【蓝桥杯—单片机】IAP15F2K61S2专项 | 真题整理、解析与拓展 | 省赛题(更新ing...)

IAP15F2K61S2 专项

  • 前言
  • IAP15F2K61S2 介绍(基于手册)
    • I/O口结构
    • 复位管脚RST
    • 中断
    • 第十四届省赛
  • 外设
    • 通过PWM控制
      • 第十五届省赛题
  • 性能与工作参数
    • 在线调试
      • 第十四届省赛题
      • 拓展与小结:单片机在线调试常用的接口
    • 功耗
      • 第十五届省赛题

前言

在本文中我会把 蓝桥杯单片机赛道 历年真题 中涉及到IAP15F2K61S2的题目整理出来,并且做一定的整理和解析,同时进行相关内容的拓展。

先来看蓝桥杯官方给出的大纲涉及到IAP15F2K61S2部分的考点:
在这里插入图片描述

IAP15F2K61S2 介绍(基于手册)

(这部分是查官方给的《STC15F2K60S2系列单片机器件手册》并且基于考题做的内容整理)

I/O口结构

(这部分对应手册 P309-311)

  1. 最多有46个I/O口
  2. 每个I/O口都可以配置成4钟工作类型,分别为:准双向口/弱上拉、推挽输出/强上拉、仅为输入(高阻)、开漏输出。
  3. 上电复位后为 准双向口/弱上拉。
  4. 在加限流电阻的情况前提下,I/O口处于弱上拉 / 强推挽输出 / 开漏输出模式时 能承受20mA的灌电流,在强推挽输出时,能输出20mA的拉电流。

复位管脚RST

(这部分对应手册 P312 4.3)

IAP15F2K61S2 的复位管脚在 RST/P5.4口。

  1. RST/P5.4 可以做 普通 I/O 使用,也可以做复管脚
  2. 将 RST/P5.4 设置成 普通 I/O 时,上电后为 准双向口/弱上拉。

中断

(这部分对应手册 P442 的那张表)

  1. 中断向量入口地址最小的是 INT0 ,最大的是 Comparator
  2. 相同优先级内的查询次序最高的是 INT0,最低的是 Comparator

第十四届省赛

在这里插入图片描述
这题考察的完全是手册的内容(比赛的时候要是遇到不知道的地方可以直接手册里面搜)。

ABD在上面都整理过了。
C:(手册P301)“寄存器地址能够被8整除的才可以进行位操作,不能够被8整除的不可以进行位操作” 可知并不是所有寄存器都支持位寻址

ABD

外设

通过PWM控制

PWM(Pulse Width Modulation)即脉冲宽度调制。它通过改变输出信号的占空比(即在一个周期内高电平所占的比例)来模拟不同的电压或电流水平,从而实现对相关设备的控制。

PWM技术的常见运用环境有:

  1. LED调光:改变 PWM 信号占空比,实现 LED 灯亮度无级调节。
    例如:呼吸灯、RGBLED颜色调节…
  2. 电机控制:调节占空比,实现转速调节
    例如:多档转速风扇…
  3. 电源转换:在开关电源中,PWM 技术可控制开关管的导通和关断时间,实现电压的升降等电源转换功能。
    例如:BUCK电源电路、BOOST 电源电路…
  4. 音频处理:在一些简单音频放大电路中,通过控制开关元件通断,实现对音频信号的放大和调节。

窍门: 题目选项涉及到了周期内有时间变化的基本就是了。

第十五届省赛题

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
这道题考察的是PWM技术的应用场景。

A、B、C在上面都说过了,不赘述,主要讲一下D为什么不是。
AD转换是将模拟信号转化成数字信号,模拟信号是连续变化的电压或电流信号,在转换过程中需要对模拟信号的幅值进行精确采样和量化,将其转换为对应的数字代码。而PWM信号是脉冲信号,不具备模拟信号的连续幅值信息,即它是离散的,没法满足AD转换精确度的要求,随意PWM信号一般不用于AD转换。

ABC

拓展问题: PWM能不能用在DA转换上?
可以。DA转换是从数字信号转化成模拟信号,即从离散信号转换成连续信号。PWM技术通过调节周期内高低电平的占比情况来模拟连续电压的特性,实现输出电压高度接近于模拟信号,适用于精读要求不高的DA转换,例如:Led调光、电机调速…

