據(jù)A/Sr從機(jī)地址r1A數(shù)據(jù) P。第13章 AT89S51單片機(jī)的應(yīng)用設(shè)計(jì)與調(diào)試參考答案1．答：A．錯(cuò)；B．錯(cuò)；C．對(duì)；D．錯(cuò)（最小系統(tǒng)不能直接測(cè)量模擬信號(hào)）。2．答：用戶樣機(jī)是以AT89S51單片機(jī)為核心的應(yīng)用系統(tǒng)，沒(méi)有對(duì)單片機(jī)中的程序進(jìn)行檢錯(cuò)調(diào)試的手段，也無(wú)法發(fā)現(xiàn)程序運(yùn)行中的設(shè)計(jì)硬件的問(wèn)題，也無(wú)法進(jìn)行軟件的開(kāi)發(fā)（如編輯、匯編、調(diào)試程序等），因此，必須借助某種開(kāi)發(fā)工具仿真開(kāi)發(fā)系統(tǒng)所提供的開(kāi)發(fā)手段來(lái)解決上述問(wèn)題。3．答：仿真開(kāi)發(fā)系統(tǒng)由哪幾部分組成?目前國(guó)內(nèi)大多使用通用機(jī)的仿真開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。主要由PC機(jī)、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(dú)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(jī)、鍵盤(pán)/顯示器等，用戶可根據(jù)需要選用。尤其在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行程序仿真調(diào)試時(shí)，往往沒(méi)有PC機(jī)的支持，這時(shí)使用獨(dú)立型仿真器也可進(jìn)行仿真調(diào)試工作，只不過(guò)要輸入機(jī)器碼，稍顯麻煩一些。至于軟件仿真開(kāi)發(fā)工具Proteus軟件是一種完全用軟件手段對(duì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行仿真開(kāi)發(fā)的。軟件仿真開(kāi)發(fā)工具與用戶樣機(jī)在硬件上無(wú)任何聯(lián)系。不能進(jìn)行用戶樣機(jī)硬件部分的診斷與實(shí)時(shí)在線仿真。4．答：調(diào)試過(guò)程見(jiàn)圖1313，4個(gè)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(jī)中，并保存在磁盤(pán)上。（2）匯編并檢查語(yǔ)法錯(cuò)誤：在PC機(jī)上，利用匯編程序?qū)τ脩粼闯绦蜻M(jìn)行匯編，直至語(yǔ)法錯(cuò)誤全部糾正為止。（3）動(dòng)態(tài)在線調(diào)試：對(duì)用戶的源程序進(jìn)行調(diào)試。要先把在線仿真器的仿真插頭插入用戶樣機(jī)的單片機(jī)插座中（圖1312），進(jìn)行在線仿真調(diào)試，利用仿真開(kāi)發(fā)系統(tǒng)提供單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試手段，來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試。糾正軟件邏輯上的問(wèn)題，或排除硬件上的故障。（4）將調(diào)試完畢的用戶程序通過(guò)程序燒寫(xiě)器，固化在程序存儲(chǔ)器中。5．答：由于軟件仿真開(kāi)發(fā)工具Proteus軟件是一種完全用軟件手段對(duì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行仿真開(kāi)發(fā)的。不能進(jìn)行用戶樣機(jī)硬件部分的診斷與實(shí)時(shí)在線仿真。因此在系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中，一般是先用Proteus仿真軟件設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的硬件電路，編寫(xiě)程序，然后在Proteus環(huán)境下仿真調(diào)試通過(guò)。然后依照仿真的結(jié)果，完成實(shí)際的硬件設(shè)計(jì)。再將仿真通過(guò)的程序燒錄到編程器中，然后安裝到用戶樣機(jī)硬件板上去觀察運(yùn)行結(jié)果，如果有問(wèn)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(gè)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(diǎn)是能有效抑制尖峰脈沖以及各種噪聲干擾，從而使過(guò)程通道上的信噪比大大提高。因?yàn)樵诠I(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集或?qū)崟r(shí)控制中，過(guò)程通道的輸入輸出信號(hào)線和控制線多，且長(zhǎng)度達(dá)幾百米或幾千米，因此不可避免地將干擾引入單片機(jī)系統(tǒng)。消除或減弱過(guò)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(jī)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(guò)程通道進(jìn)入單片機(jī)（見(jiàn)圖1314）。8．答：對(duì)于單片機(jī)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(dòng)機(jī)、電磁閥等。當(dāng)電感回路的電流被切斷時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很大的反電勢(shì)而形成噪聲干擾。這種反電勢(shì)甚至可能擊穿電路中晶體管之類的器件，反電勢(shì)形成的噪聲干擾能產(chǎn)生電磁場(chǎng)，對(duì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的其它電路產(chǎn)生干擾。如果通過(guò)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(shì)抑制電路 圖(b) 由電阻和二級(jí)管組成的反電勢(shì)抑制電路。在穩(wěn)定工作時(shí)，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(shí)，在電感線圈兩端產(chǎn)生反電勢(shì)e。此電勢(shì)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(shì)的干擾。使用時(shí)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(dá)到抑制反電勢(shì)的目的，如圖（b）所示，因此也適用于直流驅(qū)動(dòng)線圈的電路。在這個(gè)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(shì)衰減得慢；而阻值太大又會(huì)增大反電勢(shì)的幅值。（2）反電勢(shì)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(dòng)的線圈，也適用于直流驅(qū)動(dòng)的線圈。