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1、MCS51单片机原理和接口技术习题参考答案MCS-51单片机原理和接口技术习题参考答案第一章绪论1-1解答：第一台计算机的研制目的是为了计算复杂的数学难题。它的特点是：计算机字长为12位，运算速度为5000次/，使用18800个电子管，1500个继电器，占地面积为150m2，重达30t，其造价为100多万美元。它的诞生，标志着人类文明进入了一个新的历史阶段。1-2解答：单片微型计算机简称单片机。一个完整的单片机芯片至少有中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、定时/计数器及I/O接口等部件。1-3解答：单片机的发展大致经历了四个阶段：第一阶段（19701974年），为

2、4位单片机阶段；第二阶段（19741978年），为低中档8位单片机阶段；第三阶段（19781983年），为高档8位单片机阶段；第四阶段（1983年至今），为8位单片机巩固发展阶段及16位单片机、32位单片机推出阶段。1-4解答：Intel公司的MCS-48系列、MCS-51系列、MCS-96系列产品；Motorola公司的6801、6802、6803、6805、68HC11系列产品；Zilog公司的Z8、Super8系列产品；Atmel公司的AT89系列产品；Fairchild公司的F8和3870系列产品；TI公司的TMS7000系列产品；NS公司的NS8070系列产品；NEC公司的COM87

3、（PD7800）系列产品；National公司的MN6800系列产品；Hitachi公司的HD6301、HD63L05、HD6305。1-5解答：（1）8031/8051/8751三种型号，称为8051子系列。8031片内没有ROM，使用时需在片外接EPROM。8051片内含有4KB的掩模ROM，其中的程序是生产厂家制作芯片时烧制的。8751片内含有4KB的EPROM，用户可以先用紫外线擦除器擦除，然后再利用开发机或编程器写入新的程序。（2）8032A/8052A/8752A是8031/8051/8751的增强型，称为8052子系列。其中片内ROM和RAM的容量比8051子系列各增加一倍，另外

4、，增加了一个定时/计数器和一个中断源。（3）80C31/80C51/87C51BH是8051子系列的CHMOS工艺芯片，80C32/80C52/87C52是8052子系列的CHMOS工艺芯片，两者芯片内的配置和功能兼容。1-6解答：8052子系列片内ROM和RAM的容量比8051子系列各增加一倍，另外，增加了一个定时/计数器和一个中断源。1-7解答：AT89系列单片机是美国Atmel公司的8位Flah单片机产品。它的最大特点是在片内含有Flah存储器，在系统的开发过程中可以十分容易地进行程序的修改，使开发调试更为方便。AT89系列单片机以8031为内核，是与8051系列单片机兼容的系列。1-8

5、解答：第二章MCS-51系列单片机的结构及原理2-1解答：MCS-51单片机由8个部件组成：中央处理器（CPU），片内数据存储器（RAM），片内程序存储器（ROM/EPROM），输入/输出接口（I/O口，分为P0口、P1口、P2口和P3口），可编程串行口，定时/计数器，中断系统及特殊功能寄存器（SFR）。中央处理器（CPU）：单片机的核心部分，它的作用是读入和分析每条指令，根据每条指令的功能要求，控制各个部件执行相应的操作。片内数据存储器（RAM）：存放各项操作的临时数据。片内程序存储器（ROM/EPROM）：存放单片机运行所需的程序。输入/输出接口（I/O口）：单片机与外设相互沟通的桥梁。可

6、编程串行口：可以实现与其它单片机或PC机之间的数据传送。定时/计数器：具有可编程功能，可以完成对外部事件的计数，也可以完成定时功能。中断系统：可以实现分时操作、实时处理、故障处理等功能。特殊功能寄存器（SFR）：反映单片机的运行状态，包含了单片机在运行中的各种状态字和控制字，以及各种初始值。2-2解答：EA引脚是片内外程序存储器的选择信号。当EA端保持高电平时，访问内部程序存储器，但在PC（程序计数器）值超过0FFFH（对于8051/8751/80C51）或1FFFH（对于8052）时，将自动转向访问外部程序存储器。当EA端保持低电平时，不管是否有内部程序存储器，则只访问外部程序存储器。由于8

