《单片机原理与应用技术》习题与思考题 1.单片机基础 什么是单片机? 什么是嵌入式系统？ 单片机CPU与通用微机CPU有什么异同？ 单片机主要用途是什么？列举你所知道的目前应用较为广泛的单片机种类。 假设某CPU含有16根地址线，8根数据线，则该CPU最多寻址能力是多少KB？ 为什么计算机要采用二进制数？学习十六进制数的目的是什么？ 将下列十进制数转换成二进制数: 270； 91； 16663； 46 把下列十六进制数转换为二进制数和十进制数 （1）41H （2）1AFH （3）0F1H （4）20FAH 把下列二进制数转换为十六进制数和十进制数 （1）10110011B （2）10000000B （3）10111B （4）1100B 为什么在计算机中带符号数不用原码表示而用补码表示？在8位二进制中，-12H的补码是多少？-12H在16位二进制中的补码又是多少？ 用补码方法计算下列各式（设机器字长为8位）： X=7， Y＝8，求X+Y； X=5， Y=9， 求X-Y； X=6， Y=-7，求X+Y； X=-11，Y=7， 求X-Y。 已知X=100110B，y＝1100lB，用算术运算规则求: X+Y； X-Y； XY； X/Y 已知X＝01111010B，y＝10101010B，用逻辑运算规则求: XY； X+Y； X⊕Y；  在计算机里，一般具有哪三类总线？请说出各自的特征（包括传输的信息类型、单向传输还是双向传输）。 计算机字长的含义是什么？80C51单片机的字长是多少？ 2.单片机组成 在89C51单片机应用系统中/VPP引脚如何连接？为什么？ 89C52单片机内部含有哪几类存储器？各自的容量是多少？ 简述P1口的内部结构。为什么将P1口引脚作为输入引脚使用前，一定要向P1口锁存器相应位写入“1”。 地址/数据分时复用的含义是什么？80C31 P0口与存储器，如27128相连时，两者之间需要加接什么功能芯片才能锁存低8位地址信息？ 指出复位后工作寄存器组R7～R0的物理地址。 如果希望工作寄存器组中R0对应的物理存储单元为10H，请写系统复位后实现这一要求的指令。 说出访问下列寄存器或存储空间可以使用的寻址方式，并举例： 89C51系列内部数据存储器前128字节。 89C52系列内部数据存储器后128字节。 特殊功能寄存器。 在MCS-51单片机应用系统中，外接程序存储器和数据存储器的地址空间允许重叠而不会发生冲突，为什么？外部I/O接口地址是否允许与存储器地址重叠?为什么? 什么是时钟周期？什么是机器周期？什么是指令周期？89C51 CPU机器周期与时钟周期是什么关系？如果晶振频率为12MHz，则一个机器周期是多少微秒？ MCS-51单片机系统复位后，程序计数器PC的值是什么？在80C32单片机系统中，当采用两片2764EPROM存储器组成系统的程序存储器时，能否采用线选法连接？为什么？ 分析MCS-51写外部数据存储器的写时序，说明为什么不宜使用74LS373扩展MCS-51的输出口。 89C51 CPU复位后内部RAM各单元内容是否改变？ MCS-51单片机通过什么指令读写外部数据存储器？通过什么引脚选通外部数据存储器？ 举例说明Intel 的MCS-51有哪些典型品种，它们有何区别? 8051单片机内部包含哪些主要功能部件?各功能部件的主要作用是什么? MCS-51单片机内部RAM可分为几个区?各区的主要作用是什么? ALU单元的作用是什么？一般能完成哪些运算操作？ 程序状态字寄存器PSW各位的定义是什么? 在单片机系统中常使用哪些存储器？MCS-51存储器结构的主要特点是什么?程序存储器和数据存储器各有何不同? MCS-51单片机的P0～P3四个I/O端口在结构上有何异同?使用时应注意哪些事项? 为什么说单片机具有较强的位处理能力? MCS-51单片机有几种复位方法?复位后，CPU从程序存储器的哪一个单元开始执行程序? 3.指令与编程 指令由哪几部分组成？ 什么是汇编语言指令？为什么说汇编语言指令比机器语言指令更容易理解和记忆？通过什么方式可将汇编语言程序转化为机器语言程序？ MCS-51汇编语言中有哪些常用的伪指令？各起什么作用? 汇编语言程序和汇编程序两术语含义相同吗？ 什么是寻址方式？对于双操作数指令来说，为什么不需要指定操作结果存放位置？ 给出下列指令中每一操作数的寻址方式。 MOV A, #23H MOV 23H，A MOV 90H, 23H MOV 23H, @R0 INC A 位地址90H和字节地址90H及P1.0有何异同?如何区别？位寻址和字节寻址如何区分?在使用时有何不同？ 