单片微机基本原理与应用

单片微机原理及应用课后习题答案第一章单片机基础1-1单片机的发展分为几个阶段？答：到目前为止，单片机的发展大致分为五个阶段：第一阶段：单片机发展的初级阶段。

第二阶段：低性能单片机阶段。

第三阶段：高性能单片机阶段。

第四阶段：16位MCU。

第五阶段：单片机在集成度、功能、速度、可靠性、应用领域等方面向更高水平发展。

1-2说明单片机的主要应用领域？答：由于单片机具有体积小、重量轻、价格便宜、功耗低、易扩展、可靠性高、控制功能强及运算速度快等特点，在国民经济建设、军工产品及家电器等领域得到了广泛的应用。

主要是：① 工业自动化；② 智能仪器；③ 消费电子产品；④ 表达⑤ 军品；⑥ 终端和外部设备控制；⑦ 多机分布式系统。

1-3mcs-51系列单片机芯片包括哪些功能部件？每个功能部件的功能是什么？答：MCS-51系列列单片机的内部结构：1.中央处理器cpu。

其主要完成单片机的运算和控制功能，mcs-51系列单片机的cpu不仅可以处理字节数据，还可以进行位变量的处理。

2.片内数据存储器ram。

ram用于存储单片机运行中的工作变量、中间结果和最终结果等。

3.片内程序存储器rom/eprom。

程序存储器既可以存放已编制的程序，也可以存放一些原始数据和表格。

4.特殊功能寄存器sfr。

sfr用以控制和管理内部算术逻辑部件、并行i/o口、定时/计数器、中断系统等功能模块的工作。

5.并行口。

一共有4个8位的并行i/o口：p0、p1、p2、p3。

p0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口。

p1只能作为通用i/o口。

p2可以作为通用i/o口，也可作为在单片机扩展外部设备时，高8位地址总线使用。

p3除了作为通用准双向i/o接口外，各引脚还具有第二功能。

6.串行口。

有一个全双工的串行口，可以实现单片机与外设之间数据的逐位传送。

7.定时/计数器。

可以设置为定时方式或计数方式。

1-4mcs-51系列MCU的引脚中有多少条I/O线？它们类似于单片机的外部地址总线和数据总线什么关系？地址总线和数据总线各是多少位？说明准双向口的含义？答：mcs-51一共共有32个I/O引脚。

单片微机原理及应用1. 概述单片微机是由微处理器和各种外围器件组成的一个完整的计算机系统，它是集成电路技术的重要应用之一。

单片微机具有体积小、功耗低、可编程性强等优点，在电子控制和信息处理方面被广泛应用。

本文将从单片微机的原理入手，介绍其结构、工作方式及应用。

2. 原理单片微机的核心是微处理器，即中央处理器（CPU)，它是单片微机的控制中心，负责执行程序、运算和控制其他器件工作。

微处理器由多个功能模块组成，包括指令寄存器、运算单元、存储器控制器等。

其中最核心的是指令寄存器（IR)和程序计数器（PC)。

指令寄存器用来存放当前正在执行的指令，程序计数器用来指示下一条指令的地址。

微处理器执行程序时的流程通常如下：（1）从程序计数器中读取下一条指令的地址；（2）将指令从存储器中读入指令寄存器；（3）解码指令，确定操作类型和位置；（4）根据指令对寄存器或内存进行数据操作；3. 应用单片微机在工业控制、仪器仪表、电子游戏、智能家居等领域有广泛的应用，下面介绍其中的几个应用案例。

