單片機原理及應用課后習題答案

第2章MCS－51的基本結構2.1

MCS-51單片機內部包含那些主要邏輯功能部件？各個功能部件的最主要的功能是什么？?2.2MCS-51的EA端有何用途？?2.3MCS-51單片機外部總線結構是怎樣的？?2.4MCS-51單片機存儲器的組織結構是怎樣的？?2.5MCS-51系列單片機的存儲器可劃分為幾個空間？各自的地址范圍和容量是多少？在使用上有什么不同？?2.68051如何確定和改變當前工作寄存器組？?2.7MCS-51單片機的程序存儲器中0000Hs0003Hs000BHs0013Hs001BH和0023H這幾個地址具有什么特殊的功能？?2.88051單片機有哪幾個特殊功能寄存器？可位尋址的SFR有幾個？?2.9程序狀態(tài)寄存器PSW的作用是什么？常用標志有哪些位？作用是什么？?2.10（SP）=30H指什么？?2.11MCS-51系列單片機的P0sP1sP2和P3口各有什么特點？?2.12ALE信號有何功用？一般情況下它與機器周期的關系如何？在什么條件下ALE信號可用作外部設備的定時信號。2.13

有那幾種方法能使單片機復位？復位后各寄存器的狀態(tài)如何？復位對內部RAM有何影響？2.14

MCS-51的時鐘振蕩周期s機器周期和指令周期之間有何關系？12.1 MCS-51單片機內部包含那些主要邏輯功能部件？各個功能部件的最主要的功能是什么？答案：MCS-51單片機內部主要包括以下幾個部分：1．一個8位微處理器CPUMCS-51單片機中有一個8位的CPU，包括運算器和控制器兩個部分，并且增加了面向控制的處理功能，不僅可以處理字節(jié)數(shù)據(jù)還可以進行位變量的處理，如位處理、查表、狀態(tài)檢測、中斷處理等。數(shù)據(jù)存儲器RAM和特殊功能寄存器SFR片內具有128Bytes（52系列為256Bytes）的數(shù)據(jù)存儲器，，片外最多可以擴展64KB。數(shù)據(jù)存儲器用來存儲單片機運行期間的工作變量、運算的中間結果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標志位等。內部程序存儲器ROM內部具有4KB（51系列）/8KB（52系列）的程序存儲器（FLASH），用來存儲用戶程序。如果片內程序存儲器容量不夠可以外部擴展程序存儲器，最多可以擴展64KB。兩個定時/計數(shù)器MCS-51單片機內部具有2個16位的定時器/計數(shù)器。在使用中，這兩個定時器/計數(shù)器既可以進行精確的計時，又可以對外部事件進行計數(shù)，是最常用和最基本的部件。四個8位可編程的I/O（輸入/輸出）并行端口四個8位的并行端口,其中P0為雙向口,P1～P3為準雙向口。2一個串行通信端口一個全雙工的串行口，具有四種工作方式?？梢杂脕磉M行串行異步通信，與PC機或者多個單片機主從通信或者構成多機系統(tǒng)實現(xiàn)更強大的功能。中斷控制系統(tǒng)MCS-51單片機具有5個固定的可屏蔽中斷源，3個在片內，2個在片外，它們在程序存儲器中有各自固定的中斷入口地址，由此進入中斷服務程序。5個中斷源有兩個中斷優(yōu)先級，可形成中斷嵌套。8．內部時鐘電路單片機的時鐘信號用來提供單片機片內各種微操作的時間基準。2.2 MCS-51的EA端有何用途？答案：EA 訪問外部程序存儲器控制信號。對8051和8751，它們片內有4KB的程序存儲器，當EA 為高電平時，分兩種情況。若訪問的地址空間在0-4K范圍內，CPU訪問片內程序存儲器。訪問的地址超出4K時，CPU將自動執(zhí)行外部程序存儲器，即訪問外部ROM。當EA接低電平時，CPU只訪問外部EPROM/ROM，而不管是否有片內程序存儲器。對8031，EA必須接地。32.3 MCS-51單片機外部總線結構是怎樣的？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)出的，故地址總線是單方向的。2．