要访问专用寄存器和片外数据寄存器，应采用什么寻址方式？举例说明。 编程将内部RAM的20H单元的内容传送给外部RAM的2000H单元。 编程将内部数据存储器20H~30H单元内容清零。 已知A=83H，R0=17H，(17H)：34H，写出下列程序段执行完后的A中的内容。 ANL A， #17H ORL 17H，A XRL A， @R0 CPL A 编程查找内部RAM的32H~41H单元中是否有0AAH这个数据，若有这一数据，则将将50H单元置为0FFH，否则清50H单元为0。 已知单片机的晶振为12MHz，分别设计延时0.1s、1s、lmin的子程序。 查找20H~4FH单元中出现00H的次数，并将查找结果存入50H单元 试编程使内部RAM的20H～4FH单元的数据块按降序排列。 内部RAM的20H单元开始有一个数据块，以0DH为结束标志，试统计该数据块长度，将该数据块传送到外部数据存储器7E01H开始的单元，并将长度存入7E00H单元。 试编写一个用查表法查0～9字形段码的子程序，调用子程序前，待查表的数据存放在累加器A中，子程序返回后，查表的结果也存放在累加器A中。 内部RAM的DATA开始的区域中存放着10个单字节十进制数，求其累加和，并将结果存入SUM和SUM+1单元。 MCS-51内部RAM前128字节支持哪些寻址方式？请写出用不同寻址方式将内部RAM 30H单元信息传送到累加器A的指令或程序片段；内部RAM后128字节支持哪些寻址方式？请写出将内部RAM 80H单元信息传送到累加器A的指令或程序片段。 写出实现下列要求的指令或程序片段，并在仿真机上验证(假设指令代码从2000H单元开始存放)。 将内部RAM 20H单元内容与累加器A相加，结果存放在20H单元中。 将8032内部RAM 80H单元内容与内部RAM 31H单元内容相加，结果存放到内部RAM 31H单元中。 将内部RAM 20H单元内容传送到外部RAM 20H单元中。 将程序状态字寄存器PSW内容传送到外部RAM的0D0H单元中。 将内部RAM 00H～7FH单元，共128字节传送到以8000H为首址的外部RAM中。 将外部RAM 8000H～803FH单元，共64字节传送到以40H为首址的内部RAM中。 将外部RAM 8000H～807FH单元，共128字节传送到以0000H为首址的外部RAM中。 将存放在内部RAM的40H、41H和外部RAM的8000H、8001H的16位二进制数相加，结果存放在内部RAM的40H和41H单元中(假设低位字节存放在低地址中)。 如果0～9七段数码显示器对应的字模码3P，06，5B，4F，66，6D，7D，07，7E6F存放在1000H为首址的程序存储器中，写出将数字4对应的字模码输出到外部RAM 3003H单元(即扩展I/O端口地址)的程序段。 使内部RAM 20H单元的b7和b3清零，其他位不变。 使内部RAM 20H单元的b7和b3置1，b5清零，其他位不变。 将内部RAM 20H单元的b7和b3置1，b5取反，其他位不变。 将DPH寄存器的b7、b5位清零，将b2、b0位置1，其他位不变。 将存放在内部RAM 40H、41H和外部RAM 8000H、8001H的四位BCD码相加，结果存放在内部RAM 40H和41H单元中（假设低位字节存放在低地址中）。 将立即数32H传送到内部RAM 30H单元中。 将立即数32H传送到8032 CPU内部RAM 88H单元中。 假设内部RAM（30H）=3FH，累加器A=0FEH，R0=30H，SP=07H，PSW=00H，则执行如下指令后，各存储单元及寄存器内容是什么（假设各小题相互独立）？ MOV A， @R0 A= 。 INC A A= ；PSW= 。 MOV A， #01H MOV A， #04H ADD A， @R0 INC R0 MOV @R0， A A= ；PSW= ；R0= ；（30H）= 。 ANL A， @R0 A= ；PSW= 。 PUSH ACC PUSP 30H A= ；PSW= 。 假设4位BCD码压缩存放在R3、R2中，试编写BCD减1的程序段，并在仿真机上验证。 输入、编译、运行下列程序段，并指出复位后和程序执行过程中SP、程序计数器PC的变化以及程序执行结束后累加器ACC、内部RAM 30H～33H单元内容。 ORG 0000H LJMP Main ORG 1000H Main: MOV SP， #6FH MOV R0， #30H MOV Rl， #32H MOV 30H，#12H MOV 31H，#34H MOV 32H，#76H MOV 33H，#98H LCALL SUBl NOP ORG 2000H SUBl: PUSH Acc PUSH PSW MOV A， @R0 ADD A， @R1 MOV @R0，A INC R0 RET 假设程序头中含有如下变量定义伪指令。 