2020年 03月 27日 星期五
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单片机原理及应用课后习题的答案

来源:未知     作者:威廉希尔     发布时间:2020-03-27 09:50         

  单片机原理及应用课后习题的答案_IT认证_资格考试/认证_教育专区。第2章 MCS-51的基本结构 ? 2.1 MCS-51单片机内部包含那些主要逻辑功能部件?各个功能部件的最主要的功能是 什么? ? 2.2 MCS-51的EA端有何用途? ? 2.3 MCS-51单

  第2章 MCS-51的基本结构 ? 2.1 MCS-51单片机内部包含那些主要逻辑功能部件?各个功能部件的最主要的功能是 什么? ? 2.2 MCS-51的EA端有何用途? ? 2.3 MCS-51单片机外部总线单片机存储器的组织结构是怎样的? ? 2.5 MCS-51系列单片机的存储器可划分为几个空间?各自的地址范围和容量是多少? 在使用上有什么不同? ? 2.6 8051如何确定和改变当前工作寄存器组? ? 2.7 MCS-51单片机的程序存储器中0000H、0003H、000BH、0013H、001BH和0023H这几 个地址具有什么特殊的功能? ? 2.8 8051单片机有哪几个特殊功能寄存器?可位寻址的SFR有几个? ? 2.9 程序状态寄存器PSW的作用是什么?常用标志有哪些位?作用是什么? ? 2.10 (SP)=30H 指什么? ? 2.11 MCS-51系列单片机的P0、P1、P2和P3口各有什么特点? ? 2.12 ALE信号有何功用?一般情况下它与机器周期的关系如何?在什么条件下ALE信 号可用作外部设备的定时信号。 ? 2.13 有那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RAM有 何影响? ? 2.14 MCS-51的时钟振荡周期、机器周期和指令周期之间有何关系? 1 2.1 MCS-51单片机内部包含那些主要逻辑功能部件?各个功能部件的最 主要的功能是什么? 答案:MCS-51单片机内部主要包括以下几个部分: 1.一个8位微处理器CPU MCS-51单片机中有一个8位的CPU,包括运算器和控制器两个部分, 并且增加了面向控制的处理功能,不仅可以处理字节数据还可以进行位变 量的处理,如位处理、查表、状态检测、中断处理等。 2.数据存储器RAM和特殊功能寄存器SFR 片内具有128Bytes(52系列为256Bytes)的数据存储器,,片外最 多可以扩展64KB。数据存储器用来存储单片机运行期间的工作变量、运算 的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等。 3.内部程序存储器ROM 内部具有4KB(51系列)/8KB(52系列)的程序存储器(FLASH), 用来存储用户程序。如果片内程序存储器容量不够可以外部扩展程序存储 器,最多可以扩展64KB。 4.两个定时/计数器 MCS-51单片机内部具有2个16位的定时器/计数器。在使用中,这两 个定时器/计数器既可以进行精确的计时,又可以对外部事件进行计数,是 最常用和最基本的部件。 5.四个8位可编程的I/O(输入/输出)并行端口 四个8位的并行端口,其中P0为双向口,P1~P3为准双向口。 2 6.一个串行通信端口 一个全双工的串行口,具有四种工作方式。可以用来进行串行 异步通信,与PC机或者多个单片机主从通信或者构成多机系统实现更 强大的功能。 7.中断控制系统 MCS-51单片机具有5个固定的可屏蔽中断源,3个在片内,2个在 片外,它们在程序存储器中有各自固定的中断入口地址,由此进入中 断服务程序。5个中断源有两个中断优先级,可形成中断嵌套。 8.内部时钟电 单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准。 2.2 MCS-51的EA端有何用途? 答案:EA 访问外部程序存储器控制信号。对8051和8751,它们片内有 4KB的程序存储器,当EA 为高电平时,分两种情况。若访问的地址空 间在0-4K范围内,CPU访问片内程序存储器。访问的地址超出4K时, CPU将自动执行外部程序存储器,即访问外部ROM。当EA接低电平时, CPU只访问外部EPROM/ROM,而不管是否有片内程序存储器。对8031, EA必须接地。 3 2.3 MCS-51单片机外部总线结构是怎样的? 答案:1.地址总线(AB): 地址总线位地址(A8~A15)。地址信号是由CPU发出的, 故地址总线.