单片机原理及应用习题答案--(第三版)

第一章习题参考答案1-1：何谓单片机？与通用微机相比，两者在结构上有何异同？答：将构成计算机的基本单元电路如微处理器(CPU)、存储器、I/O接口电路和相应实时控制器件等电路集成在一块芯片上，称其为单片微型计算机，简称单片机。单片机与通用微机相比在结构上的异同：(1)两者都有CPU，但通用微机的CPU主要面向数据处理，其发展主要围绕数据处理功能、计算速度和精度的进一步提高。例如，现今微机的CPU都支持浮点运算，采用流水线作业，并行处理、多级高速缓冲(Cache)技术等。CPU的主频达到数百兆赫兹(MHz)，字长普遍达到32位。单片机主要面向控制，控制中的数据类型及数据处理相对简单，所以单片机的数据处理功能比通用微机相对要弱一些，计算速度和精度也相对要低一些。例如，现在的单片机产品的CPU大多不支持浮点运算，CPU还采用串行工作方式，其振荡频率大多在百兆赫兹范围内;在一些简单应用系统中采用4位字长的CPU，在中、小规模应用场合广泛采用8位字长单片机，在一些复杂的中、大规模的应用系统中才采用16位字长单片机，32位单片机产品目前应用得还不多。(2)两者都有存储器，但通用微机中存储器组织结构主要针对增大存储容量和CPU对数据的存取速度。现今微机的内存容量达到了数百兆字节(MB)，存储体系采用多体、并读技术和段、页等多种管理模式。单片机中存储器的组织结构比较简单，存储器芯片直接挂接在单片机的总线上，CPU对存储器的读写按直接物理地址来寻址存储器单元，存储器的寻址空间一般都为64KB。(3)两者都有I/O接口，但通用微机中I/O接口主要考虑标准外设(如CRT、标准键盘、鼠标、打印机、硬盘、光盘等)。用户通过标准总线连接外设，能达到即插即用。单片机应用系统的外设都是非标准的，且千差万别，种类很多。单片机的I/O接口实际上是向用户提供的与外设连接的物理界面。用户对外设的连接要设计具体的接口电路，需有熟练的接口电路设计技术。另外，单片机的微处理器(CPU)、存储器、I/O接口电路集成在一块芯片上，而通用微机的微处理器(CPU)、存储器、I/O接口电路一般都是独立的芯片1-4IAP、ISP的含义是什么？ISP：InSystemProgramable，即在系统编程。用户可以通过下载线以特定的硬件时序在线编程（到单片机内部集成的FLASH上），但用户程序自身不可以对内部存储器做修改。IAP:InApplicationProgramable，即在应用编程。用户可以通过下载线对单片机进行在线编程，用户程序也可以自己对内部存储器重新修改。1-651单片机与通用微机相比,结构上有哪些主要特点?（1）单片机的程序存储器和数据存储器是严格区分的，前者为ROM，后者为RAM；（2）采用面向控制的指令系统，位处理能力强；（3）I/O引脚通常是多功能的；（4）产品系列齐全，功能扩展性强；（5）功能是通用的，像一般微处理机那样可广泛地应用在各个方面。1-751单片机有哪些主要系列产品?（1）Intel公司的MCS-51系列单片机：功能比较强、价格比较低、较早应用的单片机。此系列三种基本产品是：8031/8051/8751；（2）ATMEL公司的89系列单片机：内含Flash存储器，开发过程中可以容易地进行程序修改。有8位Flash子系列、ISP_Flash子系列、I2C_Flash子系列；（3）SST公司的SST89系列单片机：具有独特的超级Flash技术和小扇区结构设计，采用IAP和ISP技术；（4）PHILIPS公司的增强型80C51系列单片机：其产品类型较完整，包括通用型、Flash型、OTP型和低成本型，主要产品系列包括P80、P87、P89、LPC76、LPC900等。第二章习题参考答案2-151单片机内部包含哪些主要逻辑功能部件？（1）一个8位微处理器CPU。（2）256B数据存储器RAM和特殊功能寄存器SFR。