单片机原理与接口技术习题答案
习题与思考题1
1-1 微型计算机通常由哪些部分组成？各有哪些功能？答：微型计算机通常由控制器、运算器、存储器、输入/输出接口电路、输入设备和输出设备组成。
控制器
的功能是负责从内部存储器中取出指令并对指令进行分析、判断、并根据指令发出控制信号，使计算机有条不紊的协调工作；运算器主要完成算数运算和逻辑运算；存储器用于存储程序和数据；输入/输出接口电路完成CPU 与外设之间相连；输入和输出设备用于和计算机进行信息交流的输入和输出。
1-2 单片微型计算机与一般微型计算机相比较有哪些区别？有哪些特点？答：与通用微型计算机相比，单片机的硬件上，具有严格分工的存储器ROM 和RAM 和I/O 端口引脚具有复用功能；软件上，采用面向控制的指令系统和硬件功能具有广泛的通用性，以及品种规格的系列化。
单片机还具备体积小、价格低、性能强大、速度快、用途广、灵活性强、可靠性高等特点。
1-3 简述计算机的工作过程。
答：计算机的工作是由微处理器以一定的时序来不断的取指令、指令译码和执行指令的过程。
1-4 单片机的几个重要指标的定义。
答：单片机的重要指标包括位数、存储器、I/O 口、速度、工作电压、功耗和温度。
1-5 单片微型计算机主要应用在哪些方面？答：单片机的主要应用领域有智能化产品、智能化仪表、智能化测控系统、智能化接口等方面。
1-6 为什么说单片微型计算机有较高的性能价格比和抗干扰能力？答：因为单片微型计算机主要面向特定应用而设计，设计者在硬件和软件上都高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，具备较高的性能、价格比；单片机嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存贮于磁盘等载体中，另外单片机体积小，可以放入屏蔽设备中，从而使其具有较高的抗干扰能力。
1-7 简述单片机嵌入式系统的定义和特点。
答：单片机嵌入式系统是嵌入到对象体系中的专用计算机系统；其特点是面向特定应用、与各个行业的具体应用相结合、硬件和软件高效率、软件固化在存储器芯片或单片机本身和不具备自举开发能力。
习题与思考题2
2-1 MCS-51 单片机内部包含哪些主要功能部件？它们的作用是什么？
答：MCS-51单片机在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时/计数器、多功能I/O 口和中断控制等基本功能部件。
单片机的核心部分是CPU，CPU 是单片机的大脑和心脏。
程序存储器用于存放编好的程序或表格常数。
数据存储器用于存放中间运算结果、数据暂存和缓冲、标志位等。
定时/计数器实质上是加法计数器，当它对具有固定时间间隔的内部机器周期进行计数时，它是定时器；当它对外部事件进行计数时，它是计数器。
I/O 接口的主要功能包括：缓冲与锁存数据、地址译码、信息格式转换、传递状态（外设状态）和发布命令等。
中断控制可以解决CPU 与外设之间速度匹配的问题，使单片机可以及时处理系统中许多随机的参数和信息，同时，它也提高了其处理故障与应变能力的能力。
2-2 MCS-51 单片机的核心器件是什么？它由哪些部分组成？各部分的主要功能是什么？
答：单片机的核心部分是CPU，可以说CPU是单片机的大脑和心脏。
它由运算器、控制器和布尔（位）处理器组成。
运算器是用于对数据进行算术运算和逻辑操作的执行部件。
控制器是CPU的大脑中枢，它的功能是逐条对指令进行译码，并通过定时和控制电路在规定的时刻发岀各种操作所需的内部和外部控制信号，协调各部分的工作，完成指令规定的操作。
2-3 MCS-51单片机的EA、ALE和PSEN端的功能是什么？
答:ALE ―― ALE为地址锁存允许信号，在访问外部存储器时，ALE用来锁存P0送出的低8位地址信号。
PSEN――外部程序存储器的读选通信号。
当访问外部ROM时，PSEN产生负脉冲作为外部ROM的
选通信号；在访问外部RAM或片内ROM时，不会产生有效的PSEN信号。
PSEN可驱动8个LSTTL 门输入
端。
EA――访问外部程序存储器控制信号。
对8051和8751,它们的片内有4KB的程序存储器。
当EA 为高电平
时，CPU访问程序存储器有两种情况：一是访问的地址空间在0〜4K范围内，CPU访问片
