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1、 第二章 单片机结构和原理答案2-1 8051 单片机内部包含哪些主要逻辑功能部件？答：8051 单片机是个完整的单片微型计算机。芯片内部包括下列硬件资源：（1（8 位 CPU；（2（4KB 的片内程序存储器 ROM。可寻址 64KB 程序存储器和 64KB 外部数据存储器；（3（128B 内部的 RAM； （4（21 个 SFR；（5（4 个 8 位并行 I/O 口（共 32 位 I/O 线）；（6（一个全双工的异步串行口；（7（两个 16 位定时器/计数器；（8（5 个中断源，两个中断优先级；（9（内部时钟发生器。2-2 EA/Vpp引脚有何功用？8031 的引脚应如何处理？为什么？答：E
2、A/Vpp是双功能引脚，功能如下：（1（EA 接高点平时，在低 4KB 程序地址空间（0000H0FFFH），CPU 执行片内程序存储器的指令，当程序地址超出低 4KB 空间（1000HFFFFH）时，CPU 将自动执行片外程序存储器的指令。（2（EA 接低电平时，CPU 只能执行外部程序存储器的指令。8031 单片机内部无 ROM，必须外家程序存储器，因此，8031 的 EA 引脚必须接低电平 。在对 8751 单片机内部的 EPROM 编程时，此引脚 VPP外接+21V 电压，用于固化EPROM 程序。2-3 8051 单片机存储器的组织结构是怎样的？片内数据存储器氛围哪几个性质和用途不同
3、的区域？答：8051 存储器包括程序存储器和数据存储器，从逻辑结构上看，可以分为三个不同的空间：（1（64KB 的程序存储器地址空间：0000HFFFF 和，其中 0000H0FFFH 为片内 4KB 的 ROM 地址空间，1000HFFFFH 为外部 ROM 地址空间；（2（256B 的内部数据存储器地址空间：00HFFH，分为两大部分，其中00H7FH（共 128B 单元）为内部静态 RAM 的地址空间，80HFFH 为特殊功能寄存器的地址空间，21 个特殊功能寄存器里散地分布在这个区域；（3（64KB 的外部数据存储器地址空间：0000HFFFFH，包括扩展 I/O 地址空间。8051
4、内部 128B 的数据 RAM 区，包括有工作寄存器组区、可直接位寻址区和数据缓冲区。各区域的特性如下：（1（00H1FH 为工作寄存器组区，共分 4 组，每组占用 8 个 RAM 字节单元，每个单元作为一个工作寄存器，每组的 8 个单元分别定义为 8 个工作寄存器 R0R7。当前工作寄存器组的选择是由程序状态字 PSW 的RS1、RS0 两位来确定。如果实际应用中并不需要使用工作寄存器或不需要使用 4 组工作寄存器，不使用的工作寄存区组的区域仍然可作为一般数据缓冲区使用，可直接寻址或用 Ri 的寄存器见解寻址来访问。（2（20H2FH 为可位寻址区域，着 16 个字节的每一位都有一个地址，编
5、址为00H7FH。当然，位寻址区也可以用作字节寻址的一般数据缓冲区使用。（3（30H7FH 为堆栈、数据缓冲区。2-4 8051 单片机有哪几个特殊功能寄存器，在物理上是分散在片内各功能部件中。在数学上把它们组织在内部数据存储器地址空间 80HFFH 中，以便能使用同意的直接寻址方式来访问。这些特殊功能寄存器分布在以下各个功能部件中：（1（CPU：ACC、B、PSW、SP、DPTR（由 DPL 和 DPH 两个 8 位寄存器组成）；（2（中断系统：IP、IE；（3（定时器/计数器：TMOD、TCOM、TL0、TL1、TH1；（4（并行 I/O 口：P0、P1、P2、P3； （5（串行口：SCO
6、N、SBUF、PCON； 2-5 PC 是什么寄存器？是否属于特殊功能寄存器？它有什么作用？答：PC 是 16 位程序计数器（Program Counter），它不属于特殊功能寄存器范畴，程序员不能像访问特殊功能寄存器那样来反问 PC。PC 是专门用语在 CPU 取指令期间寻址程序存储器。PC 总是保存着下一条执行的指令的 16 位地址。通常程序是顺序执行的，在一般情况下，当取出一个指令（更确切地说为一个指令字节）字节后，PC 自动加 1。如果在执行转移指令、子程序调用/返回指令或中断时，要把转向的地址赋予给 PC。2-6 DPTR 是什么寄存器？它由哪些特殊功能寄存器组成？它的主要作用是什么
7、？答：DPTR 是 16 位数据指针寄存器，它由两个 8 位特殊功能寄存器 DPL（数据指针低 8 位）和 DPH（数据指针高 8 位）组成，DPTR 用语保存 16 位地址，作间址寄存器用，可寻址外部数据存储器，也可寻址程序存储器。2-8MCS-51 单片机有哪几个并行 I/O 端口？各 I/O 口有什么特性？答：MCS-51 单片机有 4 个 8 位双向的并行 I/O 口 P0P3，每一个口都由口锁存器（D 触发器）、输出驱动器（FET）和输入缓冲器（3 态门）组成。各口每一位 I/O 线都能独立地用作输入或输出，CPU 对口的读操作有两种，一种是读取口锁存器的状态，另一种是读取口引脚状态
8、。但这 4 个并行 I/O 口的结构和功能却完全不同，它们各自的特性如下：P0 口为三态双向 I/O 口（开漏输出，内部无上拉电阻）。对于 8051/8751/8052，P0口可以作为一般 I/O 口，也可以作为系统扩展的地址/数据总线口。P0 口用作外部引脚输入时，口锁存器必须为“1”，关断输出驱动器的 FET；作总线口时，分时用作输出外部存储器的低 8 位地址 A0A7 和传送数据 D0D7。对于8032/8052，P1.0 和 P1.1 还有另一种功能：P1.0定时器 T2 的外部计数脉冲输入端，P1.1定时器 T2 的捕捉/重装触发脉冲输入端。对于 8031，P0 口只能用作地址/数据