數(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的狀態(tài)，并根據(jù)需要向有關部件發(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都有部分功能上的重疊，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。2.4 MCS-51單片機存儲器的組織結構是怎樣的？答案：MCS－51單片機的存儲器采用的是哈佛（Harvard）結構，即程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開編址，在空間上是各自獨立的，兩種存儲器有自己的尋址方式和尋址空間。42.5 MCS-51系列單片機的存儲器可劃分為幾個空間？各自的地址范圍和容量是多少？在使用上有什么不同？答案：MCS－51的存儲器空間可以劃分為以下4種，分別是：程序存儲器；內部數(shù)據(jù)存儲器；內部特殊功能寄存器；外部數(shù)據(jù)存儲器；對89S51來說，程序存儲器分為片內程序存儲器和片外程序存儲器，片內程序存儲器地址范圍為0000H-0FFFH,4KB；片外程序存儲器地址范圍0000H～FFFFH，64KB。內部程序存儲器與外部程序存儲器統(tǒng)一編址，當EA為高電平時，從內部程序存儲器開始讀取程序，達到4KB后跳到片外程序存儲器的1000H開始讀取程序；當EA為低電平時，直接從片外程序存儲器的0000H開始處讀取程序。內部數(shù)據(jù)存儲器地址范圍為00H～7FH，128B，在程序中做通用存儲器使用。內部特殊功能寄存器地址范圍80H～FFH，128B，專用于控制、管理片內算術邏輯部件、并行I/O口、串行I/O口、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等功能模塊的工作。外部數(shù)據(jù)存儲器地址范圍0000H～FFFFH，64KB，又稱為外部數(shù)據(jù)RAM，當單片機內部128個字節(jié)的數(shù)據(jù)RAM不能滿足系統(tǒng)工作的需要時，可以通過它的外部總線擴展外部數(shù)據(jù)存儲器。52.6 8051如何確定和改變當前工作寄存器組？答案：狀態(tài)寄存器PSW中RS1,RS0兩位進行寄存器組選擇，600組0（00H-07H）01組1（08H-0FH）10組2（10H-17H）11組3（18H-1FH）2.7 MCS-51單片機的程序存儲器中0000Hs0003Hs000BHs0013Hs001BH和0023H這幾個地址具有什么特殊的功能？答案：0000H：單片機復位后，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：外部中斷0入口地址。000BH：定時器0中斷入口地址。0013H：外部中斷1入口地址。001BH：定時器1中斷入口地址。0023H：串行口中斷入口地址。在系統(tǒng)中斷響應之后，將自動轉到各中斷入口地址處執(zhí)行程序。8051單片機有哪幾個特殊功能寄存器？可位尋址的SFR有幾個？答案：8051有21個特殊功能寄存器，包括：A—累加器，B—寄存器，PSW—程序狀態(tài)字，SP——堆棧指針，DPTR——數(shù)據(jù)指針寄存器，PC——程序計數(shù)器（16位），P0～P3——I/O端口，IP——中斷優(yōu)先級控制寄存器，IE——中斷允許控制寄存器，TMOD——定時器/計數(shù)器方式控制寄存器，TCON——定時器/計數(shù)器控制寄存器，TH0，TL0——定時器/計數(shù)器0，TH1，TH1——定時器/計數(shù)器1，SCON——串行端口控制寄存器，SBUF——串行數(shù)據(jù)緩沖器，PCON——電源控制寄存器?？晌粚ぶ返腟FR有11個。程序狀態(tài)寄存器PSW的作用是什么？常用標志有哪些位？作用是什么？答案：PSW—程序狀態(tài)字。主要起著標志寄存器的作用。常用標志位及其作用如下：Cy——進（借）位標志，其主要作用是保存算術運算的進或借位并在進行位操作時做累加器。在執(zhí)行某些算術和邏輯指令時，可以被硬件或軟件置位或清零。