單片機(jī)原理與嵌入式設(shè)計(jì)-習(xí)題及答案ch02

第二章硬件基礎(chǔ)知識(shí)介紹運(yùn)算器的功能是什么，運(yùn)算器由幾部分構(gòu)成以及各部分的功能。運(yùn)算器的功能是：對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。運(yùn)算器由算術(shù)邏輯運(yùn)算部件ALU、累加器ACC、程序狀態(tài)字寄存器psw和兩個(gè)暫存器等組成。各部分主要功能如下。①算術(shù)邏輯運(yùn)算部件ALU.ALU由加法器和其他邏輯電路組成。ALU主要用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算，運(yùn)算的結(jié)果一般送回累加器ACC，而運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)信息送至程序狀態(tài)字寄存器PSW。②累加器ACC.ACC是一個(gè)8位寄存器，指令助記符可簡(jiǎn)寫為“A”，它是CPU工作時(shí)最繁忙、最活躍的一個(gè)寄存器。CPU的大多數(shù)指令都要通過累加器“A”與其他部件交換信息。ACC常用于存放使用次數(shù)高的操作數(shù)或中間結(jié)果。累加器的進(jìn)位位Cy(位于程序狀態(tài)字寄存器PSW中)是特殊的，因?yàn)樗瑫r(shí)又是位處理器的位累加器。③程序狀態(tài)字寄存器PSW。PSW是一個(gè)8位寄存器，用于寄存當(dāng)前指令執(zhí)行后的某些狀態(tài)信息，即反映指令執(zhí)行結(jié)果的一些特征，供某些指令(如控制類指令)查詢和判斷，不同的特征用不同的狀態(tài)標(biāo)志來表示。請(qǐng)簡(jiǎn)單描述控制器的任務(wù)以及它的幾種工作方式?？刂破鞯闹饕蝿?wù)是識(shí)別指令，并根據(jù)指令的性質(zhì)控制單片機(jī)各功能部件，從而保證單片機(jī)各部分能自動(dòng)、協(xié)調(diào)地工作。程序計(jì)數(shù)器PC的基本工作方式有如下幾種。①最基本的工作方式：程序計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1。②執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時(shí)，程序計(jì)數(shù)器將被置入新的數(shù)值，從而使程序的流向發(fā)生變化。③在執(zhí)行調(diào)用子程序指令或響應(yīng)中斷時(shí)，單片機(jī)自動(dòng)完成如下操作：●將PC的現(xiàn)行值即斷點(diǎn)地址送入堆棧?！駥⒆映绦虻娜肟诘刂坊蛑袛嘞蛄康牡刂匪腿隤C，程序流向子程序或中斷程序，CPU開始執(zhí)行子程序或中斷子程序。子程序或中斷子程序執(zhí)行完，當(dāng)遇到子程序調(diào)用返回或中斷函數(shù)返回時(shí)，將堆棧的斷點(diǎn)值彈回到程序計(jì)數(shù)器PC中，程序的流程又返回原來的地方，繼續(xù)執(zhí)行主程序。什么是時(shí)鐘周期、機(jī)器周期、指令周期。(1)振蕩周期與狀態(tài)。振蕩周期又稱時(shí)鐘周期，是單片機(jī)提供定時(shí)的時(shí)鐘源周期。時(shí)鐘周期是單片機(jī)中最基本、最小的時(shí)間單位，等于振蕩頻率fosc的倒數(shù)。時(shí)鐘脈沖經(jīng)過二分頻后得到單片機(jī)的狀態(tài)周期(記作S)，每個(gè)狀態(tài)周期分為兩個(gè)節(jié)拍P1和P2。(2)機(jī)器周期。