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参考答案和解析
正确答案:
单片机应用系统是以单片机为核心，配以输入、输出、显示、控制等外围电路和软件，能实现一种或多种功能的实用系统。
单片机应用系统是由硬件和软件组成的，硬件是应用系统的基础，软件则是在硬件的基础上对其资源进行合理调配和使用，从而完成应用系统所要求的任务，二者相互依赖，缺一不可。
单片机应用系统是由硬件和软件组成的，硬件是应用系统的基础，软件则是在硬件的基础上对其资源进行合理调配和使用，从而完成应用系统所要求的任务，二者相互依赖，缺一不可。
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第1题：
简述单片机应用系统软件设计的主要步骤和方法。
正确答案:软件设计随单片机应用系统的不同而不同，一般可分为以下几个方面：
（1）总体规划
（2）程序设计技术
①模块程序设计
②自顶向下的程序设计
（3）程序设计
①建立数学模型
②绘制程序流程图
③程序的编制
（4）软件装配 -
第2题：
在单片机应用系统设计中，硬件调试的基本步骤是什么？
正确答案:（1）静态检查
根据硬件电路图核对元器件的型号、规格、极性、集成芯片的插接方向是否正确。用逻辑笔、万用表等工具检查硬件电路连线是否与电路图一致，有无短路、虚焊等现象。严防电源短路和极性接反。检查数据总线、地址线和控制总线是否存在短路的故障。
（2）通电检查
通电检查时，可以模拟各种输入信号分别送入电路的各有关部分，观察I/O口的动作情况，查看电路板上有无元件过热、冒烟、异味等现象，各相关设备的动作是否符合要求，整个系统的功能是否符合要求。 -
第3题：
简述单片机应用系统的调试步骤和方法。
正确答案:硬件和软件调试完成之后，应进行系统调试。在系统调试时，应将全部硬件电路都接上，应用程序模块、子程序也都组合好，进行全系统软、硬件调试，系统调试的任务是排除软、硬件中的残留错误，使整个系统能够完成预定的工作任务，达到要求的性能指标。
在进行系统调试时，对于有电气控制负载的系统，应先试验空载，空载正常后再试验负载情况。要试验系统的各项功能，避免遗漏。
系统调试成功之后，就可以将程序固化到ROM中，程序固化可以在有些仿真系统中进行，最好用专用程序固化器进行固化操作，因为它的功能完善，使用方便、可靠。
将固化好程序的ROM插回到应用系统电路板的相应位置，即可脱机运行。系统试运行要连续运行相当长的时间，以考验其稳定性。并要进一步进行修改和完善处理。
一般地，经开发装置调试合格的软、硬件，脱机后应正常运行。但由于开发调试环境与应用系统的实际运行环境不尽相同，也会出现脱机后不能正常运行的情况。当出现脱机运行故障时，应考虑程序固化有无错误；仿真系统与实际系统在运行时，有无某些方面的区别（如驱动能力）；在联机仿真调试时，未涉及的电路部分有无错误。 -
第4题：
什么是MCS-51单片机的最小系统？
正确答案:所谓最小系统，是指一个真正可用的单片机的最小配置系统。对于单片机内部资源已能够满足系统需要的，可直接采用最小系统。 -
第5题：
什么是堆栈？堆栈有何作用？在MCS-51单片机应用系统程序设计时，有时为什么要对堆栈指针重新赋值？
正确答案:在微型计算机中，堆栈主要是为子程序调用和中断操作而设立的。一般，堆栈是在内存RAM中开辟的一个特定的存储区，专门用来暂时存放数据或存放返回地址，并按照“后进先出”的原则进行操作。 -
第6题：
开发单片机应用系统的一般过程是什么？
正确答案: 单片机应用系统的开发过程如下：
设计电路图→制作电路板→程序设计→硬软件联调→程序下载→产品测试 -
第7题：
什么是单片机开发系统？