（1）工业控制单片微机在工业控制中广泛应用。

工厂生产过程中需要对温度、湿度、压力等参数进行监控和控制，这就需要单片微机配合传感器、执行器等设备进行实时控制。

单片微机可以通过输入输出端口与外界设备通信，实现对生产过程的监控和调控，提高生产效率和质量。

（2）仪器仪表单片微机在仪器仪表中也有极为广泛的应用。

多功能万用表、数字示波器、信号发生器等都是基于单片微机技术的。

单片微机可以通过输入输出端口接口各种传感器、测量器，并对测量结果进行处理和显示，提高测量精度和自动化程度。

（3）电子游戏电子游戏是单片微机最为人所知的应用之一。

单片微机可以驱动点阵屏幕显示图像和文字，并通过输入设备如按钮、摇杆等与玩家互动。

电子游戏具有需要制作成本低、易于批量生产等特点，成为单片微机的重要应用领域之一。

（4）智能家居单片微机在智能家居中也有广泛应用。

智能插座、智能家居中控系统等都是基于单片微机技术的。

单片微机原理及应用单片微机是一种集成电路，具有中央处理器、内存、输入输出端口和时钟等功能。

它可以实现各种计算、控制和通信功能，被广泛应用于家电、汽车、医疗、工业控制等领域。

单片微机的原理是基于冯诺依曼结构，即将程序和数据存储在同一块内存中，通过指令控制实现运算和逻辑判断。

单片微机的内部结构包括CPU、存储器、输入输出端口和时钟。

其中，CPU是单片微机的核心部件，负责执行程序和控制整个系统的运行；存储器则用于存储程序和数据；输入输出端口则负责将单片微机和外部设备连接起来，实现双向通信；时钟则提供系统的时序控制。

单片微机的应用非常广泛，可以实现各种计算、控制和通信功能。

在家电领域，单片微机可以用于智能家居、智能厨房等场景，实现自动化控制和远程操控；在汽车领域，单片微机可以用于汽车电子控制单元，实现发动机控制、刹车控制等功能；在医疗领域，单片微机可以用于医疗设备控制，实现自动化检测和治疗；在工业控制领域，单片微机可以用于PLC控制器，实现生产线自动化控制和监控。

单片微机的编程语言主要有汇编语言、C语言和Basic语言等。

其中，汇编语言是最底层的语言，直接对硬件进行操作，但编程难度较大；C语言则是一种高级语言，可以通过函数库调用实现各种功能，编程难度相对较小；Basic语言则是一种易学易用的语言，适合初学者入门。

在单片微机的应用中，需要注意以下几点：首先，需要选择适合的单片微机型号和外围器件，确保系统稳定可靠；其次，需要合理设计硬件电路和软件程序，确保系统功能符合要求；最后，需要进行严格的测试和调试，确保系统正常运行。

单片微机是一种功能强大、应用广泛的集成电路，具有计算、控制和通信等多种功能。

在应用中需要注意选择适合的型号和外围器件、合理设计硬件电路和软件程序、严格测试和调试等方面，以确保系统正常运行。

第二章 MCS-51单片机硬件结构2-5. 8051单片机堆栈可以设置在什么地方？如何实现？答：8051单片机堆栈可以设置在内部RAM中。

当系统复位时，堆栈指针地址为07H，只要改变堆栈指针SP的值，使其为内部RAM中地址量，就可以灵活的将堆栈设置在内部RAM中。

2-16. 8051单片机内部数据存储器可以分为几个不同的区域？各有什么特点？2-21.复位后，CPU内部RAM各单元内容是否被清除？CPU使用的是哪一组工作寄存器？它们的地址是什么？如何选择确定和改变当前工作寄存器组？答：复位并不清除CPU内部RAM单元中内容，掉电会清除内部RAM 中内容。

复位以后因为PSW=00H，所以选择工作寄存器0区，所占地址空间为00H-07H。

工作寄存器组可以查询PSW中的RS1(PSW.4)和RS0(PSW.3)来确定，改变当前RS1和RS0的值即可改变当前工作寄存器组。

2-22.指出复位后工作寄存器组R0-R7的物理地址，若希望快速保护当前工作寄存器组，应采取什么措施？答：复位工作寄存器组R0-R7的物理地址为00H-07H。

如希望快速保护当前工作寄存器组，可以通过改变PSW中RS1(PSW.4)和RS0(PSW.3)的当前值来完成。

第三章 MCS-51指令系统3-6.设系统晶振为12MHz，阅读下列程序，分析其功能，并人工汇编成机器代码。

答：因为AJMP指令必须有PC指针地址，所以本题解题时设程序开始地址为1000H。

本程序完成功能是使P1.0口输出方波：T=2*((3*250+2+2)*10+1+2+2)=15090us=15.09ms翻译成机器语言的难点在于AJMP一句，根据AJMP指令代码可知，该指令为2个字节，高8为字节构成为“A10A9A800001”，低8位字节构成为“A7-A0”。

又有设置了程序起始地址为1000H，很容易可以写出各指令的地址，AJMP的绝对转移目标地址为1002H，A10=0、A9=0、A8=0，所以机器代码为“01 02”，目标地址在2区，因为A15-A11为“00010”。

