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射频与微波技术原理及应用培训教材
华东师范大学微波研究所
一、Maxwell(麦克斯韦)方程
Maxwell 方程是经典电磁理论的基本方程，是解决所有电磁问题的基础，它用数学形式概括了宏观电磁场的基本性质。其微分形式为
E D
H J D B ρ
??=???=+?=?= 对于各向同性介质，有
D E
B H J E
εμσ=== (1.2)
其中D 为电流密度矢量。方程，得到空间任何位置的电场、磁场分布。对Maxwell 方程只有公司的Ensemble 和HFSS 、Agilent 公司的Momentum Remcom 公司的XFDTD 等。
0,0J ρ==时，有
222
2
00
E k E H k H ?+=?+= (1.3)
其中k 为传播波数，22k ωμε=。
二、传输线理论
传输线理论又称一维分布参数电路理论，是射频、微波电路设计和计算的理论基础。传输线
理论在电路理论与场的理论之间起着桥梁作用，在微波网络分析中也相当重要。 1、微波等效电路法
低频时是利用路的概念和方法，各点有确切的电压、电流概念，以及明确的电阻、电感、电容等，这是集总参数电路。在集总参数电路中，基本电路参数为L 、C 、R 。由于频率低，波长长，电路尺寸与波长相比很小，电磁场随时间变化而不随长度变化，而且电感、电阻、线间电容和电导的作用都可忽略，因此整个电路的电能仅集中于电容中，磁能集中于电感线圈中，损耗集中于电阻中。
射频和微波频段是利用场的概念和方法，主要考虑场的空间分布，测量参数由电压U 、电流I 转化为频率f 、功率P 、驻波系数等，这是分布参数电路。在分布参数电路中，电磁场不仅随时间变化也随空间变化，相位有明显的滞后效应，线上每点电位都不同，处处有储能和损耗。
由于匀直无限长的传输系统在现实中是不存在的，因此工程上常用微波等效电路法。微波等效电路法的特点是：一定条件下“化场为路”(1)(2)(3)2、传输线方程及其解
传输线方程是传输线理论的基本方程，的微分方程。 λ)，其
图图2、线元及其等效电路
11()()Z I z dz
Y U z dz = (2.1)
其中Z z
1z 2U B I B z z e e e e γγγγ--++12(z)=A (z)=A {
(2.2)
结论：1.电压、电流具有波的形式;
2.电压、电流由从信号源向负载传播的入射波和从负载向信号源传播的反射波叠加而
成，即(),()U z U U I z I I +-+-=+=+。
3、传输线的特性参数
主要包括特性阻抗Z c 、传播常数γ、相速度V p 、波导波长λg 。 （1）特性阻抗Z c （Characteristic impedance ）
定义：特性阻抗Z c 是传输线上任意处的入射波电压与入射波电流之比，即
C U Z I
+
+= （2.3）
C Z =
= （2.4）
（2.5）
（2（3中)。它与信号传播速度是两个概念，但在同轴线中相速度V p 和信号传播速度大小相等。 （4）波导波长λg (Waveguide wavelength)
传输线中相邻同相位面之间的距离，称为波导波长，即
g p V T l = (2.9) 在同轴线中，波导波长λg 等于自由空间的工作波长。 4、传输线的工作参数
主要包括输入阻抗、反射系数（回波损耗、插入损耗等）、驻波系数(VSWR)、驻波相位等； （1）输入阻抗Z in （Input impedance ）
定义：从某处向终端负载看进去的阻抗，又称分布参数阻抗。 特点：不能直接测量
()
()()()1()
()()1()
L
c in c c L in c c
Z Z th z U z Z z Z I z Z Z th z
U z U U U U z Z z Z Z I z I I U U z δδ+
-
+
-
+-+-+=
=++++Γ=
===+--Γ或 (2.10)
2.11）
①. ②. ③.in =Z L ；若z=λ/4+ n λ(2) ()in C in C
Z z Z + 2.12）
()1z Γ≤
（2.13）
某一点的输入阻抗和反射系数是一一对应的。
在传输线理论中，讨论任意一个参量都是对某一个参考面而言的。在无耗均匀传输线中，反射系数的模处处相等，也就是说，反射系数的模在均匀传输线上是不变的。 回波损耗(return loss)：回波损耗又称反射损耗，用L r 表示，即
10lg ()
20lg ()
r P L dB P dB +
-= =-Γ （2.14）
引入回波损耗概念以后，反射系数的大小就可用dB 形式来表示。应当注意的是，由式(1.14)可见，回波损耗Lr （dB ）为正值。但在实际测量中，得到的结果常常用负值表示，这点要注意，例如回波损耗为－20dB 。
匹配负载（Г＝0）的回波损耗为∞dB ，表示无反射波功率，负载吸收100％的入射功率；全反射负载（1G =）的回波损耗为0dB ，表示全部入射功率被反射掉，负载吸收的入射功率为零。 （3
（4） 当G =当传输线的特性阻抗Z c 一定时，传输线终端的负载阻抗与驻波系数一一对应，即
min
min
1tg tg L c
jVSWR l Z Z VSWR j l b b -=- （2.18）
其中l min 为距离负载出现第一个电压最小值的位置。 5、无耗传输线的三类工作状态
传输线终端接不同负载阻抗时，有三种不同的工作状态，即行波状态、驻波状态和行驻波状态。这些不同工作状态的特性对射频、微波电路的分析和设计极为有用。
（1）行波状态
当终端负载等于传输线的特性阻抗时，即Z L =Z C , 传输线为行波状态，如图3所示。
图3.无耗传输线的行波特性
此时ГL =0，VSWR=1。
特点：
① 电压、电流的振幅沿线不变；
② 沿线各点的Zin(z)均等于传输线的特性阻抗Z C ； ③ 只有入射波,没有反射波,
④ 沿线电压和电流的相位随z （2）驻波状态
① 终端短路
0L Z =，此时10,1,1L
L L L
Z ρ+Γ=Γ=-=
=∞-Γ，
tan c jZ z β= （2.19）
②Z c jZ ctg z β-
（2.20）
图5 终端开路时的驻波状态
注: 理想的终端开路是在终端短路上接一?/4传输线转换来实现。 （3）行驻波状态
终端负载是一般负载时（R L ≠0），传输线上既有行波又有驻波的状态。分四种情况，即
L L c Z R Z =>、L L c Z R Z =<、L L L Z R jX =+和L L L Z R jX =-。
222
2222
2()()L
j L C L c L L c L L L C L c L L c L L Z Z R Z X j X Z e Z Z R Z X R Z X ?±--+Γ==±=Γ+++++Γ<1
（2.21）
当终端接一般负载时，传输线上电压、电流的最大点的振幅等于入射波振幅的(1L +G )倍，最小点的振幅不为零，而是(1L -G )倍。驻波分布的周期仍为λ/2。
驻波系数：
例1 解：1不均匀性主要由各种微波元件造成。微波元件的等效模型如图6所示。等效的微波网络类似于飞机的“黑匣子”，即不考虑不均匀区场的复杂分布，而只考虑进入网络和从网络出来的波的特性。把每个端口中入射波和出射波的关系确定下来，则不均匀区的特性可唯一确定。
图6 微波元件不均匀性的等效模型
用微波等效电路法分析不均匀性，实际上是分析不均匀性对传输系统的影响。 注意事项：
（1）用微波网络代替微波元件的不均匀性，只是反映各参考面外的入射波与出射波的关系，即
外特性，不能直接反映不均匀区内的场分布情况；
（2）微波元件的外特性有其内部的场分布决定，因此从理论上求解等效网络参量还须借助于场
解，但是也可以通过实验方法测量获得。 2、常用微波网络参量
主要包括阻抗(导纳)参量、散射参量、传输参量等，用矩阵表征。由于电压、电流在微波频段已失去明确的物理意义，而且难以直接测量，因此阻抗（导纳）参数也难以测量，其测量所需参考面的开路和短路条件在微波频率下难以实现。为了研究射频、微波电路和系统的特性，设计射频、微波电路的结构，就需要一种在微波频率下能用实验测量方法确定的网络矩阵参数。这样的参数就是散射参数，简称S 参数。