正确答案:单片机开发过程所用的设备与软件称为单片机开发系统或开发工具。 -
第8题：
单片机应用系统是由（）和软件系统组成的。
正确答案:硬件系统 -
第9题：
显示器和键盘在单片机应用系统中的作用是什么？
正确答案:具有人机对话功能。实现人对应用系统的状态干预和数据输入以及应用系统向人报告运行和运行结果。 -
第10题：
单片机应用系统中为什么要进行系统扩展？
正确答案: 8031、8032等单片机不提供用户程序存储器，必须进行程序存储器的扩展，以存放控制程序、数据表格等；8751等单片机虽然向用户提供EPROM程序存储器，但程序存储器空间容量不大，程序存储空间不足时，还必须扩展外部程序存储器。
MCS-51系列单片机内部通常有128B至256B的片内数据存储器，用于一般的控制及运算是足够的，但若用于数据存储，其容量是不足的，在这种情况下，必须扩展数据存储器。
MCS-51系列单片机对外提供32条I/O口线，但其P0口作为地址/数据复用口，P2口用于提供高8位地址，而其P3口具有第二功能，若扩展了程序存储器或数据存储器，单片机的I/O口往往也不够用，有时必须进行I/O口的扩展。
应用系统中有时还涉及到数据的输入、输出、人机交互信息等接口问题，必须进行有关接口电路扩展。 -
第11题：
编制的应用程序为什么必须进行调试？单片机的应用系统为什么必须借助开发系统进行开发、调试？
正确答案: （1）程序的检测与调试的目的是：为了排除程序中的错误，保证程序的正确、稳定、可靠。（2）为了提高程序的开发效率。 -
第12题：
问答题在单片机应用系统设计中，硬件调试的基本步骤是什么？正确答案： （1）静态检查
根据硬件电路图核对元器件的型号、规格、极性、集成芯片的插接方向是否正确。用逻辑笔、万用表等工具检查硬件电路连线是否与电路图一致，有无短路、虚焊等现象。严防电源短路和极性接反。检查数据总线、地址线和控制总线是否存在短路的故障。
（2）通电检查
通电检查时，可以模拟各种输入信号分别送入电路的各有关部分，观察I/O口的动作情况，查看电路板上有无元件过热、冒烟、异味等现象，各相关设备的动作是否符合要求，整个系统的功能是否符合要求。解析： 暂无解析 -
第13题：
单片机开发系统的性能优劣和单片机（）的研制周期密切相关。
- A、应用过程
- B、开发过程
- C、应用系统
- D、开发系统
正确答案:C -
第14题：
单片机应用系统软、硬件设计应注意哪些问题？
正确答案:硬件设计：
（1）存储器扩展：容量需求，在选择单片机时就考虑到单片机的内部存储器资源，如能满足要求就不需要进行扩展，在必须扩展时注意存储器的类型、容量和接口，一般尽量留有余地，并且尽可能减少芯片的数量。选择合适的方法、ROM和RAM的形式，RAM是否要进行掉电保护等。
（2）I/O接口的扩展：单片机应用系统在扩展I/O接口时应从体积、价格、负载能力、功能等几个方面考虑。应根据外部需要扩展电路的数量和所选单片机的内部资源（空闲地址线的数量）选择合适的地址译码方法。
（3）输入通道的设计：输入通道设计包括开关量和模拟输入通道的设计。开关量要考虑接口形式、电压等级、隔离方式、扩展接口等。模拟量通道的设计要与信号检测环节（传感器、信号处理电路等）结合起来，应根据系统对速度、精度和价格等要求来选择，同时还需要和传感器等设备的性能相匹配，要考虑传感器类型、传输信号的形式（电流还是电压）、线性化、补偿、光电隔离、信号处理方式等，还应考虑A/D转换器的选择（转换精度、转换速度、结构、功耗等）及相关电路、扩展接口，有时还涉及软件的设计。高精度的模数转换器价格十分昂贵，因而应尽量降低对A/D转换器的要求，能用软件实现的功能尽量用软件来实现。
