当前位置：首页 > 单片机中级教程答案第二章
答:
(1)通用工作寄存器组的特点：
用寄存器直接寻址、指令的数量最多、均为单周期指令、执行速度最快。 (2)通用工作寄存器组的选用：
在某一时刻，只能选用一个工作寄存器组使用。其选择是通过软件对程序状态字(PSW）中的RS0、RSl位的设置来实现的。设置RS0、RSl时可以对PSW进行字节寻址，也可以进行位寻址间接或直接修改RS0、RSl的内容。若RSl、RS0均为0时，则选用工作寄存器组0；若RSl、RS0为1时，则选用工作寄存器组1；其他以此类推。 (3)工作寄存器的现场保护：
对于工作寄存器的现场保护一般在主程序中使用一组工作寄存器。而在进人子程序或中断服务程序时切换到另一组工作寄存器；在返回主程序前再重新切换回原来的工作寄存器
2.8： 堆栈有哪些功能?堆栈指示器(SP)的作用是什么?在程序设计时为什么还要对SP重新赋值?
答:
(1)堆栈的功能：
堆栈是内部数据RAM区中数据先进后出或后进先出的区域。其具体功能有两个:保护断点和保护现场。
(2)堆栈指示器(SP)的作用：
堆栈指示器(SP)是一个8位寄存器存放当前的堆栈栈顶所指存储单元地址的。 (3)对SP的重新赋值的原因：
系统复位后SP内容为07H。如不重新定义，则以07H为栈底，压栈的内容从08H单元开始存放。如需使用深度较大的堆栈时将会影响到工作寄存器的使用。所以要对SP进行重新的赋值，使堆栈区设定在片内数据RAM区中的某一空白区域内。堆栈深度以不超过片内RAM空间为限。
2.9： 为什么说 80C51具有很强的布尔(位)处理功能？共有多少单元可以位寻址?采用布尔处理有哪些优点？
答：
(1)80C51具有很强的布尔(位)处理功能：
在80C5I单片机系统中与字节处理器相对应，还特别设置了一个结构完整的布尔(位)处理器。在该系统中除了程序存储器和ALU与字节处理器合用之外，还有自己的:
①累加器CY:借用进位标志位。在布尔运算中CY是数据源之一，又是运算结果的存放处，是位数据传送中的中心。根据CY的状态程序转移:JC relJNC relJBC rel。 ②位寻址的RAM区:从内部数据RAM区的32~47(20H~2FH)的16个字节单元，共包含128位(0~127)，是可位寻址的RAM区。
③位寻址的寄存器:特殊功能寄存器(SFR)中的可位寻址的位。
④位寻址的并行I/O口:P0、Pl、P2及P3各口的每一位都可以进行位寻址。
⑤位操作指令系统:位操作指令可实现对位的置位、清0、取反、位状态判跳、传送、位逻辑、运算、位输人/输出等操作。
强大的布尔(位)处理功能是80C5l系列单片机的突出优点之一。 (2)可以位寻址单元的数目：
可以位寻址的单元共有228个。分布在:
①RAM区:20H~2FH字节中所有位共计有128个单元。
②特殊功能寄存器区:P0、TCON、Pl、SCON、P2、IE、P3、1P.PSW、A、B、PCON及TMOD中的相应位，共计95个单元(IE中有两位无定义，IP中有三位无定义，PSW中有一位无定义，PCON中有三位无定义)。
(3)采用布尔处理方法的优点：
利用位逻辑操作功能进行随机逻辑设计可把逻辑表达式直接变换成软件执行，方法简便，免去了过多的数据往返传送、字节屏蔽和测试分支，大大简化了编程，节省存储器空间，加快了处理速度。还可实现复杂的组合逻辑处理功能。所有这些特别适用于某些数据采集实时测控等应用系统。这些给“面向控制”的实际应用带来了极大的方便，是其他微机机种所无可比拟的。
2.10： 80C51单片机的时中周期、机器周期、指令周期是如何设置的？当主频为12MHZ时一个机器周期等子多少微秒(us)？执行一条最长的指令需多少微秒(us)？
答:
1) 80C51中定时单位的设置为时序定时单位，共有4个，从小到大依次是:节拍、状态、机器周期和指令周期。
●时钟周期:节拍是CPU处理动作的最小周期称为时钟周期。一个状态周期就包含两个节拍，其前半周期对应的节拍叫Pl，后半周期对应的节拍叫P2。
●机器周期：80C51采用定时控制方式，因此它有固定的机器周期。规定一个机器周期的宽度为6个状态并依次表示为Sl~S6。由于一个状态又包括两个节拍，因此一个机器周期总共有12个节拍，分别记作SlPl、SlP2?S6P2。由于一个机器周期共有12个振荡脉冲周期，因此机器周期就是振荡脉冲的12分频。
当振荡脉冲频率为12MHz时，1个机器周期为lus；当振荡脉冲频率为6MHz时，1个机器周期为2us。
●指令周期:执行一条指令所需要的时间称为指令周期。指令周期是最大的时序定时单位。80C51的指令周期根据指令的不同可包含有1、2、4个机器周期。 2)当主频为12MHz时1个机器周期为1us。
3)执行一条时间最长的指令-----MUI和DIV指令需要4个机器周期，即需要4us。
2.11： 单片机有几种复往方法?复往后抗暴的初始状态如何即各寄存器的状态如何?
