单片机最小系统设计应包括哪些内容_51单片机包括哪些主要逻辑功能部件

单片机应用编程技巧问答 　　51. 如何理解如下概念： 　　MTP = Multi-Time Programming (via parallel programmer) 　　ISP = In-System Programming (via serial interface) 　　IAP = In-Application Programming ? 　　答：MTP即指单片机的程序可重复烧写，其程序记忆体(Program ROM)可分以下几种： 　　 Window with EPROM：提供使用者更改程式的空间，具视窗式陶瓷包装，利用紫外线灯清除资料，可重复烧写，但包装成本非常高，仅适合小量生产或实验使用。 　　 EEPROM：属于可重复写入/清除之件，此类记忆体使得程式之内容可加以清除或修改，而无需使用开窗之包装，可节省包装之成本，亦方便重复使用，但生产制程较复杂。 　　 Flash EPROM：当须要清除/写入较大量的非挥发性程式记忆体时，Flash EPROM比传统式EEPROM可提供较好的解决之道，因为Flash EPROM较EEPROM于清除/写入周期次数及速度上表现更好。利用Flash ROM来当作程式记忆体，由于封装上不需要EPROM特殊的视窗式陶瓷包装，使用上价格与OTP(One Time Programming)相差不大，相当合理，又具有多次重复烧写的功能。 　　ISP(In-System Programming)在系统可编程，指电路板上的空白器件可以编程写入最终用户代码，而不需要从电路板上取下器件，已经编程的器件也可以用ISP方式 擦除或再编程。ISP的实现相对要简单一些，一般需要很少的外部电路辅助实现，通用做法是内部的记忆体可以由上位机的软体通过串口来进行改写。对于单片机 来讲可以通过SPI或其他的串列介面接收上位机传来的资料并写入记忆体中。所以即使我们将晶片焊接在电路板上，只要留出和上位机介面的这个串口，就可以实 现晶片内部记忆体的改写，而无须再取下晶片。 　　ISP的优点 ISP技术的优势是不需要编程器就可以进行单片机的实验和开发，单片机晶片可以直接焊接到电路板上，调试结束即成成品，免去了调试时由于频繁地插入取出晶片对晶片和电路板带来的不便。 　　IAP(In-Application Programming)指MCU可以在系统中新代码并对自己重新编程，即可用程式来改变程式。IAP的实现相对要复杂一些，在实现IAP功能时，单 片机内部一定要有两块存储区，一般一块被称为BOOT区，另外一块被称为存储区。单片机上电运行在BOOT区，如果有外部改写程式的条件满足，则对存储区 的程式进行改写操作。如果外部改写程式的条件不满足，程式指标跳到存储区，开始执行放在存储区的程式，这样便实现了IAP功能。IAP技术是从结构上将 Flash记忆体映射为两个存储体，当运行一个存储体上的用户程式时，可对另一个存储体重新编程，之后将程式从一个存储体转向另一个。 　　IAP的优点 IAP技术是从结构上将Flash记忆体映射为两个存储体，当运行一个存储体上的用户程式时，可对另一个存储体重新编程，之后将程式从一个存储体转向另一 个。而IAP的实现更加灵活，通常可利用单片机的串列口接到电脑的RS232口，通过专门设计的固件程式来编程内部记忆体，可以通过现有的 INTERNET或其他通讯方式很方便地实现远端升级和维护。 　　52. 目前市场上单片机开发系统产品型号很多。想开发51系列单片机，选用什么型号的仿真器和编程器(每次编一片即可)比较好? 　　答：正如您所说的现在51系列单片机的仿真器产品型号很多，关于选用什么型号的仿真器，因为HOLTEK的IC不是51内核，仿真器都是 HOLTEK自行开发，故并不能给你非常好的建议。而且市面的51仿真器，林林总总1500–10000价格不等，所以要选择的话可以在网上 google一下有关仿真器的论坛，看看其他用户的评价，选择一个性价比最好的仿真器。 　　53. HOLTEK的C语言是否有关于位操作和读定义的寄存器地址的指令，如果有，它们是什么? 　　答：HOLTEK的C语言与标准C类似，不仅有标准C的位操作、&(按位与、按位或)、^(按位异或)、~(取反)、<<(左 移)和>>(右移);还有相应的内建函数实现对整型和长整型的带和不带进位C的左移和右移。对已定义变量的地址的操作也与标准C相同，可通过 指针运算符 * 和 & 来实现。 　　54. 在完成程序编写运行以后看到的结果是存储器中从R0到R7都被占用，而我根本就没用到几个，这是为什么? 　　答：要看用的是什么型号的单片机，不同型号的单片机R0到R7的定义是不同的。如果R0~R7是被定义成特殊寄存器的话，那么运行过程中自然会影响 到这些寄存器，例如执行运算程序就会影响状态特殊寄存器的值。