【正文】 單片機(jī)原理與接口技術(shù)習(xí)題答案習(xí)題與思考題111 微型計(jì)算機(jī)通常由哪些部分組成？各有哪些功能？答：微型計(jì)算機(jī)通常由控制器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成?？刂破鞯墓δ苁秦?fù)責(zé)從內(nèi)部存儲(chǔ)器中取出指令并對(duì)指令進(jìn)行分析、判斷、并根據(jù)指令發(fā)出控制信號(hào)，使計(jì)算機(jī)有條不紊的協(xié)調(diào)工作；運(yùn)算器主要完成算數(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算；存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)；輸入/輸出接口電路完成CPU與外設(shè)之間相連；輸入和輸出設(shè)備用于和計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息交流的輸入和輸出。12 單片微型計(jì)算機(jī)與一般微型計(jì)算機(jī)相比較有哪些區(qū)別？有哪些特點(diǎn)？答：與通用微型計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)的硬件上，具有嚴(yán)格分工的存儲(chǔ)器ROM和RAM和I/O端口引腳具有復(fù)用功能；軟件上，采用面向控制的指令系統(tǒng)和硬件功能具有廣泛的通用性，以及品種規(guī)格的系列化。單片機(jī)還具備體積小、價(jià)格低、性能強(qiáng)大、速度快、用途廣、靈活性強(qiáng)、可靠性高等特點(diǎn)。13 簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程。答：計(jì)算機(jī)的工作是由微處理器以一定的時(shí)序來(lái)不斷的取指令、指令譯碼和執(zhí)行指令的過(guò)程。14 單片機(jī)的幾個(gè)重要指標(biāo)的定義。答：?jiǎn)纹瑱C(jī)的重要指標(biāo)包括位數(shù)、存儲(chǔ)器、I/O口、速度、工作電壓、功耗和溫度。15 單片微型計(jì)算機(jī)主要應(yīng)用在哪些方面？答：?jiǎn)纹瑱C(jī)的主要應(yīng)用領(lǐng)域有智能化產(chǎn)品、智能化儀表、智能化測(cè)控系統(tǒng)、智能化接口等方面。16 為什么說(shuō)單片微型計(jì)算機(jī)有較高的性能價(jià)格比和抗干擾能力？答：因?yàn)閱纹⑿陀?jì)算機(jī)主要面向特定應(yīng)用而設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)者在硬件和軟件上都高效率地設(shè)計(jì)，量體裁衣、去除冗余，力爭(zhēng)在同樣的硅片面積上實(shí)現(xiàn)更高的性能，具備較高的性能、價(jià)格比；單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲(chǔ)器芯片或單片機(jī)本身中，而不是存貯于磁盤(pán)等載體中，另外單片機(jī)體積小，可以放入屏蔽設(shè)備中，從而使其具有較高的抗干擾能力。17 簡(jiǎn)述單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)的定義和特點(diǎn)。答：?jiǎn)纹瑱C(jī)嵌入式系統(tǒng)是嵌入到對(duì)象體系中的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；其特點(diǎn)是面向特定應(yīng)用、與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合、硬件和軟件高效率、軟件固化在存儲(chǔ)器芯片或單片機(jī)本身和不具備自舉開(kāi)發(fā)能力。 習(xí)題與思考題2 21 MCS51單片機(jī)內(nèi)部包含哪些主要功能部件？它們的作用是什么？ 答：MCS51單片機(jī)在一塊芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、多功能I/O口和中斷控制等基本功能部件。 單片機(jī)的核心部分是CPU，CPU是單片機(jī)的大腦和心臟。 程序存儲(chǔ)器用于存放編好的程序或表格常數(shù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存放中間運(yùn)算結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位等。 定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)質(zhì)上是加法計(jì)數(shù)器，當(dāng)它對(duì)具有固定時(shí)間間隔的內(nèi)部機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)，它是定時(shí)器；當(dāng)它對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)，它是計(jì)數(shù)器。 