2022年单片机原理及应用课后习题参考答案章 .pdf
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1、单片机原理及应用习题答案第一章计算机基础知识1-1 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
2、件连接起来,并传送信息的公共通道。1-3 什么叫单片机?其主要由哪几部分组成?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。1-4 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: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
3、 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。1-5 写出下列各数的另两种数制的表达形式(二、十、十六进制)1100010 1001110 10 111111 11101 101 98 20039 585 16236 29 1495 62H 4E47H 249H 3F6CH 1D 5D7 1-6 写出下列各数的 BCD 参与:59:01011001,1996:0001100110010110,4859.2:0100100001011001.0010 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精
4、心整理-第 1 页,共 21 页 -389.41:001110001001.01000001 第二章MCS-51 单片机的硬件结构2-1 8052 单片机片内包含哪些主要逻辑功能部件?答:8052 单片机片内包括:8 位中央处理器 CPU一个片内振荡器及时钟电路256B数据存储器 RAM。8KB片内程序存储空间 ROM 21 个特殊功能寄存器SFR 4 个 8 位并行 I/O 端口(32 条线)1 个可编程全双工串行口可寻址 64KB的外部程序存储空间和外部数据存储空间3 个 16 位的定时器/计数器6 个中断源、2 个优先级嵌套中断结构2-2 8052 的存储器分哪几个空间?如何区别不同空间
5、的寻址?答:?8052 的存储器分为 6 个编址空间:片内 ROM 的容量为 8KB,其地址为 0000H1FFFH;可扩展片外 ROM 的容量为 64KB,其地址为 0000HFFFFH;片内 RAM 的容量为 256B,其地址为 00HFFH分为二块:地址00H7FH 共128B为片内 RAM 低区,另 128B为片内 RAM 高区,其地址空间为80HFFH,其地址空间与 SFR功能寄存器地址重叠;可扩展片外 RAM 的容量为 64KB,其地址为 0000H1FFFH;特殊功能寄存器SFR的空间为 128B,其地址为 80HFFH,但实际只定义了26B单元,这 26B单元分散在 80HF0
6、H。?程序存储器和数据存储器在逻辑上是完全分开的。CPU 通过指令 MOVC 访问程序存储器。当8052第 31 脚EA接高电平时,CPU将从片内程序存储器0000H单元开始执行,当PC值超出片内程序存储空间,即大于 1FFFH时,会自动转向片外程序存储空间。当EA接低电平时,CPU将从片外程序存储器 ROM 的 0000H单元开始执行。CPU 通过 MOV 指令访问片内数据存储空间RAM,低区 128B地址空间 00H7FH中地址为 00H1FH 这 32 个单元分为 4 个工作寄存器组,分别用R0R7 表示,通过工作寄存器指令进行访问。片内 RAM 中的 20H2FH 单元除可作为一般字节
7、寻址单元使用外,这16 个单元共 128 位中的每一位又可单独作为软件触发器使用,具有位寻址功能,其位地址范围为00H7FH;对片内高区128B 寻址只能用寄存名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页,共 21 页 -器间接寻址,而对特殊功能寄存器建起必须使用直接寻址。CPU 通过指令 MOVX 访问片外数据存储器。2-3 DPTR 的作用是什么?它由哪几个寄存器组成?答:相对于地址指针,DPTR 被称为数据指针,但实际上DPTR 中存放的是一个 16 位的地址,作为访问程序存储器和外部数据存储器的地址指针。当对64KB外部数据存储器空间寻址时,作为间址寄存器使用,而在访问程序
