1、单片机原理及应用第三版习题参考答案第一章1. 为什么计算机要采用二进制数学习十六进制数的目的是什么 在计算机中由于所采用的电子逻辑器件仅能存储和识别两种状态的特点计算机内部一切信息存储、处理和传送均采用二进制数的形式。可以说二进制数是计算机硬件能直接识别并进行处理的惟一形式。十六进制数可以简化表示二进制数。2, 1,01111001 79H 2,0.11 0.CH 3,01111001.11 79.CH 4,11101010.101 0EA.AH 5 ,01100001 61H 6, 00110001 31H 3. 1. 0B3H 2. 80H 3. 17.AH 4 .0C.CH4. 1. 0
2、1000001B 65 2. 110101111B 4315. 1. 00100100 00100100 00100100 2. 10100100 11011011 11011100 5. 10000001 11111110 111111116. 00100101B 00110111BCD 25H7. 137 119 898.什么是总线总线主要有哪几部分组成各部分的作用是什么 总线是连接计算机各部件之间的一组公共的信号线。一般情况下可分为系统总线和外总线。 系统总线应包括地址总线 AB 控制总线 CB 数据总线 DB 地址总线 ABCPU 根据指令的功能需要访问某一存储器单元或外部设备时其地址
3、信息由地址总线输出然后经地址译码单元处理。地址总线为 16 位时可寻址范围为 21664K 地址总线的位数决定了所寻址存储器容量或外设数量的范围。在任一时刻地址总线上的地址信息是惟一对应某一存储单元或外部设备。 控制总线 CB 由 CPU 产生的控制信号是通过控制总线向存储器或外部设备发出控制命令的以使在传送信息时协调一致的工作。CPU 还可以接收由外部设备发来的中断请求信号和状态信号所以控制总线可以是输入、输出或双向的。 数据总线 DBCPU 是通过数据总线与存储单元或外部设备交换数据信息的故数据总线应为双向总线。在 CPU 进行读操作时存储单元或外设的数据信息通过数据总线传送给 CPU 在
4、 CPU 进行写操作时 CPU 把数据通过数据总线传送给存储单元或外设 .9.什么是接口电路 CPU 与接口电路连接一般应具有哪些信号线外部设备与接口电路连接一般应具有哪些信号线 CPU 通过接口电路与外部输入、输出设备交换信息 一般情况下外部设备种类、数量较多而且各种参量如运行速度、数据格式及物理量也不尽相同。CPU为了实现选取目标外部设备并与其交换信息必须借助接口电路。一 2 般情况下接口电路通过地址总线、控制总线和数据总线与 CPU 连接通过数据线 D、控制线 C 和状态线 S 与外部设备连接。 10. 存储器的作用是什么只读存储器和随机存储器有什么不同 存储器具有记忆功能用来存放数据和
5、程序。计算机中的存储器主要有随机存储器 RAM 和只读存储器 ROM两种。随机存储器一般用来存放程序运行过程中的中间数据计算机掉电时数据不再保存。只读存储器一般用来存放程序计算机掉电时信息不会丢失。11 某存储器的存储容量为 64KB 它表示多少个存储单元 641024 12. 简述微型计算机硬件系统组成。 一台计算机的基本结构由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五部分组成。 13. 什么是单片机单片机与微机相比有何特点 单片机 Single-Chip-Microcomputer 又称单片微控制器其基本结构是将微型计算机的基本功能部件中央处理机 CPU、存储器、输入接口、输出接口、定时
6、器/计数器、中断系统等全部集成在一个半导体芯片上因此单片机其体积小、功耗低、价格低廉且具有逻辑判断、定时计数、程序控制等多种功能。 单片机结构上的设计在硬件、指令系统及 I/O 能力等方面都有独到之处具有较强而有效的控制功能。虽然单片机只是一个芯片但无论从组成还是从其逻辑功能上来看都具有微机系统的含义。另一方面单片机毕竟是一个芯片只有外加所需的输入、输出设备才可以构成实用的单片机应用系统。 14. 单片机主要应用于哪些领域 1 智能仪器。智能仪器是含有微处理器的测量仪器。单片机广泛应用于各种仪器仪表使仪器仪表智能化取得了令人瞩目的进展。 2 工业控制。单片机广泛应用于各种工业控制系统中如数控机
