微機(jī)原理與單片機(jī)接口技術(shù)第2版李精華課后部分參考答案

PAGE270微機(jī)原理與單片機(jī)接口技術(shù)（第2版）部分習(xí)題參考答案習(xí)題1一、選擇題1．A 2．C 3．C 4．B 5．C 6．B 7．D二、簡(jiǎn)答題1．什么是微處理器？微處理器由幾部分組成？微處理器的工作過(guò)程是什么？參考答案：微處理器是微型處理器的統(tǒng)稱，微處理器的最初定義是由一片或幾片\o"大規(guī)模集成電路"大規(guī)模集成電路組成的具有運(yùn)算器和控制器功能的中央處理器，它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心或“大腦”，支配整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作，微處理器在不同的應(yīng)用場(chǎng)合有不同的名字，微處理器通常是指中央處理器（CPU）、微控制器（MCU）和數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）三種類(lèi)型的芯片。微處理器最基本的功能結(jié)構(gòu)包括運(yùn)算器、控制器、寄存器組及內(nèi)部總線。微處理器的工作過(guò)程就是執(zhí)行程序的過(guò)程，而執(zhí)行程序就是逐步執(zhí)行一條條能被微處理器識(shí)別的機(jī)器指令。2．簡(jiǎn)述Intel公司生產(chǎn)的幾種不同微處理器的功能特性。參考答案：Intel公司于1974年推出了第一塊完整的8位計(jì)算機(jī)芯片8080，于1979年推出的Intel8088被IBM公司于1982年應(yīng)用在PC上，從此PC市場(chǎng)便開(kāi)啟了一種飛躍發(fā)展模式，先后經(jīng)歷了從8088到80286、80386、80486，再到奔騰、奔騰Ⅱ、奔騰Ⅲ、奔騰4乃至安騰和酷睿（core）64位的發(fā)展過(guò)程。這些微處理器都是由Intel公司制造的，而且都是在8088的基本設(shè)計(jì)上進(jìn)行改進(jìn)的。奔騰4可以執(zhí)行最初的8088能運(yùn)行的所有代碼，但奔騰4的速度是8088的5

000倍。Intel公司在不同時(shí)間推出的不同處理器之間的差異如表1-1所示。3．什么是單片機(jī)？單片機(jī)控制系統(tǒng)由哪幾部分組成？參考答案：?jiǎn)纹瑱C(jī)是微處理器的一種類(lèi)型，它是將中央處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（Memory）及輸入/輸出單元（I/O）集成在一小塊硅片上的集成電路，它具有計(jì)算機(jī)的部分功能和屬性，因此稱為微型單片計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。單片機(jī)控制系統(tǒng)由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)組成。4．簡(jiǎn)述單片機(jī)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的常用工具。參考答案：51單片機(jī)控制系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)工具為KeilC51軟件，51單片機(jī)控制系統(tǒng)的硬件開(kāi)發(fā)工具為Proteus軟件或其他電路設(shè)計(jì)軟件、51單片機(jī)開(kāi)發(fā)仿真器和編程器，以及一些常用測(cè)試工具。5．簡(jiǎn)述51單片機(jī)與52單片機(jī)的主要區(qū)別。參考答案：51單片機(jī)與52單片機(jī)的主要區(qū)別如表1-1所示。三、簡(jiǎn)述51單片機(jī)的開(kāi)發(fā)流程。參考答案：51單片機(jī)控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程可分為軟件與硬件兩部分，這兩部分是并行開(kāi)發(fā)的。在硬件方面，主要是繪制原理圖、繪制PCB和選擇合適的元器件等工作；在軟件開(kāi)發(fā)方面，則是運(yùn)用C語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言編寫(xiě)源程序，然后通過(guò)編譯、鏈接生成可執(zhí)行文件，再次進(jìn)行軟件調(diào)試/仿真。在完成軟件設(shè)計(jì)后，即可應(yīng)用在線仿真器加載編譯后生成的可執(zhí)行程序，在目標(biāo)板上進(jìn)行在線仿真。