单片机原理及应用作业答案.docx

1、单片机原理及应用作业答案作业答案0-1绪论1单片机是把组成微型计算机的各功能部件即（微处理器（CPU）、（存储器（ROM和RAM）、（总线）、（定时器/计数器）、（输入/输出接口（I/O口）及（中断系统）等部件集成在一块芯片上的微型计算机。2什么叫单片机？其主要特点有哪些？解：将微处理器（CPU）、存储器（存放程序或数据的ROM和RAM）、总线、定时器/计数器、输入/输出接口（I/O口）、中断系统和其他多种功能器件集成在一块芯片上的微型计机，称为单片微型计算机，简称单片机。单片机的特点：可靠性高、便于扩展、控制功能强、具有丰富的控制指令、低电压、低功耗、片内存储容量较小、集成度高、体积小、性价

2、比高、应用广泛、易于产品化等。第1章 MCS-51单片机的结构与原理15. MCS-51系列单片机的引脚中有多少根I/O线？它们与单片机对外的地址总线和数据总线之间有什么关系？其地址总线和数据总线各有多少位？对外可寻址的地址空间有多大？解：MCS-51系列单片机有4个I/O端口，每个端口都是8位双向口，共占32根引脚。每个端口都包括一个锁存器（即专用寄存器P0P3）、一个输入驱动器和输入缓冲器。通常把4个端口称为P0P3。在无片外扩展的存储器的系统中，这4个端口的每一位都可以作为双向通用I/O端口使用。在具有片外扩展存储器的系统中，P2口作为高8位地址线，P0口分时作为低8位地址线和双向数据总

3、线。MCS-51系列单片机数据总线为8位，地址总线为18位，对外可寻址空间为64KB。25. 开机复位后，CPU使用的是哪组工作寄存器（R0-Rn）？它们的地址是什么？CPU如何确定和改变当前工作寄存器组（R0-Rn）？解：开机复位后，CPU使用的是第组工作寄存器。它们的地址是00H07H。CPU通过对程序状态字PSW中RS1和RS0的设置来确定和改变当前工作寄存器组。27. MCS-51单片机的时钟周期、机器周期、指令周期是如何定义的？当主频为12MHz的时候，一个机器周期是多长时间？执行一条最长的指令需要多长时间？解：时钟周期又称为振荡周期，由单片机内部振荡电路OSC产生，定义为OSC时钟

4、频率的倒数。时钟周期又称为节拍（用P表示）。时钟周期是时序中的最小单位。一个状态有两个节拍，机器周期定义为实现特定功能所需的时间。MCS-51的机器周期由12个时钟周期构成。执行一条指令所需要的时间称为指令周期，指令周期是时序中的最大单位。由于机器执行不同指令所需的时间不同，因此不同指令所包含的机器周期数也不尽相同。MCS-51的指令可能包括14个不等的机器周期。当MCS-51的主频为12MHz时，一个机器周期为1s。执行一条指令需要的最长时间为4s。第2章 MCS-51单片机指令系统与汇编语言程序设计4. 假定累加器A中的内容为30H，执行指令1000H：MOVC A,A+PC后，把程序存储

5、器（ 1031H ）单元的内容送入累加器A中。7. 指出下列各指令在程序存储器中所占的字节数（1）MOV DPTR，#1234H 3字节（2）MOVX A， DPTR 1字节（3）LJMP LOOP 3字节（4）MOV R0，A 1字节（5）AJMP LOOP 2字节（6）MOV A，30H 2字节（7）SJMP LOOP 2字节（8）MOV B，#30H 2字节15设堆栈指针（SP）=60H，片内RAM中的（30H）=24H，（31H）=10H。执行下列程序段后，61H, 62H, 30H, 31H, DPTR及SP中的内容将有何变化？PUSH 30H PUSH 31H POP DPL PO