執(zhí)行一條指令的過程可分為若千個(gè)階段，每個(gè)階段完成一個(gè)規(guī)定的操作，完成一一個(gè)基本操作所需要的時(shí)間稱為一個(gè)機(jī)器周期。(3)指令周期。指令周期定義為執(zhí)行一條指令所用的時(shí)間。按指令周期所占機(jī)器周期的個(gè)數(shù)，可以將指令分為單周期指令、雙周期指令和四周期指令。指令周期的長(zhǎng)短決定了單片機(jī)執(zhí)行該指令的速度，所含周期越少，指令的執(zhí)行速度越快。請(qǐng)闡述電阻的工作原理以及電阻的分類。阻值是描述導(dǎo)體導(dǎo)電性能的物理量，用R表示，單位為歐姆(Ω)。阻值由導(dǎo)體兩端的電壓U與通過導(dǎo)體的電流I的比值來定義，即：所以，當(dāng)導(dǎo)體兩端的電壓一定時(shí)，阻值越大，通過的電流就越?。环粗?，阻值越小，通過的電流就越大。因此，阻值的大小可以用來衡量導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的強(qiáng)弱，即導(dǎo)電性能的好壞。電阻的阻值與導(dǎo)體的材料、形狀、體積及周圍環(huán)境等因素有關(guān)。電阻率是描述導(dǎo)體導(dǎo)電性能的參數(shù)。對(duì)于由某種材料制成的柱形均勻?qū)w，其阻值R與長(zhǎng)度L成正比，與橫截面積S成反比，即：2.電阻的分類(1)按伏安特性分類。對(duì)于大多數(shù)導(dǎo)體來說，在一定的溫度下，其阻值幾乎維持不變而為一定值，這類電阻稱為線性電阻。有些材料的阻值明顯地隨著電流(或電壓)而變化，其伏安特性是一條曲線，這類電阻稱為非線性電阻。非線性電阻在某一給定的電壓(或電流)作用下，電壓與電流的比值為在該工作點(diǎn)下的靜態(tài)電阻，伏安特性曲線上的斜率為動(dòng)態(tài)電阻。表達(dá)非線性電阻特性的方式比較復(fù)雜，但這些非線性關(guān)系在電子電路中得到了廣泛的應(yīng)用。(2)按材料分類①繞線電阻②碳合成電阻③碳膜電阻④金屬膜電阻⑤金屬氧化膜電阻(3)按用途分類，有通用、精密、高頻、高壓、高阻、大功率和電阻網(wǎng)絡(luò)等。(4)特殊功能電阻。①保險(xiǎn)電阻②敏感電阻(5)按封裝分類，有直插電阻、貼片電阻等。貼片電阻體積相對(duì)較小，已成為主流。結(jié)合電容的性質(zhì)請(qǐng)列舉出電容的分類以及電容的分類。(1)電容的分類。電容由兩個(gè)金屬極中間夾有絕緣材料(介質(zhì))構(gòu)成。由于絕緣材料不同，所構(gòu)成的電容種類也有所不同。①按結(jié)構(gòu)可分為固定電容、可變電容、微調(diào)電容。②按介質(zhì)材料可分為氣體介質(zhì)電容、液體介質(zhì)電容、無機(jī)固體介質(zhì)電容、有機(jī)固體介質(zhì)電容、電解電容。③按極性分為有極性電容和無極性電容。④按用途分為高頻旁路、低頻旁路、濾波、調(diào)諧、高頻耦合、低頻耦合、小型電容。⑤按制造材料的不同可以分為瓷介電容、滌綸電容、電解電容、鉭電容，還有先進(jìn)的聚丙烯電容等。⑥按封裝分為直插電容、貼片電容。貼片電容體積相對(duì)較小，分布參數(shù)也相對(duì)較小，常用于對(duì)體積有要求與抗干擾的場(chǎng)合。(2)電容的選擇。選擇電容時(shí)要考慮的因素：①電容值；②額定耐壓；③電容值誤差；④直流偏壓下的電容量變化量；⑤噪聲等級(jí)；⑥電容的類型；⑦電容的規(guī)格。請(qǐng)列舉出二極管的分類以及二極管相關(guān)的參數(shù)。按材料劃分，二極管可分為鍺(Ge)二極管和硅(Si)二極管。按用途劃分，二極管可分為檢波二極管、整流二極管、穩(wěn)壓二極管、開關(guān)二極管、隔離二極管、肖特基二極管、發(fā)光二極管、硅功率開關(guān)二極管等。