智能装置与仪表归总.docx

1、智能装置与仪表归总第一章作业思考题1. 数码管动态显示，静态显示有什么不同？ LED数码管显示按扫描方式分有动态显示和静态显示2种。(1) 动态显示: 一般需要占用8个段码线和4位以上的位码线，即一般至少要占用12条以上的I/O口资源。 优点是节省芯片；但亮度可能不够，或者显示有断续的闪烁现象，同时要占用CPU动态扫描时间。(2)静态显示 每一位数码管需要有一个芯片来驱动。优点是亮度够，显示质量好；缺点是所需芯片多，电路一般采用多个芯片首尾相接串联而成。2. 使用串行芯片与并行芯片各有什么优缺点？串行芯片比并行芯片节省I/O资源（串行一般2-3条线），并行比串行速度快。3. 专用显示键盘芯片C

2、H451有什么功能和特点？功能和特点： 可以自行动态驱动8位8段的数码管显示，或者8x864位发光指示灯。段电流可达30毫安，字电流可达160毫安； 支持8x8按键输入； 内置看门狗电路，可以对CPU实行监控； 与CPU可以4线串行接口； 其他的辅助功能还有： 可选数码管显示的段码为不译码方式或者BCD 译码方式； 字数据可以左移、右移、左循环、右循环显示； 各数字可以独立闪烁控制。 通过占空比设定，提供16 级亮度控制。； 支持段电流上限调整，可以省去所有限流电阻； 键盘内置去抖电路，提供按键释放标志 有键盘中断，低电平有效； 4. CH451时钟线DCLK有什么作用？DCLK用于提供串行时

3、钟，CH451在其上升沿从DIN输入数据，在其下降沿从DOUT输出数据。此外，看门狗计时器也是通过观察DCLK信号来使CPU正常工作的。 CH451在启用看门狗功能后，只要输入引脚DCLK没有信号变化，看门狗计时器就会计时，当计满溢出周期时，就会产生看门狗复位脉冲信号。 所以CPU必须定时、有规律的输出DCLK信号，清除看门狗计时器。所以，一旦CPU工作混乱，就会被CH451强制复位。5. CH451读取按键代码的步骤是怎样的？CPU收到键盘中断，开始读按键代码：（1）CPU向DIN输出读取按键代码的命令 命令为：7H（2） 向LOAD输出低电平脉冲，其中包括一个上升沿使CH451加载串行数据

4、，CH451接受并判别是读取按键命令后，立即在DOUT输出按键代码；（3） CPU按位读取7位数据； 6. 组成CH451的键码的各个比特有什么实际含义？CH451所提供的按键代码为7位，位2-位0位是列扫描码，位5-位3是行扫描码，位6是状态码（键按下为1，键释放为0）.7. 请编写串行写12比特数据到CH451的程序，其中低8位在30H，高4位在31H中。DIN BIT P1.0；DCLK BIT P1.1；DOUT BIT P3.3；LOAD BIT P1.2；BYTE_H DATA 30H；BYTE_L DATA 31H；WRITE:PUSH ACC;PUSH R7;CLR EX1;C

5、LR LOAD;MOV R7, #08H;MOV A, BYTE_L;WRITE_L:RRC A;CLR DCLK;MOV DIN,C;SETB DCLK;DJNZ R7 WRITE_L;MOV A, 31H;MOV R7, #04H;WRITE_H:RRC A;CLR DCLK;MOV DIN,C;SETB DCLK;DJNZ R7, WRITE_H;SETB LOAD;SETB EX1;POP R7;POP ACC;RET8. 请编写串行读CH451按键代码的子程序，键码放到32H中。KEY DATA 32HREAD_KEY:PUSH ACC;PUSH R7;CLR EX1;CLR LOA

6、D;MOV A, #07H;MOV R7, #04H；READ_4:RRC ACLR DLCK;MOV DIN C;SETB DCLK;DJNZ R7, READ_4;SETB LOAD;CLR A;MOV R7, #07HREAD_7:MOV C, DOUT;CLR DCLK;RLC A;SETB DCLK;DJNZ R7, READ_7;CLR C;SUBB A, #40H;MOV KEY, A;CLR IE1;SETB EX1;POP R7;POP ACC;RET9. 什么叫BCD码？什么叫显示段码？即BCD代码。Binary-Coded Decimal，简称BCD，称BCD码或二-十进

