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文檔簡介
第1章1.簡述單片機(jī)的概念。答:單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)的簡稱,又稱為單片微型控制器(MicrocontrollerUnit,MCU),它是將中央處理器、控制器、存儲器、I/O接口等計(jì)算機(jī)的主要功能部件集成到一塊芯片上,構(gòu)成了一個(gè)微型的計(jì)算機(jī),即一塊芯片就是一臺計(jì)算機(jī)。簡述MSP430系列單片機(jī)的特點(diǎn)。答:MSP430單片機(jī)的特點(diǎn)主要有:超低功耗、強(qiáng)大的運(yùn)算處理能力、高性能模擬技術(shù)及豐富的片內(nèi)外設(shè)、系統(tǒng)工作穩(wěn)定、靈活高效的開發(fā)環(huán)境。MSP430系列單片機(jī)是典型的“混合信號處理器”,其各系列都集成了哪些片內(nèi)外設(shè)?答:MSP430系列單片機(jī)是典型的“混合信號處理器”,其各系列都集成了較豐富的片內(nèi)外設(shè)。它們分別是看門狗(WDT)、模擬比較器A、定時(shí)器A(Timer_A)、定時(shí)器B(Timer_B)、硬件乘法器、串口(USART)、I2C總線、液晶驅(qū)動器、10位/12位/14位ADC、12位DAC、直接數(shù)據(jù)存取(DMA)、I/O端口、基本定時(shí)器(BasicTimer)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)和USB控制器等若干外圍模塊的不同組合。MSP430系列單片機(jī)主要包括哪幾種類型?答:MSP430系列單片機(jī)分為3種類型:OPT型、FLASH型和ROM型,其中FLASH型是國內(nèi)選用的主流。不用類型的器件開發(fā)手段也不同,對于OPT型和ROM型的器件是使用仿真器開發(fā)成功之后,再燒寫或掩膜芯片。對于FLASH型因其片內(nèi)有JTAG調(diào)試接口,所以有較為方便的開發(fā)調(diào)試環(huán)境,還有可電擦寫的FLASH存儲器。簡述MSP430系列單片機(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域。答:MSP430系列單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域、儀器儀表領(lǐng)域、消費(fèi)類電子產(chǎn)品領(lǐng)域、便攜式醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域、工業(yè)控制領(lǐng)域、安防系統(tǒng)領(lǐng)域。簡述MSP430G2553單片機(jī)主要包含哪些外設(shè)。答:MSP430G2553單片機(jī)具有豐富的外設(shè),主要包括16位的RISCCPU、16KBFlash、512字節(jié)RAM、定時(shí)器、24個(gè)支持電容式觸摸感測的I/O口、10位A/D轉(zhuǎn)換器、串行通信模塊等。MSP430閃存存儲器的主要有哪些特性?答:MSP430閃存存儲器的特性主要包括:(1)生成內(nèi)部編程電壓;(2)位、字節(jié)或字可編程擦除;(3)超低功耗操作;(4)支持段擦除和批量擦除;(5)可通過JTAG、ISP、BSL等編程;(6)工作電壓為1.8~3.6V,編程電壓為2.7~3.6V。簡述MP430系列單片機(jī)時(shí)鐘輸入源。答:MP430系列單片機(jī)的時(shí)鐘輸入源主要包括:基本低頻時(shí)鐘系統(tǒng)(LFXT1CLK)、鎖頻環(huán)高頻時(shí)鐘系統(tǒng)(XT2CLG)和片內(nèi)數(shù)字振蕩器時(shí)鐘系統(tǒng)((DCOCLK)。如何設(shè)置MSP430系列單片機(jī)的工作模式以適用于超低功耗應(yīng)用?答:MSP430系列單片機(jī)通過狀態(tài)寄存器內(nèi)的CPUOFF、OSCOFF、SCG0和SCG1控制位可配置出5種低功耗工作模式,如下表所示:工作模式控制位運(yùn)行模式(AM)SCG1=0,SCG0=0,OSCOFF=0,CPUOFF=0低功耗模式0(LPM0)SCG1=0,SCG0=0,OSCOFF=0,CPUOFF=1低功耗模式1(LPM1)SCG1=1,SCG0=0,OSCOFF=0,CPUOFF=1低功耗模式2(LPM2)SCG0=1,SCG1=0,OSCOFF=0,CPUOFF=1低功耗模式3(LPM3)SCG0=1,SCG1=1,OSCOFF=0,CPUOFF=1低功耗模式4(LPM4)SCG0=X,SCG1=X,OSCOFF=1,CPUOFF=1MP430系列單片機(jī)可通過加電復(fù)位(POR)信號可通過哪些事件生成?答:POR是該單片機(jī)的復(fù)位信號,可通過下列事件生成:(1)單片機(jī)上電;(2)當(dāng)配置復(fù)位模式時(shí),引腳為低電平信號;(3)當(dāng)PORON=1時(shí),SVS為低電平。請簡述MSP430系列單片機(jī)的電源電壓監(jiān)控器(supplyvoltagesupervisors,SVS)的主要功能。