数据总线(DB): 数据总线位,用于传送数据和指令,由P0口提供。 3.控制总线(CB): 控制总线随时掌握各种部件的状态,并根据需要向有关部件发出 命令。 其中地址总线和数据总线,以及控制总线和IO都有部分功能上的重叠, 也就是有些口线既是地址总线也是数据总线,而有些控制总线单片机存储器的组织结构是怎样的? 答案:MCS-51单片机的存储器采用的是哈佛(Harvard)结构,即程序 存储器和数据存储器分开编址,在空间上是各自的,两种存储器有 自己的寻址方式和寻址空间。 4 2.5 MCS-51系列单片机的存储器可划分为几个空间?各自的地址范围 和容量是多少?在使用上有什么不同? 答案:MCS-51的存储器空间可以划分为以下4种,分别是: 程序存储器;内部数据存储器;内部特殊功能寄存器;外部数据存储 器; 对89S51来说,程序存储器分为片内程序存储器和片外程序存储器, 片内程序存储器地址范围为0000H-0FFFH,4KB;片外程序存储器地址范 围0000H~FFFFH,64KB。内部程序存储器与外部程序存储器统一编址, 当EA为高电平时,从内部程序存储器开始读取程序,达到4KB后跳到片 外程序存储器的1000H开始读取程序;当EA为低电平时,直接从片外程 序存储器的0000H开始处读取程序。 内部数据存储器地址范围为00H~7FH,128B,在程序中做通用存 储器使用。 内部特殊功能寄存器地址范围80H~FFH,128B,专用于控制、管 理片内算术逻辑部件、并行I/O口、串行I/O口、定时器/计数器、中断 系统等功能模块的工作。 外部数据存储器地址范围0000H~FFFFH,64KB,又称为外部数据 RAM,当单片机内部128个字节的数据RAM不能满足系统工作的需要时, 可以通过它的外部总线扩展外部数据存储器。 5 2.6 8051如何确定和改变当前工作寄存器组? 答案:状态寄存器PSW中RS1,RS0两位进行寄存器组选择, 0 0 组0(00H-07H) 0 1 组1(08H-0FH) 1 0 组2(10H-17H) 1 1 组3(18H-1FH) 2.7 MCS-51单片机的程序存储器中0000H、0003H、000BH、0013H、 001BH和0023H这几个地址具有什么特殊的功能? 答案:0000H:单片机复位后,PC=0000H,程序从0000H开始执行 指令,故系统必须从0000H单元开始取指令,执行程序。 0003H:外部中断0入口地址。 000BH:定时器0中断入口地址。 0013H:外部中断1入口地址。 001BH:定时器1中断入口地址。 0023H:串行口中断入口地址。 在系统中断响应之后,将自动转到各中断入口地址处执行程 序。 6 2.8 8051单片机有哪几个特殊功能寄存器?可位寻址的SFR有几个? 答案:8051有21个特殊功能寄存器 ,包括: A—累加器,B—寄存器, PSW—程序状态字, SP——堆栈指针 ,DPTR— —数据指针寄存器 ,PC——程序计数器(16位) ,P0~P3——I/O端口 , IP——中断优先级控制寄存器,IE——中断允许控制寄存器,TMOD——定 时器/计数器方式控制寄存器,TCON——定时器/计数器控制寄存器,TH0, TL0——定时器/计数器0,TH1,TH1——定时器/计数器1,SCON——串行 端口控制寄存器,SBUF——串行数据缓冲器,PCON——电源控制寄存器。 可位寻址的SFR有11个。 2.9 程序状态寄存器PSW的作用是什么?常用标志有哪些位?作用是什 么? 答案:PSW—程序状态字。主要起着标志寄存器的作用。常用标志位及其 作用如下: Cy——进(借)位标志,其主要作用是保存算术运算的进或借位并在进行 位操作时做累加器。 在执行某些算术和逻辑指令时,可以被硬件或软件置位或清零。在算 术运算中它可作为进位标志,在位运算中,它作累加器使用,在位传送、 位与和位或等位操作中,都要使用进位标志位。 7 AC——辅助进位标志,当进行以A为目的的运算时,运算结果从D3位产生 进位或借位时AC=1,另外可用于BCD码调整。 进行加法或减法操作时,当发生低四位向高四位进位或借位时,AC 由硬件置位,否则AC位被置0。在进行十进制调整指令时,将借助AC状态 进行判断。 F0——用户标志,是用户可以使用的位变量,可以随PSW被保存。 该位为用户定义的状态标记,用户根据需要用软件对其置位或清零, 也可以用软件测试F0来控制程序的跳转。 RS1,RS0——寄存器组选择, OV——溢出标志位,在有符号数运算结果超出允许范围OV=1,否则OV=0。 P——奇偶标志位,主要作用是在每个机器周期根据累加器A中的内容的 奇偶性由硬件置/复位,当A中1的个数为奇P=1,否则为P=0。 