下载文档原格式
第2章 MCS-51单片机结构及原理习题1．MSC－51单片机内部由哪些功能部件组成，各有什么功能？答：以80C51单片机为例，其内部功能部件有：控制器：是对取自程序存储器中的指令进行译码，在规定的时刻发出各种操作所需的控制信号，完成指令所规定的功能；运算器：根据控制器发来的信号，执行算术逻辑运算操作；存储器：包括程序存储和数据存储器；定时器计数器：2个16位定时器/计数器，可对机器周期计数，也可对外部输入脉冲计数；中断系统：可响应三个内部中断源和两个外部中断源的中断请求；输入输出接口：4个8位并行口和一个全双工串行口；2．MSC－51单片机外部引脚的名称是什么？各有什么功能？答：(1) 电源及晶振引脚VCC(40脚)：+5V电源引脚VSS(20脚)：接地引脚XTAL1(19脚)；外接晶振引脚（内置放大器输入端）XTAL2(18脚)：外接晶振引脚（内置放大器输出端）(2) 控制引脚RST/V PD(9)为复位/ 备用电源引脚ALE/PROG(30)为地址锁存使能输出/ 编程脉冲输入PSEN(29)：输出访问片外程序存储器读选通信号EA/ VPP (31)：外部ROM允许访问/ 编程电源输入(3) 并行I/O口引脚P0.0～P0.7（39～32脚）——P0口；P1.0～P1.7（1～8脚）——P1口；P2.0～P2.7（21～28脚）——P2口；P3.0～P3.7（10～17脚）——P3口。
3．51系列单片机的封装有哪些类型？请说明每一种封装引脚之间的距离。
答：51系列单片机的封装有:40引脚双列直插封装（DIP——dual in-line packag e），引脚之间的距离是100m il(2.54mm)；44引脚方形扁平封装（QFP ——quad flat packag e）方式，引脚之间的距离是2.54mm；44引脚带引线的塑料芯片载体PLCC(Plastic Leaded Chip Carrie r)。
1 、如何理解51单片机存储空间在物理结构上可分为4个，而逻辑上又可划分为3个答：MCS-51在物理上有四个存储空间：1、片内程序存储器2、片外程序存储器、3、片内数据存储器4、片外数据存储器。
从逻辑上划分有三个存储器地址空间：1、片内外统一编址的64K字节程序存储器（0000H~0FFFFH）2、内部256字节数据存储器地址空间（包括128字节片内RAM和128字节的SFR）3、外部64K字节数据存储器地址空间（0000H~0FFFFH））2 、MCS-51片内RAM的容量8051最大可配置的RAM/ROM容量答：1）MCS-51片内RAM的容量：51子系列：128B52子系列：256B2）其ROM最大可扩展到64KB注：片内数据存储区=片内RAM+SFR，51和52子系列的SFR容量都是128B3 、8051的/PSEN、/RD、/WR的作用答：1）/PSEN（外部程序存储器读选通信号）: CPU访问片外ROM时，使/PSEN低电平有效，可实现片外ROM的读操作，其他情况下此引脚为高电平封锁状态。
·2）/RD：外部RAM读信号3）/WR：外部RAM写信号4 、ALE线的作用当8051不和RAM/ROM相连时，ALE线的输出频率是多少答：1）ALE（地址锁存控制信号）：访问片外ROM,RAM时，ALE用于控制把P0口输出的低8位地址送入锁存器锁存，实现低位地址和数据的分时传送。
不访问片外存储器时，可做为外部时钟使用。
