《单片机原理及应用》课后习题答案.doc 22页

'第2章MCS－51的基本结构2.1MCS-51单片机内部包含那些主要逻辑功能部件？各个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单片机外部总线结构是怎样的？2.4MCS-51单片机存储器的组织结构是怎样的？2.5MCS-51系列单片机的存储器可划分为几个空间？各自的地址范围和容量是多少？在使用上有什么不同？2.68051如何确定和改变当前工作寄存器组？2.7MCS-51单片机的程序存储器中0000H、0003H、000BH、0013H、001BH和0023H这几个地址具有什么特殊的功能？2.88051单片机有哪几个特殊功能寄存器？可位寻址的SFR有几个？2.9程序状态寄存器PSW的作用是什么？常用标志有哪些位？作用是什么？2.10（SP）=30H指什么？2.11MCS-51系列单片机的P0、P1、P2和P3口各有什么特点？2.12ALE信号有何功用？一般情况下它与机器周期的关系如何？在什么条件下ALE信号可用作外部设备的定时信号。2.13有那几种方法能使单片机复位？复位后各寄存器的状态如何？复位对内部RAM有何影响？2.14MCS-51的时钟振荡周期、机器周期和指令周期之间有何关系？ 2.1MCS-51单片机内部包含那些主要逻辑功能部件？各个功能部件的最主要的功能是什么？答案：MCS-51单片机内部主要包括以下几个部分：1．一个8位微处理器CPUMCS-51单片机中有一个8位的CPU，包括运算器和控制器两个部分，并且增加了面向控制的处理功能，不仅可以处理字节数据还可以进行位变量的处理，如位处理、查表、状态检测、中断处理等。2．数据存储器RAM和特殊功能寄存器SFR片内具有128Bytes（52系列为256Bytes）的数据存储器，，片外最多可以扩展64KB。数据存储器用来存储单片机运行期间的工作变量、运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等。3．内部程序存储器ROM内部具有4KB（51系列）/8KB（52系列）的程序存储器（FLASH），用来存储用户程序。如果片内程序存储器容量不够可以外部扩展程序存储器，最多可以扩展64KB。4．两个定时/计数器MCS-51单片机内部具有2个16位的定时器/计数器。在使用中，这两个定时器/计数器既可以进行精确的计时，又可以对外部事件进行计数，是最常用和最基本的部件。5．四个8位可编程的I/O（输入/输出）并行端口四个8位的并行端口，其中P0为双向口，P1～P3为准双向口。6．一个串行通信端口 一个全双工的串行口，具有四种工作方式。可以用来进行串行异步通信，与PC机或者多个单片机主从通信或者构成多机系统实现更强大的功能。7．中断控制系统MCS-51单片机具有5个固定的可屏蔽中断源，3个在片内，2个在片外，它们在程序存储器中有各自固定的中断入口地址，由此进入中断服务程序。5个中断源有两个中断优先级，可形成中断嵌套。8．内部时钟电路单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准。2.2MCS-51的EA端有何用途？答案：EA访问外部程序存储器控制信号。对8051和8751，它们片内有4KB的程序存储器，当EA为高电平时，分两种情况。若访问的地址空间在0-4K范围内，CPU访问片内程序存储器。访问的地址超出4K时，CPU将自动执行外部程序存储器，即访问外部ROM。当EA接低电平时，CPU只访问外部EPROM/ROM，而不管是否有片内程序存储器。对8031，EA必须接地。2.3MCS-51单片机外部总线结构是怎样的？答案：1．地址总线（AB）：地址总线宽度为16位，由P0口经地址锁存器提供低8位地址（A0-A7）；P2口直接提供高8位地址（A8～A15）。地址信号是由CPU发出的，故地址总线是单方向的。 2．数据总线（DB）：数据总线宽度为8位，用于传送数据和指令，由P0口提供。3．控制总线（CB）：控制总线随时掌握各种部件的状态，并根据需要向有关部件发出命令。其中地址总线和数据总线，以及控制总线和IO都有部分功能上的重叠，也就是有些口线既是地址总线也是数据总线，而有些控制总线也是IO。