單片機原理及應(yīng)用課后習(xí)題的答案公開課一等獎省優(yōu)質(zhì)課大賽獲獎?wù)n件

第2章

MCS－51基本結(jié)構(gòu)2.1MCS-51單片機內(nèi)部包含那些主要邏輯功效部件？各個功效部件最主要功效是什么？2.2MCS-51EA端有何用途？2.3MCS-51單片機外部總線結(jié)構(gòu)是怎樣？2.4MCS-51單片機存放器組織結(jié)構(gòu)是怎樣？2.5MCS-51系列單片機存放器可劃分為幾個空間？各自地址范圍和容量是多少？在使用上有什么不一樣？2.68051怎樣確定和改變當(dāng)前工作存放器組？2.7MCS-51單片機程序存放器中0000H、0003H、000BH、0013H、001BH和0023H這幾個地址含有什么特殊功效？2.88051單片機有哪幾個特殊功效存放器？可位尋址SFR有幾個？2.9程序狀態(tài)存放器PSW作用是什么？慣用標(biāo)志有哪些位？作用是什么？2.10（SP）=30H指什么？2.11MCS-51系列單片機P0、P1、P2和P3口各有什么特點？2.12ALE信號有何功用？普通情況下它與機器周期關(guān)系怎樣？在什么條件下ALE信號可用作外部設(shè)備定時信號。2.13有那幾個方法能使單片機復(fù)位？復(fù)位后各存放器狀態(tài)怎樣？復(fù)位對內(nèi)部RAM有何影響？2.14MCS-51時鐘振蕩周期、機器周期和指令周期之間有何關(guān)系？12.1MCS-51單片機內(nèi)部包含那些主要邏輯功效部件？各個功效部件最主要功效是什么？答案：MCS-51單片機內(nèi)部主要包含以下幾個部分：1．一個8位微處理器CPUMCS-51單片機中有一個8位CPU，包含運算器和控制器兩個部分，而且增加了面向控制處理功效，不但能夠處理字節(jié)數(shù)據(jù)還能夠進行位變量處理，如位處理、查表、狀態(tài)檢測、中止處理等。2．?dāng)?shù)據(jù)存放器RAM和特殊功效存放器SFR片內(nèi)含有128Bytes（52系列為256Bytes）數(shù)據(jù)存放器，，片外最多能夠擴展64KB。數(shù)據(jù)存放器用來存放單片機運行期間工作變量、運算中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位等。3．內(nèi)部程序存放器ROM內(nèi)部含有4KB（51系列）/8KB（52系列）程序存放器（FLASH），用來存放用戶程序。假如片內(nèi)程序存放器容量不夠能夠外部擴展程序存放器，最多能夠擴展64KB。4．兩個定時/計數(shù)器MCS-51單片機內(nèi)部含有2個16位定時器/計數(shù)器。在使用中，這兩個定時器/計數(shù)器既能夠進行準(zhǔn)確計時，又能夠?qū)ν獠渴录M行計數(shù)，是最慣用和最基本部件。5．四個8位可編程I/O（輸入/輸出）并行端口四個8位并行端口，其中P0為雙向口，P1～P3為準(zhǔn)雙向口。26．一個串行通信端口一個全雙工串行口，含有四種工作方式。能夠用來進行串行異步通信，與PC機或者多個單片機主從通信或者組成多機系統(tǒng)實現(xiàn)更強大功效。7．中止控制系統(tǒng)MCS-51單片機含有5個固定可屏蔽中止源，3個在片內(nèi)，2個在片外，它們在程序存放器中有各自固定中止入口地址，由此進入中止服務(wù)程序。5個中止源有兩個中止優(yōu)先級，可形成中止嵌套。8．內(nèi)部時鐘電路單片機時鐘信號用來提供單片機片內(nèi)各種微操作時間基準(zhǔn)。2.2MCS-51EA端有何用途？答案：EA訪問外部程序存放器控制信號。對8051和8751，它們片內(nèi)有4KB程序存放器，當(dāng)EA為高電平時，分兩種情況。若訪問地址空間在0-4K范圍內(nèi)，CPU訪問片內(nèi)程序存放器。