微型计算机原理范文一、硬件原理1.数据传输：微型计算机通过数据总线、地址总线和控制总线来实现数据的传输。

数据总线用于传输数据信息，地址总线用于传输存储器或外设的地址，控制总线用于传输控制信号。

2.运算：中央处理器是微型计算机的核心组件，主要负责数据的处理和运算。

它由算术逻辑单元（ALU）和控制单元组成。

ALU用于进行算术和逻辑运算，控制单元用于控制指令的执行顺序。

3.存储：主存储器用于存储数据和程序。

它的存取速度较快，但容量较小。

微型计算机还可以连接辅助存储器，如硬盘、光盘和闪存，用于存储大量的数据和程序。

4.控制：微型计算机通过控制单元来控制指令的执行。

控制单元根据指令寄存器中的指令来产生相应的控制信号，实现指令的取指、译码、执行和访存等过程。

5.外围设备：微型计算机可以连接各种外围设备，如显示器、打印机、键盘、鼠标、扫描仪等。

它们通过输入输出端口与计算机系统进行通信。

二、软件原理1.系统软件：系统软件包括操作系统和语言处理程序等。

操作系统是微型计算机的核心软件，负责管理计算机的硬件资源和提供给应用软件的环境。

语言处理程序用于将高级语言转换为计算机可以执行的机器语言。

2.应用软件：应用软件包括各种办公软件、设计软件、娱乐软件等。

它们是根据用户需求来开发的，用于解决特定的实际问题。

三、微型计算机的工作原理1.初始化：当微型计算机通电时，控制单元首先从BIOS（基本输入输出系统）中读取并执行一段特定的程序，进行系统的初始化。

2.取指：控制单元从主存储器中按照程序计数器指定的地址读取指令，存放在指令寄存器中。

3.译码：控制单元对指令进行译码，确定指令的执行类型和操作对象。

4.执行：根据指令的类型和操作对象，控制单元产生相应的控制信号，使算术逻辑单元和主存储器执行相应的操作。

5.存取数据：微型计算机通过数据总线和地址总线将数据和地址传输到相应的部件，实现对数据的存取。

6.结果输出：微型计算机将运算结果通过数据总线和输出接口传输到相应的外围设备，如显示器或打印机。

微机原理及单片机应用
微机原理是指微型计算机的工作原理和结构设计的基本原理。

微机由中央处理器（CPU）、主存储器（Memory）、输入输出设备（I/O）和系统总线组成。

CPU负责计算机的运算和控制，主存储器用于存储程序和数据，I/O设备用于数据的输入输出，系统总线用于连接各个组件之间的数据传输。

微机的工作原理是通过CPU的运算和控制实现的。

当微机启动时，CPU从主存储器中读取指令，解码指令之后执行相应的操作。

在执行过程中，CPU需要与主存储器和I/O设备进行数据传输和交互。

数据的传输包括从主存储器读取数据到CPU、从CPU将数据写入主存储器、从I/O设备读取数据到主存储器、将数据从主存储器写入I/O设备等。

单片机是一种集成了CPU、存储器和I/O设备等功能的芯片。

它具有体积小、功耗低、价格便宜、易于编程等特点，广泛用于嵌入式系统、智能家居、工业控制等领域。

单片机的应用范围非常广泛，包括电子产品、通信设备、电动工具等。

在单片机应用中，主要涉及到对输入输出设备的控制、数据的存储和处理、通信接口的实现等。

通过编写程序，可以实现对各种传感器和执行器的控制，实现温度控制、光照控制、机器人控制等功能。

同时，单片机还可以进行数据的采集和处理，通过各种算法对数据进行分析和判断，实现各种智能应用。

总之，微机原理及单片机应用是现代计算机科学和工程领域的重要内容，对于理解计算机的工作原理和应用具有重要意义。

通过深入学习和实践，在工程实践中可以灵活运用微机原理和单片机应用，实现各种智能化和自动化的应用。

单片微机原理与接口技术单片微机是一种集成了CPU、存储器、定时器、串行/并行接口、中断控制器等功能于一体的微型计算机系统。

它具有体积小、功耗低、成本低等优点，因此在嵌入式系统中得到了广泛的应用。

而单片微机的接口技术则是指单片微机与外部设备进行数据交换的技术，包括并行接口、串行接口、定时器/计数器、中断控制器等。

在单片微机原理方面，首先我们需要了解单片微机的基本组成部分。

单片微机通常由中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出接口、定时器/计数器、中断系统等组成。