下面重点介绍散射矩阵（S 矩阵）T 1参考面的入射波为a 1，出射波为b 1。注意a 1、b 1、a 2、b 2都是归一化的量。
图7. 定义：
1b S =（3.1）
简化（3.2）
其中 []S 1的反射系数；
S 2的反射系数；
11212
a 0
S b a ==
表示端口1匹配时，端口2到端口1的传输系数；
22121
a 0
S b a ==
表示端口2匹配时，端口1到端口2的传输系数；
因此散射参数代表反射系数和传输系数。 对于无耗二端口网络，有
1
||||1
||||21*
2211*1222*
2112*11222212212211=+=+=+=+S S S S S S S S S S S S 相位关系振幅关系 （3.3）
散射参数的最大优点：在射频和微波频段容易用实验直接测量。
另外还有一个A 矩阵（传输参数中的一种），用电压、电流来表征，特别适用于理论上分析二端口网络的级联。它具有一个重要特性，即级联二端口网络总的A 矩阵等于各单个二端口网络A 矩阵的乘积，即
1111
121212122
()()N
i i i A A A A A A =轾轾犏犏=犏犏臌
臌?总
(3.4)
如图8所示。
图8 N 析级联网络。因此，对于级联网络来说，需采用S 矩阵的方法，以研究级联网络的特性。S 矩阵与A []11122111/1c c A A Z A Z S A 骣+--?=
+ 3参考面移动时S 参数的幅值不变，只是相位发9所示。
A 矩阵的影响
则总的A 2] [A 3]
同轴线是由两根同轴的圆柱导体构成的导波系统，两导体之间填充空气(硬同轴线)或相对介电
常数为εr 的高频介质（软同轴线，即同轴电缆）。
1、场结构分布
同轴线的主模为TEM 模（横电磁波，即0,0z z E H ==），当频率增大时(尺寸一定)会产生高次模，高次模为TE 模(横电波，即0,0z z E H =≠)和TM 模(横磁波，即0,0z z H E =≠)。
TEM 波的特性：(1) ,0c
c f l ,说明同轴线可以传播任意低频率的电磁波； (2)
波阻抗约为TEM Z ?Ω)；(3)
相速度p V =，即TEM 波的相速度与频率无关，因此TEM
波称为无色散波；(4)
波导波长g l =
。 同轴线传输TEM 模时的场结构分布图如图10所示。
(a) (b)
图10. 同轴线TEM 模的场结构分布图
(a) 横截面 (b) 纵剖面
场分布特点：
(1)、越靠近内导体,场强越强；
(2)、TEM 弦分布的；
(3) 同轴线的第一高次模是TE 11模，截止波长为11TE c l 这
在同轴线的截面尺寸设计中会用到。
2
Js 和位移电流
可以测传输功率；横向开槽，切断电流，3b
a （4.1） 可见Z TEM 为填充均匀介质时自由空间的波阻抗，空气中约为120π(Ω)。
4、同轴线的传输功率
2
0(/)
TEM n Y U P L b a π=
（4.2）
当最大场强达到击穿程度时即为击穿功率P br （或功率容量）:
br P =
（4.3）
其中 0
max ||(/)
br n U E E aL b a ==
（4.4）
称为击穿场强，可见同轴线内导体附近的电场最强。空气中的击穿场强E br ≈30 kV/cm 。
实际应用中，同轴线的功率容量还包括因内导体欧姆损耗所带来的热量。解决方法之一是将内导体作为空心管，让流体通过以带走产生的欧姆热。因此，考虑到驻波的影响及安全系数，通常取式（4.3
5
其中TEM Y =
衰减的
1 2、卡口连接型：如：BNC 、C 、Q9、Q6等射频同轴连接器。这种连接器具有连接方便、快捷等特点，也是应用最早的射频连接器连接形式。
3、推入连接型：如：SMB 、SSMB 、MCX 等，这种连接形式的连接器具有结构简单、紧凑、体积小、易于小型化等特点。
电缆组件通常是由电缆连接器与高频电缆两部分组成。目前常见的电缆组件有下面三种结构，即：
1、螺母压紧型:电缆连接器尾部与电缆屏蔽层采用螺母压紧方式进行连接；
2、焊接型：电缆连接器尾端与电缆屏蔽层采用焊接方式进行连接；
3、压接型：电缆连接器尾端与电缆屏蔽层采用专用压接工具在强大的压力作用下使 金属套筒产生较大的塑性变形和塑性流动与连接器外导体进行连接。
六、同轴及连接元件的等效电路模型及设计
1、同轴线等效电路模型
实际的同轴线等效电路是Г型或T 型网络，如图12所示。
图12 同轴线的等效电路模型
1111） ） ）
2 （1（2（311TEM 模，再考虑到5％的保险系数，因此有
min
1.05()a b l p ? （6.5）
根据原则（2），有
1.649b
a
= （6.6） 根据原则（3）,有
3.591b
a
= （6.7） 综合（2）和（3）,有
2.303b
a
= (6.8) 此时空气同轴线特性阻抗Zc=50Ω。
例1 有如下图所示的硬同轴线，内外导体用铜(σ=5.8×107/Ωm)制成，支撑内导体的垫圈用聚四氟乙烯(εr =2.1)做成。同轴线的特性阻抗Zc=50Ω，外导体内半径b=1.75cm ，工作频率f =2GHz ，传输TEM 波。试求：（1）内导体外半径a 、a’；（2）击穿功率P br ；（3）导体损耗引起的衰减常数
αc 。
解：
(1) 根据式(3.1)
c n
b
Z L a
=
。 对于空气填充区域，50＝60ln(b/a)，得 对于介质垫圈区域
，50'
b
a =
，得 (2)
br
率为
(3) (/)dB m ，因为m R =μ＝μ0＝4π×
10－7(F/m )例23GHz ，同轴线特性阻抗Zc=75Ω，求内导体外径d 解：由Zc=60lnb/a=75，得
∴ b=3.49a 取min
1.05()a b l
p =+，得
∴ a=0.0067 (m) =0.67 (cm)
b=3.49a=0.0235(m)=2.35(cm)
所以 d=2a=1.34 (cm)
D=2b=4.7 (cm) 3、同轴连接元件的设计
同轴连接元件的主要要求是接触损耗小、阻抗匹配、频带宽、功率容量大、不存在杂模。设计的一般原则是抑制杂模(高次模)的产生和阻抗匹配。由于同轴连接元件是一种过渡装置，容易产生杂模(高次模)，引起反射，所以当连接器两端的等效阻抗相同或接近时，主要问题是尽量减少杂模(高次模)的激励，并选择适当的形状使连接器的一端缓慢地过渡到另一端，其尺寸则应逐渐过渡（渐变过渡或阶梯过渡），根据同轴线特性阻抗公式
c n
b
Z a
=
，可以通过改变内外导体的直径2a 、
2b 或填充的介质εr 同，或采取阻抗匹配方法使其阻抗匹配。
同轴900
同轴线部分特性阻抗降低约15％。则应为约1：4填充；（2900，外
S 11代表反射系数(回波损耗)，S 21代表传输系数(1一般波信号和反射波信号来得到反射系数，即
2111
11
a 0
S b a ==
=Γ。这里介绍用矢量网络分析仪测试的方法，结构装置如图14所示。
图14 矢量网络分析仪测量反射系数
用标准同轴匹配负载对矢量网络分析仪校准(定标)，再换上待测同轴连接器，根据反射曲线就可确定待测同轴连接器的回波损耗(dB)。回波损耗反映同轴连接器及电缆组件的阻抗匹配状态。图15是用Agilent E8357A 矢量网络分析仪测量某个终端负载的S 11值。
图15 实测的S 11值
2、传输系数(插入损耗)的测量
一般通过测量元件的衰减来得到传输系数，即22121
a 0
S b a ==
。测量装置如图16所示。
图16 矢量网络分析仪测量传输系数
用标准电缆对矢量网络分析仪校准(定标)，再换上待测同轴连接器，两者之间的差值就是插入
损耗(dB)。插入损耗反映同轴连接器及电缆组件的损耗特性。 3、测试中可能出现的问题： （1）、连接问题
① 连接螺母脱落
特别是小型连接器，如SMA 、SMC 、L6a. b. c. 弹性，导致螺母脱落。
d.