TXDBUF DATA #40H BDATA DATA #28H 请指出“MOV R0，#TXDBUF”指令、“MOV R0， TXDBUF”指令目的操作数的寻址方式 执行如下程序段后，内部RAM 40H～4FH单元内容是什么？28H单元内容又是什么？ MOV BDATA， #10H MOV R0， #XDBUF CLR A LOOP： MOV @R0， A INC A INC R0 DJNZ BDATA，LOOP END 如果希望快速保护工作寄存器组，请写出将2区作为当前工作寄存器区的程序段。 4.中断、定时器与串口 MCS-51系列单片机能提供几个中断源、几个中断优先级?各个中断源的优先级怎样确定?在同一优先级中，各个中断源的优先顺序怎样确定? 简述MCS-51系列单片机的中断响应过程。MCS-51单片机中断响应时间是否固定？为什么? MCS-51有几个中断优先级？试通过修改IP寄存器，使串行口中断优先级最高，定时器T1的中断优先级最低。 MCS-51外中断有几种触发方式？一般情况下，采用哪种触发方式较好？ MCS-51单片机如果扩展6个中断源，可采用哪些方法？如何确定它们的优先级? CPU响应中断请求后，不能自动清除哪些中断请求标志？ MCS-51CPU在什么时候查询中断请求标志？满足什么条件才响应？ 子程序和中断服务程序有何异同？为什么子程序返回指令RET和中断返回指令RETI不能相互替代？ 如果某一中断服务程序中没有改写工作寄存器R0～R7的指令，则进入中断服务程后，是否需要切换工作寄存器区？简述原因。 如果引脚出现100～200ms低电平信号时，在P1.0引脚输出低电平，但引脚存在尖脉冲干扰。请问应选择什么触发方式？请写出中断服务程序。 综述MCS-51系列单片机定时器0、1的结构与工作原理。8051定时器作定时和计数时，其计数脉冲分别由谁提供? 8051定时器的门控信号GATE为1时，定时器如何启动? MCS-51子系列具有几个定时/计数器?简述定时/计数器T1的主要用途。 如果系统晶振频率为12MHz，分别指出定时/计数器方式1和方式2最长定时时间。 如果系统的晶振频率为12MHz，利用定时/计数器T0，在P1.0引脚输出周期为100ms的方波。 利用定时/计数器T2的时钟输出功能，在P1.1引脚上输出周期为10ms的方波。 利用定时/计数器T2的时钟输出功能，在P1.1引脚上不断重复输出频率为450Hz，持续和停止时间均为4s的方波信号。 定时器／计数器0已预置为156，且选定用于模式2的计数方式，现在T0引脚上输入周期为lms的脉冲，问： 此时定时器／计数器0的实际用途是什么? 在什么情况下，定时器／计数器0溢出? 以定时器1进行外部事件计数，每计数1000个脉冲后，定时器l转为定时工作方式。定时10ms后，又转为计数方式。如此循环不止。设fosc=6MHz，试用模式1编程。 设：fosc=12MHz，试编写一段程序，功能为：对定时器T0初始化，使之工作在模式2，产生200μs定时，并用查询T0溢出标志的方法，控制P1.1输出周期为2ms的方波。 解释下列概念： (1)并行通信、串行通信；(2)波特率；(3)单工、半双工、全双工；(4)奇偶校验。 为何T1用作串行口波特率发生器时常用模式2？ 若fosc=6MHz，试求出T1在模式2下可能产生的波特率的变化范围。 画出利用串行口方式0和两片74LSl64“串行输入并行输出”芯片扩展16位输出口的硬件电路，并写出输出驱动程序。 编写与PC机串行通信程序：系统晶振频率为11.0592MHz，波特率为2400，8位数据，1位奇偶校验。 8051以方式2进行串行通信，假定波特率为1200，要作奇偶验，以中断方式发送，请编写程序。 假设系统晶振频率为12MHz，试利用定时/计数器T2定时中断功能，实现每25ms将内部RAM 80H～87H单元内容依次送P1口。 5.接口与扩展 为什么不宜用外部RAM写选通信号的后沿(即上升沿)锁存输出数据？列举常用的I/O扩展芯片。 试用1片74LS244和1片74LS273为8031扩展8位输入端口和8位输出端口，8位输入端口各接1个开关，8位输出端口各接1个发光二极管，要求按下1个开关，相对应的发光二极管发光。试画出硬件连接图并编制程序。 试设计一个应用系统，画出由一片80C32 CPU、一片27128EPROM、一片6264SRAM组成的单片机系统，要求给出有关信号的连接以及各自的存储空间。 