机器人制作与开发（单片机技术及应用）（第2版）习题及答案汇总 秦志强 第1--8章 单片机最小系统及其搭建--- 综合比赛项目 “机器人智能消防”比赛.docx

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1、第1草单片机最小系统及其搭建1 .简述单片机最小系统是什么。单片机最小系统也称最小应用系统，是指由最少的元件组成的可工作的单片机系统。AT89S52单片机最小系统主要由下载电路、电源电路、生位电路、时钟电路等部分组成。AT89S52单片机最小系统的电路原理图如图1.1所示。二J1时绅电路AT89S52单片机U1P1OVccP11POOP12PO1P13P02P14P03P15AT89S52p04P16P05P17P06RESET_P07P30RXDEAZVpfP31fXDA1EzFRgP32OT0PSENP33TTP27P34T0P26P35T1P25P36P24P37RDP23X2P22X1

2、P21VSSP208052403938373635-3327i-30292-27-26-2-2OSJJt06zhI24232227IPOWERSW2C4TeIoOOHF/25V2 .简述时钟电路的搭建过程。单片机指令的执行需要用到时钟信号，晶振(晶体振荡器)就是用来为单片机提供基本时钟信号的。时钟频率越高，单片机的运行速度就越快。每个单片机都有它能够接受的最高时钟频率。当一个单片机系统中有多个芯片需要时钟信号时，它们通常共用一个晶振，便于各部分保持同步晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。这里用12MHZ的晶振作为振荡源，由于AT89S52单片机内部带有振荡电路，所以外部只需

3、要连接一个晶振和两个电容即可，电容容量一般为1550pF,时钟电路原理图如图1.2所示。具体搭建过程如下所述。3 在单片机的18(X2)、19(X1)引脚上接一个12MHZ的晶振，晶振的两个引脚分别接一个22pF的瓷片电容，再全部接地。单片机右上角的40引脚接电源正极，左下角的20引脚接电源负极，面包板上搭建的时钟电路如图13所示。当单片机的31引脚(EA端)接IOkQ上拉电阻时，表示单片机执行的是内部存储器程序。4 .简述复位电路的搭建过程。更位电路的作用是让单片机的程序重新执行。在上电、断电或者发生故障后都需要复位。复位电平需要持续两个机器周期以上才有效，具体数值可以由复位的RC电路计算出

4、时间常数后确定。AT89S52单片机使用的晶振振荡频率为12MHz,每个机器周期为1s,因此需要持续2Us以上的高电平才能触发更位。复位电路由上电匏位电路和按键复位电路两部分组成。(1)上电复位电路AT89系列单片机都是高电平复位的，通常在复位引脚RESET.上连接-一个电容到Vcc,再连接一个电阻接地，由此形成-一个RC充放电回路，保证单片机在上电时RESET引脚上有足够长的高电平时间，使得单片机能够正常复位。然后RESET引脚回归低电平，单片机进入正常工作状态，利用电容的充电来实现复位，电阻和电容的典型值为IokQ和10pF复位电路原理图如图14所示(注意：RIO是必不可少的，有了RIo才

5、能组成RC电路)。(2)按键复位电路按键复位就是在复位电容上并联一个开关，当开关被按下时，电容放电，RESET引脚被拉到高电平。电容充电时会保持一段时间的高电平，从而使单片机复位。搭建方法:在单片机的复位引脚RESET(9引脚)上外接一个IOkQ电阻，电阻的另一端接地;将一个IOPF的电容接到单片机的RESET引脚上，电容的另一端接Vcc,匏位按键也接到RESET引脚上，另一端接VCc,要特别注意按键的导通性，即电容与按键并联，再与电阻串联的一端接地，并联电路的另一端接Vcc,三者都接到单片机的RESET引脚上，即可实现上电复位。面包板上复位电路的搭建如图15所示。56 .简述单片机的内部结构