② ③ Φ1～2mm ，在内导体上加工螺纹，若不在螺纹在扭力和拉力长 （2） ① 任何一种连接器都有一定的使用寿命。以SMA 连接器为例，美军标和我国军标规定其寿命为500次。这是因为当连接器经长期使用，反复插拔超过500次后，插针、插孔已造成不同程度的磨损，接触已不是最佳状态，所以在测试、使用时，反射可能急剧增加。
② 开路 ③ 短路 （3）、电接触问题 ① 插针、插孔不接触
②接触不良
③锈蚀
目前加工射频同轴连接器的材料，内导体大都采用铜合金加工后镀金或镀银，极少数也有镀镍，外导体大都是采用铜合金加工后镀镍或铬。镀银表面极易氧化发黑，尤其在恶劣环境下使用，会加速了内、外导体表面严重氧化，导致接触电阻、插损激增。
单片机概述 单片机是微单片微型计算机的简称，微型计算机的一种。 它把中央处理器（CPU）,随机存储器（RAM），只读存储器（ROM）,定时器\计数器以及I\O 接口，串并通信等接口电路的功能集成与一块电路芯片的微型计算机。 字长：在计算机中有一组二进制编码表示一个信息，这组编码称为计算机的字，组成字的位数称为“字长”，字长标志着精度，MCS-51是8位的微型计算机。 89c51 是8位（字长）单片机（51系列为8位） 单片机硬件系统仍然依照体系结构：包括CPU(进行运算、控制)、RAM(数据存储器)、ROM(程序存储器）、输入设备和输出设备、内部总线等。 由于一块尺寸有限的电路芯片实现多种功能，所以制作上要求单片机的高性能，结构简单，工作可靠稳定。 单片机软件系统包括监控程序，中断、控制、初始化等用户程序。 一般编程语言有汇编语言和C语言，都是通过编译以后得到机器语言（二进制代码）。 1.1单片机的半导体工艺 一种是HMOS工艺，高密度短沟道MOS工艺具有高速度、高密度的特点； 另一种是CHMOS工艺，互补金属氧化物的HMOS工艺，它兼有HMOS工艺的特点还具有CMOS的低功耗的特点。例如：8181的功耗是630mW,80C51的功耗只有110mW左右。1.2开发步5骤： 1.设计单片机系统的电路 2.利用软件开发工具（如：Keil c51）编辑程序，通过编译得到.hex的机器语言。 3.利用单片机仿真系统（例如：Protus）对单片机最小系统以及设计的外围电路，进行模拟的硬软件联合调试。 4.借助单片机开发工具软件（如：STC_ISP下载软件）读写设备将仿真中调试好的.hex程序拷到单片机的程序存储器里面。 5.根据设计实物搭建单片机系统。 2.1MCS-51单片机的组成：(有两个定时器) CPU(进行运算、控制)、RAM(数据存储器)、ROM(程序存储器）、I/O口(串口、并口）、内部总线和中断系统等。 工作过程框图如下：
主机：CPU、存储器和输入输出接口合起来构成计算机的主机。 CPU：中央处理器，是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。 运算器：计算机中完成运算功能的部件，则ALU 和寄存器构成。 外围设备：计算机的输入输出设备，包括输入设备、输出设备和外存储设备。 数据：编码形式的各种信息，在计算机中作为程序的操作对象。 指令：构成计算机软件的基本元素，表示成二进制数编码的操作命令。 透明：在计算机中，从某个角度看不到的特性称该特性是透明的。 位：计算机中的一个二进制的数据代码（0或1），是数据的最小表示单位。 字：数据运算和存储单位，其位数取决于计算机。 字节：衡量数据量以及存储器容量的基本单位，1字节等于8位二进制信息。 字长：一个数据字包含的位数，一般为8位、16位、32位和64位等。 地址：给主存储器不同的存储位置指定的一个二进制编号。 存储器：计算机中存储程序和数据的部件，分为内存和外存两种。 存储器的访问：对存储器中数据的读操作和写操作。 总线：计算机中连接功能单元的公共线路，是一束信号线的集合。硬件：由物理元器件构成的系统，计算机硬件是一个能够执行指令的设备。 软件：由程序构成的系统，分为系统软件和应用软件两种。 兼容：计算机部件的通用性。 操作系统：主要的系统软件，控制其他程序的运行，管理系统资源并且为用户提供操作界面。 汇编程序：将汇编语言程序翻译成机器语言程序的计算机软件。 汇编语言：采用文字方式（助记符）表示的程序设计语言，其中大部分指令和机器语言中的指令一一对应。 编译程序：将高级语言的程序转换成机器语言程序的计算机软件。 解释程序：解释执行高级语言程序的计算机软件，，解释并执行源程序的语句。 系统软件：计算机系统的一部分，进行命令解释、操作管理、系统维护、网络通信、软件开发和输入输出管理的软件。 应用软件：完成应用功能的软件，专门为解决某个应用领域中的具体任务而编写。 指令流：在计算机的存储器与CPU之间形成的不断传递的指令序列。 数据流：在计算机的存储器与CPU之间形成的不断传递的数据序列。 接口：部件之间的连接电路，如输入输出接是主机与外围设备之间传递数据与控制信息的电路。 存储器的容量：是衡量存储器容纳信息能力的指标。主存储器中数据的存储一般是以字为单位进行。存储器中存储的一个字的信息如果是数据则称为数据字，如果是指令则称为指令字。
单片机原理及应用 第一章绪论 1.什么叫单片机？其主要特点有哪些？ 在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机。 特点：控制性能和可靠性高、体积小、价格低、易于产品化、具有良好的性价比。 第二章80C51的结构和原理 1.80C51的基本结构 a.CPU系统 ●8位CPU，含布尔处理器； ●时钟电路； ●总线控制逻辑。 b.存储器系统 ●4K字节的程序存储器 （ROM/EPROM/FLASH，可外扩 至64KB）； ●128字节的数据存储器（RAM，可 外扩至64KB）； ●特殊功能寄存器SFR。 c.I/O口和其他功能单元 ●4个并行I/O口； ●2个16位定时/计数器； ●1个全双工异步串行口； ●中断系统（5个中断源，2个优先 级） 2.80C51的应用模式 a.总线型单片机应用模式 ◆总线型应用的“三总线”模式； ◆非总线型应用的“多I/O”模式 3.80C51单片机的封装和引脚 a.总线型DIP40引脚封装 ●RST/V PO：复位信号输入引脚/备用 电源输入引脚； ●ALE/PROG：地址锁存允许信号 输出引脚/编程脉冲输入引脚；●EA/V PP：内外存储器选择引脚/片 内EPROM编程电压输入引脚；●PSEN：外部程序存储器选通信号 输出引脚 b.非总线型DIP20封装的引脚 ●RST：复位信号输入引脚 4.80C51的片内存储器 增强型单片机片内数据存储器为256 字节，地址范围是00H~FFH。低128字节的配情况与基本型单片机相同。高128字节一般为RAM，仅能采用寄存器间接寻址方式询问。注意：与该地址范围重叠的特殊功能寄存器SFR 空间采用直接寻址方式询问。 5.80C51的时钟信号 晶振周期为最小的时序单位。一个时钟周期包含2个晶振周期。晶振信号12分频后形成机器周期。即一个机器周期包含12个晶振周期或6个时钟周期。 6.80C51单片机的复位 定义：复位是使单片机或系统中的其他部件处于某种确定的初始状态。 a.复位电路 两种形式：一种是上电复位；另一种是上电与按键均有效的复位。 b.单片机复位后的状态 单片机的复位操作使单片机进入初始化状态。初始化后，程序计数器 PC=0000H，所以程序从0000H地址单元开始执行。 特殊功能寄存器复位后的状态是确定的。P0~P3为FFH，SP为07H，SBUF 不定，IP、IE和PCON的有效位为0，其余的特殊功能寄存器的状态为00H.相应的意义为： ●P0~P3=FFH，相当于各口锁存器已 写入1，此时不但可用于输出，也 可以用于输入； ●SP=07H，堆栈指针指向片内RAM
计算机组成原理-名词 解释
