单片机原理及应用(饶志强)课后习题答案(课堂PPT).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,第,2,章,MCS,51,的基本结构,2.1 MCS-51,单片机内部包含那些主要逻辑功能部件？各个功能部件的最主要的功能是什么？,2.2 MCS-51,的,EA,端有何用途？,2.3 MCS-51,单片机外部总线结构是怎样的？,2.4 MCS-51,单片机存储器的组织结构是怎样的？,2.5 MCS-51,系列单片机的存储器可划分为几个空间？各自的地址范围和容量是多少？在使用上有什么不同？,2.6 8051,如何确定和改变当前工作寄存器组？,2.7 MCS-51,单片机的程序存储器中,0000H,、,0003H,、,000BH,、,0013H,、,001BH,和,0023H,这几个地址具有什么特殊的功能？,2.8 8051,单片机有哪几个特殊功能寄存器？可位寻址的,SFR,有几个？,2.9,程序状态寄存器,PSW,的作用是什么？常用标志有哪些位？作用是什么？,2.10,（,SP,）,=30H,指什么？,2.11 MCS-51,系列单片机的,P0,、,P1,、,P2,和,P3,口各有什么特点？,2.12 ALE,信号有何功用？一般情况下它与机器周期的关系如何？在什么条件下,ALE,信号可用作外部设备的定时信号。,2.13,有那几种方法能使单片机复位？复位后各寄存器的状态如何？复位对内部,RAM有何影响？,2.14 MCS-51,的时钟振荡周期、机器周期和指令周期之间有何关系？,2,2.1 MCS-51,单片机内部包含那些主要逻辑功能部件？各个功能部件的最主要的功能是什么？,答案：,MCS-51,单片机内部主要包括以下几个部分：,1,一个,8,位微处理器,CPU,MCS-51,单片机中有一个,8,位的,CPU,，包括运算器和控制器两个部分，并且增加了面向控制的处理功能，不仅可以处理字节数据还可以进行位变量的处理，如位处理、查表、状态检测、中断处理等。,2,数据存储器,RAM,和特殊功能寄存器,SFR,片内具有,128Bytes,（,52,系列为,256Bytes,）的数据存储器，片外最多可以扩展,64KB,。数据存储器用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。,3,内部程序存储器,ROM,内部具有,4KB,（,51,系列）,/8KB,（,52,系列）的程序存储器（,FLASH,），用来存储用户程序。如果片内程序存储器容量不够可以外部扩展程序存储器，最多可以扩展,64KB,。,4,两个定时,/,计数器,MCS-51,单片机内部具有,2,个,16,位的定时器,/,计数器。在使用中，这两个定时器,/,计数器既可以进行精确的计时，又可以对外部事件进行计数，是最常用和最基本的部件。,5,四个,8,位可编程的,I/O,（输入,/,输出）并行端口,四个,8,位的并行端口，其中,P0,为双向口，,P1,P3,为准双向口。,3,6,一个串行通信端口,一个全双工的串行口，具有四种工作方式。可以用来进行串行异步通信，与,PC,机或者多个单片机主从通信或者构成多机系统实现更强大的功能。,7,中断控制系统,MCS-51,单片机具有,5,个固定的可屏蔽中断源，,3,个在片内，,2,个在片外，它们在程序存储器中有各自固定的中断入口地址，由此进入中断服务程序。,5,个中断源有两个中断优先级，可形成中断嵌套。,8,内部时钟电路,单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准。,2.2 MCS-51,的,EA,端有何用途？,答案：,EA,访问外部程序存储器控制信号。对,8051,和,8751,，它们片内有,4KB,的程序存储器，当,EA,为高电平时，分两种情况。若访问的地址空间在,0-4K,范围内，,CPU,访问片内程序存储器。访问的地址超出,4K,时，,CPU,将自动执行外部程序存储器，即访问外部,ROM,。当,EA,接低电平时，,CPU,只访问外部,EPROM/ROM,，而不管是否有片内程序存储器。