2.4MCS-51单片机存储器的组织结构是怎样的？答案：MCS－51单片机的存储器采用的是哈佛（Harvard）结构，即程序存储器和数据存储器分开编址，在空间上是各自独立的，两种存储器有自己的寻址方式和寻址空间。2.5MCS-51系列单片机的存储器可划分为几个空间？各自的地址范围和容量是多少？在使用上有什么不同？答案：MCS－51的存储器空间可以划分为以下4种，分别是：程序存储器；内部数据存储器；内部特殊功能寄存器；外部数据存储器； 对89S51来说，程序存储器分为片内程序存储器和片外程序存储器，片内程序存储器地址范围为0000H-0FFFH,4KB；片外程序存储器地址范围0000H～FFFFH，64KB。内部程序存储器与外部程序存储器统一编址，当EA为高电平时，从内部程序存储器开始读取程序，达到4KB后跳到片外程序存储器的1000H开始读取程序；当EA为低电平时，直接从片外程序存储器的0000H开始处读取程序。内部数据存储器地址范围为00H～7FH，128B，在程序中做通用存储器使用。内部特殊功能寄存器地址范围80H～FFH，128B，专用于控制、管理片内算术逻辑部件、并行I/O口、串行I/O口、定时器/计数器、中断系统等功能模块的工作。外部数据存储器地址范围0000H～FFFFH，64KB，又称为外部数据RAM，当单片机内部128个字节的数据RAM不能满足系统工作的需要时，可以通过它的外部总线扩展外部数据存储器。2.68051如何确定和改变当前工作寄存器组？答案：状态寄存器PSW中RS1,RS0两位进行寄存器组选择，00组0（00H-07H）01组1（08H-0FH）10组2（10H-17H）11组3（18H-1FH）2.7MCS-51单片机的程序存储器中0000H、0003H、000BH、0013H、001BH和0023H这几个地址具有什么特殊的功能？答案：0000H：单片机复位后，PC＝0000H，程序从0000H开始执行指令，故系统必须从0000H单元开始取指令，执行程序。0003H：外部中断0入口地址。 000BH：定时器0中断入口地址。0013H：外部中断1入口地址。001BH：定时器1中断入口地址。0023H：串行口中断入口地址。在系统中断响应之后，将自动转到各中断入口地址处执行程序。2.88051单片机有哪几个特殊功能寄存器？可位寻址的SFR有几个？答案：8051有21个特殊功能寄存器，包括：A—累加器，B—寄存器，PSW—程序状态字，SP——堆栈指针，DPTR——数据指针寄存器，PC——程序计数器（16位），P0～P3——I/O端口，IP——中断优先级控制寄存器，IE——中断允许控制寄存器，TMOD——定时器/计数器方式控制寄存器，TCON——定时器/计数器控制寄存器，TH0，TL0——定时器/计数器0，TH1，TH1——定时器/计数器1，SCON——串行端口控制寄存器，SBUF——串行数据缓冲器，PCON——电源控制寄存器。可位寻址的SFR有11个。2.9程序状态寄存器PSW的作用是什么？常用标志有哪些位？作用是什么？答案：PSW—程序状态字。主要起着标志寄存器的作用。常用标志位及其作用如下：Cy—— 进（借）位标志，其主要作用是保存算术运算的进或借位并在进行位操作时做累加器。在执行某些算术和逻辑指令时，可以被硬件或软件置位或清零。在算术运算中它可作为进位标志，在位运算中，它作累加器使用，在位传送、位与和位或等位操作中，都要使用进位标志位。AC——辅助进位标志，当进行以A为目的的运算时，运算结果从D3位产生进位或借位时AC=1，另外可用于BCD码调整。进行加法或减法操作时，当发生低四位向高四位进位或借位时，AC由硬件置位，否则AC位被置0。在进行十进制调整指令时，将借助AC状态进行判断。F0——用户标志，是用户可以使用的位变量，可以随PSW被保存。该位为用户定义的状态标记，用户根据需要用软件对其置位或清零，也可以用软件测试F0来控制程序的跳转。RS1,RS0——寄存器组选择，OV——溢出标志位，在有符号数运算结果超出允许范围OV=1,否则OV=0。P——奇偶标志位，主要作用是在每个机器周期根据累加器A中的内容的奇偶性由硬件置/复位，当A中1的个数为奇P=1，否则为P=0。2.10（SP）=30H指什么？答案：指的是将堆栈基地址指向30H。