按照管芯結(jié)構(gòu)，二極管可分為點(diǎn)接觸型二極管、面接觸型二極管及平面型二極管。幾種基本參數(shù)：(1)最大整流電流Ip(2)最高反向工作電壓Uam(3)反向電流Iam(4)動(dòng)態(tài)電阻Ra(5)最高工作頻率fmax(6)電壓溫度系數(shù)auz結(jié)合三極管的作用分析三極管功能。三極管的電流放大作用實(shí)際上是利用基極電流的微小變化去控制集電極電流的巨大變化，但在實(shí)際使用中常常通過電阻將三極管的電流放大作用轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷悍糯笞饔没蜷_關(guān)作用。三極管的放大作用可描述為：集電極電流ic受基極電流ib的控制，并且基極電流很小的變化會(huì)引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關(guān)系一集電極電流的變化量是基極電流變化量的β倍，即電流變化被放大了β倍，一般把β稱為三極管的放大倍數(shù)(β一般遠(yuǎn)大于1，如幾十、幾百)。將一個(gè)變化的小信號(hào)加到基極和發(fā)射極之間，就會(huì)引起基極電流站的變化，ib的變化被放大后，導(dǎo)致了ic很大的變化。如果集電極電流ic是流過一一個(gè)電阻R的，那么將這個(gè)電阻上的電壓取出，即得到放大后的電壓信號(hào)。請(qǐng)寫出場(chǎng)效應(yīng)管的特點(diǎn)。(1)場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制型器件，可以通過柵極電壓來控制漏極電流，使得驅(qū)動(dòng)電路十分簡(jiǎn)單。(2)場(chǎng)效應(yīng)管的控制輸入端電流極小，因此它的輸入電阻(107~1012Ω)很大。(3)它是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電的，因此其溫度穩(wěn)定性較好。(4)它組成的放大電路的電壓放大系數(shù)要小于三極管組成的放大電路的電壓放大系數(shù)。(5)場(chǎng)效應(yīng)管的抗輻射能力強(qiáng)。(6)由于它不存在雜亂運(yùn)動(dòng)的電子擴(kuò)散引起的散粒噪聲，所以噪聲低。(7)驅(qū)動(dòng)功率小，開關(guān)速度快，工作頻率高。根據(jù)繼電器的原理繼電器可以分為哪幾類，繼電器的三種觸點(diǎn)形式是什么。按照繼電器的工作原理可以將繼電器分為電磁繼電器、固態(tài)繼電器、溫度繼電器、光繼電器、時(shí)間繼電器、高頻繼電器和極化繼電器等。繼電器的觸點(diǎn)有三種基本形式。(1)常開型：線圈不通電時(shí)兩個(gè)觸點(diǎn)是斷開的，通電后，兩個(gè)觸點(diǎn)閉合。(2)常閉型：線圈不通電時(shí)兩個(gè)觸點(diǎn)是閉合的，通電后，兩個(gè)觸點(diǎn)斷開。(3)轉(zhuǎn)換型：這種觸點(diǎn)組共有三個(gè)觸點(diǎn)，中間是動(dòng)觸點(diǎn)，上下各有一個(gè)靜觸點(diǎn)。線圈不通電時(shí)，動(dòng)觸點(diǎn)和其中一個(gè)靜觸點(diǎn)斷開，和另一個(gè)靜觸點(diǎn)閉合：線圈通電后，動(dòng)觸點(diǎn)移動(dòng)，使原來斷開的變成閉合狀態(tài)，原來閉合的變成斷開狀態(tài)，達(dá)到轉(zhuǎn)換的目的。數(shù)字電路中最基本的邏輯關(guān)系有哪些？數(shù)字電路中最基本的邏輯關(guān)系是與、或、非，對(duì)應(yīng)的最基本的邏輯門是與門、或門和非門。1.“與”邏輯“與”邏輯：只有當(dāng)決定某一事件的