I/O接口的主要功能包括：緩沖與鎖存數(shù)據(jù)、地址譯碼、信息格式轉(zhuǎn)換、傳遞狀態(tài)（外設(shè)狀態(tài)）和發(fā)布命令等。 中斷控制可以解決CPU與外設(shè)之間速度匹配的問(wèn)題，使單片機(jī)可以及時(shí)處理系統(tǒng)中許多隨機(jī)的參數(shù)和信息，同時(shí)，它也提高了其處理故障與應(yīng)變能力的能力。 22 MCS51單片機(jī)的核心器件是什么？它由哪些部分組成？各部分的主要功能是什么？ 答：?jiǎn)纹瑱C(jī)的核心部分是CPU，可以說(shuō)CPU是單片機(jī)的大腦和心臟。它由運(yùn)算器、控制器和布爾（位）處理器組成。 運(yùn)算器是用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯操作的執(zhí)行部件。 控制器是CPU的大腦中樞，它的功能是逐條對(duì)指令進(jìn)行譯碼，并通過(guò)定時(shí)和控制電路在規(guī)定的時(shí)刻發(fā)出各種操作所需的內(nèi)部和外部控制信號(hào)，協(xié)調(diào)各部分的工作，完成指令規(guī)定的操作。 23 MCS51單片機(jī)的EA、ALE和PSEN端的功能是什么？ 答：ALE——ALE為地址鎖存允許信號(hào)，在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE用來(lái)鎖存P0送出的低8位地址信號(hào)。 PSEN——外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。當(dāng)訪問(wèn)外部ROM時(shí)，PSEN產(chǎn)生負(fù)脈沖作為外部ROM的選通信號(hào)；在訪問(wèn)外部RAM或片內(nèi)ROM時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生有效的PSEN信號(hào)。PSEN可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL門(mén)輸入端。 EA——訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。對(duì)8051和8751，它們的片內(nèi)有4KB的程序存儲(chǔ)器。當(dāng)EA為高電平時(shí)，CPU訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器有兩種情況：一是訪問(wèn)的地址空間在0～4K范圍內(nèi)，CPU訪問(wèn)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器；二是訪問(wèn)的地址超出4K時(shí)，CPU將自動(dòng)執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的程序。對(duì)于8031，EA必須接地，只能訪問(wèn)外部ROM。 24 程序計(jì)數(shù)器（PC）有多少位？它的主要功能是什么？ 答：程序計(jì)數(shù)器有16位，它的功能和一般微型計(jì)算機(jī)的相同，用來(lái)存放下一條要執(zhí)行的指令的地址。當(dāng)按照PC所指的地址從存儲(chǔ)器中取出一條指令后，PC會(huì)自動(dòng)加l，即指向下一條指令。 25 簡(jiǎn)述MCS51單片機(jī)片內(nèi)RAM區(qū)地址空間的分配特點(diǎn)。 答：片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分為工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)和數(shù)據(jù)緩沖器區(qū)等3個(gè)區(qū)域。 工作寄存器使用內(nèi)部RAM中地址為00H～1FH的32個(gè)單元，并分成4個(gè)工作寄存器組，每個(gè)組有8個(gè)工作寄存器，名稱為R0～R7。 對(duì)于內(nèi)部RAM中地址為20H～2FH的16個(gè)單元，CPU不僅具有字節(jié)尋址功能，而且還具有位尋址功能。這16個(gè)單元共128位，每一位都賦予1個(gè)位地址，位地址范圍是00H～7FH。 30H～7FH是數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，即用戶RAM區(qū)，共80個(gè)單元。 26 MCS51單片機(jī)如何實(shí)現(xiàn)工作寄存器組R0~R7的選擇？ 答：每個(gè)工作寄存器組都可被選為CPU的當(dāng)前工作寄存器，用戶可以通過(guò)改變程序狀態(tài)字寄存器（PSW）中的RSRS0兩位來(lái)任選一個(gè)寄存器組為當(dāng)前工作寄存器。 RS1 RS0 寄存器組R0 R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 0 0 0組 00H 01H02H 03H 04H 05H 06H 07H 0 1 1組 08H 09H0AH0BH0CH0DH0EH 0FH 1 0 2組 10H 11H12H 13H 14H 15H 16H 17H 1 1 3組 18H 19H1AH1BH1CH1DH1EH 1FH 27 單片機(jī)復(fù)位后，各特殊功能寄存器中的初始化狀態(tài)是什么？ 