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1、作业习题答案单片机应用技术部分习题与参考答案第 1 章 单片机概述1-1 什么是嵌入式系统？嵌入式系统的硬件和软件各包括哪些内容？答: 以应用为中心，以计算机技术为基础，软/硬件可剪裁，针对具体应用系统，对功能、可靠性，成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统称为嵌入式计算机系统。简称为嵌入式系统。嵌入式系统的硬件包括：嵌入式处理器、存储器和外部设备器件、输入输出接口、图形控制器等。软件包括操作系统和应用程序。嵌入式系统是专用的计算机系统，嵌入式系统的核心是嵌入式处理器，单片机是嵌入式处理器的典型代表。 1-2 什么叫单片机？一个完整的单片机芯片至少有哪些部件？答：将微处理器（CPU）、存储器
2、、定时/计数器及输入输出接口电路等部件集成在一块集成电路上，称为单片微型计算机，简称单片机。一个完整的单片机芯片至少有中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM ）、定时/计数器及 I/O 接口等部件。1-3 嵌入式处理器有何特点？嵌入式处理器分为哪几类？答：嵌入式处理器对实时和多任务系统有和强的支持能力、对存储区保护功能强、具有可扩展的处理器结构及低功耗等特点。嵌入式处理器分为：嵌入式微处理器、微控制器、嵌入式 DSP 处理器和片上系统等。1-4 单片机系统的开发过程分为那几步进行？答：1.硬件的设计与调试。2 应用程序的设计和调试。3 系统联调。4 程序的固化。5.脱机
3、运行。1-5 Intel 公司的主要单片机产品分为哪几大系列？各系列的区别何在？答：Intel 公司的 MCS-48 系列、MCS-51 系列、MCS-96 系列产品；48 系列的单片机在片内集成 4 位 CPU，片内含有多种 I/O 接口，有的根据不同用途还配有许多专用接口，价格便宜，控制功能强。51 系列的单片机在片内集成 8 位 CPU、片内 RAM 为 128 字节，ROM 为 4K 字节，4 个并行 I/O 口、2 个 16 位定时/ 计数器、串行接口、 5 个中断源。96 系列单片机 CPU 为 16 位，片内 RAM 为 232 字节，ROM 为 8K 字节，片内带有高速输入输出
4、部件，多通道 10 位 A/D 转换部件，中断处理为 8 级。1-6 叙述 51 子系列与 52 子系列的区别？答：51 子系列包含 8031/8051/8751 三种型号，它们的基本组成、基本性能都相同，都具有一个 8 位 CPU、片内数据存储器 RAM128B、2 个 16 位定时计数器、有 5 个中断源，一个全双工串行接口，它们之间的区别在于片内程序存储器配置：8031 片内没有 ROM，使用时需在片外接 EPROM。8051 片内含有 4KB 的掩模ROM，其中的程序是生产厂家制作芯片时烧制的。8751 片内含有 4KB 的 EPROM，用户可以先用紫外线擦除器擦除，然后再利用开发机或
5、编程器写入新的程序。52 子系列包含 8032/8052/8752 三种型号，52 子系列与 51 子系列的区别在于：片内 ROM 和 RAM 的容量比 8051 子系列各增加一倍，另外，增加了一个定时/计数器和一个中断源。第 2 章 MCS-51 系列单片机的基本结构2-1 画出微型计算机基本结构框图，简述各部分的基本功能。答：见教材图 2-2。2-2 MCS-51 单片机的 引脚有何功能？在使用 8031 时 如何接法？使用8751 时 如何接法？答： 引脚是片内外程序存储器的选择信号。当 端保持高电平时，访问内部程序存储器，但在 PC（程序计数器）值超过 0FFFH（对于8051/875