答:SVS的功能主要包括:(1)AVCC監(jiān)控;POR的可選生成;(2)軟件可訪問的SVS比較器輸出;(3)低電壓條件下被鎖存和自由軟件訪問;(4)有14個(gè)可選擇的閾值;(5)外部通道管理外部電壓。簡述單片機(jī)最小系統(tǒng)的概念。答:單片機(jī)最小系統(tǒng)是指可以保證單片機(jī)工作的最簡單系統(tǒng),一般主要包括電源、晶振和復(fù)位電路等。第2章1.簡述MSP430系列單片機(jī)的C語言中常量的類型。答:常量主要分為:整型常量、浮點(diǎn)型常量、字符型常量和字符串型常量。MSP430系列單片機(jī)的C語言常用的基本數(shù)據(jù)類型有哪些?答:MSP430系列單片機(jī)的C語言常用的基本數(shù)據(jù)類型有:int、short、long、float、double、char。簡述運(yùn)算符和表達(dá)式的聯(lián)系。答:運(yùn)算符是對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算的符號,而表達(dá)式則是通過運(yùn)算符將常量、變量或函數(shù)組成的式子。簡述C語言常用運(yùn)算符的優(yōu)先級。答:C語言常用運(yùn)算符優(yōu)先級為:算術(shù)運(yùn)算符>關(guān)系運(yùn)算符>邏輯運(yùn)算符>賦值運(yùn)算符,其中邏輯運(yùn)算符中的“!”和位運(yùn)算符中的“<<”與“>>”除外。復(fù)雜的表達(dá)式中,若有“()”、“[]”,則這類括號的優(yōu)先級最高。簡述開關(guān)語句的語法。答:開關(guān)語句是一種多分支的特殊條件語句,其與條件語句的多分支結(jié)構(gòu)相比,開關(guān)語句的可讀性較好。開關(guān)語句的語法是:當(dāng)條件滿足其某個(gè)分支條件case語句時(shí),就執(zhí)行其后的語句;若分支條件case語句都不滿足時(shí),則執(zhí)行default后的語句。簡述標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)的定義以及在程序種調(diào)用時(shí)的注意事項(xiàng)。答:標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)是編譯系統(tǒng)建立的具有特定功能、調(diào)用參數(shù)和返回值的函數(shù)。此類函數(shù)一般不需要定義,但調(diào)用前需要在程序開始處包含庫函數(shù)聲明的頭文件。指針與指針變量的區(qū)別是什么?答:C語言中,指針是用來存儲數(shù)據(jù)的地址,它是訪問數(shù)據(jù)的快捷方式,而不是直接存儲數(shù)據(jù),所以,通過指針可以快速地訪問和操作其指向的數(shù)據(jù)。用一個(gè)變量來存放指針,這個(gè)變量稱為指針變量。MSP430單片機(jī)C語言的程序控制語句主要包括哪些?答:MSP430單片機(jī)C語言的程序控制語句主要有三種基本結(jié)構(gòu):順序結(jié)構(gòu)、選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。簡述C語言中選擇結(jié)構(gòu)的概念。答:選擇結(jié)構(gòu)又稱為分支結(jié)構(gòu)或選取結(jié)構(gòu),其程序在執(zhí)行過程中,會有多路分支組成,根據(jù)給定的條件進(jìn)行判斷,再根據(jù)判斷結(jié)果來決定執(zhí)行哪一條分支執(zhí)行,而其他分支則被直接跳過。C語言中的兩種選擇結(jié)構(gòu)語句為:條件語句if和開關(guān)語句switch。10.簡述循環(huán)結(jié)構(gòu)的定義及其分類。答:循環(huán)結(jié)構(gòu)是指在給定條件成立的情況下,反復(fù)執(zhí)行某一段代碼,它是最能發(fā)揮單片機(jī)特長的程序結(jié)構(gòu)之一,其主要格式有3種:for語句、while語句和dowhile語句。第3章1.簡述MSP430單片機(jī)I/O端口的特點(diǎn)。答:以MSP430G2553單片機(jī)為例,I/O端口主要具有以下特征:(1)每個(gè)I/O端口可以進(jìn)行字節(jié)操作,也可以獨(dú)立進(jìn)行位操作;(2)每個(gè)I/O引腳的輸入和輸出功能可以任意設(shè)置,組合使用;(3)每個(gè)I/O端口具有獨(dú)立的控制寄存器;(4)每個(gè)I/O引腳具有一個(gè)可單獨(dú)編程的上拉/下拉電阻;(5)P1和P2端口具有中斷功能。2.簡述MSP430單片機(jī)I/O端口的驅(qū)動能力,列舉常見的提高I/O端口驅(qū)動能力的措施。答:以MSP430G2553單片機(jī)為例,每個(gè)I/O引腳允許的最大灌/拉電流為6mA,總電流不超過48mA??梢?,MSP430430單片機(jī)的I/O口具有一定的帶負(fù)載能力,但電流較小,驅(qū)動能力有限。當(dāng)驅(qū)動大功率負(fù)載時(shí)(如電機(jī)),由于負(fù)載需要提供的電流(或電壓)超過了單片機(jī)I/O引腳所能提供的最大電流(或電壓),所以需要增加驅(qū)動電路,以提高單片機(jī)I/O端口的驅(qū)動能力。