单片机原理与应用简答题.doc

1．何谓单片机？单片机与一般微型计算机相比，具有哪些特点？
答：单片机是在一块集成电路上把CPU、存储器、定时器/计数器及多种形式的I/O接口集成在一起而构成的微型计算机。它与通用微型计算机相比，具有如下特点：
（1） 单片机的程序存储器和数据存储器是分工的，前者为ROM，后者为RAM；
（2） 采用面向控制的指令系统，控制功能强；
（3） 多样化的I/O接口，多功能的I/O引脚；
（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。
2 单片机主要应用在哪些领域？
答：单片机的应用范围很广泛，诸如智能化家用电器、仪器仪表、工业控制、计算机外部设备、智能机器人、电信及导航等方面。
3 在各种系列的单片机中，片内ROM的配置有几种形式？用户应根据什么原则来选用？
答：各种类型的单片机片内程序存储器的配置形式主要有以下几种形式：
（1） 掩膜（Msak）ROM型单片机：内部具有工厂掩膜编程的ROM，ROM中的程序只能由单片机制造厂家用掩膜工艺固化，用户不能修改ROM中的程序。例如：MCS—51系列的8051。
掩膜ROM单片机适合于大批量生产的产品。用户可委托芯片生产厂家采用掩膜方法将程序制作在芯片的ROM。
（2） EPROM型单片机：内部具有紫外线可擦除电可编程的只读存储器，用户可以自行将程序写入到芯片内部的EPROM中，也可以将EPROM中的信息全部擦除。擦去信息的芯片还可以再次写入新的程序，允许反复改写。例如：MCS—51系列的8751。
EPROM型单片机使用比较方便，但价格较高，适合于研制产品或结构要求简单的小批量产品。
（3） 无ROM型单片机：内部没有程序存储器，它必须连接程序存储器才能组成完整的应用系统。例如：MCS—51系列的8031。
无ROM型单片机价格低廉，用户可根据程序的大小来选择外接程序存储器的容量。这种单片机扩展灵活，但系统结构较复杂。
（4） E2ROM型单片机:内部具有电可擦除叫可编程的程序存储器,使用更为方便。例如：MCS—51的派生型89C51单片机。
（5） OTP(One Time Programmable)ROM单片机：内部具有一次可编程的程序存储器，用户可以在编程器上将程序写入片内程序存储器中，程序写入后不能再改写。例如：NEC公司的μPD75P308GF—3B9。这种芯片的价格也较低。