8255A I/O扩展芯片与8155 I/O扩展芯片有何异同？用8155扩展带程序存储器的单片机CPU（如89C51、87C51）I/O引脚时，CPU与8155如何连接？ 一个8031应用系统扩展了l片8155，晶振为12MHz，具有上电复位功能，P2.1～P2.7作为I/O口线使用，8155的PA口、PB口为输入口，PC口为输出口。试画出该系统的逻辑图，并编写初始化程序。 8155 TIN端输入脉冲频率为1MHz，请编写能在TOUT引脚输出周期为8ms方波的程序。 用8255A I/O扩展芯片扩展87C52CPU I/O引脚时，需要增加什么芯片？请画出系统的连接图。 在图(a)所示电路中，如果CPU是80C31，则复位期间和复位后LED是否发光？为什么？ 用DAC0832进行D/A转换时，当输出电压的范围在0～5V时，每变化一个二进制数其输出电压跳变约20mV，即输出是锯齿状的，采取何种措施可使输出信号比较平滑? 请编写89C51单片机通过DAC0832产生锯齿波信号、三角波、梯形波的程序（可以为任意频率）。 当图8-28的ADC0809对8路模拟信号进行A/D转换时，请编写用查询方式工作的采样程序，8路采样值存放在30H～37H单元。若采用中断方式，请再编写一段相应程序。 如果将80C31的P1口引脚按矩阵编码方式组织成MN个检测点，那么在什么情况下，检测点的数目最多？这时M和N分别是多少？ LED发光二极管与普通整流二极管有什么不同？LED发光二极管工作电流和导通电压范围分别是多少？液晶模块显示器LCD与LED七段数码显示器相比有何优点? 状态或数码显示时，对LED的驱动可采用低电平驱动，也可以采用高电平驱动，二者各有什么特点? 欲利用串行口扩展四位LED七段数码静态显示器，请画出相应逻辑电路并编写其显示子程序。 比较图(d)和图(e)电路的优缺点。如果LED工作电流IF为15mA，电源电压Vcc为5.0V，则图中限流电阻R如何选择(提示：主要考虑阻值和耗散功率)？ 根据LED数码管内部各LED二极管连接方式的不同，可将LED数码管分为几类？ LED数码显示器静态显示驱动方式和动态显示驱动方式各有什么优缺点？点阵LED显示器只能采用什么显示驱动方式？ 指出图7-15所示显示驱动电路的笔段代码锁存器和位扫描码。如果PC7～PC4定义为输出，PC3～PC0定义为输入，假设片选信号接图7-6译码输出端出，请写入出8255A的初始化指令，并将显示缓冲区35H～30H内容依次送6个显示位显示出来。 在图7-17所示电路中，如果希望四条边上的所有点阵均发光，请写出软件延迟方式下的显示驱动程序段（假设CPU晶振频率为12MHz）。 在图7-25所示电路中，当光耦输出回路三极管的集电极电流为1.2mA时，输入回路限流电阻R的阻值是多少？假设电源电压Vcc为5.0V。 写出图7-21(a)所示矩阵键盘电路的扫描程序（采用定时中断检测方式，每隔50ms检测有无按键输入，系统晶振频率为6MHz）。 在8位LED数码管动态显示电路中，如果每位显示时间为2.5ms，则显示刷新频率为多少？如果每位显示时间为2.0ms，刷新频率不低于25Hz，则最多能显示几位？ 矩阵式键盘如何实现中断方式?请在图8-3的基础上设计中断式键盘，并编写相应中断处理子程序。 请在图8—1的基础上，设计一个以中断方式工作的开关式键盘，并编写其中断键处理程序。 6.系统设计 简述单片机应用系统开发的一般过程。 单片机应用系统的基本设计原则是什么？ 单片机应用系统的干扰源主要有哪些？列举常用的软件、硬件抗干扰措施。 什么是软件陷阱？简述硬件看门狗和软件看门狗条件下，软件陷阱指令的异同。 如何迅速判别MCS-51 CPU是否工作？ 单片机应用系统开发的可行性分析包括哪些内容？ 如何提高单片机应用系统的可靠性？ 选择单片机的基本原则是什么？ 单片机应用系统的硬件设计包括哪些内容？ 模块化程序设计的特点是什么？ 如何实现模块化程序设计？ 目前应用中经常采用的单片机应用系统结构主要有那两种？它们各自的特点是什么？ 在两级多机分散控制结构的单片机应用系统中，两级计算机各完成什么任务？主机与各单片机的通信方式有哪几种？ 单片机开发系统的作用与特点是什么？ 单片机应用系统调试的目的是什么? 一般要经历哪几个过程？ 在单片机应用系统调试中，常用的调试工具有那些？它们各自的作用是什么？ 硬件调试的基本步骤是什么？ 软件调试时可采用哪些程序运行方式? 它们分别在何种场合下运用？ 什么是系统联调? 它主要解决哪些问题？ 为什么要进行现场调试？