对,8031,，,EA,必须接地。,4,2.3 MCS-51,单片机外部总线结构是怎样的？,答案：,1,地址总线（,AB,）：,地址总线宽度为,16,位，由,P0,口经地址锁存器提供低,8,位地址（,A0-A7,）；,P2,口直接提供高,8,位地址（,A8,A15,）。地址信号是由,CPU,发出的，故地址总线是单方向的。,2,数据总线（,DB,）：,数据总线宽度为,8,位，用于传送数据和指令，由,P0,口提供。,3,控制总线（,CB,）：,控制总线随时掌握各种部件的状态，并根据需要向有关部件发出命令。,其中地址总线和数据总线，以及控制总线和,IO,都有部分功能上的重叠，也就是有些口线既是地址总线也是数据总线，而有些控制总线也是,IO,。,2.4 MCS-51,单片机存储器的组织结构是怎样的？,答案：,MCS,51,单片机的存储器采用的是哈佛（,Harvard,）结构，即程序存储器和数据存储器分开编址，在空间上是各自独立的，两种存储器有自己的寻址方式和寻址空间。,5,2.5 MCS-51,系列单片机的存储器可划分为几个空间？各自的地址范围和容量是多少？在使用上有什么不同？,答案：,MCS,51,的存储器空间可以划分为以下,4,种，分别是：,程序存储器；内部数据存储器；内部特殊功能寄存器；外部数据存储器；,对,89S51,来说，程序存储器分为片内程序存储器和片外程序存储器，片内程序存储器地址范围为,0000H-0FFFH,4KB,；片外程序存储器地址范围,0000H,FFFFH,，,64KB,。内部程序存储器与外部程序存储器统一编址，当,EA,为高电平时，从内部程序存储器开始读取程序，达到,4KB,后跳到片外程序存储器的,1000H,开始读取程序；当,EA,为低电平时，直接从片外程序存储器的,0000H,开始处读取程序。,内部数据存储器地址范围为,00H,7FH,，,128B,，在程序中做通用存储器使用。,内部特殊功能寄存器地址范围,80H,FFH,，,128B,，专用于控制、管理片内算术逻辑部件、并行,I/O,口、串行,I/O,口、定时器,/,计数器、中断系统等功能模块的工作。,外部数据存储器地址范围,0000H,FFFFH,，,64KB,，又称为外部数据,RAM,，当单片机内部,128,个字节的数据,RAM,不能满足系统工作的需要时，可以通过它的外部总线扩展外部数据存储器。,6,2.6 8051,如何确定和改变当前工作寄存器组？,答案：状态寄存器,PSW,中,RS1,RS0,两位进行寄存器组选择，,0 0,组,0,（,00H-07H,）,0 1,组,1,（,08H-0FH,）,1 0,组,2,（,10H-17H,）,1 1,组,3,（,18H-1FH,）,2.7 MCS-51,单片机的程序存储器中,0000H,、,0003H,、,000BH,、,0013H,、,001BH,和,0023H,这几个地址具有什么特殊的功能？,答案：,0000H,：单片机复位后，,PC,0000H,，程序从,0000H,开始执行,指令，故系统必须从,0000H,单元开始取指令，执行程序。,0003H,：外部中断,0,入口地址。,000BH,：定时器,0,中断入口地址。,0013H,：外部中断,1,入口地址。,001BH,：定时器,1,中断入口地址。,0023H,：串行口中断入口地址。,在系统中断响应之后，将自动转到各中断入口地址处执行程序,。,7,2.8 8051,单片机有哪几个特殊功能寄存器？可位寻址的,SFR,有几个？,答案：,8051,有,21,个特殊功能寄存器，包括：,A,累加器，,B,寄存器，,PSW,程序状态字，,SP,堆栈指针，,DPTR,数据指针寄存器，,PC,程序计数器（,16,位），,P0,P3,I/O,端口，,IP,中断优先级控制寄存器，,IE,中断允许控制寄存器，,TMOD,定时器,/,计数器方式控制寄存器，,TCON,定时器,/,计数器控制寄存器，,TH0,，,TL0,定时器,/,计数器,0,，,TH1,，,TH1,定时器,/,计数器,1,，,SCON,串行端口控制寄存器，,SBUF,串行数据缓冲器，,PCON,电源控制寄存器。