在算術運算中它可作為進位標志，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，都要使用進位標志位。7AC——輔助進位標志，當進行以A為目的的運算時，運算結果從D3位產(chǎn)生進位或借位時AC=1，另外可用于BCD碼調整。進行加法或減法操作時，當發(fā)生低四位向高四位進位或借位時，AC由硬件置位，否則AC位被置0。在進行十進制調整指令時，將借助AC狀態(tài)進行判斷。F0——用戶標志，是用戶可以使用的位變量，可以隨PSW被保存。該位為用戶定義的狀態(tài)標記，用戶根據(jù)需要用軟件對其置位或清零，也可以用軟件測試F0來控制程序的跳轉。RS1,RS0——寄存器組選擇，OV——溢出標志位，在有符號數(shù)運算結果超出允許范圍OV=1,否則OV=0。P——奇偶標志位，主要作用是在每個機器周期根據(jù)累加器A中的內容的奇偶性由硬件置/復位，當A中1的個數(shù)為奇P=1，否則為P=0。2.10 （SP）=30H 指什么？答案：指的是將堆棧基地址指向30H。82.11 MCS-51系列單片機的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)分時復用口；也可作為通用I/O接口。P1口為準雙向口，輸出驅動部分由場效應管T與內部上拉電阻組成。當其某位輸出高電平時，可以提供拉電流負載，不必像P0口那樣需要外接上拉電阻。P1口是具有輸出鎖存的靜態(tài)口。P1口在作為引腳讀入前，必須先對相應端口寫入1。P2端口除了可以作為準雙向通用IO外；還用作輸出地址總線的高8位，所以P2端口在功能上兼有P0端口和P1端口的特點。P2端口是動態(tài)的IO端口，輸出數(shù)據(jù)雖然被鎖存，但不是穩(wěn)定地出現(xiàn)在端口線上。P3口為雙功能口，當P3口作為通用I/O口使用時，它為靜態(tài)準雙向口，且每位都可定義為輸入或輸出口，其工作原理同P1口類似；當處于第二功能時，鎖存器輸出1，通過第二輸出功能線輸出特定的第二功能信號，在輸入方面，既可以通過緩沖器讀入引腳信號，也可以通過第二輸入功能讀入片內的特定第二功能信號。9ALE信號有何功用？一般情況下它與機器周期的關系如何？在什么條件下ALE信號可用作外部設備的定時信號。答案：ALE是地址鎖存使能信號，是機器周期的二倍。當不使用單字節(jié)雙周期的指令，如MOVX類指令時，可以作為外部設備的定時信號。有那幾種方法能使單片機復位？復位后各寄存器的狀態(tài)如何？復位對內部RAM有何影響？答案：可以有上電復位、手動復位和專用芯片復位三種方式。復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，由于RS1(PSW.4)=0，RS0(PSW.3)=0，復位后單片機選擇工作寄存器0組。(SP)=07H，復位后堆棧在片內RAM的08H單元處建立。TH1.TL1.TH0、TL0的內容為00H，定時器/計數(shù)器的初值為0。(TMOD)=00H，復位后定時器/計數(shù)器T0、T1為定時器方式0，非門控方式。10(TCON)=00H，復位后定時器/計數(shù)器T0、T1停止工作，外部中斷0、1為電平觸發(fā)方式。(T2CON)=00H，復位后定時器/計數(shù)器T2停止工作。(SCON)=00H，復位后串行口工作在移位寄存器方式，且禁止串行口接收。(IE)=00H，復位后屏蔽所有中斷。(IP)=00H，復位后所有中斷源都設置為低優(yōu)先級。P0～P3口鎖存器都是全1狀態(tài)，說明復位后4個并行接口設置為輸入口。復位不影響內部RAM的狀態(tài)（包括通用寄存器Rn）。2.14 MCS-51的時鐘振蕩周期、機器周期和指令周期之間有何關系？答案：時鐘周期是單片機的基本時間單位。若晶振的振蕩頻率為12MHz，則時鐘周期為1/12MHz=0.0833us。CPU完成一個基本操作所需要的時間稱為機器周期（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)行一條指令所需的時間，可以包括1，2，4個機器周期。11第3章