若軟件、硬件設(shè)計(jì)無(wú)誤，則可利用IC編程器將可執(zhí)行文件燒錄到51單片機(jī)中，最后將該51單片機(jī)插入目標(biāo)電路板，即完成了設(shè)計(jì)。習(xí)題21．8086CPU由哪兩部分組成？它們的主要功能是什么？參考答案：8086微處理器邏輯上由兩個(gè)獨(dú)立的部件構(gòu)成，分別是總線接口部件（BusInterfaceUnit，BIU）和執(zhí)行部件（ExecutionUnit，EU）?？偩€接口部件（BIU）負(fù)責(zé)完成微處理器與存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備之間的信息傳輸，具體包括讀取指令、讀取操作數(shù)和存儲(chǔ)結(jié)果?？偩€接口部件（BIU）同時(shí)也提供基本的總線時(shí)序控制功能。執(zhí)行部件（EU）負(fù)責(zé)指令的執(zhí)行，它從BIU的指令隊(duì)列頭部讀入待執(zhí)行的指令，譯碼后提供操作數(shù)地址給BIU請(qǐng)求操作數(shù)，EU執(zhí)行指令后將處理結(jié)果回送給BIU，同時(shí)根據(jù)運(yùn)算結(jié)果更新標(biāo)志寄存器FLAGS中的狀態(tài)標(biāo)志位。2．8086CPU在最大工作模式和最小工作模式下有什么相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？參考答案：當(dāng)芯片的引腳接VCC電源時(shí)，8086微處理器工作于最小工作模式，即整個(gè)系統(tǒng)只有8086一個(gè)微處理器，并由它直接產(chǎn)生所有的總線控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備的訪問(wèn)與控制，最小工作模式適用于較小規(guī)模的系統(tǒng)。當(dāng)芯片的引腳接地時(shí)，8086微處理器工作于最大工作模式。最大工作模式系統(tǒng)通常包含兩個(gè)或多個(gè)處理器，其中，8086作為主處理器，其他處理器為協(xié)處理器。在最大工作模式系統(tǒng)中，總線控制信號(hào)由一個(gè)總線控制器8288根據(jù)8086CPU輸出的總線周期狀態(tài)信號(hào)（、、）產(chǎn)生。最大工作模式適用于中、大規(guī)模的系統(tǒng)。3．簡(jiǎn)述8086微處理器的存儲(chǔ)器分段技術(shù)，舉例說(shuō)明物理地址和邏輯地址的關(guān)系。參考答案：8086CPU是一款16位微處理器，其內(nèi)部用于存放地址的寄存器都是16位的，最大只能直接尋址64KB的存儲(chǔ)空間。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)1MB單元的尋址，8086系統(tǒng)采用了存儲(chǔ)器分段技術(shù)，將1MB的存儲(chǔ)空間分成許多邏輯段，每段最長(zhǎng)64KB字節(jié)單元，段內(nèi)可以使用16位地址碼進(jìn)行尋址。每個(gè)邏輯段在實(shí)際存儲(chǔ)空間中的位置都是可以浮動(dòng)的，邏輯段的起始地址可由段寄存器的內(nèi)容來(lái)確定。實(shí)際上，段寄存器中存放的是段起始地址（20位物理地址）的高16位，稱為段地址。邏輯段起始地址的低4位必須為0，也就是說(shuō)，段地址能夠被16整除。各個(gè)邏輯段在實(shí)際的存儲(chǔ)空間中可以完全分開(kāi)或者首尾連續(xù)，也可以部分重疊甚至完全重疊。在存儲(chǔ)器分段后，任何一個(gè)存儲(chǔ)單元都可以被包含在一個(gè)或多個(gè)邏輯段中，只要知道此存儲(chǔ)單元的16位段地址和其相對(duì)于段地址的偏移量（稱偏移地址），即可訪問(wèn)該存儲(chǔ)單元。由段地址和段內(nèi)偏移地址組成的地址稱邏輯地址，記為“段地址：段內(nèi)偏移地址”。邏輯地址通常在用戶編程時(shí)使用，但CPU在訪問(wèn)存儲(chǔ)器時(shí)必須使用20位的物理地址，兩者可以通過(guò)以下公式來(lái)轉(zhuǎn)換：物理地址=16位段地址×10H+16位段內(nèi)偏移地址4．簡(jiǎn)述8086CPU的時(shí)鐘周期、總線周期和指令周期三者的關(guān)系。參考答案：總線周期是CPU執(zhí)行一個(gè)總線（讀/寫(xiě)）操作所需要的時(shí)間?；蛘哒f(shuō)，總線周期是CPU從存儲(chǔ)器或I/O端口存取一字節(jié)（或一字）所需要的時(shí)間。按照數(shù)據(jù)傳輸方向來(lái)分，總線操作可以分為總線讀操作和總線寫(xiě)操作。