,可,位,寻址的,SFR,有,11,个。,2.9,程序状态寄存器,PSW,的作用是什么？常用标志有哪些位？作用是什么？,答案：,PSW,程序状态字。主要起着标志寄存器的作用。常用标志位及其作用如下：,Cy,进（借）位标志，其主要作用是保存算术运算的进或借位并在进行位操作时做累加器。,在执行某些算术和逻辑指令时，可以被硬件或软件置位或清零。在算术运算中它可作为进位标志，在位运算中，它作累加器使用，在位传送、位与和位或等位操作中，都要使用进位标志位。,8,AC,辅助进位标志，当进行以,A,为目的的运算时，运算结果从,D3,位产生进位或借位时,AC=1,，另外可用于,BCD,码调整。,进行加法或减法操作时，当发生低四位向高四位进位或借位时，,AC,由硬件置位，否则,AC,位被置,0,。在进行十进制调整指令时，将借助,AC,状态进行判断。,F0,用户标志，是用户可以使用的位变量，可以随,PSW,被保存。,该位为用户定义的状态标记，用户根据需要用软件对其置位或清零，也可以用软件测试,F0,来控制程序的跳转。,RS1,RS0,寄存器组选择，,OV溢出标志位，在有符号数运算结果超出允许范围,OV=1,否则,OV=0,。,P,奇偶标志位，主要作用是在每个机器周期根据累加器,A,中的内容的奇偶性由硬件置,/,复位，当,A,中,1,的个数为奇,P=1,，否则为,P=0,。,2.10,（,SP,）,=30H,指什么？,答案：指的是将堆栈基地址指向,30H,。,9,2.11 MCS-51,系列单片机的,P0,、,P1,、,P2,和,P3,口各有什么特点？,答案：,P0,口是一个三态双向口，可作为地址,/,数据分时复用口；也可作为通用,I/O,接口。,P1,口为准双向口，输出驱动部分由场效应管,T,与内部上拉电阻组成。当其某位输出高电平时，可以提供拉电流负载，不必像,P0,口那样需要外接上拉电阻。,P1,口是具有输出锁存的静态口。,P1,口在作为引脚读入前，必须先对相应端口写入,1,。,P2,端口除了可以作为准双向通用,IO,外；还用作输出地址总线的高,8,位，所以,P2,端口在功能上兼有,P0,端口和,P1,端口的特点。,P2,端口是动态的,IO,端口，输出数据虽然被锁存，但不是稳定地出现在端口线上。,P3,口为双功能口，当,P3,口作为通用,I/O,口使用时，它为静态准双向口，且每位都可定义为输入或输出口，其工作原理同,P1,口类似；当处于第二功能时，锁存器输出,1,，通过第二输出功能线输出特定的第二功能信号，在输入方面，既可以通过缓冲器读入引脚信号，也可以通过第二输入功能读入片内的特定第二功能信号。,10,2.12 ALE,信号有何功用？一般情况下它与机器周期的关系如何？在什么条件下,ALE,信号可用作外部设备的定时信号。,答案：,ALE,是地址锁存使能信号，是机器周期的二倍。当不使用单字节双周期的指令，如,MOVX,类指令时，可以作为外部设备的定时信号。,2.13,有那几种方法能使单片机复位？复位后各寄存器的状态如何？复位对内部,RAM,有何影响？,答案：可以有上电复位、手动复位和专用芯片复位三种方式。,复位操作使单片机进入初始化状态，,PC,初始化为,0000H,，使,MCS,51,单片机从,0000H,开始执行程序。,(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,，复位后堆栈在片内,RAM,的,08H,单元处建立。,TH1,、,TL1,、,TH0,、,TL0,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,为定时器方式,0,，非门控方式。,11,(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设置为低优先级。,P0,P3,口锁存器都是全,1,状态，说明复位后,4,个并行接口设置为输入口。,复位不影响内部,RAM,的状态（包括通用寄存器,Rn,）。,2.14 MCS-51,的时钟振荡周期、机器周期和指令周期之间有何关系？,答案：时钟周期是单片机的基本时间单位。