6、。一个基本的MCS-51子系列单片机通常包括中央处理器(CPU)、程序存储器(ROM)、数据存储器(RA)、特殊功能寄存器、定时/计数器、串行口、4个IO端口和中断系统，各部分由内部总线连接起来，从而实现数据通信。本书主要以应用最为广泛的AtmCI公司的89系列单片机AT89S52为研究对象进行研究和使用，其内部基本组成框图如图114所示。中央处理器(CPU)。CPU主要由运算器和控制器组成，是单片机的控制核心。其中，运算器包括8位算术逻辑单元(A1U)、8位累加器(ACC)、8位暂存器、寄存器B和程序状态寄存器(PSW)等，用于完成运算功能。控制器包括程序计数器(PC)、指令寄存器(IR)、

7、指令译码器(ID)和控制电路等，用于完成控制功能。时钟电路(振荡器和时序OSC)。单片机内部有时钟电路，要实现振荡器和时序功能需外接石英晶体和微调电容，产生时钟脉冲序列，通常振荡频率选择6MHz、12MHz或11.0592MHzO数据存储器(RAM)。数据存储器(RAM)共256个存储单元，通常使用低128个单元,用于存放可读写数据，高128个单元被专用寄存器占用。程序存储器(ROM)o程序存储器指BPROM或8KB掩膜ROM,用于存放程序、原始数据和表格，只能读，不能写，掉电后数据不会丢失。下载的程序存储在RoM中。2x16位定时/计数器。定时/计数器包含两个16位的定时/计数器，可实现定时

8、或计数功能。中断系统。中断系统包含8个中断源、1个6向量两级中断结构。并行VO端口。并行IO端口有4个8位双向IO端口(P0、P1、P2、P3),每条T/0线能独立地用于输入或输出。PO端口为三态双向端口，能带8个1STT1电路。P1、P2、P3端口为准双向端口(在用于输入线时,端口锁存器必须先写入“1”，故称准双向端口)，负载能力为4个1Sn1电路。可编程全双工串口。全双工串口可实现单片机与其他设备之间的串行数据通信。图1.14AT89S52单片机的内部基本组成框图7 .简述AT89S52单片机的引脚功能。(1)电源Vcc:芯片电源端，一般为+51Vss:接地端。(2)I/O端口Po端口：一

9、个8位漏极开路的双向I/O端口。作为输出端口，每位能驱动8个T1逻辑电平，1表示高电平。PO端口在不具有内部上拉电阻时，被作为低8位地址数据复用。在程序校验时，需要外部上拉电阻。在FIaSh编程时，PO端口用来接收指令字节;在程序校验时，输出指令字节。P1端口：一个具有内部上拉电阻的8位双向1/0端口，输出缓冲器能驱动4个TT1逻辑电平。PI端口各引脚的功能如下。PIO-T2:定时/计数器T2的外部计数输入，时钟输出。P11-T2EX:定时/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制。P15-MOSI:在系统编程时用。P16-MIS0:在系统编程时用。P17-SCK:在系统编程时用。P2端口：一

10、个具有内部上拉电阻的8位双向I/O端口，在对P2端口写“1”时，内部上拉电阻把端口的电位拉高，此时可以作为输入端口使用。在访问外部程序存储器或用16位地址读取外部数据存储器时，P2端口输出高8位地址。P3端口：一个具有内部上拉电阻的8位双向IO端口,P3输出缓冲器能驱动4个TT1逻辑电平。P3端口也作为AT89S52特殊功能（第二功能）使用。在FIaSh编程和校验时，P3端口也接收一些控制信号。P3端口各引脚的功能如下。P30RXD:串行数据输入端口。.P31TXD:串行数据输出端口。P32INTO:外中断0申请。P33INT1:外中断1申请。P34一T0:定时/计数器0的外部输入。P35T1