2.11MCS-51系列单片机的P0、P1、P2和P3口各有什么特点？ 答案：P0口是一个三态双向口，可作为地址/数据分时复用口；也可作为通用I/O接口。P1口为准双向口，输出驱动部分由场效应管T与内部上拉电阻组成。当其某位输出高电平时，可以提供拉电流负载，不必像P0口那样需要外接上拉电阻。P1口是具有输出锁存的静态口。P1口在作为引脚读入前，必须先对相应端口写入1。P2端口除了可以作为准双向通用IO外；还用作输出地址总线的高8位，所以P2端口在功能上兼有P0端口和P1端口的特点。P2端口是动态的IO端口，输出数据虽然被锁存，但不是稳定地出现在端口线上。P3口为双功能口，当P3口作为通用I/O口使用时，它为静态准双向口，且每位都可定义为输入或输出口，其工作原理同P1口类似；当处于第二功能时，锁存器输出1，通过第二输出功能线输出特定的第二功能信号，在输入方面，既可以通过缓冲器读入引脚信号，也可以通过第二输入功能读入片内的特定第二功能信号。2.12ALE信号有何功用？一般情况下它与机器周期的关系如何？在什么条件下ALE信号可用作外部设备的定时信号。答案：ALE是地址锁存使能信号，是机器周期的二倍。当不使用单字节双周期的指令，如MOVX类指令时，可以作为外部设备的定时信号。2.13有那几种方法能使单片机复位？复位后各寄存器的状态如何？复位对内部RAM有何影响？ 答案：可以有上电复位、手动复位和专用芯片复位三种方式。复位操作使单片机进入初始化状态，PC初始化为0000H，使MCS－51单片机从0000H开始执行程序。(PSW)=00H，由于RS1(PSW.4)=0，RS0(PSW.3)=0，复位后单片机选择工作寄存器0组。(SP)=07H，复位后堆栈在片内RAM的08H单元处建立。TH1、TL1、TH0、TL0的内容为00H，定时器/计数器的初值为0。(TMOD)=00H，复位后定时器/计数器T0、T1为定时器方式0，非门控方式。(TCON)=00H，复位后定时器/计数器T0、T1停止工作，外部中断0、1为电平触发方式。(T2CON)=00H，复位后定时器/计数器T2停止工作。(SCON)=00H，复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，复位后屏蔽所有中断。(IP)=00H，复位后所有中断源都设置为低优先级。P0～P3口锁存器都是全1状态，说明复位后4个并行接口设置为输入口。复位不影响内部RAM的状态（包括通用寄存器Rn）。2.14MCS-51的时钟振荡周期、机器周期和指令周期之间有何关系？ 答案：时钟周期是单片机的基本时间单位。若晶振的振荡频率为12MHz，则时钟周期为1/12MHz=0.0833us。CPU完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期（MC）。MCS－51单片机每12个振荡周期为一个机器周期。晶振频率为12MHz时，机器周期为12/12MHz=1us。指令周期是执行一条指令所需的时间，可以包括1，2，4个机器周期。第3章MCS-51单片机指令系统与汇编语言程序设计1.什么是寻址方式？MCS-51单片机有哪几种寻址方式？答案：寻址方式就是寻找地址的方式。包括指令的寻址方式和操作数的寻址方式。指令的一个重要的组成部分是操作数，指令给出参与运算的数据的方式称为操作数的寻址方式。MCS-51系列单片机共有7种操作数的寻址方式：立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对寻址和位寻址。2.什么是指令系统？MCS-51单片机共有多少种指令？ 答案：CPU所能执行的各种指令的集合称为指令系统。MCS-51系列单片机的指令系统是一种简明易掌握、效率较高的指令系统。在MCS-51系列单片机的指令系统中共使用了7种寻址方式、42种助记符，这些助记符与寻址方式组合起来，共形成111条指令，完成数据传送、算术运算、逻辑运算、控制转移以及位操作等方面的工作。3.汇编语言的语句格式是什么？使用标号有什么限制？注释段起什么作用？答案：MCS-51汇编语言的语句格式应符合下列结构：【标号：】操作码【操作数】【；注释】标号位于语句的开始，由以字母开头的字母和数字组成，它代表该语句的地址。