2）当8051不和RAM/ROM相连时，ALE线的输出频率等于时钟周期的倒数<5 、MCS-51的工作寄存区包含几个通用工作寄存器组每组的地址是什么如何选用开机复位后，CPU使用的是哪组工作寄存器答：1）MCS-51的工作寄存区包含4个通用工作寄存器组2）第0组通用寄存器区地址：00H~07H第1组通用寄存器区地址：08H~0FH第2组通用寄存器区地址：10H~17H第3组通用寄存器区地址：18H~1FH3）选择哪个工作寄存器组是通过软件对程序状态字寄存器PSW的第4、3位进行设置实现的4（6、MCS-51的内部RAM地址空间是如何安排的共有多少个单元可以位寻址位地址又是如何排列的答：1）MCS-51的内部RAM地址的空间安排：00H~1FH 寄存器区20H~2FH 位寻址区30H~7FH 数据缓冲区80H~FFH 专用寄存器区2）位寻址的单元个数：16B*8位/B=128位3）位地址排列方式：|位地址为：00H～7FH字节地址：20H～2FH7 、MCS-51的程序计数器PC是几位寄存器它是否为专用寄存器PC 的内容是什么信息答1）MCS-51的程序计数器PC是16位寄存器2）它不是专用寄存器3）PC的内容为将要执行的指令地址{8 、什么是堆栈堆栈指针SP的作用是什么在程序设计时，有时为什么要对SP重新赋值如果CPU在操作中要使用两组工作寄存器，SP 的初值应设为多少答：1）堆栈是一种数据结构,专门存放向上生长堆栈的栈顶位置。
（完整版）单⽚机试题及答案单⽚机原理与接⼝技术习题答案习题与思考题11-1 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。
第二章1、MCS-51系列单片机内部有哪些主要的逻辑部件？P10答：MCS-51系列单片机内部的逻辑部件主要有：算术/逻辑部件ALU、累加器A、只读存储器ROM、随机存储器RAM、指令寄存器IR、程序计数器PC、定时器/计数器、I/O接口电路、程序状态寄存器PSW、寄存器组。
3、MCS-51内部RAM区功能如何分配？如何选用4组工作寄存器中的一组作为当前的工作寄存器组？位寻址区域的字节地址范围是多少？P13-P15答：MCS-51内部RAM的地址空间为00H-7FH，128B，按功能分为3个区域。
00H-1FH 的32B单元是4个工作寄存器组，单片机执行程序时，具体使用哪一组是通过对PSW的RS1、RS0两位的设置来实现；20H-2FH的16B共128位，是可以按位寻址的内部RAM区；30H-7FH的80B单元是只能按字节寻址的内部RAM区。
5、8031设有4个8位并行端口，若实际应用8位I/O口，应使用P0-P3中的哪个端口传送？16位地址如何形成？P19-P21答：•P1口是专门供用户使用的I/O口，是准双向接口，故可以使用P1口传送；•P0口既可作地址/数据总线使用，又可作通用I/O使用。
一方面用来输出外部存储器或I/O的低8位地址，另一方面作为8位数据输入/输出口，故由P0口输出16位地址的低8位；•P2口可作通用I/O口使用，与P1口相同。
当外接存储器或I/O时，P2口给出地址的高8位，故P2口输出16位地址的高8位。
8、MCS-51的时钟周期、机器周期、指令周期是如何分配的？当振荡频率为10MHz 时，一个机器周期为多少微妙？P25答：CPU执行一条指令的时间称为指令周期，它是以机器周期为单位的。
MCS-51典型的指令周期为一个机器周期，每个机器周期由6个状态周期组成，每个状态周期由2个时钟周期（振荡周期）组成。
当振荡频率为10MHz时，一个机器周期为12/10M Hz=1.2us。
单片机思考题与作业答案单片机思考题与作业答案第一课思考问题和家庭作业思考：1.什么是单片机？主要目的是什么？列出你对SCM的了解？答：随着微电子技术的不断发展，微处理器芯片及其外围芯片的集成度越来越高，已经可以将cpu和外围芯片，如程序存储器、数据储存器、并行、串行i/o口、定时器/计数器、中断控制器及其他控制部件集成在一个芯片之中，制成单片机。
微控制器目前以功能命名，因为用计算机的逻辑功能比用通讯功能更容易解决简单的控制问题，应用也更广泛；嵌入式系统soc（systemonchip或embeddedsystem）是当前又由结构命名。
嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是可独立工作的系统及应用软件系统等组成，它是可独立工作的“器件”。
