单片机原理及应用第一次课

第一章习题‎1.什么是单片‎机？单片机和通‎用微机相比‎有何特点？答：单片机又称‎为单片微计‎算机，它的结构特‎点是将微型‎计算机的基‎本功能部件‎（如中央处理‎器（CPU）、存储器、输入接口、输出接口、定时/计数器及终‎端系统等）全部集成在‎一个半导体‎芯片上。

虽然单片机‎只是一个芯‎片，但无论从组‎成还是从逻‎辑功能上来‎看，都具有微机‎系统的定义‎。

与通用的微‎型计算机相‎比，单片机体积‎小巧，可以嵌入到‎应用系统中‎作为指挥决‎策中心，是应用系统‎实现智能化‎。

2.单片机的发‎展有哪几个‎阶段？8位单片机‎会不会过时‎，为什么？答：单片机诞生‎于1971‎年，经历了SC‎M、MCU、SOC三大‎阶段，早期的SC‎M单片机都‎是8位或4‎位的。

其中最成功‎的是INT‎E L的80‎31，此后在80‎31上发展‎出了MCS ‎51系列M‎C U系统。

基于这一系‎统的单片机‎系统直到现‎在还在广泛‎使用。

随着工业控‎制领域要求‎的提高，开始出现了‎16位单片‎机，但因为性价‎比不理想并‎未得到很广‎泛的应用。

90年代后‎随着消费电‎子产品大发‎展，单片机技术‎得到了巨大‎提高。

随着INT‎E L i960系‎列特别是后‎来的ARM‎系列的广泛‎应用，32位单片‎机迅速取代‎16位单片‎机的高端地‎位，并且进入主‎流市场。

然而，由于各应用‎领域大量需‎要的仍是8‎位单片机，因此各大公‎司纷纷推出‎高性能、大容量、多功能的新‎型8位单片‎机。

目前，单片机正朝‎着高性能和‎多品种发展‎，但由于MC‎S-51系列8‎位单片机仍‎能满足绝大‎多数应用领‎域的需要，可以肯定，以MCS-51系列为‎主的8位单‎片机，在当前及以‎后的相当一‎段时间内仍‎将占据单片‎机应用的主‎导地位。

3.举例说明单‎片机的主要‎应用领域。

答：单片机广泛‎应用于仪器‎仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的‎智能化管理‎及过程控制‎等领域，大致可分如‎下几个范畴‎：智能仪器单片机具有‎体积小、功耗低、控制功能强‎、扩展灵活、微型化和使‎用方便等优‎点，广泛应用于‎仪器仪表中‎，结合不同类‎型的传感器‎，可实现诸如‎电压、电流、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理‎量的测量。

第一章习题1.什么是单片机？单片机和通用微机相比有何特点？答：单片机又称为单片微计算机，它的结构特点是将微型计算机的基本功能部件（如中央处理器（CPU）、存储器、输入接口、输出接口、定时/计数器及终端系统等）全部集成在一个半导体芯片上。

虽然单片机只是一个芯片，但无论从组成还是从逻辑功能上来看，都具有微机系统的定义。

与通用的微型计算机相比，单片机体积小巧，可以嵌入到应用系统中作为指挥决策中心，是应用系统实现智能化。

2.单片机的发展有哪几个阶段？8位单片机会不会过时，为什么？答：单片机诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SOC三大阶段，早期的SCM单片机都是8位或4位的。

其中最成功的是INTEL的8031，此后在8031上发展出了MCS51系列MCU系统。

基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。

随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。

90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。

随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。

然而，由于各应用领域大量需要的仍是8位单片机，因此各大公司纷纷推出高性能、大容量、多功能的新型8位单片机。

目前，单片机正朝着高性能和多品种发展，但由于MCS-51系列8位单片机仍能满足绝大多数应用领域的需要，可以肯定，以MCS-51系列为主的8位单片机，在当前及以后的相当一段时间内仍将占据单片机应用的主导地位。

3.举例说明单片机的主要应用领域。

答：单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：智能仪器单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、电流、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。

第一讲单片机基础知识教学方法:讲授法授课时数:2学时教学目的:1、了解单片机的基础知识。

2、了解单片机的发展概况。

3、熟悉数制的转换。

教学重点：单片机的含义及作用教学难点:数制间的转换第一章单片机基础知识§1-1 单片机概述一、什么是单片机？计算机（微型）的系统结构：如图1所示。

图1 微机系统结构多板机：单板机：Z80单片机：Intel MCS-51，体积小，功能强，可靠性高，价格低。

以最小系统或单片机扩展系统出现在：家用电器，智能仪表，工业过程控制，航空，汽车等领域。

单片机特点：（1）受集成度限制，片内存储器容量较小，一般内ROM：8KB以下；内RAM：256KB以内。

（2）可靠性高（3）易扩展（4）控制功能强（5）易于开发单片机发展分四个阶段：第一阶段（74年~76年）初级阶段：仙童公司F8（8位CPU，64KB）第二阶段（76年~78年）低性能单片机：Intel公司MCS-48（8位CPU）第三阶段（78年~83年）高性能单片机：Intel公司MCS-51、Motorola 6801、Z8 第四阶段（83年~今）新一代单片机（单片微控制器）：AT89C51(Atmel)二、单片机系统的组成1、硬件部分运算器CPU 寄存器组控制器内存片内单片机片外中断控制逻辑并行I / O通用接口串行UART定时/ 计数器T / C定时/ 计数器：8253模数转换器：ADC 0809数模转换器：DAC 0832外围器件（片外扩展接口）串行通信扩展：8251并行通信扩展：8255A、8155驱动器DSP等2、软件部分（即程序）需用户自已开发，根据指令系统进行设计。

