1、 单片机原理及应用习题答案第一章 基础知识1微型计算机主要由哪几部分组成？各部分有何功能？答：一台微型计算机由中央处理单元（CPU） 、存储器、I/O 接口及 I/O 设备等组成，相互之间通过三组总线（Bus）：即地址总线 AB、数据总线 DB 和控制总线 CB 来连接。CPU 由运算器和控制器组成，运算器能够完成各种算术运算和逻辑运算操作，控制器用于控制计算机进行各种操作。存储器是计算机系统中的“记忆”装置，其功能是存放程序和数据。按其功能可分为 RAM 和 ROM。输入/输出（I/O）接口是 CPU 与外部设备进行信息交换的部件。总线是将 CPU、存储器和 I/O 接口等相对独立的功能部件
2、连接起来，并传送信息的公共通道。2. 将下列十进制数分别转换成为二进制数，十六进制数和 BCD 码数的形式：100，64，78，80解：1）100=1100100B=64H=0001 0000 0000BCD；2）64=1000000B=40H=0110 0100BCD；3）78=1001110B=4EH=0111 1000BCD。3. 写出下列十六进制无符号数对应的十进制数和二进制：0D5H，64H，2CH，4FEH解：1）0D5H=213=11010101B；2) 64H=100=1100100B；3) 2CH=44=101100B；4) 4FEH=1278=10011111110B。4.
3、 写出下列十进制数对应的二进制原码、反码和补码：+35，+50，-10，-20解：1） 35（23H） 原 =（23H） 反 =（23H） 补 ；2） 50（32H） 原 =（32H） 反 =（32H） 补 ；3） 10（8AH） 原 （0F5H） 反 （0F6H） 补 ；4） 20（94H） 原 （0EBH） 反 （0ECH） 补 ；5. 根据给定的原码、反码、补码求真值。1） (0CBH) 原 =(-75)真值 ；2） （8BH) 反 =(-116)真值 ；3） （9BH) 补 =(-101)真值 ；4） （6BH) 补 =(+107)真值 ；解：1） (0CBH) 原 =(-75)真值
4、；2） （8BH) 反 =(-116)真值 ；3） （9BH) 补 =(-101)真值 ；4） （6BH) 补 =(+107)真值 ；6. 试分别判断下列各组数据大小？1）A=0.011B B=0.011 C=0.011H2）A=1001B B=1001 C=1001H解：1）A=0.011B=02 -1+12-2+12-3=0.25+0.125=0.375；B=0.011C=0.011H=016-1+116-2+116-3=0.004150390625所以：ABC2）A=1001B=9；B=1001；C=1001H=4097所以：ABC7.先将下列各组数据转换为补码表示的带符号数，然后用进行
5、补码运算，再将结果还原成原码，并写出对应的十进制数检验结果是否正确。1） （74）412） （74）41解：根据补码定义有：74（0B6H） 补 ，41（29H） 补 ，41（0D7H） 补1）（74）+41 补 （74） 补 +（41） 补 （0B6H29H） 补 （0DFH） 补（33） 真值十进制数运算：（74）+4133所以：二者运算结果相同。2）（74）41 补 （74） 补 +（41） 补 （0B6H0D7H） 补 （8DH） 补（115） 真值十进制数运算：（74）41=115所以：二者运算结果相同。8.何谓单片机？单片机有何特点？ 答：单片机（Single Chip Micro
6、computer）是指把 CPU、RAM、ROM、定时器/计数器以及 I/O 接口电路等主要部件集成在一块半导体芯片上的微型计算机。单片机在控制应用领域中的特点：（1）体积小、结构简单、可靠性高；（2）控制功能强；（3）低电压、低功耗；（4）优异的性价比。9.单片机内部 ROM 的配置有几种形式？答：单片机片内 ROM 的配置状态可分四种：（1）片内掩膜（Mask）ROM 型单片机（如 8051） ，适合于定型大批量应用产品的生产；（2）片内 EPROM 型单片机（如 8751） ，适合于研制产品样机；（3）片内无 ROM 型单片机（如 8031） ，需外接 EPROM，单片机扩展灵活，适用于
