单片机原理与应用习题答案(第三版)

第一章习题参考答案

1-1 ：何谓单片机？与通用微机相比，两者在结构上有何异同？

答：将构成计算机的基本单元电路如微处理器 (CPU)、存储器、 I/O 接口电路和相应实时控

制器件等电路集成在一块芯片上，称其为单片微型计算机，简称单片机。

单片机与通用微机相比在结构上的异同：

(1) 两者都有 CPU，但通用微机的 CPU主要面向数据处理，其发展主要围绕数据处理功能、

计算速度和精度的进一步提高。例如，现今微机的 CPU都支持浮点运算，采用流水线作业，

并行处理、多级高速缓冲 (Cache) 技术等。 CPU的主频达到数百兆赫兹 (MHz)，字长普遍达到

32 位。单片机主要面向控制，控制中的数据类型及数据处理相对简单，所以单片机的数据

处理功能比通用微机相对要弱一些， 计算速度和精度也相对要低一些。 例如， 现在的单片机

产品的 CPU大多不支持浮点运算， CPU还采用串行工作方式，其振荡频率大多在百兆赫兹范

围内; 在一些简单应用系统中采用 4 位字长的 CPU，在中、小规模应用场合广泛采用 8 位字

长单片机，在一些复杂的中、大规模的应用系统中才采用 16 位字长单片机， 32 位单片机产

品目前应用得还不多。

(2) 两者都有存储器， 但通用微机中存储器组织结构主要针对增大存储容量和 CPU对数据的

存取速度。 现今微机的内存容量达到了数百兆字节 (MB)，存储体系采用多体、 并读技术和段、

页等多种管理模式。 单片机中存储器的组织结构比较简单， 存储器芯片直接挂接在单片机的

总线上， CPU对存储器的读写按直接物理地址来寻址存储器单元，存储器的寻址空间一般都

为 64 KB。

(3) 两者都有 I/O 接口，但通用微机中 I/O 接口主要考虑标准外设 ( 如 CRT、标准键盘、鼠

标、打印机、硬盘、光盘等 ) 。用户通过标准总线连接外设，能达到即插即用。单片机应用

系统的外设都是非标准的， 且千差万别， 种类很多。 单片机的 I/O 接口实际上是向用户提供

的与外设连接的物理界面。 用户对外设的连接要设计具体的接口电路， 需有熟练的接口电路

设计技术。

另外，单片机的微处理器 (CPU)、存储器、 I/O 接口电路集成在一块芯片上，而通用微

机的微处理器 (CPU)、存储器、 I/O 接口电路一般都是独立的芯片

1-4 IAP 、ISP 的含义是什么？

ISP：In System Programable ，即在系统编程。用户可以通过下载线以特定的硬件时序

在线编程（到单片机内部集成的 FLASH上），但用户程序自身不可以对内部存储器做修改。

IAP:In Application Programable ，即在应用编程。用户可以通过下载线对单片机进行

在线编程，用户程序也可以自己对内部存储器重新修改。

1-6 51 单片机与通用微机相比 , 结构上有哪些主要特点 ?

（1）单片机的程序存储器和数据存储器是严格区分的，前者为 ROM，后者为 RAM；

（2）采用面向控制的指令系统，位处理能力强；

（3）I/O 引脚通常是多功能的；

（4） 产品系列齐全，功能扩展性强；

（5） 功能是通用的，像一般微处理机那样可广泛地应用在各个方面。

1-7 51 单片机有哪些主要系列产品 ?

（1） Intel 公司的 MCS-51 系列单片机：功能比较强、价格比较低、较早应用的单片

机。此系列三种基本产品是： 8031/8051/8751；

（2） ATMEL 公司的 89 系列单片机：内含 Flash 存储器，开发过程中可以容易地进行程序修改。有 8 位 Flash 子系列、 ISP_Flash 子系列、 I2C_Flash 子系列；

（3） SST 公司的 SST89 系列单片机： 具有独特的超级 Flash 技术和小扇区结构设计，

采用 IAP 和 ISP 技术；

（4） PHILIPS 公司的增强型 80C51 系列单片机：其产品类型较完整，包括通用型、

Flash 型、OTP 型和低成本型， 主要产品系列包括 P80、P87、P89、LPC76、LPC900

等。

第二章习题参考答案

2-1 51 单片机内部包含哪些主要逻辑功能部件？

（1）一个 8 位微处理器 CPU。

（2）256B 数据存储器 RAM 和特殊功能寄存器 SFR。

（3）4K 程序存储器 ROM 。

（4）两个定时 /计数器，用以对外部事件进行计数，也可用作定时器。

（5）四个 8 位可编程的 I/O（输入 /输出）并行端口，每个端口既可做输入，也可做输出。

（6）一个串行端口，用于数据的串行通信

（7）1 个可管理 5 个中断源、 2 级优先嵌套的中断管理系统； 。

（8）片内振荡器及时钟发生器。

2-2 MCS-51 引脚中有多少 I/O 总线?它们和单片机对外的地址总线和数据总线有什么关系 ?