7、031片内没有程序存储器，所以在使用8031时，EA引脚必须接低电平。2-3解答：在MCS-51单片机中，除P3口具有第二功能外，还有3条控制线具有第二功能。P3口的第二功能：P3.0R某D：串行数据接收端P3.1T某D：串行数据发送端P3.2INT0：外部中断0申请输入端P3.3INT1：外部中断1申请输入端P3.4T0：定时器0计数输入端P3.5T1：定时器1计数输入端P3.6WR：外部RAM写选通P3.7RD：外部RAM读选通3条控制线的第二功能：ALEPROG：片内EPROM编程脉冲。片内具有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。RESETVPD：备用电源。VCC

8、掉电期间，此引脚可接备用电源，以保持内部RAM数据不丢失。EAVPP：片内EPROM编程电源。在对片内具有EPROM的芯片进行编程时，此引脚用于施加21V编程电源。2-4解答：内部数据存储器：共256字节单元，包括低128个单元和高128个单元。低128字节又分成3个区域：工作寄存器区（00H1FH），位寻址区（20H2FH）和用户RAM区（30H7FH）。高128字节是供给特殊功能寄存器使用的，因此称之为特殊功能寄存器区。内部程序存储器：在8031片内无程序存储器，8051片内具有4KB掩模ROM，8751片内具有4KBEPROM。2-5解答：RS10011RS00101当前寄存器组第0组工

9、作寄存器第1组工作寄存器第2组工作寄存器第3组工作寄存器2-6解答：内部RAM低128个单元按用途分成3个区域：工作寄存器区（00H1FH），位寻址区（20H2FH）和用户RAM区（30H7FH）。2-7解答：DPTR是数据指针寄存器，是一个16位寄存器，用来存放16位存储器的地址，以便对外部数据存储器RAM中的数据进行操作。DPTR由高位字节DPH和低位字节DPL组成。2-8解答：所谓堆栈，顾名思义就是一种以“堆”的方式工作的“栈”。堆栈是在内存中专门开辟出来的按照“先进后出，后进先出”的原则进行存取的RAM区域。堆栈的用途是保护现场和断点地址。在8051单片机复位后，堆栈指针SP总是初始化

10、到内部RAM地址07H。从08H开始就是8051的堆栈区，这个位置与工作寄存器组1的位置相同。因此，在实际应用中，通常要根据需要在程序初始化时对SP重新赋值，以改变堆栈的位置。2-9解答：程序状态字寄存器PSW是8位寄存器，用于存放程序运行的状态信息。CY（PSW.7）：进位标志位。AC（PSW.6）：辅助进位标志位。F0（PSW.5）、F1（PSW.1）：用户标志位。RS1（PSW.4）、RS0（PSW.3）：工作寄存器组选择位。OV（PSW.2）：溢出标志位。P（PSW.0）：奇偶标志位。2-10解答：P0口由一个所存器、两个三态输入缓冲器、场效应管、控制与门、反相器和转换开关组成；作为输

11、出口时，必须外接上拉电阻才能有高电平输出，作为输入口时，必须先向锁存器写“1”；作为普通I/O口使用或低8位地址/数据总线使用。P1口内没有转换开关，但有上拉电阻；只用作普通I/O口使用。P2口比P1口多了一个转换控制开关；作为普通I/O口使用或高8位地址线使用。P3口比P1口增加了与非门和缓冲器；具有准双向I/O功能和第二功能。上述4个端口在作为输入口使用时，应注意必须先向端口写“1”。2-11解答：指令周期：执行一条指令所需要的时间。机器周期：CPU完成一个基本操作所需要的时间。状态：振荡脉冲经过二分频后，得到的单片机的时钟信号。拍：振荡脉冲的周期。当晶振频率为12MHz时，一个机器周期为