1.存储容量:是指存储器可以容纳的二进制信息量，用存储器中存储地址寄存器 MAR的编址数与存储字位数的乘积表示。 2.寻址方式：寻址方式就是寻找操作数或操作数地址的方式。 3.机器字长：指CPU一次能处理二进制数据的位数 4.指令字长:一个指令字中包含二进制代码的位数。 5.存储字长：一个存储单元存储一串二进制代码（存储字） 6.MIPS——百万条指令/秒，运算速度单位 7.指令——一组二进制代码，由操作码和地址码组成 8.程序——若干指令或命令的集合 9.MAR——存储器地址寄存器，存放存储单元地址 10.MDR——存储器数据寄存器，存储字长 11.主频——CPU响应速度 12.CPI——执行一条指令所需周期数 13.FLOPS——每秒浮点运算次数 14.CPU——中央处理器，由运算器和控制器组成 15.PC——程序计算器，用于取指令并自动计数 16.IR——指令寄存器，分析指令 17.CU——控制单元，执行指令，产生微操作 18.ALU——运算单元，进行算数，逻辑运算 19.ACC——累加器，存放操作数和结果 20.MQ——乘商寄存器 21.X——操作数寄存器
22.I/0——输入/输出接口 23.总线——一种能由多个部件分时共享的公共信息传输线路 24.总线宽度——数据线的根数 25.总线带宽——每秒传输的最大字节数 26.存储器带宽——单位时间内从存储器进出信息的最大数量 27.汉明码——有一位纠错能力的编码 28.字：数据运算和存储的单位，其位数取决于具体的计算机。 29.字节：衡量数据量以及存储容量的基本单位。 30.字长：一个数据字中包含的位数，反应了计算机并行计算的能力。 31.接口：计算机主机与外围设备之间传递数据与控制信息的电路 32.端口：接口中的数据中转站 33.DMA 方式：直接存储器访问，直接依靠硬件实现主存与外设之间的数据直接传 输，传输过程本身不需CPU程序干预。 34.单级中断：CPU在执行中断服务程序的过程中禁止所有其他外部中断。 35.多级中断：CPU在执行中断服务程序的过程中可以响应级别更高的中断请求。 36.现场保护：CPU在响应中断请求时，将程序计数器和有关寄存器内容等系统的状 态信息存储起来，以使中断处理结束之后能恢复原来的状态继续执行程序，称为现场保护。 37.中断向量：外设在向CPU发出中断请求时，由该设备通过输入输出总线主动向 CPU发出的一个识别代码 38.中断屏蔽：CPU处理一个中断的过程中，对其他一些外部设备的中断进行阻止。
单片机原理及应用知识点汇总 一、填空题 1、单片机是将微处理器、一定容量的RAM和ROM以及I/O 口、定时器等电路集成在一块芯片上而构成的微型计算机。 2、单片机80C51片内集成了 4 KB的FLASH ROM，共有 5 个中断源。 3、两位十六进制数最多可以表示256 个存储单元。 4、在80C51中，只有当EA引脚接高电平时，CPU才访问片内的Flash ROM。 5、当CPU访问片外的存储器时，其低八位地址由P0 口提供，高八位地址由P2 口提供，8位数据由P0 口提供。 6、在I/O口中，P0 口在接LED时，必须提供上拉电阻，P3 口具有第二功能。 7、80C51具有64 KB的字节寻址能力。 特 第 持 ，其 。 IP。 边沿 计数 / 22 、串行通信有同步通信和异步通信两种通信方式。 23、在异步通信中，数据的帧格式定义一个字符由4部分组成，即：起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。 24、串行通信中，为使设备同步工作，需要通信双方有两个共同的要求，一是通信双方必须采用统一的编码方式，二是通信双方必须能产生相同的传送速率。 25、单片机80C51中的串行通信共有 4 种方式，其中方式0 是用作同步移位寄存器来扩展I/O口的。 26、设80C51的晶振频率为11.0592MHz，选用定时器T工作模式2作波特率发生器，波特率为2400b/s，且SMOD置0，则定时器的初值为F4H 27、键盘可分为独立连接式和矩阵式两类。键盘可分为编码式和非编 码式两类。 28、LED数码管有静态显示和动态显示两种方式。 29、在执行下列指令后，A=___60H___，R0=__45H____，（60H）=___45H___。
计算机系统：是一个由硬件和软件组成的复杂系统 硬件：指构成计算机的物理实体 软件：计算机程序、过程、规则及与这些程序、过程、规则有关的文档，以及从属于计算机系统运行的数据 存储程序：计算机的用途和硬件完全分离。硬件采用固定逻辑提供某些固定不变的功能。通过编制不同的过程来满足不同用户对计算机的应用需求 主机：将一系列硬件都安装在一个机箱内部的机架上，机箱及其上硬件被统称为主机 虚拟机：通过解释和翻译，使用户在使用计算机时仅看到软件界面而不必了解计算机内部的结构和工作原理 主存储器：主板上可以被处理器直接访问的存储器。断电或关机后其上的数据会消失 辅助存储器：在计算机系统断电或关机后不会令存储在其中的信息消失的存储介质 透明性：下一层机器的属性在上一层机器的程序员看来是透明的；计算机系统中客观上存在的事务或属性，从某个角度去看好像是不存在的 吞吐率：指计算机系统在单位时间内完成的任务数 响应时间：指用户在输入命令或数据后到得到第一个结果的时间间隔 软件兼容性：分为向上（下）兼容和向前（后）兼容。向上（下）兼容：为某档机器编制的软件，不加修改就可以正确运行在比它更高（低）档的机器上。向前（后）兼容：为某个时期投入市场的某种型号机器编制的软件，不加修改就可以正确运行在比它早（晚）投入市场的相同型号机器上 可伸缩性：指一个计算机系统能够在保持软件兼容性的同时，不仅可以通过向上扩展性能和功能，还能通过向下收缩来降低价格 C/S模式：客户机与服务器结构。网络上的计算机根据所担当角色不同被分为客户机或服务器。客户机提出请求，接受结果不做太多运算，服务器接受请求，进行处理并返回结果。计算机体系结构：程序员所看到的机器属性，即机器的概念性结构和功能特性 计算机组成：计算机结构的逻辑实现，一种计算机体系结构可由多种不同的计算机组成 计算机实现：计算机体系结构的物理实现，一种计算机组成可由多种不同的计算机实现，是计算机体系结构和组成的基础 主存：又称内存，是CPU能直接寻址的存储空间 辅存：又称外存，CPU不直接访问的存储器 相关联存储器：也称按内容访问的存储器，是通过存储内容的片段来访问的存储器 易失性：在电源关闭时不能保存数据的性质 随机访问的存储器：分静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）两种，周期均等 顺讯访问存储器：存储单元的访问周期随其地址的增大而增加的存储器 访问时间Ta：指从一个读（写）存储器开始到存储器发出完成信号的时间间隔 访问周期Ta：指从一个读（写）存储器操作开始到下一个存储器操作能够开始的最小时间间隔 双口RAM：是在一个SRAM存储器上具有两套完全独立的数据线，地址线和读写控制线，并允许两个独立的系统同时对该存储器进行随机性访问 存储器访问的局部性原理：对一小块聚集的指令或数据的访问只会持续一段时间。然后处理器的访存地址将转移到存储器的其他区域，但在转移到其他区域后又将对一小块相对聚集的程序或数据反复访问的现象 模N交叉存储器：多模块并采用交叉方式进行地址分配的存储器 Cache：高速缓存存储器，介于主存和处理器之间 存储器带宽：每秒传送的二进制位数
单片机原理及应用期末考试试题汇总
