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《单片机原理及应用》课后习题习题11.单片机的基本含义和主要特点是什么?答:基本含义单片机是将计算机的四个基本部件,即运算器、控制器、存储器和输入输出接口微型化并集成在一块芯片上的微型计算机。单片机的全称为单片微型计算机,又称为微控制器。主要特点1)有优异的性能价格比。于单片机的应用不断向高级应用和复杂应用扩展,因此,其性能越来越高,如速度越来越快,内存越来越大,处理字长越来越长等。而大批量的生产和使用也使单片机的价格越来越低。2)集成度高、体积小、有很高的可靠性。单片机把各功能部件集成在一块芯片上,内部采用总线结构,减少了各芯片之间的连线,大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。另外,其体积小,对于强磁场环境易于采取屏蔽措施,适合在恶劣环境下工作。3)控制功能强。为了满足工业控制的要求,一般单片机的指令系统中均有极丰富的转移指令、I/O口的逻辑操作以及位处理功能。单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的微机。4)低功耗、低电压,便于生产便携式产品,如手机等。20161/24现在的单片机在功耗上已达到了极高的水平,不少芯片的功耗已达到微安级,在一粒纽扣电池供电的情况下就可长期运行。25)外部总线增加了IC及SPI等串行总线方式,进一步缩小了体积,简化了结构。6)单片机的系统扩展和系统配置较典型、规范,容易构成各种规模的应用系统。2.简述单片机的基本组成及各部分功能。答:单片机芯片内部结构包括中央处理器CPU(CentralProcessingUnit)、程序存储器ROM、随机存储器RAM、I/O口、定时/计数器、中断系统以及将这些部分连接起来的总线,它们都分布在总线的两旁,并和它连通。一切指令、数据、控制信号都可经内部总线传送。1)中央处理器CPU——单片机的核心单元,运算器和控制器组成,控制整个单片机系统协调工作,决定了单片机的运算能力和处理速度。2)程序存储器ROM——用于存放用户程序,只允许读操作,ROM的信息可在断电后长期保存。3)随机存储器RAM——用于存放程序运行时一些需要临时保存的工作变量和数据,所20162/24以有时直接称之为数据存储器。RAM存放的信息可随机“读出”或“写入”,其中存放的内容是易失性的,掉电后会丢失。4)并行I/O口——单片机的重要资源,用于并行通信,负责实现CPU与并行设备的联系。它可以使单片机和存储器或外设之间并行的传送数据。5)串行I/O口——用于串行通信,负责实现CPU与串行设备或其他单片机的联系。它可以把单片机内部的并行数据一位一位向外传送,也可以一位一位地接收外部送来的数据并把它们变成并行数据送给CPU处理。6)定时器/计数器——用于单片机内部精确定时或对外部事件进行计数。并可用定时、计数结果对单片机以及系统进行控制。17)系统时钟——相当于PC微机中的主频。通常采用外接石英晶体或其他振荡源提供时钟信号输入,也可用内部RC振荡器。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列,作为单片机工作的时间基准,典型的晶体振荡频率为12MHZ。8)总线——各种数据信息的公共通道,包括内部总线和外部总线。CPU通过总线与内20163/24设以及I/O接口电路交换信息。3.单片机的分类及主要指标是什么?答:一、目前单片机品种很多,至少有五十多个系列、三百多个品种,可按以下方式进行分类。按适用范围分专用型——是为过程控制、参数监测、信号处理等方面的特殊需要而专门设计的单片机,是专门针对某些产品的特定用途而制作的。通用型——通用型单片机是一种基本芯片,可把开发资源全部提供给应用者的微型控制器,它内部资源比较丰富,性能全面且适用性强,能覆盖多种应用需求按制造工艺分分HMOS工艺,CHMOS工艺按字长分可分为4位机、8位机、16位机和32位机等,字长越长其运算处理的速度越快,功能越强大。二、指标速度CPU处理速度,常用单位是MIPS,目前最快的单片机可达200MIPS。单片机的速度与系统时钟相联系,但并不是频率越高处理速度就越快,对于同一型号的单片机来说,采用频率高的时钟一般比频率低的速度快。位数单片机一次处理数据的宽度。它与微处理器内部寄存器以及CPU内部数据总线宽度是一致的。按位数分类,单片机可以分成8位机、16位机、32位机、64位机等。位数越多,所表示的数据精度就越高。在完成同样精度的运算时,位数20164/24较多的单片机比位数较少的单片机运算速度快。功耗为了满足广泛使用于便携式系统的要求,目前许多单片机内的工作电压仅为~,而工作电流仅为数百毫安,一些低功耗的单片机的静态电流甚至可以达到μA或nA级。I/O口不同类型的单片机其输入/输出接口有很大差别。一般从几个到几十个。例如,MCS-51系列单片机有4个接口,使用上很方便。在片内接口不够时,可考虑进行接口扩展。存储器包括数据存储器和程序存储器。数据存