《单片机系统设计基础》练习题答案王雷doc.docx
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《单片机系统设计基础》练习题答案王雷doc
注：
标红题要重点掌握。
题后加（略）的不要求。
练习题一
1.选择
（1）单片机片内集成了基本功能单元（③）
%1微处理器②运算器③中央处理单元
（2）工业自动化设备采用工控机实现自动控制，工控机属于（①）
%1通用计算机②嵌入式计算机③微处理器
（3）单片机的英文缩写为（②）
%1SCM②MCU③PCL
2.叙述单片机的含义
答：
利用大规模集成技术，将计算机的各个基本功能单元集成在一块徒片上，这块芯片就具有一台计算机的属性，因而被称为单片微型计算机，简称单片机。
3.叙述计算机发展的两大分支及其特点。
答：
计算机形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。
通用计算机系统以高速数值计算为已任，不必兼顾控制功能，其数据总线宽度不断更新，通用操作系统不断完善，以突出发展海量、高速数值计算能力。
以单片机为代表的嵌入式系统，以血向对象控制为（2任,不断增加控制功能，提高可靠性，降低成本，减小体积，改善开发环境。
4.叙述半导体工艺MOS、HMOS、CMOS和HCMOS的特点，说明新型单片机广泛采用HCMOS工艺的目的。
提示：
从速度、密度和功耗三个方面比较°
答：
HMOST艺（高速MOS）,即高密度短沟道MOS工艺，虽然有较高的集成度和速度,但其功耗较大。
HCMOS工艺，叩互补金属氧化物的HMOS工艺，是CMOS和HMOS的结合，除了具有HMOS的高速高密度之外，还具有CMOS的低功耗的特点。
5.试述单片机应用系统低功耗设计的主要内容。
答：
（1）对于那些采用电池供电的单片机应用系统，降低功耗尤为必要。
降低功耗的重要手段是采用CMOS技术。
新型单片机广泛采用了HCMOS工艺，大大降低了功耗。
（2）降低单片机的工作电源电压也可降低功耗。
（3）选用低功耗的外围芯片及设备，也是降低功耗的措施之一。
过去单片机的外围扩展多采用74TTL芯片，其功耗较大。
为了降低功耗，应选用CMOS（HCMOS）工艺外围芯片。
6.MCS-51、80C51、80C51系列这三个概念有何区别？
答：
（1）MCS-51指Intel公司推出的利用HMOS或HCMOSI艺制造的一•个单片机系列，它又分成51和52两个子系列，其中51子系列是基本型，而52子系列属于增强型。
每个子系列包含三种单片机。
-•般MCS-51常指51子系列。
（2）8OC51一般指MCS-51系列中采用HCMOSI艺的单片机。
（3）8OC51系列包括Intel公司采用HCMOS工艺的MCS-51系列，也包括其它公司以8OC51作为内核与MCS-51完全兼容的单片机。
7.单片机与经典电子技术在实施控制方法上有何不同？
答：
从前•必须山模拟或数字等经典电子线路实现的控制功能，现在可以使用单片机通过软件方法实现。
这种以软件取代传统电子电路并能提高系统性能的控制技术，称为微控制技术。
8.填空单片机应用系统设计的主要内容包括：
外围扩展电路的硬件结构设计、低功耗设计、应用软件设计、抗干扰技术设计。
练习题二
1.填空80C51单片机内部基本组成包括CPU、存储器、中断系统、定时器/计数器、卅行II和并行II。
2.填空分述80C51下列引脚的功能:
%1RST的功能是在RST引脚上施加两个机器周期以上的高电平，将片机复位。
%1E的功能是片外程序存储器读选通信号，低电平有效。
%1瓦/Vpp的功能是亘是片内外『序存储器选择信号，当亘为低电平，单为机只能从0000H单.元开始执行片朱程序存储器程序，当亘为高电平，「|航机只能从OOOOHm元开始执行片内程序存储器程序，当执行片内程序的遍II:
超过0FFFH,便自幼转向片外程序存储器中的程序继续执行。
Vdd为本引脚的第二功能，在对EPROM型中.片机片内EPROM固化编程时，用于施加较高的编程.电压。
其频率固定为晶
ALE/prog的功能是ALE端总是不间断地连续输出个正脉冲信号,振频率的1/6,ALE引脚输出的脉冲信号可作为地址锁存信号。
碗后为本引脚的第二功能，
在对EPROM型「|1片机片内EPROM固化编程时，作为编程脉冲输入端。
3.当使用8OC31时，以引脚如何处理?
