1、1四、分析题1.1 章节1、 分析说明为什么使用 LED 需要接限流电阻，当高电平为+5V 时，正常点亮一个 LED需要多大阻值的限流电阻（设 LED 的正常工作电流为 10mA，导通压降为 0.6V） ，为什么？（6 分）答：因为 LED 导通时，电压降是固定的（0.6V） 。为了使 LED 既能正常工作（电流为10mA） ，又不至于被过大的电流损坏，所以必须加一个限流电阻。2、 请设计一个抢答器单片机系统，要求 4 个按键控制 4 个发光二级管。按键要求用独立式按键，发光二级管可采用共阳级，片内时钟信号采用并联谐振回路。复位电路可为上电自动复位或按键电平复位。画出电路图并简述抢答器的工作原
2、理。 （10 分）解：电路图如下（6 分）P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7其工作原理为：四个按钮分别控制对应的四个发光二级管。先对 p1.4p1.7 进行循环扫描，当检测到某位为 0 时，停止扫描，即不会再响应按键。根据变为 0 的位对其相对应的p1.0p1.3 输出 0，点亮发光二极管。一次抢答完，按复位按钮复位。 （4 分）3、 试分析 89C51 单片机 RAM 和 ROM 在用途上和编址上有什么区别？（10 分）答：数据存储器 RAM 是用于存放运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等。 （2 分）数据存储
3、器空间也分为片内和片外两大部分，即片内 RAM 和片外 RAM。89C51 单片机片外数据存储器空间为 64KB,地址为 0000HFFFFH ；片内存储器空间为 256 字节，地址为0000H00FFH 。 (3 分)程序存储器 ROM 用于存放编好的程序和表格常数。 （2 分）2程序存储器 ROM 编址容量为 4KB，地址为 0000H0FFFH。片外最多可扩至 64KB ROM/EPROM，地址为 1000HFFFFH 。而且片内外统一编址。 （3 分）1.2 章节4 请补充 8031 单片机和 8255 之间扩展的接线图，并作简要说明。 （12 分）8031 单片机的 P0 口 P0.
4、0P0.7 做地址总线和数据总线分时复用。中间添加 74LS373锁存器。8031 传输数据是 8 位的，地址是 16 位的。单片机的数据经 P0.0P0.7 到38255 的 A0.0A0.7；输出地址时，先输出高 8 位，然后进行锁存，再输出低 8 位，然后完成 16 位的地址读取输出到 8255 .5 画出两个采用电平转换器的 TTL 电路与 CMOS 电路的接口电路。 （10 分） （a ）用比较器作电平转换器的接口电路 （5 分） （b）普通接口电路（5 分）6 74LS373 的输出由 P2.6 和 RD 相“或”控制。74LS37 3 的口地址为 BBFFH。若 8031 将输入
5、接口的数据送入片内数据存储器中首地址为 70H 的数据区时，试写出其相应的中断系统初始化及中断服务程序。(10 分)答：中断系统初始化（4 分）PINT:SETB INT0;SETB EA;MOV R0, #70H;SETB EX0;中断服务程序（6 分）4ORG 0003H; PINTO:AJMP PGINT0; ORG 0100H;PG INT0: MOV DPTR, #BBFFH ; MOVX A, DPTR ; MOVRO,A;INC R0; RETI; 1.3 章节7 请设计一个抢答器单片机系统，要求 4 个按键控制 4 个发光二级管。按键要求用独立式按键，发光二级管可采用共阳级，片
6、内时钟信号采用并联谐振回路。复位电路可为上电自动复位或按键电平复位。画出电路图并简述抢答器的工作原理。 （10 分）答案：电路图如下（6 分）：P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3P 1 . 4P 1 . 5P 1 . 6P 1 . 7其工作原理为：四个按钮分别控制对应的四个发光二级管。先对 p1.4p1.7 进行循环扫描，当检测到某位为 0 时，停止扫描，即不会再响应按键。根据变为 0 的位对其相对应的p1.0p1.3 输出 0，点亮发光二极管。一次抢答完，按复位按钮复位。 （4 分）8 某单片机应用系统的 P1 口连接如下图，问：（10 分）（1 ）执行下列程序的第一条