（4）输出通道的设计：输出通道设计包括开关量和模拟量输出通道的设计。开关量要考虑功率、控制方式（继电器、可控硅、三极管等）。模拟量输出要考虑D/A转换器的选择（转换精度、转换速度、结构、功耗等）、输出信号的形式（电流还是电压）、隔离方式、扩展接口等。
（5）人机界面的设计：人机界面的设计包括输入键盘、开关、拨码盘、启/停操作、复位、显示器、打印、指示、报警等。输入键盘、开关、拨码盘应考虑类型、个数、参数及相关处理（如按键的去抖处理）。启/停、复位操作要考虑方式（自动、手动）及其切换。显示器要考虑类型（LED，LCD）、显示信息的种类、倍数等。此外还要考虑各种人机界面的扩展接口。
（6）通信电路的设计：单片机应用系统往往作为现场测控设备，常与上位机或同位机构成测控网络，需要其有数据通信的能力，通常设计为RS-232C、RS-485、红外收发等通信标准。
（7）印刷电路板的设计与制作：电路原理图和印刷电路板的设计常采用专业设计软件进行设计，如Protel，OrCAD等。设计印刷电路板需要有很多的技巧和经验，设计好印刷电路板图后应送到专业化制作厂家生产，在生产出来的印刷电路板上安装好元件，则完成硬件设计和制作。
（8）负载容限的考虑：单片机总线的负载能力是有限的。如MCS-51的P0口的负载能力为4mA，最多驱动8个TTL电路，P1～P3口的负载能力为2mA，最多驱动4个TTL电路。若外接负载较多，则应采取总线驱动的方法提高系统的负载容限。常用驱动器有：单向驱动器74LS244，双向驱动器74LS245等。
（9）信号逻辑电平兼容性的考虑：在所设计的电路中，可能兼有TTL和CMOS器件，也有非标准的信号电平，要设计相应的电平兼容和转换电路。当有RS-232，RS-485接口时，还要实现电平兼容和转换。常用的集成电路有MAX232，MAX485等。
（10）电源系统的配置：单片机应用系统一定需要电源，要考虑电源的组数、输出功率、抗干扰。要熟悉常用三端稳压器（78хх系列、79хх系列）、精密电源（AD580，MC1403，CJ313/336/385，W431）的应用。
（11）抗干扰的实施：采取必要的抗干扰措施是保证单片机系统正常工作的重要环节。它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。
软件设计：
（1）总体规划：软件所要完成的任务已在总体设计时规定，在具体软件设计时，要结合硬件结构，进一步明确软件所承担的一个个任务细节，确定具体实施的方法，合理分配资源。
（2）程序设计技术：合理的软件结构是设计一个性能优良的单片机应用系统软件的基础。在程序设计中，应培养结构化程序设计风格，各功能程序实行模块化、子程序化。一般有以下两种设计方法：
A.模块程序设计：模块程序设计是单片机应用中常用的一种程序设计技术。它是把一个较长的程序分解为若干个功能相对独立的较小的程序模块，各个程序模块分别设计、编程和调试，最后由各个调试好的模块组成一个大的程序。其优点是单个功能明确的程序模块的设计和调试比较方便，容易完成，一个模块可以为多个程序所共享。其缺点是各个模块的连接有时有一定难度。
B.自顶向下的程序设计：自顶向下程序设计时，先从主程序开始设计，从属程序或子程序用符号来代替。主程序编好后再编制各从属程序和子程序，最后完成整个系统软件的设计。其优点是比较符合于人们的日常思维，设计、调试和连接同时按一个线索进行，程序错误可以较早的发现。缺点是上一级的程序错误将对整个程序产生影响，一处修改可能引起对整个程序的全面修改。
（3）程序设计：在选择好软件结构和所采用的程序设计技术后，便可着手进行程序设计，将设计任务转化为具体的程序。
A.建立数学模型：根据设计任务，描述出各输入变量和各输出变量之间的数学关系，此过程即为建立数学模型。数学模型随系统任务的不同而不同，其正确度是系统性能好坏的决定性因素之一。
