單片微型計(jì)算機(jī)原理胡乾斌課后習(xí)題答案

1、習(xí)題11.1什么是單片微型計(jì)算機(jī)答：?jiǎn)纹⑿陀?jì)算機(jī)是將計(jì)算機(jī)的基本部件微型化并集成到一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)，是計(jì)算機(jī)微型化的典型代表之一，通常片內(nèi)都含有CPU、ROM、RAM、并行IO、串行IO、定時(shí)器計(jì)數(shù)器、中斷控制、系統(tǒng)時(shí)鐘及系統(tǒng)總線等。1.2單片機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了哪幾個(gè)階段？在哪一階段確立了單片機(jī)在嵌入式應(yīng)用中的地位。答：?jiǎn)纹瑱C(jī)初級(jí)階段（1974—1976年），芯片化探索階段（1976—1978年），8位單片機(jī)成熟階段（1978—19

2、82年），從SCM向MCU過(guò)渡階段（1983—1990年），MCU百花齊放階段（1990年—至今）。其中，芯片化探索階段（1976—1978年）確立了單片機(jī)在嵌入式應(yīng)用中的地位。1.3單片機(jī)可分為幾個(gè)系列？簡(jiǎn)述每個(gè)系列的主要特性。答：?jiǎn)纹瑱C(jī)按系列可分為80C51系列、PIC系列和AVR系列等。PIC系列單片機(jī)是MicroChip公司的產(chǎn)品，與51系列單片機(jī)不兼容。1)PIC系列單片機(jī)最大的特點(diǎn)是從實(shí)際出發(fā)，重視產(chǎn)品的性能與價(jià)格比，發(fā)展多

3、種型號(hào)來(lái)滿足不同層次的應(yīng)用要求。2)精簡(jiǎn)指令使其執(zhí)行效率大為提高。3)產(chǎn)品上市零等待（Zerotimetomarket）。4)PIC有優(yōu)越開(kāi)發(fā)環(huán)境。5)其引腳具有防瞬態(tài)能力，通過(guò)限流電阻可以接至220V交流電源，可直接與繼電器控制電路相連無(wú)須光電耦合器隔離，給應(yīng)用帶來(lái)極大方便。6)徹底的保密性。7)自帶看門(mén)狗定時(shí)器，可以用來(lái)提高程序運(yùn)行的可靠性。8)睡眠和低功耗模式。AVR單片機(jī)是1997年由ATMEL公司研發(fā)出的增強(qiáng)型內(nèi)置Flash的

4、RISC(ReducedInstructionSetCPU)精簡(jiǎn)指令集高速8位單片機(jī)。AVR單片機(jī)的主要特性高性能化主要是指進(jìn)一步改進(jìn)CPU的性能，加快指令運(yùn)算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性。采用精簡(jiǎn)指令集（RISC）結(jié)構(gòu)，可以大幅度提高運(yùn)行速度。并加強(qiáng)位處理功能、中斷和定時(shí)控制功能；采用流水線結(jié)構(gòu)，指令以隊(duì)列形式出現(xiàn)在CPU中，因而具有很高的運(yùn)算速度，有的甚至采用多級(jí)流水線結(jié)構(gòu)。單片機(jī)的擴(kuò)展方式從并行總線到發(fā)展出各種串行總線，并被工業(yè)界

5、接受，形成一些工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。如I2C、SPI串行總線等。它們采用3條數(shù)據(jù)總線代替現(xiàn)行的8條數(shù)據(jù)總線，從而減少了單片機(jī)引線，降低了成本。單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)化及規(guī)范化。（3）單片機(jī)的小容量低廉化小容量低廉的4位、8位機(jī)也是單片機(jī)發(fā)展方向之一。其用途是把以往用數(shù)字邏輯電路組成的控制電路單片化。專用型的單片機(jī)將得到大力發(fā)展。使用專用單片機(jī)可最大限度地簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高可靠性，使資源利用率最高。在大批量使用時(shí)有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。（4）單片機(jī)的外圍電路

6、內(nèi)裝化隨著集成度的不斷提高，可以把眾多的外圍功能器件集成到單片機(jī)內(nèi)。除了CPU、ROM、RAM外，還可把AD、DA轉(zhuǎn)換器、DMA控制器、聲音發(fā)生器、監(jiān)視定時(shí)器、液晶驅(qū)動(dòng)電路、鎖相電路等一并集成在芯片內(nèi)。為了減少外部的驅(qū)動(dòng)芯片，進(jìn)一步增強(qiáng)單片機(jī)的并行驅(qū)動(dòng)能力。有的單片機(jī)可直接輸出大電流和高電壓，以便直接驅(qū)動(dòng)顯示器。為進(jìn)一步加快IO口的傳輸速度，有的單片機(jī)還設(shè)置了高速I(mǎi)O口，可用最快的速度驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備，也可以用最快的速度響應(yīng)外部事件。甚至單

7、片機(jī)廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，把所需要的外圍電路全部集成在單片機(jī)內(nèi)，制造出具有自己特色的單片機(jī)。（5）單片機(jī)的全面CMOS化單片機(jī)的全面CMOS化，將給單片機(jī)技術(shù)發(fā)展帶來(lái)廣闊的天地。CMOS芯片除了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機(jī)可以工作在功耗精細(xì)管理狀態(tài)。低功耗的技術(shù)措施可提高可靠性，降低工作電壓，可使抗噪聲和抗干擾等各方面性能全面提高。單片機(jī)的全盤(pán)CMOS化的效應(yīng)不僅是功耗低，而且?guī)?lái)了產(chǎn)品的高可靠性、高抗干擾能

8、力以及產(chǎn)品的便攜化。(6)單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)化單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，單片機(jī)向MCU發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決。因此，專用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了SOC（SystemonChip）化趨勢(shì)。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計(jì)、EDA工具的發(fā)展，基于SOC的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)有較大的發(fā)展。因此，隨著集成電路技術(shù)及工藝的快速發(fā)展，對(duì)單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。1.5單片機(jī)具有哪些突