若晶振的振荡频率为,12MHz,，则时钟周期为,1/12MHz=0.0833us,。,CPU,完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期（,MC,）。,MCS,51,单片机每,12,个振荡周期为一个机器周期。晶振频率为,12MHz,时，机器周期为,12/12MHz=1us,。指令周期是执行一条指令所需的时间，可以包括,1,，,2,，,4,个机器周期。,12,第,3,章,MCS-51,单片机指令系统与汇编语言程序设计,1.,什么是寻址方式？,MCS-51,单片机有哪几种寻址方式？,答案：,寻址方式就是寻找地址的方式。包括指令的寻址方式和操作数的寻址,方式。,指令的一个重要的组成部分是操作数，指令给出参与运算的数据的方,式称为,操作数的,寻址方式。,MCS-51,系列单片机共有,7,种,操作数的,寻址方式：立即寻址、直接寻,址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对寻址和位寻址。,2.,什么是指令系统？,MCS-51,单片机共有多少种指令？,答案：,CPU,所能执行的各种指令的集合称为指令系统。,MCS-51,系列单片机的指令系统是一种简明易掌握、效率较高的指令系统。在,MCS-51,系列单片机的指令系统中共使用了,7,种寻址方式、,42,种助记符，这些助记符与寻址方式组合起来，共形成,111,条指令，完成数据传送、算术运算、逻辑运算、控制转移以及位操作等方面的工作。,13,3.,汇编语言的语句格式是什么？使用标号有什么限制？注释段起什么作用？,答案：,MCS-51,汇编语言的语句格式应符合下列结构：,【,标号：,】,操作码,【,操作数,】【,；注释,】,标号位于语句的开始，由以字母开头的字母和数字组成，它代表该语句,的地址。标号与操作码之间要用,“,：,”,隔开，标号与,“,：,”,之间不能有空格，,“,：,”,与,操作码之间可以有空格。,注释在语句的最后，以,“,；,”,开始，是说明性的文字，与语句的具体功能,无关。,4.MCS-51,汇编语言有哪几条常用伪指令？各起什么作用？,答案：,ORG,：汇编程序起始地址，用来说明其后程序段在存储器中存放的起始,地址；,EQU,：赋值指令，用来给变量标号赋予一个确定的数值；,DB,：定义数据字节，指令按字节数的形式把数据存放在存储单元中；,DW,：定义数据字，按字（双字节）的形式把数据存放在存储单元中；,DS,：定义存储区，从指定的地址单元开始，保留一定数量的存储单元；,BIT,：位定义，其功能是把位地址赋给字符名称；,END,：汇编结束，表明汇编语言程序结束。,14,5.,汇编语言程序设计分哪几步？各步骤的任务是什么？,答案：分析问题，抽象出描述问题的数学模型；,确定解决问题的算法或解题思想；,绘制流程图和结构图；,分配存储空间和工作单元；,编制程序；,程序静态检查，上机调试；,编写相关说明。,6.,将累加器,A,中的压缩,BCD,码分为两个字节，形成非压缩,BCD,码，放入,20H,和,21H,单元中，写出源程序。,解：由题意，可将累加器,A,中的低,4,位保留，高,4,位清零放入,20H,；高,4,位保留，低,4,位清零，半字节交换后存入,21H,单元中。程序如下。,MOV R0,，,A,ANL A,，,#0FH,MOV 20H,，,A,MOV A,，,R0,ANL A,，,#0F0H,SWAP A,MOV 21H,，,A,15,7.,已知内部,RAM,的,20H,和,21H,单元中各有一个无符号,8,位二进制数，试编程比较它们的大小，并把大数送到,30H,单元。,解：,MOV A,，,20H,CJNE A,，,21H,，,LOOP,LOOP,：,JNC LOOP1,MOV A,，,21H,LOOP1,：,MOV 30H,，,A,RET,16,8.,编制一段程序，要求在端口线,P1.0,和,P1.1,上分别产生周期为,200us,和,400us,的方波。设单片机的晶振频率为,12MHz,。