8、存储器时,作为基址寄存器使用。DPTR 是一个 16位的特殊功能寄存器,由两个 8位寄存器 DPH、DPL组成,使用 SFR中的 82H和 83H单元。2-4 简述布尔处理存储器的空间分配。答:在单片机中位处理又称布尔处理,允许按位处理的存储器称为布尔处理存储器。其地址空间由二部分构成:一部分是片内RAM中字节地址为20H2FH的 16 字节的 128 个位,这些位编址为00H7FH;另一部分在特殊寄存器中,其地址码能被 8 整除的 12 个特殊功能寄存器可以按位寻址,但其中4 个未定义,一共有 92 位可按位寻址。这二部分结合起来形成一个具有220 位的位寻址空间。2-5 8052 单片机设
9、置 4 组工作寄存器,如何选择确定和改变当前工作寄存器?答:8052 片内数据存储器的00H1FH 这 32 个单元分为 4 级作为 4 个工作寄存器第 0 组地址 00H07H,第一组 08H0FH,第二组 10H17H,第 3 组 18H1FH。每个工作寄存器都有8 个单元,分别用 R0R7 表示。4 组寄存器中每一组都可能被选为 CPU 的工作寄存器,这是通过程序状态字PSW 的 PSW.3(RS0)和 PSW.4(RS1)两位的状态来选择决定的。见下表:PSW.4(RS1)PSW.3(RS0)当前使用的工作寄存器组R0R7 0 0 0 组(00H07H)0 1 1 组(08H0FH)1
10、 0 2 组(10H17H)1 1 3 组(18H1FH)通过程序改变 RS1和 RS0的状态,就可方便地更换工作寄存器组。2-6 程序状态字寄存器PSW的作用是什么?常用的状态标志位有哪些位?作用分别是什么?答:PSW 是一个 8 位的特殊功能寄存器,由一些标志位组成,用于存放程序运行中的各种状态信息。它可以进行位寻址。各位的作用如下:Cy:进位标志位。在进行加(或减)法运算时,若操作结果的最高位(D7位)有进位(或借位)时,Cy由硬件置 1,否则 Cy 清 0。在进行位操作时,Cy又是位累加器,指令助记符用C表示。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页,共 21 页 -A
11、C:辅助进位标志位。在进行加(或减)运算时,若操作结果的低半字节(D3位)向高半字节产生进位(或借位)时,AC位将由硬件自动置1,否则 AC位清0。F0:用户标志位。用户根据需要对F0 置位或复位,作为软件标志。RS1和 RS0:工作寄存器组选择控制位。由用户用软件改变RS1和 RS0的状态,以选择内 RAM 中的哪组工作寄存器为当前工作寄存器组。OV:溢出标志位。当进行补码运算时,运算结果超出128127 范围时,产生溢出,则 OV自动置 1,否则 OV清 0。PSW.1:保留位。8051中未定义。P:奇偶校验标志位。每条指令执行完后,该位始终跟踪累加器A中 1 的数目的奇偶性。如果A中有奇
12、数个 1,则 P1;否则 P0。2-7 8052单片机的EA引脚有何功能?在使用8032 时,EA引脚就如何处理?答:8052单片机的 31脚为EA,EA为访问外部或内部程序存储器控制信号。当EA引脚接高电平且 PC值小于 1FFFH时,CPU 访问内部程序存储器读取指令,当EA引脚接低电平时,CPU 只访问外部等量齐观存储器读取指令。在 8032 芯片中没有内部程序存储器,因此,8032 芯片的 31 脚EA只能接地。2-8 8052 内部 RAM 中低 128 B 单元划分为哪几个主要部分?各部分主要功能是什么?答:8052 内部数据存储器 RAM 中低 128B单元地址空间 00H7FH
13、 被划分为三个部分。第一部分地址为00H1FH 这 32 个单元分为 4 个工作寄存器组,分别用R0R7表示,通过工作寄存器指令进行访问。片内RAM 中的第二部分 20H2FH 单元除可作为一般字节寻址单元使用外,这16 个单元共 128 位中的每一位又可单独作为软件触发器使用,具有位寻址功能,其位地址范围为00H7FH;第三部分地址 30H7FH,这部分存储区域可作为8位数据缓冲区使用,一般地,用户把堆栈就设置在这部分区域。2-9 8052 内部 RAM 中高 128B单元与特殊功能寄存器区地址空间重叠,使用中是如何区分这两个空间的?答:对 8052 片内高区(80H0FFH)128B 只能