訪問地址超出4K時，CPU將自動執(zhí)行外部程序存放器，即訪問外部ROM。當(dāng)EA接低電平時，CPU只訪問外部EPROM/ROM，而不論是否有片內(nèi)程序存放器。對8031，EA必須接地。32.3MCS-51單片機外部總線結(jié)構(gòu)是怎樣？答案：1．地址總線（AB）：地址總線寬度為16位，由P0口經(jīng)地址鎖存器提供低8位地址（A0-A7）；P2口直接提供高8位地址（A8～A15）。地址信號是由CPU發(fā)出，故地址總線是單方向。2．?dāng)?shù)據(jù)總線（DB）：數(shù)據(jù)總線寬度為8位，用于傳送數(shù)據(jù)和指令，由P0口提供。3．控制總線（CB）：控制總線隨時掌握各種部件狀態(tài)，并依據(jù)需要向相關(guān)部件發(fā)出命令。其中地址總線和數(shù)據(jù)總線，以及控制總線和IO都有部分功效上重合，也就是有些口線既是地址總線也是數(shù)據(jù)總線，而有些控制總線也是IO。2.4MCS-51單片機存放器組織結(jié)構(gòu)是怎樣？答案：MCS－51單片機存放器采取是哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)，即程序存放器和數(shù)據(jù)存放器分開編址，在空間上是各自獨立，兩種存放器有自己尋址方式和尋址空間。

42.5MCS-51系列單片機存放器可劃分為幾個空間？各自地址范圍和容量是多少？在使用上有什么不一樣？答案：MCS－51存放器空間能夠劃分為以下4種，分別是：程序存放器；內(nèi)部數(shù)據(jù)存放器；內(nèi)部特殊功效存放器；外部數(shù)據(jù)存放器；對89S51來說，程序存放器分為片內(nèi)程序存放器和片外程序存放器，片內(nèi)程序存放器地址范圍為0000H-0FFFH,4KB；片外程序存放器地址范圍0000H～FFFFH，64KB。內(nèi)部程序存放器與外部程序存放器統(tǒng)一編址，當(dāng)EA為高電平時，從內(nèi)部程序存放器開始讀取程序，到達4KB后跳到片外程序存放器1000H開始讀取程序；當(dāng)EA為低電平時，直接從片外程序存放器0000H開始處讀取程序。內(nèi)部數(shù)據(jù)存放器地址范圍為00H～7FH，128B，在程序中做通用存放器使用。內(nèi)部特殊功效存放器地址范圍80H～FFH，128B，專用于控制、管理片內(nèi)算術(shù)邏輯部件、并行I/O口、串行I/O口、定時器/計數(shù)器、中止系統(tǒng)等功效模塊工作。外部數(shù)據(jù)存放器地址范圍0000H～FFFFH，64KB，又稱為外部數(shù)據(jù)RAM，當(dāng)單片機內(nèi)部128個字節(jié)數(shù)據(jù)RAM不能滿足系統(tǒng)工作需要時，能夠經(jīng)過它外部總線擴展外部數(shù)據(jù)存放器。52.68051怎樣確定和改變當(dāng)前工作存放器組？答案：狀態(tài)存放器PSW中RS1,RS0兩位進行存放器組選擇，00組0（00H-07H）01組1（08H-0FH）10組2（10H-17H）11組3（18H-1FH）2.7MCS-51單片機程序存放器中0000H、0003H、000BH、0013H、001BH和0023H這幾個地址含有什么特殊功效？答案：0000H：單片機復(fù)位后，PC＝0000H，程序從0000H開始執(zhí)行指令，故系統(tǒng)必須從0000H單元開始取指令，執(zhí)行程序。0003H：外部中止0入口地址。000BH：定時器0中止入口地址。0013H：外部中止1入口地址。001BH：定時器1中止入口地址。0023H：串行口中止入口地址。在系統(tǒng)中止響應(yīng)之后，將自動轉(zhuǎn)到各中止入口地址處執(zhí)行程序。