7、制代码，亦称二进码十进数。是一种二进制的数字编码形式，用二进制编码的十进制代码。这种编码形式利用了四个位元来储存一个十进制的数码，使二进制和十进制之间的转换得以快捷的进行。10. 请写出字符“U”和“n”的段码。U:0111110B n:1010100B第2章 作业思考题：1 仪表状态的含义是什么？状态仪表每时每刻工作在某种状态下，当一个消息到达之后，仪表将做出对应的反应：执行一项任务，并从一种状态迁移到新状态下。仪表中的状态是指仪表接受了一个消息驱动后，系统所处的位置及状况。2 状态转移法编程的优点是什么？状态法优点：用“状态转移法”设计键控程序时，其程序基本框架是相同的，对不同的应用实例只

8、需更改状态表和子程序功能即可。因此程序具有通用性强、修改方便、便于阅读等优点。 3 程序状态表的结构是如何组成的？状态表：状态表就是反映状态、键码、子程序、次态之间关系的表格程序状态表：将状态表写成程序数据表的形式，用于程序查表使用4 广义来看，消息可以有哪些来源？消息: 主要是按键，也可以定时器溢出，外部中断信号，I/O输入信号，脉冲信号等.5 写出查状态表要用到的下态和任务号地址的计算公式。状态的转移和程序的执行过程是通过查状态表来实现的。设按键DOWN,PARA,UP对应的数值分别为0，1，2，已知当前状态为ST，当某个按键按下后，查找下态和要执行的任务号地址的公式为：下态地址=#ST_

9、TAB+ ST*6 + KEY*2任务号地址=#ST_TAB+ ST*6+ KEY*2+ 1 = 下态存放地址1 其中 ST_TAB为程序中状态表的首地址。也就是程序中数据表的标号。乘6是因为3键时，每行数据为6个；如果是4键，则每行数据为8个，就需要乘8。6 在4个按键情况下，编写程序查状态表获得下态和任务号。MOV A, STATE;原状态号MOV B, #8;状态乘以8MUL ABADD A, KEY;键值乘2ADD A, KEYMOV R0, A;保存偏移量MOV DPTR, #ST;取状态表首地址MOVC A, A+DPTRMOV STATE, A;得到新状态号MOV A, R0;恢

10、复偏移量INC A;指向任务号地址MOVC A, A+DPTR;得到任务号于A中7 根据已知任务号，编写散转程序，转去执行对应程序。MOV A PR;任务号送AMOV B #03H;乘3，每个LJMP为3字节MUL AB;任务号于A中MOV DPTR #TASK;散转，去执行对应任务JMP A+DPTRTASK: LJMP P_0;空操作 LJMP P_1显示100/P LJMP P_2;显示AAAA LJMP P_3;XX=YY,并且显示XX LJMP P_4;XX-1并且显示XX LJMP P_5;XX+1并且显示XX LJMP P_6;YY=XX 并且显示P- LJMP P_7;显示BB

11、B8. 改写课堂讲述的状态键盘实验程序：（1）适当增补12种以上状态；（2）增加若干个功能子程序；（3）对应修改状态表中的内容。 状态键号0次态号任务号011122233300TASK:LJMP P_0; 跳转子程序0LJMP P_1; 跳转子程序1LJMP P_2; 跳转子程序2LJMP P_3; 跳转子程序3P_0：；子程序略P_1：；子程序略P_2：；子程序略P_3：；子程序略；状态表 ;K0 ;ST,PRSTAB: DB 1,1 ;stat0 DB 2,2 ; stat1 DB 3,3 ; stat2 DB 0,0 ; stat3 自动化装置设计 课外作业第3章作业思考题：1. C51

12、是一种什么语言？与标准C有什么主要区别？C51是在51系列单片机上使用一种简单的高级语言，语法符合标准C语言规范。编写程序和调试程序的时间大大缩短。区别：C51是兼容ANSI的编译器，但为了支持8051系列MCU加入了一些扩展的内容。C51编译器的扩展内容包括 数据类型 存储器类型指针重入函数中断服务程序实时操作系统和PL/M及A51源程序的接口。2.与汇编程序相比，C51有什么主要优缺点？采用汇编语言编程，优点是程序运行效率高，但程序设计周期长，设计工作效率低，程序调试困难，不利于程序维护和升级。C51编写程序和调试程序的时间大大缩短。3. 在C51程序设计中，有哪些主要的存储器类型？存储器