,解：,ORG 0000H,AJMP START,ORG 000BH,AJMP IT0,ORG 001BH,AJMP IT1,ORG 0100H,START,：,MOV TMOD,，,#03H ;,定时器,0,工作在方式,3,MOV TL0,，,#9CH,MOV TH0,，,#38H,MOV TCON,，,#50H,；,TR0,、,TR1=1,MOV IE,，,#8AH,；全局中断和定时器,0,、定时器,1,中断允许,SJMP$,ORG 0130H,IT0,：,MOV TL0,，,#9CH,CPL P1.0,RETI,IT1,：,MOV TH0,，,#38H,CPL P1.1,RETI,END,17,9.,试编写一段程序，将外部数据,RAM,中从地址,2000H,开始的,100,个补码数逐一取出，若为正数则放回原单元，若为负数则求反后放回原单元。,解：,START,：,MOV DPTR,，,#2000H,MOV R0,，,#64H,LOOP,：,MOVX A,，,DPTR,MOV 20H,，,A,JNB ACC.7,，,NEXT,MOV A,，,20H,CPL A,MOVX DPTR,，,A,NEXT,：,INC DPTR,DJNZ R0,，,LOOP,SJMP18,10.,试编写一段延时程序，延时时长为,1s,。设单片机的晶振频率为,12MHZ,。,MAIN:MOV R3,#64H,MOV R4,#OAH,DELAY:MOV R2,#OFAH,LOOP:NOP,NOP,DJNZ,R2,LOOP,DJNZ,R3,DELAY,DJNZ,R4,DELAY,RET,19,一、填空题,1.,锁存，三态缓冲,2.,三态控制,3.,统一编址方式,4.,无条件传送，查询，中断,5.,中断方式,6.PC,，,PC,，程序存储器,7.TF1,，查询的状态,8.8192*4=32768s 9.1-8192 10.,起始，数据，奇偶校检，停止,11.,单工，全工，半双工,12.,同步移位，并行输出，并行输入,13.,一样,14.2,，自动重新加载,二、简答题,1.,答：有,5,个中断源：,2,个外部中断源、,2,个定时器中断源和一个串行口中断源，具有两个中断优先级，可实现两级中断服务程序嵌套。,2.,答：常用的,I/O,编址方式有两种：独立编址方式和统一编址方式。独立编址方式中，,I/O,和存储器分开编址，有各自独立的地址空间，采用不同的控制总线，使用不同的指令分别寻址。,第,4,章 输入,/,输出、中断、定时与串行通信,20,3.,答：,GATE=0,，用,TR1,的状态控制,T1,的工作：,TR1=1,，开关模拟闭合，允许,T1,计数；,TR1=0,，模拟开关打开，停止,T1,计数。,当,GATE=1,，,TR1=1,时，,T1,能否计数由,INT1,引脚的输入状态控制。当,INT1=0,，,T1,不计数,;INT1=1,时，允许,T1,计数。如果定时,/,计数器工作在定时方式，当,INT1,由,0,变,1,时启动,T1,，当,INT1,由,1,变为,0,时，停止,T1,，则可以对,INT1,输入高电平脉冲宽度进行测量。,4.,解：,利用定时器,T0,作,1ms,定时，每次中断在中断服务程序中使,P1.0,的状态取反输出。定时器初值计算：设,T0,为工作方式,1,，则,1ms,对应的机器周期数为,1000/2,（,12/6,）,=500D=1F4H,定时器初值为,(1F4H),求补,（即,2,16,-1F4H,）,=FE0CH,程序如下：,ORG0000H,SJMPSTART,ORG 000BH,AJMPIST0,ORG0030H,START:MOVTMOD,#01H,；,T0,工作方式,1,MOVTL0,#0CH,；,T0,定时器初值,MOVTH0,#0FEH,MOVTCON,#10H,；打开,T0,SETBET0,；允许,T0,中断,21,SETBEA,；允许全局中断,SJMP$,IST0,：,MOVTL0,#0CH,；重置,T0,定时器初值,MOVTH0,#0FEH,CPLP1.0,；,P1.0,取反,RETI,5.,解：定时方式,0,：,X=213-150=8042,二进制,:1111101101010 