单片机原理及应用期末考试试题汇总 1、单片机是将微处理器、一定容量的 RAM 和ROM 以及 器等电路集成在一块芯片上而构成的微型计算机 2、 单片机89C51片内集成了 有 5 个中断 源。 3、 两位十六进制数最多可以表示 4、 89C51是以下哪个公司的产 品? 4 KB 的 FLASH RO ,共 256 个存储单元。 C ） A 、INTEL B 、AMD C 、ATMEL D 、PHILIPS 8、当CPU 访问片外的存储器时，其低八位地址由 P0 口提供，高八位 地址由 P2 口提供，8位数据由 P0 口提供。 9、在I/O 口中， P0 口在接LED 时，必须提供上拉电 阻， P3 口具有第二功能。 10、是非题：MCS-51系列单片机直接读端口和读端口锁存器的结果永远是相同 的。F 11、 是非题：是读端口还是读锁存器是用指令来区别的。 T 12、 是非题：在89C51的片内RAM 区中，位地址和部分字节地址是冲突的。 F 13、 是非题：中断的矢量地址位于 RAM 区中。F 14、 M CS-51系列单片机是属于（ B ）体系结构。 A 、冯诺依曼 B 、普林斯顿 C 、哈佛 D 、图 灵 15、 89C51具有 64 KB 的字节寻址能力。 16、 是非题：在89C51中，当CPU 访问片内、夕卜ROM 区时用MOV 指令，访问片 外RAM 区时用MOV 指令，访问片内 RAM 区时用MOV 旨令。T I/O 口、定时 5、在89C51中，只有当EA 引脚接 Flash ROM 。 高 电平时，CPU 才访问片内的 6、是非题：当89C51的EA 引脚接低电平时, 内是否有程序存储器。T CPL 只能访问片外ROM 而不管片 7、是非题：当89C51的EA 引脚接高电平时, CPU 只能访问片内的4KB 空间。F
射频电路的设计原理及应用 普通手机射频电路由接收通路、发射通路、本振电路三大电路组成。其主要负责接收信号解调；发射信息调制。早期手机通过超外差变频（手机有一级、二级混频和一 本、二本振电路），后才解调出接收基带信息；新型手机则直接解调出接收基带信息（零中频）。更有些手机则把频合、接收压控振荡器（RX—VCO）也都集成 在中频内部。 射频电路方框图 一、接收电路的结构和工作原理 接收时，天线把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号经滤波，高频放大后，送入中频内进行解调，得到接收基带信息（RXI-P、RXI-N、RXQ-P、RXQ-N）；送到逻辑音频电路进一步处理。 1、该电路掌握重点 （1）、接收电路结构。 （2）、各元件的功能与作用。 （3）、接收信号流程。 2、电路分析 （1）、电路结构。 接收电路由天线、天线开关、滤波器、高放管（低噪声放大器）、中频集成块（接收解调器）等电路组成。早期手机有一级、二级混频电路，其目的把接收频率降低后再解调(如下图)。 接收电路方框图
（2）、各元件的功能与作用。 1)、手机天线： 结构：（如下图）由手机天线分外置和内置天线两种；由天线座、螺线管、塑料封套组成。 作用： a)、接收时把基站发送来电磁波转为微弱交流电流信号。 b)、发射时把功放放大后的交流电流转化为电磁波信号。 2)、天线开关： 结构：(如下图)手机天线开关（合路器、双工滤波器）由四个电子开关构成。 图一、图二 作用：其主要作用有两个： a）、完成接收和发射切换； b）、 完成900M/1800M信号接收切换。 逻辑电路根据手机工作状态分别送出控制信号（GSM-RX-EN；DCS- RX-EN；GSM-TX-EN；DCS- TX-EN），令各自通路导通，使接收和发射信号各走其道，互不干扰。 由于手机工作时接收和发射不能同时在一个时隙工作（即接收时不发射，发射时不接收）。因此后期新型手机把接收通路的两开关去掉，只留两个发射转换开关；接收切换任务交由高放管完成。 3）、滤波器： 结构：手机中有高频滤波器、中频滤波器。 作用：其主要作用：滤除其他无用信号，得到纯正接收信号。后期新型手机都为零中频手机；因此，手机中再没有中频滤波器。 4）、高放管（高频放大管、低噪声放大器）： 结构：手机中高放管有两个：900M高放管、1800M高放管。都是三极管共发射极放大电路；后期新型手机把高放管集成在中频内部。
主机：CPU、存储器和输入输岀接口合起来构成计算机的主机。 CPU :中央处理器，是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。 运算器：计算机中完成运算功能的部件，则ALU 和寄存器构成。 外围设备：计算机的输入输岀设备，包括输入设备、输岀设备和外存储设备。 数据：编码形式的各种信息，在计算机中作为程序的操作对象。 指令：构成计算机软件的基本元素，表示成二进制数编码的操作命令。 透明：在计算机中，从某个角度看不到的特性称该特性是透明的。 位：计算机中的一个二进制的数据代码（0或1），是数据的最小表示单位。 字：数据运算和存储单位，其位数取决于计算机。 字节：衡量数据量以及存储器容量的基本单位，1字节等于8位二进制信息。 字长：一个数据字包含的位数，一般为8位、16位、32位和64位等。 地址：给主存储器不同的存储位置指定的一个二进制编号。 存储器：计算机中存储程序和数据的部件，分为内存和外存两种。 存储器的访问：对存储器中数据的读操作和写操作。 总线：计算机中连接功能单元的公共线路，是一束信号线的集合。 硬件：由物理元器件构成的系统，计算机硬件是一个能够执行指令的设备。 软件：由程序构成的系统，分为系统软件和应用软件两种。 兼容：计算机部件的通用性。 操作系统：主要的系统软件，控制其他程序的运行，管理系统资源并且为用户提供操作界面。 汇编程序：将汇编语言程序翻译成机器语言程序的计算机软件。 汇编语言：采用文字方式（助记符）表示的程序设计语言，其中大部分指令和机器语言中的指令一一对应。 编译程序：将高级语言的程序转换成机器语言程序的计算机软件。 解释程序：解释执行高级语言程序的计算机软件，解释并执行源程序的语句。 系统软件：计算机系统的一部分，进行命令解释、操作管理、系统维护、网络通信、软件开发和输入输出管理的软件。 应用软件：完成应用功能的软件，专门为解决某个应用领域中的具体任务而编写。 指令流：在计算机的存储器与CPU之间形成的不断传递的指令序列。 数据流：在计算机的存储器与CPU之间形成的不断传递的数据序列。 接口：部件之间的连接电路，如输入输岀接是主机与外围设备之间传递数据与控制信息的电路。 存储器的容量：是衡量存储器容纳信息能力的指 标。主存储器中数据的存储一般是以字为单位进行。存储器中存储的一个字的信息如果是数据则称为数据字，如果是指令则称为指令字。 原码：带符号数据表示方法之一，用一个符号位表
广西工学院2010—2011 学年第2 学期课程考核试题 考核课程单片机技术（B卷）考核班级通信081，082 考核类型闭卷学生人数80人打印份数85份 一、填空题（每小题2分，共20分） 1．若累加器A中的数据为67H，则PSW中的P=_1__。 2. 一个机器周期＝_6_个状态周期＝12个振荡周期。 3．89C51的堆栈是按照先进后出的原则进行存取的RAM区。 4. 用一条指令实现以下功能: 若A中数据不等于200，则程序转至PROM_ CJNZ A，#200H，PROM__。 5. 为了使10H—17H作工作寄存器使用RS1，RS0的取值为__1，0。 6. 89C51中21个特殊功能寄存器，其地址凡是能被8整除的都有位寻址功能。 7. 89C51单片机有片内ROM容量_4KB , RAM容量128。 8. 某串行通信中有1个起始位,8个数据位和1个停止位,应选择的异步串行通信方式为方式1。 9. 在89C51单片机初始化时，SP存放的是07H。 10. 当89C51引脚ALE信号有效时,表示从P0口稳定地送出了_数据和地信息。 四、判断题（每小题2分，共20分） 1．如果发生除法溢出错误，则PSW标志位P置1。（∨） 5．对于89C51单片机，当CPU对内部程序存储器寻址超过4K时，系统会自动在外部程序存储器中寻址（∨）。 