14、 采用寄存器间接寻址,而对特殊功能寄存器 SFR建起必须采用直接寻址。2-10 什么叫堆栈?堆栈指针SP的作用是什么?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。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页,共 21 页 -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。2-12 什么是时钟周期、机器周期和指令周期?答:(1)时钟周期(又称为振荡周期)是指振荡器产生一个振荡脉冲信号所用的时间,是振荡频率的倒数,称为拍节。(2)机器周期是指
15、CPU 完成某一个规定操作所需的时间,8051 单片机的一个机器周期包含6 个状态,并依次表示为S1S6,每个状态分为2 个节拍。因此一个机器周期包含12 个时钟周期(振荡周期),依次表示为:S1P1、S1P2、S2P1、,、S6P1、S6P2。(3)指令周期是指 CPU执行一条指令所需要的时间称为指令周期。MCS-51单片机指令周期根据指令的不同,可包含有1 或 2 或 4 个机器周期。第三章MCS-51 单片机指令系统3-1 指出下列每一条指令的寻址方式及其完成的操作。MOV 2FH,#40H;立即寻址,将 40H移入片内 2FH单元MOV A,2FH;直接寻址,将片内2FH单元的数移入累
16、加器A MOV R1,#2FH;立即寻址,将 2FH移入当前寄存器组的R1单元MOV A,R1;寄存器间接寻址,将寄存器R1中所存地址中的值移入累加器 A MOV 2FH,A;隐含寻址,将累加器A中的值移入片内 2FH单元3-2 内部 RAM 的 4FH单元,可用哪几种寻址方式?分别举例说明。答:直接寻址:MOV R1,4FH 间接寻址:MOV R1,#4FH 寄存器间接寻址:MOV A,R1 3-3 指出下列各条指令中,45H代表什么?MOV A,#45H;数值MOV A,45H;源地址MOV 45H,46H;目标地址MOV 45H,#45H;目标地址和数值MOV C,45H;源地址3-4
17、已知:(A)=7AH,(R0)=30H,(30H)=0A5H,(PSW)=80H,请写出下列各条指令的执行结果:答:PSW 的各位为 11110000,即 Cy=1,AC=1,F0=1,RS1=1,RS0=0,OV=0,P=0(1)SUBB A,30H 结果:(A)=D4H,CY=1,AC=0,OV=1,P=0(2)SUBB A,#30H 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页,共 21 页 -结果:(A)=49H,CY=0,AC=0,OV=0,P=1(3)ADD A,R0 结果:(A)=AAH,CY=0,AC=0,OV=1,P=0(4)ADD A,30H 结果:(A)=1F
18、H,CY=1,AC=0,OV=0,P=1(5)ADD A,#30H 结果:(A)=AAH,CY=0,AC=0,OV=1,P=0(6)ADDC A,30H 结果:(A)=20H,CY=1,AC=1,OV=0,P=1(7)SWAP A 结果:(A)=A7H,对标志位无影响(8)XCHD A,R0 结果:(A)=75H,(30H)=AAH,(R0)=AAH,P=1(9)XCH A,30H 结果:(A)=0A5H,(30H)=7AH,P=0(10)XCH A,R0 结果:(A)=30H,(R0)=7AH,P=0(11)MOV A,R0 结果:(A)=0A5H,P=0(12)XCH A,R0 结果:(A
19、)=0A5H,(30H)=7AH,P=0 3-5 试分析以下程序段的执行结果:MOV SP,#3AH MOV A,#20H MOV B,#30H PUSH ACC PUSH B POP ACC POP B 结果:(SP)=3AH,(A)=30H,(B)=20H,(3BH)=20H,(3CH)=30H 3-6 指出下列指令的执行结果,并写出每条指令的机器码。MOV 30H,#52H;(30H)=52H 01110101(753052H)MOV A,#70H;(A)=70H 01110100(7470H)MOV A,30H;(A)=52H 11100101(E530H)名师资料总结-精品资料欢迎下