（3）4K程序存储器ROM。（4）两个定时/计数器，用以对外部事件进行计数，也可用作定时器。（5）四个8位可编程的I/O（输入/输出）并行端口，每个端口既可做输入，也可做输出。（6）一个串行端口，用于数据的串行通信（7）1个可管理5个中断源、2级优先嵌套的中断管理系统；。（8）片内振荡器及时钟发生器。2-2MCS-51引脚中有多少I/O总线?它们和单片机对外的地址总线和数据总线有什么关系?地址总线和数据总线各是几位？32条I/O口线，分为4组，每组8条，称为P0～P3口，P0口有8位数据总线和地址总线的低8位，P2口有地址总线的高8位，因此单片机的地址总线位是16位，寻址空间为64KB，数据总线位宽为8位。同时在P3口还R/W控制信号线。I/O口线的总数与地址总线和数据总线没有多大联系，只是说地址总线和数据总线需要占用一定的端口。像AT89C2051单片机，只有15条I/O口线（P3.6没有引出，作为内部使用），分为P1口（8位）和P3口（7位），没有所谓的地址总线和数据总线，并且P1口并不完整，因为P1.0和P1.1被电压比较器占用了。2-351单片机的EA,ALE,PSEN信号各自功能是什么？EA：为片外程序存储器选用端,该引脚有效(低电平)时,只选用片外程序存储器,否则单片机上电或复位后选用片内程序存储器。ALE：地址锁存有效信号输出在访问片外程序存储器期间,ALE以每机器周期两次进行信号输出,其下降沿用于控制锁存P0输出的低8位地址;在不访问片外程序存储器期间,ALE端仍以上述频率(振荡频率fosc的1/6)出现,可作为对外输出的时钟脉冲或用于定时目的.PSEN：片外程序存储器读选通信号输出端，低电平有效。2-451系列单片机有哪些信号需要芯片引脚的第二功能方式提供?P3.0：RxD串行口输入端P3.1：TxD串行口输出端P3.2：INT0外部中断0请求输入端，低电平有效P3.3：INT1外部中断1请求输入端，低电平有效P3.4：T0定时/计数器0技术脉冲输入端P3.5：T1定时/计数器1技术脉冲输入端P3.6：WR外部数据存数器写选通信信号输出端，低电平有效P3.7：RD外部数据存数器读选通信信号输出端，低电平有效2-551系列单片机的程序状态字PSW中存放什么信息？其中的OV标志位在什么情况下被置位？置位是表示什么意思？●PSW是一个8位标志寄存器，它保存指令执行结果的特征信息，以供程序查询和判别。●1）做加法时，最高位，次高位之一有进位则OV被置位2）做减法时，最高位，次高位之一借位则OV被置位3）执行乘法指令MULAB，积大于255，OV=14）执行除法指令DIVAB，如果B中所放除数为0，OV=1●0V=1，置位反映运算结果超出了累加器的数值范围2-9片内RAM低128单元划分为哪几个区域？应用中怎么样合理有效的使用？●工作寄存器区，位寻址区，数据缓冲区①工作寄存器区用于临时寄存8位信息，分成4组，每组有8个寄存器，每次只用1组，其他各组不工作②位寻址区（20H~2FH），这16个单元的每一位都赋予了一个位地址，位地址范围为00H~7FH，位寻址区的每一位都可能当作软件触发器，由程序直接进行位处理。③由于工作寄存器区，位寻址区，数据缓冲区统一编址，使用同样的指令访问，因此这三个区既有自己独特的功能，又可统一调度使用，前两个已未使用的单元也可作为一般的用户RAM单元。2-1051系列单片机的堆栈与通用微机中的堆栈有何异同？在程序设计时，为什么要对堆栈指针SP重新赋值？●堆栈是按先进后出或后进先出的远侧进行读/写的特殊RAM区域51单片机的堆栈区时不固定的，可设置在内部RAM的任意区域内●当数据压入堆栈时，SP的内容自动加1，作为本次进栈的指针，然后再存取数据SP的值随着数据的存入而增加，当数据从堆栈弹出之后，SP的值随之减少，复位时，SP的初值为07H，堆栈实际上从08H开始堆放信息，即堆栈初始位置位于工作寄存器区域内，所以要重新赋值2-13什么是时钟周期，机器周期和指令周期？