标号与操作码之间要用“：”隔开，标号与“：”之间不能有空格，“：”与操作码之间可以有空格。注释在语句的最后，以“；”开始，是说明性的文字，与语句的具体功能无关。4.MCS-51汇编语言有哪几条常用伪指令？各起什么作用？答案：ORG：汇编程序起始地址，用来说明其后程序段在存储器中存放的起始地址；EQU：赋值指令，用来给变量标号赋予一个确定的数值； DB：定义数据字节，指令按字节数的形式把数据存放在存储单元中；DW：定义数据字，按字（双字节）的形式把数据存放在存储单元中；DS：定义存储区，从指定的地址单元开始，保留一定数量的存储单元；BIT：位定义，其功能是把位地址赋给字符名称；END：汇编结束，表明汇编语言程序结束。5.汇编语言程序设计分哪几步？各步骤的任务是什么？答案：①分析问题，抽象出描述问题的数学模型；②确定解决问题的算法或解题思想；③绘制流程图和结构图；④分配存储空间和工作单元；⑤编制程序；⑥程序静态检查，上机调试；⑦编写相关说明。6.将累加器A中的压缩BCD码分为两个字节，形成非压缩BCD码，放入20H和21H单元中，写出源程序。解：由题意，可将累加器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，半字节交换后存入21H单元中。程序如下。MOVR0，A ANLA，#0FHMOV20H，AMOVA，R0ANLA，#0F0HSWAPAMOV21H，A7.已知内部RAM的20H和21H单元中各有一个无符号8位二进制数，试编程比较它们的大小，并把大数送到30H单元。解：MOVA，20HCJNEA，21H，LOOPLOOP：JNCLOOP1MOVA，21HLOOP1：MOV30H，ARET8.编制一段程序，要求在端口线P1.0和P1.1上分别产生周期为200us和400us的方波。设单片机的晶振频率为12MHz。解：ORG0000HAJMPSTARTORG000BHAJMPIT0ORG001BH AJMPIT1ORG0100HSTART：MOVTMOD，#03H;定时器0工作在方式3MOVTL0，#9CHMOVTH0，#38HMOVTCON，#50H；TR0、TR1=1MOVIE，#8AH；全局中断和定时器0、定时器1中断允许SJMP$ORG0130HIT0：MOVTL0，#9CHCPLP1.0RETIIT1：MOVTH0，#38HCPLP1.1RETIEND9.试编写一段程序，将外部数据RAM中从地址2000H开始的100个补码数逐一取出，若为正数则放回原单元，若为负数则求反后放回原单元。解：START：MOVDPTR，#2000H MOVR0，#64HLOOP：MOVXA，@DPTRMOV20H，AJNBACC.7，NEXTMOVA，20HCPLAMOVX@DPTR，ANEXT：INCDPTRDJNZR0，LOOPSJMP$10.试编写一段延时程序，延时时长为1s。设单片机的晶振频率为12MHZ。MAIN:MOVR3,#64HMOVR4,#OAHDELAY:MOVR2,#OFAHLOOP:NOPNOPDJNZ,R2,LOOPDJNZ,R3,DELAYDJNZ,R4,DELAYRET一、填空题 1.锁存，三态缓冲2.三态控制3.统一编址方式4.无条件传送，查询，中断5.中断方式6.PC，PC，程序存储器7.TF1，查询的状态8.8192*4=32768μs9.1--819210.起始，数据，奇偶校检，停止11.单工，全工，半双工12.同步移位，并行输出，并行输入13.一样14.2，自动重新加载二、简答题1.答：有5个中断源：2个外部中断源、2个定时器中断源和一个串行口中断源，具有两个中断优先级，可实现两级中断服务程序嵌套。2.答：常用的I/O编址方式有两种：独立编址方式和统一编址方式。独立编址方式中，I/O和存储器分开编址，有各自独立的地址空间，采用不同的控制总线，使用不同的指令分别寻址。第4章输入/输出、中断、定时与串行通信3.答：GATE=0，用TR1的状态控制T1的工作：TR1=1，开关模拟闭合，允许T1计数；TR1=0，模拟开关打开，停止T1计数。当GATE=1，TR1=1时，T1能否计数由INT1引脚的输入状态控制。当INT1=0，T1不计数;INT1=1时，允许T1计数。如果定时/计数器工作在定时方式，当INT1由0变1时启动T1，当INT1由1变为0时，停止T1，则可以对INT1输入高电平脉冲宽度进行测量。