某些功能硬件可以实现，软件也可以实现。

硬件实现——速度快，占CPU时间少；但电路复杂、成本高。

软件实现——简化硬件电路设计，可靠性高，成体低，占CPU时间少，实时性差，此外，还需开发设备。

§1-2计算机中数的表示及运算计算机只识别和处理数字信息，数字是以二进制数表示的；它易于物理实现，同时，资料存储、传送和处理简单可靠；运算规则简单，使逻辑电路的设计、分析、综合、方便，使计算器具有逻辑性。

第1章单片机概述参考答案1．答：微控制器，嵌入式控制器2．答：CPU、存储器、I/O口、总线3．答：C4．答：B5．答：微处理器、微处理机和CPU它们都是中央处理器的不同称谓，微处理器芯片本身不是计算机。

而微计算机、单片机它们都是一个完整的计算机系统，单片机是集成在一个芯片上的用于测控目的的单片微计算机。

嵌入式处理器一般意义上讲，是指嵌入系统的单片机、DSP、嵌入式微处理器。

目前多把嵌入式处理器多指嵌入式微处理器，例如ARM7、ARM9等。

嵌入式微处理器相当于通用计算机中的CPU。

与单片机相比，单片机本身（或稍加扩展）就是一个小的计算机系统，可独立运行，具有完整的功能。

而嵌入式微处理器仅仅相当于单片机中的中央处理器。

为了满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器虽然在功能上和标准微处理器基本是一样的，但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。

6．答：MCS-51系列单片机的基本型芯片分别：8031、8051和8071。

它们的差别是在片内程序存储器上。

8031无片内程序存储器、8051片内有4K字节的程序存储器ROM，而8751片内有集成有4K字节的程序存储器EPROM。

7．答：因为MCS-51系列单片机中的“MCS”是Intel公司生产的单片机的系列符号，而51系列单片机是指世界各个厂家生产的所有与8051的内核结构、指令系统兼容的单片机。

8．答：相当于MCS-51系列中的87C51，只不过是AT89S51芯片内的4K字节Flash存储器取代了87C51片内的4K字节的EPROM。

9．单片机体积小、价格低且易于掌握和普及，很容易嵌入到各种通用目的的系统中，实现各种方式的检测和控制。

单片机在嵌入式处理器市场占有率最高，最大特点是价格低，体积小。

DSP是一种非常擅长于高速实现各种数字信号处理运算（如数字滤波、FFT、频谱分析等）的嵌入式处理器。

由于对其硬件结构和指令进行了特殊设计，使其能够高速完成各种复杂的数字信号处理算法。

第一章单片机概述1.2 除了单片机这一名称之外，单片机还可称为（微控制器）和（嵌入式控制器）。

1.3 单片机与普通计算机的不同之处在于其将（微处理器）、（存储器）和（各种输入输出接口）三部分集成于一块芯片上。

4 、单片机的发展大致分为哪几个阶段？答：单片机的发展历史可分为四个阶段：第一阶段（1974 年----1976 年）：单片机初级阶段。

第二阶段（1976 年----1978 年）：低性能单片机阶段。

第三阶段（1978 年----现在）：高性能单片机阶段。

第四阶段（1982 年----现在）：8 位单片机巩固发展及16 位单片机、32位单片机推出阶段1.5 单片机根据其基本操作处理的位数可分为哪几种类型？答：单片机根据其基本操作处理的位数可分为：1 位单片机、4 位单片机、8 位单片机、16 位单片机和32 位单片机。

1.6 MCS-51 系列单片机的基本芯片分别为哪几种？它们的差别是什么？答：基本芯片为8031、8051 、8751 。

8031 内部包括1 个8 位cpu 、128BRAM，21个特殊功能寄存器（SFR ）、4 个8 位并行I/O 口、1 个全双工串行口，2 个16 位定时器/ 计数器，但片内无程序存储器，需外扩EPROM芯片。

8051 是在8 031 的基础上，片内又集成有4KBROM，作为程序存储器，是1 个程序不超过4KB 的小系统。

8751 是在8 031 的基础上，增加了4KB 的EPROM，它构成了1 个程序小于4KB 的小系统。

用户可以将程序固化在EPROM 中，可以反复修改程序。

1.7 MCS-51 系列单片机与80C51 系列单片机的异同点是什么？答：共同点为它们的指令系统相互兼容。

不同点在于MCS-5 1 是基本型，而80C51 采用CMOS工艺，功耗很低，有两种掉电工作方式，一种是CPU 停止工作，其它部分仍继续工作；另一种是，除片内RAM继续保持数据外，其它部分都停止工作。

《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）1-6 写出下列各数的BCD参与：59：01011001，1996：0001100110010110，4859.2：0100100001011001.0010389.41：001110001001.01000001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：①8位中央处理器CPU一个②片内振荡器及时钟电路③256B数据存储器RAM。