6．外加晶振频率越高，系统运算速度也就越快，系统性能也就越好（∨）。 7. 位TF0是定时器T1的溢出中断标志位。（∨） 8．在定时器T0和外部中断1都设为高优先级时，外部中断1优先级高于定时器T0。（×）9．子程序的返回指令是RETI ，中断程序的返回指令是RET。（×） 10．波特率是数据传输的速率，指每秒传送的字节数。（∨） 3、51有5个中断源，有2个中断优先级，优先级由软件填写特殊功能寄存器IP 加以选择 4、中断请求信号有电平触发和脉冲触发两种触发方式。 6、74LS273通常用来作简单输出接口扩展；而74LS244则常用来作简单输入接口扩展。 7、A/D转换器的三个重要指标是转换速度、分辨率和转换精度。 二、选择题（从备选答案中选择一个正确答案，并将代号写在括号内。每题2分，共10分） 1、MCS-51单片机外扩存储器芯片时，4个I/O口中用作数据总线的是（ B ）。 （A）P0和P2口（B）P0口（C）P2和P3口（D）P2口 2、访问外部数据存储器时，不起作用的信号是（ C ）。 （A）（B）（C）（D）ALE 3、使用定时器T1时，有几种工作模式（ C ）。 （A）1种（B）2种（C）3种（D）4种 4、MCS-51响应中断时，下面哪一个条件不是必须的（ C ）。 A、当前指令执行完毕 B、中断是开放的 C、没有同级或高级中断服务 D、必须有RETI 指令 5、当MCS-51进行多机通讯时，串行接口的工作方式应选为（ C ）。
射频电路设计理论与应用答案 【篇一：《射频通信电路设计》习题及解答】 书使用的射频概念所指的频率范围是多少？ 解： 本书采用的射频范围是30mhz~4ghz 1.2列举一些工作在射频范围内的电子系统，根据表1-1判断其工作 波段，并估算相应射频信号的波长。 解： 广播工作在甚高频（vhf）其波长在10~1m等 1.3从成都到上海的距离约为1700km。如果要把50hz的交流电从 成都输送到上海，请问两地交流电的相位差是多少？ 解： 8??f?3?1?0.6???4km 1.4射频通信系统的主要优势是什么？ 解： 1.射频的频率更高，可以利用更宽的频带和更高的信息容量 2.射频电路中电容和电感的尺寸缩小，通信设备的体积进一步减小 3.射频通信可以提供更多的可用频谱，解决频率资源紧张的问题 4.通信信道的间隙增大，减小信道的相互干扰 等等 1.5 gsm和cdma都是移动通信的标准，请写出gsm和cdma的英文全称和中文含意。（提示：可以在互联网上搜索。） 解： gsm是global system for mobile communications的缩写，意 为全球移动通信系统。 cdma英文全称是code division multiple address,意为码分多址。???4???2?k?1020k??0.28333 1.6有一个c=10pf的电容器，引脚的分布电感为l=2nh。请问当频 率f为多少时，电容器 开始呈现感抗。 解： ?wl?f??1.125ghz2 既当f=1.125ghz0阻抗，f继续增大时，电容器呈现感抗。
1.7 一个l=10nf的电容器，引脚的分布电容为c=1pf。请问当频率f 为多少时，电感器开始呈现容抗。 解： 思路同上，当频率f小于1.59 ghz时，电感器呈现感抗。 1.8 1）试证明（1.2）式。2）如果导体横截面为矩形，边长分别为a和b，请给出射频电阻rrf与直流电阻rdc的关系。 解： r??l?s ???l,s对于同一个导体是一个常量 2s??a当直流时，横截面积dc 当交流时，横截面积sac?2?a? 2rdc?a??ac?a?? 661.9已知铜的电导率为?cu ?6.45?10s/m，铝的电导率为?al?4.00?10s/m，金的电导率 6为?au?4.85?10s/m。试分别计算在100mhz和1ghz的频率下，三种材料的趋肤深度。 解： 趋肤深度?定义为： 在100mhz时： cu为2 mm al 为 2.539mm au为 2.306mm 在1ghz时： cu为0.633 mm al 为 0.803mm au为 0.729mm 1.10某个元件的引脚直径为d=0.5mm，长度为l=25mm，材料为铜。请计算其直流电阻rdc和在1000mhz频率下的射频电阻rrf。解： r?s 它的射频电阻 adllrrf?rdc????22?4???? d2???d????0?r?4??10?1?????????7zdf?l?0.123???d? 1.11个电阻的标示分别为：“203”、“102”和“220r”。请问三个电阻的阻值分别是多少？（提示：可以在互联网上查找贴片元件标示的规则）解：
第1章概论 一、名词解释：（第一章的名称解释是考试的重点） 1.主机：由CPU、存储器与I/O接口合在一起构成的处理系统称为主机。 2.CPU：中央处理器，是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。 3.运算器：计算机中完成运算功能的部件，由ALU和寄存器构成。 4.ALU：算术逻辑运算单元，负责执行各种算术运算和逻辑运算。 5.外围设备：计算机的输入输出设备，包括输入设备，输出设备和外存储设备。 6.数据：编码形式的各种信息，在计算机中作为程序的操作对象。 7.指令：是一种经过编码的操作命令，它指定需要进行的操作，支配计算机中的信息传递以及主机与输入输出设备之间的信息传递，是构成计算机软件的基本元素。 8.透明：在计算机中，从某个角度看不到的特性称该特性是透明的。 9.位：计算机中的一个二进制数据代码，计算机中数据的最小表示单位。 10.字：数据运算和存储的单位，其位数取决于具体的计算机。 11.字节：衡量数据量以及存储容量的基本单位。1字节等于8位二进制信息。 12.字长：一个数据字中包含的位数，反应了计算机并行计算的能力。一般为8位、16位、32位或64位。 13.地址：给主存器中不同的存储位置指定的一个二进制编号。 14.存储器：计算机中存储程序和数据的部件，分为内存和外存。 15.总线：计算机中连接功能单元的公共线路，是一束信号线的集合，包括数据总线。地址总线和控制总线。 16.硬件：由物理元器件构成的系统，计算机硬件是一个能够执行指令的设备。 17.软件：由程序构成的系统，分为系统软件和应用软件。 18.兼容：计算机部件的通用性。 19.软件兼容：一个计算机系统上的软件能在另一个计算机系统上运行，并得到相同的结果，则称这两个计算机系统是软件兼容的。 20.程序：完成某种功能的指令序列。 21.寄存器：是运算器中若干个临时存放数据的部件，由触发器构成，用于存储最频繁使用的数据。 22.容量：是衡量容纳信息能力的指标。 23.主存：一般采用半导体存储器件实现，速度较高。成本高且当电源断开时存储器的内容会丢失。 24.辅存：一般通过输入输出部件连接到主存储器的外围设备，成本低，存储时间长。 25.操作系统：主要的系统软件，控制其它程序的运行，管理系统资源并且为用户提供操作界面。 26.汇编程序：将汇编语言程序翻译成机器语言程序的计算机软件。 27.汇编语言：采用文字方式（助记符）表示的程序设计语言，其中大部分指令和机器语言中的指令一一对应，但不能被计算机的硬件直接识别。 28.编译程序：将高级语言程序转换成机器语言程序的计算机软件。 29.解释程序：解释执行高级语言程序的计算机软件，解释并立即执行源程序的语句。 30.系统软件：计算机系统的一部分，进行命令解释、操作管理、系统维护、网络通信、软件开发和输入输出管理的软件，与具体的应用领域无关。