7、研制新产品；（4）EEPROM（或 Flash ROM）型单片机（如 89C51） ，内部程序存储器电可擦除，使用更方便。第 2 章 MCS-51 系列单片机的结构和时序18051 单片机内包含哪些主要功能部件？各有什么功能？答：8051 单片机是一个完整的单片微型计算机。它包括以下功能部件：（1）1 个 8 位 CPU；（2）片内 4KB 的程序存储器 ROM；（3）片内 128B 的数据存储器 RAM；（4）可寻址外部程序存储器和数据存储器空间各 64KB 的控制电路；（5）21 个特殊功能寄存器 SFR；（6）4 个 8 位并行 I/O 口 P0P3，共 32 根 I/O 线；（7）1
8、个全双工的串行口；（8）2 个 16 位定时器/计数器；（9）5 个中断源，有 2 个优先级嵌套中断结构；（10）片内振荡器及时钟电路。2.8051 单片机的 信号有何功能？ 8031 的 引脚应如何处理，为什么？EAEA答：(1) 是访问外部程序存储器 ROM 的控制信号。当 为低电平（接地）时，CPU 只执行外部程序存储器中的程序。E当 为高电平且 PC 值小于 0FFFH（4K）时，CPU 执行内部程序存储器的程序，但当 PC 的值超出 4K 时（对 8051/8751/8951）将自动转去执行片外程序存储器内的程序。8031 单片机无片内 ROM 的，必须外部扩展程序存储器，因此，80
9、31 的 必须接EA地（低电平） 。3MCS-51 单片机的 P0P3 口各有什么特点？答：MCS-51 单片机有 P0、P1、P2、P3 四个双向的 8 位并行 I/O 口，每个端口可以按字节输入或输出，每一条 I/O 线也可以单独用作输入或输出（即按位进行输入或输出）。每个端口都是由一个锁存器（即特殊功能寄存器 P0P3） ，一个输出驱动器和两个（P3 口为 3 个）输入缓冲器组成。并行 I/O 口作输出时数据可以锁存，作输入时数据可以缓冲，但它们又各具特点。（1）P0 口和 P2 口构成 MCS-51 单片机的 16 位地址总线，P0 口还是 8 位的数据总线。P3 口多用于第二功能输入
10、或输出。通常只有 P1 口用于一般输入/输出。P3 口各位的第二功能P3 口引脚 第二功能P3 口引脚 第二功能P3.0 RXD（串行输入端） P3.4 T0（定时器 0 的外部输入）P3.1 TXD（串行输出端） P3.5 T1（定时器 1 的外部输入）P3.2 （外部中断 0 输入）0INTP3.6 （片外数据存储器写选通控制输出）WRP3.3 （外部中断 1 输入）1I P3.7 （片外数据存储器读选通控制输出）D（2）系统复位后，P0P3 口的 32 个管脚均输出高电平，因此在系统的设计过程中，应保证这些管脚控制的外设不会因为系统复位而发生误动作。（3）P0P3 口输出级的电路结构有所
11、不同。P0 口是三态输出，其每个管脚均可以驱动 8 个 LSTTL 输入，而 P1P3 口的输出级均有上拉电阻，每个管脚可驱动 4 个 LSTTL输入。（4）每个并行口，可定义一部分管脚为输入脚，另一部分管脚为输出脚，没有使用的管脚可以悬空。4.简述 8051 单片机存储器的组织结构和片内 RAM 的地址空间分配。答：8051 单片机的存储器包括程序存储器和数据存储器，从用户使用的角度可分为三个逻辑地址空间：（1）片内、片外统一编址的 64KB 程序存储器地址空间 0000H0FFFFH；（2）64KB 的外部数据存储器或扩展 I/O 口地址空间 0000H0FFFFH；（3） 256B 的片
12、内数据存储器地址空间 00HFFH（包括低 128B 的内部 RAM 地址00H7FH 和高 128B 的特殊功能寄存器地址空间，21 个 SFR 离散地分布在这个区域） 。内部 RAM 共有 128 个单元，根据用途可划分为工作寄存器区、位寻址区和通用 RAM区，各区域的特性如下：（1）工作寄存器区（00H1FH） 寄存器区 32 个单元共分 4 个组，每个组有 8 个 8位的寄存器 R0R7。在任何时刻，四个组中只能有一组可以成为当前工作寄存器组使用，其他三组作为一般的内部 RAM 使用。当前工作寄存器组由程序状态字寄存器 PSW 的 RS0和 RS1 两位的状态来决定。（2）位寻址区（