2.10 (SP)=30H 指什么? 答案:指的是将堆栈址指向30H。 8 2.11 MCS-51系列单片机的P0、P1、P2和P3口各有什么特点? 答案:P0口是一个三态双向口,可作为地址/数据分时复用口;也可作 为通用I/O接口。 P1口为准双向口 ,输出驱动部分由场效应管T与内部上拉电阻组 成。当其某位输出高电平时,可以提供拉电流负载,不必像P0口那样 需要外接上拉电阻。P1口是具有输出锁存的静态口。P1口在作为引脚 读入前,必须先对相应端口写入1 。 P2端口除了可以作为准双向通用IO外;还用作输出地址总线端口是动态 的IO端口,输出数据虽然被锁存,但不是稳定地出现在端口线口作为通用I/O口使用时,它为静态准双向 口,且每位都可定义为输入或输出口,其工作原理同P1口类似;当处 于第二功能时,锁存器输出1,通过第二输出功能线输出特定的第二功 能信号,在输入方面,既可以通过缓冲器读入引脚信号,也可以通过 第二输入功能读入片内的特定第二功能信号。 9 2.12 ALE信号有何功用?一般情况下它与机器周期的关系如何?在什 么条件下ALE信号可用作外部设备的定时信号。 答案:ALE是地址锁存使能信号,是机器周期的二倍。当不使用单字节 双周期的指令,如MOVX类指令时,可以作为外部设备的定时信号。 2.13 有那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RAM有何影响? 答案:可以有上电复位、手动复位和专用芯片复位三种方式。 复位操作使单片机进入初始化状态,PC初始化为0000H,使MCS-51 单片机从0000H开始执行程序 。 (PSW)=00H,由于RS1(PSW.4)=0,RS0(PSW.3)=0,复位后单片机选 择工作寄存器0组。 (SP)=07H,复位后堆栈在片内RAM的08H单元处建立。 TH1、TL1、TH0、TL0的内容为00H,定时器/计数器的初值为0。 (TMOD)=00H,复位后定时器/计数器T0、T1为定时器方式0,非门控 方式。 10 (TCON)=00H,复位后定时器/计数器T0、T1停止工作,外部中断0、1为 电平触发方式。 (T2CON)=00H,复位后定时器/计数器T2停止工作。 (SCON)=00H,复位后串行口工作在移位寄存器方式,且串行口接 收。 (IE)=00H,复位后屏蔽所有中断。 (IP)=00H,复位后所有中断源都设置为低优先级。 P0~P3口锁存器都是全1状态,说明复位后4个并行接口设置为输入口。 复位不影响内部RAM的状态(包括通用寄存器Rn) 。 2.14 MCS-51的时钟振荡周期、机器周期和指令周期之间有何关系? 答案:时钟周期是单片机的基本时间单位。若晶振的振荡频率为12MHz,则 时钟周期为1/12MHz=0.0833us。CPU完成一个基本操作所需要的时间称为机 器周期(MC)。 MCS-51单片机每12个振荡周期为一个机器周期。晶振频 率为12MHz时,机器周期为12/12MHz=1us。指令周期是执行一条指令所需的 时间,可以包括1,2,4个机器周期。 11 第3章 MCS-51单片机指令系统与汇编语言程序设计 1.什么是寻址方式?MCS-51单片机有哪几种寻址方式? 答案:寻址方式就是寻找地址的方式。包括指令的寻址方式和操作数的寻 址 方式。 指令的一个重要的组成部分是操作数,指令给出参与运算的数据的 方 式称为操作数的寻址方式。 MCS-51系列单片机共有7种操作数的寻址方式:立即寻址、直接寻 址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对寻址和位寻址。 2.什么是指令系统?MCS-51单片机共有多少种指令? 答案:CPU所能执行的各种指令的集合称为指令系统。MCS-51系列单片机的 指令系统是一种简明易掌握、效率较高的指令系统。在MCS-51系列单片 机的指令系统使用了7种寻址方式、42种助记符,这些助记符与寻址 方式组合起来,共形成111条指令,完成数据传送、算术运算、逻辑运算、 控制转移以及位操作等方面的工作。 12 3.汇编语言的语句格式是什么?使用标号有什么?注释段起什么作用? 答案: MCS-51汇编语言的语句格式应符合下列结构: 【标号:】 操作码 【操作数】【;注释】 标号位于语句的开始,由以字母开头的字母和数字组成,它代表该语句 的地址。标号与操作码之间要用“:”隔开,标号与“:”之间不能有空格, “:”与 操作码之间可以有空格。 注释在语句的最后,以“;”开始,是说明性的文字,与语句的具体功 能 无关。 4.MCS-51汇编语言有哪几条常用伪指令?