11、:定时/计数器1的外部输入。P36一WR:外部数据存储器RAM或外部I/O端口写选通。P37一RD:外部数据存储器RAM或外部1O端口读选通。此外，P3端口还接收一些用于F1ash闪存编程和程序校验的控制信号。（3）控制线A1E/PROG:地址锁存允许信号。当访问外部程序存储器或数据存储器时，A1E输出脉冲用于锁存地址的低8位字节。在一般情况下，由于A1E以时钟振荡频率的1/6输出固定的正脉冲信号，因此可以作为对外输出时钟或用于定时.PSEN:程序存储允许，即外部程序存储器的读选通信号。当AT89S52由外部程序存储器取指令时，每个机器周期输出两个脉冲，在此期间，当访问外部数据存储器时，将跳过

12、两次PSEN信号。注意:信号字母上标有横线的表示低电平有效。RESET:更位输入。在振荡工作时，当RESET引脚出现两个机器周期以上的高电平时，将使单片机复位。EANp:外部访问允许。当EA端为低电平时，CPU仅访问外部程序存储器（地址为OOOH一FFH）;当EA端为高电平时，CPU执行内部程序存储器的指令。注意:如果加密位1B1被编程，在复位时内部会锁存EA端状态。时钟XI:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端口。X2:振荡器反相放大器的输出端口.第2章单片机并行|/0端口应用机器人信息显示1 .简述电路设计和搭建过程。8个1ED的正极直接与+5V电源连接，负极则分别接8个IkQ电阻，

13、然后连接到单片机P2的8个端口上。电路中的电阻有两个作用：一是限流，二是接到1ED的负极以增加单片机端口的输出电流，提高负载能力.当P2端口被拉低为低电平，即输出为0时，8个1ED同时发光;反之，当P2端口被拉高为高电平，即输出为“1”时，8个1ED同时不亮。搭建时，将8个1ED并排插在面包板上，搭建后的实物图如图2.2所示。将编译好的程序下载到单片机，观察执行效果，可以通过改变延时函数的数据来改变亮灭间隔时间。十六进制数OxOO转化成二进制数为0000000,P2-0x00表示将0000000的值赋给P2端口的8个连接1ED的引脚，P2端口的8个引脚被清零，即为低电平，就点亮了8个1EDo十

14、六进制数OXff转化成二进制数为I111I1,P2=0xff表示将I1U11的值赋给P2端口，P2端口的8个引脚被置1,即为高电平，就熄灭了8个1ED。2 .简述1ED数码管。1ED数码管(1EDSegmentDiSP1ayS)是-一种半导体发光器件，其基本单元是1ED。1ED数码管通过点亮内部的1ED来显示数字或字符，所以1ED数码管显示的清晰度与1ED的亮度有着密切联系。1ED数码管按段数可分为七段数码管和八段数码管，八段数码管比七段数码管多1个小数点1ED单元。本任务使用的数码管是八段数码管。八段数码管实际上就是把8个1ED封装在一起组成“8”字和1个小数点。八段数码管内部引线已在内部连

15、接完成，共引出8个引脚和2个公共电极。3 .简述根据公共端COm的性质不同，1ED的分类是怎么样的。根据公共端com的性质不同，又可将1ED数码管分为共阳数码管和共阴数码管两种。共阳数码管的内部结构如图2.5所示。共阳数码管把所有1ED的阳极连接起来形成阳极公共端Co1n。共阳数码管在连接电路时，阳极公共端COm与+5V相连，a、b、c、d、e、f、gDp引脚先.分别与IkQ的电阻连接，再与AT89S52单片机的8个引脚相连。图2.5共阳数码管的内部结构共阴数码管把所有1ED的阴极连接起来形成阴极公共端com,共阴数码管的内部结构如图2.6所示。共阴数码管在连接电路时，阴极公共端Com与GND端相连，a、b、c、d、e、f、g、DP引脚先分别与AT89S52单片机的8个引脚相连，再分别接一个IkQ的上拉电阻。图2.6共阴数码管的内部结构4 .怎样区分1ED数码管是共阴数码管还是共阳数码管。利用万用表可以区分1ED数码管是共阴数码管还是共阳数码管。找到1ED数码管的两个公共端com,两端的中间引