4．控制器的组成和作用
答：控制器：由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序发生器和操作控制器等组成。用来协调指挥计算机系统的操作。
5． 微型计算机组成
答：微型计算机组成由微处理器（CPU）、存储器、接口适配器（I＼O接口电路)及输入/输出设备组成。通过系统总线将它们连接起来，以完成某些特定的运算与控制。
6．什么叫寻址方式
答： 寻址方式：寻址方式就是寻找指令中操作数或操作数所在地址的方式。也就是如何找到存放操作数的地址，把操作数提取出来的方法。
7． 什么叫堆栈：
答：堆栈是在片内RAM中专门开辟出来的一个区域，数据的存取是以"后进先出"的结构方式处理的。实质上，堆栈就是一个按照"后进先出"原则组织的一段内存区域。
8．什么是汇编语言？什么叫指令周期？
答： 汇编：汇编语言源程序在交付计算机执行之前，需要先翻译成目标程序，这个翻译过程叫汇编。
指令周期：指执行一条指令所占用的全部时间。通常一个指令周期含1~4个机器周期。
9．什么是进位和溢出
答：两数运算的结果若没有超出字长的表示范围，则由此产生的进位是自然进位；若两数的运算结果超出了字长的表示范围（即结果不合理），则称为溢出。例如将正数3FH和负数D0H相加，其结果不会超出8位字长的表示范围，所以其结果10FH中的进位是正常进位（也就是模）。但是，若正数3FH与正数70H相加，其结果为AFH，最高位为"1"，成了负数的含义，这就不合理了，这种情况称为溢出。
2-4问答题
1 8051单片机内部包含哪些主要逻辑功能部件？
答：8051单片机是个完整的单片微型计算机。芯片内部包括下列硬件资源：
（1） 8位CPU；
（2） 4KB的片内程序存储器ROM。可寻址64KB程序存储器和64KB外部数据存储器；
（3） 128B内部 RAM；
（4） 21个 SFR；
（5） 4个8位并行I/O口（共32位I/O线）；
（6） 一个全双工的异步串行口；
（7） 两个16位定时器/计数器；
（8） 5个中断源，两个中断优先级；
（9） 内部时钟发生器。
2 EA/VPP引脚有何功用？8031的引脚应如何处理？为什么？
答：EA/VPP是双功能引脚，功能如下：
（1） EA接高电平时，在低4KB程序地址空间（0000H~0FFFH），CPU执行片内程序存储器的指令，当程序地址超出低4KB空间（1000H~FFFFH）时，CPU将自动执行片外程序存储器的指令。
（2） EA接低电平时，CPU只能执行外部程序存储器的指令。
8031单片机内部无ROM，必须外接程序存储器。因此，8031的EA引脚必须接低电平。
在对8751单片机内部的 EPROM编程时，此引脚VPP外接+12V电压，用于固化EPROM程序。
3 8051单片机存储器的组织结构是怎样的？
答：8051存储器包括程序存储器和数据存储器，从逻辑结构上看，可以分为三个不同的空间：
（1） 64KB的程序存储器地址空间：0000H~FFFFH，其中0000H~0FFFH为片内4KB的ROM地址空间，1000H~FFFFH为外部ROM地址空间；
（2） 256B的内部数据存储器地址空间，00H~FFH，分为两大部分其中00H~7FH（共128B单元）为内部静态RAM的地址空间，80H~FFH为特殊功能寄存器的地址空间，21个特殊功能寄存器离散地分布在这个区域；
（3） 64KB的外部数据存储器地址空间：0000H~FFFFH，包括扩展I/O地址空间。
4．片内数据存储器分为哪几个性质和用途不同的区域？
答：8051内部128B的数据RAM区，包括有工作寄存器组区、可直接位寻址区和数据缓冲区。各区域的特性如下：
（1） 00H~1FH为工作寄存器组区，共分4组，每组占用8个RAM字节单元，每个单元作为一个工作寄存器，每组的8个单元分别定义为8个工作寄存器R0~R7。当前工作寄存器组的选择是由程序状态字PSW的RS1、RS0两位来确定。如果实际应用中并不需要使用工作寄存器或不需要使用4组工作寄存器，不使用的工作寄存器组的区域仍然可作为一般数据缓冲区使用，用直接寻址或用Ri的寄存器间接寻址来访问。
（2） 20H~2FH为可位寻址区域，这16个字节的每一位都有一个地址，编址为00H~7FH。
当然，位寻址区也可以用作字节寻址的一般数据缓冲区使用。
（3）30H~7FH为堆栈、数据缓冲区。
5 单片机有哪几个特殊功能寄存器？各在单片机的哪些功能部件中？
答：8051单片机内部有21个特殊功能寄存器，在物理上是分散在片内各功能部件中，在数学上把它们组织在内部数据存储器地址空间80H~FFH中，以便能使用统一的直接寻址方式来访问。这些特殊功能寄存器颁在以下各个功能部件中：
（1） CPU：ACC、B、PSW、SP、DPTR（由DPL和DPH两个8位寄存器组成）；
（2） 中断系统：IP、IE；
（3） 定时器/计数器：TMOD、TCOM、TL0、TH0、TL1、TH1；
（4） 并行I/O口：P0、P1、P2、P3；
（5） 串行口：SCON、SBUF、PCON。
6 PC是什么寄存器？是否属于特殊功能寄存器？它有什么作用？
答：PC是16位程序计数器（Program Counter），它不属于特殊功能寄存器范畴，程序员不以像访问特殊功能寄存器那样来访问PC。PC是专门用于在CPU取指令期间寻址程序存储器。PC总是保存着下一条要执行的指令的16位地址。通常程序是顺序执行的，在一般情况下，当取出一个指令（更确切地说为一个指令字节）字节后，PC自动加1。如果在执行转移指令、子程序调用/返回指令或中断时，要把转向的地址赋给PC。
7 DPTR是什么寄存器？它由哪些特殊功能寄存器组成？它的主要作用是什么？
答：DPTR是16位数据指针寄存器，它由两个8位特殊功能寄存器DPL（数据指针低8位）和DPH（数据指针高8位）组成，DPTR用于保存16位地址，作间址寄存器用，可寻址外部数据存储器，也可寻址程序存储器。
3-3简答题
1 简述MCS-51汇编语言指令格式。
答：MCS-51汇编语言格式如下：
[标号：]操作码助记符[操作数1] [操作数2] [操作数3][注释]标号是用户定义的符号，其值代表这条指令的地址。操作码助记符是指令系统规定的代表特定指令功能的英文缩写符。每条指令都有操作码记符。指令的操作数最多有3个，也有无操作数的指令。注释字段是用户对程序的说明，便于对程序的阅读和理解。
简答
2 MCS-51指令系统主要有哪几种寻址方式？试举例说明。
答：MCS-51指令操作数主要有以下7种寻址方式：
寻址方式 举例
立即寻址 MOV A，#16
直接寻址 MOV 20H，P1
寄存器寻址 MOV A，R0
寄存器间接寻址 MOVX A, @DPTR
变址寻址 MOVC A, @A+DPRT
相对寻址 SJMP LOOP
位寻址 ANL C，70H

3对访问内部RAM和外部RAM，各应采用哪些寻址方式？
答：对内部RAM的寻址方式有直接寻址、寄存器间接寻址和可对位寻址的位寻址。对外部RAM的寻址方式只能用寄存器R0/R1（8位地址）或DPTR（16位地址）间接寻址。

