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第1部分单片机概述及数学基础一、填空题1、十进制255的二进制是11111111，十六进制是FF 。
2、单片机是将CPU、存储器、特殊功能寄存器、定时/计数器和输入/输出接口电路、以及相互连接的总线等集成在一块芯片上。
3、十进制127的二进制是1111111，十六进制是7F。
4、+59的原码是00111011，-59的补码是11000101。
5、十进制数100转换为二进制数是1100100；十六进制数100转换为十进制数是256。
6、十进制数40转换为二进制数是101000；二进制数10.10转换为十进制数是 2. 5。
7、十进制99的二进制是1100 011，十六进制是63。
二、判断题（×）1、AT89S51是一种高性能的16位单片机。
8位机（×）2、有符号正数的符号位是用1表示的。
三、选择题（）1、计算机中最常用的字符信息编码是（A）A. ASCIIB.BCD码C. 余3码D. 循环码四、简答题1、何谓单片机？单片机与一般微型计算机相比，具有哪些特点？第2部分51单片机硬件结构、存储系统及I/O接口一、填空题1、AT89S51单片机共有 4 个8位的并行I/O口，其中既可用作地址/数据口，又可用作一般的I/O口的是P0。
2、若采用12MHz的晶振，则MCS-51单片机的振荡周期为__ 1/12 μS __ ，机器周期为____1μS __。
3、AT89S51单片机字长是___8___位，有___40根引脚。
4．89S51单片机是8位单片机，其PC计数器是16位。
5．若单片机使用的晶振频率是6MHz,那么一个振荡周期是1/6µS，一个机器周期是2μSµS。
6．89S51单片机是+5 V供电的。
4.0-5.5V7．堆栈是内部数据RAM区中，数据按先进后出的原则出入栈的。
8．MSC－51系列单片机具有 4 个并行输入/输出端口，其中＿P0＿口是一个两用接口，它可分时输出外部存储器的低八位地址和传送数据，而＿P1＿＿口是一个专供用户使用的I／O口，常用于第二功能的是P3 口。
单片机原理与应用设计第一章单片机概述在一块半导体硅片上集成了中央处理单元（CPU）、存储器（RAM/ROM）、和各种I/O接口的集成电路芯片由于其具有一台微型计算机的属性，因而被称为单片微型计算机，简称单片机。
单片机主要应用于测试和控制领域。
单片机的发展历史分为四个阶段。
1974—1976年是单片机初级阶段，1976—1978年是低性能单片机阶段，1978—1983年是高性能单片机阶段，期间各公司的8位单片机迅速发展。
1983至现在是8位单片机巩固发展及16位、32位单片机推出阶段。
单片机的发展趋势将向大容量、高性能、外围电路内装化等方面发展。
单片机的发展非常迅速，其中MCS-51系列单片机应用非常广泛，而在众多的MCS-51单片机及其各种增强型、扩展型的兼容机中，AT89C5x系列，尤其是AT89C51单片机成为8位单片机的主流芯片之一。
第二章89C51单片机的硬件结构89C51单片机的功能部件组成如下：8位微处理器，128B数据存储器片外最多可外扩64KB，4KB程序存储器，中断系统包括5个中断源，片内2个16位定时器计数器且具有4种工作方式。
1个全双工串行口，具有四种工作方式。
4个8位并行I/O口及特殊功能寄存器。
89C51单片机的引脚分为电源及时钟引脚、控制引脚及I/O口。
电源为5V 供电，P0口为8位漏极开路双向I/O口，字节地址80H，位地址80H—87H。
可作为地址/数据复用口，用作与外部存储器的连接，输出低8位地址和输出/输入8位数据，也可作为通用I/O口，需外接上拉电阻。
P1、P2、P3为8位准双向I/O 口，具有内部上拉，字节地址分别为90H，A0H，B0H。
其中P0、P2口可作为系统的地址总线和数据总线口，P2口作为地址输出线使用时可输出外部存储器的的高8位地址，与P0口输出的低8位地址一起构成16位地址线。