62.88051單片機有哪幾個特殊功效存放器？可位尋址SFR有幾個？答案：8051有21個特殊功效存放器，包含：A—累加器，B—存放器，PSW—程序狀態(tài)字，SP——堆棧指針，DPTR——數(shù)據(jù)指針存放器，PC——程序計數(shù)器（16位），P0～P3——I/O端口，IP——中止優(yōu)先級控制存放器，IE——中止允許控制存放器，TMOD——定時器/計數(shù)器方式控制存放器，TCON——定時器/計數(shù)器控制存放器，TH0，TL0——定時器/計數(shù)器0，TH1，TH1——定時器/計數(shù)器1，SCON——串行端口控制存放器，SBUF——串行數(shù)據(jù)緩沖器，PCON——電源控制存放器?？晌粚ぶ稴FR有11個。2.9程序狀態(tài)存放器PSW作用是什么？慣用標(biāo)志有哪些位？作用是什么？答案：PSW—程序狀態(tài)字。主要起著標(biāo)志存放器作用。慣用標(biāo)志位及其作用以下：Cy——進（借）位標(biāo)志，其主要作用是保留算術(shù)運算進或借位并在進行位操作時做累加器。在執(zhí)行一些算術(shù)和邏輯指令時，能夠被硬件或軟件置位或清零。在算術(shù)運算中它可作為進位標(biāo)志，在位運算中，它作累加器使用，在位傳送、位與和位或等位操作中，都要使用進位標(biāo)志位。7AC——輔助進位標(biāo)志，當(dāng)進行以A為目標(biāo)運算時，運算結(jié)果從D3位產(chǎn)生進位或借位時AC=1，另外可用于BCD碼調(diào)整。進行加法或減法操作時，當(dāng)發(fā)生低四位向高四位進位或借位時，AC由硬件置位，不然AC位被置0。在進行十進制調(diào)整指令時，將借助AC狀態(tài)進行判斷。F0——用戶標(biāo)志，是用戶能夠使用位變量，能夠隨PSW被保留。該位為用戶定義狀態(tài)標(biāo)識，用戶依據(jù)需要用軟件對其置位或清零，也能夠用軟件測試F0來控制程序跳轉(zhuǎn)。RS1,RS0——存放器組選擇，OV——溢出標(biāo)志位，在有符號數(shù)運算結(jié)果超出允許范圍OV=1,不然OV=0。P——奇偶標(biāo)志位，主要作用是在每個機器周期依據(jù)累加器A中內(nèi)容奇偶性由硬件置/復(fù)位，當(dāng)A中1個數(shù)為奇P=1，不然為P=0。2.10（SP）=30H指什么？答案：指是將堆?；刂分赶?0H。82.11MCS-51系列單片機P0、P1、P2和P3口各有什么特點？答案：P0口是一個三態(tài)雙向口，可作為地址/數(shù)據(jù)分時復(fù)用口；也可作為通用I/O接口。P1口為準(zhǔn)雙向口，輸出驅(qū)動部分由場效應(yīng)管T與內(nèi)部上拉電阻組成。當(dāng)其某位輸出高電平時，能夠提供拉電流負載，無須像P0口那樣需要外接上拉電阻。P1口是含有輸出鎖存靜態(tài)口。P1口在作為引腳讀入前，必須先對對應(yīng)端口寫入1。P2端口除了能夠作為準(zhǔn)雙向通用IO外；還用作輸出地址總線高8位，所以P2端口在功效上兼有P0端口和P1端口特點。P2端口是動態(tài)IO端口，輸出數(shù)據(jù)即使被鎖存，但不是穩(wěn)定地出現(xiàn)在端口線上。P3口為雙功效口，當(dāng)P3口作為通用I/O口使用時，它為靜態(tài)準(zhǔn)雙向口，且每位都可定義為輸入或輸出口，其工作原理同P1口類似；當(dāng)處于第二功效時，鎖存器輸出1，經(jīng)過第二輸出功效線輸出特定第二功效信號，在輸入方面，既能夠經(jīng)過緩沖器讀入引腳信號，也能夠經(jīng)過第二輸入功效讀入片內(nèi)特定第二功效信號。92.12ALE信號有何功用？普通情況下它與機器周期關(guān)系怎樣？