6、P DPH MOV 30H, #00H MOV 31H, #0FFH 解：结果为： 61H、62H单元为堆栈单元，其内容已被弹出栈。 (30H)=00H (31H)=0FFH (DPTR)=2410H(SP)=60H17完成以下的数据传送过程（1）R1的内容传送到R0。（2）片外RAM 20H单元的内容送R0。（3）片外 RAM 20H单元的内容送片内RAM 20H单元。（4）片外RAM 1000H单元的内容送片内 RAM 20H单元。（5）ROM 2000H单元的内容送R0。（6）ROM 2000H单元的内容送片内RAM 20H单元。（7）ROM 2000H单元的内容送片外RAM 20H单元

7、。解:（1）R1的内容传送到R0 ； MOV A, R1 MOV R0, A（2）片外RAM 20H单元内容送R0 ； MOV R1, #20H MOVX A, R1 MOV R0, A（3）片外 RAM 20H单元的内容送片内RAM 20H单元； MOV R0, #20H MOVX A, R0 MOV 20H, A（4）片外RAM 1000H单元的内容送片内 RAM 20H 单元； MOV DPTR, #1000H MOVX A, DPTR MOV 20H, A（5）ROM 2000H单元的内容送R0单元； CLR A MOV DPTR, #2000H MOVC A, A+DPTR MOV

8、R0, A（6）ROM 2000H 单元的内容送片内RAM 20H单元； CLR A MOV DPTR, #2000H MOVC A, A+DPTRMOV 20H, A（7）ROM 2000H单元的内容送片外RAM 20H单元。 CLR A MOV DPTR, #2000H MOVC A, A+DPTR MOV R0, #20H MOVX R0, A19编程将片内RAM的40H60H单元中内容送到片外RAM以3000H开始的单元中。并将原片内RAM数据块区域全部清0。解: ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0030HMAIN： MOV SP, #60HMOV R7，#21H MO

9、V R1，#40H MOV DPTR，#3000H LOOP： MOV A，R1 MOVX DPTR，A MOV R1, #00H INC R1 INC DPTR DJNZ R7，LOOP SJMP $ END23设有100个有符号数，连续存放在片外RAM以2000H为首地址的存储区中，试编程统计其中正数、负数、零的个数。解: ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0030HMAIN： MOV R2，#100 MOV R3，#00H MOV R4，#00H MOV R5，#00H MOV DPTR，#2000HLOOP： MOVX A，DPTR CJNE A，#00H，NET1 IN

10、C R3 SJMP NET3NET1： JB ACC.7 NET2 INC R4 SJMP NET3NET2： INC R5NET3： INC DPTR DJNZ R2，LOOP SJMP $ END24试编一查找程序，从外部RAM首地址为2000H、长度为9FH的数据块中找出第一个ASCII码A，将其地址送到20A0H和20A1H单元中。解: ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0030HMAIN: MOV SP, #60HMOV DPTR,#2000H MOV R7,#9FHLP0: MOVX A,DPTR CJNE A, #41H, LP1 MOV R2,DPL MOV R3

11、,DPH MOV DPTR,#20A0H MOV A, R2 MOVX DPTR,A INC DPTR MOV A, R3 MOVX DPTR,A SJMP LP2LP1: INC DPTR DJNZ R7, LP0LP2: RET END27编程实现将片外RAM中2400H2450H单元中的数传送到2500H2550H单元中。 解： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0030HMAIN: MOV R7,#51H MOV DPTR, #2400H LOOP: MOVX A,DPTR MOV DPH, #25H MOVX DPTR,A MOV DPH, #24H INC DPTR

12、DJNZ R7 ,LOOP SJMP $ END另一种方法：ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0030HMAIN: MOV 30H,#24H MOV 31H,#00H MOV 32H,#25H MOV 33H,#00H MOV R2,#51HLOOP: MOV DPH,30H MOV DPL,31H MOVX A,DPTR MOV DPH,32H MOV DPL,33H MOVX DPTR,A INC 31H INC 33H DJNZ R2,LOOP SJMP $ END第三章作业答案6. 设（TMOD）=0A5H，则定时器T0的状态是( 方式1计数)，定时器T1的状态是( 方式

