《单片机原理与应用技术》习题与思考题

习题 《单片机原理与应用技术》习题与思考题 1.单片机基础 1.1​ 什么是单片机? 什么是嵌入式系统？ 1.2​ 单片机CPU与通用微机CPU有什么异同？ 1.3​ 单片机主要用途是什么？列举你所知道的目前应用较为广泛的单片机种类。 1.4​ 假设某CPU含有16根地址线，8根数据线，则该CPU最多寻址能力是多少KB？ 1.5​ 为什么计算机要采用二进制数？学习十六进制数的目的是什么？ 1.6​ 将下列十进制数转换成二进制数: 270； 91； 16663； 46 1.7​ 把下列十六进制数转换为二进制数和十进制数 （1）41H （2）1AFH （3）0F1H （4）20FAH 1.8​ 把下列二进制数转换为十六进制数和十进制数 （1）10110011B （2）10000000B （3）10111B （4）1100B 1.9​ 为什么在计算机中带符号数不用原码表示而用补码表示？在8位二进制中，-12H的补码是多少？-12H在16位二进制中的补码又是多少？ 1.10​ 用补码方法计算下列各式（设机器字长为8位）： (1)​ X=7， Y＝8，求X+Y； (2)​ X=5， Y=9， 求X-Y； (3)​ X=6， Y=-7，求X+Y； (4)​ X=-11，Y=7， 求X-Y。 1.11​ 已知X=100110B，y＝1100lB，用算术运算规则求: X+Y； X-Y； X Y； X/Y 1.12​ 已知X＝01111010B，y＝10101010B，用逻辑运算规则求: X Y； X+Y； X⊕Y； 1.13​ 在计算机里，一般具有哪三类总线？请说出各自的特征（包括传输的信息类型、单向传输还是双向传输）。 1.14​ 计算机字长的含义是什么？80C51单片机的字长是多少？ 2.单片机组成 2.1​ 在89C51单片机应用系统中 /VPP引脚如何连接？为什么？ 2.2​ 89C52单片机内部含有哪几类存储器？各自的容量是多少？ 2.3​ 简述P1口的内部结构。为什么将P1口引脚作为输入引脚使用前，一定要向P1口锁存器相应位写入“1”。 2.4​ 地址/数据分时复用的含义是什么？80C31 P0口与存储器，如27128相连时，两者之间需要加接什么功能芯片才能锁存低8位地址信息？ 2.5​ 指出复位后工作寄存器组R7～R0的物理地址。 2.6​ 如果希望工作寄存器组中R0对应的物理存储单元为10H，请写系统复位后实现这一要求的指令。 2.7​ 说出访问下列寄存器或存储空间可以使用的寻址方式，并举例： (1)​ 89C51系列内部数据存储器前128字节。 (2)​ 89C52系列内部数据存储器后128字节。 (3)​ 特殊功能寄存器。 2.8​ 在MCS-51单片机应用系统中，外接程序存储器和数据存储器的地址空间允许重叠而不会发生冲突，为什么？外部I/O接口地址是否允许与存储器地址重叠?为什么? 2.9​ 什么是时钟周期？什么是机器周期？什么是指令周期？89C51 CPU机器周期与时钟周期是什么关系？如果晶振频率为12MHz，则一个机器周期是多少微秒？ 2.10​ MCS-51单片机系统复位后，程序计数器PC的值是什么？在80C32单片机系统中，当采用两片2764EPROM存储器组成系统的程序存储器时，能否采用线选法连接？为什么？ 2.11​ 分析MCS-51写外部数据存储器的写时序，说明为什么不宜使用74LS373扩展MCS-51的输出口。 2.12​ 89C51 CPU复位后内部RAM各单元 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 是否改变？ 2.13​ MCS-51单片机通过什么指令读写外部数据存储器？通过什么引脚选通外部数据存储器？ 2.14​ 举例说明Intel 的MCS-51有哪些典型品种，它们有何区别? 2.15​ 8051单片机内部包含哪些主要功能部件?各功能部件的主要作用是什么? 2.16​ MCS-51单片机内部RAM可分为几个区?各区的主要作用是什么? 2.17​ ALU单元的作用是什么？一般能完成哪些运算操作？ 2.18​ 程序状态字寄存器PSW各位的定义是什么? 