在什么條件下ALE信號可用作外部設(shè)備定時信號。答案：ALE是地址鎖存使能信號，是機器周期二倍。當(dāng)不使用單字節(jié)雙周期指令，如MOVX類指令時，能夠作為外部設(shè)備定時信號。2.13有那幾個方法能使單片機復(fù)位？復(fù)位后各存放器狀態(tài)怎樣？復(fù)位對內(nèi)部RAM有何影響？答案：能夠有上電復(fù)位、手動復(fù)位和專用芯片復(fù)位三種方式。復(fù)位操作使單片機進入初始化狀態(tài)，PC初始化為0000H，使MCS－51單片機從0000H開始執(zhí)行程序。(PSW)=00H，因為RS1(PSW.4)=0，RS0(PSW.3)=0，復(fù)位后單片機選擇工作存放器0組。(SP)=07H，復(fù)位后堆棧在片內(nèi)RAM08H單元處建立。TH1、TL1、TH0、TL0內(nèi)容為00H，定時器/計數(shù)器初值為0。(TMOD)=00H，復(fù)位后定時器/計數(shù)器T0、T1為定時器方式0，非門控方式。10

(TCON)=00H，復(fù)位后定時器/計數(shù)器T0、T1停頓工作，外部中止0、1為電平觸發(fā)方式。(T2CON)=00H，復(fù)位后定時器/計數(shù)器T2停頓工作。(SCON)=00H，復(fù)位后串行口工作在移位存放器方式，且禁止串行口接收。(IE)=00H，復(fù)位后屏蔽全部中止。(IP)=00H，復(fù)位后全部中止源都設(shè)置為低優(yōu)先級。P0～P3口鎖存器都是全1狀態(tài)，說明復(fù)位后4個并行接口設(shè)置為輸入口。復(fù)位不影響內(nèi)部RAM狀態(tài)（包含通用存放器Rn）。2.14MCS-51時鐘振蕩周期、機器周期和指令周期之間有何關(guān)系？答案：時鐘周期是單片機基本時間單位。若晶振振蕩頻率為12MHz，則時鐘周期為1/12MHz=0.0833us。CPU完成一個基本操作所需要時間稱為機器周期（MC）。MCS－51單片機每12個振蕩周期為一個機器周期。晶振頻率為12MHz時，機器周期為12/12MHz=1us。指令周期是執(zhí)行一條指令所需時間，能夠包含1，2，4個機器周期。11第3章MCS-51單片機指令系統(tǒng)與匯編語言程序設(shè)計1.什么是尋址方式？MCS-51單片機有哪幾個尋址方式？答案：尋址方式就是尋找地址方式。包含指令尋址方式和操作數(shù)尋址方式。指令一個主要組成部分是操作數(shù)，指令給出參加運算數(shù)據(jù)方式稱為操作數(shù)尋址方式。MCS-51系列單片機共有7種操作數(shù)尋址方式：馬上尋址、直接尋址、存放器尋址、存放器間接尋址、變址尋址、相對尋址和位尋址。2.什么是指令系統(tǒng)？MCS-51單片機共有多少種指令？答案：CPU所能執(zhí)行各種指令集合稱為指令系統(tǒng)。MCS-51系列單片機指令系統(tǒng)是一個簡明易掌握、效率較高指令系統(tǒng)。在MCS-51系列單片機指令系統(tǒng)中共使用了7種尋址方式、42種助記符，這些助記符與尋址方式組合起來，共形成111條指令，完成數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)運算、邏輯運算、控制轉(zhuǎn)移以及位操作等方面工作。123.匯編語言語句格式是什么？使用標(biāo)號有什么限制？注釋段起什么作用？答案：MCS-51匯編語言語句格式應(yīng)符合以下結(jié)構(gòu)：【標(biāo)號：】操作碼【操作數(shù)】【；注釋】標(biāo)號位于語句開始，由以字母開頭字母和數(shù)字組成，它代表該語句地址。標(biāo)號與操作碼之間要用“：”隔開，標(biāo)號與“：”之間不能有空格，“：”與操作碼之間能夠有空格。注釋在語句最終，以“；”開始，是說明性文字，與語句詳細功效無關(guān)。