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1、单片机原理与接口技术习题答案单片机原理与接口技术习题答案 习题与思考题1 1-1微型计算机通常由哪些部分组成？各有哪些功能？ 答：微型计算机通常由控制器、运算器、存储器、输入/输出接口电路、输入设备和输出设备组成。控制 器的功能是负责从内部存储器中取出指令并对指令进行分析、判断、并根据指令发出控制信号，使计算机 有条不紊的协调工作；运算器主要完成算数运算和逻辑运算；存储器用于存储程序和数据；输入/输出接 口电路完成CPU与外设之间相连；输入和输出设备用于和计算机进行信息交流的输入和输出。 1-2单片微型计算机与一般微型计算机相比较有哪些区别？有哪些特点？ 答：与通用微型计算机相比，单片机的硬件
2、上，具有严格分工的存储器ROM和RAM和I/O端口引脚具有 复用功能；软件上，采用面向控制的指令系统和硬件功能具有广泛的通用性，以及品种规格的系列化。单 片机还具备体积小、价格低、性能强大、速度快、用途广、灵活性强、可靠性高等特点。 1-3简述计算机的工作过程。 答：计算机的工作是由微处理器以一定的时序来不断的取指令、指令译码和执行指令的过程。 1-4单片机的几个重要指标的定义。 答：单片机的重要指标包括位数、存储器、I/O口、速度、工作电压、功耗和温度。 1-5单片微型计算机主要应用在哪些方面？ 答：单片机的主要应用领域有智能化产品、智能化仪表、智能化测控系统、智能化接口等方面。 1-6为什
3、么说单片微型计算机有较高的性能价格比和抗干扰能力？ 答：因为单片微型计算机主要面向特定应用而设计，设计者在硬件和软件上都高效率地设计，量体裁衣、 去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，具备较高的性能、价格比；单片机嵌入式系统中的 软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮于磁盘等载体中，另外单片机体积小，可以放 入屏蔽设备中，从而使其具有较高的抗干扰能力。 1-7简述单片机嵌入式系统的定义和特点。 答：单片机嵌入式系统是嵌入到对象体系中的专用计算机系统；其特点是面向特定应用、与各个行业的具 体应用相结合、硬件和软件高效率、软件固化在存储器芯片或单片机本身和不具备自举开发能力
4、。 习题与思考题2 2-1 MCS-51单片机内部包含哪些主要功能部件？它们的作用是什么？ 答：MCS- 51单片机在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时/计数器、多功能I/O口和中断控制等基本功 能部件。 单片机的核心部分是CPU，CPU是单片机的大脑和心脏。 程序存储器用于存放编好的程序或表格常数。数据存储器用于存放中间运算结果、数据暂存和缓冲 、标志位等。 定时/计数器实质上是加法计数器，当它对具有固定时间间隔的内部机器周期进行计数时，它是定时 器；当它对外部事件进行计数时，它是计数器。 I/O接口的主要功能包括：缓冲与锁存数据、地址译码、信息格式转换、传递状态（外设状态）和发
5、布命令等。 中断控制可以解决CPU与外设之间速度匹配的问题，使单片机可以及时处理系统中许多随机的参数 和信息，同时，它也提高了其处理故障与应变能力的能力。 2-2 MCS-51单片机的核心器件是什么？它由哪些部分组成？各部分的主要功能是什么？ 答：单片机的核心部分是CPU，可以说CPU是单片机的大脑和心脏。它由运算器、控制器和布尔（位） 处理器组成。 运算器是用于对数据进行算术运算和逻辑操作的执行部件。 控制器是CPU的大脑中枢，它的功能是逐条对指令进行译码，并通过定时和控制电路在规定的时刻 发出各种操作所需的内部和外部控制信号，协调各部分的工作，完成指令规定的操作。 2-3 MCS-51单片