2.51核单片机代表了当前单片机的先进水平？51核单片机不是代表当前先进水平的单片机，它是目前在中国大陆最流行的单片机系列。
操作：1-1，51-1.说明mcs-51有哪些产品，它们有何区别？答：MCS-51是英特尔1980年推出的一系列产品，主要包括8031、8051和8751；8032、8052、8752；80C31、80C51和87C51。
它们之间的区别在于，末端是“1”，内部ROM（如果有）是4K字节，内部RAM是128字节，并且有t0和T1计数器。
末端为“2”，带有8K字节的内部ROM（如果有）和256字节的内部RAM。
有T0、T1和T2计数器。
倒数第二位是“5”的内部ROM和“3”的非内部ROM。
第二位是“7”。
内部部分是EPROM。
“0”的ROM必须有制造商一次编写代码。
带有“0”的ROM必须有制造商一次编写代码。
至于其他制造商生产的51增强型核心系列，它是MCS-51的扩展，通常不再称为MCS-51。
1-5.解释rom、otprom、eprom、eeprom、flash、ram的意义。
答：rom-只读存储器，一般由厂家编程烧录；otprom是一次性可编程只读存储器，用户可以自己编程烧录；eprom是紫外光可擦可编程只读存储器，用户可以自行编程和刻录；EEPROM是一种电可擦除可编程只读存储器，用户可以编程和刻录；闪存是使用闪存技术的存储器，可以高速读/写烧坏的存储器；Ram是一种读写存储器。
试题1 参考答案一、填空题（25分，每空1分）1. AT89S51单片机为 8 位单片机2. MCS-51系列单片机的典型芯片分别为 8031 、 8051 、 8751 。
3. AT89S51的异步通信口为全双工（单工/半双工/全双工）4. AT89S51有 2 级中断， 5 个中断源5. AT89S51内部数据存储器的地址范围是 00H~7FH ，位地址空间的字节地址范围是 20H~2FH ，对应的位地址范围是00H~7FH ，外部数据存储器的最大可扩展容量是64K 。
6. AT89S51单片机指令系统的寻址方式有__寄存器寻址__、____直接寻址____、___寄存器间接寻址_____、_立即寻址____、基址寄存器加变址寄存器寻址。
7. 如果(A)=34H，(R7)=0ABH，执行XCH A, R7；结果(A)= 0ABH ，(R7)= 34H 。
8. 82C55可以扩展 3 个并行口，其中8 条口线具有位操作功能；9. 当单片机复位时PSW＝00 H，这时当前的工作寄存器区是0区，R4所对应的存储单元地址为 04 H。
10. 若A中的内容为67H，那么，P标志位为 1 。
11. 74LS138是具有3个输入的译码器芯片，其输出作为片选信号时，最多可以选中8片芯片。
二、判断以下指令的正误：（5分）（1）MOV 28H，@R4；（×）（2）INC DPTR；（√）（3）DEC DPTR ；（×）（4）CLR R0 ；（×）（5）MOV T0，#3CF0H；（×）三、简答题1、如果(DPTR)=507BH，(SP)=32H，(30H)=50H，(31H)=5FH，(32H)=3CH,则执行下列指令后：POP DPH;POP DPL;POP SP;则：(DPH)= ___3CH___；（DPL）=___5FH___；（SP）=___50H___；（6分）2、采用6MHz的晶振，定时1ms，用定时器方式0时的初值应为多少？（请给出计算过程）（6分）解：∵采用6MHZ晶振∴机器周期为2us（213-X）×2×10-6=1×10-3∴X=7692（D）=1E0CH=1 1110 0000 1100（B），化成方式0要求格式为 1111 0000 1100 B即0F00CH综上可知:TLX=0CH, THX=0F0H 3. 分析下列程序的 功能（5分） PUSH ACC PUSH B POP ACCPOP B解: 该程序的 功能是通过累加器ACC 与寄存器B 数据交换。
单片机课后习题答案思考题与习题部分参考答案第1章答案1.解：MCS-51为主流产品。
