《单片机原理及应用》课后习题答案

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？
2.1 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
5.汇编语言程序设计分哪几步？各步骤的任务是什么？
答案： ①分析问题

，抽象出描述问题的数学模型；
②确定解决问题的算法或解题思想；
③绘制流程图和结构图；
④分配存储空间和工作单元；
⑤编制程序；
⑥程序静态检查，上机调试；
⑦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
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
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
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
SJMP $
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
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=32768μs 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
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216-1F4H）=FE0CH
程序如下：
ORG 0000H
SJMP START
ORG 000BH
AJMP IST0
ORG 0030H
START: MOV TMOD, #01H ；T0工作方式1
MOV TL0, #0CH ；T0定时器初值
MOV TH0, #0FEH
MOV TCON, #10H ；打开T0
SETB ET0 ；允许T0中断
SETB EA ；允许全局中断
SJMP $
IST0： MOV TL0, #0CH ；重置T0定时器初值
MOV TH0, #0FEH
CPL P1.0 ；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0：2μs--16384μs 方式1：2μs--131072μs 方式2：2μs--510μs
7.解：最高：62500 最低：122.55 （详见102页题目后）
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
……
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
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：
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。
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：

程序如下：
MOV R1,#20
MOV R0,#30H
MOV DPTR,#0000H
LOOP:MOVX A,@DPTR
MOV @R0,A
INC R0
INC DPTR
DJNZ R1,LOOP
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
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
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