内程序存储器；二是访问的地址超出4K时，CPU将自动执行外部程序存储器的程序。
对于8031，
EA必须接地，只能访问外部ROM。
2-4程序计数器（PC）有多少位？它的主要功能是什么？
答：程序计数器有16位，它的功能和一般微型计算机的相同，用来存放下一条要执行的指令的地址。
当按照
PC所指的地址从存储器中取出一条指令后，PC会自动加I，即指向下一条指令。
2-5简述MCS-51单片机片内RAM区地址空间的分配特点。
答：片内数据存储器分为工作寄存器区、位寻址区和数据缓冲器区等3个区域。
工作寄存器使用内部RAM中地址为00H〜1FH的32个单元，并分成4个工作寄存器组，每个组有8 个工作寄存器，名称为R0〜R7。
对于内部RAM中地址为20H〜2FH的16个单元，CPU不仅具有字节寻址功能，而且还具有位寻址功能。
这
16个单元共128位，每一位都赋予1个位地址，位地址范围是00H〜7FH。
30H〜7FH是数据缓冲区，即用户RAM区，共80个单元。
2-6 MCS-51单片机如何实现工作寄存器组R0~R7的选择？
答：每个工作寄存器组都可被选为CPU的当前工作寄存器，用户可以通过改变程序状态字寄存器（PSW）
中的RS1、RS0两位来任选一个寄存器组为当前工作寄存器。
答:
2-8 MCS-51单片机的21个特殊功能寄存器中，哪些具有位寻址能力? 答：MCS-51单片机中的程序状态字寄存器（PSW）, B寄存器，累加器（ACC），端口P0〜P3,控制寄存器中用于中断控制的中断优先级控制寄存器（IP）和中断允许控制寄存器（IE），用于设置定时/计数器和串行口工作方式的定时/计数器控制寄存器（TCON ）、串行口控制寄存器（SCON）具有位寻址能力。
2-9程序状态字寄存器（PSW）的作用是什么？答：PSW寄存器是8位寄存器，用做程序运行状态的标
志，字节地址为D0H 。
可以进行位寻址。
2-10 MCS-51 单片机的P3 口具有哪些功能？
答：P3 口是双功能口，除了作为准双向通用I/O 口使用外，每一根口线还具有第二种功能，P3 口的各位如不设定为第二功能则自动处于第一功能。
P3的第二功能涉及到串行口、外部中断、定时器，与特
殊功能寄存器有关。
2-11 MCS-51 单片机的片外总线是由哪些总线构成的？
答：P0 口的第二功能是在访问外部存储器时，分时提供低8位地址和8位双向数据总线，这时先用做地址总线再用做数据总线。
2-12 MCS-51 单片机对外有几条专用控制线？
答：
2-13 单片机时钟电路有何用途？起什么作用？答：单片机工作是在统一的时钟脉冲控制下一拍一拍地进行的，这个脉冲是单片机控制器中的时序电路发出的。
单片机的时序就是CPU 在执行指令时所需控制信号的时间顺序。
为了保证各部件间的同步工作，单片机内部电路应在唯一的时钟信号下严格地按时序进行工作。
MCS-51 系列单片机内部有一个高增益反相放大器，用于构成振荡器，但要形成时钟脉冲，外部还需附加电路。
2-14 什么是时钟周期、状态周期、机器周期和指令周期？当单片机时钟频率为12MHz 时，一个机器周期是多少？ALE 引脚的输出频率是多少？
答：时钟周期也称为振荡周期，定义为时钟脉冲频率（f°sc）的倒数，它是计算机中最基本的、最小的时间单位。
时钟周期经 2 分频后成为内部的时钟信号，用作单片机内部各功能部件按序协调工作的控制信号，称为状态周期，用S 表示。
完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。
指令周期是执行一条指令所需要的时间，一般由若干个机器周期组成，指令不同，所需要的机器周期数也不同。
当单片机时钟频率为12MHz时，一个机器周期为1gs ALE引脚的输出频率为2MHz。
2-15 什么时候需要复位操作？对复位信号有何要求？答：复位是单片机的初始化操作。
单片机系统在上电启动运行时，都需要先复位。
上电复位利用电容器的充电实现。
在时钟电路工作后，在RST 端连续给出2个机器周期的高电平就可完成复位操作。
MCS-51单片机的上电加按键复位电路当复位按键按下后，复位端通过51Q的小电阻与+5V电源接通，迅速放电，使RST引脚为高电平；当复位按键弹起后，+5V电源通过2k Q电阻对22"电容重新充电，RST引脚端出现复位正脉冲。
2-16 按例2-3 的要求画出对应的硬件电路图。