7、床、温度控制、可编程顺序控制等。 3 家用电器。目前各种家用电器普遍采用单片机取代传统的控制电路如洗衣机、电冰箱、空调、彩电、微波炉、电风扇及高级电子玩具等。由于配上了单片机使其功能增强而身价倍增深受用户的欢迎。 4 机电一体化。机电一体化是机械工业发展的方向机电一体化产品是指集机械技术、微电子技术、计算机技术于一体具有智能化特征的机电产品。 单片机除以上各方面应用之外还广泛应用于办公自动化领域如复印机、汽车电路、通信系统如手机、计算机外围设备等成为计算机发展和应用的一个重要方向。15. 什么是嵌入式系统嵌入式系统有哪些重要特征 所谓嵌入式系统是“以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁
8、减、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统” 。即以嵌入式应用为目的计算机系统。 嵌入式系统的重要特征 1 系统内核小 2 专用性强。 3 系统精简 嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分其功能设计及实现上不要求过于复杂这样一方面利于控制系统成本同时也利于实现系统安全。4 高实时性。 3第二章1. 举例说明 MCS-51 有哪些典型产品它们有何区别 MCS-51 系列单片机可分为两大系列 51 子系列和 52 子系列。 51 子系列单片机的典型产品有8051、8751、8031、80C51、80C31 等。它们的结构基本相同其主要差别反映在片内存储器的配置上有所不同 2
9、. 8051 单片机内部包含哪些主要功能部件各功能部件的主要作用是什么 8051 单片机内部由 CPU、4KB 的 ROM、128B 的 RAM、4 个 8 位的 I/O 并行端口、一个串行口、两个 16 位定时/计数器及中断系统等组成。 3. 程序状态字寄存器 PSW 各位的定义是什么 PSW 是一个 8 位寄存器用于寄存当前指令执行后的某些状态即反映指令执行结果的一些特征信息。 CyPSW.7 即 PSW 的 D7 位进位/借位标志。 ACPSW.6 即 PSW 的 D6 位辅助进位标志。 F0PSW.5 及 F1PSE.1 即 PSW 的 D5 位、D1 位用户标志位。 RS1 及 RS
10、0PSW.4 及 PSW.3 即 PSW 的 D4 位、D3 位寄存器组选择控制位。OVPSW.2 即 PSW 的 D2 位溢出标志。 4. MCS-51 存储器结构的主要特点是什么程序存储器和数据存储器各有何不同 MCS-51单片机的存储器结构与一般微机存储器的配置方法不同一般微机把程序和数据共存同一存储空间各存储单元对应惟一的地址。而 MCS-51 的存储器把程序和数据的存储空间严格区分开。 数据存储器用于存放程序运算的中间结果、状态标志位等。 程序存储器用于存放已编制好的程序及程序中用到的常数。5. MCS-51 单片机内部 RAM 可分为几个区各区的主要作用是什么 内部数据存储器分为高
11、、低 128B 两大部分。 低 128B 为 RAM 区地址空间为 00H7FH 可分为寄存器区、位寻址区、堆栈及数据存储区。存放程序运算的中间结果、状态标志位等。 高 128B 为特殊功能寄存器 SFR 区地址空间为 80HFFH 其中仅有 21 个字节单元是有定义的。 6. MCS-51 单片机的 P0P3 四个 I/O 端口在结构上有何异同使用时应注意哪些事项 P0口是一个 8 位漏极开路型双向 I/O 端口。 P1 口是一个内部带上拉电阻的 8 位准双向 I/O端口。 P2 口也是一个内部带上拉电阻的 8 位准双向 I/O 端口 P3 口是一个内部带上拉电阻的 8 位多功能双向 I/O
12、 端口。 在使用时应注意以下方面 P0P3 都是准双向 I/O 口即 CPU在读取数据时必须先向相应端口的锁存器写入“1” 。各端口名称与锁存器名称在编程时相同均可用 P0P3 表示。当系统复位时 P0P3 端口锁存器全为“1”故可直接对其进行读取数据。 P0 口每一输出位可驱动 8 个 LS 型 TTL 负载 P0 口可作通用输入、输出端口使用此 4 时若要驱动 NMOS 或其他拉电流负载时需外接上拉电阻才能使该位高电平输出有效。 在单片机进行外部存储器扩展时 P0 口必须作为地址/数据复用线使用此时不必外接上拉电阻 P0也不能作通用 I/O 口使用。 P1、P2、P3 口输出均接有内部上拉