答:
(1)单片机复位方法：
单片机复位方法有:上电自动复位、按键电平复位和外部脉冲三种方式（其复位电路见课本38页图2-14）。 (2)复位后的初始状态：
复位后机器的初始状态,即各寄存器的状态:PC之外,复位操作还对其他一些特殊功能寄存器有影响,它们的复位状态见课本37页【表2-6：特殊功能寄存器的复位状态】。另外ALE=1，/PSEN=1。
2.12： 举例说明单片机在工业控制系统中低功耗工作方式的意义及方法。
答:
1). 低功耗系统设计的意义：
按传统观念，低功耗系统只是便携式系统中考虑的问题。然而从经典电子系统发展到现代电子系统，低功耗系统应是一切现代电子系统的普通取向。实现系统运行的低功耗是现代电子系统的普通取向，是“绿色”电子的基本要求。除了节省能源外，低功耗系统还具有显著的电磁兼容EMC(Electro Magnetic Compatib;lily)效益和可靠性效益。 (1)实现“绿色”电子，节省能源
在许多现代电子系统，如家用电器和视频音像系统中，普遍采用遥控操作，在不使用时大都处于待机状况下。据有关部门统计，目前，许多家用电器在备用状态下耗费的电量已超过实际使用中消耗的电量。据报道，美国家用电器每年在备用状态下浪费的能源达10亿美元。采用低功耗系统设计不仅能减少使用中的功耗，而且可以减少备用状态下的功耗。 在节省能源的同时，许多低功耗设计采用的最大静态化设计有利于减少电磁污染。 (2)促进便携化发展
低功耗设计技术有利于电子系统向便携化发展。便携式电脑/笔记本电脑是低功耗系统 设计的成果。现代电子系统便携化拓宽了它的应用领域。 (3)诱人的可靠性效益
低功耗系统设计不可避免要走全CMOS化道路和功耗管理的道路。在数字电路中MOS电路有较大的噪声容限，在功耗管理中常采用休闲、掉电、睡眠、关断及电源关闭等方式，在这些方式下系统对外界噪声失敏，大大减少了因噪声干扰产生的出错概率。 2).CMOS电路是低功耗系统设计的首选 (1)CMOS电路的功耗特性
CMOS电路的功耗特性十分鲜明,表现在本质低功耗,静态与动态功耗的巨大差异及功耗可控性等因素上.
①本质低功耗:在题表2-2中,将高速CMOS逻辑电路与传统TTL逻辑电路的功耗进行了对比.可以看出:CMOS器件有极低的静态功耗并要求极小的输人驱功电流。因此使用CMOS电路器件可构成本质低功耗的电路系统。
②静、动态功耗的巨大差异:从题表2-1中看出传统的TTL电路中没有静、动态功耗差异,也就不存在利用无谓等待状态的低功耗运行方式。在CMOS电路中静、动态功耗差异十分显著,而且动态功耗与时钟速度相关,随时钟频率加大功耗急剧上升。由于CMOS电路中的静、动态功耗的巨大差异,形成了CMOS器件中形形色色的低功耗运行方式。各种低]耗方式的核心就是CMOS电路的最大静态化控制。
③动态功耗相关参数多:根据动态功耗P\是瞬间导通功耗PTC与静态功耗PC之和J表达式为
PA=PTC+Pc=VDD×ITC+fCL×VDD
动态功耗PA除直接与电源电压VDD、时钟频率土及输出电容CL有关外导通电流ITC还与逻辑电平的跳变速率有关。这些相关因素都是CMOS电路系统中的重要运行参数。要设计最小功耗系统就要在系统中根据实际的时、空运行状态来管理这些参数保证系统有最小的运行功耗。
④静态功耗的温度特性:CMOS电路的静态功耗主要是保护二级管和PMOS、NMOS管寄生二极管的泄漏电流。常温下静态功耗极小,但随温度增高呈指数上升,对温度敏感。多数CMOS电路在850C或1250C工作环境下,其静态功耗大约是常温下的30~50倍,相应的输人电流约增加10倍以上。
(2)降低CMOS电路功耗的途径
按照CMOS电路的功耗特性降低功耗的途径如下:
①大力降低系统或器件的工作电压。随着器件工作电压的下降功耗会显著下降。目前,集成电路器件普遍从+5V电源向+3V电源过渡。有些低功耗的CMOS器件己出现2.7V、1.8V的工作电压,表明了电压控制在CMOS电路中的重要作用。
②控制CMOS器件申的时钟频率。时钟宜低不宜高,同时时钟不用时应及时关断,实现系统的最大时空静态化管理来降低系统功耗。在CMOS器件中有许多低功耗方式就是基于系统时钟管理来实现的。
③在CMOS电路系统中实施最大限度的静态化运行管理。使无谓等待下的电路处于静态功耗关闭时钟停止动态输人或关闭电源。 3）.低功耗系统中单片机的选择和应用
低功耗系统设计中器件选择是基础。选择的器件不仅要求本质低功耗,而且要求具有良好的功耗控制功能。
(1)采用CMOS工艺制造的单片机
目前单片机已普遍采用高速CMOS工艺应用系统设计时不再选用非CMOS单片机。在低功耗系统设计的单片机选择时主要考虑单片机的本质低功耗与功耗管理性能。CMOS工艺制造的80C51系列单片机具有优良的功耗管理性能 (2)低功耗运行方式
早期CMOS单片机的功耗控制主要是对系统时钟实施管理而出现的休闲ID(IDle)方式和
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