单片机原理及应用(张毅刚)完整答案

第一章单片机概述1.2除了单片机这一名称之外，单片机还可称为（微控制器）和（嵌入式控制器）。1.3单片机与普通计算机的不同之处在于其将（微处理器）、（存储器）和（各种输入输出接口）三部分集成于一块芯片上。1.4单片机的发展大致分为哪几个阶段？答：单片机的发展历史可分为四个阶段：第一阶段（1974年—1976年）：单片机初级阶段。第二阶段（1976年—1978年）：低性能单片机阶段。第三阶段（1978年—现在）：高性能单片机阶段。第四阶段（1982年—现在）：8位单片机巩固发展及16位单片机、32位单片机推出阶段1.5单片机根据其基本操作处理的位数可分为哪几种类型？答：单片机根据其基本操作处理的位数可分为：1位单片机、4位单片机、8位单片机、16位单片机和32位单片机。1.6MCS-51系列单片机的基本芯片分别为哪几种？它们的差别是什么？答：基本芯片为8031、8051、8751。8031内部包括1个8位CPU、128BRAM，21个特殊功能寄存器（SFR）、4个8位并行I/O口、1个全双工串行口，2个16位定时器/计数器，但片内无程序存储器，需外扩EPROM芯片。8051是在8031的基础上，片内又集成有4KBROM，作为程序存储器，是1个程序不超过4KB的小系统。8751是在8031的基础上，增加了4KB的EPROM，它构成了1个程序小于4KB的小系统。用户可以将程序固化在EPROM中，可以反复修改程序。1.7MCS-51系列单片机与80C51系列单片机的异同点是什么？答：共同点为它们的指令系统相互兼容。不同点在于MCS-51是基本型，而80C51采用CMOS工艺，功耗很低，有两种掉电工作方式，一种是CPU停止工作，其它部分仍继续工作；另一种是，除片内RAM继续保持数据外，其它部分都停止工作。1.88051与8751的区别是（C）（A）内部数据存储单元数目的不同（B）内部数据存储器的类型不同（C）内部程序存储器的类型不同（D）内部的寄存器的数目不同1.9在家用电器中使用单片机应属于微型计算机的（B）（A）辅助设计应用（B）测量、控制应用（C）数值计算应用（D）数据处理应用1.10说明单片机主要应用在哪些领域？答：单片机主要运用领域为：工业自动化；智能仪器仪表；消费类电子产品；通信方面；武器装备；终端及外部设备控制；多机分布式系统。第二章MCS-51单片机的硬件结构2.1MCS-51单片机的片内都集成了哪些功能部件？各个功能部件的最主要的功能是什么？答：功能部件如下：微处理器（CPU）；数据存储器（RAM）；程序存储器（ROM/EPROM，8031没有此部件），4个8位并行I/O口（P0口、P1口、P2口、P3口）；1个全双工的串行口；2个16位定时器/计数器；中断系统；21个特殊功能寄存器（SFR）。各部件功能：CPU（微处理器）包括了运算器和控制器两大部分，还增加了面向控制的处理功能，不仅可处理字节数据，还可以进行位变量的处理；数据存储器（RAM）片内为128B（52系列的为256B），片外最多可外扩64KB。数据存储器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；程序存储器（ROM/EPROM）用来存储程序；中断系统具有5个中断源，2级中断优先权；定时器/计数器用作精确的定时，或对外部事件进行计数；串行口可用来进行串行通信，扩展并行I/O口，还可以与多个单片机相连构成多机系统，从而使单片机的功能更强且应用更广；特殊功能寄存器用于CPU对片内各功能部件进行管理、控制、监视。2.2说明MCS-51单片机的引脚EA的作用，该引脚接高电平和接低电平时各有何种功能？答：当该引脚为高电平时，单片机访问片内程序存储器，但在PC（程序计数器）值超过0FFFH（对于8051、8751）时，即超出片内程序存储器的4KB地址范围时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。