如果R0~R7是被定义成通用寄存器的话，那么可能就是在程序的开头没有初始化，单片机在上 电复位时，通用寄存器的值通常是随机的。 　　55. 请推荐一些比较好的理论及实践教材，以其配套的编译仿真烧录的硬软件? 　　答：当今单片机市场种类繁多，应用广泛。以HOLTEK公司为例。HOTLEK的单片机是RISC结构的8位单片机，它可以广泛应用在家用电器、安 全系统、掌上游戏等方面。大概来说可以分成I/O型单片机、LCD型单片机、A/D型单片机、A/D with LCD型单片机等等。 　　56. 将PWM做到100kHz(8bit以上)的方法有哪些?最好是支持C编译的。 　　答：要做到PWM频率100kHz(8bit)以上，单片机的频率要求100kHz*256=25。6MHz。所以，要实现这种要求的单片机需要满 足两个条件：1。单片机有PWM输出;2。系统频率达到25。6MHz，或者单片机内部能自己提供25。6MHz的频率(ATtiny15内部就有提供一 个25。6MHz的频率做为定时/计数器的时钟)。 　　57. ARM董事长认为，医疗电子将成为下一个10年推动电子产业增长的动力，EMS预测医疗电子将成为最大的代工市场。蓝牙使医疗产品移动能力增强将会广泛应用，那么随着医疗电子发展，单片机在这一领域应用会变大吗?医疗电子应用的最多是几位单片机? 　　答：随着16/32位嵌入式RISC发展，是会扩大医疗电子领域的应用。 　　一般的电子医疗保健系列产品有如下： 笔式电子体温计、婴儿奶嘴式电子体温计、测温音乐奶瓶、妇女电子体温计，电子血压计等系列产品，在医疗电子仪器有酸碱度测定器，比色计等此类产品可用8位单片机来完成。 　　但从研究制造方面来说，针对医疗电子仪器，目前已有厂商制造心电图机、酸碱度测定器、电子测温计等仪器，仪器中心可自制示波器 (oscilloscope)、显微镜等，以及X光机、超声诊断仪、电脑断层成像系统、心脏起博器、监护仪、辅助诊断系统、专家系统等，较大型复制的医疗 嵌入式系统电子仪器就须用上16位，32位单片机来完成。 　　58. 普通商业级单片机的使用温度范围为0-70度，在低于0度和高于70度环境中使用会出现什么问题?商业级芯片和工业及芯片除温度范围不同外，在其他方面还有区别吗?(如抗干扰性能) 　　答：一般单片机根据工作温度可分为民用级(商业级)、工业级和军用级三种：民用级的温度范围是0℃~70℃，工业级是-40℃~85℃，其 HOLTEK的MCU就属于此项等级，军用级是-55℃~125℃。如果是一般普通商业级单片机，在超规格范围使用IC时，就有可能部份IC无法工作，或 工作运作不正常等发生。 　　至于抗干扰性能，是属于整个产品的EMS(电磁杂讯耐受性)检测，它是EMC(电磁相容)中的一项检测， 另一项是EMI(电磁辐射干扰)。各国都有其EMC认证标准，例如目前在欧洲EMC指令下常用的测试规范下，针对其中法规EN61000-4-2是做静电 试验(ESD)，本项试验目的为测试试件承受直接来自操作者及相对物件所产生之静电放电效应的程度，其法规范如下： 　　 Air Discharge 　　 Leve1 2KV 　　 Leve2 4KV 　　 Leve3 8KV 　　 Leve4 15KV 　　以上是举个例子，就如抗静电能力，不只跟IC性能有关，也跟应用电路及PCB Layout有直接关联。 　　59. 各种各样的输入怎么样与MCU进行通讯? 　　答：首先必须确定此类输入信号是否与MCU系统的信号电平兼容，如果不兼容，则需要外接电路或用集成块来完成电平转换。其次就是选择通讯方式，通信 的基本方式分为并行通信和串行通信，两者各有其优劣，并行通信速度快，缺点是数据有多少位，就需要多少根传输线。这在位数较多，传输距离又远时就不太适 宜;而串行通信与前者相反，传输成本低，但是传送速度较低。最后，为了确保通信的成功，通信双方必须有一系列的约定，即通信协议，它对什么时候开始通信、 什么时候结束通信、何时交换信息等问题都必须作出明确的规定。 　　60. 那种型号的51单片机具有两个串口、16KEPROM、512个字节的RAM? 　　答：PHILIPS半导体的P87C591应该能满足此条件，目前生产51单片机的半导体厂家有INTEL、ATMEL、PHILIPS、ANANOG DEVICES、DALLAS等，可以登陆其网站，查询相应的产品信息。 　　61. 在嵌入式开发中软件抗干扰有哪些问题?如何解决? 　　答：关于软件抗干扰问题和策略，如果在实际应用中能很好的遵循这些原则，再配合硬件电路的抗干扰措施，基本上可以消除干扰影响。但有时往往因为程序 本身的复杂度和芯片资源的限制，再加上编程人员本身的能力限制，不能做到十分完善。所以我们只能给出一些建议，至于具体的实现，就需要各位在平时的项目实 践中不断的摸索和积累经验。