驅(qū)動電路一般采用三極管、MOS管等分立元件或現(xiàn)有IC芯片(如74LS06、74LS07、74LS245、74LS373、74HC573等)。3.如何初始化I/O端口的輸入輸出方向?答:用戶可以通過設(shè)置方向控制寄存器PxDIR和輸入寄存器PxIN(或輸出寄存器PxOUT)中相應(yīng)的位來選擇I/O端口的輸入輸出方向。4.說明引腳上拉電阻和下拉電阻的作用,如何選擇上下拉電阻?答:MSP430單片機(jī)I/O端口電路內(nèi)置了上拉電阻和下拉電阻。上拉電阻的作用是將不確定的信號通過一個(gè)電阻鉗位在高電平,當(dāng)IO端口設(shè)置為輸入狀態(tài)時(shí),它的常態(tài)為高電平。下拉電阻的作用是將不確定的信號通過一個(gè)電阻鉗位在低電平,當(dāng)IO端口設(shè)置為輸入狀態(tài)時(shí),它的常態(tài)為低電平??赏ㄟ^設(shè)置上拉/下拉電阻使能寄存器PxREN用于控制上拉/下拉電阻是否開啟,然后通過PxOUT寄存器設(shè)置電阻是上拉還是下拉。5.數(shù)碼管靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示各有什么特點(diǎn)?分別用在什么場合?答:靜態(tài)顯示就是每個(gè)數(shù)碼管的段碼都單獨(dú)由單片機(jī)的一個(gè)8位I/O端口驅(qū)動,而公共端根據(jù)數(shù)碼管的類型連接VCC或GND。單片機(jī)只需要向I/O口輸出需要顯示的段碼,數(shù)碼管就可以一直顯示對應(yīng)的字符,并保持常亮狀態(tài)。靜態(tài)顯示方式編程簡單、顯示穩(wěn)定、亮度高、節(jié)約CPU時(shí)間,但每個(gè)數(shù)碼管單獨(dú)占用一個(gè)I/O端口,占用I/O端口資源較多。適合于數(shù)碼管較少的場合。動態(tài)顯示就是所有數(shù)碼管的段碼線并聯(lián)在一起,由單片機(jī)的一個(gè)8位I/O端口驅(qū)動,而每個(gè)數(shù)碼管的公共端則由各自獨(dú)立的I/O線實(shí)現(xiàn)位選控制。每隔一段時(shí)間輪流點(diǎn)亮每位數(shù)碼管,利用數(shù)碼管的余輝效應(yīng)和人眼的“視覺暫留”現(xiàn)象,通過控制每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間和間隔,就可以達(dá)到多位數(shù)碼管“同時(shí)”顯示的效果。采用動態(tài)顯示的方式占用單片機(jī)的I/O端口資源較少、接口電路簡單,功耗更低,但其編程稍顯復(fù)雜,適合數(shù)碼管應(yīng)用較多的場合。6.如何利用I/O端口驅(qū)動數(shù)碼管,從0~9循環(huán)顯示?答:參考實(shí)驗(yàn)3.1。7.簡述獨(dú)立鍵盤和矩陣鍵盤的優(yōu)缺點(diǎn),以及各自的適用場合。答:獨(dú)立鍵盤就是每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一根I/O口線,判別時(shí)相互之間互不干擾,其優(yōu)點(diǎn)是電路配置靈活,按鍵判別容易,反應(yīng)速度快,但按鍵較多時(shí)也會占用過多的I/O口資源,一般用于鍵少或操作速度較高的場合。矩陣按鍵就是按鍵位于行列交叉點(diǎn)上,占用I/O口線少,但判鍵速度慢,多用于設(shè)置數(shù)字鍵,常用于按鍵數(shù)目較多的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。8.簡述按鍵出現(xiàn)抖動的原因以及消除抖動的常用方法。答:通常按鍵開關(guān)為機(jī)械彈性開關(guān),在機(jī)械觸點(diǎn)斷開和閉合的瞬間都會伴隨著一連串的抖動,一般持續(xù)5~10ms。由于單片機(jī)CPU的處理速度為微秒級,一次按鍵的閉合或釋放可能造成單片機(jī)的多次響應(yīng),為了確保單片機(jī)對一次按鍵動作僅作一次處理,就需要消除“去抖”。消除按鍵抖動的方法主要有硬件和軟件兩種。硬件消抖就是采用RS觸發(fā)器、并聯(lián)電容、專用去抖芯片等硬件去除抖動,可用于按鍵較少、實(shí)時(shí)性較高的場合;軟件消抖則是采用軟件延時(shí)的方法,通過避開抖動時(shí)間段,先后兩次對按鍵狀態(tài)進(jìn)行檢測并確認(rèn)9.設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字時(shí)鐘,采用6位數(shù)碼管分別顯示時(shí)、分、秒。略。10.設(shè)計(jì)一個(gè)花樣流水燈控制系統(tǒng),要求利用按鍵開關(guān),控制流水燈的開始,暫停,模式切換和停止。略。第4章1.什么是中斷?什么是中斷系統(tǒng)?答:中斷是指CPU在正常運(yùn)行程序時(shí),由于內(nèi)部或外部發(fā)生了某個(gè)事件,需要CPU暫時(shí)中止正在執(zhí)行的程序,轉(zhuǎn)去執(zhí)行該事件的處理程序,待處理完畢后再返回中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行原程序的過程。