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第二章 80C51的结构和原理习题及答案

1、80C514单片机在功能上、工艺上、程序存储器的配置上有哪些种类？
答：80C51单片机在功能上有两种大类：（1）、基本型；（2）、增强型；
80C51单片机在生产工艺上有两种：（1）、HMOS工艺（即高密度短沟道MOS工艺）；（2）、CHMOS工艺（即互补金属氧化物的HMOS工艺）；
80C51单片机在程序存储器的配置上有三种形式：（1）、掩膜ROM；（2）、EPROM；（3）、ROMLess（无片内程序存储器）。

2、80C51单片机存储器的组织采用何种结构？存储器地址空间如何划分？各地址空间的地址范围和容量如何？在使用上有何特点？
答： 80C51单片机存储器的组织采用哈佛结构：存储器在物理上设计成程序存储器和数据存储器两个独立的空间。
基本型单片机片内程序存储器容量为4KB，地址范围是0000H~0FFFH。增强型单片机片内程序存储器容量为8KB，地址范围是0000H~0FFFH。
基本型单片机片内数据存储器均为128字节，地址范围是00H~7FH，用于存放运算的中间结果、暂存数据和数据缓冲。这128字节的低32个单元用作工作寄存器，在20H~2FH共16个单元是位寻址区，然后是80个单元的他通用数据缓冲区。
增强型单片机片内数据存储器为256字节，地址范围是00H~FFH。低128字节的配置情况与基本型单片机相同，高128字节为一般RAM，仅能采用寄存器间接寻址方式访问（而与该地址范围重叠的SFR空间采用直接寻址方式访问）。

3、80C51单片机的P0~P3口在结构上有何不同？在使用上有何特点？
答： 80C51单片机各口均由接口锁存器、输出驱动器和输入缓冲器组成，但是结构存在差异：P0、P1口有转换开关MUX，P2、P3口没有；P1~P3口都有上来电阻，但是P0没有。
4个I/O口的使用特点：
（1）、P0：P0口是一个多功能的8位口，可按字节访问也可以按位访问。用做通用的I/O口，相当于一个真正的双向口：输出锁存，输入缓冲，但输入是须先将口置1；每根口线可以独立定义输入或输出。用作地址/数据复用总线：作数据总线用时，输入/输出8位数据D0~D7；作地址总线用时，输出低8位地址A0~A7。
（2）、P1：P1口惟一的单功能口，仅能用作通用的I/O口。可按字节访问也可以按位访问，输入时需先输出1，将该口设为输入状态。
（3）、P2：P2口是一个多功能8位口，可按字节访问也可以按位访问。在单片机采用并行扩展方式时，P2口作为地址总线的高8位D8~D15。
（4）、P3：P3口是一个双功能8位口，可按字节访问也可以按位访问。除作I/O口使用（位准双向口）外，每一条接口线还具有不同的第二功能：
P3.0：RXD（串行口输入）；
P3.1：TXD（串行口的输出）
P3.2：INT0’（外部中断0输入）；
P3.3：INT1’（外部中断0输入）；
P3.4：T0（定时/计数器0的外部输入）；
P3.5：T1（定时/计数器1的外部输入）；
P3.6：WR’（片外数据存储器“写”选通控制输出，输出，低电平有效）；
P3.7：RD’（ 片外数据存储器“读”选通控制输出，输出，低电平有效）。

4、如果80C51单片机晶振频率为12MHz，时钟周期、机器周期为多少？
答：根据“一个机器周期包含12个晶荡周期或6个时钟周期”得，时钟周期是1/6us，机器周期是1us。

5、80C51单片机复位后的状态如何？复位方法有几种？
答：80C51单片机复位后的状态：单片机的复位操作使单片机进入初始化状态，PC=0000H，程序从0000H地址单元开始执行。特殊功能寄存器复位后的状态是确定的。P0~P3=FFH，PSW=00H，SFR=00H，SP=07H，SBUF不定，IP、IE和PCON的有效位为0。