答：特殊功能寄存器 初始狀態(tài) 特殊功能寄存器 初始狀態(tài) ACC 00H TMOD 00H PC 0000H TCON 00H PSW 00H TL0 00H SP 07H TH0 00H DPTR 0000H TL1 00H P0~P3 0FFH TH1 00H IP xx000000B B 00H IE 0x000000B SCON 00H PCON 0xxx0000B SBUF 不定 28 MCS51單片機(jī)的21個(gè)特殊功能寄存器中，哪些具有位尋址能力？答：MCS51單片機(jī)中的程序狀態(tài)字寄存器（PSW），B寄存器，累加器（ACC），端口P0～P3，控制寄存器中用于中斷控制的中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器（IP）和中斷允許控制寄存器（IE），用于設(shè)置定時(shí)/計(jì)數(shù)器和串行口工作方式的定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器（TCON）、串行口控制寄存器（SCON）具有位尋址能力。29 程序狀態(tài)字寄存器（PSW）的作用是什么？ 答：PSW寄存器是8位寄存器，用做程序運(yùn)行狀態(tài)的標(biāo)志，字節(jié)地址為D0H。可以進(jìn)行位尋址。 210 MCS51單片機(jī)的P3口具有哪些功能？ 答：P3口是雙功能口，除了作為準(zhǔn)雙向通用I/O口使用外，每一根口線還具有第二種功能，P3口的各位如不設(shè)定為第二功能則自動(dòng)處于第一功能。P3的第二功能涉及到串行口、外部中斷、定時(shí)器，與特殊功能寄存器有關(guān)。 211 MCS51單片機(jī)的片外總線是由哪些總線構(gòu)成的？ 答：P0口的第二功能是在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，分時(shí)提供低8位地址和8位雙向數(shù)據(jù)總線，這時(shí)先用做地址總線再用做數(shù)據(jù)總線。 212 MCS51單片機(jī)對(duì)外有幾條專用控制線？ 答：213 單片機(jī)時(shí)鐘電路有何用途？起什么作用？ 答：?jiǎn)纹瑱C(jī)工作是在統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖控制下一拍一拍地進(jìn)行的，這個(gè)脈沖是單片機(jī)控制器中的時(shí)序電路發(fā)出的。單片機(jī)的時(shí)序就是CPU在執(zhí)行指令時(shí)所需控制信號(hào)的時(shí)間順序。為了保證各部件間的同步工作，單片機(jī)內(nèi)部電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。MCS51系列單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器，但要形成時(shí)鐘脈沖，外部還需附加電路。 214 什么是時(shí)鐘周期、狀態(tài)周期、機(jī)器周期和指令周期？當(dāng)單片機(jī)時(shí)鐘頻率為12MHz時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期是多少？ALE引腳的輸出頻率是多少？ 答：時(shí)鐘周期也稱為振蕩周期，定義為時(shí)鐘脈沖頻率（fosc）的倒數(shù)，它是計(jì)算機(jī)中最基本的、最小的時(shí)間單位。 時(shí)鐘周期經(jīng)2分頻后成為內(nèi)部的時(shí)鐘信號(hào)，用作單片機(jī)內(nèi)部各功能部件按序協(xié)調(diào)工作的控制信號(hào)，稱為狀態(tài)周期，用S表示。 完成一個(gè)基本操作所需要的時(shí)間稱為機(jī)器周期。 指令周期是執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間，一般由若干個(gè)機(jī)器周期組成，指令不同，所需要的機(jī)器周期數(shù)也不同。 當(dāng)單片機(jī)時(shí)鐘頻率為12MHz時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期為1μs。ALE引腳的輸出頻率為2MHz。 215 什么時(shí)候需要復(fù)位操作？對(duì)復(fù)位信號(hào)有何要求？ 答：復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。單片機(jī)系統(tǒng)在上電啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，都需要先復(fù)位。 上電復(fù)位利用電容器的充電實(shí)現(xiàn)。在時(shí)鐘電路工作后，在RST端連續(xù)給出2個(gè)機(jī)器周期的高電平就可完成復(fù)位操作。MCS51單片機(jī)的上電加按鍵復(fù)位電路當(dāng)復(fù)位按鍵按下 后，復(fù)位端通過(guò)51Ω的小電阻與+5V電源接通，迅速放電，使RST引腳為高電平；當(dāng)復(fù)位按鍵彈起后，+5V電源通過(guò)2kΩ電阻對(duì)22μF電容重新充電，RST引腳端出現(xiàn)復(fù)位正脈沖。 