答：
将成引脚接地。
4.在80C51扩展系统中，片外ROM和片外RAM共同处于同一个地址空间，为什么不会发生总线冲突？
答：
因为它们的读选通信号线不同。
5.片内RAM低128个单兀划分为哪三个部分？
各部分主要功能是什么？
答：
片内RAM低128个单元共划分为通用工作寄存器区、可位寻址区、以及用户RAMI又等三部分。
地址为OOH-1FH的32个单元是4组通用工作寄存器区,每个区含8个8位寄存器,为RO~R7,用户可以通过指令改变PSW中的RSI、RSO这二位来切换工作寄存器；地址为20H〜2FH的16个单元可进行共128位的位寻址，也可以进行字节寻址;地址为30H〜7FH的单元为用户RAM区，只能进行字节寻址。
6.位地址7CH与字节地址7CH有何区别？
位地址7CH具体在片内RAM中什么位置？
答：
位地址7CH是片内RAM可位寻址区20H〜2FH这128个位中某一位的地址编号，而字节地址7CH是片内RAM低128个单元中某一个单元的地址。
位地址7CH位于字节2FH的b4位。
①
81H（
否
②
83H（
否
③
80H（
是
④
98H（
是
⑤
89H（
否
7.判断并填空
）,其符号名称是一SP
），其符号名称是DPH
），其符号名称是P0
）,其符号名称是SCON
）,其符号名称是TMOD
根据下列SFR的地址，判断是否可位寻址?
8.填空为体现“面向控制”功能,80C51除了设置布尔处理器外，另一个硬件结构是SEB°
9.程序状态字PSW作用是什么？
常用的状态标志位有哪几位？
答:
PSW主要用作程序运行状态标志。
常用的状态标志位有CY、AC、OV、Po
10.填空若PSW的内容为18H,通用工作寄存器R0的地址是18H:
R1的地址是
19H:
R5的地址是1DH；R7的地址是1FH0
11.程序计数器PC和数据指针DPTR有哪些异同？
答：
PC与DPTR的相同点是都是16位的；不同点是PC只能用来寻址程序存储空间，血DPTR常用来寻址片外数据存储空间，又可分为DPH、DPL两个8位的SFR。
12.填空
%1当CPU从片外ROM中读取指令或常数表格时，顽^信号电平为低：
在读取片内ROM指令或常数表格时，柘信号电平为高；在访问片外RAM时，再虱信号电平为高。
%1在访问片外RAM时，丽或麻信号电平为低，但再丽信号电平为♦°
%1在一访问片外RAM情况下,ALE将丢失一•个脉冲，ALE信号的作用是片外地址锁存器的锁存信号和外围芯片的定时脉冲°
13.计算当振荡频率为8MHz时，试计算:
%1时钟周期为0.125US；
%1机脂周期为1.5us；
%1执行一条最长的指令周期为6JS:
%1ALE的周期为0.75us0
14.比较8051与8OC51外部时钟方式的不同，为什么？
答:
对于8051单片机，外部时钟工作方式时将片外振荡器信号接到XTAL2引脚，XTAL1引脚接地；对于8OC51单片机，外部时钟工作方式时的片外振荡器信号接到XTAL1引脚，而XTAL2引脚悬空。
上述两种接法不同的原因，是因为8051的内部时钟电路山XTAL2±的信号驱动；8OC51的内部时钟电路山XTAL1上的信号驱动。
15.复位的作用是什么？
有几种复位方法？
答：
复位是单片机的初始化操作。
其主要功能是将程序计数器PC初始化为0000H,使单片机从0000H单元开始执行程序。
有两种复位方法，-种是上电复位、一利是利用复位按钮复位。
16.SBUF、SP和P0〜P3等特殊功能寄存器的复位值有什么特点？
答:
SBUF复位值不定，SP复位值为07H,P0〜P3复位值为FFH。
17.8OC51有几种低功耗方式?
如何实现?