6、80C51单片机的片内、片外存储器如何选择？
答：80C51单片机的EA’引脚为访问内部和外部程序存储器的选择端。
程序存储器ROM：其内部容量4KB，指令可直接访问；当容量不足时，可扩展到片外ROM，此时容量可达到64KB，但此时要注意设置EA’=0；相反，当选择片内ROM时，设置EA’=1.
数据存储器RAM：内部容量128字节，指令丰富，当要对片外RAM访问时使用指令MOVX，此时读写信号都有效，但是片外RAM不能进行堆栈操作；而访问片内RAM使用MOV指令，无读写信号产生。

7、80C51单片机的PSW寄存器各位标志的意义如何？
答：程序状态字寄存器PSW，8位，其各位含意：
CY：进位、借位标志。有进位、借位时CY=1，否则CY=0 ；
AC：辅助进位、借位标志。当进行加法或减法运算时，若低4位向高4位发生进位（或借位）时，AC将被硬件置位；否则，被清除；
F0：用户标志。开机时该位为0，用户可以根据需要，通过操作指令将F0置1或者清0；当CPU执行对F0位测试条件转移指令时，根据F0的状态实现分支转移，相当于“软开关”；
RS1、RS0：当前工作寄存器组选择位，用于设定当前寄存器的组号；
OV：溢出标志位。有溢出时OV=1，否则OV＝0；
P：奇偶标志位。存累加器A的运算结果有奇数个1时P=1，否则P=0；在串行通信中，常以传送奇偶检验位来检验数据的可靠性。

8、80C51单片机的当前工作寄存器组如何选择？
答：当前工作寄存器组的选择由特殊功能寄存器中的程序状态字寄存器PSW的RS1、RS0来决定。可以对这两位进行编程，以选择不同的工作寄存器组。工作寄存器组与RS1、RS0的关系及地址如表2.2所示。

组号
RS1
RS0
R7
R6
R5
R4
R3
R2
R1
R0
0
0
0
07H
06H
05H
04H
03H
02H
01H
00H
1
0
1
0FH
0EH
0DH
0CH
0BH
0AH
09H
08H
2
1
0
17H
16H
15H
14H
13H
12H
11H
10H
3
1
1
1FH
1EH
1DH
1CH
1BH
1AH
19H
18H

当某一时刻，只能选用一个寄存器组。可以通过软件对程序状态字寄存器PSW中RS1、RS0位的设置来实现。设置RS1、RS0时可以对PSW采用字节寻址方式，也可以采用位寻址方式，间接或直接修改RS1、RS0的内容。

9、80C51单片机的控制总线信号有哪些？各信号的作用如何？
答：控制总线：
（1） 复位信号。使单片机进入初始化状态。
（2） ALE信号，在访问片外程序存储器期间，下降沿用于控制锁存P0口输出的低8位地址；在不访问片外程序期间，可作为对外输出的时钟脉冲或用于定时目的。
（3） PSEN信号，片外程序存储器读选通信号输出端，低电平有效。在从外部程序存储器读取指令或常数期间，每个机器周期该信号有效两次，通过数据总线P0口读回指令或常数。在访问片外数据存储器期间，该信号不出现。
（4） EA, EA为片外程序存储器选用端，该引脚为低电平时，选用片外程序存储器，高电平或悬空时选用片外程序存储器。
（5） 另外还有第二功能下的P3口。

10、80C51单片机的程序存储器低端的几个特殊单元的用途如何？
答：80C51单片机的程序存储器低端的特殊单元的用途：
0000H：单片机复位后的入口地址；
0003H：外部中断0的中断服务程序入口地址；
000BH：定时/计数器0溢出中断服务程序入口地址；
0013H：外部中断1的中断服务程序入口地址；
001BH：定时/计数器1溢出中断服务程序入口地址；
0023H：串行接口的中断服务程序入口地址；
002BH：定时/计时器2溢出或T2EX负跳变中断服务程序入口地址（增强型单片机）。
由于每个中断入口之间的间隔进位8个地址单元，所以在程序设计时，通常在这些中断入口处设置一条无条件转移指令，使之转向对应的中断服务子程序处执行。

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