2.19​ 在单片机系统中常使用哪些存储器？MCS-51存储器结构的主要特点是什么?程序存储器和数据存储器各有何不同? 2.20​ MCS-51单片机的P0～P3四个I/O端口在结构上有何异同?使用时应注意哪些事项? 2.21​ 为什么说单片机具有较强的位处理能力? 2.22​ MCS-51单片机有几种复位方法?复位后，CPU从程序存储器的哪一个单元开始执行程序? 3.指令与编程 3.1​ 指令由哪几部分组成？ 3.2​ 什么是汇编语言指令？为什么说汇编语言指令比机器语言指令更容易理解和记忆？通过什么方式可将汇编语言程序转化为机器语言程序？ 3.3​ MCS-51汇编语言中有哪些常用的伪指令？各起什么作用? 3.4​ 汇编语言程序和汇编程序两术语含义相同吗？ 3.5​ 什么是寻址方式？对于双操作数指令来说，为什么不需要指定操作结果存放位置？ 3.6​ 给出下列指令中每一操作数的寻址方式。 (1)​ MOV A, #23H (2)​ MOV 23H，A (3)​ MOV 90H, 23H (4)​ MOV 23H, @R0 (5)​ INC A 3.7​ 位地址90H和字节地址90H及P1.0有何异同?如何区别？位寻址和字节寻址如何区分?在使用时有何不同？ 3.8​ 要访问专用寄存器和片外数据寄存器，应采用什么寻址方式？举例说明。 3.9​ 编程将内部RAM的20H单元的内容传送给外部RAM的2000H单元。 3.10​ 编程将内部数据存储器20H~30H单元内容清零。 3.11​ 已知A=83H，R0=17H，(17H)：34H，写出下列程序段执行完后的A中的内容。 ANL A， #17H ORL 17H，A XRL A， @R0 CPL A 3.12​ 编程查找内部RAM的32H~41H单元中是否有0AAH这个数据，若有这一数据，则将将50H单元置为0FFH，否则清50H单元为0。 3.13​ 已知单片机的晶振为12MHz，分别设计延时0.1s、1s、lmin的子程序。 3.14​ 查找20H~4FH单元中出现00H的次数，并将查找结果存入50H单元 3.15​ 试编程使内部RAM的20H～4FH单元的数据块按降序排列。 3.16​ 内部RAM的20H单元开始有一个数据块，以0DH为结束标志，试统计该数据块长度，将该数据块传送到外部数据存储器7E01H开始的单元，并将长度存入7E00H单元。 3.17​ 试编写一个用查表法查0～9字形段码的子程序，调用子程序前，待查表的数据存放在累加器A中，子程序返回后，查表的结果也存放在累加器A中。 3.18​ 内部RAM的DATA开始的区域中存放着10个单字节十进制数，求其累加和，并将结果存入SUM和SUM+1单元。 3.19​ MCS-51内部RAM前128字节支持哪些寻址方式？请写出用不同寻址方式将内部RAM 30H单元信息传送到累加器A的指令或程序片段；内部RAM后128字节支持哪些寻址方式？请写出将内部RAM 80H单元信息传送到累加器A的指令或程序片段。 3.20​ 写出实现下列要求的指令或程序片段，并在仿真机上验证(假设指令代码从2000H单元开始存放)。 (1)​ 将内部RAM 20H单元内容与累加器A相加，结果存放在20H单元中。 (2)​ 将8032内部RAM 80H单元内容与内部RAM 31H单元内容相加，结果存放到内部RAM 31H单元中。 (3)​ 将内部RAM 20H单元内容传送到外部RAM 20H单元中。 (4)​ 将程序状态字寄存器PSW内容传送到外部RAM的0D0H单元中。 (5)​ 将内部RAM 00H～7FH单元，共128字节传送到以8000H为首址的外部RAM中。 (6)​ 将外部RAM 8000H～803FH单元，共64字节传送到以40H为首址的内部RAM中。 (7)​ 将外部RAM 8000H～807FH单元，共128字节传送到以0000H为首址的外部RAM中。 (8)​ 将存放在内部RAM的40H、41H和外部RAM的8000H、8001H的16位二进制数相加，结果存放在内部RAM的40H和41H单元中(假设低位字节存放在低地址中)。 (9)​ 如果0～9七段数码显示器对应的字模码3P，06，5B，4F，66，6D，7D，07，7E6F存放在1000H为首址的程序存储器中，写出将数字4对应的字模码输出到外部RAM 3003H单元(即扩展I/O端口地址)的程序段。 (10)​ 使内部RAM 20H单元的b7和b3清零，其他位不变。 (11)​ 使内部RAM 20H单元的b7和b3置1，b5清零，其他位不变。 (12)​ 将内部RAM 20H单元的b7和b3置1，b5取反，其他位不变。 (13)​ 将DPH寄存器的b7、b5位清零，将b2、b0位置1，其他位不变。 (14)​ 将存放在内部RAM 40H、41H和外部RAM 8000H、8001H的四位BCD码相加，结果存放在内部RAM 40H和41H单元中（假设低位字节存放在低地址中）。 (15)​ 将立即数32H传送到内部RAM 30H单元中。 (16)​ 将立即数32H传送到8032 CPU内部RAM 88H单元中。 3.21​ 假设内部RAM（30H）=3FH，累加器A=0FEH，R0=30H，SP=07H，PSW=00H，则执行如下指令后，各存储单元及寄存器内容是什么（假设各小题相互独立）？ (1)​ MOV A， @R0 A= 。 (2)​ INC A A= ；PSW= 。 (3)​ MOV A， #01H (4)​ MOV A， #04H ADD A， @R0 INC R0 MOV @R0， A A= ；PSW= ；R0= ；（30H）= 。 (5)​ ANL A， @R0 A= ；PSW= 。 (6)​ PUSH ACC PUSP 30H A= ；PSW= 。 3.22​ 假设4位BCD码压缩存放在R3、R2中，试编写BCD减1的程序段，并在仿真机上验证。 3.23​ 输入、编译、运行下列程序段，并指出复位后和程序执行过程中SP、程序计数器PC的变化以及程序执行结束后累加器ACC、内部RAM 30H～33H单元内容。 ORG 0000H LJMP Main ORG 1000H Main: MOV SP， #6FH MOV R0， #30H MOV Rl， #32H MOV 30H，#12H MOV 31H，#34H MOV 32H，#76H MOV 33H，#98H LCALL SUBl NOP ORG 2000H SUBl: PUSH Acc PUSH PSW MOV A， @R0 ADD A， @R1 MOV @R0，A INC R0 RET 3.24​ 假设程序头中含有如下变量定义伪指令。 TXDBUF DATA #40H BDATA DATA #28H (1)​ 请指出“MOV R0，#TXDBUF”指令、“MOV R0， TXDBUF”指令目的操作数的寻址方式 (2)​ 执行如下程序段后，内部RAM 40H～4FH单元内容是什么？28H单元内容又是什么？ MOV BDATA， #10H MOV R0， #XDBUF CLR A LOOP： MOV @R0， A INC A INC R0 DJNZ BDATA，LOOP END 3.25​ 如果希望快速保护工作寄存器组，请写出将2区作为当前工作寄存器区的程序段。 4.中断、定时器与串口 4.1​ MCS-51系列单片机能提供几个中断源、几个中断优先级?各个中断源的优先级怎样确定?在同一优先级中，各个中断源的优先顺序怎样确定? 4.2​ 简述MCS-51系列单片机的中断响应过程。MCS-51单片机中断响应时间是否固定？为什么? 4.3​ MCS-51有几个中断优先级？试通过修改IP寄存器，使串行口中断优先级最高，定时器T1的中断优先级最低。 4.4​ MCS-51外中断有几种触发方式？一般情况下，采用哪种触发方式较好？ 4.5​ MCS-51单片机如果扩展6个中断源，可采用哪些方法？如何确定它们的优先级? 4.6​ CPU响应中断请求后，不能自动清除哪些中断请求标志？ 4.7​ MCS-51CPU在什么时候查询中断请求标志？满足什么条件才响应？ 4.8​ 子程序和中断服务程序有何异同？为什么子程序返回指令RET和中断返回指令RETI不能相互替代？ 4.9​ 如果某一中断服务程序中没有改写工作寄存器R0～R7的指令，则进入中断服务程后，是否需要切换工作寄存器区？