MCS-51單片機指令系統(tǒng)與匯編語言程序設計12什么是尋址方式？MCS-51單片機有哪幾種尋址方式？答案：尋址方式就是尋找地址的方式。包括指令的尋址方式和操作數(shù)的尋址方式。指令的一個重要的組成部分是操作數(shù)，指令給出參與運算的數(shù)據(jù)的方式稱為操作數(shù)的尋址方式。MCS-51系列單片機共有7種操作數(shù)的尋址方式：立即尋址、直接尋址、寄存器尋址、寄存器間接尋址、變址尋址、相對尋址和位尋址。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)行的各種指令的集合稱為指令系統(tǒng)。MCS-51系列單片機的指令系統(tǒng)是一種簡明易掌握、效率較高的指令系統(tǒng)。在MCS-51系列單片機的指令系統(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、算術運算、邏輯運算、控制轉移以及位操作等方面的工作。3.匯編語言的語句格式是什么？使用標號有什么限制？注釋段起什么作用？答案：MCS-51匯編語言的語句格式應符合下列結構：【標號：】操作碼 【操作數(shù)】【；注釋】標號位于語句的開始，由以字母開頭的字母和數(shù)字組成，它代表該語句的地址。標號與操作碼之間要用“：”隔開，標號與“：”之間不能有空格，“：”與操作碼之間可以有空格。注釋在語句的最后，以“；”開始，是說明性的文字，與語句的具體功能無關。4.MCS-51匯編語言有哪幾條常用偽指令？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儲器中存放的起始地址；EQU：賦值指令，用來給變量標號賦予一個確定的數(shù)值；DB：定義數(shù)據(jù)字節(jié)，指令按字節(jié)數(shù)的形式把數(shù)據(jù)存放在存儲單元中；DW：定義數(shù)據(jù)字，按字（雙字節(jié)）的形式把數(shù)據(jù)存放在存儲單元中；DS：定義存儲區(qū)，從指定的地址單元開始，保留一定數(shù)量的存儲單元BIT:位定義，其功能是把位地址賦給字符名稱；END:匯編結束，表明匯編語言程序結束。13匯編語言程序設計分哪幾步？各步驟的任務是什么？答案：①分析問題，抽象出描述問題的數(shù)學模型；②確定解決問題的算法或解題思想；③繪制流程圖和結構圖；④分配存儲空間和工作單元；⑤編制程序；⑥程序靜態(tài)檢查，上機調試；⑦編寫相關說明。將累加器A中的壓縮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，半字節(jié)交換后存入21H單元中。程序如下。14MOVR0，AANLA，#0FHMOV20H，AMOVA，R0ANLA，#0F0HSWAPAMOV21H，A7.已知內部RAM的20H和21H單元中各有一個無符號8位二進制數(shù)，試編程比較它們的大小，并把大數(shù)送到30H單元。解:15A,20HA,21H,LOOPLOOP1A,21H30H,AMOVCJNELOOP:JNCMOVLOOP1:MOVRET8.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的方波。設單片機的晶振頻率為12MHz。解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:解:9.試編寫一段程序，將外部數(shù)據(jù)RAM中從地址2000H開始的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:17START:START:START:START:START:START:START:START:START:START:START:START:START:START:START:START:START:START:START:START:START:START:START:START:START:START:START:START:START:START:START:START:START:10.試編寫一段延時程序,延時時長為1s。設單片機的晶振頻率為12MHZ。MAIN: MOV R3,#64HMOV R4,#OAHDELAY:MOV R2,#OFAHLOOP: NOPNOPDJNZ,R2,LOOPDJNZ,R3, DELAYDJNZ,R4, DELAYRET18一、填空題1.鎖存,三態(tài)緩沖192.三態(tài)控制