4.MCS-51匯編語言有哪幾條慣用偽指令？各起什么作用？答案：ORG：匯編程序起始地址，用來說明其后程序段在存放器中存放起始地址；EQU：賦值指令，用來給變量標(biāo)號賦予一個確定數(shù)值；DB：定義數(shù)據(jù)字節(jié)，指令按字節(jié)數(shù)形式把數(shù)據(jù)存放在存放單元中；DW：定義數(shù)據(jù)字，按字（雙字節(jié)）形式把數(shù)據(jù)存放在存放單元中；DS：定義存放區(qū)，從指定地址單元開始，保留一定數(shù)量存放單元；BIT：位定義，其功效是把位地址賦給字符名稱；END：匯編結(jié)束，表明匯編語言程序結(jié)束。135.匯編語言程序設(shè)計分哪幾步？各步驟任務(wù)是什么？答案：①分析問題，抽象出描述問題數(shù)學(xué)模型；②確定處理問題算法或解題思想；③繪制流程圖和結(jié)構(gòu)圖；④分配存放空間和工作單元；⑤編制程序；⑥程序靜態(tài)檢驗，上機調(diào)試；⑦編寫相關(guān)說明。6.將累加器A中壓縮BCD碼分為兩個字節(jié)，形成非壓縮BCD碼，放入20H和21H單元中，寫出源程序。解：由題意，可將累加器A中低4位保留，高4位清零放入20H；高4位保留，低4位清零，半字節(jié)交換后存入21H單元中。程序以下。MOVR0，AANLA，#0FHMOV20H，AMOVA，R0ANLA，#0F0HSWAPAMOV21H，A147.已知內(nèi)部RAM20H和21H單元中各有一個無符號8位二進制數(shù)，試編程比較它們大小，并把大數(shù)送到30H單元。解：MOVA，20HCJNEA，21H，LOOPLOOP：JNCLOOP1MOVA，21HLOOP1：MOV30H，ARET158.編制一段程序，要求在端口線P1.0和P1.1上分別產(chǎn)生周期為200us和400us方波。設(shè)單片機晶振頻率為12MHz。解：ORG0000HAJMPSTARTORG000BHAJMPIT0ORG001BHAJMPIT1ORG0100HSTART：MOVTMOD，#03H;定時器0工作在方式3MOVTL0，#9CHMOVTH0，#38HMOVTCON，#50H；TR0、TR1=1MOVIE，#8AH；全局中止和定時器0、定時器1中止允許SJMP$ORG0130HIT0：MOVTL0，#9CHCPLP1.0RETIIT1：MOVTH0，#38HCPLP1.1RETIEND169.試編寫一段程序，將外部數(shù)據(jù)RAM中從地址H開始100個補碼數(shù)逐一取出，若為正數(shù)則放回原單元，若為負數(shù)則求反后放回原單元。解：START：MOVDPTR，#HMOVR0，#64HLOOP：MOVXA，DPTRMOV20H，AJNBACC.7，NEXTMOVA，20HCPLAMOVXDPTR，ANEXT：INCDPTRDJNZR0，LOOPSJMP$1710.試編寫一段延時程序，延時時長為1s。設(shè)單片機晶振頻率為12MHZ。MAIN:MOVR3,#64HMOVR4,#OAHDELAY:MOVR2,#OFAHLOOP:NOPNOPDJNZ,R2,LOOPDJNZ,R3,DELAYDJNZ,R4,DELAYRET18一、填空題1.鎖存，三態(tài)緩沖2.三態(tài)控制3.統(tǒng)一編址方式4.無條件傳送，查詢，中止5.中止方式6.PC，PC，程序存放器7.TF1，查詢狀態(tài)8.8192*4=32768μs9.1--819210.起始，數(shù)據(jù)，奇偶校檢，停頓11.單工，全工，半雙工12.同時移位，并行輸出，并行輸入13.一樣14.2，自動重新加載二、簡答題1.答：有5個中止源：2個外部中止源、2個定時器中止源和一個串行口中止源，含有兩個中止優(yōu)先級，可實現(xiàn)兩級中止服務(wù)程序嵌套。