能夠?qū)崿F(xiàn)中斷功能的軟硬件系統(tǒng)成為中斷系統(tǒng)。2.什么是中斷源?MSP430單片機(jī)有哪些中斷源?答:能夠引起中斷的事件或發(fā)出中斷請求的信號源稱為中斷源。MSP430單片機(jī)中斷源有系統(tǒng)復(fù)位中斷源、不可屏蔽中斷源和可屏蔽中斷源。3.什么是單源中斷?什么是多源中斷?答:單源中斷是指一個(gè)中斷源獨(dú)占一個(gè)中斷向量;而多源中斷是指多個(gè)中斷源共用一個(gè)中斷向量。4.對于多源中斷,如何正確識別觸發(fā)中斷的中斷源?答:為了區(qū)別出不同的中斷源,單片機(jī)為每個(gè)中斷源設(shè)置了一個(gè)中斷標(biāo)志位,通過檢測中斷標(biāo)志位可以完成中斷源的定位。5.簡述MSP430單片機(jī)的中斷處理過程。答:中斷全過程一般包括中斷請求、中斷響應(yīng)、中斷服務(wù)和中斷返回四個(gè)步驟。中斷首先需要中斷源發(fā)出中斷請求,且CPU允許響應(yīng)后才會發(fā)生。中斷響應(yīng)是從CPU接收一個(gè)中斷請求開始至執(zhí)行第一條中斷服務(wù)程序指令結(jié)束。中斷服務(wù)是指CPU執(zhí)行中斷服務(wù)程序的過程。當(dāng)中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢后,需要返回到主程序斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行接下來的程序。6.MSP430單片機(jī)是如何設(shè)定中斷優(yōu)先級的?答:MSP430單片機(jī)中斷的優(yōu)先級是固定的,取決于該模塊在連接鏈中的排序。約靠近CPU/NMIRS端,模塊的中斷優(yōu)先級越高;反之,距離CPU/NMIRS端越遠(yuǎn),模塊的中斷優(yōu)先級越低。7.中斷服務(wù)函數(shù)有哪些特點(diǎn)?答:中斷服務(wù)函數(shù)是一個(gè)特殊的函數(shù),沒有輸入?yún)?shù)和返回值,不能被其他函數(shù)調(diào)用。中斷服務(wù)函數(shù)具有固定的定義格式。8.MSP430G2系列單片機(jī)哪些端口具有中斷功能?答:MSP430G2系列單片機(jī)的P1和P2端口具有中斷功能。9.MSP430G2系列單片機(jī)中,與中斷有關(guān)的I/O端口寄存器有哪些?答:與中斷有關(guān)的I/O端口寄存器有中斷允許寄存器PxIE、中斷沿選擇寄存器PxIES和中斷標(biāo)志寄存器PxIFG 。10.結(jié)合外部中斷仿真實(shí)驗(yàn),簡述I/O端口用作輸入時(shí),若采用外部中斷方式,需要進(jìn)行哪些初始化設(shè)置?答:外部中斷方式初始化設(shè)置包括:方向控制寄存器PxDIR、輸出寄存器PxOUT、中斷允許寄存器PxIE、中斷沿選擇寄存器PxIES和中斷標(biāo)志寄存器PxIFG。11.設(shè)計(jì)一個(gè)按鍵計(jì)數(shù)系統(tǒng),要求采用外部中斷進(jìn)行按鍵控制,計(jì)數(shù)結(jié)果通過2位數(shù)碼管顯示。略。第5章1.MSP430單片機(jī)有哪些定時(shí)器資源?答:MSP430單片機(jī)定時(shí)器資源有:定時(shí)器A(Timer_A)、看門狗定時(shí)器(WDT)、定時(shí)器B(Timer_B)、基本定時(shí)器(BasicTimer1)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)等。不同型號的單片機(jī)定時(shí)器資源略有差異。2.簡述定時(shí)器A的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。答:定時(shí)器A(Timer_A)由一個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(TimerBlock)和多個(gè)捕獲/比較模塊(CCRx)構(gòu)成,具有定時(shí)、捕獲/比較和PWM輸出等功能。定時(shí)器A主要有以下特性:(1)具有16位計(jì)數(shù)器,4種計(jì)數(shù)工作模式;(2)多種可選的計(jì)數(shù)時(shí)鐘源:低速時(shí)鐘ACLK、高速時(shí)鐘SMLCK和外部時(shí)鐘;(3)具有多個(gè)可配置輸入端的捕獲/比較寄存器;(4)支持多時(shí)序控制,多個(gè)捕獲/比較功能以及多種輸出波形(PWM);(5)具有中斷服務(wù)功能:當(dāng)定時(shí)時(shí)間到或滿足捕獲/比較條件下,將觸發(fā)定時(shí)器A中斷;(6)具有8種輸出方式的多個(gè)可配置輸出單元。3.定時(shí)器A有幾種工作模式?試說明其異同點(diǎn)。答:定時(shí)器A計(jì)數(shù)器功能是對輸入的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù),共有4種工作模式:停止模式、增計(jì)數(shù)模式、連續(xù)計(jì)數(shù)模式和增/減計(jì)數(shù)模式。