其中，中央处理器是单片微机的核心部件，它负责执行指令、进行运算处理。

存储器用于存储程序和数据，包括只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）。

输入/输出接口用于与外部设备进行数据交换，包括并行接口和串行接口。

定时器/计数器用于产生定时信号和计数操作，而中断系统则用于处理外部设备的中断请求。

在接口技术方面，我们需要重点了解单片微机与外部设备的数据交换方式。

并行接口是指单片微机与外部设备之间同时传输多位数据的接口，它的优点是传输速度快，但缺点是需要较多的引脚。

串行接口则是指单片微机与外部设备之间逐位传输数据的接口，它的优点是引脚少，传输距离远，但传输速度相对较慢。

定时器/计数器用于产生精确的定时信号，可以配合外部设备进行数据同步。

中断系统则用于处理外部设备的中断请求，提高系统的实时性和可靠性。

除了以上基本原理外，我们还需要了解单片微机的编程方法和接口技术的应用。

单片微机的编程方法包括汇编语言编程和高级语言编程，其中汇编语言编程可以直接控制单片微机的硬件，而高级语言编程则更加易于学习和使用。

在接口技术的应用方面，我们可以通过实例分析单片微机与各种外部设备的连接方式和数据交换过程，包括LED显示器、数码管、液晶显示器、键盘、鼠标、打印机、通讯设备等。

综上所述，单片微机原理与接口技术是嵌入式系统领域中的重要知识点，它涉及到单片微机的基本组成部分、接口技术的原理和应用，以及单片微机的编程方法。

《单片微机原理及应用》实验参考程序杭州电子科技大学电子信息学院张学超编写（使用达爱思Dais-80958B单片机实验开发系统）一、软件实验参考程序软件实验一清零程序Array ;将2000H-20FFH的内容清零SS01: CLR AMOV DPTR, #2000HMOV R7, #0FFHCLR0: MOVX @DPTR,AINC DPTRDJNZ R7, CLR0CLR1: SJMP CLR1 ; SJMP $软件实验二拆字程序;把2000H的内容拆开，高4位送2001H的低4位，低4位清零。

SS02: MOV DPTR, #2000HMOVX A, @DPTR ;取数MOV B, A ;暂存该数SW AP A ;高低半字节交换ANL A, #0FH ;屏蔽高4位INC DPTRMOVX @DPTR，A ;原数高半字节送2001HMOV A, B ;取回原数ANL A, #0FH ;屏蔽高4位INC DPTRMOVX @DPTR，A ;原数低半字节送2002HSJMP $软件实验三拼字程序;把2000H和2001H的低4位分别送入2002H的高低4位。

SS03: MOV DPTR, #2000HMOVX A, @DPTR ;取第一个半字节ANL A, #0FH ;屏蔽高4位SW AP A ;高低半字节交换MOV B, A ;暂存该数INC DPTRMOVX A, @DPTR，;取第二个半字节ANL A, #0FH ;屏蔽高4位ORL A, B ;两个半字节拼成一个字INC DPTRMOVX @DPTR，A ; 拼好的字送2002HSJMP $软件实验四数据区传送子程序;把R2R3为源RAM区首址内的R6R7字节数据传送到R4R5为目的RAM区。

SS04: MOV DPH, R2MOV DPL, R3 ;取源地址指针MOVX A, @DPTR ;取数据INC DPTR ;源地址指针+1MOV R2, DPHMOV R3, DPL ;保存源地址指针MOV DPH, R4MOV DPL, R5 ;取目的地址指针MOVX @DPTR, A ;存数据INC DPTR ;目的地址指针+1MOV R2, DPHMOV R3, DPL ;保存目的地址指针CLR CMOV A, R7SUBB A, #1MOV R7, AMOV B, A ;暂存16位字节数低字节MOV A, R6SUBB A, #0MOV R6, A ;字节数减一：(R6R7)← (R6R7)−1ORL A, B ;(R6R7)=0?JNZ SS04 ;未完继续传送RETSS04C: MOV R3, #00HMOV R2, #20H ;指定源地址为MOV R5, #00HMOV R4, #30H ;指定目的地址为3000HMOV R7, #00HMOV R6, #01H ;传送字节数为100HLCALL SS04 ;从2000H开始向3000H开始的地址区传送100H个数据SJMP $软件实验五数据排序实验;把8051中RAM 50H-5AH中放入不等的数据，运行本实验程序后检查50-5AH中内容是否按从小到大排列。