地址总线和数据总线各是几位？

32 条 I/O 口线，分为 4 组，每组 8 条，称为 P0～P3 口，P0 口有 8 位数据总线和地址总

线的低 8 位，P2 口有地址总线的高 8 位，因此单片机的地址总线位是 16 位，寻址空间为

64KB ，数据总线位宽为 8 位。 同时在 P3 口还 R/W 控制信号线。 I/O 口线的总数与地址总线

和数据总线没有多大联系， 只是说地址总线和数据总线需要占用一定的端口。 像 AT89C2051

单片机，只有 15 条 I/O 口线（ P3.6 没有引出，作为内部使用） ，分为 P1 口（8 位）和 P3 口

（7 位），没有所谓的地址总线和数据总线，并且 P1 口并不完整，因为 P1.0 和 P1.1 被电压

比较器占用了。

2-3 51 单片机的 EA, ALE,PSEN 信号各自功能是什么？

EA ：为片外程序存储器选用端 ,该引脚有效 (低电平 )时,只选用片外程序存储器 ,否则单片机

上电或复位后选用片内程序存储器。

ALE ：地址锁存有效信号输出在访问片外程序存储器期间 ,ALE 以每机器周期两次进行信号

输出 ,其下降沿用于控制锁存 P0 输出的低 8 位地址 ;在不访问片外程序存储器期

间,ALE 端仍以上述频率 (振荡频率 fosc 的 1/6)出现,可作为对外输出的时钟脉冲或用于

定时目的 .

PSEN：片外程序存储器读选通信号输出端，低电平有效。

2-4 51 系列单片机有哪些信号需要芯片引脚的第二功能方式提供 ?

P3.0 ：RxD 串行口输入端

P3.1 ：TxD 串行口输出端

P3.2 ：INT0 外部中断 0 请求输入端，低电平有效

P3.3 ：INT1 外部中断 1 请求输入端，低电平有效

P3.4 ：T0 定时/计数器 0 技术脉冲输入端

P3.5 ：T1 定时/计数器 1 技术脉冲输入端

P3.6 ：WR 外部数据存数器写选通信信号输出端，低电平有效

P3.7 ：RD 外部数据存数器读选通信信号输出端，低电平有效2-5 51 系列单片机的程序状态字 PSW 中存放什么信息？其中的 OV 标志位在什么情况下

被置位？置位是表示什么意思？

●PSW 是一个 8 位标志寄存器，它保存指令执行结果的特征信息，以供程序查询和判别。

●1）做加法时，最高位，次高位之一有进位则 OV 被置位

2）做减法时，最高位，次高位之一借位则 OV 被置位

3）执行乘法指令 MUL AB ，积大于 255，OV=1

4）执行除法指令 DIV AB ，如果 B 中所放除数为 0 ，OV=1

●0V=1 ，置位反映运算结果超出了累加器的数值范围

2-9 片内 RAM 低 128 单元划分为哪几个区域？应用中怎么样合理有效的使用？

●工作寄存器区，位寻址区，数据缓冲区

①工作寄存器区用于临时寄存 8 位信息， 分成 4 组，每组有 8 个寄存器， 每次只用 1 组， 其

他各组不工作

②位寻址区（ 20H~2FH ），这 16 个单元的每一位都赋予了一个位地址，位地址范围为

00H~7FH ，位寻址区的每一位都可能当作软件触发器，由程序直接进行位处理。

③由于工作寄存器区，位寻址区，数据缓冲区统一编址， 使用同样的指令访问，因此这三个

区既有自己独特的功能，又可统一调度使用，前两个已未使用的单元也可作为一般的用户

RAM 单元。

2-10 51 系列单片机的堆栈与通用微机中的堆栈有何异同？在程序设计时，为什么要对堆

栈指针 SP 重新赋值？

●堆栈是按先进后出或后进先出的远侧进行读 /写的特殊 RAM 区域

51 单片机的堆栈区时不固定的，可设置在内部 RAM 的任意区域内

●当数据压入堆栈时， SP 的内容自动加 1，作为本次进栈的指针，然后再存取数据 SP的值

随着数据的存入而增加，当数据从堆栈弹出之后， SP 的值随之减少，复位时， SP 的初值为

07H，堆栈实际上从 08H 开始堆放信息， 即堆栈初始位置位于工作寄存器区域内， 所以要重

新赋值

2-13 什么是时钟周期，机器周期和指令周期？当振荡频率为 6MHZ 时，一条双周期指令

的执行时间是多少？

●时钟周期： 2 个 CPU 振荡脉冲信号的周期

机器周期：一个机器周期包含 6 个状态周期

指令周期：执行一条指令所占用的全部时间

12MHZ 时，一条双周期指令周期时间为 2us

6MHZ 时，一条双周期指令周期时间为 4us

2-14 定时器 /计数器定时与计数的内部工作有何异同？

●定时工作模式和技术工作模式的工作原理相同，只是计数脉冲来源有所不同：

处于计数器工作模式时，加法计数器对芯片端子 T0(P3.4) 或 T1(P3.5) 上的输入脉冲计数；

处于定时器工作模式时，加法计数器对内部机器周期脉冲计数。

2-15 定时器 /计数器有四种工作方式，它们的定时与计数范围各是多少？使用中怎样选择工