当该引脚为低电平时，单片机则只访问外部程序存储器，不论是否有内部程序存储器。对于8031来说，因其无内部程序存储器，所以该引脚必须接地，这样只能选择外部程序存储器。2.3MCS-51的时钟振荡周期和机器周期之间有何关系？答：每12个时钟周期为1个机器周期。2.4在MCS-51单片机中，如果采用6MHz晶振，1个机器周期为（2μs）。2.5程序存储器的空间里，有5个单元是特殊的，这5个单元对应MCS-51单片机5个中断源的中断入口地址，请写出这些单元的地址以及对应的中断源。中断源入口地址外部中断0（INT0）0003H定时器0（T0）000BH外部中断1（INT1）0013H定时器1（T1）001BH串行口0023H表2-15种中断源的中断入口地址2.6内部RAM中，位地址为30H的位，该位所在字节的字节地址为（26H）。2.7若A中的内容为63H，那么，P标志位的值为（0）。2.8判断下列说法是否正确：（A）8031的CPU是由RAM和EPROM所组成。（X）（B）区分片外程序存储器和片外数据存储器的最可靠的方法是看其位于地址范围的低端还是高端。（X）（C）在MCS-51中，为使准双向的I/O口工作在输入方式，必须保证它被事先预置为1。（√）（D）PC可以看成是程序存储器的地址指针。（√）2.98031单片机复位后，R4所对应的存储单元的地址为（04H），因上电时PSW=（00H）。这时当前的工作寄存器区是（0）组工作寄存器区。2.10什么是机器周期？1个机器周期的时序是如何来划分的？如果采用12MHZ晶振，1个机器周期为多长时间？答：CPU完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。时序划分：一个机器周期包括12个时钟周期，分为6个状态；S1-S6。每个状态又分为2拍；P1和P2。因此，1个机器周期中的12个时钟周期表示为：S1P1、S1P2、S2P1、S2P2、…、S6P2。如果采用12MHz晶振，1个机器周期为1μs。2.11判断以下有关PC和DPTR的结论是否正确？（A）DPTR是可以访问的，而PC不能访问。（X）（B）它们都是16位的寄存器。（√）（C）它们都具有加1的功能。（√）（D）DPTR可以分为2个8位寄存器使用，但PC不能。（√）2.12内部RAM中，哪些单元可作为工作寄存器区，哪些单元可以进行位寻址？写出它们的字节地址。答：地址为00H-1FH的32个单元是4组通用工作寄存器区，每个区包括8个8位工作寄存器，编号为R0～R7。字节地址为20H～2FH的16个单元可进行128位的位寻址，这些单元构成了1位处理机的存储器空间。位地址范围是00H～7FH。2.13使用8031单片机时，需将EA引脚接（低）电平，因为其片内无（程序）存储器。2.14片内RAM低128个单元划分为哪3个主要部分？各部分的主要功能是什么？答：字节地址为00H～1FH的32个单元是4组通用工作寄存器区，每个区包括8个8位工作寄存器，编号为R0～R7。可以通过改变PSW中的RS1、RS0来切换当前的工作寄存器区，这种功能给软件设计带来极大的方便，特别是在中断嵌套时，为实现工作寄存器现场内容保护提供了方便；字节地址为20H～2FH的16个单元可进行工128位的位寻址，这些单元构成了1位处理机的存储器空间；字节地址为30H～7FH的单元为用户RAM区，只能进行字节寻址。用于作为数据缓冲区以及堆栈区。2.15判断下列说法是否正确（A）程序计数器PC不能为用户编程时直接使用，因为它没有地址。（√）（B）内部RAM的位寻址区，只能供位寻址使用，而不能供字节寻址使用。（X）（C）8031共有21个特殊功能寄存器，它们的位都是可用软件设置的，因此，是可以进行位寻址的。（X）2.16PC的值是：（C）（A）当前正在执行指令的前一条指令的地址（B）当前正在执行指令的地址（C）当前正在执行指令的下一条指令的地址（D）控制器中指令寄存器的地址2.17通过堆栈操作实现子程序调用，首先就要把（PC）的内容入栈，以进行断点保护。调用返回时，再进行出栈保护，把保护的断点送回到（PC）。