2.答：慣用I/O編址方式有兩種：獨立編址方式和統(tǒng)一編址方式。獨立編址方式中，I/O和存放器分開編址，有各自獨立地址空間，采取不一樣控制總線，使用不一樣指令分別尋址。第4章輸入/輸出、中止、定時與串行通信193.答：GATE=0，用TR1狀態(tài)控制T1工作：TR1=1，開關(guān)模擬閉合，允許T1計數(shù)；TR1=0，模擬開關(guān)打開，停頓T1計數(shù)。當(dāng)GATE=1，TR1=1時，T1能否計數(shù)由INT1引腳輸入狀態(tài)控制。當(dāng)INT1=0，T1不計數(shù);INT1=1時，允許T1計數(shù)。假如定時/計數(shù)器工作在定時方式，當(dāng)INT1由0變1時開啟T1，當(dāng)INT1由1變?yōu)?時，停頓T1，則能夠?qū)NT1輸入高電平脈沖寬度進行測量。4.解：利用定時器T0作1ms定時，每次中止在中止服務(wù)程序中使P1.0狀態(tài)取反輸出。定時器初值計算：設(shè)T0為工作方式1，則1ms對應(yīng)機器周期數(shù)為1000/2（12/6）=500D=1F4H,定時器初值為(1F4H)求補（即216-1F4H）=FE0CH程序以下： ORG 0000H SJMP START ORG 000BH AJMP IST0 ORG 0030HSTART: MOV TMOD,#01H ；T0工作方式1 MOV TL0,#0CH ；T0定時器初值 MOV TH0,#0FEH MOV TCON,#10H ；打開T0 SETB ET0 ；允許T0中止

20 SETB EA ；允許全局中止 SJMP $IST0： MOV TL0,#0CH ；重置T0定時器初值 MOV TH0,#0FEH CPL P1.0 ；P1.0取反 RETI5.解：定時方式0：X=213-150=8042二進制:1111101101010TL0=01010，TH0=11111011定時方式1:X=216-150=65386二進制:1111111101101010TL0=01101010，TH0=11111111定時方式2：X=28-150=106二進制:01101010TL0=01101010，TH0=011010106.解：方式0：2μs--16384μs方式1：2μs--131072μs方式2：2μs--510μs7.解：最高：62500最低：122.55（詳見102頁題目后）21 8.解：程序以下: ORG0000H LJMPINITOUT ;轉(zhuǎn)到初始化程序 ORG0023H LJMPERVE ;串行口中止服務(wù)程序入口ORG0050HINITOUT：MOVTMOD，#20H ;定時器T1初始化MOVTH1，#0F3H MOVTL1，#0F3HMOVSCON，#50H ;串行口初始化MOVPCON，#80H ;SMOD=1 SETBTR1 ;開啟定時器T1 SETBEA ;開中止 SETBES ;允許串行口中止 LJMPMAIN ;轉(zhuǎn)主程序……22SERVE:CLREA;關(guān)中止 CLRRI;清接收中止標(biāo)志 PUSHDPH;保護現(xiàn)場 PUSHDPL PUSHARECEIVE:MOVA，SBUF;接收PC機發(fā)過來數(shù)據(jù)SENDBACK:MOVSBUF，A;將數(shù)據(jù)回送給PC機WAIT: JNBTI，WAIT;發(fā)送器不空則循環(huán)等候

CLRTIRETURN:POPA;恢復(fù)現(xiàn)場 POPDPL POPDPH SETBEA;開中止 RETI;返回

23第5章MCS-51單片機系統(tǒng)擴展1.容量為4K×8b存放器各有多少條數(shù)據(jù)線和地址線？答案：8條數(shù)據(jù)線、12條地址線2.畫出單片機擴展片外16K字節(jié)程序存