停止模式下定時(shí)器A暫停計(jì)數(shù);增計(jì)數(shù)模式下,計(jì)數(shù)器從0開始增計(jì)數(shù)直到TAxCCR0,然后從0開始重新計(jì)數(shù);連續(xù)計(jì)數(shù)模式下,計(jì)數(shù)器從0開始增計(jì)數(shù)直到0xFFFF,又從0開始重新計(jì)數(shù)。增/減計(jì)數(shù)模式下,計(jì)數(shù)器先從0增計(jì)數(shù)到TAxCCR0的值,然后再減計(jì)數(shù)到零,如此循環(huán)。4.定時(shí)器A有幾個(gè)中斷源和幾個(gè)中斷向量?它們的對應(yīng)關(guān)系是什么?答:定時(shí)器A有4個(gè)中斷源,分別是定時(shí)器溢出中斷,捕獲/比較寄存器TAxCCR0中斷、捕獲/比較寄存器TAxCCR1中斷、捕獲/比較寄存器TAxCCR2斷。定時(shí)器A共有2個(gè)中斷向量,分別是:TIMERx_A0_VECTOR和TIMERx_A1_VECTOR。其中,捕獲/比較寄存器TAxCCR0中斷較為特殊,單獨(dú)占用中斷向量TIMERx_A0_VECTOR,為單源中斷,具有最高優(yōu)先級;而定時(shí)器溢出和捕獲/比較寄存器TAxCCR1、捕獲/比較寄存器TAxCCR2三個(gè)中斷共享中斷向量TIMERx_A1_VECTOR,屬于多源中斷。5.利用定時(shí)器A如何實(shí)現(xiàn)比較功能?答:設(shè)置寄存器TAxCCTLn中CAP=0,使定時(shí)器A中捕獲/比較模塊工作在比較模式。然后設(shè)置TAxCCRn的值,由比較器不斷地與主計(jì)數(shù)器TAxR的值進(jìn)行比較。6.利用定時(shí)器A如何實(shí)現(xiàn)捕獲功能?答:設(shè)置寄存器TAxCCTLn中CAP=1,使定時(shí)器A中捕獲/比較模塊工作在捕獲模式;設(shè)置主計(jì)數(shù)器為連續(xù)計(jì)數(shù)模式;由捕獲方式控制位CM1和CM0選擇信號捕獲的條件;由控制位SCS選擇確定捕獲時(shí)刻與定時(shí)器時(shí)鐘是否同步。7.簡述定時(shí)器A的輸出模式。答:定時(shí)器A中每個(gè)捕獲/比較模塊都包含一個(gè)輸出單元,用于產(chǎn)生各類輸出信號,如單穩(wěn)態(tài)脈沖波、PWM波、移相波等。輸出單元主要由輸出控制單元和D觸發(fā)器構(gòu)成,輸入信號來自于計(jì)數(shù)器模塊和比較單元的EQUn信號,輸出信號OUTx由單片機(jī)引腳輸出。每個(gè)輸出單元有8種輸出方式,由控制寄存器TAxCCTLn中的控制位OUTMODx選擇。每種輸出方式基于EQUn信號自動改變定時(shí)器輸出引腳的輸出電平,從而在無須CPU的干預(yù)下產(chǎn)生對應(yīng)的輸出信號。8.簡述看門狗定時(shí)器的結(jié)構(gòu)和原理。答:MSP430系列單片機(jī)內(nèi)部集成了看門狗定時(shí)器??撮T狗定時(shí)器主要由時(shí)鐘選擇邏輯單元、看門狗計(jì)數(shù)器、口令比較器、看門狗控制寄存器、中斷產(chǎn)生邏輯單元等構(gòu)成。看門狗電路具有SMCLK和ACLK兩種時(shí)鐘源,通過一個(gè)16位加法計(jì)數(shù)器WDTCNT對SMCLK或ACLK時(shí)鐘源產(chǎn)生的周期信號進(jìn)行計(jì)數(shù),有四種計(jì)數(shù)周期可選。WDTCNT不能直接通過軟件訪問,必須通過看門狗定時(shí)器的控制寄存器WDTCTL來控制。如果應(yīng)用程序不需要看門狗功能,可將其關(guān)閉,也可用作一個(gè)普通的8位定時(shí)器使用。9.看門狗定時(shí)器有幾種工作方式?試說明其不同之處。答:看門狗定時(shí)器有2種工作模式:看門狗模式或定時(shí)器模式??撮T狗模式下,用戶需要周期性地對WDTCNT寄存器清零,防止WDT溢出產(chǎn)生復(fù)位。在定時(shí)器模式下,定時(shí)時(shí)間可通過軟件對WDTCTL寄存器中WDTCNTCL置位并進(jìn)行初始化,一旦WDT定時(shí)時(shí)間溢出,即產(chǎn)生中斷,此時(shí)看門狗定時(shí)器用作一般定時(shí)器。10.設(shè)計(jì)一個(gè)60S倒計(jì)時(shí)器,采用兩位數(shù)碼管顯示,要求使用定時(shí)器A作為秒計(jì)時(shí)器。略。11.利用定時(shí)器A輸出周期為20ms,占空比分別為75%和20%的PWM矩形波。略。第6章1.簡述并行通信和串行通信的特點(diǎn),以及各自的適用場合。答:并行通信是指使用多條數(shù)據(jù)線同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)字節(jié)的各個(gè)位。該方式傳輸速度非常快,但使用傳輸線較多,傳輸成本較高,一般適合于短距離的數(shù)據(jù)傳輸,例如:單片機(jī)內(nèi)部各部件的數(shù)據(jù)傳輸。串行通信是指使用一條數(shù)據(jù)線,將數(shù)據(jù)字節(jié)一位一位依次進(jìn)行傳輸。