13、20H2FH）共 16 个单元，每个单元有 8 个位，每个位都有一个位地址，编号为 00H7FH，位寻址区的 16 个单元也可以按字节寻址，作为一般的内部RAM 使用。（3）通用 RAM 区（30H7FH） 这部分存储空间作为一般的内部 RAM 区或堆栈区，CPU 只能按字节方式寻址。5.8051 单片机有哪些特殊功能寄存器？答：8051 单片机有 21 个 8 位的特殊功能寄存器（SFR） ，它们的地址离散地分部在内部数据存储器的 80HFFH 地址空间。在 8051 单片机结构中，21 个 SFR 在物理上是分散在片内各功能部件中：（1）CPU 的中 SFR：Acc、B、PSW、SP 和
14、DPTR（16 位寄存器，由 DPH 和 DPL 组成） ；（2）定时/计数器单元中的寄存器：TMOD、TCON、T0（16 位寄存器，由 TH0 和 TL0组成）和 T1（16 位寄存器，由 TH1 和 TL1 组成） ；（3）并行 I/O 口寄存器：P0、P1、P2 和 P3；（4）中断系统内的寄存器：IE 和 IP；（5）串行端口中的寄存器：SCON、SBUF 和 PCON。6程序计数器 PC 的功能和特点？答：程序计数器 PC 是一个 16 位的专用寄存器，用来存放即将要执行的指令地址，可对 64KB 的程序存储器直接寻址。它具有自动加 1 功能，当 CPU 要取指令时，PC 的内容送
15、地址总线上，从存储器中取出指令后，PC 内容则自动加 1，指向下一条指令，从而保证程序按顺序执行。PC 虽然也是 CPU 内部的一个寄存器，但它在物理结构上是独立的，没有地址，是不可寻址的，用户无法对它进行直接读写，不属特殊功能寄存器。7什么叫堆栈？堆栈指针 SP 的作用是什么？8051 单片机堆栈的最大容量是多少字节？答：堆栈是按照“先进后出，后进先出”的原则来存取数据的一个内部 RAM 区域，这个存储器区域的一端是固定的（栈底） ，另一端是活动的（栈顶） ，每个存储单元是不能按字节任意访问的。堆栈指针 SP 始终指向栈顶单元，栈顶随着数据入栈和出栈上下浮动。8051 单片机堆栈的最大容量是
16、 128 字节。88051 单片机是如何确定和改变当前工作寄存器组？答：在任何时刻，8051 单片机的四个工作寄存器组中只能有一组可以成为当前工作寄存器组使用，其他三组作为一般的内部 RAM 使用。当前工作寄存器组由程序状态字寄存器 PSW 的 RS0 和 RS1 两位的状态来决定，如表所示。当前工作寄存器组的选择RS1 RS0 被选寄存器组 寄存器 R0R7 的地址0 0 0 组 00H07H0 1 1 组 08H0FH1 0 2 组 10H17H1 1 3 组 18H1FH根据需要，用户可以利用传送指令或位操作指令改变 RS1 和 RS0 的内容来选择不同的工作寄存器组。9单片机复位后，C
17、PU 使用了哪一组工作寄存器？工作寄存器 R0R7 对应的单元地址是什么？答：单片机复位后，RS1 和 RS0 都为 0，CPU 选中第 0 组作为当前工作寄存器组，工作寄存器 R0R7 对应的单元地址是 00H07H。10程序状态字寄存器 PSW 的作用是什么？各位的作用是什么？答：PSW 是一个 8 位的特殊功能寄存器，由一些标志位组成，用于存放程序运行中的各种状态信息。它可以进行位寻址。各位的作用如下：Cy：进位标志位。在进行加（或减）法运算时，若操作结果的最高位（D7 位）有进位（或借位）时，Cy 由硬件置 1，否则 Cy 清 0。在进行位操作时，Cy 又是位累加器，指令助记符用 C
18、表示。AC：辅助进位标志位。在进行加（或减）运算时，若操作结果的低半字节（D3 位）向高半字节产生进位（或借位）时，AC 位将由硬件自动置 1，否则 AC 位清 0。F0：用户标志位。用户根据需要对 F0 置位或复位，作为软件标志。RS1 和 RS0：工作寄存器组选择控制位。由用户用软件改变 RS1 和 RS0 的状态，以选择内 RAM 中的哪组工作寄存器为当前工作寄存器组。OV：溢出标志位。当进行补码运算时，运算结果超出128127 范围时，产生溢出，则 OV 自动置 1，否则 OV 清 0。PSW.1：保留位。8051 中未定义。P：奇偶校验标志位。每条指令执行完后，该位始终跟踪累加器 A
19、 中 1 的数目的奇偶性。如果 A 中有奇数个 1，则 P1；否则 P0。11什么是时钟周期、机器周期和指令周期？答：（1）时钟周期（又称为振荡周期）是指振荡器产生一个振荡脉冲信号所用的时间，是振荡频率的倒数，称为拍节。（2）机器周期是指 CPU 完成某一个规定操作所需的时间，8051 单片机的一个机器周期包含 6 个状态，并依次表示为 S1S6，每个状态分为 2 个节拍。因此一个机器周期包含 12 个时钟周期（振荡周期） ，依次表示为：S1P1、S1P2、S2P1、S6P1、S6P2。（3）指令周期是指 CPU 执行一条指令所需要的时间称为指令周期。MCS-51 单片机指令周期根据指令的不同