TL0=01010,，,TH0=11111011,定时方式,1:X=216-150=65386,二进制,:1111111101101010 TL0=01101010,，,TH0=11111111,定时方式,2,：,X=28-150=106,二进制,:01101010 TL0=01101010,，,TH0=01101010,6.,解：方式,0,：,2s-16384s,方式,1,：,2s-131072s,方式,2,：,2s-510s,7.,解：最高：,62500,最低：,122.55,（详见,102,页题目后）,22,8.,解：,程序如下,:,ORG 0000H,LJMP INITOUT ;,转到初始化程序,ORG 0023H,LJMP ERVE ;,串行口中断服务程序入口,ORG 0050H,INITOUT,：,MOV TMOD,，,#20H;,定时器,T1,初始化,MOV TH1,，,#0F3H,MOV TL1,，,#0F3H,MOV SCON,，,#50H;,串行口初始化,MOV PCON,，,#80H;SMOD=1,SETB TR1 ;,启动定时器,T1,SETB EA ;,开中断,SETB ES ;,允许串行口中断,LJMP MAIN ;,转主程序,23,SERVE:CLR EA ;,关中断CLR RI ;,清接收中断标志,PUSH DPH ;,保护现场,PUSH DPL,PUSH A,RECEIVE:MOV A,，,SBUF ;,接收,PC,机发过来的数据,SENDBACK:MOV SBUF,，,A ;,将数据回送给,PC,机,WAIT:JNB TI,，,WAIT;,发送器不空则循环等待,CLR TI,RETURN:POP A ;,恢复现场,POP DPL,POP DPH,SETB EA ;,开中断,RETI ;,返回,24,第,5,章,MCS-51,单片机的系统扩展,1.,容量为,4K,8b,的存储器各有多少条数据线和地址线？,答案：,8,条数据线、,12,条地址线,2.,画出单片机扩展片外,16K,字节程序存储器,27128 EPROM,的接线图。,答案：,25,3.,说明单片机扩展,I/O,端口常用的选址方法。,答案：线选法：把单独的地址线（通常是,P2,口的某一根线）接到外围芯片的片选端上，只要该地址线有效（通常为低电平），就选中该芯片。,全地址译码法：将低位地址线作为芯片的片内地址，用译码器对高位地址线进行译码，译出的信号作为片选线。,26,4.,画出单片机扩展片外数据,RAM 6116,的接线图，并将,6116,中前,20,个数据送入单片机内以,30H,起始的数据单元，写出源程序。,答案：,27,程序如下：,MOV R1,#20,MOV R0,#30HMOV DPTR,#0000H,LOOP:MOVX A,DPTR,MOV R0,A,INC R0,INC DPTR,DJNZ R1,LOOP,28,第,6,章,MCS-51,单片机接口技术,1.,解：利用,T0,作定时器，定时,20ms,。,ORG 0000H,AJMP START,ORG 000BH,AJMP T0_INT,ORG 0030H,START:MOV SP,#60H,MOV TMOD,#01H,；,TO,工作在方式,1,MOV TH0,#9EH,MOV TL0,#58H,MOV DPTR,#7006H,MOV A,#90H,；,8255,方式控制字（,A,口入，,B,口出）,MOVX DPTR,A,29,SETB EA,SETB ET0,SETB TR0,AJMP$,T0_INT:MOV TH0,#9EH,MOV TL0,#58H,MOV DPTR,#7000H,MOVX A,DPTR,MOV DPTR,#7002H,MOVX DPTR,A,RET,END,30,2.,解：,ORG 0000H,AJMP START,ORG 0030H,START:MOV DPTR,#8003H,MOV A,#90H,MOVX DPTR,A,LOOP:MOV DPTR,#8000H,MOVX A,DPTR,MOV DPTR,#8001H,MOVX DPTR,A,AJMP LOOP,END,