6、1/80C51）或 1FFFH（对于 8052）时，将自动转向访问外部程序存储器。当 端保持低电平时，不管是否有内部程序存储器，则只访问外部程序存储器。由于 8031 片内没有程序存储器，所以在使用 8031 时， 引脚必须接低电平。2-3 微型计算机的存储器普林斯顿结构和哈弗结构有什么不同？答：按微型计算机的存储器地址空间的不同分配形式分为普林斯顿结构和哈弗结构。普林斯顿结构的特点是计算机只有一个地址空间。CPU 访问 ROM 和 RAM 采用相同的指令。哈弗结构将 ROM 和 RAM 安排在相互独立的两个地址空间，ROM 和RAM 可以有相同的地址，但采用不同的指令访问。51 系列单片机采
7、用哈弗结构。2-4 微型计算机存储器的地址线与存储的容量有什么关系？如果存储器的地址线有 13 条，则存储的容量为多大？答：存储的容量=2n ,(n: 存储器的地址线的条数)。213=8KB.2-5 89C51 单片机的存储器从物理结构上分别可划分为几个空间？89C51 单片机采用何种方式区分内外程序存储器和内外数据存储器？答：89C51 单片机的存储器从物理结构上分别内外程序存储器和内外数据存储器。内外程序存储器采用引脚/EA、/PSEN 接到不同的电平区分，内外数据存储器采用引脚/RD、/WR 连接和不同的指令加以区分。2-6 MCS-51 单片机的内部存储空间是怎样分配的？答：MCS-5
8、1 单片机的内部存储空间分为数据存储器和程序存储器。内部数据存储器：共 256 字节单元，包括低 128 个单元和高 128 个单元。低128 字节又分成 3 个区域：工作寄存器区（ 00H1FH），位寻址区（20H2FH）和用户 RAM 区（30H7FH ）。高 128 字节是供给特殊功能寄存器使用的，因此称之为特殊功能寄存器区。内部程序存储器：在 8031 片内无程序存储器， 8051 片内具有 4KB 掩模ROM，8751 片内具有 4KBEPROM。2-7 如何从 MCS-51 单片机的 4 个工作寄存器组中选择当前工作寄存器组？答：MCS-51 单片机提供了 4 组工作寄存器，对于当
9、前工作寄存器组的选择，是通过 PSW 中的 RS1 和 RS0 来进行选择。具体关系如下表：RS1RS0当前寄存器组0 0 第 0 组工作寄存器0 1 第 1 组工作寄存器1 0 第 2 组工作寄存器1 1 第 3 组工作寄存器2-8 内部 RAM 低 128 个单元是如何划分的？答：内部 RAM 低 128 个单元按用途分成 3 个区域：工作寄存器区（00H1FH），位寻址区（20H2FH ）和用户 RAM 区（30H7FH）。2-9 DPTR 是什么寄存器？它的作用是什么？它由哪几个寄存器组成？答：DPTR 是数据指针寄存器，是一个 16 位寄存器，用来存放 16 位存储器的地址，以便对外
10、部数据存储器 RAM 中的数据进行操作。DPTR 由高位字节 DPH 和低位字节 DPL 组成。2-10 什么是堆栈？堆栈有何作用？为什么在程序初始化时要对 SP 重新赋值？答：所谓堆栈，顾名思义就是一种以“堆”的方式工作的“栈”。堆栈是在内存中专门开辟出来的按照“先进后出，后进先出”的原则进行存取的 RAM 区域。堆栈的用途是保护现场和断点地址。在 8051 单片机复位后，堆栈指针 SP 总是初始化到内部 RAM 地址 07H。从 08H 开始就是 8051 的堆栈区，这个位置与工作寄存器组 1 的位置相同。因此，在实际应用中，通常要根据需要在程序初始化时对 SP重新赋值，以改变堆栈的位置。
11、2-11 试述程序状态字寄存器 PSW 各位的含义。答：程序状态字寄存器 PSW 是 8 位寄存器，用于存放程序运行的状态信息。CY（ PSW.7）：进位标志位。AC（ PSW.6）：辅助进位标志位。F0（ PSW.5）、 F1（PSW.1）：用户标志位。RS1（PSW.4 ）、 RS0（PSW.3）：工作寄存器组选择位。OV（ PSW.2）：溢出标志位。P（PSW.0）：奇偶标志位。2-12 P0、P1、P2、P3 口的结构有何不同？使用时要注意什么？各口都有什么用途？答：P0 口由一个所存器、两个三态输入缓冲器、场效应管、控制与门、反相器和转换开关组成；作为输出口时，必须外接上拉电阻才能有