答：
80C5I有两种低功耗方式：
空闲方式和掉电方式。
用指令使PCON中IDL位置1,系统便可进入空闲方式。
空闲方式的退出有两种方法,即中断方式和硬件复位方式。
执行一条PCON寄存器的PD位置1的指令（是运行程序中的最后一条指令），单片机便可进入掉电方式。
退出掉电方式的唯一方法是硬件复位。
18.判断对PCON中的PCON.O位，若要置1或清0,采取的操作为：
%1可采用位可寻址的位操作指令（）；
%1可采用字节操作的方法（J）;
%1可采用位寻址的位操作或字节操作（）o
19.8OC51单片机的工作方式分为儿种？
瓦/Vpp和ALE/prog引脚在程序执行方式和编程方式时作用有何不同？
（第二问略掉，答案可参见第2题填空。
）
答：
8OC51具有四种工作方式：
程序执行方式、复位方式、低功耗方式和编程方式。
20.单•片机外围扩展电路硬件结构设计的主要内容包括哪些？
（略）
练习题三
1.问答题
⑴80C51指令系统有哪几种寻址方式？
访问特殊功能寄存器采用什么寻址方式？
答：
80C51指令系统中字节操作中的寻址方式有：
寄存器寻址方式、直接寻址方式、寄存器间接寻址方式、立叩寻址方式、相对寻址方式；位操作中的寻址方式有：
位直接地址寻址方式、位寄存摇寻址方式。
⑵指令系统中的间接寻址范围是多少？
答：
64Ko
（3）变址寻址主要用于什么场合？
其寻址范围是多少？
答：
查表，64K。
（4）相对寻址方式有什么特点？
其寻址范围是多少？
答:
相对寻址方式是指根据指令机器码中现的相对偏移量，从而计算出程序的转移目的地址。
转移目的地址可向前,或向后，rel的取值范围为-128〜+127。
（5）CPU读程序存储器ROM、CPU读写片外RAM,以及片内RAM之间的信号传送的指令在操作助记符，寻址方式有什么不同？
答：
CPU读程.序存储器ROM的指令操作助记符是MOVC,寻址方式为间接寻址；CPU读写片外RAM的指令操作助记符是MOVX,寻址方式为间接寻址；片内RAM之间信号传送的指令操作助记符是MOV,寻址方式为直接寻址。
（6）“DAA”指令的作用是什么？
怎样使用？
答：
用于对BCD码十进制加法运算结果的修正。
跟在ADD指令后即可。
⑺压栈指令和出栈指令的作用是什么？
SP如何变化？
答：
压栈指令：
将direct中的数据压入堆栈，SP变化方式如下所示：
PUSHdirect；（SP）—（（SP）+1）,（SP）—（direct）c
出栈指令：
将堆栈中的数据弹入direct中，SP变化方式如下所示：
POPdirect；（direct）-（（SP））,（SP）-（（SP）・1）。
（8）立即数为什么不能作目的操作数？
答：
因为一个立即数只存在于指令代码中，不能用它来定位一个存储单元。
2.判断下列指令是否正确。
（1）
MOV
RO,@R1
铅
⑵
MOV
#25H,A
错
⑶
MOV
A,#25H
对
（4）
MOV
A,@R2
错
（5）
MOV
@R1,A
对
（6）
MOVX
A,1234H
[错
⑺
MOVX
RO,@DPTR错
（8）
MOVX
@DPTR,
A对
⑼
PUSH
DPTR错
（10）
PUSH
DPH对
（11）
PUSH
DPL对
（12）
PUSH
R7错
（13）
PUSH
07H对
（14）
POP
A错
（15）
POP
ACC对
（16）通过加法实现2XA运算，判断下列指令的正误
•ADD
•ADD
A,A
A,ACC
错对
（17）
在程序存储器0010H处分别存放下列指令，判断其正误
•AJMP
001AH
对
•AJMP
0800H
错
•AJMP
07FFH
对
•AJMP
0980H
错
3.
计算题
⑴
已知如下一段程序：
2100H
MOVC
A,@A+PC:
单字节
2101H
RET
:
单字节
2102H
NOP
:
单字节
DB…“
试确定变址寄存器A的取值范围；计算所能读出的字打数的地址区间；利用该程序能否读出2200H单元的字节常数。
答：
A的取值范围为:
2-255；所能读出的字节数的地址区间为:
2103H-2200H；利用该程序能读出2200H单元的字节常数。
⑵在程序存储器2000H处存有“SJMPLOOP”指令，试求指令的机器码。
（略）
•当LOOPEQU2060H时；
•当LOOPEQU1FA2H时。
⑶在程序存储器2500H处存有“CJNEA,#25H,LOOP”指令，试求指令的机器码。
（略）
•当LOOPEQU2550H时；
•当LOOPEQU24B2H时。
（4）已知如下一段程序，试求“SJMPLOOP”的机器码。
（略）
ORG1000H
SJMPLOOP
RET
LOOPEQUOFAOH
（5）已知调用指令如下所示：
ORG1000H
MOVSP,#50H
LCALL5431H
NOP
NOP
RET
试写出执行“LCALL5431H”后，（51H）=?
（52H）=?
（PC）=?