20、，可包含有 1 或 2 或 4 个机器周期。128051 单片机复位后寄存器 PC、A、PSW、SP 、P0P3 的状态各是什么？复位后内部 RAM 中的数据有何影响？答：8051 单片机复位后 PC 为 0000H，A 和 PSW 均为 00H，SP 为 07H，P0P3 均为FFH。单片机的复位不影响内部 RAM 的状态（包括工作寄存器 Rn ） 。1380C51 如何进入节电工作方式？答：只有 CHMOS 型单片机（如 80C51）才有这种工作方式，有两种节电方式，即待机方式和掉电保护方式。由片内 SFR 中的电源控制寄存器 PCON 的低 4 位来控制待机和掉电两种方式，其格式如下：位
21、 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0位名称 SMOD GF1 GF0 PD IDL（1）IDL：待机方式位。若 IDL1，进入待机方式；（2）PD：掉电方式位。若 PD1，进入掉电方式；当 PD 和 IDL 同时为 1，则先进入掉电工作方式。复位后，PCON 中有定义的位均为0。第 3 章 MCS-51 系列单片机指令系统1简述汇编指令格式。答：汇编语言的指令格式一般如下：标号：操作码 第一操作数 ，第二操作数 ，第三操作数 ；注释其中：带有方括号的部分代表可选项。标号：是表示该指令的符号地位，可以根据需要进行设置。标号以英文字母开始的16 个字母或数字组成的字符串表示，并以“：”
22、结尾。操作码：是表示指令的操作功能，用助记符表示。每条指令都有操作码，是指令的核心部分。操作数：表示参与传送、运算的数据或数据地址。这里的操作数不一定就是直接参与运算或传送的，而应根据操作数的寻址方式，寻找出真正参与运算或传送的数据。二个或二个以上操作数之间用“， ”间隔。注释：用来解释该条指令或一段程序的功能，便于对指令或程序的阅读理解。注释以“；”为开始，注释部分对程序的执行没有影响。2什么叫寻址方式？在 MCS51 系列单片机指令系统中，主要有哪几种寻址方式？试分别举例说明。答：寻址就是寻找操作数的地址，寻找操作数地址的方式，称为操作数地址的寻址方式，简称寻址方式。在 MCS51 系列单
23、片机指令系统中，主要的寻址方式有：（1）立即寻址方式，指令如：MOV A，67H；（2）立即寻址方式，指令如：MOV A，66H；（3）寄存器寻址方，指令如：MOV A，R3；（4）寄存器间接寻址方式，指令如：MOV A，R1；（5）变址寻址方式，指令如：MOVC A，ADPTR ；（6）相对寻址方式，指令如：SJMP 30H；（7）位寻址方式，指令如：MOV ACC.3，Cy3试说明下列指令中划线部分的寻址方式。MOV A，R0ADD A，36HMOVC A，APCDJNZ R2，relSETB RS1CLR AMOV 45H，ACLR C解：第 1 条为寄存间接寻址方式；第 2 条指令为立
24、即寻址方式；第 3 条指令为变址寻址方式；第 4 条指令为相对寻址方式，第 5 条指令为位寻址方式，第 6 条指令为寄存器寻址，第 6 条指令为直接寻址方式，第 7 条指令为位寻址方式。4设 A9BH，R030H，内 RAM 的（30H）40H， （40H）6DH，分别执行下列指令，说明被真正传送的数据是多少？1）MOV A，40H2）MOV 40H，R03）MOV A，30H4）MOV A，R05）MOV A，R0答：1）真正被传送的数据是立即数 40H。2）真正被传送的数据是 R0 间址中（即 30H 单元中）的数据 40H。3）真正被 传送的数据是 30H 单元中的数据 40H。4）真正被传送的数据是 R0 间址中（即 30H 单元中）的数据 40H。5）真正被传送的数据是 R0 中的数据 30H。5设 A86H，R030H，R140H，内 RAM 的（30H）76H， （40H）6BH，执行下面程序：MOV A，40HMOV R0，AMOV A，R0MOV R1，AMOV R1，AMOV R1，70H后，A ，R0 ，R1 ， （30H） ， （40H）