4设内部RAM（30H）=5AH，（5AH）=40H，（40H）=00H，端口P1=7FH，问执行下列指令后，各有关存储单元（即R0，R1，A，B，P1，30H，40H及5AH单元）的内容如何？
MOV R0,#30H ;R0=30H
MOV A,@R0 ;A=5AH
MOV R1,A ;R1=5AH
MOV B,R1 ;B=5AH
MOV @R1,P1 ;(5AH)=7FH
MOV A,P1 ;A=7FH
MOV 40H,#20H ;(40H)=20H
MOV 30H,40H ;(30H)=20H
解：每一条指令执行后的结果如注释字段所标。最后结果为：R0=30H，R1=5AH，A=7FH，B=5AH，P1=7FH，（30H）=20H，（40H）=20H，（5AH）=7FH。

5 SJMP（短转移）指令和AJMP（绝对转移）指令的主要区别。
前者提供了以SJMP的下一条指令的起始地址为中心的256字节范围的转移（-128～+127），后者的转移目标地址必须在与AJMP的下一条指令的第一字节相同的2KB区的程序储存器中。短转移方便了可重定位编码。SJMP方便了PC可重定位编码，但转移范围小。而ASJMP转移范围大，但存在跳区的限制，AJMP指令只能位于2KB区的最后2个字节处时，才可跳到下一个区去。因此用AJMP指令来代替SJMP指令是有条件的，也就是目标地址必须与它下面的指令存放地址在同一个2KB区域内。

1、2、4章的编程
1. 8225A控制字地址为300FH,请按:A口方式0输入,B口方式1输出,C口高位输出,C口低位输入,确定8225A控制字并编初始化程序.
解：控制字为 10010101=95H
初始化程序：MOV DPTR ,#300FH
MOV A,#95H
MOVX @DPTR ,A
2. 编定一个软件延时1S和1miｎ的子程序．设ｆosc=6Hz，则一个机器周期1μｓ。
解：（1）1S=2US*5*100000
5*100000=250*200*10
(2) ORG 1000H
TIME:MOV R7,#10
T3: MOV R6,#200
T2: MOV R6,#250
T1: DJNZ R5,T1
DJNZ R6,T2
DJNZ R7,T3
RET
(2)1min=60，调用上面1s子程序60次
ORG 0030H
MOV R0,#60
LOOP:LCALL TIME
DJNZ R0,LOOP
RET
3. 请编制串行通信的数据发送程序，发送片内RAM50H~5FH的16B数据，串行接口设定为方式2，采用偶校验方式。设晶振频率为6MHz。
解：查询方式发送程序如下
MOV SCON,#8OH
M OV PCON,#80H
MOV R0,#50H
MOV R7,#16H
LOOP: MOV A,@R0
MOV C,P
MOV TB8,C
MOV SBUF,A
JNB T1,$
CLR T1
INC R0
DJNZ R7,LOOP
RET
4.应用单片机内部定时器T0工作在方式1下,从P1.0输出周期为2ms的方波脉冲信号，已知单片机的晶振频率为6MHZ。
请（1）计算时间常数X，应用公式X=2１６－t（f／１２）
（2）写出程序清单
解：X=216-t(F/12)
=216-1*10-3*6*106/12
=OFEOCH
ORG 3000H
START:MOV TMOD,#01H
MOV TL0,#OCH
MOV THO,#OFEH
SETB TR0
LOOP: JBC TFO,DONE
SJMP LOOP
DONE: MOV TL0,#OCH
MOV THO,#OFEH
CPL P1.0
SJMP LOOP
5.应用单片机内部定时器T0工作在方式1下,从P1.0输出周期为1ms的方波脉冲信号，已知单片机的晶振频率为6MHZ。
请（1）计算时间常数Ｘ，应用公式X=2１６－t（f／１２）
（2）写出程序清单
解：解：X=216-t(F/12)
=216-0.5*10-3*6*106/12
=FF06H
ORG 3000H
START:MOV TMOD,#01H
MOV TL0,#06H
MOV THO,#FFH
SETB TR0
LOOP: JBC TFO,DONE
SJMP LOOP
DONE: MOV TL0,#06H
MOV THO,#FFH
CPL P1.0
SJMP LOOP
5-3简答题
1 8031的扩展储存器系统中，为什么P0口要接一个8位锁存器，而P2口却不接？
答：这是因为P0口是扩展储存器系统的多路低8位地址和数据总线，在访问外部存储器时，P0口分时用作输出外部储存器低8位地址和传送数据，为了在整个访问外部存储器期间，对外部存储器存在着有效的低8位地址信号，所以P0口需要外接一个地址锁存器。ALE信号就是用来把P0口输出的地址字节锁存在这个外接的锁存器中，再从锁存器输出外部存储器的低8位地址。而P2口只用作扩展存储器系统的高8位地址线，并在整个访问外部存储器期间不变，所以不必外接地址锁存器。

2 在8031扩展系统中，外部程序存储器和数据存储器共用16位地址线和8位数据线，为什么两个存储空间不会发生冲突？
答：这是因为外部程序存储器和外部数据存储器所使用的控制信号不同。对外部程序存储器的选读通是用PSEN控制线，而对外部数据存储器的读/写控制是用RD和WR读、写控制线，所以不会发生地址冲突。