13、类型 code 程序空间（64 Kbytes）, 通过 MOVC A+DPTR 访问。data 直接访问的内部数据存储器, 访问速度最快（128 ytes）。idata 间接访问的内部数据存储器,可以访问所有的内部存储器空间（256 bytes）。bdata 可位寻址的内部数据存储器, 可以字节方式也可以位方式访问（16 bytes, 20H-2FH）。xdata 外部数据存储器（64 Kbytes）, 通过MOVX DPTR访问。pdata 分页的外部数据存储器（256 bytes）, 通过 MOVX Rn 访问(固定住P2高8位地址线内容)。4. 写出C51中断服务程序的基本格式。创建中断

14、服务程序。需要关心中断号和寄存器组的选择。编译器自动产生中断向量和程序的入栈及出栈代码。 用interrupt，定义一个中断服务程序 用using定义此中断服务程使用的寄存器组unsigned int interruptcnt; / 定义变量unsigned char second; / 定义变量void timer0 (void) interrupt 1 using 2 / 定义中断 if (+interruptcnt = 4000) / count to 4000 second+; / second counter interruptcnt = 0; / clear int counter

15、 5. 用C51编写一个简单计算器程序，要求能够完成个位数加减运算的功能。按键包含数字键09。其他键定义如下：A代表加号，B代表减号，C代表清除前1字符输入，D无定义，E 代表等于号；F代表全部清空，重新开始。 第4章作业思考题：1. 电子音乐的音频和节拍是靠什么实现的？音乐的基本构成：音符、节拍（1）乐谱中不同的音符由不同频率的正弦波产生（2）音的节拍由延时子程序实现 要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期（1/频率），然后将此周期除以2，即为半周期的时间。利用定时器进行半周期计时，每当半周期计时到，就将输出脉冲的I/O口反相，如此重复，就可在I/O口上得到对应频率的脉冲。再通过硬件电路对脉

16、冲滤波，得到近似的正弦波信号，送给小喇叭发出音乐声。 电子音乐的生成原理：音乐的旋律是由几百几KHz的音频波形合成的。例如二胡，由于钢丝带动蛇皮振动而发声，小提琴也是由钢丝带动音响盒振动发声。计算机的发声原理是按特定旋律，定时产生周期的方波来生成的。2. 在单片机程序中如何存储一首音乐的乐谱？1）先把乐谱的音符由低到高找出，然后按顺序建立T值表，编制简谱码。再按照T值表建立数据表TABLE1； 2）编制节拍码，如表3.6所示。设定1/4拍的延时时间（167ms），由延时子程序完成；DELAY：MOV R7，#02DEL2： MOV R4，#167DEL3： MOV R3，#248 DJNZ R

17、3，$ DJNZ R4，DEL3 DJNZ R7，DEL2 RET（3）乐谱描述：A、采用单字节描述时：每个音符使用一个字节，字节的高4位为简谱码（音符），低四位为节拍码（节拍），按照乐谱建立数据表TABLE.B、采用双字节描述时：每个音符使用2个字节，1字节为简谱码，1字节为节拍码。3. 如何利用定时器实现不同频率的脉冲输出？要产生音频脉冲，只要算出某一音频的周期（1/频率），然后将此周期除以2，即为半周期的时间。利用定时器进行半周期计时，每当半周期计时到，就将输出脉冲的I/O口反相，如此重复，就可在I/O口上得到对应频率的脉冲。再通过硬件电路对脉冲滤波，得到近似的正弦波信号，送给小喇叭发出