P1是供用户使用的普通I/O口，P3口是双向功能端口，第二功能很重要。
辅助资料第13章宏晶STC15系列单片机应用MCS-51系列单片机是国内使用广泛的一种单片机机型，全球各单片机生产厂商在MCS-51的基础上，不断优化51内核结构，增加各种新外设，派生出大量的51系列单片机，极大地丰富了MCS-51的产品线。
其中，STC公司推出了STC15系列单片机，提高了51的性能，增加了大量的新功能，是宽工作电压、高速、高可靠、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机。
13.1 STC15系列单片机简介13.1.1 主要特性STC15系列单片机是STC公司采用STC-Y5超高速51内核生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，其指令代码完全兼容传统8051，但速度比传统8051快8-12倍。
在相同的时钟频率下，其速度又比STC早期的单时钟/机器周期(1T)的单片机（如STC12系列/STC11系列/STC10系列）快20%。
STC15系列中IAP15W4K58S4、IAP15W4K61S4两款芯片本身可构建单芯片仿真器方案，用户可直接是使用这两款芯片来在线调试程序。
STC15系列单片机采用STC公司的第九代加密技术，防止单片机代码被非法复制。
IAP15W4k58S4单片机是STC15系列有一定代表性的一款芯片，并且其本身可做为仿真器来使用，其主要特性：◆增强型8051内核，单时钟机器周期，速度比传统8051内核单片机快8~12倍◆58KB Flash程序存储器，擦写次数10万次以上；4096字节的SRAM◆ISP/IAP，在系统可编程/在应用可编程，无需编程器/仿真器◆5个16位可自动重装载的定时/计数器◆4组全双工异步串行口（UART）◆1个高速同步串行通信端口（SPI）◆8通道10位ADC，速度可达300K/秒◆1通道模拟比较器◆8通道PWM/可编程计数器阵列/捕获/比较单元◆内部高可靠上电复位电路和硬件看门狗◆内部集成高精度R/C时钟，常温工作时，可以省去外部晶振电路。
单片机习题集第1章绪论【习题1－1】将下列各二进制数转换为十进制数。
①11010101B ②11010011B ③10101011B ④10111101B【习题1－2】将【习题1－1】中各二进制数转换为十六进制数。
【习题1－3】将下列各数转换为二进制数。
①215D ②253D ③01000011BCD ④00101001BCD【习题1－4】什么叫原码、反码及补码?【习题1－5】已知原码如下，写出其反码和补码(其最高位为符号位)。
①[X]原＝01011001B ②[X]原＝00111110B ③[X]原＝11011011B ④[X]原＝11111100B 【习题1－6】当微机把下列数看成无符号数时，它们相应的十进制数为多少? 若把它们看成是补码，最高位为符号位，那么它们相应的十进制数是多少?①10001110B ②10110000B ③00010001B ④01110101B【习题1－7】用补码方法计算下列各式（设机器字长为8位）：(1)X＝7D，Y＝8D，求X＋Y；(2)X＝5D，Y＝9D，求X－Y；(3)X＝6D，Y＝－7D，求X＋Y；(4)X＝－11D，Y＝7D，求X－Y。
【习题1－8】已知X＝01011001B，Y＝0011010lB，用算术运算规则求:（1）X＋Y；（2）X－Y；（3）X×Y；（4）X/Y【习题1－9】已知X＝01111010B，Y＝10101010B，用逻辑运算规则求: （1）X∧Y；（2）X∨Y；（3）X⊕Y；（4）X第2章 MCS-51单片机组成及结构分析【习题2－1】8051单片机内部包含哪些主要逻辑功能部件？各有什么主要功能？【习题2－2】MCS-51单片机有几种复位方法？复位后单片机特殊功能寄存器的状态？【习题2－3】MCS-51单片机开机上电复位后，CPU使用的是哪组工作寄存器？它们的地址是什么？CPU如何确定和改变当前工作寄存器组？