13、电阻输入端无需外接上拉电阻每一位输出可以驱动 4 个 LS 型 TTL 电路。 P0、P2 口除可以作通用 I/O 端口、以实现与外部进行数据交换外更主要的是当 CPU 访问外部存储器时 CPU 将自动地把外部存储器的地址线信号 16 位送 P0、P2 口作为地址总线 P0 口输出低 8 位地址 P2 口输出高 8 位地址向外部存储器输出 16 位存储单元地址。在控制信号作用下该地址低 8 位被锁存后 P0口自动切换为数据总线这时经 P0 口可向外部存储器进行读、写数据操作。此时 P2 口不再作通用 I/O 端口 P0 口为地址/数据复用口。7. 在什么情况下 P3 口作为第二功能使用 P3
14、口的第二功能是作为控制端口使用的。由于单片机没有专设的控制信号引脚单片机在进行外部存储器和 I/O 端口扩展时所需要的控制信号必须由 P3 口提供 P3 口第二功能相当于 PC 机中 CPU 的控制线引脚。8. 为什么说单片机具有较强的位处理能力 对于许多控制系统开关量控制是控制系统的主要对象之一。作为传统的 CPU 对于简单的个别开关量进行控制却显得不那么方便而让MCS-51 值得骄傲的正是它有效地解决了单一位的控制。 MCS-51 片内 CPU 还是一个性能优异的位处理器也就是说 MCS-51 实际上又是一个完整而独立的 1 位单片机也称布尔处理机。该布尔处理机除了有自己的 CPU、位寄存
15、器、位累加器即进位标志 Cy、I/O 口和位寻址空间外还有专供位操作的指令系统可以直接寻址对位存储单元和 SFR 的某一位进行操作。MCS-51 单片机对于位操作布尔处理有置位、复位、取反、测试转移、传送、逻辑与和逻辑或运算等功能。所以单片机具有较强的位处理能力。9. 指出 8051 可进行位寻址的存储空间。 007FH 即 20H.02FH.7 及 SFR 地址能被 8 整除的寄存器中的各位。10. 位地址 90H 和字节地址 90H 及 P1.0 有何异同如何区别 位地址 90H 表示 P1.0 位 字节地址 90H 表示 P1 口.11. 在访问外部 ROM 或 RAM 时 P0 和 P
16、2 口各用来传送什么信号 P0 口为什么要采用片外地址锁存器 P0 口传送地址低八位后可复用数据线所以 P0 口要采用片外地址锁存器。P2口传送地址高八位。12. 什么是时钟周期什么是机器周期什么是指令周期当振荡频率为 12MHz 时一个机器周期为多少微秒 时钟周期也称振荡周期即振荡器的振荡频率 fosc 的倒数是时序中最小的时间单位。机器周期执行一条指令的过程可分为若干个阶段每一阶段完成一规定的操作完成一个规定操作所需要的时间称为一个机器周期一个机器周期包含 12 个时钟周期。 5 当振荡频率为 12MHz 时一个机器周期为 12/121000000 秒 1 微秒 指令周期定义为执行一条指令
17、所用的时间。13. MCS-51 单片机有几种复位方法复位后 CPU 从程序存储器的哪一个单元开始执行程序 MCS-51 的复位电路包括上电复位电路和按键外部复位电路 0000H .14. 8051 系统掉电时如何保存内部 RAM 中的数据 单片机在运行过程中如果发生掉电片内 RAM 和 SFR 中的信息将会丢失。为防止信息丢失可以把一组备用电源加到 RST/VPD 端当 VCC 上的电压低于 VPD 上的电压时备用电源通过 VPD 端以低功耗保持内部 RAM 和 SFR 中的数据。 15. 8051 单片机引脚 ALE 的作用是什么当 8051 不外接 RAM 和 ROM 时 ALE 上输出
18、的脉冲频率是多少其作用是什么 地址锁存使能输出 ALE 当单片机访问外部存储器时外部存储器的 16 位地址信号由 P0 口输出低 8 位 P2 口输出高 8 位 ALE 可用作低 8 位地址锁存控制信号当不用作外部存储器地址锁存控制信号时该引脚仍以时钟振荡频率的 1/6 固定地输出正脉冲可以驱动 8 个 LS 型 TTL 负载。第三章1.MCS-51 有哪几种寻址方式举例说明它们是怎样寻址的 MCS-51 指令系统的寻址方式有以下 7 种 立即寻址方式操作数直接出现在指令中。 直接寻址方式中操作数的单元地址直接出现在指令中。 寄存器寻址方式中寄存器中的内容就是操作数。 寄存器间接寻址方式中指定
19、寄存器中的内容是操作数的地址该地址对应存储单元的内容才是操作数。 变址寻址方式是以程序指针 PC 或数据指针 DPTR 为基址寄存器以累加器 A 作为变址寄存器两者内容相加即基地址偏移量形成 16 位的操作数地址 相对寻址是以程序计数器 PC 的当前值作为基地址与指令中的第二字节给出的相对偏移量 rel 进行相加所得和为程序的转移地址。 位地址内部 RAM 地址空间的可进行位寻址的 128 位和 SFR 地址空间的可位寻址的 11 个 8 位寄存器的 88 位。位寻址给出的是直接地址。2.位寻址和字节寻址如何区分在使用时有何不同 由寻址方式可以看出不同的寻址方式所寻址的存储空间是不同的。正确地