当振荡频率为6MHZ时，一条双周期指令的执行时间是多少？●时钟周期：2个CPU振荡脉冲信号的周期机器周期：一个机器周期包含6个状态周期指令周期：执行一条指令所占用的全部时间12MHZ时，一条双周期指令周期时间为2us6MHZ时，一条双周期指令周期时间为4us2-14定时器/计数器定时与计数的内部工作有何异同？●定时工作模式和技术工作模式的工作原理相同，只是计数脉冲来源有所不同：处于计数器工作模式时，加法计数器对芯片端子T0(P3.4)或T1(P3.5)上的输入脉冲计数；处于定时器工作模式时，加法计数器对内部机器周期脉冲计数。2-15定时器/计数器有四种工作方式，它们的定时与计数范围各是多少？使用中怎样选择工作方式?●工作方式0：定时范围：1~8192us；计数值范围：1~8192工作方式1：定时范围：1~65536us；计数值范围：1~65536工作方式2：定时范围：1~256us；计数值范围：1~256工作方式3：定时范围：1~256us；计数值范围：1~256●通过TMOD来选择，低4位用于定时器/计数器0，高4位用于定时器/计数器1M1,M0：定时器计数器工作方式选择位2-16定时器/计数器的门控方式与非门控方式有何不同？使用中怎么样选择哪种工作方式？初值应设置为多少（十六进制）？●GATE：门控位，用于控制定时器/计数器的启动是否受外部中断请求信号的影响。GATE=1，则定时器/计数器0的启动受芯片引脚INT0(P3.2)控制，定时器/计数器1的启动受芯片引脚INT1(P3.3)控制GATE=0，则定时器/计数器的启动与引脚INT0、INT1无关，一般情况下GATE=02-1851单片机的五个中断源中哪几个中断源在CPU响应中断后可自动撤除中断请求,哪几个不能撤除中断请求？CPU不能撤除中断请求的中断源时，用户应采取什么措施？●可自动撤除：计数器T0`T1的溢出中断不可自动撤除：电平触发的外部中断；发送接收中断●1）电平触发的外部中断：由于CPU对INTx引脚没有控制作用，也没有相应的中断请求标志位，因此需要外接电路来撤除中断请求信号。2）串行口的发送/接收中断：当串行口发送完或接收完一帧信息时，SCON的TI,RI向CPU申请中断，响应中断后，接口电路不能自动将TI或RT清0，用户需采用软件方法将TI或RT清0，来撤除中断请求信号2-21使单片机复位有几种方式？复位后单片机的初始状态如何？●上电复位，按钮复位●（PC）=0000H：程序的初始入口地址为0000H(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:复位后堆栈早起片内RAM的08H单元处建立TH1、TL0、TH0、TL0:他们的内容为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直指为低优先级P0~P3：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2-2351单片机串行口有几种工作方式？这几种工作方式有何不同？各用于什么场合？●有4种工作方式：方式0、方式1、方式2、方式3工作方式：方式0移位寄存器方式;方式1、方式2、方式3都是异步通信方式场合：方式0不用于通信，而是通过外接移位寄存器芯片实现扩展I/O口的功能；方式1用于双机通信；方式2、3主要用于多机通信，也可用于双机通信第三章参考答案3-1何谓寻址方式？51单片机有哪几种寻址方式？这几种方式是如何寻址的？●所谓寻址方式,就是CPU执行那个一条指令时怎样找到该指令所要求的操作数的方式。●1）立即寻址：操作数直接出现在指令中，紧跟在操作码的后面，作为指令的一部分与操作码一起存放在程序存储器中