【习题2－4】MCS-51单片机运行出错或程序进入死循环，如何摆脱困境？【习题2－5】MCS-51单片机的时钟周期、机器周期、指令周期是如何分配的？当振荡频率为8MHz时，一个单片机时钟周期为多少微秒？【习题2－6】MCS-51单片机存储器在结构上有何特点？在物理上和逻辑上各有哪几种地址空间？【习题2－7】MCS-51单片机的EA信号有何功能？在使用8031时，EA信号引脚应如何处理？【习题2－8】在MCS-51单片机扩展系统中，片外程序存储器和片外数据存储器共处同一地址空间为什么不会发生总线冲突？【习题2－9】MCS-51单片机片内数据存储器有多少字节？在什么空间？【习题2－10】片内RAM低128单元划分为哪三个主要部分？各部分主要功能是什么？【习题2－11】MCS-51单片机片内数据存储器80H～FFH分别为哪两个物理空间？如何来区别这两个物理空间？【习题2－12】MCS-51单片机设有4个通用工作寄存器组，有什么特点？如何选用？如何实现工作寄存器现场保护？【习题2－13】MCS-51单片机具有很强的布尔(位)处理功能，共有多少单元可以位寻址？采用布尔处理有哪些优点？【习题2－14】位地址00H与字节地址00H有何区别？位地址00H具体在内存中什么位置？【习题2－15】什么是堆栈？堆栈有何作用？在程序设计时，有时为什么要对堆栈指针SP 重新赋值？如果CPU在操作中要使用00H到0FH这两组工作寄存器，如何选择SP的初值？【习题2－16】什么是SFR的控制位与标志位？请举例说明可自动清除的标志位和必须用指令清除的标志位。
单片机中的IO口扩展原理及应用单片机是一种在微处理器中集成了中央处理器、内存、输入/输出控制和时钟等功能的微型计算机。
在实际应用中，单片机的使用每況愈下，并逐渐被更高级的处理器所取代。
然而，在一些特殊应用领域，如嵌入式系统和物联网设备中，单片机仍然扮演着重要的角色。
在单片机中，IO口的扩展是一项关键的技术，用来增加单片机的输入和输出接口数量。
本文将探讨单片机中的IO口扩展原理及其应用。
一、单片机IO口扩展原理在单片机中，IO口（Input/Output Port）用于连接外部电路和其他设备，扮演着数据输入和输出的桥梁角色。
然而，通常单片机内部只有有限的IO口数量。
为了满足复杂的应用需求，需要通过扩展技术来增加IO口的数量。
1. 并行IO口扩展其中一种常见的IO口扩展技术是通过并行IO口扩展芯片来增加IO口数量。
该芯片通常由一个并行输入/输出移位寄存器和控制逻辑组成。
通过串行通信协议，单片机可以控制并行IO口扩展芯片，以实现扩展IO口的输入和输出功能。
这种方式适用于需要大量IO口的应用，如工业控制和自动化设备。
不过需要注意的是，并行IO口扩展芯片策略相对复杂，需要额外的引脚和电路设计，并且使用的软件协议需要单片机和外部芯片之间的高速通信支持。
2. 串行IO口扩展另一种常见的IO口扩展技术是通过串行IO口扩展芯片来增加IO口数量。
串行IO口扩展芯片通常采用常用的串行通信协议，如I2C（Inter-Integrated Circuit）或SPI（Serial Peripheral Interface），通过少量的引脚连接到单片机。
通过控制寄存器和数据寄存器，单片机可以发送指令和数据来控制扩展IO口的输入和输出。
这种方式相对于并行IO口扩展芯片来说，引脚数量较少，实现简单，适用于需要较少IO口数量的应用。
同时，由于使用串行通信协议，可以通过级联多个串行IO口扩展芯片，进一步增加IO口数量。
二、单片机IO口扩展应用单片机IO口扩展技术在各种嵌入式系统和物联网设备中都有广泛的应用。
51单片机基础知识试题题库（含答案）第1章习题参考答案一、填空题：1、当MCS-51引脚ALE有效时，表示从P0口稳定地送出了低8位地址。
2、MCS-51的堆栈是软件填写堆栈指针临时在片内数据存储器内开辟的区域。
3、当使用8751且EA=1，程序存储器地址小于1000H时，访问的是片内ROM。
4、MCS-51系统中，当PSEN信号有效时，表示CPU要从外部程序存储器读取信息。