6、机的EA、ALE和PSEN端的功能是什么？ 答：ALEALE为地址锁存允许信号，在访问外部存储器时，ALE用来锁存P0送出的低8位地址信号。 PSEN 外部程序存储器的读选通信号。当访问外部ROM时，PSEN产生负脉冲作为外部ROM的选通信号； 在访问外部RAM或片内ROM时，不会产生有效的PSEN信号。PSEN可驱动8个LSTTL门输入端。 EA 访问外部程序存储器控制信号。对8051和8751，它们的片内有4KB的程序存储器。当EA为高电平时 ，CPU访问程序存储器有两种情况：一是访问的地址空间在04K范围内，CPU访问片内程序存储器 ；二是访问的地址超出4K时，CPU将自动执行外部程序存
7、储器的程序。对于8031，EA必须接地，只 能访问外部ROM。 2-4程序计数器（PC）有多少位？它的主要功能是什么？ 答：程序计数器有16位，它的功能和一般微型计算机的相同，用来存放下一条要执行的指令的地址。当按照P C所指的地址从存储器中取出一条指令后，PC会自动加l，即指向下一条指令。 2-5简述MCS-51单片机片内RAM区地址空间的分配特点。 答：片内数据存储器分为工作寄存器区、位寻址区和数据缓冲器区等3个区域。 工作寄存器使用内部RAM中地址为00H1FH的32个单元，并分成4个工作寄存器组，每个组有8个 工作寄存器，名称为R0R7。 对于内部RAM中地址为20H2FH的16个单元
8、，CPU不仅具有字节寻址功能，而且还具有位寻址功 能。这16个单元共128位，每一位都赋予1个位地址，位地址范围是00H7FH。 30H7FH是数据缓冲区，即用户RAM区，共80个单元。 2-6 MCS-51单片机如何实现工作寄存器组R0R7的选择？ 答：每个工作寄存器组都可被选为CPU的当前工作寄存器，用户可以通过改变程序状态字寄存器（PSW ）中的RS1、RS0两位来任选一个寄存器组为当前工作寄存器。 RS1RS0 寄存器组 R0R1R2R3R4R5R6R7 00 0组 00H01H02H03H04H05H06H07H 01 1组 08H09H0AH0BH0CH0DH0EH0FH 10 2
9、组 10H11H12H13H14H15H16H17H 11 3组 18H19H1AH1BH1CH1DH1EH1FH 2-7单片机复位后，各特殊功能寄存器中的初始化状态是什么？ 答： 特殊功能寄存器 初始状态 特殊功能寄存器 初始状态 ACC00HTMOD00H PC0000HTCON00H PSW00HTL000H SP07HTH000H DPTR0000HTL100H P0P30FFHTH100H IPxx000000BB00H IE0x000000BSCON00H PCON0xxx0000BSBUF 不定 2-8 MCS-51单片机的21个特殊功能寄存器中，哪些具有位寻址能力？ 答：MCS
10、- 51单片机中的程序状态字寄存器（PSW），B寄存器，累加器（ACC），端口P0P3，控制寄存器中用 于中断控制的中断优先级控制寄存器（IP）和中断允许控制寄存器（IE），用于设置定时/计数器和串行 口工作方式的定时/计数器控制寄存器（TCON）、串行口控制寄存器（SCON）具有位寻址能力。 2-9程序状态字寄存器（PSW）的作用是什么？ 答：PSW寄存器是8位寄存器，用做程序运行状态的标志，字节地址为D0H。可以进行位寻址。 2-10 MCS-51单片机的P3口具有哪些功能？ 答：P3口是双功能口，除了作为准双向通用I/O口使用外，每一根口线还具有第二种功能，P3口的各位如 不设定为第二功
11、能则自动处于第一功能。P3的第二功能涉及到串行口、外部中断、定时器，与特殊 功能寄存器有关。 2-11 MCS-51单片机的片外总线是由哪些总线构成的？ 答：P0口的第二功能是在访问外部存储器时，分时提供低8位地址和8位双向数据总线，这时先用做地址 总线再用做数据总线。 2-12 MCS-51单片机对外有几条专用控制线？ 答： 2-13单片机时钟电路有何用途？起什么作用？ 答：单片机工作是在统一的时钟脉冲控制下一拍一拍地进行的，这个脉冲是单片机控制器中的时序电路发 出的。单片机的时序就是CPU在执行指令时所需控制信号的时间顺序。为了保证各部件间的同步工作，单 片机内部电路应在唯一的时钟信号下严