（3）反電勢(shì)抑制電路不但可以接在線圈的兩端，也可以接在開(kāi)關(guān)的兩端，例如繼電器，接觸器等部件在操作時(shí)，開(kāi)關(guān)會(huì)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(kāi)關(guān)的兩端的反電勢(shì)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(huì)造成很大的電流尖峰，對(duì)模擬地有較大的影響，會(huì)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(diǎn)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(huì)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(dú)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。跨接的電容應(yīng)為一個(gè)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(shí)，可每4～10個(gè)芯片安置一個(gè)1～10μF高頻阻抗特別小的鉭電容器。對(duì)于抗噪聲能力弱，關(guān)斷電流大的器件和ROM、RAM存儲(chǔ)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(wú)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(hào)導(dǎo)致反射干擾或發(fā)生諧波干擾。12．答：常見(jiàn)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(jī)干擾的信號(hào)的濾波。（2）滑動(dòng)平均濾波法：對(duì)周期性干擾有良好的抑制作用，平滑度高，靈敏度低；但對(duì)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(dòng)干擾。對(duì)溫度、液位等變化緩慢的被測(cè)參數(shù)能收到良好的濾波效果。但對(duì)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(dòng)平均濾波法，在脈沖干擾比較嚴(yán)重的場(chǎng)合，干擾將會(huì)“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(shí)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(jī)系統(tǒng)受干擾時(shí)，PC中由于干擾發(fā)生錯(cuò)誤，會(huì)產(chǎn)生“亂飛”。當(dāng)亂飛到某雙字節(jié)指令，若取指令時(shí)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(cuò)。若亂飛到三字節(jié)指令，出錯(cuò)概率更大，這時(shí)可在雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令后插入兩個(gè)字節(jié)以上的NOP指令，可保護(hù)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(qiáng)行將亂飛的程序引向一個(gè)指定的地址入口標(biāo)號(hào)“ERP”，在那里有一段專門對(duì)程序出錯(cuò)進(jìn)行處理的程序。為加強(qiáng)其捕捉效果，一般還在它前面加兩條NOP指令。14．答：無(wú)論是AT89S51單片機(jī)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(gè)計(jì)數(shù)器來(lái)不斷計(jì)數(shù)，監(jiān)視程序的運(yùn)行。當(dāng)計(jì)數(shù)器啟動(dòng)運(yùn)行后，為防止計(jì)數(shù)器的不必要溢出，應(yīng)定期性地把WDT計(jì)數(shù)器清0，以保證其不溢出。當(dāng)單片機(jī)的程序“跑飛”或陷入“死循環(huán)”時(shí)，也就不能定時(shí)地把看門狗計(jì)數(shù)器清0。當(dāng)看門狗計(jì)數(shù)器值計(jì)滿溢出時(shí)，將在AT89S51的RST引腳上輸出一個(gè)正脈沖使AT89S51單片機(jī)復(fù)位，在系統(tǒng)的復(fù)位入口0000H處安排一條跳向出錯(cuò)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(guò)低時(shí)，有時(shí)需要保護(hù)RAM中的重要內(nèi)容，這時(shí)可使用微處理器監(jiān)控器芯片中的“掉電保護(hù)”功能，即給單片機(jī)接上備用電池，微處理器監(jiān)控器芯片會(huì)在掉電時(shí)自動(dòng)為單片機(jī)系統(tǒng)提供電源，從而保護(hù)了RAM中的重要內(nèi)容。第14章 單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)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(kuò)充：（1）數(shù)據(jù)類型的不同。51系列單片機(jī)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?jǐn)U展了4種類型，以便能夠靈活地進(jìn)行操作。（2）頭文件。生產(chǎn)51系列單片機(jī)的廠家有多個(gè)，它們的差異在于內(nèi)部資源如定時(shí)器、中斷、I/O等數(shù)量以及功能的不同，而對(duì)于使用者來(lái)說(shuō)，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(shí)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(chǔ)類型的不同。標(biāo)準(zhǔn)C最初是為通用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的，在通用計(jì)算機(jī)中只有一個(gè)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(jī)有片內(nèi)、外程序存儲(chǔ)器，還有片內(nèi)、外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。標(biāo)準(zhǔn)C并沒(méi)有提供這部分存儲(chǔ)器的地址范圍的定義。此外，對(duì)于AT89C51單片機(jī)中大量的特殊功能寄存器也沒(méi)有定義。（4）標(biāo)準(zhǔn)C沒(méi)有處理單片機(jī)中斷的定義。（5）庫(kù)函數(shù)有較大不同。標(biāo)準(zhǔn)C的庫(kù)函數(shù)中有一些庫(kù)函數(shù)可繼續(xù)使用部分庫(kù)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(kù)函數(shù)printf和scanf，在標(biāo)準(zhǔn)C中，這兩個(gè)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(jī)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(yùn)算操作、程序控制語(yǔ)句以及函數(shù)的使用上來(lái)說(shuō)，Keil C51與標(biāo)準(zhǔn)C幾乎沒(méi)有什么明顯的差別。如果程序設(shè)計(jì)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(jī)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(kāi)始不斷增1到達(dá)最大值后不斷減1，回零后再不斷增1到達(dá)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