總線讀操作是指CPU從存儲(chǔ)器或I/O端口讀取數(shù)據(jù)；總線寫(xiě)操作是指CPU將數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)器或I/O端口。8086/8088CPU的一個(gè)基本的總線周期由4個(gè)時(shí)鐘周期（T1、T2、T3、T4）組成，每個(gè)時(shí)鐘周期都完成一些基本操作。時(shí)鐘周期是系統(tǒng)主時(shí)鐘CLK頻率的倒數(shù)，是CPU的基本（最?。r(shí)間單位。8086CPU的時(shí)鐘周期又稱時(shí)鐘狀態(tài)，即T1狀態(tài)、T2狀態(tài)、T3狀態(tài)、T4狀態(tài)。此外，還有Ti狀態(tài)（空閑狀態(tài)）和Tw狀態(tài)（等待狀態(tài)）。5．簡(jiǎn)述8086CUP在最小工作模式下存儲(chǔ)器讀操作時(shí)序。參考答案：最小工作模式下典型的存儲(chǔ)器和I/O讀總線周期如圖2-6所示。在最大工作模式下，控制信號(hào)（ALE、、、、）由總線控制器8288根據(jù)8086的總線周期狀態(tài)信號(hào)、和產(chǎn)生。習(xí)題3一、選擇題1．C 2．C 3．A 4．A 5．D 6．C 7．B 8．A 9．C10．D 11．B 12．A 13．A 14．A 15．C 16．B 17．D 18．C19．A 20．C 21．A 22．C 23．B二、填空題1．程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器2．工作寄存器區(qū)位尋址區(qū)用戶RAM區(qū)3．1μs、2μs4．上電復(fù)位手動(dòng)復(fù)位5．2個(gè)機(jī)器周期三、簡(jiǎn)答題1．什么是單片機(jī)的時(shí)鐘周期、狀態(tài)周期、機(jī)器周期和指令周期？當(dāng)主頻為24MHz時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)間是多長(zhǎng)？執(zhí)行一條最長(zhǎng)的指令需要多長(zhǎng)時(shí)間？參考答案：（1）時(shí)鐘周期也稱晶體的振蕩周期，定義為時(shí)鐘頻率（）的倒數(shù)，是單片機(jī)中最基本、最小的時(shí)間單位。（2）狀態(tài)周期用S表示，是單片機(jī)內(nèi)部各功能部件按時(shí)序協(xié)調(diào)工作的控制信號(hào)，是單片機(jī)內(nèi)部電路將時(shí)鐘周期經(jīng)過(guò)二分頻后得到的信號(hào)，一個(gè)狀態(tài)周期是由兩個(gè)時(shí)鐘周期構(gòu)成的，前半狀態(tài)周期對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘周期定義為P1，后半狀態(tài)周期對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘周期定義為P2。單片機(jī)的一個(gè)狀態(tài)周期包含兩拍，分別為P1和P2。（3）機(jī)器周期是指51單片機(jī)CPU完成一個(gè)基本操作所需的時(shí)間。51單片機(jī)規(guī)定一個(gè)機(jī)器周期由6個(gè)狀態(tài)周期（S1～S6）組成，而一個(gè)狀態(tài)周期由2個(gè)時(shí)鐘周期組成，則一個(gè)機(jī)器周期由12個(gè)時(shí)鐘周期組成，可以表示為S1P1、S1P2、S2P1、S2P2、…、S6P1、S6P2。（4）指令周期是51單片機(jī)的CPU執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間。51單片機(jī)的匯編指令分為單字節(jié)指令、雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令，所需的指令周期也不同，一般為1～4個(gè)指令周期。（5）當(dāng)主頻為24MHz時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期為0.5μs，執(zhí)行一條最長(zhǎng)的指令需要2μs。2．51單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位有效時(shí)，片內(nèi)特殊功能寄存器P0～P3、PC、DPTR、SP、ACC、PSW等的內(nèi)容各是什么？復(fù)位能否改變內(nèi)部RAM單元的內(nèi)容？參考答案：51單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位有效時(shí)，片內(nèi)特殊功能寄存器P0～P3、PC、DPTR、SP、ACC、PSW等的內(nèi)容如表2-6所示。