B.绘制程序流程图：通常在编写程序之前先绘制程序流程图，以提高软件设计的总体效率。程序流程图以简明直观的方式对任务进行描述，并很容易由此编写出程序，故对初学者来说尤为适用。
在设计过程中，先画出简单的功能性流程图（粗框图），然后对功能流程图进行细化和具体化，对存储器、寄存器、标志位等工作单元作具体的分配和说明，将功能流程图中每一个粗框的操作转变为具体的存储器单元、工作寄存器或I/O口的操作，从而给出详细的程序流程图（细框图）。
C.程序的编制：在完成程序流程图设计以后，便可以编写程序。程序设计语言对程序设计的影响较大。汇编语言是最为常用的单片机程序语言，用汇编语言编写程序代码精简，直接面向硬件电路进行设计，速度快，但进行大量数据运算时，编写难度将大大增加，不易阅读和调试。在有大量数据运算时可采用C语言（如MCS-51的C51）或PL/M语言。 编写程序时，应注意系统硬件资源的合理分配与使用，子程序的入/出口参数的设置与传递。采用合理的数据结构、控制算法，以满足系统要求的精度。在存储空间分配时，应将使用频率最高的数据缓冲器设在内部RAM；标志应设置在片内RAM位操作区（20H～2FH）中；指定用户堆栈区，栈区的大小应留有余量；余下部分作为数据缓冲区。
在编写程序过程中，根据流程图逐条用符号指令来描述，即得汇编语言源程序。应按MCS-51汇编语言的标准符号和格式书写，在完成系统功能的同时应注意保证设计的可靠性，如数字滤波、软件陷阱、保护等。必要时可作若干功能性注释，提高程序的可读性。
（4）软件装配：各程序模块编辑之后，需进行汇编或编译、调试，当满足设计要求后，将各程序模块按照软件结构设计的要求连接起来，即为软件装配，从而完成软件设计。在软件装配时，应注意软件接口。 -
第15题：
简述为什么要采用仿真器开发系统来开发单片机应用系统？
正确答案: 用户组开发单片机为核心的应用系统时，需要对单片机程序进行编辑、汇编、调制等，以便发现程序运行中存在的硬件问题、软件错误等。但是单片机本身不具备开发自己的功能，所以必须借助仿真开发系统提供的开发手段来解决上述问题。 -
第16题：
MCS-51单片机的地址线一共有16条，单片机的这种物理结构决定了在应用51单片机开发应用系统时，在物理上最多只能扩展的ROM和RAM的空间为（）KB。
正确答案:64 -
第17题：
在单片机应用系统中，许多原来依靠硬件实现的信号调节任务都可通过软件实现。这样大大简化了单片机应用系统中的前向通道结构。
正确答案:正确 -
第18题：
单片机应用系统的设计有哪些要求？
正确答案: A.可靠性要高
B.使用和维修要方便
C.性能价格比要高 -
第19题：
单片机包括哪两种复位方式？在单片机应用系统中为何需要系统复位？
正确答案:复位有上电复位和开关复位，复位是单片机系统的初始化工作，复位后中央处理器CPU及单片机内的其他功能部件都处于一确定的初始状态，并从这个状态开始工作。 -
第20题：
单片机应用系统硬件和软件设计的详细内容包括？
正确答案: 硬件设计：
（1）存储器扩展：容量需求，在选择单片机时就考虑到单片机的内部存储器资源，如能满足要求就不需要进行扩展，在必须扩展时注意存储器的类型、容量和接口，一般尽量留有余地，并且尽可能减少芯片的数量。选择合适的方法、ROM和RAM的形式，RAM是否要进行掉电保护等。
（2）I/O接口的扩展：单片机应用系统在扩展I/O接口时应从体积、价格、负载能力、功能等几个方面考虑。应根据外部需要扩展电路的数量和所选单片机的内部资源（空闲地址线的数量）选择合适的地址译码方法。
