单片机原理及应用习题答案第一章 基础知识1微型计算机主要由哪几部分组成？各部分有何功能？答：一台微型计算机由中央处理单元（CPU）、存储器、I/O接口及I/O设备等组成，相互之间通过三组总线（Bus）：即地址总线AB、数据总线DB和控制总线CB来连接。CPU由运算器和控制器组成，运算器能够完成各种算术运算和逻辑运算操作，控制器用于控制计算机进行各种操作。存储器是计算机系统中的“记忆”装置，其功能是存放程序和数据。按其功能可分为RAM和ROM。输入/输出（I/O）接口是CPU与外部设备进行信息交换的部件。总线是将CPU、存储器和I/O接口等相对独立的功能部件连接起来，并传送信息的公共通道。2. 将下列十进制数分别转换成为二进制数，十六进制数和BCD码数的形式：100，64，78，80解：1）100=1100100B=64H=0001 0000 0000BCD； 2）64=1000000B=40H=0110 0100BCD； 3）78=1001110B=4EH=0111 1000BCD。H=3. 写出下列十六进制无符号数对应的十进制数和二进制： 0D5H，64H，2CH，4FEH解：1）0D5H=213=11010101B；2) 64H=100=1100100B；3) 2CH=44=101100B；4) 4FEH=1278=10011111110B。4. 写出下列十进制数对应的二进制原码、反码和补码：+35，+50，-10，-20解：1） 35（23H）原=（23H）反=（23H）补； 2） 50（32H）原=（32H）反=（32H）补；3） 10（8AH）原（0F5H）反（0F6H）补；4） 20（94H）原（0EBH）反（0ECH）补；5. 根据给定的原码、反码、补码求真值。1） (0CBH)原=(-75)真值； 2） （8BH)反=(-116)真值； 3） （9BH)补=(-101)真值； 4） （6BH)补=(+107)真值；解：1） (0CBH)原=(-75)真值； 2） （8BH)反=(-116)真值； 3） （9BH)补=(-101)真值； 4） （6BH)补=(+107)真值；6. 试分别判断下列各组数据大小？1）A=0.011BB=0.011 C=0.011H2）A=1001BB=1001C=1001H解：1）A=0.011B=02-1+12-2+12-3=0.25+0.125=0.375；B=0.011C=0.011H=016-1+116-2+116-3=0.004150390625所以：ABC2）A=1001B=9；B=1001；C=1001H=4097所以：ABC7.先将下列各组数据转换为补码表示的带符号数，然后用进行补码运算，再将结果还原成原码，并写出对应的十进制数检验结果是否正确。1） （74）412） （74）41解：根据补码定义有：74（0B6H）补，41（29H）补，41（0D7H）补1）（74）+41补（74）补+（41）补（0B6H29H）补（0DFH）补（33）真值十进制数运算：（74）+4133所以：二者运算结果相同。2）（74）41补（74）补+（41）补（0B6H0D7H）补（8DH）补 （115）真值十进制数运算：（74）41=115所以：二者运算结果相同。8.何谓单片机？单片机有何特点？ 答：单片机（Single Chip Microcomputer）是指把CPU、RAM、ROM、定时器/计数器以及I/O接口电路等主要部件集成在一块半导体芯片上的微型计算机。单片机在控制应用领域中的特点：（1）体积小、结构简单、可靠性高；（2）控制功能强；（3）低电压、低功耗；（4）优异的性价比。9.单片机内部ROM的配置有几种形式？答：单片机片内ROM的配置状态可分四种：（1）片内掩膜（Mask）ROM型单片机（如8051），适合于定型大批量应用产品的生产；（2）片内EPROM型单片机（如8751），适合于研制产品样机；（3）片内无ROM型单片机（如8031），需外接EPROM，单片机扩展灵活，适用于研制新产品；（4）EEPROM（或Flash ROM）型单片机（如89C51），内部程序存储器电可擦除，使用更方便。第2章 MCS-51系列单片机的结构和时序18051单片机内包含哪些主要功能部件？各有什么功能？答：8051单片机是一个完整的单片微型计算机。它包括以下功能部件：（1）1个8位CPU；（2）片内4KB的程序存储器ROM；（3）片内128B的数据存储器RAM；（4）可寻址外部程序存储器和数据存储器空间各64KB的控制电路；（5）21个特殊功能寄存器SFR；（6）4个8位并行I/O口P0P3，共32根I/O线；（7）1个全双工的串行口；（8）2个16位定时器/计数器；（9）5个中断源，有2个优先级嵌套中断结构；（10）片内振荡器及时钟电路。2.8051单片机的信号有何功能？8031的引脚应如何处理，为什么？答：(1) 是访问外部程序存储器ROM的控制信号。当为低电平（接地）时，CPU只执行外部程序存储器中的程序。当为高电平且PC值小于0FFFH（4K）时，CPU执行内部程序存储器的程序，但当PC的值超出4K时（对8051/8751/8951）将自动转去执行片外程序存储器内的程序。8031单片机无片内ROM的，必须外部扩展程序存储器，因此，8031的必须接地（低电平）。