20、载-名师精心整理-第 6 页,共 21 页 -MOV R0,#30H;(R0)=30H 10101000(7830H)MOV A,R0;A=52H 11100010(E6H)3-7 分析下列指令的执行结果,并写出每条指令的机器码。MOV A,#70H;(A)=70H 01110100(74H)MOV DPTR,#2030H;(DPTR)=2030H 10010000(90H)MOVX DPTR,A;(2030H)=70H 11110000(F0H)MOV 30H,#40H;(30H)=40H 01110101(75H)MOV R0,#30H;(R0)=30H 01111000(78H)MOV
21、A,R0;(A)=40H 11100110(E6H)3-8 设 R0的内容为 32H,A的内容为 48H,内部 RAM 的 32H单元内容为 80H,40 单元内容为 08H,指出在执行下列程序段后上述各单元内容的变化。MOV A,R0 MOV R0,40H MOV 40H,A MOV R0,#35H 结果:(R0)=35H,(A)=80,(32H)=08H,(40H)=80H 3-9 已知:(A)=81H,(R0)=20H,(20H)=35H,指出执行完下列程序段后A 的内容。ANL A,#17H;(A)=00000001ORL 20H,A;(20H)=00110101 XRL A,R0;(
22、A)=00110100 CPL A;(A)=11001011 结果:(A)=CBH 3-10 用指令实现下述数据传送:(1)内部 RAM20H 单元送内部 RAM40H 单元。答:MOV 40H,20H(2)外部 RAM20H 单元送 R0寄存器。答:MOV R1,#20H MOVX A,R1 MOV R0,A(3)外部 RAM20H 单元送内部 RAM20H 单元答:MOV R1,#20H MOVX A,R1 MOV 20H,A(4)外部 RAM1000H 单元送内部 RAM20H 单元答:MOV DPTR,#1000H MOVX A,DPTR MOV 20H,A(5)外部 ROM1000H
23、 单元送内部 RAM20H 单元。答:MOV DPTR,#1000H MOV A,#00H MOVC A,A+DPTR MOV 20H,A 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页,共 21 页 -(6)外部 ROM1000H 单元送外部 RAM20H 单元。答:MOV DPTR,#1000H MOV A,#00H MOVC A,A+DPTR MOV R1,#20H MOVX R1,A 3-11 已知 16 位二进制数的高8 位和低 8 位分别存放在 20H和 21H单元,请编写将其右移一们的程序。CLR C MOV A,20H RRC A MOV 20H,A MOV A,21
24、H RRC A MOV 21H,A3-12 编程实现内部 RAM R0R7 的内容传递到 20H27H单元。3-13 试编程进行两个16 位数的减法,6F5DH-13B4H,结果存入内部RAM 的30H和 31H单元,30H存放差的低 8 位。CLR C MOV A,#5DH SUBB A,#B4H MOV 30H,A MOV A,#6FH SUBB A,13H MOV 31H,A 3-14 编写程序,若累加器A的内容分别满足下列条件时,程序则至LABEL存储单元,设 A中存放的是无符号数。A=10 A0(A)=10 CJNE A,#10H,LAB JNZ LABEL MOV R0,A LAB
25、:JNC LABEL MOV A,#10.CJNE A,R0,LAB LABEL:LABEL:LAB:JNC LABEL.LABEL:3-15 已知(SP)=25H,(PC)=2345H,(24H)=12H,(25H)=34H,(26H)=56H.问此时执行“RET”指令后,(SP)=?,(PC)=?答:(SP)=23H,(PC)=3412H 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页,共 21 页 -执行 RET时,PCH(SP),SPSP-1,PCL(SP),SPSP-1 3-16 若(sp)=25H,(PC)=2345H,标号 LABEL所在的地址为 3456H,问执行调用
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