答：
（51H）=06H,（52H）=10H,（PC）=5431HO
（6）已知绝对转移指令如下所示，试求“AJMPTRAN”的机器码°（略）
ORG97FEH
AJMPTRAN
RET
TRANEQU9A00H
4.指令分析与编程
（1）已知（A）=7AH,（R0）=30H,（30H）=A5H,（PSW）=80H,请填写每条指令的执行结果（各指令互不影响）。
①XCH
A,
R0；
（A）=30H
②XCH
A,
30H；
（A）=A5H
③XCH
A,
@R0；
（A）=A5H
④XCHD
A,
@R0；
（A）=75H
⑤SWAP
A；
（A）=A7H
⑥ADD
A,
RO；
（A）=AAH
⑦ADD
A,
30H；
（A）=1FH
⑧ADD
A,
#30H；
（A）=AAH
⑨ADDC
A,
30H；
（A）=20H
⑩SUBB
A,
30H；
（A）=D4H
（11）SUBB
A,
#30H；
（A）=49H
（2）已知（A）=83H,（R0）=17H,（17H）=34H，试写出执行下列程序段后A的内容。
ANLA,#17H
ORL17H,A
XRLA,@R0
CPLA
结果：
（A）=CBH
（3）已知两个十进制数分别在内部RAM40H和50H单元开始存放（低位在前），其字节长度存放在内RAM30H单元。
编写程序实现两个十进制数求和，并把求和结果存放在40H开
始的单元中。
答：
ORG
0000H
MOV
RO,#40H
MOV
Rl,#50H
MOV
A,#40H
ADD
A,30H
MOV
R2,A
LCALL
SJZA
MOV
A,R2
MOV
RO,A
JC
OVER1
MOV
@R0,#00H
SJMP
OVER2
OVER1:
MOV
@R0,#01H
SJMP
OVER2
SJZA:
CLR
C
SJZB:
MOV
A,@R0
ADDC
A,@R1
DA
A
MOV
@R0,A
INC
RO
INC
R1
DJNZ
30H,SJZB
RET
OVER2:
NOP
END
（4）在外RAM中把8000H单元开始的30H字节数据传送到8100H开始的单元中去，用编程实现。
答案一：
答案二:
ORG
0000H
MOV
DPTR,#8000H
MOV
P2,#81H
MOV
RO,#00H
MOV
R7,30H
MOVX
A,@DPTR
MOVX
@R0,A
INC
DPTR
INC
RO
DJNZ
R7,LOOP
LOOP：
LOOP：
END
（5）若片外RAM的容量不超过256个字节，试编写程序将片外RAM50H中的内容传送到片内RAM30H单元中。
答：
ORG
MOV
0000H
DPTR,#0050H
MOVX
A,@DPTR
MOV
30H,A
END
或：
ORG
0000H
MOV
RO,#50H
MOVX
A,@R0
MOV
30H,A
END
（6）用两种方法将程序存储器20F0H单元中的常数读入累加器中，如下所示。
方法1：
2010HMOVA,#NNH
MOVCA,@A+PC
试写出NNH的具体值。
答：
山于“MOVA,#NNH”是2字节指令，“MOVCA,@A+PC”是1字节指令,因此PC中的值是2013H,20F0H-2013H=00DDH,NNH的具体值是DDH。
方法2：
MOVDPTR,#MMMMH
MOVA,#NNH
MOVCA,@A+DPTR
试写出NNH、MMMMH的具体值。
答：
MMMMH=20F0H,NNH=00H
练习题四
1.问答题
（1）什么是接口？
接口的基本功能是什么？
答：
CPU执行程序具有快速的特点，而一些外围设备，如键盘、显示器等处理数据却呈现慢速的特性。
为了使CPU和外围设备在信息传输和处理速度上匹配，在两者之间需要一种装置作媒介，这种媒介称为输入/输出（I/O）接口，简称接口。
接口的基本功能有：
输入/输出数据，扩展外部存储器、D/A和A/D转换器、可编程I/O芯片等，作为三总线（AB,DB,CB）使用，作为串行通信线和外部中断输入线等。
（2）P1口、P0口、P2口和P3口具有什么特点？
答：
P1口的特点：
P1口为单功能口：
通用I/O口。
P1口山于有内部上拉电阻，引脚没有高阻抗状态，即引脚状态非0即I,称为准双向口。
作输出口时，通过上拉电阻R可以向外输出高电平，不需要再在片外接上拉电阻。
P1口读引脚时，必须先向输出锁存器写1。
P1口能驱动4个TTL负载。
CPU不占用P1完全由用户支配。
P0口的特点：
P0口为双功能口：
通用I/O口和地址/数据复用线。
一般情况下，如果P0已作地址/数据复用口，就不能再作通用I/O口使用。
当P0口作地址/数据复用口时，是一-个真正的双向口。
外接ROM和RAM时，不需要片外接上拉电阻。
当P0口作通用I/O口时，需要在片外接上拉电阻，此时是一个准双向口。
为保证引脚的正确读入，应首先向锁存器写1.