性能与工作参数

在线调试

IAP15F2K61S2 单片机 支持 UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,通用异步收发器) 和 USB 接口的在线调试。

第十四届省赛题

在这里插入图片描述
本题考察 IAP15F2K61S2 单片机 支持的在线调试接口。

B

下面讲一下 A C D 都是用来干嘛的
A:SPI(Serial Peripheral Interface,串行外设接口)主要用于单片机与外设之间进行高速全双工同步通信
C:I2C(Inter - Integrated Circuit,集成电路总线) 用于连接微控制器及其外设,实现设备间的简单双向二线同步串行通信,常用于连接多个具有 I2C 接口的芯片
D:JTAG(Joint Test Action Group,联合测试行动小组)是一种国际标准测试协议,常见于 ARM 等一些高端处理器的调试。它也是在线调试的一种方式,但是IAP15F2K61S2 单片机 并不适用。

拓展与小结:单片机在线调试常用的接口

下面对 单片机在线调试常用的接口 进行整理,需要注意的是 这里写了各种型号的单片机常用的接口,并不单只是IAP15F2K61S2 单片机 能用的。

1.JTAG(联合测试行动小组接口):适用于高复杂度系统,如嵌入式系统、微控制器、FPGA 等 。
2. SWD(串行线调试接口):仅适用于特定的 ARM Cortex-M 系列微控制器。
3. UART(通用异步收发传输器接口):很常见的串行通信接口,C51单片机、IAP15F2K61S2 单片机等都适用。
4. SPI(串行外设接口):一种高速串行通信接口,常用于存储器和传感器的编程,也能用于部分单片机调试。
5. I2C(集成电路总线):属于低速串行通信接口,适用于短距离通信和简单的编程任务。
6. USB 接口:它有点像是中间媒介,主要是通过 USB 转 UART 芯片将 USB 接口转换为 UART 接口。

功耗

MUC的功耗和以下方面有关:

  1. 主频 / 工作频率:即时钟频率,该 频率越高 MCU在单位时间里操作的次数就越多,消耗的能量也就越大,功耗会相应增加
  2. 工作电压电压越高,功耗越大
    降低工作电压可以降低功耗,但是要注意电压过低可能会影响单片机的正常工作。
  3. 负载情况:连接到单片机的外部设备或负载越多,需要提供的电流就越大,从而导致功耗增加
  4. 芯片工艺:不同的制造工艺会影响芯片内部晶体管的性能和功耗特性。采用先进工艺制造的芯片,通常具有更低的漏电电流和更高的能源效率,能够降低功耗。
  5. 工作模式:单片机通常有多种工作模式,如正常运行模式、空闲模式、待机模式等。
    正常运行模式:正常执行指令,处理任务,此时功耗在三种模式中最高。
    空闲模式:CPU 暂停执行任务,但系统仍维持运行,保持时钟和部分外设工作,功耗低于运行模式 。
    待机模式:在该模式下,外部晶振停振,CPU、定时器、串行口等全部停止工作,仅外部中断继续运行,功耗在三种模式中最低。
  6. 程序代码程序越复杂(如:包含大量的循环、频繁的中断处理或复杂的逻辑运算),会使单片机的 CPU 长时间处于活跃状态,导致功耗增加

第十五届省赛题

在这里插入图片描述
这道题考察降低MCU功耗的方法。
那么首先就要知道MCU的功耗都受哪些因素影响 (上方已给出,不再赘述)

A:主频越低,单片机单位时间操作次数越少,降低主频可以降低功耗。
B:用外部晶振作为系统时钟,那就是说用外部晶振来提供主频,主频大小不变对功耗没有影响,甚至可能提高功耗,因为外部晶振是外部设备,使用它等同于增加了负载。
C、D:“空闲时”指的是正常运行模式下的空闲状态,即MCU 完成当前任务后,没有新的任务需要立即处理的时间段。那么选项里的意思就是从正常运行模式进入到空闲模式和掉电模式,CPU都将停止停止,功耗降低。

ACD


因为并没有官方给的标准答案,所以我也只能做到尽可能地详细,尽可能无误,但是不能保证百分百正确,所以大家还是辩证地看比较好,有错误的地方感谢指出。
还有就是,本身这么多年的题目数量就在那了,也不说特别少,而且我还要分门别类地去把它们整理出来再做上解析,也确实会花不少时间,更新可能会比较慢,但是我尽量做到在赛前把这么些年的客观题全整理完吧。

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