7、指令后。哪些指示灯会亮？（3 分）（2 ）第二条指令的用处（3 分）（3 ）执行到最后， （A ）=? （4 分）5程序为：MOV P1，#0EHORL P1，#C0HMOV A，P1ANL A，#C0H答：(1)#0EH 是给 P1 口赋值即从 P1.7P1.0 赋值 00001110，即给 P1.1 口高电平，P1.0 低电平。L1 两端无电压差不发光，L0 两端有+5V 电压，L0 导通，因此 L0 会亮。 （3 分）(2)ORL 是按位或，P1.7 、P1.6 的输入作准备（准双向口） 。 （3 分）(3)由图可知 P1 口的数值为 A0H，ANL 是按位与，执行第三条命令时 A 中的
8、值为 1000 1110，C0H 的值为 1100 0000 ，按位与有：1000 11101100 0000得到 1000 0000因此执行到最后 A 的内容为 80H。 （4 分）9 如图所示为一 44 行列式键盘与 89C51 的接口电路：（10 分）（1）如何判断有无键按下？（5 分）答：列线送入全扫描字（00H） ，然后将行线电平状态读入累加器 A 中。如果行输入不 全为 1，则说明此时有键按下。（2）如何判断哪个键按下？（5 分）答：依次给列线送低电平，然后查所有行线状态，如果全为 1，则所按下之键不在此 6列；如果不全为 1，则所按下的键必在此列，而且是在与 0 电平行线相交的交
9、点上的那个键。1.4 章节10 把被测量的物理参数最终转换成与参数成比例的 TTL 电平的频率信号，输入到计算机应用系统。这时的前向通道为数字频率输入通道。根据前向通道中所选择的传感器不同，数字频率输入通道结构有很大不同。 请画出最简信号频率输入通道结构并对其结构进行简单解释。 （10 分）答：如果前向通道中采用数字频率传感器(石英谐振式压力传感器等 )，这类传感器把被测物理量变换成脉冲频率、脉冲周期或脉冲数，这时，前向通道结构最为简单。 （2分）其结构图为（5 分）1）数字量传感器将被测量转换成与被测信号成比例的电压( 或电流)脉冲频率(f)、周期(T)或周期数(N) 。 （1 分）2）对于
10、 TTL 电平的 f、T、N 信号可以直接接入 CPU 的 IO 口线、计数器输入端或外部中断信号输入端。 （1 分）3）为了防止噪声侵入，可经过光电隔离后送入。 （1 分）11 已知如图并给出下列程序，请在读图并理解程序后回答下列问题：(1)程序功能为：采集通道 0-7 的模拟量信号。 （2 分）(2)ADC0809 的口地址为 0111 11111 1111 1000 到 0111 1111 1111 1111（3 分）(3)EOC 的作用是：EOC 为 A/D 转换结束信号，用来引起中断或查询，以便读取 A/D 的转换结果。 （2 分）(4)程序运行结果存于：外部 RAM 的 A0HA7
11、H 。 （3 分）ADC：MOV DPTR，#7FFOH7MOV R0， #0A0HMOV R2， #8MOV A，#0LOOP：MOVX DPTR，AJB P3.3，$MOVX A， DPTRMOVX R0,A1NC DPTR1NC R0DJNZ R2,LOOPAJMP ADC题解：地址线由 P2(高八位)和 P0 口控制（低八位） ，在此题中，地址译码器引脚 A、B、C 与地址总线的低 3 三位 A0、A1、A2 相连，以选通 IN0IN7 中的一个通道，当 A0=A1=A2=0 时，选中通道 0，所以 P0 所控制的低八位起始地址为：1111 1000 由 P2.7 为低电平时，选中芯片
12、，所以 P2 地址为 0111 1111 综上所述，ADC0809 的地址为0111 11111 1111 1000 到 0111 1111 1111 1111即 7FF8H7FFFH12 （1）AD 转换器 AD574A 的分辨率为 10 位，如果该转换器的输出数据用百分数来表示分辨率时，其分辨率为多少？（2）若满量程为 8 伏，则 1 LSB 为多少伏？答案：(1): 1/2n *100%=1/210 *100%=0.009765625（5 分）(2):若 A/D 转换为 n 位，满量程为 X 伏，则 1 LSB 为 X/(2n-1)伏。所以 1 LSB 为 8/(210-1 )=1.95