9、总线口。P1 口为双向 I/O 口（内部有上拉电阻）。用作外部引脚输入时，相应位的口锁存器必须为“1”，是输出驱动器 FET 截止。P2 口为准双向 I/O 口（内部有上拉电阻）。对于 8051/8751/8052，P2 口可以像 P1口一样用作一般 I/O 口使用，也可以作为系统扩展的地址总线口，输出高 8 位地址 A8A15。P3 口也是准双向 I/O 口（内部有上拉电阻），且具有两个功能。作为第一功能使用时，与 P1 口一样用作一般 I/O 口。P3 的第二功能如下：P3 口引脚口引脚 第第 二二 功功 能能P3.0 RXD（串行输入）P3.1 TXD（串行输出） P3.2 INT0（外
10、部中断 0 输出）P3.3 INT1（外部中断 1 输出）P3.4 T0 （定时器 0 的外部计数输出）P3.5 T1 （定时器 1 的外部计数输出）P3.6 WR （外部 RAM 写脉冲）P3.7 RD （外部 RAM 读脉冲）P3 口按第二功能使用时，相应位的口锁存器必须为“1”。2-9 何谓对 I/O 口的读-改-写操作？答：执行 I/O 端口锁存器的指令（“读-改-写”指令），读入口的锁存器状态，可能改变其值，然后把它重新写入口锁存器，这种操作称为读-改-写操作。2-10 8051 的振荡周期、机器周期、指令周期是如何分配的？当晶振频率为6MHZ时，一个机器周期为多少微秒？答：8051
11、 单片机每条指令的执行时间（即指令周期）为 14 个机器周期，有单字节单周期指令、两字节但周期指令、单字节两周期指令、两字节两周期指令、三字节两周期指令以及单字节四周期指令。一个机器周期有 6 个状态：S1S6，每个状态又包含两个振荡周期，分为两拍：P1 和 P2。因此，一个机器周期包含 12 个振荡周期，表示为：S1P1、S1P2、S2P1、S6P1、S6P2。当 fOSC=6MHZ时，机器周期为：（1/6）*12=2（s）2-11 ALE 信号有何功用？一般情况下它与机器周期的关系如何？在思念条件下 ALE 信号可用做外部设备的定时信号？答：ALE 是地址锁存允许信号，其主要作用是提供一个
12、适当的定时信号，它的下降沿用于外部程序存储器或外部数据存储器的低 8 位地址锁存，是 P0 口分时用作地址总线低 8 位和数据总线。一般情况下，ALE 信号在每个机器周期出现两次，一次在 S1P2与 S2P1之间，另一次在 S4P2与 S5P1之间，脉冲宽度为一个 S 状态。但是在访问外部数据存储器期间，第二个机器周期的 S1P2与 S2P1之间不发出 ALE 脉冲，ALE 信号呈现非周期性。因此，在任何不使用外部数据存储器的条件下，ALE 以 1/6 的振荡频率的速率输出，能作为一种周期信号，用作外部设备的时钟或定时。2-12 有哪几种方法能使单片机复位？复位后各寄存器的状态如何？复位对内部
13、 RAM 有何影响？答：MCS-51 系列单片机的 RST 引脚是复位信号输出端，该引脚保持 2 个机器周期的高点平时，就可以完成复位操作。有良种复位方法：一种是上电复位，在 VCC与 RST 之间跨接一个电容，每当开机（上电）时，电源电压对电容充电，使单片机复位引脚 RST 上的电压从 VCC开始逐渐下降，选择一定容量的电容器，使 RST上的电压在足够长的时间内维持在片面内复位电路的“斯密特”触发器的最低阀值之上，以满足复位操作所需的时间，就可以完成上点自动复位。另一种按键复位，是人工按键向 RST 端提供复位信号使之复位。复位后，PC 及各特殊功能寄存器变为下列状态：PC 和 DPTR：0
14、000H A、B、PSW、TMOD、TCON、SCON、TH0、TL0、TH1、 （T2CON、TH2、TL2、RCAP 2H、RCAP2L）：00H SP：07H SBUF：不定 P0P3：FFH IP：000000B IE：0000000B PCON：00000B 复位操作不能影响内部 RAM 中的内容。2-13 在工业控制微机系统中，掉电时要设法保存 RAM 中的内容，有何意义？试分析图 2.7 所示掉电保护电路工作原理。答：在进行工业控制过程中，当发生掉电时，如果没有对数据存储器中的内容进行保护，必将造成控制过程中所处理的数据及掉电时刻的现成丢失，使得在电源恢复再次上电复位后，无法获得
15、断点时刻的有关数据，以致不能从断点处继续运行下去。因此，在工业控制系统中，要对数据存储器采取有效的掉电保护措施。图 2.7 是一种掉电保护电路，当比较器检测到即将发生掉电时，通过中断 CPU，外部中断的中断服务程序把有关的数据传送到内部 RAM 中，然后使 P1.0 输出低点平，触发由 555 组成的单稳电路，维持内部 RAM 中的数据。555 输出的脉宽取决与 R、C 和 VCC的存在。如果 555 定时结束时，VCC仍旧存在，这表明此次“即将发生掉电”的中断是一个误报警，并从复位开始重新运行。如果 VCC在 555定时结束时确实变低了，则由备用电源使 555 输出给 RET/Vpp 引脚供电，直到VCC恢复后由 R、C 决定的一段时间内一直保持 RET/VPP上的电源，然后从复位开始重新运行。