简述原因。 4.10​ 如果 引脚出现100～200ms低电平信号时，在P1.0引脚输出低电平，但 引脚存在尖脉冲干扰。请问应选择什么触发方式？请写出中断服务程序。 4.11​ 综述MCS-51系列单片机定时器0、1的结构与工作原理。8051定时器作定时和计数时，其计数脉冲分别由谁提供? 4.12​ 8051定时器的门控信号GATE为1时，定时器如何启动? 4.13​ MCS-51子系列具有几个定时/计数器?简述定时/计数器T1的主要用途。 4.14​ 如果系统晶振频率为12MHz，分别指出定时/计数器方式1和方式2最长定时时间。 4.15​ 如果系统的晶振频率为12MHz，利用定时/计数器T0，在P1.0引脚输出周期为100ms的方波。 4.16​ 利用定时/计数器T2的时钟输出功能，在P1.1引脚上输出周期为10ms的方波。 4.17​ 利用定时/计数器T2的时钟输出功能，在P1.1引脚上不断重复输出频率为450Hz，持续和停止时间均为4s的方波信号。 4.18​ 定时器／计数器0已预置为156，且选定用于模式2的计数方式，现在T0引脚上输入周期为lms的脉冲，问： (1)​ 此时定时器／计数器0的实际用途是什么? (2)​ 在什么情况下，定时器／计数器0溢出? 4.19​ 以定时器1进行外部事件计数，每计数1000个脉冲后，定时器l转为定时工作方式。定时10ms后，又转为计数方式。如此循环不止。设fosc=6MHz，试用模式1编程。 4.20​ 设：fosc=12MHz，试编写一段程序，功能为：对定时器T0初始化，使之工作在模式2，产生200μs定时，并用查询T0溢出标志的方法，控制P1.1输出周期为2ms的方波。 4.21​ 解释下列概念： (1)并行通信、串行通信；(2)波特率；(3)单工、半双工、全双工；(4)奇偶校验。 4.22​ 为何T1用作串行口波特率发生器时常用模式2？ 若fosc=6MHz，试求出T1在模式2下可能产生的波特率的变化范围。 4.23​ 画出利用串行口方式0和两片74LSl64“串行输入并行输出”芯片扩展16位输出口的硬件电路，并写出输出驱动程序。 4.24​ 编写与PC机串行通信程序：系统晶振频率为11.0592MHz，波特率为2400，8位数据，1位奇偶校验。 4.25​ 8051以方式2进行串行通信，假定波特率为1200，要作奇偶验，以中断方式发送，请编写程序。 4.26​ 假设系统晶振频率为12MHz，试利用定时/计数器T2定时中断功能，实现每25ms将内部RAM 80H～87H单元内容依次送P1口。 4.19​  5.接口与扩展 5.1​ 为什么不宜用外部RAM写选通信号 的后沿(即上升沿)锁存输出数据？列举常用的I/O扩展芯片。 5.2​ 试用1片74LS244和1片74LS273为8031扩展8位输入端口和8位输出端口，8位输入端口各接1个开关，8位输出端口各接1个发光二极管，要求按下1个开关，相对应的发光二极管发光。试画出硬件连接图并编制程序。 5.3​ 试设计一个应用系统，画出由一片80C32 CPU、一片27128EPROM、一片6264SRAM组成的单片机系统，要求给出有关信号的连接以及各自的存储空间。 5.4​ 8255A I/O扩展芯片与8155 I/O扩展芯片有何异同？用8155扩展带程序存储器的单片机CPU（如89C51、87C51）I/O引脚时，CPU与8155如何连接？ 5.5​ 一个8031应用系统扩展了l片8155，晶振为12MHz，具有上电复位功能，P2.1～P2.7作为I/O口线使用，8155的PA口、PB口为输入口，PC口为输出口。试画出该系统的逻辑图，并编写初始化程序。 5.6​ 8155 TIN端输入脉冲频率为1MHz，请编写能在TOUT引脚输出周期为8ms方波的程序。 5.7​ 用8255A I/O扩展芯片扩展87C52CPU I/O引脚时，需要增加什么芯片？请画出系统的连接图。 5.8​ 在图(a)所示电路中，如果CPU是80C31，则复位期间和复位后LED是否发光？为什么？ 