復(fù)位不能改變內(nèi)部RAM單元的內(nèi)容。3．51單片機(jī)有多少個(gè)特殊功能寄存器？哪些既可以進(jìn)行字節(jié)操作，又可以進(jìn)行位操作？參考答案：26個(gè)，凡是地址可以被8整除的特殊功能寄存器，都可以進(jìn)行字節(jié)操作和位操作。4．51單片機(jī)的引腳有幾根I/O線？它們與單片機(jī)對(duì)外的地址總線和數(shù)據(jù)總線之間有什么關(guān)系？地址總線和數(shù)據(jù)總線各有幾位？參考答案：32根。P2、P0是地址總線，P0是數(shù)據(jù)總線。地址總線16位，數(shù)據(jù)總線8位。5．51單片機(jī)的P0～P3口在結(jié)構(gòu)上有何異同？參考答案：51單片機(jī)一共有32條I/O引腳，由4個(gè)8位的并行接口P0、P1、P2和P3組成，每組并行接口有8位I/O接口，分別命名為Px.0～Px.7（x=0～3）。每個(gè)I/O引腳都可以獨(dú)立設(shè)置為輸入引腳或輸出引腳。單片機(jī)內(nèi)部設(shè)有對(duì)應(yīng)的特殊功能寄存器P0～P3用于控制或讀取并行接口的狀態(tài)，這些寄存器為直接字節(jié)尋址，且都支持按位尋址，即支持獨(dú)立控制或讀取某個(gè)I/O端口的狀態(tài)。圖3-6（a）、圖3-6（b）、圖3-6（c）和圖3-6（d）分別為P0、P1、P2和P3這4個(gè)I/O端口的內(nèi)部一位電路結(jié)構(gòu)示意圖。由圖3-6可知P0～P3的鎖存器結(jié)構(gòu)都是一樣的，但輸入和輸出的驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)有所不同。P0～P3口的每位口鎖存器都是一個(gè)D觸發(fā)器，復(fù)位以后的初態(tài)為1。CPU通過(guò)內(nèi)部總線將數(shù)據(jù)寫(xiě)入入口鎖存器。CPU對(duì)端口的讀操作有兩種：一種是讀鎖存器的狀態(tài)，此時(shí)端口鎖存器的狀態(tài)由Q端通過(guò)上面的三態(tài)輸入緩沖器送到內(nèi)部總線；另一種是CPU讀取引腳上的外部輸入信息，這時(shí)引腳狀態(tài)通過(guò)下面的三態(tài)輸入緩沖器傳輸?shù)絻?nèi)部總線，由于其內(nèi)部電路決定了在編寫(xiě)程序的時(shí)候要讀外部引腳的信息，因此程序中必須先對(duì)該端口寫(xiě)1。P1、P2和P3內(nèi)部有拉高電路，稱為準(zhǔn)雙向口。P0口是漏極開(kāi)路輸出的，內(nèi)部沒(méi)有拉高電路，是三態(tài)雙向I/O口，所以P0口在作為準(zhǔn)雙向口用時(shí)需要外接上拉電阻。P0～P3口既可以按字節(jié)讀/寫(xiě)，也可以按位讀/寫(xiě)。當(dāng)P0～P3口作為通用端口讀取引腳數(shù)據(jù)時(shí)，必須先向P0～P3口寫(xiě)1。P1、P2和P3可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL電路，P0口可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL電路。6．略。習(xí)題4一、選擇題1．C 2．A 3．A 4．D 5．D 6．A 7．B 8．C 9．D二、填空題1．main2．sbitFLAG=P3^13．sfr4．順序選擇循環(huán)5．表達(dá)式分號(hào)6．ifswitch7．do…whilewhile8．\09．函數(shù)10．一個(gè)主函數(shù)11．假12．真13．（1）求1～10的和（2）求1～100的和（3）求1～10的和14．x=6y=7z=7m=1n=0習(xí)題5一、選擇題1．C 2．A 3．B 4．B 5．A 6．D 7．C 8．C 9．A 10．B 11．B 12．C 13．D 14．B 15．C二、簡(jiǎn)答題1．什么是抖動(dòng)？如何防止抖動(dòng)發(fā)生？常用的防止抖動(dòng)的方法有幾種？參考答案：由于輕觸按鍵內(nèi)部為彈簧接觸式結(jié)構(gòu)，因此按鍵在閉合和斷開(kāi)時(shí)，觸點(diǎn)會(huì)存在抖動(dòng)現(xiàn)象。抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短與開(kāi)關(guān)的機(jī)械特性有關(guān)，一般為5～10ms。若不處理，則會(huì)產(chǎn)生按下一次按鍵進(jìn)行多次處理的問(wèn)題?？