第二部分原理篇 第一章手机的功能电路 ETACS、GSM蜂窝手机是一个工作在双工状态下的收发信机。一部移动电话包括无线接收机(Receiver)、发射机(Transmitter)、控制模块(Controller)及人机界面部分(Interface)和电源(Power Supply)。 数字手机从电路可分为，射频与逻辑音频电路两大部分。其中射频电路包含从天线到接收机的解调输出，与发射的I/Q调制到功率放大器输出的电路；逻辑音频包含从接收解调到，接收音频输出、发射话音拾取(送话器电路)到发射I/Q调制器及逻辑电路部分的中央处理单元、数字语音处理及各种存储器电路等。见图1-1所示 从印刷电路板的结构一般分为：逻辑系统、射频系统、电源系统，3个部分。在手机中，这3个部分相互配合，在逻辑控制系统统一指挥下，完成手机的各项功能。 图1-1手机的结构框图 注：双频手机的电路通常是增加一些DCS1800的电路,但其中相当一部分电路是DCS 与GSM通道公用的。 第二章射频系统 射频系统由射频接收和射频发射两部分组成。射频接收电路完成接收信号的滤波、信号放大、解调等功能；射频发射电路主要完成语音基带信号的调制、变频、功率放大等功能。手机要得到GSM系统的服务,首先必须有信号强度指示,能够进入GSM网络。手机电路中不管是射频接收系统还是射频发射系统出现故障,都能导致手机不能进入GSM网络。 对于目前市场上爱立信、三星系列的手机,当射频接收系统没有故障但射频发射系统有故障时,手机有信号强度值指示但不能入网；对于摩托罗拉、诺基亚等其他系列的手机,不管哪一部分有故障均不能入网,也没有信号强度值指示。当用手动搜索网络的方式搜索网络时,如能搜索到网络,说明射频接收部分是正常的；如果不能搜索到网络,首先可以确定射频接收部分有故障。 而射频电路则包含接收机射频处理、发射机射频处理和频率合成单元。 第一节接收机的电路结构 移动通信设备常采用超外差变频接收机，这是因为天线感应接收到的信号十分微弱,而鉴频器要求的输人信号电平较高,且需稳定。放大器的总增益一般需在120dB以上,这么大的放大量,要用多级调谐放大器且要稳定,实际上是很难办得到的，另外高频选频放大器的通带宽度太宽,当频率改变时,多级放大器的所有调谐回路必须跟着改变，而且要做到统一调谐,
网络教育学院《单片机原理及应用》大作业 题目：单片机电子时钟设计 学习中心： 层次： 专业： 年级： 学号： 学生姓名：
大工20春《单片机原理及应用》大作业具体要求： 1 作业内容 从以下五个题目中任选其一作答。 2 正文格式 作业正文内容统一采用宋体，字号为小四，字数在2000字以上。 3. 作业提交 学生需要以附件形式上交离线作业（附件的大小限制在10M以内），选择已完成的作业，点“上交”即可。如下图所示。 4.注意事项 请同学独立完成作业，不准抄袭其他人或者请人代做，如有雷同作业，成绩以零分计！
题目一：单片机电子时钟设计 准则：设计一个基于51单片机或STM单片机的电子时钟，并且能够实现时分 秒的显示和调节 撰写要求：（1）首先介绍课题背景，并进行需求分析及可行性分析，包括软硬件功 能分配、核心器件的选型等； （2）对系统硬件进行设计，包括硬件功能模块划分、电路原理图设计等； （3）对系统软件进行设计，选用汇编语言或C语言编写程序，给出软件 开发流程； （4）总结：需要说明的问题以及设计的心得体会。 单片机电子时钟设计 一、研究背景及现状 1957年,Ventura发明了世界上第一个电子表，从而奠定了电子时钟的基础，电子时钟开始迅速发展起来。现代的电子时钟是基于单片机的一种计时工具，采用延时程序产生一定的时间中断，用于一秒的定义，通过计数方式进行满六十秒分钟进一，满六十分小时进一，满二十四小时小时清零。从而达到计时的功能，是人们日常生活不可缺少的工具。现在高精度的计时工具大多数都使用了石英晶体振荡器，由于电子钟、石英钟、石英表都采用了石英技术，因此走时精度高，稳定性好，使用方便，不需要经常调试，数字式电子钟用集成电路计时时，译码代替机械式传动，用LED显示器代替指针显示进而显示时间，减小了计时误差，这种表具有时、分、秒显示时间的功能，还可以进行时和分的校对，片选的灵活性好。 二、电子时钟概述 利用单片机定时器完成计时功能，定时器0计时中断程序每隔0.01s中断一次并当作一个计数，设定定时1秒的中断计数初值为100，每中断一次中断计数初值减1，当减到0时，则表示1s到了，秒变量加1，同理再判断是否1min钟到了，再判断是否1h到了。 为了将时间在LED数码管上显示，可采用静态显示法和动态显示法，由于静态显示法需要译码器，数据储存器等较多硬件，可采用动态显示法实现LED显示，
计算机组成原理 （ 名词解析 ） 第一章 概论 主机：主机中包含了除外 围设备以外的所有电路 部件， 是一个能够独立工作的系统。 CPU :中央处理器，是计算机的核心部件，同运 算器和控制器，cache 构成。 运算器:计算机中完成运算功能的部件，由 ALU 和寄存器等构成。 4、 ALU :算术逻辑运算单元，执行所有的算术运算 和逻辑运算。 6、 序的操作对象。 7、 指令：是一种经过编码的操作命令，它指定需要 进行的操作，支配计算机中的信息传递以及主机与输 入输出设备之间的信息传递，是构成计算机软件的基 本元素。 透明：在计算机中，从某个角度看不到的特性称 该特性是透明的。 位：计算机中的一个二进制数据代码，计算机中 数据的最小表示单位。 1、 2、 3、 外围设备：计算机的输入输出设备，包括输入设 备，输出设备和外存储设备。 数据：编码形式的各种信息，在计算机中作为程 5、 8、 9、
字：数据运算和存储的单位， 其位数取决于具体 的 计算机。 字节：衡量数据量以及存储容量的基本单位。 1 字节 等于 8 位二进制信息。 个数据字中包含的位数， 反应了计算机 般为 8 位、16 位、32 位或 64 位。 13、 地址：给主存器中不同的存储位置指定的一个 进制编号。 14、 存储器： 计算机中存储程序和数据的部件， 分为 内存和外存。 15、 总线：计算机中连接功能单元的公共线路， 是 束信号线的集合，包括数据总线、地址总线和控制总 线。 16、 硬件：由物理元器件构成的系统， 计算机硬件是 一个能够执行指令的设备。 10、 11、 12、 字长 并行计算的能力。 17、 软件 软件： 由程序构成的系统， 分为系统软件和应用 兼容：计算机部件的通用 软件兼容：一个计算机系统上的软件能在另一个 计算机系统上运行，并得到相同的结果，则称这两个 计算机系统是软件兼容的。 18、 19、 20、 性。 程序：完成某种功能的指令序列。
单片机概述： 单片机是微单片微型计算机的简称，微型计算机的一种。 它把中央处理器（CPU）,随机存储器（RAM），只读存储器（ROM）,定时器\计数器以及I\O 接口，串并通信等接口电路的功能集成与一块电路芯片的微型计算机。 字长：在计算机中有一组二进制编码表示一个信息，这组编码称为计算机的字，组成字的位数称为“字长”，字长标志着精度，MCS-51是8位的微型计算机。 89c51 是8位（字长）单片机（51系列为8位） 单片机硬件系统仍然依照体系结构：包括CPU(进行运算、控制)、RAM(数据存储器)、ROM(程序存储器）、输入设备和输出设备、内部总线等。 由于一块尺寸有限的电路芯片实现多种功能，所以制作上要求单片机的高性能，结构简单，工作可靠稳定。 单片机软件系统包括监控程序，中断、控制、初始化等用户程序。 一般编程语言有汇编语言和C语言，都是通过编译以后得到机器语言（二进制代码）。 1.1单片机的半导体工艺 一种是HMOS工艺，高密度短沟道MOS工艺具有高速度、高密度的特点； 另一种是CHMOS工艺，互补金属氧化物的HMOS工艺，它兼有HMOS工艺的特点还具有CMOS的低功耗的特点。例如：8051的功耗是630mW,80C51的功耗只有110mW左右。1.2开发步5骤： 1.设计单片机系统的电路 2.利用软件开发工具（如：Keil c51）编辑程序，通过编译得到.hex的机器语言。 3.利用单片机仿真系统（例如：Protus）对单片机最小系统以及设计的外围电路，进行模拟的硬软件联合调试。 4.借助单片机开发工具软件（如：STC_ISP下载软件）读写设备将仿真中调试好的.hex程序拷到单片机的程序存储器里面。 5.根据设计实物搭建单片机系统。 2.1MCS-51单片机的组成：(有两个定时器) CPU(进行运算、控制)、RAM(数据存储器)、ROM(程序存储器）、I/O口(串口、并口）、内部总线和中断系统等。 工作过程框图如下： 运算器 组成：8位算术逻辑运算单元ALU（Arithmetic Logic Unit）、8位累加器A（Accumulator）、8位寄存器B、程序状态字寄存器PSW（Program Status Word）、8位暂存寄存器TMP1和TMP2等。 功能：完成算术运算和逻辑运算