各起什么作用? 答案: ORG:汇编程序起始地址,用来说明其后程序段在存储器中存放的起 始 地址; EQU:赋值指令,用来给变量标号赋予一个确定的数值; DB:定义数据字节,指令按字节数的形式把数据存放在存储单元中; DW:定义数据字,按字(双字节)的形式把数据存放在存储单元中; DS:定义存储区,从指定的地址单元开始,保留一定数量的存储单元; BIT:位定义,其功能是把位地址赋给字符名称; 13 END:汇编结束,表明汇编语言程序结束。 5.汇编语言程序设计分哪几步?各步骤的任务是什么? 答案: ①分析问题,抽象出描述问题的数学模型; ②确定解决问题的算法或解题思想; ③绘制流程图和结构图; ④分配存储空间和工作单元; ⑤编制程序; ⑥程序静态检查,上机调试; ⑦编写相关说明。 6.将累加器A中的压缩BCD码分为两个字节,形成非压缩BCD码,放入20H和 21H单元中,写出源程序。 解:由题意,可将累加器A中的低4位保留,高4位清零放入20H;高4位保 留,低4位清零,半字节交换后存入21H单元中。程序如下。 MOV R0,A ANL A,#0FH MOV 20H,A MOV A,R0 ANL A,#0F0H SWAP A MOV 21H,A 14 7.已知内部RAM的20H和21H单元中各有一个无符号8位二进制数,试编程比 较它们的大小,并把大数送到30H单元。 解: MOV A,20H CJNE A,21H,LOOP LOOP: JNC LOOP1 MOV A,21H LOOP1:MOV 30H,A RET 15 8.编制一段程序,要求在端口线us的方 波。设单片机的晶振频率为12MHz。 解: ORG 0000H AJMP START ORG 000BH AJMP IT0 ORG 001BH AJMP IT1 ORG 0100H START: MOV TMOD,#03H ;定时器0工作在方式3 MOV TL0,#9CH MOV TH0,#38H MOV TCON,#50H ;TR0、TR1=1 MOV IE,#8AH ;全局中断和定时器0、定时器1中断允许 SJMP $ ORG 0130H IT0: MOV TL0,#9CH CPL P1.0 RETI IT1: MOV TH0,#38H CPL P1.1 RETI END 16 9.试编写一段程序,将外部数据RAM中从地址2000H开始的100个补码数 逐一取出,若为正数则放回原单元,若为负数则求反后放回原单元。 解: START: MOV DPTR,#2000H MOV R0,#64H LOOP: MOVX A,DPTR MOV 20H,A JNB ACC.7,NEXT MOV A,20H CPL A MOVX DPTR,A NEXT: INC DPTR DJNZ R0,LOOP SJMP $ 17 10.试编写一段延时程序,延时时长为1s。设单片机的晶振频率为12MHZ。 MAIN: MOV R3,#64H MOV R4,#OAH DELAY:MOV R2,#OFAH LOOP: NOP NOP DJNZ,R2,LOOP DJNZ,R3, DELAY DJNZ,R4, DELAY RET 18 第4章 输入/输出、中断、定时与串行通信 一、填空题 1.锁存,三态缓冲 2.三态控制 3.统一编址方式 4.无条 件传送,查询,中断 5.中断方式 6. PC,PC,程序存储器 7. TF1,查询的状态 8. 8192*4=32768μs 9. 1--8192 10. 起始, 数据,奇偶校检,停止 11. 单工,全工,半双工 12. 同步移位, 并行输出,并行输入 13. 一样 14. 2,自动重新加载 二、简答题 1. 答:有5个中断源:2个外部中断源、2个定时器中断源和一个串 行口中断源,具有两个中断优先级,可实现两级中断服务程序嵌套。 2. 答:常用的I/O编址方式有两种:编址方式和统一编址方式。 编址方式中,I/O和存储器分开编址,有各自的地址空间, 采用不同的控制总线,使用不同的指令分别寻址。 19 3. 答:GATE=0,用TR1的状态控制T1的工作:TR1=1,开关模拟闭合, 允许T1计数;TR1=0,模拟开关打开,停止T1计数。 当GATE=1,TR1=1时,T1能否计数由INT1引脚的输入状态控制。当 INT1=0,T1不计数;INT1=1时,允许T1计数。如果定时/计数器工作在定 时方式,当INT1由0变1时启动T1,当INT1由1变为0时,停止T1,则可以 对INT1输入高电平脉冲宽度进行测量。 4.解:利用定时器T0作1ms定时,每次中断在中断服务程序中使P1.0的 状态取反输出。