12、高电平输出，作为输入口时，必须先向锁存器写“1 ”；作为普通 I/O 口使用或低 8 位地址/数据总线使用。P1 口内没有转换开关，但有上拉电阻；只用作普通 I/O 口使用。P2 口比 P1 口多了一个转换控制开关；作为普通 I/O 口使用或高 8 位地址线使用。P3 口比 P1 口增加了与非门和缓冲器；具有准双向 I/O 功能和第二功能。上述 4 个端口在作为输入口使用时，应注意必须先向端口写“1”。2-13 请说出指令周期、机器周期、状态和拍的概念。当晶振频率为12MHz、 8MHz 时，一个机器周期为多少微秒？答：指令周期：执行一条指令所需要的时间。机器周期：CPU 完成一个基本操作所需
13、要的时间。状态：振荡脉冲经过二分频后，得到的单片机的时钟信号。拍：振荡脉冲的周期。当晶振频率为 12MHz 时，一个机器周期为 1s；当晶振频率为 8MHz 时，一个机器周期为 1.5s。2-14 什么是单片机复位？复位后单片机的状态如何？答：在时钟电路工作后，只要在单片机的 RESET 引脚上出现 24 个时钟震荡脉冲（两个机器周期）以上的高电平，单片机就能实现复位。复位后，CPU 和系统都处于一个确定的初始状态，在这种状态下，所有的专用寄存器都被赋予默认值，除 SP=07H，P0P3 口为 FFH 外，其余寄存器均为 0。程序指针 Pc=0000H。第 3 章 MCS-51 系列单片机的指
14、令系统3-1 MCS-51 系列单片机指令格式是怎样的？ 各有何含义？答：单片机指令格式由操作码和操作数组成。操作码说明指令操作性质，操作数说明操作对象。3-2 MCS-51 系列单片机有哪几种寻址方式？各种寻址方式所对应的寄存器或存储器寻址空间如何？答：MCS-51 系列单片机提供了 7 种寻址方式：（1）立即寻址：操作数在指令中直接给出，立即数前面有“#”。（2）直接寻址：在指令中直接给出操作数地址。对应片内低 128 个字节单元和特殊功能寄存器。（3）寄存器寻址：以寄存器的内容作为操作数。对应的寄存器有：R0R7、 A、AB 寄存器和数据指针 DPTR。（4）寄存器间接寻址：以寄存器的内
15、容作为 RAM 地址，该地址中的内容才是操作数。对应片内 RAM 的低 128 个单元采用 R0、R1 作为间址寄存器，片外 RAM低 256 个单元可用 R0、R1 作为间址寄存器，整个 64KB 空间可用 DPTR 作为间址寄存器。（5）变址寻址：以 DPTR 或 PC 作为基址寄存器，以累加器 A 作为变址寄存器，并以两者内容相加形成的 16 位地址作为操作数地址。对应片内、片外的 ROM 空间。（6）相对寻址：只在相对转移指令中使用。对应片内、片外的 ROM 空间。（7）位寻址：对可寻址的位单独进行操作。对应位寻址区 20H2FH 单元的128 位和字节地址能被 8 整除的特殊功能寄存
16、器的相应位。3-4 若访问特殊功能寄存器，可使用那些寻址方式？答：直接寻址方式。3-5 若访问外部 RAM 单元，可使用那些寻址方式？ 答：寄存器间接寻址方式。3-6 若访问内部 RAM 单元，可使用那些寻址方式？答：立即寻址方式，直接寻址方式，寄存器寻址方式，寄存器间接寻址方式，位寻址方式。3-7 若访问内外程序存储器，可使用那些寻址方式？答：变址寻址方式3-8 外部数据传送指令有几条？试比较下面每一组中两条指令的区别。（1） MOVX A，R1 ， MOVX A，DPTR（2） MOVX A，DPTR ， MOVX DPTR，A（3） MOV R0 ，A ， MOVX R0，A（4） MOVC A，A+DPTR ， MOVX A，DPTR答：外部数据传送指令有 6 条：MOVX A，DPTR MOVX DPTR，AMOVX A，Ri MOVX Ri，AMOVC A，A+DPTR