（3）输入通道的设计：输入通道设计包括开关量和模拟输入通道的设计。开关量要考虑接口形式、电压等级、隔离方式、扩展接口等。模拟量通道的设计要与信号检测环节（传感器、信号处理电路等）结合起来，应根据系统对速度、精度和价格等要求来选择，同时还需要和传感器等设备的性能相匹配，要考虑传感器类型、传输信号的形式（电流还是电压）、线性化、补偿、光电隔离、信号处理方式等，还应考虑A/D转换器的选择（转换精度、转换速度、结构、功耗等）及相关电路、扩展接口，有时还涉及软件的设计。高精度的模数转换器价格十分昂贵，因而应尽量降低对A/D转换器的要求，能用软件实现的功能尽量用软件来实现。
（4）输出通道的设计：输出通道设计包括开关量和模拟量输出通道的设计。开关量要考虑功率、控制方式（继电器、可控硅、三极管等）。模拟量输出要考虑D/A转换器的选择（转换精度、转换速度、结构、功耗等）、输出信号的形式（电流还是电压）、隔离方式、扩展接口等。
（5）人机界面的设计：人机界面的设计包括输入键盘、开关、拨码盘、启/停操作、复位、显示器、打印、指示、报警等。输入键盘、开关、拨码盘应考虑类型、个数、参数及相关处理（如按键的去抖处理）。启/停、复位操作要考虑方式（自动、手动）及其切换。显示器要考虑类型（LED，LCD）、显示信息的种类、倍数等。此外还要考虑各种人机界面的扩展接口。
（6）通信电路的设计：单片机应用系统往往作为现场测控设备，常与上位机或同位机构成测控网络，需要其有数据通信的能力，通常设计为RS-232C、RS-485、红外收发等通信标准。
（7）印刷电路板的设计与制作：电路原理图和印刷电路板的设计常采用专业设计软件进行设计，如Protel，OrCAD等。设计印刷电路板需要有很多的技巧和经验，设计好印刷电路板图后应送到专业化制作厂家生产，在生产出来的印刷电路板上安装好元件，则完成硬件设计和制作。
（8）负载容限的考虑：单片机总线的负载能力是有限的。如MCS-51的P0口的负载能力为4mA，最多驱动8个TTL电路，P1～P3口的负载能力为2mA，最多驱动4个TTL电路。若外接负载较多，则应采取总线驱动的方法提高系统的负载容限。常用驱动器有：单向驱动器74LS244，双向驱动器74LS245等。
（9）信号逻辑电平兼容性的考虑：在所设计的电路中，可能兼有TTL和CMOS器件，也有非标准的信号电平，要设计相应的电平兼容和转换电路。当有RS-232，RS-485接口时，还要实现电平兼容和转换。常用的集成电路有MAX232，MAX485等。
（10）电源系统的配置：单片机应用系统一定需要电源，要考虑电源的组数、输出功率、抗干扰。要熟悉常用三端稳压器（78хх系列、79хх系列）、精密电源（AD580，MC1403，CJ313/336/385，W431）的应用。
（11）抗干扰的实施：采取必要的抗干扰措施是保证单片机系统正常工作的重要环节。它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。
软件设计： （1）总体规划：软件所要完成的任务已在总体设计时规定，在具体软件设计时，要结合硬件结构，进一步明确软件所承担的一个个任务细节，确定具体实施的方法，合理分配资源。
（2）程序设计技术：合理的软件结构是设计一个性能优良的单片机应用系统软件的基础。在程序设计中，应培养结构化程序设计风格，各功能程序实行模块化、子程序化。一般有以下两种设计方法：
A.模块程序设计：模块程序设计是单片机应用中常用的一种程序设计技术。它是把一个较长的程序分解为若干个功能相对独立的较小的程序模块，各个程序模块分别设计、编程和调试，最后由各个调试好的模块组成一个大的程序。其优点是单个功能明确的程序模块的设计和调试比较方便，容易完成，一个模块可以为多个程序所共享。其缺点是各个模块的连接有时有一定难度。