5.9​ 用DAC0832进行D/A转换时，当输出电压的范围在0～5V时，每变化一个二进制数其输出电压跳变约20mV，即输出是锯齿状的，采取何种措施可使输出信号比较平滑? 5.10​ 请编写89C51单片机通过DAC0832产生锯齿波信号、三角波、梯形波的程序（可以为任意频率）。 5.11​ 当图8-28的ADC0809对8路模拟信号进行A/D转换时，请编写用查询方式工作的采样程序，8路采样值存放在30H～37H单元。若采用中断方式，请再编写一段相应程序。 5.12​ 如果将80C31的P1口引脚按矩阵编码方式组织成M N个检测点，那么在什么情况下，检测点的数目最多？这时M和N分别是多少？ 5.13​ LED发光二极管与普通整流二极管有什么不同？LED发光二极管工作电流和导通电压范围分别是多少？液晶模块显示器LCD与LED七段数码显示器相比有何优点? 5.14​ 状态或数码显示时，对LED的驱动可采用低电平驱动，也可以采用高电平驱动，二者各有什么特点? 5.15​ 欲利用串行口扩展四位LED七段数码静态显示器，请画出相应逻辑电路并编写其显示子程序。 5.16​ 比较图(d)和图(e)电路的优缺点。如果LED工作电流IF为15mA，电源电压Vcc为5.0V，则图中限流电阻R如何选择(提示：主要考虑阻值和耗散功率)？ 5.17​ 根据LED数码管内部各LED二极管连接方式的不同，可将LED数码管分为几类？ 5.18​ LED数码显示器静态显示驱动方式和动态显示驱动方式各有什么优缺点？点阵LED显示器只能采用什么显示驱动方式？ 5.19​ 指出图7-15所示显示驱动电路的笔段代码锁存器和位扫描码。如果PC7～PC4定义为输出，PC3～PC0定义为输入，假设片选信号 接图7-6译码输出端出 ，请写入出8255A的初始化指令，并将显示缓冲区35H～30H内容依次送6个显示位显示出来。 5.20​ 在图7-17所示电路中，如果希望四条边上的所有点阵均发光，请写出软件延迟方式下的显示驱动程序段（假设CPU晶振频率为12MHz）。 5.21​ 在图7-25所示电路中，当光耦输出回路三极管的集电极电流为1.2mA时，输入回路限流电阻R的阻值是多少？假设电源电压Vcc为5.0V。 5.22​ 写出图7-21(a)所示矩阵键盘电路的扫描程序（采用定时中断检测方式，每隔50ms检测有无按键输入，系统晶振频率为6MHz）。 5.23​ 在8位LED数码管动态显示电路中，如果每位显示时间为2.5ms，则显示刷新频率为多少？如果每位显示时间为2.0ms，刷新频率不低于25Hz，则最多能显示几位？ 5.24​ 矩阵式键盘如何实现中断方式?请在图8-3的基础上设计中断式键盘，并编写相应中断处理子程序。 5.25​ 请在图8—1的基础上，设计一个以中断方式工作的开关式键盘，并编写其中断键处理程序。 6.系统设计 6.1​ 简述单片机应用系统开发的一般过程。 6.2​ 单片机应用系统的基本设计原则是什么？ 6.3​ 单片机应用系统的干扰源主要有哪些？列举常用的软件、硬件抗干扰措施。 6.4​ 什么是软件陷阱？简述硬件看门狗和软件看门狗条件下，软件陷阱指令的异同。 6.5​ 如何迅速判别MCS-51 CPU是否工作？ 6.6​ 单片机应用系统开发的可行性分析包括哪些内容？ 6.7​ 如何提高单片机应用系统的可靠性？ 6.8​ 选择单片机的基本原则是什么？ 6.9​ 单片机应用系统的硬件设计包括哪些内容？ 6.10​ 模块化程序设计的特点是什么？ 如何实现模块化程序设计？ 6.11​ 目前应用中经常采用的单片机应用系统结构主要有那两种？它们各自的特点是什么？ 6.12​ 在两级多机分散控制结构的单片机应用系统中，两级计算机各完成什么任务？主机与各单片机的通信方式有哪几种？ 6.13​ 单片机开发系统的作用与特点是什么？ 6.14​ 单片机应用系统调试的目的是什么? 一般要经历哪几个过程？ 6.15​ 在单片机应用系统调试中，常用的调试工具有那些？它们各自的作用是什么？ 6.16​ 硬件调试的基本步骤是什么？ 6.17​ 软件调试时可采用哪些程序运行方式? 它们分别在何种场合下运用？ 6.18​ 什么是系统联调? 它主要解决哪些问题？ 6.19​ 为什么要进行现场调试？