3MCS-51单片机的P0P3口各有什么特点？答：MCS-51单片机有P0、P1、P2、P3四个双向的8位并行I/O口，每个端口可以按字节输入或输出，每一条I/O线也可以单独用作输入或输出（即按位进行输入或输出）。每个端口都是由一个锁存器（即特殊功能寄存器P0P3），一个输出驱动器和两个（P3口为3个）输入缓冲器组成。并行I/O口作输出时数据可以锁存，作输入时数据可以缓冲，但它们又各具特点。（1）P0口和P2口构成MCS-51单片机的16位地址总线，P0口还是8位的数据总线。P3口多用于第二功能输入或输出。通常只有P1口用于一般输入/输出。P3口各位的第二功能P3口引脚第二功能P3口引脚第二功能P3.0RXD（串行输入端）P3.4T0（定时器0的外部输入）P3.1TXD（串行输出端）P3.5T1（定时器1的外部输入）P3.2（外部中断0输入）P3.6（片外数据存储器写选通控制输出）P3.3（外部中断1输入）P3.7（片外数据存储器读选通控制输出）（2）系统复位后，P0P3口的32个管脚均输出高电平，因此在系统的设计过程中，应保证这些管脚控制的外设不会因为系统复位而发生误动作。（3）P0P3口输出级的电路结构有所不同。P0口是三态输出，其每个管脚均可以驱动8个LSTTL输入，而P1P3口的输出级均有上拉电阻，每个管脚可驱动4个LSTTL输入。（4）每个并行口，可定义一部分管脚为输入脚，另一部分管脚为输出脚，没有使用的管脚可以悬空。4.简述8051单片机存储器的组织结构和片内RAM的地址空间分配。答：8051单片机的存储器包括程序存储器和数据存储器，从用户使用的角度可分为三个逻辑地址空间：（1）片内、片外统一编址的64KB程序存储器地址空间0000H0FFFFH；（2）64KB的外部数据存储器或扩展I/O口地址空间0000H0FFFFH；（3） 256B的片内数据存储器地址空间00HFFH（包括低128B的内部RAM地址00H7FH和高128B的特殊功能寄存器地址空间，21个SFR离散地分布在这个区域）。内部RAM共有128个单元，根据用途可划分为工作寄存器区、位寻址区和通用RAM区，各区域的特性如下：（1）工作寄存器区（00H1FH） 寄存器区32个单元共分4个组，每个组有8个8位的寄存器R0R7。在任何时刻，四个组中只能有一组可以成为当前工作寄存器组使用，其他三组作为一般的内部RAM使用。当前工作寄存器组由程序状态字寄存器PSW的RS0和RS1两位的状态来决定。（2）位寻址区（ 20H2FH）共16个单元，每个单元有8个位，每个位都有一个位地址，编号为00H7FH，位寻址区的16个单元也可以按字节寻址，作为一般的内部RAM使用。（3）通用RAM区（30H7FH） 这部分存储空间作为一般的内部RAM区或堆栈区，CPU只能按字节方式寻址。5.8051单片机有哪些特殊功能寄存器？答：8051单片机有21个8位的特殊功能寄存器（SFR），它们的地址离散地分部在内部数据存储器的80HFFH地址空间。在8051单片机结构中，21个SFR在物理上是分散在片内各功能部件中： （1）CPU的中SFR：Acc、B、PSW、SP和DPTR（16位寄存器，由DPH和DPL组成）；（2）定时/计数器单元中的寄存器：TMOD、TCON、T0（16位寄存器，由TH0和TL0组成）和T1（16位寄存器，由TH1和TL1组成）；（3）并行I/O口寄存器：P0、P1、P2和P3；（4）中断系统内的寄存器：IE和IP；（5）串行端口中的寄存器：SCON、SBUF和PCON。6程序计数器PC的功能和特点？答：程序计数器PC是一个16位的专用寄存器，用来存放即将要执行的指令地址，可对64KB的程序存储器直接寻址。它具有自动加1功能，当CPU要取指令时，PC的内容送地址总线上，从存储器中取出指令后，PC内容则自动加1，指向下一条指令，从而保证程序按顺序执行。PC虽然也是CPU内部的一个寄存器，但它在物理结构上是独立的，没有地址，是不可寻址的，用户无法对它进行直接读写，不属特殊功能寄存器。7什么叫堆栈？堆栈指针SP的作用是什么？8051单片机堆栈的最大容量是多少字节？答：堆栈是按照“先进后出，后进先出”的原则来存取数据的一个内部RAM区域，这个存储器区域的一端是固定的（栈底），另一端是活动的（栈顶），每个存储单元是不能按字节任意访问的。堆栈指针SP始终指向栈顶单元，栈顶随着数据入栈和出栈上下浮动。8051单片机堆栈的最大容量是128字节。88051单片机是如何确定和改变当前工作寄存器组？答：在任何时刻，8051单片机的四个工作寄存器组中只能有一组可以成为当前工作寄存器组使用，其他三组作为一般的内部RAM使用。当前工作寄存器组由程序状态字寄存器PSW的RS0和RS1两位的状态来决定，如表所示。当前工作寄存器组的选择RS1RS0被选寄存器组寄存器R0R7的地址000组00H07H011组08H0FH102组10H17H113组18H1FH根据需要，用户可以利用传送指令或位操作指令改变RS1和RS0的内容来选择不同的工作寄存器组。9单片机复位后，CPU使用了哪一组工作寄存器？工作寄存器R0R7对应的单元地址是什么？答：单片机复位后，RS1和RS0都为0，CPU选中第0组作为当前工