20、使用寻址方式不仅取决于寻址方式的形式而且取决于寻址方式所对应的存储空间。字节寻址必须是对 8 位存储单元位寻址的存储空间只能是片内 RAM 的 20H2FH 字节地址中的所有位位地址为 00H7FH 和部分 SFR 的位决不能是该范围之外的任何单元的任何位。 3.要访问专用寄存器和片外数据寄存器应采用什么寻址方式举例说明。 访问专用寄存器可采用直接寻址或寄存器寻址。 6 访问片外数据寄存器寄存器间接寻址4.什么是堆栈其主要作用是什么 堆栈是后进先出的数据存储区 一般用于中断处理过程中若需要保护现场数据如内部 RAM 单元的内容可使用入栈指令将数据压入堆栈中断处理过程执行完后再使用出栈指令恢复现
21、场数据。5.编程将内部 RAM 的 20H 单元的内容传送给外部 RAM 的 2000H 单元。 MOV A20H MOV DPTR2000H MOVX DPTRA 6.编程将内部数据存储器 20H30H 单元内容清零。 MOV R020H MOV A0 MOV R317 LOP :MOV R0A INC R0 DJNZ R3LOP 7.编程查找内部 RAM 的 32H41H 单元中是否有 0AAH 这个数据若有这一数据则将 50H 单元置为 0FFH 否则清 50H 单元为 0。 MOV R3 10H MOV A0AAH MOV R031H LOP :INC R0 SUBB AR0 JZ L
22、OP1 DJNZ R3LOP MOV 50H0H AJMP LOP3 LOP1:MOV 50H0FFH LOP3: AJMP 1OP38.查找 20H4FH 单元中出现 00H 的次数并将查找结果存入 50H 单元。 MOV R330H MOV R020H MOV A0 LOP: MOV AR0 JZ LOP1 LOP3: INC R0 7 DJNZ R3LOP AJMP LOP2 LOP1: INC 50H AJMP LOP3 LOP2:AJMP LOP29.已知 A83HR017H17H34H 写出下列程序段执行完后的 A 中的内容。 ANL A 17H ORL 17H A XRL A R
23、0 CPL A A11001011B0CBH 10.已知单片机的 fosc12MHz 分别设计延时 0.1s、1s、1min 的子程序。 设晶振频率为12MHz 一个机器周期为 108s 延时 1ms 的子程序 执行时间机器周期 DELAY: MOV R7 0FFH 1 LOOP: NOP 1 NOP 1 DJNZ R7 LOOP 2 RET 2 该程序段的总的执行时间为 142552s102308s1ms 延时时间为 100ms 的子程序 DELAY: MOV R564H 对延时 1ms的子程序循环 100 次。 LOP1: MOV R7 0FFH LOOP: NOP NOP DJNZ R7
24、 LOOP DJNZ R5LOP1 RET 延时时间为 1s 的子程序 DELAY1: MOV R3 0AH 对延时 100ms 的子程序循环 10 次 DELAY: MOV R564H 。 LOP1: MOV R7 0FFH LOOP: NOP NOP DJNZ R7 LOOP DJNZ R5LOP1 8 DJNZ R3 DELAY RET 延时时间为 60s 的子程序 对延时 1s 的子程序循环 60 次 11MCS-51 汇编语言中有哪些常用的伪指令各起什么作用 BIT 地址符号命令 END 结束汇编 EQU 等值 DB定义字节 DW 定义字 DS 定义存储单元 ORG 汇编起始地址12
25、.比较下列各题中的两条指令有什么异同 MOV A R1 MOV 0E0H R1 指令功能相同寻址方式表示不同 MOV A P0 MOV A 80H 指令功能相同寻址方式表示不同 LOOP:SJMP LOOP SJMP 指令功能相同 .13.下列程序段汇编后从 3000H 开始各有关存储单元的内容是什么 ORG 3000H TAB1: EQU 1234H TAB2: EQU 5678H DB 6513quotabcABCquot DW TAB1TAB29ABCH 3000H: 65 3001H: 13 3002H: 67a68 3003H: 67b68 3004H: 67c68 3005H: 6