相比并行通信,串行通信方式傳輸速度慢、占用I/O口線少,特別適合于單片機(jī)與單片機(jī)、單片機(jī)與外設(shè)之間的遠(yuǎn)距離通信。2.簡述異步串行通信和同步串行通信的異同點(diǎn)。答:異步通信是以字符為單位進(jìn)行傳輸,字符與字符之間的傳輸間隔是任意的,同一字符內(nèi)的各數(shù)據(jù)位保持同步。同步通信是以數(shù)據(jù)塊(一組字符)為單位進(jìn)行傳輸,字符與字符之間傳輸無間隔。3.MSP430系列單片機(jī)中有哪幾種串行通信接口?答:MSP430系列單片機(jī)具有三種串行通信接口:USI模塊、USART模塊和USCI模塊。4.什么是USCI?USCI模塊支持哪幾種串行通信模式?答:USCI是MSP430單片機(jī)通用串行通信接口的新標(biāo)準(zhǔn)。USCI模塊支持UART、SPI、I2C通信、IrDA和LIN等通信。5.簡述USCIUART模式的主要特點(diǎn)。答:USCIUART模式的主要特點(diǎn)有:(1)采用奇偶校驗(yàn)或無校驗(yàn)的7位或8位數(shù)據(jù)傳輸;(2)具有獨(dú)立的發(fā)送和接收移位寄存器;(3)具有獨(dú)立的發(fā)送和接收緩沖寄存器;(4)最低有效位(LSB)優(yōu)先或最高有效位(MSB)優(yōu)先發(fā)送和接收數(shù)據(jù);(5)多機(jī)模式下內(nèi)置空閑線和地址位通信協(xié)議;(6)接收起始位觸發(fā)邊沿檢測從LMPx模式中自動喚醒;(7)可編程分頻因子為整數(shù)或小數(shù)的波特率;(8)具有錯誤檢測和抑制的狀態(tài)標(biāo)志;(9)具有地址檢測的狀態(tài)標(biāo)志;(9)具有獨(dú)立接收和發(fā)送中斷的能力。6.USCIUART模式下波特率如何設(shè)置?答:(1)低頻模式中,波特率發(fā)生器使用一個(gè)預(yù)分頻器和一個(gè)調(diào)制器產(chǎn)生位時(shí)鐘時(shí)序。對于一個(gè)給定的BRCLK時(shí)鐘源,使用的波特率決定了所需的分頻系數(shù)N:分頻系數(shù)的整數(shù)部分由預(yù)分頻器實(shí)現(xiàn)(INT為取整):UCBRx=INT(N)小數(shù)部分由調(diào)制器實(shí)現(xiàn)(round為四舍五入取整):UCBRSx=round((N-INT(N))×8)(2)過采樣模式下,使用一個(gè)16分頻器和調(diào)制器來產(chǎn)生比BITCLK快16倍的BITCLK16;再將BITCLK16通過第二個(gè)16分頻器和調(diào)制器產(chǎn)生BITCLK。分頻器被設(shè)置為:UCBRx=INT(N/16)調(diào)制器被設(shè)置為:UCBRFx=round((N/16)-INT(N/16))×16)7.USCIUART模式支持哪幾種多機(jī)模式?各自特點(diǎn)是什么?答:USCI支持兩種多機(jī)通信模式:線路空閑多機(jī)模式和地址位多機(jī)模式。空閑多機(jī)模式下,數(shù)據(jù)的傳輸是以字符塊的形式進(jìn)行的,每個(gè)字符塊至少包括一個(gè)地址字符和一個(gè)數(shù)據(jù)字符,數(shù)據(jù)塊之間被較長的空閑時(shí)間分開。地址位多機(jī)模式下,數(shù)據(jù)的傳輸也是以字符塊的形式進(jìn)行,字符包含一個(gè)附加的位作為地址標(biāo)志。8.什么是SPI?簡述USCISPI通信的特點(diǎn)。答:串行外設(shè)接口(SerialPeripheralInterface,SPI)是Motorola公司提出的一種同步串行通信總線,它可以使單片機(jī)與各種外圍設(shè)備以串行的方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。USCISPI通信的特點(diǎn)包括:(1)7位或8位傳輸數(shù)據(jù)長度;(2)最低有效位(LSB)優(yōu)先或最高有效位(MSB)優(yōu)先發(fā)送和接收數(shù)據(jù)模式;(3)3線和4線SPI控制;(4)具有主機(jī)模式或從機(jī)模式;(5)獨(dú)立的發(fā)送和接收移位寄存器;(6)獨(dú)立的發(fā)送和接收緩存寄存器;(7)支持連續(xù)發(fā)送和接收操作;(8)可選的時(shí)鐘極性和相位控制;(9)主機(jī)模式下,可編程的時(shí)鐘頻率;(10)獨(dú)立的接收中斷和發(fā)送中斷功能;(11)從機(jī)模式可工作于LPM4低功耗模式。9.USCISPI有幾種工作模式?如何配置?答:USCISPI有主機(jī)模式和從機(jī)模式。通過設(shè)置USCI_A0/USCI_B0控制寄存器0中的UCMST控制位進(jìn)行配置。當(dāng)控制位UCMST=1時(shí),USCI模塊工作在SPI主機(jī)模式;當(dāng)控制位UCMST=0時(shí),USCI模塊工作在SPI從機(jī)模式10.什么是I2C總線?其有什么特點(diǎn)?答:I2C(Inter-IntegratedCircuit)總線是由Philips公司開發(fā)的一種雙向同步串行總線。它只需要兩根線,就可以實(shí)現(xiàn)器件之間數(shù)據(jù)的交換和傳遞。