216 按例23的要求畫(huà)出對(duì)應(yīng)的硬件電路圖。 217 設(shè)計(jì)一個(gè)按鍵電路。當(dāng)按鍵長(zhǎng)按5s以上時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位；當(dāng)按鍵短時(shí)間按時(shí)，系統(tǒng)控制LED燈的開(kāi)關(guān)。 答：（1）電路圖如下。 （2）程序如下。 。51程序，當(dāng)按鍵時(shí)間小于5S時(shí)，控制燈的亮滅，按鍵時(shí)間大于5S時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位。ORG 0000HAJMP STARTORG 000BHAJMP TIME 。定時(shí)器T0中斷，50ms中斷一次，總共100次，共5sORG 0100HSTART: CLR FLAG1 EQU 22H 。按鍵時(shí)間超過(guò)5S標(biāo)志位MOV IP, 02HMOV IE, 82HMOV TMOD, 01HMOV TH0, 3DHMOV TL0, 0B0HSETB EAMAIN: 。主程序AAA: JNB , BBBAJMP EXITBBB: SETB TR0JB , DDDMOV A, 01HCJNE A,FLAG1, BBBCCC: 。長(zhǎng)按鍵CLR TR0 。關(guān)閉定時(shí)器MOV TH0, 3DH ?；謴?fù)定時(shí)器的初值MOV TL0, 0B0HJNB , $CLR FLAG1CLR AMOV 21H, AMOV 22H, AAJMP 0000H 。軟件復(fù)位AJMP EXITDDD: CPL 。短按鍵CLR TR0 。關(guān)閉定時(shí)器MOV TH0, 3DH ?；謴?fù)定時(shí)器的初值MOV TL0, 0B0HCLR AMOV 21H, AAJMP EXITTIME: PUSH PSW 。中斷程序PUSH ACCMOV TH0, 3DHMOV TL0, 0B0HMOV A, 21H 。21H中存放次數(shù)ADD A, 01HMOV 21H, ACLR CCJNE A, 100, TIME1AJMP TIME2TIME1: JC TIME2MOV FLAG1, 01HCLR AMOV 21H, ANOPTIME2: POP ACCPOP PSWRETIEXIT: AJMP MAINEND習(xí)題與思考題3 31 什么是尋址方式？MCS51指令系統(tǒng)有哪些尋址方式？相應(yīng)的尋址空間在何處？ 答：在指令系統(tǒng)中，操作數(shù)是一個(gè)重要的組成部分，它指定了參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)所在的地址單元。如何找到參與運(yùn)算的這個(gè)數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)所在的地址就稱為尋址方式。 MCS51指令系統(tǒng)的尋址方式主要有立即尋址、直接尋址、寄存器尋址、寄存器間接尋址、基址加變址尋址、相對(duì)尋址和位尋址等七種。 對(duì)程序存儲(chǔ)器只能采用立即尋址和基址加變址尋址方式；對(duì)特殊功能寄存器只能采用直接尋址方式，不能采用寄存器間接尋址，對(duì)8032/8052等單片機(jī)內(nèi)部RAM的高128個(gè)字節(jié)（80H~FFH），只能采用寄存器間接尋址，不能使用直接尋址方式；對(duì)位操作指令只能對(duì)位尋址區(qū)操作；外部擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器只能用MOVX指令訪問(wèn)，而內(nèi)部RAM的低128個(gè)字節(jié)（00H~7FH）既能用直接尋址，也能用間接尋址。 32 訪問(wèn)內(nèi)部RAM單元可以采用哪些尋址方式？訪問(wèn)外部RAM單元可以采用哪些尋址方式？訪問(wèn)特殊功能寄存器（SFR）可以采用哪些尋址方式？ 答：對(duì)特殊功能寄存器只能采用直接尋址方式，單片機(jī)內(nèi)部RAM的高128個(gè)字節(jié)（80H~FFH），只能采用寄存器間接尋址，外部擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器只能用MOVX指令訪問(wèn)，而內(nèi)部RAM的低128個(gè)字節(jié)（00H~7FH）既能用直接尋址，也能用間接尋址。 33 訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器可以用哪些指令來(lái)實(shí)現(xiàn)？舉例說(shuō)明。答：訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以用以下指令實(shí)現(xiàn)：MOVX A, @Ri ；((Ri))→A，寄存器Ri指向的片外RAM地址中的內(nèi)容送到累加器A中MOVX @Ri, A ；A→((Ri))，累加器中內(nèi)容送到寄存器Ri指向的片外RAM地址中MOVX A, @DPTR ；((DPTR))→A，數(shù)據(jù)指針指向的片外RAM地址中的內(nèi)容送到累加器A