5、MCS-51有4组工作寄存器，它们的地址范围是00H~1FH6、MCS-51片内20H~2FH范围内的数据存储器，既可以字节寻址又可以位寻址。
7、PSW中RS1RS0=10时，R2的地址为12H8、PSW中RS1RS0=11时，R2的地址为1AH9、单片机系统复位后，（PSW）=00H，因此片内RAM寄存区的当前寄存器是第0组，8个寄存器的单元地址为00H~07H10、PC复位后为0000H11、一个机器周期=12个振荡周期=6个状态周期。
12、PC的内容为将要执行的指令地址13、在MCS－51单片机中，如果采用6MHz晶振，1个机器周期为2u14、内部RAM中，位地址为30H的位，该位所在字节的字节地址为26H15、若A中的内容为63H，那么，P标志位的值为016、8051单片机复位后，R4所对应的存储单元的地址为04H，因上电时PSW= 00H这时当前的工作寄存器区是第0工作寄存器区。
17、使用8031芯片时，需将/EA引脚接低电平，因为其片内无程序存储器。
18、片内RAM低128个单元划分为哪3个主要部分：工作寄存器区、位寻址区和用户RAM区19、通过堆栈操作实现子程序调用，首先就要把PC的内容入栈，以进行断点保护。
调用返回时，再进行出栈保护，把保护的断点送回到PC20、MCS－51单片机程序存储器的寻址范围是由程序计数器PC的位数所决定的，因为MCS－51的PC是16位的，因此其寻址的范围为64KB。
21、MCS-51单片机片内RAM的寄存器共有32个单元，分为4组寄存器，每组8个单元，以R0~R7作为寄存器名称。
单片机系统扩展在由单片机构成的实际测控系统中，最小应用系统往往不能满足要求，因此在系统设计时首先要解决系统扩展问题。
单片机的系统扩展主要有程序存储器（ROM）扩展，数据存储器（RAM）扩展以及I/O口的扩展。
MCS-51单片机有很强的扩展功能，外围扩展电路、扩展芯片和扩展方法都非常典型、规范。
本章首先通过实训初步了解扩展的方法及应用，然后详细讨论各种扩展的常见电路、芯片以及使用方法。
实训6 片外RAM对信号灯的控制及可编程I/O口的应用1.实训目的(1) 掌握扩展片外RAM的方法及使用。
(2) 熟悉8155可编程接口芯片的内部组成。
(3) 掌握8155初始化的方法及I/O口的使用。
(4) 了解8155内部定时器和RAM的编程使用。
(5) 认识片外RAM及8155相关地址的确定。
2.实训设备和器件实训设备：单片机开发系统、微机。
实训器件：实训电路板1套。
3.实训电路图下图为实训电路图，与附录1中的电路图连接完全相同。
图6.1 实训6电路图4.实训步骤与要求1)查阅附录实训电路板原理图及芯片手册，初步认识51单片机扩展片外RAM 所使用的芯片6264的管脚排列，以及与单片机的连接关系；初步分析8155与单片机的连接及三个I/O口与外部LED的关系。
2)将电路板与仿真器连接好。
3)输入参考程序1，汇编并调试运行，观察P1口发光二极管的亮灭状态。
4)输入参考程序2，汇编并调试运行，观察电路板中LED(共阴极)的显示情况。
参考程序1：对片外RAM写入数据并输出，控制P1口的亮灭状态。
ORG 0000HMOV DPTR,#1000H ；指向片外RAM的首地址MOV A,#0FEH ；设置第一个要送入的数据MOV R1,#08H ；设循环次数WRITE: MOVX @DPTR,A ；向RAM中写入数据INC DPTR ；片外RAM地址加1CLR CYRL A ；更新数据DJNZ R1,WRITE ；8次未送完，继续写入，否则顺序执行下一条指令MOV R1,#08H ；再次设置循环次数START: MOV DPTR,#1000H ；指向第一个数据单元1000HREAD: MOVX A,@DPTR ；读出数据到A累加器MOV P1,A ；送P1口点亮发光二极管LCALL DELAY ；延时一段时间INC DPTR ；更新地址DJNZ R1,READ ；连续读出8个数据，送P1口显示SJMP START ；8个数据读完，继续从第一个数据单元开始。