《单片机原理及应用》试题库 一、填空题 1、MCS－51有 5 个中断源，有 2 个中断优先级，优先级由软件填写特殊功能寄存器IP 加以选择。 2、MOV PSW，＃10H是将MCS－51的工作寄存器置为第2区。 3、用串口扩并口时，串行接口工作方式应选为方式0。 4、寄存器PC复位后为0000H。 5、PSW中RS1RS0＝10时，R2的地址为12H。PSW中RS1RS0＝11时，R7的地址为1FH。 6、MCS－51中，T0中断服务程序入口地址为000BH。 7、80C51中断有2个优先级。 8、80C51中断嵌套最多级。 9、MCS－51单片机访问片外存贮器时，利用ALE信号锁存来自P0口的低8位地址信号。 10、12根地址线可选4K个存储单元，32KB存储单元需要15根地址线。 11、三态缓冲寄存器输出端的“三态”是指高电平态、低电平态和高阻态。 12、74LS138是具有3个输入的译码器芯片，其输出作为片选信号时，最多可以选中8块芯片。 13、A/D转换器的作用是将模拟量转为数字量，D/A转换器的作用是将数字量转为模拟量。 14、单片机系统复位后，PSW＝00H，因此片内RAM寄存区的当前寄存器是第0组，8个寄存器的地址为00H~07H。 15、假定SP＝60H，ACC＝30H，B＝70H，执行下列指令： PUSH ACC PUSH B 后，SP的内容为，61H单元的内容为，62H单元的内容为。 16、假定SP＝62H，（61H）＝30H，（62H）＝70H，执行下列指令： POP DPH POP DPL 后，DPTR的内容为7030H，SP的内容为60H。 17、单片机的数据通信方式有二种，即串行方式和并行方式，其中串行方式传输距离较远，成本较低。 18、异步串行通信有单工、半双工和全双工共三种传送方向形式。 19、异步串行通信的帧格式由起始位、数据位、奇偶校验位和停止位组成。 20、波特率的含义为每秒传二进制的位数，其单位为bps。 21、MOVX指令用来对片外RAM进行读写操作。 22、80C51的T1作为串行口方式1和方式3的波特率发生器。 23、定时器0和定时器1的中断标志分别为TF0和TF1。 24、外部中断0和外部中断1的中断标志分别为IE0和IE1。 25、T0和T1两引脚也可作为外部中断输入引脚，这时TMOD寄存器中的C/位应当为1。(我认为“作为外部中断输入引脚”就是计数器方式，故为1) 26、通过设置TMOD中的M1M0位可以定义定时/计数器的工作方式，其中0为00 ，方式1为01 ，方式2为10 。 27、MCS－51内有5个中断源，按其自然优先级从高到低的排列顺序为外部0、定时器/计数器0、外部1、定时器/计数器1、串口，它们所对应的中断入口地址分别为0003H、00BH、0013H、001BH、0023H。 28．8051单片机片内有4个8位的I/O口，它们分别是P0、P1、P2和P3，其中具有第二功能的I/O口为P3。 29．8051单片机低128单元随机存贮器，按其用途可划分为寄存器区、位寻址区、 字节寻址区，它们的地址范围分别为00H-1FH、20H-2FH、30H-7FH。
第一章1．主机：由CPU、存储器与I/O接口合在一起构成的处理系统称为主机。 2．CPU：中央处理器，是计算机的核心部件，由运算器和控制器构成。 3．运算器：计算机中完成运算功能的部件，由ALU和寄存器构成。 4．ALU：算术逻辑运算单元，负责执行各种算术运算和逻辑运算。 5．外围设备：计算机的输入输出设备，包括输入设备，输出设备和外存储设备。 6．数据：编码形式的各种信息，在计算机中作为程序的操作对象。 7．指令：是一种经过编码的操作命令，它指定需要进行的操作，支配计算机中的信息传递以及主机与输入输出设备之间的信息传递，是构成计算机软件的基本元素。 8．透明：在计算机中，从某个角度看不到的特性称该特性是透明的。 9．位：计算机中的一个二进制数据代码，计算机中数据的最小表示单位。 10．字：数据运算和存储的单位，其位数取决于具体的计算机。 11．字节：衡量数据量以及存储容量的基本单位。1字节等于8位二进制信息。 12．字长：一个数据字中包含的位数，反应了计算机并行计算的能力。一般为8位、16位、32位或64位。 13．地址：给主存器中不同的存储位置指定的一个二进制编号。 14．存储器：计算机中存储程序和数据的部件，分为内存和外存。 15．总线：计算机中连接功能单元的公共线路，是一束信号线的集合，包括数据总线．地址总线和控制总线。 16．硬件：由物理元器件构成的系统，计算机硬件是一个能够执行指令的设备。 17．软件：由程序构成的系统，分为系统软件和应用软件。 18．兼容：计算机部件的通用性。 19．软件兼容：一个计算机系统上的软件能在另一个计算机系统上运行，并得到相同的结果，则称这两个计算机系统是软件兼容的。 20．程序：完成某种功能的指令序列。 21．寄存器：是运算器中若干个临时存放数据的部件，由触发器构成，用于存储最频繁使用的数据。 22．容量：是衡量容纳信息能力的指标。 23．主存：一般采用半导体存储器件实现，速度较高．成本高且当电源断开时存储器的内容会丢失。 24．辅存：一般通过输入输出部件连接到主存储器的外围设备，成本低，存储时间长。 25．操作系统：主要的系统软件，控制其它程序的运行，管理系统资源并且为用户提供操作界面。 26．汇编程序：将汇编语言程序翻译成机器语言程序的计算机软件。 27．汇编语言：采用文字方式（助记符）表示的程序设计语言，其中大部分指令和机器语言中的指令一一对应，但不能被计算机的硬件直接识别。 28．编译程序：将高级语言程序转换成机器语言程序的计算机软件。 29．解释程序：解释执行高级语言程序的计算机软件，解释并立即执行源程序的语句。 30．系统软件：计算机系统的一部分，进行命令解释、操作管理、系统维护、网络通信、软件开发和输入输出管理的软件，与具体的应用领域无关。 31．应用软件：完成应用功能的软件，专门为解决某个应用领域中的具体任务而编写。 32．指令流：在计算机的存储器与CPU之间形成的不断传递的指令序列。从存储器流向控制器。 33．数据流：在计算机的存储器与CPU之间形成的不断传递的数据序列。存在于运算器与存储器以及输入输出设备之间。 34．接口：计算机主机与外围设备之间传递数据与控制信息的电路。计算机可以与多种不同的外围设备连接，因而需要有多种不同的输入输出接口。 第二章1．原码：带符号数据表示方法之一，一个符号位表示数据的正负，0代表正号，1代表负号，其余的代表数据的绝对值。 2．补码：带符号数据表示方法之一，正数的补码与原码相同，负数的补码是将二进制位按位取反后在最低位上加1。 3．反码：带符号数据的表示方法之一，正数的反码与原码相同，负数的反码是将二进制位按位取反 4. 移码：带符号数据表示方法之一，符号位用1表示正，0表示负，其余位与补码相同。 5．阶码：在浮点数据编码中，表示小数点的位置的代码。 6．尾数：在浮点数据编码中，表示数据有效值的代码。