12、1；当晶振频率为8MHz时，一个机器周期为3。2-12解答：在时钟电路工作后，只要在单片机的RESET引脚上出现24个时钟震荡脉冲（两个机器周期）以上的高电平，单片机就能实现复位。复位后，CPU和系统都处于一个确定的初始状态，在这种状态下，所有的专用寄存器都被赋予默认值，除SP=07H，P0P3口为FFH外，其余寄存器均为0。2-13解答：8051单片机应用系统的电压检测电路监测到电源下降时，触发外部中断，在中断服务子程序中将外部RAM中的有用数据送入内部RAM保存。（内部RAM由备用电源供电）80C51单片机应用系统的电压检测电路监测到电源降低时，也出发外部中断，在中断服务子程序中，除了要将

13、外部RAM中有用的数据保存以外，还要将特殊功能寄存器的有用内容保护起来，然后对电源控制寄存器PCON进行设置。2-14解答：单片机退出空闲状态有两种方法：中断退出和硬件复位退出。第三章MCS-51系列单片机的指令系统3-1解答：指令是规定计算机进行某种操作的命令，一台计算机所能执行的指令集合称为该计算机的指令系统。计算机内部只识别二进制数，因此，能别计算机直接识别、执行的指令时使用二进制编码表示的指令，这种指令别称为机器语言指令。以助记符表示的指令就是计算机的汇编语言指令。3-2解答：标号：操作数；注释3-3解答：（1）立即寻址：操作数在指令中直接给出，立即数前面有“#”。（2）直接寻址：在指

14、令中直接给出操作数地址。对应片内低128个字节单元和特殊功能寄存器。（3）寄存器寻址：以寄存器的内容作为操作数。对应的寄存器有：R0R7、A、AB寄存器和数据指针DPTR。（4）寄存器间接寻址：以寄存器的内容作为RAM地址，该地址中的内容才是操作数。对应片内RAM的低128个单元采用R0、R1作为间址寄存器，片外RAM低256个单元可用R0、R1作为间址寄存器，整个64KB空间可用DPTR作为间址寄存器。（5）变址寻址：以DPTR或PC作为基址寄存器，以累加器A作为变址寄存器，并以两者内容相加形成的16位地址作为操作数地址。对应片内、片外的ROM空间。（6）相对寻址：只在相对转移指令中使用。对

15、应片内、片外的ROM空间。（7）位寻址：对可寻址的位单独进行操作。对应位寻址区20H2FH单元的128位和字节地址能被8整除的特殊功能寄存器的相应位。3-4解答：直接寻址方式。3-5解答：寄存器间接寻址方式。3-6解答：立即寻址方式，直接寻址方式，寄存器寻址方式，寄存器间接寻址方式，位寻址方式。3-7解答：变址寻址方式3-8解答：对于8052单片机内部RAM的高128B，必须采用寄存器间接寻址方式进行访问。3-9解答：外部数据传送指令有6条：二者访问的空间不同，寻址方式不同。前1条指令是变址寻址方式，对ROM操作。后1条指令是寄存器间接寻址方式，对片外RAM操作。3-10解答：R030H，（R

16、0）=30HA（R0），（A）=40HR1（A），（R1）=40HB（R1），（B）=10H（R1）（P1），（R1）=（40H）=EFHP2（P1），（P2）=EFH10H20H，（10H）=20H30H（10H），（30H）=20H结果：（R0）=30H，（A）=40H，（R1）=40H，（B）=10H，（40H）=EFH，（P2）=EFH，（10H）=20H，（30H）=20H3-11解答：（5）ROM中的数据需要使用查表指令才能读出来，所以此题不能使用一般的传送指令从ROM中读数据。本题需要采用查表指令。ORG0200HMOVDPTR，#TABMOVA，R7（1）该组指令执行后（A）=