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。

练习与思考题9 参考答案1． A T89S51单片机中与定时器/计数器相关的特殊功能寄存器有哪几个？它们的功能各是什么？答：A T89S51单片机中与定时器/计数器相关的特殊功能寄存器有TMOD 、TCON 、IE 、IP 、TH0、TL0、TH1、TL1等8个。

TMOD 用于设定定时器/计数器的工作模式与工作方式；TCON 用于提供定时器/计数器启动或停止的软开关，另外还提供定时器/计数器的溢出标志位；IE 、IP 提供对定时器/计数器的溢出中断进行管理的控制位；TH0、TL0、TH1、TL1用于对定时器/计数器的初始值进行设定并实现对输入的计数信号进行计数的功能。

2． A T89S51单片机内设有几个可编程的定时器/计数器？它们可以有哪几种工作模式？哪几种工作方式？如何选择和设定？各有什么特点？答：A T89S51单片机内部有两个16位可编程的定时器/计数器，即定时器T0和定时器T1它们可以有定时和计数两种工作模式，由TMOD 中的C/T 位设定。

C/T =0为定时器模式，C/T =1为计数器模式。

每种工作模式下又有如下表所示的四种工作方式。

定时器/计数器四种工作方式由TMOD 中的M1 M0两位确定，如下表所3． 如果采用晶振的频率为3MHz ，定时器/计数器工作在方式0、1、2下，其最大的定时时间为多少？答：因为机器周期)(410312126s f T OSC cy μ=⨯==， 所以定时器/计数器工作方式0下，其最大定时时间为2)(192.81042261313ms T T C MAX =⨯⨯=⨯=-；同样可以求得方式1下的最大定时时间为262.144ms ；方式2下的最大定时时间为1024ms 。

4． A T89S51单片机内的定时器/计数器T0、T1工作在方式3时，有何不同？答：方式3对定时器T0和定时器T1是不相同的。

若T1设置为方式3，则停止工作。

方式3只适用于T0。

当T0设置为方式3时，将使TL0和TH0成为两个相互独立的8位计数器， TL0利用了T0本身的一些控制方式，它的操作与方式0和方式1类似。

第1章1．简述计算机的基本组成结构。

答：计算机的基本组成结构由输入设备、输出设备、运算器、控制器和存储器等五大部件构成。

2．简述单片微型计算机系统应用和开发的特点。

答：单片微型计算机系统应用和开发的特点是需要进行软硬两方面的设计和调试。

第2章1．为什么微型计算机要采用二进制？十六进制代码能为微型计算机直接执行吗？为什么要使用十六进制数？答：在所有数制中，只有二进制数最容易用电路来表达，据此构建的计算机结构也是最简单的。

十六进制代码不能为计算机直接执行，只有二进制代码才能为计算机所识别和执行。

二进制代码过于冗长，而其对应的十六进制数则更为简洁，而且此二种数制的相互转换非常方便，这就是常常使用十六进制数来表示其对应的二进制数的原因。

2．将下列各二进制数分别转换为十进制数和十六进制数。

（1）11010B （2）110100B （3）10101011B （4）11111B 答：（1）11010B=26=1AH （2）110100B=52=34H （3）10101011B=171=ABH（4）11111B=31=1FH3．将下列各数分别转换为二进制数和十六进制数。

（1）129D （2）253D （3）0.625 （4）111.111答：（1）129D＝10000001B=81H （2）253D＝11111101B=FDH（3）0.625=0.101B=0.AH （4）111.111=01101111.000111B=6F.1CH4．把下列十六进制数转换成十进制数和二进制数。

（1）AAH （2）BBH （3）C.CH （4）DE.FCH （5）ABC.DH （6）128. 08H答：（1）AAH=170=10101010B（2）BBH=187=10111011B（3）C.CH=12.75=1100.1100H（4）DE.FCH=222.984375=11011110.1111110B（5）ABC.DH=2748.8125=101010111100.1101B（6）128. 08H=296.03125=100101000.000015．什么叫原码、反码及补码？答：在机器数中，最高位为符号位，正数的符号位用0表示，负数的符号位用1表示，其余为该数的绝对值，这种表示法称为原码。