P0口能驱动8个TTL负载。
P2口的特点：
P2口是双功能口：
通用I/O口功能和高8位地址口。
作为地址输出线时，与P0口输出的低8位地址一起构成16位地址线，可以寻址64KB的地址空间。
当P2口作为高8位地址输出口时，由于地址不是来自输出锁存器，因此输出锁存器的内容保持不变。
作通用I/O时，是准双向口。
作输入时，应先向锁存器写1。
P2口能驱动4个TTL负载。
P3口的特点：
P3口内部有上拉电阻，不存在高阻抗输入状态，为准双向口。
P3口作为第一•功能通用输入，或作为第二功能的输出/输入，均需将相应位的锁存器:
置lo实际应用中，山于上电复位后P3口锁存器自动置1,就可以进入功能操作。
在某位不作为第二功能使用时，可作为第一功能I/O口使用。
引脚的输入有两个缓冲器，第一功能的输入通过BUF2获取，第二功能的输入通过BUF3获取。
（3）P0口作通用I/O口时，应注意什么问题？
答：
当P0口作通用I/O口时，需要在片外接上拉电阻。
（4）并行I/O口在什么情况下为准双向口？
为什么？
答：
如果一•个并行I/O口作为通用I/O口使用时为准双向口，因为此时I/O口的输出只有高、低两状态，没有高阻态，且读入数据时需先对I/O口置1。
（5）单片机对口进行读操作时，何时读锁存器？
何时读引脚？
答：
如果单片机对口进行的读操作是“读一修改一写”则为读锁存器，其它读操作为读引脚。
（6）试比较：
MOVA,Pl；MOVPl,A；ANLPl,A指令操作过程有何不同？
答：
MOVA,Pl为读引脚操作；MOVPl,A为写端口操作，ANLPl,A为读锁存器操作。
（7）80C51中断向量地址是怎样分配的？
答：
中断源
向量地址
外部中断0（INTO）
0003H
定时器0（T0）中断
000BH
外部中断1（1NT1）
0013H
定时器1（T1）中断
001BH
串行口中断
发送中断
接收中断
0023H
（8）8OC51共有几个中断源？
它们对中断请求是如何控制的？
答：
中断源是向CPU发出中断请求的来源，80C51共有6个中断源：
2个外部中断源、2个定时器/计数摇溢出中断以及2个申行中断。
中断源申请中断时，要将相应的中断请求标志置位。
CPU查询到这些有效标志位，便响应中断。
单片机转入中断服务程序时，这些中断请求标志有的是山片内硬件自动清除，有的是山用户软件清除。
中断控制主要包括中断请求触发方式的选择，中断是否允许以及中断优先级的确定等。
（9）TCON中，哪些位用来表示中断标志、中断信号方式和启动定时器？
答:
TCON中的中断标志位有:
TFkTFO、IE1、IE0；中断信号方式位有:
ITKIT0；启动定时器位有：
TRI、TROo
（10）SCON寄存器反映中断状态标志的是哪些位？
答：
SCON寄存器反映中断状态标志的是：
TI、RL
（11）什么是中断优先级？
中断优先级处理的原则是什么？
答：
80C51单片机具有高、低两个中断优先级。
各中断源的优先级山TP寄存器有关位设定。
设定为1时为高优先级；设定为0时为低优先级。
中断优先级是为中断嵌套服务的。
80C51单片机中断优先级的控制原则是：
%1低优先级中断请求不能打断高优先级的中断服务,但高优先级的中断请求可以打断低优先级的中断服务。
%1如果一个中断请求已被响应，则同级的中断响应将被禁止，即同级的中断不能相互打断。
%1如果同级的多个中断请求同时出现，则山单片机内部硬件直接查询，按自然响应顺序确定执行哪一个中断。
（12）对于外部中断方式，怎样进行有关控制器的初始化？
答：
IT0（或TT1）=1时，INTO（或而）信号为脉冲触发方式，脉冲负跳变有效；TTO（或TT1）=0时，INTO（或而）信号为电平触发方式，低电平有效。
（13）80C5I在什么条件下可以响应中断？
答：
首先中断允许控制寄存器IE的相应位必须置1,然后按中断优先级寄存器IP相应位设定的优先级进行响应。
中断查询在每个机器周期都要重复执行，但如果遇到下
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