MSP430的功能较强。
是一种特低功耗的Flash微控制器。
主要用于三表及超低功耗场合。
EM78系列单片机采用高速CMOS工艺制造，低功耗设计为低功耗产品，价格较低。
具有三个中断源、R-OPTION功能、I/O唤醒功能、多功能I/O口等。
具有优越的数据处理性能，采用RISC结构设计。
PIC系列8位单片机是Microchip公司的产品。
CPU采用RISC结构，运行速度快，价格低适于用量大、档次低、价格敏感的产品。
Motorola是世界上最大的单片机生产厂家之一，品种全、选择余地大、新产品多。
其特点是噪声低，抗干扰能力强，比较适合于工控领域及恶劣的环境。
AVR是增强RISC内载Flash的单片机，单片机内部32个寄存器全部与ALU 直接连接，突破瓶颈限制，每1MHz可实现1MIPS的处理能力，为高速、低功耗产品。
端口有较强的负载能力，可以直接驱动LED。
支持ISP、IAP，I/O口驱动能力较强。
2.解：MCS-51单片机在片内集成了中央处理器（CPU）、程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）、定时器/计数器、并行I/O接口、串行I/O接口和中断系统等几大单元。
CPU是整个单片机的核心部件，由运算器和控制器组成。
运算器可以完成算术运算和逻辑运算，其操作顺序在控制器控制下进行。
控制器是由程序计数器PC （Program Counter）、指令寄存器IR（Instruction Register）、指令译码器ID（Instruction Decoder）、定时控制逻辑和振荡器OSC等电路组成。
CPU根据PC中的地址将欲执行指令的指令码从存储器中取出，存放在IR中，ID对IR 中的指令码进行译码，定时控制逻辑在OSC配合下对ID译码后的信号进行分时，以产生执行本条指令所需的全部信号。
程序存储器（ROM）用于存储程序、常数、表格等。
1、MCS-51单片机的时钟周期与振荡周期之间有什么关系？一个机器周期的时序如何划分？答：时钟周期是单片机最基本的时间单位。
机器周期则是完成某一个规定操作所需的时间。
一个机器周期为6个时钟周期，共12个振荡周期性，依次表示为S1P1、S1P2、……S6P1、S6P2。
2、MCS-51内部四个并行I/O口各有什么异同？作用是什么？答：MCS-51单片机共有四个8位双向并行的I/O端口，每个端口都包括一个锁存器、一个输出驱动器和一个输入缓冲器。
但这四个端口的功能不全相同，P0口既可作一般I/O端口使用，又可作地址/数据总线使用；P1口是一个准双向并行口，作通用并行I/O口使用；P2口除了可作为通用I/O使用外，还可在CPU访问外部存储器时作高八位地址线使用；P3口是一个多功能口除具有准双向I/O功能外，还具有第二功能。
3、简述MCS-51单片机的中断响应过程。
答：CPU在每个机器周期的S5P2期间顺序采样每个中断源，在下一个机器周期S6区间按优先级顺序查询中断标志，如查询到某个中断定标志为1，将在接下来的机器周期S1期间按优先级进行中断处理，中断系统通过硬件自动将相应的中断矢量地址装入 PC，以便进入相应的中断服务程序。
一旦响应中断，CPU首先置位相应的中断“优先级触发器”，然后由硬件执行一条长调用指令，把当前的PC值压入堆栈，以保护断点，再将相应的中断服务的入口地址送入PC，于是CPU接着从中断服务程序的入口处开始执行。
对于有些中断源，CPU在响应中断后会自动清除中断标志。
5、MCS-51单片机内部包括哪些主要逻辑功能部件？答：MCS-51单片机主要由下列部件组成： 1个8位CPU；1个片内振荡器及时钟电路；4KB ROM程序存储器，256BRAM；21个特殊功能寄存器；2个16位定时/计数器；4个8位并行I/O口及1个可编程全双工串行接口；可寻址64KB的外部程序存储器空间；可寻址64KB的外部数据存储器空间；5个中断源、两个优先级中断嵌套中断结构。