18、音乐声。 利用8051的内部定时器让其工作在方式1下，改变定时器的计数初值TH0及TL0，就可以产生不同频率的音频脉冲。计数脉冲与频率的关系如下推导如下，设：Fr：要产生的音乐频率；则音频周期： T=1/Fr , 音频半周期：T/2=1/(2Fr) Fi：定时器计数频率； 12M晶振时，内部计时1次需时1s，故其频率为Fi 1MHz；6M晶振时，内部计时一次需时2s，频率则为Fi 0.5MHz。N： 半周期内计数器的计数次数；则 N = (1/(2Fr)(1/Fi) = Fi/(2Fr )计数器是递增的，计满溢出，所以计数初值计算公式如下： T65536N65536Fi/(2Fr) 65536

19、500000/Fr （12M晶振） T65536N65536 Fi /(2Fr) 65536 250000 /Fr （6M晶振）4. 计数器的初值大小与频率的大小是什么样的关系？利用8051的内部定时器让其工作在方式1下，改变定时器的计数初值TH0及TL0，就可以产生不同频率的音频脉冲。计数脉冲与频率的关系如下推导如下，设：Fr：要产生的音乐频率；则音频周期： T=1/Fr , 音频半周期：T/2=1/(2Fr) Fi：定时器计数频率； 12M晶振时，内部计时1次需时1s，故其频率为Fi 1MHz；6M晶振时，内部计时一次需时2s，频率则为Fi 0.5MHz。N： 半周期内计数器的计数次数；则

20、 N = (1/(2Fr)(1/Fi) = Fi/(2Fr )计数器是递增的，计满溢出，所以计数初值计算公式如下： T65536N65536Fi/(2Fr) 65536500000/Fr （12M晶振） T65536N65536 Fi /(2Fr) 65536 250000 /Fr （6M晶振）5. 编写一程序，可以输出规定频率F0 =1K的脉冲。设为12M晶振，计时频率1K,算初值T=65035（FE0BH）OUTPLUSE BIT P3.7ORG OOHSJMP STARTORG 0BHLJMP TIM0_INTORG 30HSTART:MOV TMOD, #01H;定时器工作方式1MOV

21、 IE, #82H;允许T0中断MOV TH0, #0FEHMOV TL0, #0BH;SETB TR0JMP $TIM0_INT: MOV TL0, #0BH MOV TH0,#FEHCPL OUTPLUSERETIEND6. 参照实验程序的数据表TABLE1，试写出记录如下一节乐谱的乐谱数据表。音符发音音符码T值2中音RE1646843中音MI2647775中音SO3648986中音LA464968TABLE1: DW 64684, 64777, 64898, 64968TABLE：DB 22H, 42H, 42H, 32H,26H,12H 第5章作业思考题：1. I2C总线有什么特点？I

22、C总线是器件与器件或Inter Ic Bus之间的通信总线，它采用总线寻址方式查询外围接口器件，不需要片选地址，接口电路简单，可以在总线上挂接多个外围接口器件。I2C总线为二线制串行扩展总线，它只需要两根线（串行时钟线和串行数据线）即可在连接于总线上的器件之间传送信息。IC总线规范中的传送速度可达400Kb/s，总线驱动能力400pf，可带电插拔。计算机外围器件市场上有许多带IC总线的外围芯片可用。如：串行EEPROM，串行ADC/DAC，串行时钟芯片，串行数字电位器，串行微处理器监控芯片，串行温度传感器等等。2. SDA和SCL为什么采用漏极开路形式并且要接上拉电阻？IC总线结构 I2C总线

23、规定SDA线和SCL线是各设备对应输出状态相“与”的结果，IC总线上接口芯片的输出必须是漏极开路或集电极开路结构。输出端必须接上拉电阻。 为了使总线上所有电路输出实现“与”的逻辑功能，使其能够线与，用以实现总线的仲裁（即判断多个器件的主从关系），否则只能输出低电平。总线上数据的有效性：I2C总线规定，SCL的一个时钟周期传送一位数据，并且在SCL的高电平期间，SDA上的数据必须保持稳定的逻辑电平状态，即高电平位数据1，低电平位数据0.只有在时钟SCL为低电平时，才允许数据线上的电平状态变化。3. I2C总线的开始信号和结束信号的逻辑时序是什么？ 起始信号：在时钟线SCL保持高电平期间，数据线S