13、36Mv（5 分）1.5 章节13 在后向通道中要达到小信号输出、大功率控制的功能，可以通过各类功率开关接口器件及电路来实现；下图中，通过机械继电器的方式来实现此功能。请简述其工作原理，并说明该方法的主要缺点。请分别说明二极管以及齐纳管在此电路中的作用。 （8 分）8答：在数字逻辑电路中最常使用的机械继电器有簧式继电器。工作原理：单片机控制端输出逻辑信号，将逻辑信号输入到 TTL 门中；通过 TTL 门对输入信号进行逻辑运算；将运算结果输出从而控制线圈是否导通，从而产生磁场。当线圈中有流量通过产生磁场，受到磁场的作用，两个簧片相接触而导通，因此驱动负载电路工作。这种簧式继电器控制电流要求很小，
14、而簧式触点可开关较大的电流。 （3 分）该方法的主要缺点：机械继电器的开关响应时间较大，计算机应用系统中使用机械继电器时，控制程序中必须考虑开关响应时间的影响。 （1 分）二极管的作用：主要是起保护的作用，抑制反向电动势。当 TTL 的输出端输出的信号使得控制端断开电流时，由于线圈的电磁感应现象从而产生磁滞电压；如果没有反向电动势抑制二极管将可能烧坏 TTL 的门电路。 （2 分）齐纳管的作用：主要是起保护的作用，防止产生触点电弧。 （2 分）评分标准：写出任意一个并分析正确均得满分，画出设计图得 4 分，结构、原理和特点各占 2 分，满分 10 分。14 下图是后向通道中 D/A 转换的两种
15、方案图。试分析两种方案的不同点。分别说明两种方案的优缺点。 （10 分）9答：图（a）为每个通道各用一个 D/A 转换器的电路， CPU 和通路之间通过独立的接口缓冲器传送信息，这是一种数字保持的方案。图（b）为多个通道共用一个 D/A转换器的电路，因为共用一个 D/A 转换器，故它必须在 CPU 控制下分时工作。即依次把 D/A 转换器转换成的模拟电压（或电流） ，通过多路模拟开关传送给输出采样保持器。 （5 分）图（a）这种结构优点是速度快、精度高、工作可靠，即使某一路 D/A 转换器有故障，也不会影响其他通道的工作。缺点是如果输出通道的数量很多，会使得这种结构价格很高。图（b）这种结构优
16、点是节省了 D/A 转换器。缺点是因为分时工作，只适用于通道数量多且速度要求不高的场合。它需要多路模拟开关，要求输出采样保持器的保持时间与采样时间之比较大，且工作可靠性较差。 （5 分）15 通道往往所处环境恶劣，控制对象多为大功率伺服驱动机构，电磁干扰较为严重，特别是在长线信号传输中，为保证信号可靠性，通常采用光电耦合器。其中光电耦合器件有隔离信号用和隔离驱动用两种作用，试在下图虚线框中设计一种隔离信号用光电耦合器件，并说明其结构、原理和特点。 （10 分）答：图（a）为三极管输出型光电耦合器的结构形式。输入端为发光二极管，输出端为光敏三极管。当电信号送入光电耦合器的输入端时，发光二极管通过
17、电流而发光，光敏元件受到光照后产生电流；当输入端无信号，发光二极体不亮，光敏三极管截止。对于数位量，当输入为低电平“0”时，光敏三极管截止，输出为高电平“1” ；当输入为高电平“1”时，光敏三极管饱和导通，输出为低电平“ 0”。这种器件一般用在100Khz 以下的频率信号。 （5 分）图（b）为高速光电耦合器的结构形式。输入端仍为发光二极管，输出端部分采用 PIN10型光敏二极管和高速开关管组成复合结构。当电信号送入光电耦合器的输入端时，发光二极体通过电流而发光，反向偏置的光敏二极管光照后导通，经电流-电压转换后经输出高速开关三极管反向后光电隔离器输出。这种结构具有较高的响应速度。 （5 分）注：评分标准：写出任意一个并分析正确均得满分，画出设计图得 4 分，结构、原理和特点各占 2 分，满分 10 分。出题意图：考查同学们对于信号隔离用光电耦合器件的掌握，信号隔离用光电耦合器件包括最普通的信号隔离用光电耦合器件和高速光电耦合器，同学们需熟知两种信号隔离用光电耦合器的基本特点、构造及用途。重点注意他们在输出部分的区别。1.6 和2.1 章节16 请画出微机供电系统的抗干扰设计简图并简述每一部分的作用。 （10 分）答（1） 交流稳压器：用来保证供电的稳定性，防止电源系统的过压与欠压。