I2C總線具有接口線少、控制簡單、通信速率高等優(yōu)點(diǎn),常用于微控制器和外圍設(shè)備之間的通信。11.簡述USCII2C模式的邏輯結(jié)構(gòu)和原理。答:I2C模式下USCI模塊主要包括I2C接收部件、I2C狀態(tài)機(jī)、I2C發(fā)送部件和I2C時(shí)鐘發(fā)生器四個(gè)部分。I2C時(shí)鐘發(fā)生器用于產(chǎn)生I2C通信所需的串行同步時(shí)鐘UCxSCL信號。I2C發(fā)送部分用于I2C協(xié)議下的數(shù)據(jù)發(fā)送工作,主要包括發(fā)送緩沖寄存器(UCB0TXBUF)、發(fā)送移位寄存器和從機(jī)地址寄存器(UCB0I2CSA)三個(gè)部分。I2C接收部分可以自動檢測I2C總線上的信號。主要包括接收緩沖寄存器(UCB0RXBUF)、接收移位寄存器和主機(jī)地址寄存器(UCB0I2COA三個(gè)部分。I2C狀態(tài)機(jī)用于控制和查詢當(dāng)前通信過程中的狀態(tài)信息,主要反應(yīng)在狀態(tài)寄存器的各個(gè)控制位中。12.說出USCII2C串行數(shù)據(jù)格式。答:I2C串行通信標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)格式包括起始信號、從設(shè)備地址、數(shù)據(jù)傳輸和停止信號4個(gè)部分。起始和停止信號是由主機(jī)產(chǎn)生。當(dāng)SCL時(shí)鐘線為高電平時(shí),SDA數(shù)據(jù)線上由高電平至低電平的跳變將產(chǎn)生起始信號。主機(jī)發(fā)送一個(gè)起始信號后,啟動一次I2C通信。I2C總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以字節(jié)為單位,最高有效位優(yōu)先。傳輸?shù)牡谝粋€(gè)字節(jié)由7位從機(jī)地址和1位讀寫標(biāo)志位組成。當(dāng)=0時(shí),主機(jī)向從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)=1時(shí),主機(jī)接收數(shù)據(jù)。每次傳輸完一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)后,從機(jī)需要向主機(jī)發(fā)送一個(gè)特定的低電平脈沖以表示接收到數(shù)據(jù),該低電平位于第9個(gè)SCL時(shí)鐘上,即為應(yīng)答信號ACK。當(dāng)SCL時(shí)鐘線為高電平時(shí),SDA數(shù)據(jù)線上由低電平至高電平的跳變將產(chǎn)生停止信號。全部數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束后,由主機(jī)發(fā)送停止信號,結(jié)束通信。13.USCII2C有幾種工作模式,如何配置?答:在I2C模式下,USCI模塊可以工作于主機(jī)模式或從機(jī)模式。當(dāng)UCMODEx=11、USCYNC=1、UCMST=1時(shí),USCI模塊工作于I2C模式下的主機(jī)模式;當(dāng)UCMODEx=11、USCYNC=1、UCMST=0時(shí),USCI模塊工作于I2C模式下的從機(jī)模式。14.簡述UART、SPI、I2C三種通信方式的異同點(diǎn)。答:UART為異步串行通信,一般由TXD、RXD、GND三根線組成,不需要時(shí)鐘線,收發(fā)雙方需要提前約定對應(yīng)的波特率,速度較慢;I2C是一種半雙工同步通信,采用1根數(shù)據(jù)線和1根時(shí)鐘線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。SPI是一種全雙工同步通信,通常采用2根數(shù)據(jù)線、1根時(shí)鐘線以及1根片選線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸,速度快。I2C和SPI通信都需要統(tǒng)一的時(shí)鐘線。第7章1.MSP430系列單片機(jī)比較器A+有哪些部分組成?其主要功能是什么?答:比較器A+由8個(gè)輸入通道(CA0~CA7)、模擬電壓比較器、參考電壓發(fā)生器、輸出濾波器和一些控制單元組成。主要功能是通過比較模擬電壓同相端“+”和反相端“-”兩個(gè)輸入端電壓的大小,然后設(shè)置輸出信號CAOUT的值。如果V+>V-,CAOUT輸出高電平;反之,CAOUT輸出低電平。2.比較器A+的特點(diǎn)主要有哪些?答:比較器A+的特點(diǎn)主要包括:(1)同相端和反相端輸入多路復(fù)用;(2)軟件選擇RC濾波器作為比較器輸出;(3)輸出可用作定時(shí)器A的捕獲輸入;(4)軟件控制端口輸入緩沖;(5)具有中斷能力;(6)可選擇的參考電壓發(fā)生器;(7)比較器和參考電壓發(fā)生器支持低功耗。3.描述用戶對比較器A+操作的基本流程。答:用戶可以通過軟件配置,實(shí)現(xiàn)對比較器A+的操作,基本操作流程如下:(1)打開比較器單元;(2)打開參考電壓發(fā)生器單元(若比較器的輸入信號全為外部輸入,則可關(guān)閉該單元);(3)選擇相應(yīng)輸入信號連接到比較器的輸入端口;(4)選擇配置相關(guān)寄存器;(5)使能中斷信號(若需要);(6)讀取比較輸出信號。