26、7A68 3006H:68B68 3007H: 67C68 3008H: 34H 3009H: 12H 300AH: 78H 300BH: 56H 300CH: 0BCH 300DH: 9AH .14.为了提高汇编语言程序的效率在编写时应注意哪些问题 1 把要解决的问题化成一个个具有一定独立性的功能模块各模块尽量采用子程序完 9 成其功能。 2 力求少用无条件转移指令尽量采用循环结构。 3 对主要的程序段要下功夫精心设计这样会收到事半功倍的效果。 4 能用 8 位数据解决问题的就不要使用 16 位数据。 5 累加器是信息传递的枢纽在调用子程序时应通过累加器传送子程序的参数通过累加器向主程序传送
27、返回参数。所以在子程序中一般不把累加器推入堆栈。若需保护累加器的内容时应先把累加器的内容存入其他寄存器单元然后再调用子程序。 6 为了保证程序运行的安全可靠应考虑使用软件抗干扰技术如数字滤波技术、指令冗余技术、软件陷井技术用汇编语言程序实现这些技术不需要增加硬件成本可靠性高稳定性好方便灵活。15.试编写 8 字节外部数据存储器到内部数据存储器的数据块传送程序外部数据存储器地址范围为 40H47H 内部数据存储器地址范围为 30H37H。 MOV R38 MOV R040H MOV R130H LOP1:MOVX AR0 MOV R1A INC R0 INC R1 DJNZ R3LOP1.16.
28、试编写 8 字节外部程序存储器到内部数据 RAM 的传送程序外部程序存储器地址为2040H2047H 内部 RAM 地址为 30H37H。 参看 15 题答案提示外部程序存储器地址为 16 位地址 2040H2047H 间接寻址采用 DPTR .17.试编程使内部 RAM 的 20H4FH 单元的数据块按降序排列。 参看 23 题答案提示本题对 20H4FH 单元 48 个数据降序排列。 18.内部 RAM 的 20H 单元开始有一个数据块以 0DH 为结束标志试统计该数据块长度将该数据块传送到外部数据存储器 7E01H 开始的单元并将长度存入 7E00H 单元。 MOV R0 20H MOV
29、 DPTR 7E01H LOP: MOV A R0 MOV 60HA SUBB A 0DH JZ LOP1 MOV A60H MOVX DPTR A 10 INC R3 INC R0 INC DPTR AJMP LOP LOP1: MOV DPTR 7E00H MOV AR3 MOVX DPTR A END.19.试编写一个用查表法查 09 字形 7 段码假设表的首地址为 TABLE 的子程序调用子程序前待查表的数据存放在累加器 A 中子程序返回后查表的结果也存放在累加器 A 中。 SQR1: MOV DPTRTABLE MOVC A ADPTR RET TABLE: DB 0C0H0F9H0
30、A4H0B0H99H 09 的字形显示段码LED 共阳极。 DB 92H82HF8H80H90H.20.内部 RAM 的 DATA 开始的区域中存放着 10 个单字节十进制数求其累加和并将结果存入 SUM 和 SUM1 单元。 MOV R0DATA MOV R30AH MOV A0 LOP: ADD AR0 MOV R4A ADDC A 0 MOV R5A INC R0 DJNZ R3 LOP MOV SUMR4 MOV SUM1R5 END .21.内部 RAM 的 DATA1 和 DATA2 单元开始存放着两个等长的数据块数据块的长度在 LEN单元中。请编程检查这两个数据块是否相等若相等将
31、 0FFH 写入 RESULT 单元否则将 0 写入RESULT 单元。 MOV R0DATA1 MOV R3 LEN LOP: MOV A R0 CJNZ ADATA2 LOP1 11 INC R0 INC DATA2 DJNZ R3LOP MOV A0FFH MOV RESULTA AJMP LOP2 LOP1:MOV A0 MOV RESULT A LOP2: AJMP LOP2 END.22.有一输入设备其端口地址为 20H 要求在 1 秒钟时间内连续采样 10 次读取该端口数据求其算术平均值结果存放在内部 RAM 区 20H 单元。 MOV R020H MOV R20 MOV A0 MOV R40 LOP : MOV R30AH IN : ACALL DELAY MOVX A R0 MOV R2 A MOV A R4 ADD A .