12、格地按时序进行工作。MCS- 51系列单片机内部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器，但要形成时钟脉冲，外部还需附加电路。 2- 14什么是时钟周期、状态周期、机器周期和指令周期？当单片机时钟频率为12MHz时，一个机器周 期是多少？ALE引脚的输出频率是多少？ 答：时钟周期也称为振荡周期，定义为时钟脉冲频率（fosc）的倒数，它是计算机中最基本的、最小的 时间单位。 时钟周期经2分频后成为内部的时钟信号，用作单片机内部各功能部件按序协调工作的控制信号，称 为状态周期，用S表示。 完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。 指令周期是执行一条指令所需要的时间，一般由若干个机器周期组成，指令不
13、同，所需要的机器周 期数也不同。 当单片机时钟频率为12MHz时，一个机器周期为1s。ALE引脚的输出频率为2MHz。 2-15什么时候需要复位操作？对复位信号有何要求？ 答：复位是单片机的初始化操作。单片机系统在上电启动运行时，都需要先复位。 上电复位利用电容器的充电实现。在时钟电路工作后，在RST端连续给出2个机器周期的高电平就可 完成复位操作。MCS-51单片机的上电加按键复位电路当复位按键按下 后，复位端通过51的小电阻与+5V电源接通，迅速放电，使RST引脚为高电平；当复位按键弹起后 ，+5V电源通过2k电阻对22F电容重新充电，RST引脚端出现复位正脉冲。 2-16按例2-3的要求
14、画出对应的硬件电路图。 2-17设计一个按键电路。当按键长按5s以上时，系统复位；当按键短时间按时，系统控制LED灯的开关。 答：（1）电路图如下。 （2）程序如下。 ;51程序，当按键时间小于5S时，控制灯的亮灭，按键时间大于5S时，系统复位。 ORG 0000H AJMP START ORG 000BH AJMP TIME ;定时器T0中断，50ms中断一次，总共100次，共5s ORG 0100H START: CLR P2.2 FLAG1 EQU 22H ;按键时间超过5S标志位 MOV IP, #02H MOV IE, #82H MOV TMOD, #01H MOV TH0, #3D
15、H MOV TL0, #0B0H SETB EA MAIN: ;主程序 AAA: JNB P2.0, BBB AJMP EXIT BBB: SETB TR0 JB P2.0, DDD MOV A, #01H CJNE A,FLAG1, BBB CCC: ;长按键 CLR TR0 ;关闭定时器 MOV TH0, #3DH ;恢复定时器的初值 MOV TL0, #0B0H JNB P2.0, $ CLR FLAG1 CLR A MOV 21H, A MOV 22H, A AJMP 0000H ;软件复位 AJMP EXIT DDD: CPL P2.1 ;短按键 CLR TR0 ;关闭定时器 MOV
16、 TH0, #3DH ;恢复定时器的初值 MOV TL0, #0B0H CLR A MOV 21H, A AJMP EXIT TIME: PUSH PSW ;中断程序 PUSH ACC MOV TH0, #3DH MOV TL0, #0B0H MOV A, 21H ;21H中存放次数 ADD A, #01H MOV 21H, A CLR C CJNE A, #100, TIME1 AJMP TIME2 TIME1: JC TIME2 MOV FLAG1, #01H CLR A MOV 21H, A NOP TIME2: POP ACC POP PSW RETI EXIT: AJMP MAIN END 习题与思考题3 3-1什么是寻址方式？MCS-51指令系统有哪些寻址方式？相应的寻址空间在何处？ 答：在指令系统中，操作数是一个重要的组成部分，它指定了参与运算的数据或数据所在的地址单元。 如何找到参与运算的这个数据或数据所在的地址就称为寻址方式。 MCS- 51指令系统的寻址方式主要有立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、基址加变址寻 址、