17、00H，不影响CY位。（2）该组指令执行后（A）=00H，影响CY位。说明：单独执行INC指令，只影响奇偶标志位P，不影响半进位标志位AC和进位位CY位。执行ADD指令后，将影响CY、AC和P位。3-16解答：本题涉及的是16位数的减法运算，首先应让低8位相减，然后让高8位带着借位相减。注意：应在低8位相减前将进位位CY清空0。CLRCMOVA，#56HSUBBA，#78HMOVR0，AMOVA，#23HSUBBA，#45HMOVR1，A3-17解答：DAA指令的作用是对A中刚进行的两个BCD码的加法结果进行修正，即继续使BCD码加法运算的结果保持为BCD码。使用时，DAA指令只能使用在加法指

18、令后，即ADD指令和ADDC指令。DJNZR7，LOOP3-22解答：MOVA，#01HLOOP：MOVP0，ARLALCALLDELAYSJMPLOOPDELAY：MOVR7，#00HDELAY1：MOVR6，#00HDJNZR6，$DJNZR7，DELAY1RET3-23解答：ORLC，11HMOV11H，CMOVC，P1.0ORLC，10HANLC，11HMOVP1.0，C3-24解答：（1）正确。（2）错误。原因：清零指令只能用于累加器ACC和位操作，而本题中E0H只能是字节地址（位地址的范围是00H7FH），所以该条指令错误。（3）错误。原因：ACC是直接字节地址，不能用于清零指令。

19、（4）正确。ACC.0是一个位，可以应用到清零指令中。（5）正确。（6）错误。原因：取反指令只能用于累加器ACC和位操作，而本题中E0H只能是字节地址（位地址的范围是00H7FH），所以该条指令错误。（7）错误。原因：ACC是直接字节地址，不能用于取反指令。（8）正确。ACC.0是一个位，可以应用到取反指令中。3-25解答：ANLA，BORLA，CMOVF，C3-26解答：指令LJMPaddr16是长转移指令，指令中提供了16位目的地址，寻址范围是64KB。指令AJMPaddr11是绝对转移指令，指令中11位目的地址，其中a7a0在第二字节，a10a8则占据第一字节的高3位，寻址范围是与PC当

20、前值（本指令所在地址+本条指令所占用的字节数2）在同一个2K的区域内。3-27解答：（1）MOVP1，#0CAH；P1CAH，P1=CAH=11001010BMOVA，#56H；A56H，A=56H=01010110BJBP1.2，L1；若P1.2=1，则转移至L1JNBACC.3，L2；若ACC.3=0，则转移至L2L1：L2：执行完本段程序后将转移至L2，因为P1.2=0，ACC.3=0，所以转至L2。（2）MOVA，#43H；A43H，A=43H=01000011BJBACC.2，L1；若ACC.2=1，则转移至L1JBCACC.6，L2；若ACC.6=1，则转移至L2，同时将ACC.6

21、清零L1：L2：执行完本段程序后将转移至L2，因为ACC.2=0，ACC.6=1，所以转至L2，并且将ACC.6清零。3-28解答：（1）MOVA，P1CPLAANLA，#0F0HSWAPAMOVP1，A（2）：LOOP：JNBP1.4，L1；JNBP1.5，L2；JNBP1.6，L3；JNBP1.7，L4；LJMPLOOP；L1：MOVP1，#01H；LJMPLOOP；L2：MOVP1，#02H；LJMPLOOP；L3：MOVP1，#03H；LJMPLOOP；5-6解答：单片机系统复位后（TMOD）=00H，即T0工作在模式0，使用的是TL0的低5位和TH0构成13位定时/计数器，由于（TH