2.18写出P3口各引脚的第二功能。答：口引脚第二功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2INT0（外部中断0）P3.3INT1（外部中断1）P3.4T0（定时器0外部计数输入）P3.5T1（定时器1外部计数输入）P3.6WR（外部数据存储器写选通）P3.7RD（外部数据存储器读选通）2.19MCS-51单片机程序存储器的寻址范围是由程序计数器PC的位数所决定的，因为MCS-51的PC是16位的，因此其寻址的范围为（64）KB。2.20当MCS-51单片机运行出错或程序陷入死循环时，如何来摆脱困境？答：可通过复位来解决。2.21判断下列说法是否正确？（A）PC是1个不可寻址的特殊功能寄存器（√）（B）单片机的主频越高，其运算速度越快（√）（C）在MCS-51单片机中，1个机器周期等于1μs（X）（D）特殊功能寄存器SP内装的是栈顶首地址单元的内容（X）2.22如果手中仅有一台示波器，可通过观察哪个引脚的状态，来大致判断MCS—51单片机正在工作？答：ALE引脚。第三章MCS-51的指令系统3.1判断以下指令的正误：(1)MOV28H，@R2(2)DECDPTR(3)INCDPTR(4)CLRR0(5)CPLR5(6)MOVR0，R1(7)PUSHDPTR(8)MOVF0，C(9)MOVF0，Acc.3(10)MOVXA，@R1(11)MOVC，30H(12)RLCR0答：（3）、（8）、（10）、（11）对，其余错。3.2判断下列说法是否正确。（A）立即寻址方式是被操作的数据本身在指令中，而不是它的地址在指令中。（√）（B）指令周期是执行一条指令的时间。（√）（C）指令中直接给出的操作数称为直接寻址。（X）3.3在基址加变址寻址方式中，以（A）作变址寄存器，以（DPTR）或（PC）作基址寄存器。3.4MCS-51共有哪几种寻址方式？各有什么特点？答：共有7种寻址方式。寻址方式特点寄存器寻址方式操作数在寄存器中，因此指定了寄存器就能得到操作数直接寻址方式指令中操作数直接以单元地址的形式给出，该单元地址中的内容就是操作数寄存器间接寻址方式寄存器中存放的是操作数的地址，即先从寄存器中找到操作数的地址，再按该地址找到操作数立即寻址方式操作数在指令中直接给出，但需在操作数前面加前缀标志“#”基址寄存器加变址寄存器间接寻址方式以DPTR或PC作基址寄存器，以累加器A作为变址寄存器，并以两者内容相加形成的16位地址作为操作数的地址，以达到访问数据表格的目的位寻址方式位寻址指令中可以直接使用位地址相对寻址方式在相对寻址的转移指令中，给出了地址偏移量，以“rel”表示，即把PC的当前值加上偏移量就构成了程序转移的目的地址3.5MCS-51指令按功能可以分为哪几类？答：MCS-51指令系统按功能分为：数据传送类（28条）；算术操作类（24条）；逻辑运算类（25条）；控制转移类（17条）；位操作类（17条）。3.6访问SFR，可使用哪些寻址方式？答：一般采用直接寻址，对于SFR中字节地址能被8整除的SFR可以使用位寻址，对于SFR中的A、B、DPTR寄存器可以采用寄存器寻址。3.7指令格式是由（操作码）和（操作数）所组成，也可能仅由（操作码）组成。3.8假定累加器A中的内容为30H，执行指令：1000H:MOVCA，@A+PC后，把程序存储器（1031H）单元的内容送入累加器A中。3.9在MCS-51中，PC和DPTR都用于提供地址，但PC是为访问（程序）存储器提供地址，而DPTR是为访问（数据）存储器提供地址。3.10在寄存器间接寻址方式中，其“间接”体现在指令中寄存器的内容不是操作数，而是操作数的（地址）。3.11该程序段的功能是什么？PUSHAPUSHBPOPAPOPB答：功能是A、B内容互换。3.12已知程序执行前有A=02H，SP=52H，（51H）=FFH，（52H）=FFH。下列程序执行后：POPDPHPOPDPLMOVDPTR，4000HRLAMOVB，AMOVCA，@A+