13、2 定时)。27请写出为低电平触发的中断系统初始化程序。解：为低电平触发的中断系统初始化程序如下： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0013H LJMP INTN1 ORG 0100H MAIN： MOV SP，#60HSETB EA SETB EX1 ； 开中断 CLR PX1 ； 令为低优先级 CLR IT1 ； 令为电平触发 SJMP $ END 28说明MCS-51单片机响应中断后，中断服务的入口地址。 解:中断服务程序的入口地址如下表：中断源中断矢量外部中断0（）0003H定时器T0中断000BH外部中断1（）0013H定时器T1中断001BH串行口中断0023H36

14、使用一个定时器，如何通过软硬结合方法实现较长时间的定时？解: 设定好定时器的定时时间，采用中断方式用软件设置计数次数，进行溢出次数累计，从而得到较长的时间。37利用定时器输出周期为2 ms的方波, 设单片机晶振频率为 6 MHz。试编程实现之。解：选用定时器/计数器T0 作定时器， 工作在方式1，输出为P1.0 引脚， 2 ms 的方波可由 1 ms的高低电平相间隔而成， 因而只要每隔1 ms对 P1.0 取反一次即可得到这个方波。初值的计算如下：ST0=12/(6106)= 2106STC=M-T/T0=2161103/2106=65536500=65036=FE0CH当定时器/计数器采用方

15、式0时，初值为：TC=M-T/T0=2131103/2106=8192500=7692=1E0CH，则真正的16位计数初值为：F00CH（高8位，低5位）程序如下： ORG 0000H LJMP START ORG 000BH LJMP T0INT ； T0中断入口 ORG 0030H START： MOV SP， #60H ； 初始化程序 MOV TL0， #0CH ； T0赋初值 MOV TH0， #0FEH MOV TMOD， #01H ； 定时器/计数器0工作于方式1 SETB TR0 ； 启动T0 SETB ET0 ； 开T0中断 SETB EA ； 开总允许中断 SJMP $ T0

16、INT： PUSH ACC PUSH PSWCPL P1.0 MOV TL0， #0CH MOV TH0， #0FEH SETB TR0 ； 启动T0 POP PSW POP ACC RETI END 当采用查询方式时：兰色字部分应该为：LP1: JBC TF0, LP2 SJMP LP1LP2: CPL P1.0 MOV TL0， #0CH MOV TH0， #0FEH SETB TR0SJMP LP1END48某异步通信接口按方式3传送，已知其每分钟传送3600个字符，计算其传送波特率。解：11（位）3600（字符/分钟）=39600b/分钟=660b/s （方式3为每个字符11位）。49

17、利用8051串行口控制8位发光二极管工作，要求发光二极管每1s交替地亮、灭，画出电路图并编写程序。 解： 主程序框图如下：程序如下：ORG 0040H MOV SCON，#00H MOV SBUF，#0FFH SETB CMOV 00H，CAA： ACALL DELAYCPL 00HMOV C，00HJC BBMOV SBUF，#00HSJMP CC BB：MOV SBUF，#0FFHCC：AJMP AADELAY： MOV R7，#8 D1：MOV R6，#250D2：MOV R5，#250D3：DJNZ R5，D3 DJNZ R6，D2 DJNZ R7，D1 RET END第四章作业答案1

18、6 MCS-51单片机系统中，片外程序存储器和片外数据存储器共用16位地址线和8位数据线，为何不会产生冲突？解：程序存储器和数据存储器虽然共用16位地址线和8位数据线，但由于数据存储器的读和写由和信号控制，而程序存储器由读选通信号控制，这些信号在逻辑上时序上不会产生冲突，因此，两者虽然共处于同一地址空间，但由于控制信号不同，所以不会发生总线冲突。18某单片机应用系统，需扩展2片8KB的EPROM和2片8KB的RAM，采用地址译码法，画出硬件连接图，并指出各芯片的地址范围。解：硬件连接电路图如图4.18所示。各芯片的地址范围为： 2764（1#）：0000H1FFFH 2764（2#）：2000