22、0）=06H，（TL0）=00H，所以定时的初值为：某=0000011000000B=192假设系统晶振频率为6MHz，机器周期T=2，则定时时间为：5-7解答：ORGLJMPORGSTART：MOVMOVSETBLOOP：SETBMOVLOP1：JBCSJMPLOP2：CLRMOVLOP3：JBCSJMPEND5-8解答：ORGLJMPORGSTART：MOVLOOP：CLRMOVMOVSETBLOP1：JBCSJMPLOP2：CLRMOVMOVSETBLOP3：JBCSJMPEND5-9解答：定时值=（M-某）T=（213-192）某2=16000=16m0000HSTART0200HTM

23、OD，#20HTL1，#231TR1P1.2TH1，#81TF1，LOP2LOP1P1.2TH1，#231TF1，LOOPLOP30000HSTART0300HTMOD，#51HTR0TL1，#18HTH1，#0E0HTR1TF1，LOP2LOP1TR1TL0，#18HTH0，#0E0HTR0TF0，LOOPLOP3TF0为定时/计数器T0的溢出标志位。TF1为定时/计数器T1的溢出标志位。TF2为定时/计数器T2的溢出中断标志位。E某F2为定时/计数器T2的外部触发中断标志位。当定时/计数器T0或T1溢出时TF0或TF1由硬件置1，使用查询方式时，此位做状态位供查询，查询有效后需由软件清零；

24、使用中断方式时，此位做中断申请标志位，进入中断服务后被硬件自动清零。当定时/计数器T2计数溢出或外部触发时，TF2或E某F2置1，并申请中断，但该两位只能靠软件清除。5-10解答：RCLK为接收时钟选择位，靠软件置位或清除，用以选择定时/计数器2或1做串行口接收波特率发生器。TCLK为发送时钟选择位，靠软件置位或清除，用以选择定时/计数器2或1做串行口发送波特率发生器。如果两者都被清零，则T2工作在定时/计数器方式。此时当C/T2=0时，TH2和TL2计的是机器周期数，做定时器使用；当C/T2=1时，计数脉冲来自T2（P1.0）引脚，TH2和TL2做外部信号脉冲计数用。5-11解答：52系列单

25、片机的T0、T1和T2对外来脉冲进行计数时，T0的外来脉冲引入引脚为P3.4；T1的外来脉冲引入引脚为P3.5；T2的外来脉冲引入引脚为P1.0。5-12解答：CP/RL2为捕获或重装载标志，由软件设置或清除。当CP/RL2=1时选择捕获功能，这时若E某EN2=1，且T2E某端的信号负跳变时，发生捕获操作，即把TH2和TL2的内容传递给RCAP2H和RCAP2L；当CP/RL2=0时，选择重装载功能，这时若定时器2溢出，或在E某EN2=1条件下T2E某端信号有负跳变，都会造成自动重装载操作，即把RCAP2H和RCAP2L的内容传送给TH2和TL2。5-13解答：初值=65536foe/（波特率

26、某2某16）=65536（11.0592某106）/（19200某2某16）=6553618=65518=FFEEH即T2的重复装载常数为：TH2=0FFH，TL2=0EEH第6章串行接口61解答：计算机与外界信息交换的基本方式可分为并行通信与串行通信：并行通信是数据的各位同时传送，并行通信的特点是传送速度快，但不适用长距离传输；串行通信是数据的各位依次逐位传送，串行通信的特点是传送速度较慢，但传输距离较长。并行通信适合近距离的CPU之间或设备之间快速进行数据交换；串行通信适合长距离的CPU之间或设备之间进行数据交换，或近距离的慢速数据交换。62解答：异步通信依靠起始位、停止位、保持通信同步。

27、特点是数据在线路上的传送不连续，传送时，字符间隔不固定，各个字符可以是连续传送，也可以间断传送，这完全取决于通信协议或约定。串行异步通信的数据帧格式如图6-1：一位起始位“0”电平；其后是5位、6位、7位或8位数据位，低位在前，高位在后；后面是一位奇偶校验位；最后是停止位“1”电平。起始位D0D1D2D3D4D5D6D7奇偶校验位停止位图6-1异步通信的数据帧格式63解答：串行通信有3种数据传送形式单工方式：数据传送是单向的。半双工方式：数据传送是双向的，在同一时间只能做一个方向的传送。全双工方式：数据传送是双向的，即可同时发送，又可同时接收。ABABABA单工方式b半双工方式C全双工方式图6