以下是之前有关软件抗干扰的问题答复，谨供参考： 　　防止干扰最有效的方法是去除干扰源、隔断干扰路径，但往往很难做到，所以只能看单片机抗干扰能力够不够强了。单片机干扰最常见的现象就是复位;至于程序跑飞，其实也可以用软件陷阱和看门狗将程序拉回到复位状态;所以单片机软件抗干扰最重要的是处理好复位状态。 　　一般单片机都会有一些标志寄存器，可以用来判断复位原因;另外也可以自己在RAM中埋一些标志。在每次程序复位时，通过判断这些标志，可以判断出不 同的复位原因;还可以根据不同的标志直接跳到相应的程序。这样可以使程序运行有连续性，用户在使用时也不会察觉到程序被重新复位过。 　　62. 语音识别会不会是单片机下个消费热点? 　　答：语音识别在多年前即开始应用在低阶玩具上，如遥控车的左右前后控制，教育玩具利用发语音方式，依记忆体大少能容纳的长度经压缩编码采集后储存各 字词，日后再发相同语音经单片机处理辨识后，即可作出相应动作。 依成本不同，影响相关的MCU资源和速度，以及所利用的辨识技术algorithm (运算法则)的优劣，记忆体大少等，所设计出的产品其辨识率和字词长度亦有很大差异。 此低阶市场在现今芯片价格下降应有可为，就看产品创新应用是否吸引人!高阶的语音识别应用是在PC(个人计算机)上，有CPU等级的资源速度和硬盘大少的 记忆容量， 但此市场和硬件(单片机)无关! 　　另一个语音识别应用是嵌入式系统，如目前的手机大都配备语音辨识电话簿，其实一般的嵌入式系统如PDA，DSC，MP3……等都有能力builtin此功能，就看需占用多少硬件资源和所能作出的效果。产品的功能定位很重要，语音识别是否必需要评估实际使用率! 　　63. 如何设计实现一个共模范围在0 – 120V 之间的低成本测量电池组电压的装置? 　　答：这里所谓高共模输入电压，是指高范围的同相输入电压，下面先说明运放一些概念： 　　运放有所谓的dynamic range是指运放(OP)未饱和时，正常动作时的输出、入电压范围。一般而言dynamic range越大，电源电压的有效利用率越高，例如处理同等级的信号时，就不需刻意提高电源电压也获得省能源效应。尤其是可携式消费性电子产品要求低电压低 耗电量的场合，高效率的电源电压始终是备受重视的焦点，尤其是运放的ground电位，若是设于Vcc~VEE正负电源电压的中点(亦即动作点)时，就可 获得极宽广的dynamic range。有鉴于此设计人员通常会在不减损输出dynamic range的前提下，使输入dynamic range大于输出dynamic range。 　　输入信号的电位为VEE(电源电压)时，有些OP它的极性会造成反转，虽然Output允许因过大输入造成的饱和，不过大部份的情况却不允许极性反 转，所以两单电源用在运放输入信号到达VEE之前输出会反转。需注意的是即使是单电源使用运放，如果超越VEE下0。5V亦即VEE-0。5V 时，输出的极性也可能会反转。 　　所谓的同相输入电压范围VICM(共模输入电压)是指两个输入端子与ground之间，可施加的同相电压范围。虽然施加的同相电压超过该范围时，并 不会造成件损坏等问题，不过却会使运放的功能停止。只要差动输入电压作为增幅器时的动作正常基本上是0伏特。同相输入电压范围VICM与正负电源电压相 同是属于理想状态。 　　一般运放会利用差动放大器的CMR(共模信号消除比)来做相同成份的去除时，在有必要将同相范围扩大的情况，可用增益(Game)1/10的反相放 大器A2 之输入Vs2讯号，另外用加法方式再加入一级也是增益(Game)1/10反相放大器A1之输入Vs1讯号，这样就可以达到同相输入范围扩大之差动放大。 　　如果要设计共模范围在0 – 120V 之间，其上述反相放大器A1，可用R1=100K，Rf=10K，而反相放大器A2，也是用R1=100K， Rf=10K，并且反相放大器A1输出串一10K电阻到反相放大器A2的负端输入口即可。 　　64. 在使用单片机控制LCD的时候，利用T1的溢出中断显示刷新时钟信息，在主程序循环时中为了显示浮点数，不断调用了spritf()函数，可是时钟信息不在刷新了，把这个函数屏蔽后，就恢复正常，请问调用这个函数会不会影响定时/计数器的中断? 　　答：这应该与程序有关，一般来说sprintf()函数，不会影响定时/计数器的中断，因为没看到具体程序，所以猜测原因可能是程序里面对定时器初始化的部分与sprintf()使用的buffer有些冲突，造成了定时器初始化的错误。 　　65. LM4915是什么IC? 　　答：LM4915是一款音频功率放大器，常用于带单听筒的手机、PDA和其他的便携式音频装置等低电压的应用场合，在外接极少的器件情况下，为其提供高质量的功率输出以驱动发声装置。