19、H3FFFH6264（1#）：4000H5FFFH 6264（2#）：6000H7FFFH图4.18 4.18题硬件连接电路图218255A的端口地址为7F00H7F03H，试编程对8255A初始化，使A口按方式0输入，B口按方式1输出。解： 程序如下：MOV DPTR，#7F03HMOV A，#10010100BMOV DPTR，A25使用8255A或者8155的B端口驱动红色和绿色发光二极管各4只，且红、绿发光二极管轮流发光各1s，不断循环，试画出包括地址译码器、8255A或8155与发光管部分的接口电路图，并编写控制程序。解：电路连接图如图4.25所示。图4.25 4.25题硬件连接电路

20、图其中，PB0PB3接红色发光二极管，PB4PB7接绿色发光二极管。设MCS-51单片机主频为12MHz。程序如下：ORG 0000HLJMP STARTORG 0030H START：MOV SP, #60HMOV DPTR, #7FFFH ; 数据指针指向8255A控制口 MOV A, #80H MOVX DPTR, A ; 工作方式字送8255A控制口 MOV DPTR, #7FFDH ; 数据指针指向8255A 的B口MOV A, #0FH ; 置红色发光二极管亮LP1： MOVX DPTR, A ; 置红色发光二极管亮 LCALL DELAY ; 调用1S延时子程序 CPL A ;

21、置发光二极管亮反色 LJMP LP1 ; 循环执行 DELAY： MOV R7，#8 ; 1S延时子程序D1：MOV R6，#250D2：MOV R5，#250D3：DJNZ R5，D3 DJNZ R6，D2DJNZ R7，D1RETEND 采用定时器T0方式1中断实现1S定时。 1S=50mS20次。 T0方式1实现50mS定时，初值=216-50mS/1S=15536=3CB0H（1S=20mS50次，初值=216-20mS/1S=45536=B1E0H）ORG 0000HLJMP STARTORG 000BHLJMP TT0ORG 1000 HSTART：MOV SP, #60HMOV

22、DPTR, #7FFFH ; 数据指针指向8255A控制口 MOV A, #80H MOVX DPTR, A ; 工作方式字送8255A控制口 MOV DPTR, #7FFDH ; 数据指针指向8255A 的B口MOV A, #0FH ; 置红色发光二极管亮MOV R2, AMOVX DPTR, A ; 置红色发光二极管亮MOV 30H, #00H ; 次数计数单元初值 MOV TL0， #0B0H ; T0赋初值 MOV TH0， #3CH MOV TMOD， #01H ; 定时器/计数器0工作于方式1 SETB TR0 ; 启动T0 SETB ET0 ; 开T0中断 SETB EA ; 开

23、总允许中断LP1：SJMP LP1 ; 等待定时器中断TT0：PUSH ACC PUSH PSW INC 30H MOV A, 30H CJNE A, #20, LP2 MOV A, R2 CPL A MOV R2, A MOVX DPTR, A MOV 30H, #00HLP2： MOV TL0， #0B0H ; T0赋初值 MOV TH0， #3CH POP PSW POP ACC SETB TR0RETIEND26简述RS-232C, RS-422A及RS-485串行通信接口的特点，画出在双机通信情况下，3个串行通信接口的接口电路。解：RS-232C采取不平衡传输方式，是为点对点（即只用

24、一对收、发设备）通信而设计的，采用负逻辑，其驱动器负载为3k7k。由于RS-232C发送电平与接收电平的差仅为23V，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，因此，RS-232C适用于传送距离不大于15m，速度不高于20kb/s的本地设备之间通信的场合。RS-422由RS-232发展而来，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mb/s，传输距离延长到1220m（速率低于100kb/s时），并允许在一条平衡总线上最多连接10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡的通信总线标准。RS-485是在RS-422的基础上制定的标准，增加了多点、双向通信能力，