B.自顶向下的程序设计：自顶向下程序设计时，先从主程序开始设计，从属程序或子程序用符号来代替。主程序编好后再编制各从属程序和子程序，最后完成整个系统软件的设计。其优点是比较符合于人们的日常思维，设计、调试和连接同时按一个线索进行，程序错误可以较早的发现。缺点是上一级的程序错误将对整个程序产生影响，一处修改可能引起对整个程序的全面修改。
（3）程序设计：在选择好软件结构和所采用的程序设计技术后，便可着手进行程序设计，将设计任务转化为具体的程序。
A.建立数学模型：根据设计任务，描述出各输入变量和各输出变量之间的数学关系，此过程即为建立数学模型。数学模型随系统任务的不同而不同，其正确度是系统性能好坏的决定性因素之一。
B.绘制程序流程图：通常在编写程序之前先绘制程序流程图，以提高软件设计的总体效率。程序流程图以简明直观的方式对任务进行描述，并很容易由此编写出程序，故对初学者来说尤为适用。
在设计过程中，先画出简单的功能性流程图（粗框图），然后对功能流程图进行细化和具体化，对存储器、寄存器、标志位等工作单元作具体的分配和说明，将功能流程图中每一个粗框的操作转变为具体的存储器单元、工作寄存器或I/O口的操作，从而给出详细的程序流程图（细框图）。（c）程序的编制：在完成程序流程图设计以后，便可以编写程序。程序设计语言对程序设计的影响较大。汇编语言是最为常用的单片机程序语言，用汇编语言编写程序代码精简，直接面向硬件电路进行设计，速度快，但进行大量数据运算时，编写难度将大大增加，不易阅读和调试。在有大量数据运算时可采用C语言（如MCS-51的C51）或PL/M语言。编写程序时，应注意系统硬件资源的合理分配与使用，子程序的入/出口参数的设置与传递。采用合理的数据结构、控制算法，以满足系统要求的精度。在存储空间分配时，应将使用频率最高的数据缓冲器设在内部RAM；标志应设置在片内RAM位操作区（20H～2FH）中；指定用户堆栈区，栈区的大小应留有余量；余下部分作为数据缓冲区。在编写程序过程中，根据流程图逐条用符号指令来描述，即得汇编语言源程序。应按MCS-51汇编语言的标准符号和格式书写，在完成系统功能的同时应注意保证设计的可靠性，如数字滤波、软件陷阱、保护等。必要时可作若干功能性注释，提高程序的可读性。
（4）软件装配：各程序模块编辑之后，需进行汇编或编译、调试，当满足设计要求后，将各程序模块按照软件结构设计的要求连接起来，即为软件装配，从而完成软件设计。在软件装配时，应注意软件接口。 -
第21题：
什么是单片机？简述单片机的应用领域。
正确答案: 单片微型计算机简称单片机，它是把微型计算机的各个功能部件：中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、定时/计数器及I/O接口电路等集成在一块芯片上，构成一个完整的微型计算机。
应用领域：（1）单片机在智能仪器仪表中的应用；（2）单片机在工业控制中的应用；（3）单片机在计算机网络与通信技术中的应用；（4）单片机在日常生活及家电中的应用。 -
第22题：
8032构成的单片机应用系统必须扩展（）存储器。
正确答案:程序 -
第23题：
问答题单片机的多机应用系统分为哪几种？正确答案： 可分为弥散系统、并行多机处理系统以及局部网络系统。
（1）多机弥散系统它是为了满足工程系统各种外围功能要求而设置的多机系统。所谓功能弥散是指工程系统中可以在任意环节上设置单片机功能子系统，它体现了多机系统的功能分布。
（2）并行多机控制系统它主要解决工程系统的快速性要求，以便构成大型实时工程系统。典型例子有快速并行数据采集与处理系统，实时图像处理系统等。
（3）局部网络系统单片机网络系统的出现，使单片机应用进入了一个新的水平。目前单片机构成的网络系统主要是分布式铡控系统。单片机主要用于系统中的通信控制，以及构成各种侧控用子站系统。解析： 暂无解析