4.比較器A+輸出是否要選擇濾波器?原因是什么?如何設(shè)置?答:比較器A+輸出需要選擇濾波器,原因是比較器輸出的振蕩會降低比較結(jié)果的精度和分辨率,選擇輸出濾波器可以減少由比較器振蕩產(chǎn)生的誤差。通過設(shè)置控制位CAF=1時(shí),比較器輸出通過一個(gè)片上電阻電容(RC)濾波器進(jìn)行濾波。5.比較器A+是否具有中斷能力?若有,中斷向量和中斷標(biāo)志位分別是什么?答:比較器A+具有中斷能力,比較器A+中斷向量為COMPARATORA_VECTOR,中斷標(biāo)志位是CAIFG。6.結(jié)合電壓檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例,說明比較器A+如何進(jìn)行初始化配置。略。第8章1.為什么要進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換?答:單片機(jī)在控制、檢測等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,其檢測和控制對象常常是一些連續(xù)變化的物理量,如溫度、濕度、壓力、速度等,這些物理量由傳感器轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號或模擬電流信號。由于單片機(jī)是一個(gè)典型的數(shù)字系統(tǒng),不能直接處理模擬信號。因此,需要通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號供單片機(jī)處理和控制。2.模數(shù)轉(zhuǎn)換的基本原理是什么?答:模數(shù)轉(zhuǎn)換一般包括采樣、保持、量化和編碼四個(gè)步驟。采樣就是將輸入的連續(xù)信號實(shí)現(xiàn)時(shí)間上的離散化,即按照一定的時(shí)間間隔采集信號的瞬時(shí)值。由于輸入信號的幅度是不斷變化的,而模數(shù)轉(zhuǎn)換需要一定的轉(zhuǎn)換時(shí)間,轉(zhuǎn)換期間內(nèi)采集的樣值不能改變,因此,需要將采樣值保持一段時(shí)間,直至下一次采樣,這個(gè)過程叫作保持。采樣和保持功能是由采樣保持電路實(shí)現(xiàn)的。量化就是將連續(xù)的幅度值按量化單位取整,變?yōu)橛邢迶?shù)量的離散值。將量化后的結(jié)果按一定的數(shù)制形式表示出來,以作為轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量輸出,該過程即為編碼。3.常用的模數(shù)轉(zhuǎn)換的類型有哪些?各有什么特點(diǎn)?答:ADC常見類型有:一類是直接型ADC,將輸入的電壓信號直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字代碼輸出,不需要經(jīng)過中間任何變量,常用的有逐次逼近型ADC、并行比較型ADC等;另一類是間接型ADC,將輸入的電壓轉(zhuǎn)換成某種中間變量(時(shí)間、頻率、脈沖寬度等),然后再將這個(gè)中間量變成數(shù)字代碼輸出。常用的有雙積分型ADC、Σ-Δ型ADC、V/F型ADC等。4.衡量模數(shù)轉(zhuǎn)換性能的指標(biāo)有哪些?其含義是什么?答:衡量ADC性能的主要指標(biāo)為轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度,其中,轉(zhuǎn)換精度由分辨率和量化誤差來描述。(1)分辨率是指ADC能夠分辨的輸入模擬信號的最小變化量,與ADC的位數(shù)有關(guān);(2)量化誤差是指用有限數(shù)字對模擬輸入量進(jìn)行離散量化所引起的誤差,它表示ADC實(shí)際輸出的數(shù)字量和理論上輸出的數(shù)字量之間的差別;(3)轉(zhuǎn)換速度是指完成一次模數(shù)轉(zhuǎn)換所需時(shí)間的倒數(shù)。轉(zhuǎn)換時(shí)間越短,轉(zhuǎn)換速度越快。5.簡述MSP430G2系列單片機(jī)中ADC10模塊的結(jié)構(gòu)組成和原理。答:MSP430G2系列單片機(jī)中ADC10模塊主要由ADC內(nèi)核、16路模擬輸入開關(guān)、參考電壓模塊、轉(zhuǎn)換時(shí)鐘模塊、采樣時(shí)鐘模塊、數(shù)據(jù)傳輸控制器等構(gòu)成。ADC內(nèi)核由一個(gè)采樣保持電路和10位逐次逼近型(SAR)轉(zhuǎn)換器組成。采樣保持電路的作用是對輸入的高速信號進(jìn)行瞬時(shí)采樣時(shí),ADC保持當(dāng)前采樣結(jié)果不變,直至轉(zhuǎn)換完成,以確保ADC轉(zhuǎn)換過程中信號的穩(wěn)定。ADC轉(zhuǎn)換器將輸入的模擬量轉(zhuǎn)換成10位數(shù)字量,并存儲在ADC10MEM寄存器中。ADC模塊支持8個(gè)外部通道輸入和4個(gè)內(nèi)部通道
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