25、通常在要求通信距离为几十米至上千米时，广泛采用RS-485总线标准。它采用平衡发送和差分接收，即在发送端，驱动器将TTL电平信号转换成差分信号输出；在接收端，接收器将差分信号变成TTL电平。具有较高的灵敏度，能检测低至200mV的电压，具有抑制共模干扰的能力，数据传输可达千米以上。RS-232的双机通信接口电路如图4.26-1所示。图4.26-1 4.26题硬件连接电路图RS-422和RS-485的双机通信接口电路如图4.26-2所示。 图4.26-2 4.26题硬件连接电路图31何谓“看门狗”？它如何实现对系统程序的监控？解：“看门狗（WDT）”，也称为程序监视定时器。WDT的作用是通过不断

26、监视程序每周期的运行事件是否超过正常状态下所需要的时间，从而判断程序是否进入了“死循环”，并对进入“死循环”的程序作出系统复位处理。在程序中设置适当的指令，清WDT，就可监视微处理器的工作。例如在主程序开始时，将WDT置位，如果主程序执行过程中产生死循环，就无法清WDT，超过WDT的定时时间时，WDT就会对微处理器发出复位信号。从而实现对系统程序的监控。32说明I2C总线的特点以及在单片机中实现该总线的方法。解： I2C总线是由串行数据线SDA和串行时钟线SCL构成的，可发送和接收数据。它允许若干兼容器件共享总线。所有挂接在I2C总线上的器件和接口电路都应具有I2C总线接口，且所有的SDA/S

27、CL同名端相连。总线上所有器件要依靠SDA发送的地址信号寻址，不需要片选线。I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。占用的空间小，降低了互连成本。总线的长度可高达7.6m，并且能够以10kbps的最大传输速率支持40个组件。支持多主控器件，其中，任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主器件。主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在某时刻只能有一个主控器件。在单片机控制系统中，广泛使用I2C器件。如果单片机自带I2C总线接口，则所有I2C器件对应连接到该总线上即可；若无I2C总线接口，则可以使用I/O口模拟I2C总线。 使用单片机I/O口模拟I2C总线时，硬件连接非常简单，只需两条I/O口线

28、即可，在软件中分别定义成SCL和SDA。MCS-51单片机实现I2C总线接口电路如图4.32所示。图4.32 4.32题硬件连接电路图电路中单片机的P1.0引脚作为串行时钟线SCL，P1.1引脚作为串行数据线SDA，通过程序模拟I2C串行总线的通信方式。I2C总线适用于通信速度要求不高而体积要求较高的应用系统。第五章作业答案6. 当DAC 0832 D/A转换器的接8031的P2.0时，程序中0832的地址指针DPDR寄存器应置为（ D ）。A：0832H B；FE00H C：FEF8H D；以上三种都可以10简述D/A转换器的主要技术指标。 解：D/A转换器的主要性能指标有：（1）分辨率：单

29、位数字量所对应模拟量增量，即相邻两个二进制码对应的输出电压之差称为D/A转换器的分辨率。它确定了D/A产生的最小模拟量变化，也可用最低位（LSB）表示。（2）精度：精度是指D/A转换器的实际输出与理论值之间的误差，它是以满量程VFS的百分数或最低有效位（LSB）的分数形式表示。（3）线性误差：D/A转换器的实际转换特性（各数字输入值所对应的各模拟输出值之间的连线）与理想的转换特性（始、终点连线）之间是有偏差的，这个偏差就是D/A的线性误差。即两个相邻的数字码所对应的模拟输出值（之差）与一个LSB所对应的模拟值之差。常以LSB的分数形式表示。（4）转换时间TS（建立时间）：从D/A转换器输入的数字量发生变化开始，到其输出模拟量达到相应的稳定值所需要的时间称为转换时间。22具有8位分辨率的A/D转换器，当输入05V电压时，其最大量化误差是多少？解：对于8位A/D转换器，实际满量程电压为5V，则其量化单位1LSB=5V/256=0.0196V,考虑到A/D转换时会进行四舍五入处理，所以最大量化误差为（1/2）LSB,即0.0098V。23在一个80C51单片机与一片DAC0832组成的应用系统中，DAC0832的地址为7FFFH，输出电压为05V。试画出有关逻辑电路图，并编写产生矩形波，其波形占空比为1:4，高电平为2.5V，低