3.統(tǒng)一編址方式

4.無條件傳送，查詢，中斷 5.中斷方式 6. PC，PC，程序存儲器7.TF1，查詢的狀態(tài)8. 8192*4=32768μs 9. 1--8192 10. 起始，數(shù)據(jù)，奇偶校檢，停止11. 單工，全工，半雙工12. 同步移位，并行輸出，并行輸入13. 一樣14. 2，自動重新加載二、簡答題答:有5個中斷源:2個外部中斷源、2個定時器中斷源和一個串行口中斷源，具有兩個中斷優(yōu)先級，可實現(xiàn)兩級中斷服務程序嵌套。答:常用的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和存儲器分開編址，有各自獨立的地址空間，采用不同的控制總線，使用不同的指令分別尋址。第4章輸入/輸出、中斷、定時與串行通信答:GATE=0，用TR1的狀態(tài)控制T1的工作:TR1=1，開關模擬閉合，允許T1計數(shù)；TR1=0，模擬開關打開，停止T1計數(shù)。當GATE=1，TR1=1時，T1能否計數(shù)由INT1引腳的輸入狀態(tài)控制。當INT1=0，T1不計數(shù);INT1=1時，允許T1計數(shù)。如果定時/計數(shù)器工作在定時方式，當INT1由0變1時啟動T1，當INT1由1變?yōu)?時，停止T1，則可以對INT1輸入高電平脈沖寬度進行測量。解:利用定時器T0作1ms定時，每次中斷在中斷服務程序中使P1.0的狀態(tài)取反輸出。定時器初值計算:設T0為工作方式1，則1ms對應的機器周期數(shù)為1000/2（12/6）=500D=1F4H, 定時器初值為(1F4H)求補（即216-1F4H）=FE0CH程序如下:20ORGSJMPORG

AJMP0000HSTART000BHIST0ORG0030HSTART:

MOVTMOD,

#01H

；T0工作方式1MOVTL0,

#0CH；T0定時器初值MOVTH0,

#0FEHMOVTCON,

#10H；打開T0SETBET0；允許T0中斷SETB

EASJMP

$21；允許全局中斷IST0: MOVIST0: MOVIST0: MOVIST0: MOVIST0: MOVIST0: MOVIST0: MOVIST0: MOVIST0: MOVIST0: MOVIST0: MOVIST0: MOVIST0: MOVIST0: MOVIST0: MOVIST0: MOV5. 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=11111111二進制:01101010 TL0=01101010,定時方式2:X=28-150=106TH0=011010106.解:方式0:2μs--16384μs2μs--510μs方式1:2μs--131072μs方式2:7.解:最高:62500 最低:122.55 （詳見102頁題目后）8.解:程序如下:22ORGLJMP0000HINITOUT;轉到初始化程序ORG0023HLJMPERVE;串行口中斷服務程序入口ORG0050HINITOUT：MOVTMOD，#20H;定時器T1初始化MOVTH1，#0F3HMOVTL1，#0F3HMOVSCON，#50H;串行口初始化MOVPCON，#80H;SMOD=1SETBTR1;啟動定時器T1SETBEA;開中斷SETBES;允許串行口中斷LJMPMAIN;轉主程序……SERVE:CLREA;關中斷CLRRI;清接收中斷標志PUSHDPH;保護現(xiàn)場PUSHDPLPUSHARECEIVE:

MOVA，SBUF;接收PC機發(fā)過來的數(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)等待CLRTIRETURN:POPA;恢復現(xiàn)場POPDPLPOPDPHSETBEA;開中