定时器初值计算:设T0为工作方式1,则1ms对应的机器 周期数为1000/2(12/6)=500D=1F4H, 定时器初值为(1F4H)求补(即 216-1F4H)=FE0CH 程序如下: ORG 0000H SJMP START ORG 000BH AJMP IST0 ORG 0030H START: MOV TMOD, #01H ;T0工作方式1 MOV TL0, #0CH ;T0定时器初值 MOV TH0, #0FEH MOV TCON, #10H ;打开T0 SETB ET0 ;允许T0中断 20 SETB EA ;允许全局中断 SJMP $ IST0: MOV TL0, #0CH ;重置T0定时器初值 MOV TH0, #0FEH CPL P1.0 ;P1.0取反 RETI 5. 解:定时方式0:X=213-150=8042 二进制:10 TL0=01010,TH0=11111011 定时方式1:X=216-150=65386 二进制:0 TL0=01101010,TH0=11111111 定时方式2:X=28-150=106 二进制:01101010 TL0=01101010, TH0=01101010 6.解:方式0:2μs--16384μs 方式1:2μs--131072μs 方式2: 2μs--510μs 7.解:最高:62500 最低:122.55 (详见102页题目后) 21 8.解:程序如下: ORG 0000H LJMP INITOUT ORG 0023H LJMP ERVE ORG 0050H INITOUT:MOV TMOD,#20H MOV TH1,#0F3H MOV TL1,#0F3H MOV SCON,#50H MOV PCON,#80H SETB TR1 SETB EA SETB ES LJMP MAIN …… ;转到初始化程序 ;串行口中断服务程序入口 ;定时器T1初始化 ;串行口初始化 ;SMOD=1 ;启动定时器T1 ;开中断 ;允许串行口中断 ;转主程序 22 SERVE: CLR EA CLR RI PUSH DPH PUSH DPL PUSH A ;关中断 ;清接收中断标志 ;现场 RECEIVE: MOV A,SBUF ;接收PC机发过来的数据 SENDBACK:MOV SBUF,A ;将数据回送给PC机 WAIT: JNB TI,WAIT ;发送器不空则循环等待 CLR TI RETURN: POP A POP DPL POP DPH SETB EA RETI ;恢复现场 ;开中断 ;返回 23 第5章 MCS-51单片机的系统扩展 1.容量为4K×8b的存储器各有多少条数据线条数据线 EPROM的接线.说明单片机扩展I/O端口常用的选址方法。 答案:线选法:把单独的地址线口的某一根线) 接到外围芯片的片选端上,只要该地址线有效(通常为低 电平),就选中该芯片。 全地址译码法:将低位地址线作为芯片的片内地址, 用译码器对高位地址线进行译码,译出的信号作为片选线.画出单片机扩展片外数据RAM 6116的接线H起始的数据单元,写出源程序。 答案: 26 程序如下: MOV R1,#20 MOV R0,#30H MOV DPTR,#0000H LOOP:MOVX A,DPTR MOV R0,A INC R0 INC DPTR DJNZ R1,LOOP 27 第6章 MCS-51单片机接术 1.解:利用T0作定时器,定时20ms。 ORG 0000H AJMP START ORG 000BH AJMP T0_INT ORG 0030H START:MOV SP,#60H MOV TMOD,#01H ;TO工作在方式1 MOV TH0,#9EH MOV TL0,#58H MOV DPTR, #7006H MOV A,#90H ;8255方式控制字(A口入,B口出) MOVX DPTR,A 28 SETB EA SETB ET0 SETB TR0 AJMP $ T0_INT:MOV TH0,#9EH MOV TL0,#58H MOV DPTR,#7000H MOVX A,DPTR MOV DPTR,#7002H MOVX DPTR,A RET END 29 2.解: ORG 0000H AJMP START ORG 0030H START:MOV DPTR,#8003H MOV A,#90H MOVX DPTR,A LOOP: MOV DPTR,#8000H MOVX A,DPTR MOV DPTR,#8001H MOVX DPTR,A AJMP LOOP END 30

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