24、DA出现由高电平向低电平变化时，启动IC总线。称之为IC总线的起始信号。 终止信号：在时钟线SCL保持高电平期间，数据线SDA出现由低电平向高电平变化时，停止IC总线数据传送。称之为IC总线的终止信号。4. 在E2PROM的访问中，I2C的应答和非应答信号如何使用？I2C总线数据传送时，每传送一个字节数据后都必须有应答信号，与应答信号相对应的时钟由主控器产生，这时，发送器必须在这一时钟位上释放数据线，使其处于高电平状态，以便接收器在这一位上送出应答信号。应答信号在第九个时钟位上出现，接收器输出低电平为应答信号（A），输出高电平则为非应答信号（/A）。5. 在I2C总线上，数据的传送方向如何决定

25、？数据传送和传送方向 IC总线规定，起始信号代表一次数据传送的开始，其后为寻址字节，寻址字节由高7位地址和最低1位方向位组成。方向位表明是“读”或“写”操作，方向位为“0”时表明主控器对被控器的写操作，为1时表明主控器对被控器的读操作。在寻址字节后是读或写的数据字节与应答位。在数据传送完成后主控器都必须发送终止信号。6. 在I2C器件的访问中，器件地址和偏移地址各有什么含义？器件地址:选择该写外挂的哪个器件偏移地址：是选中器件内存储空间的地址。与普通的I2C器件访问指令相比，由于E2PROM器件中有多个单元，为了访问到特定单元，所以必须指定要访问的单元的地址（WordAdr）。为了与器件地址（

26、或设备号，SLA）相区别，这个具体的单元地址称为偏移地址。7. 为访问I2C器件E2PROM，请写出写入N字节的指令格式。/ Offset ;要访问的目的器件数据的偏移地址/Size;要访问的单元字节个数/*RamBuf; 要写的数据存放在内存中的起始地址void E2prom Write(uchar Offset,uchar Size,uchar *RamBuf )12cStart(); /发起始信号 WrtByte(EEPROM); /写入器件地址WrtByte(Offfset); /写入要访问的单元地址While(Size-) WrtByte(*RamBuf+); /写1字节I2cSto

27、p(); 一般I2C指令格式 (a) I2C指令中，时钟信号SCL由主CPU发出； (b) 数据信号SDA由读写方向决定主或从器件发出； 写N字节指令（对当前地址，无偏移） 数据由CPU发出，响应信号A由被写芯片发出。SLAW是器件地址（例如A0H） 读N字节指令（对当前地址，无偏移） 数据由被读芯片发出，响应信号A和/A由CPU发出。SLAR是器件地址+1（例如A1H） E2PROM的I2C指令中通常还要包含存储器内部单元的偏移地址。 写N字节指令 数据由CPU发出，响应信号A由被写芯片发出。SLAW是器件地址（A0H），WordAdr是单元偏移地址DataN。 读N字节指令 数据由被读芯片

28、发出，响应信号A和/A由CPU发出。 SLAW是器件地址（A0H）， SLAR是器件地址+1（A1H）， WordAdr是单元偏移地址。 注意：读指令有2次开始信号（4）与普通的I2C器件访问指令相比，由于E2PROM器件中有多个单元，为了访问到特定单元，所以必须指定要访问的单元的地址(WordAdr) 。为了与器件地址（或设备号，SLA ）相区别，这个具体的单元地址称为偏移地址。 E2PROM的读指令，相当于先通过一条写指令来指定单元偏移地址，然后再用一条读当前地址的指令来完成读过程。8. 编写向E2PROM写入1字节数据时的子程序。（5）写1字节到E2PROM void WrtByte(u

29、nchar TempB) unchar i; /写1字节 for(i=0; i8; i+) if(TempB & 0x80) /数据由高位到低位 SDA=1; else SDA=0; _nop_(); SCL=1; TempB=TempB1; SCL=0; SDA=1; / 准备读应答信号 SCL=1; _nop_(); while(SDA=1); / 等待低电平应答信号 SCL=0; 9. 编写从E2PROM读出1字节数据时的子程序读1字节内容 unchar ReadByte() / 读1字节内容 unchar i, DataByte; SDA=1; / 准备读管脚 DataByte = 0; for(i=0;i8;i+) SCL=1; DataByte=DataByte1; if(SDA=1) / 读取1位数据，由高到低 DataByte |= 0x01; SCL=0; return DataByte; / 返回1字节数据