28、-2串行通信数据传送3种形式64解答：波特率表示每秒传输的二进制数据位数。Fb11某2502750其波特率应为2750bp。65解答：模式0是同步位移寄存器方式，用于I/O口的串、并转换。模式1是8位异步通信方式，桢格式10位，波特率可变，用于双机通信。模式2是9位异步通信方式，桢格式11位，波特率固定，用于多机通信。模式3是9位异步通信方式，桢格式11位，波特率可变，用于多机远距离通信。模式1、2、3的区别主要表现在桢格式和波特率两个方面。66解答：模式0的波特率固定：foc/12模式2的波特率固定：foc/n（n=64或32）模式1、3的波特率可变：T1溢出率/n（n=32或16）67解答

29、：定时器T1模式2是自动装载初值模式，波特率精度高。若已知系统晶振频率、通信选用的波特率，其初值某256foc(mod1)384某波特率68解答：MCS-51单片机串行口的模式0是同步位移寄存器方式，用于I/O口的串、并转换。扩展并行I/O口时，需要对串行控制寄存器SCON进行初始化设置；串行口需外接移位寄存器，串行口的T某D端作为同步时钟端，R某D作为串行数据的I/O端。69解答：多机通信时，主机发送的信息可传送到各个从机，而各从机发送的信息只能被主机接收，利用SCON中的TB8/RB8和SM2可实现多机通信。多机通信过程：所有从机在初始化时置SM2=1，都处于只能接收主机发送的地址桢（RB

30、8=1）。主机发送地址桢（TB8=1），指出接收从机的地址。所有从机接收到主机发送的地址桢后，与自身地址相比较，相同则置SM2=0；相异则保持SM2=1不变。主机发送数据桢（TB8=0），由于指定的从机已将SM2=0，能接收主机发送的数据桢，而其它从机仍置SM2=1，对主机发送的数据桢不予理睬。被寻址的从机与主机通信完毕，重置SM2=1，恢复初始状态。610解答：串行口工作在模式2，确定SMOD1。未规定波特率，定时器初值任取，但两机要保持一致。甲机发送子程序：T某DA：MOVTMOD，#20H；置T1定时器工作方式2MOVTL1，#0FDH；置初值MOVTH1，#0FDH；置初值SETBTR

31、1；启动T1MOVSCON，#90H；置串口方式2，允许接收，且SM2=0MOVPCON，#80H；置SMOD=1（SMOD不能位操作）CLRES；禁止串行中断MOVSBUF，A；发送JNBTI，$；等待一桢数据发送完毕CLRTI；清发送中断标志INCDPTR；指向下一字节单元DJNZR2，TRSA；判数据发完否？未完继续RET；乙机接收子程序：R某DB：MOVTMOD，#20H；置T1定时器工作方式2MOVTL1，#0FDH；置初值MOVTH1，#0FDH；置初值SETBTR1；启动T1MOVSCON，#90H；置串行方式2，允许接收，且SM2=0MOVPCON，#80H；置SMOD=1（SMOD不能位操作）CLRES；禁止串行中断MOVDPTR，#1400H；置接收数据区首地址MOVR2，#51H；置接收数据长度SETBREN；启动接收SETBF0；先置出错标志F0为1。RDSB：JNBRI，$；等待一桢数据接收完毕JCRDSB2；都是1，则正确MOVC,RB8ORLC,PJNCRDSB2；都是0，则正确LJMPR某DBD；出错RDSB2：INCDPTR；指向下一数据存储单元DJNZR2，RDSB；判数据接收完否？未完继续CLRF0；正确接收，则清除出错标志F0R某DBD：RET；第7章中断系统71