4.解：利用定时器T0作1ms定时，每次中断在中断服务程序中使P1.0的状态取反输出。定时器初值计算：设T0为工作方式1，则1ms对应的机器周期数为1000/2（12/6）=500D=1F4H,定时器初值为(1F4H)求补（即216-1F4H）=FE0CH 程序如下：ORG0000HSJMPSTARTORG000BHAJMPIST0ORG0030HSTART:MOVTMOD,#01H；T0工作方式1MOVTL0,#0CH；T0定时器初值MOVTH0,#0FEHMOVTCON,#10H；打开T0SETBET0；允许T0中断SETBEA；允许全局中断SJMP$IST0：MOVTL0,#0CH；重置T0定时器初值MOVTH0,#0FEHCPLP1.0；P1.0取反RETI5.解：定时方式0：X=213-150=8042二进制:1111101101010TL0=01010，TH0=11111011定时方式1:X=216-150=65386二进制:1111111101101010TL0=01101010，TH0=11111111定时方式2：X=28-150=106二进制:01101010 TL0=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（详见102页题目后）8.解：程序如下:ORG0000HLJMPINITOUT;转到初始化程序ORG0023HLJMPERVE;串行口中断服务程序入口ORG0050HINITOUT：MOVTMOD，#20H;定时器T1初始化MOVTH1，#0F3HMOVTL1，#0F3HMOVSCON，#50H;串行口初始化MOVPCON，#80H;SMOD=1SETBTR1;启动定时器T1SETBEA;开中断SETBES;允许串行口中断LJMPMAIN;转主程序……SERVE:CLREA;关中断CLRRI;清接收中断标志 PUSHDPH;保护现场PUSHDPLPUSHARECEIVE:MOVA，SBUF;接收PC机发过来的数据SENDBACK:MOVSBUF，A;将数据回送给PC机WAIT:JNBTI，WAIT;发送器不空则循环等待CLRTIRETURN:POPA;恢复现场POPDPLPOPDPHSETBEA;开中断RETI;返回第5章MCS-51单片机的系统扩展1.容量为4K×8b的存储器各有多少条数据线和地址线？答案：8条数据线、12条地址线2.画出单片机扩展片外16K字节程序存储器27128EPROM的接线图。答案： 3.说明单片机扩展I/O端口常用的选址方法。答案：线选法：把单独的地址线（通常是P2口的某一根线）接到外围芯片的片选端上，只要该地址线有效（通常为低电平），就选中该芯片。全地址译码法：将低位地址线作为芯片的片内地址，用译码器对高位地址线进行译码，译出的信号作为片选线。4.画出单片机扩展片外数据RAM6116的接线图，并将6116中前20个数据送入单片机内以30H起始的数据单元，写出源程序。答案：程序如下：MOVR1,#20MOVR0,#30HMOVDPTR,#0000HLOOP:MOVXA,@DPTRMOV@R0,AINCR0INCDPTRDJNZR1,LOOP第6章MCS-51单片机接口技术1.解：利用T0作定时器，定时20ms。ORG0000H AJMPSTARTORG000BHAJMPT0_INTORG0030HSTART:MOVSP,#60HMOVTMOD,#01H；TO工作在方式1MOVTH0,#9EHMOVTL0,#58HMOVDPTR,#7006HMOVA,#90H；8255方式控制字（A口入，B口出）MOVX@DPTR,ASETBEASETBET0SETBTR0AJMP$T0_INT:MOVTH0,#9EHMOVTL0,#58HMOVDPTR,#7000HMOVXA,@DPTRMOVDPTR,#7002HMOVX@DPTR,ARET END2.解：ORG0000HAJMPSTARTORG0030HSTART:MOVDPTR,#8003HMOVA,#90HMOVX@DPTR,ALOOP:MOVDPTR,#8000HMOVXA,@DPTRMOVDPTR,#8001HMOVX@DPTR,AAJMPLOOPEND'