刹捎糜布逗蛙浖兜姆椒ㄏ丁３Ｓ玫挠布斗椒ㄊ鞘褂靡粋€(gè)切換開(kāi)關(guān)及互鎖電路組成RS觸發(fā)器，這個(gè)電路可以降低抖動(dòng)產(chǎn)生的噪聲，但所需的元器件較多，增加了產(chǎn)品的成本、提高了電路的復(fù)雜程度，一般不使用。軟件消抖是單片機(jī)設(shè)計(jì)中的常用方法，其過(guò)程：當(dāng)檢測(cè)到按鍵端口為低電平時(shí)，不立即確認(rèn)按鍵按下，延時(shí)10ms后再次進(jìn)行判斷，若該端口仍為低電平，則可確認(rèn)該端口引腳所接按鍵確實(shí)被按下，實(shí)際上避開(kāi)了按鍵按下時(shí)的抖動(dòng)時(shí)間。2．參考答案：LED數(shù)碼管有靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示這兩種顯示方式。靜態(tài)顯示是指無(wú)論多少位LED數(shù)碼管，都同時(shí)處于顯示狀態(tài)。LED數(shù)碼管工作于靜態(tài)顯示方式時(shí)，各位的共陰極（或共陽(yáng)極）連接在一起并接地（或接+5V）；每位的段碼線（a～dp）分別與一個(gè)8位的I/O口鎖存器輸出相連。若送往各LED數(shù)碼管所顯示字符的段碼一經(jīng)確定，則相應(yīng)I/O口鎖存器鎖存的段碼輸出將維持不變，直到送入另一個(gè)字符的段碼為止。正因?yàn)槿绱?，靜態(tài)顯示無(wú)閃爍，亮度較高，軟件控制比較容易，CPU不必經(jīng)常掃描顯示器，節(jié)約了CPU的工作時(shí)間。但缺點(diǎn)是占用的I/O口較多，硬件成本也較高。因此靜態(tài)顯示方式適合顯示位數(shù)比較少的場(chǎng)合。動(dòng)態(tài)顯示方式是將所有LED數(shù)碼管的段碼端的相應(yīng)段并接在一起，由一個(gè)8位I/O口控制，而各顯示位的公共端分別由相應(yīng)的I/O線控制，稱為位選端。顯示過(guò)程是通過(guò)段碼端向所有的LED數(shù)碼管輸出所要顯示字符的段碼，每個(gè)時(shí)刻都只有一位位選線有效，其他各位都無(wú)效。每隔一定時(shí)間輪流點(diǎn)亮各位顯示器（掃描方式），由于LED數(shù)碼管的余輝和人眼具有視覺(jué)暫留作用，因此只要控制好每位顯示的時(shí)間和間隔，就能達(dá)到同時(shí)顯示的效果。與靜態(tài)顯示相比，動(dòng)態(tài)顯示的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省I/O口，顯示器越多，優(yōu)勢(shì)越明顯；缺點(diǎn)是有一定的閃爍感，占用CPU時(shí)間較多，程序編寫(xiě)較復(fù)雜。3．獨(dú)立式按鍵和矩陣式按鍵分別具有什么特點(diǎn)？適用于什么場(chǎng)合？參考答案：獨(dú)立式按鍵的電路結(jié)構(gòu)是每個(gè)按鍵都占用一個(gè)I/O口，按鍵一端接I/O口，另一端接地。通過(guò)程序檢測(cè)I/O口的輸入電平，即可判斷是哪個(gè)按鍵按下，然后轉(zhuǎn)去運(yùn)行對(duì)應(yīng)按鍵功能程序段。這種按鍵電路的特點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單，各條檢測(cè)線獨(dú)立，識(shí)別按鍵號(hào)的軟件編寫(xiě)簡(jiǎn)單；需要占用的I/O口較多，只適用于按鍵數(shù)較少的應(yīng)用場(chǎng)合。矩陣式鍵盤(pán)由行線和列線組成，一組為行線，另一組為列線，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。如果系統(tǒng)需要較多的按鍵，那么最好采用矩陣式鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)。習(xí)題6一、選擇題1．D 2．B，B 3．A 4．C 5．D 6．B 7．B 8．C 9．A10．C 11．A 12．A 13．C 14．B 15．A 16．A 17．C 18．A19．A 20．B 21．A 22．A 23．C 24．C 25．C二、簡(jiǎn)答題1．8051單片機(jī)可以提供幾個(gè)中斷源？這幾個(gè)中斷源優(yōu)先級(jí)在同一優(yōu)先級(jí)中優(yōu)先順序如何確定？參考答案：8051單片機(jī)是一種多中斷源的單片機(jī)，有5個(gè)中斷源，它們分別是2個(gè)外部中斷源、2個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器中斷和1個(gè)串行口中斷。8051單片機(jī)中有2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，當(dāng)幾個(gè)同優(yōu)先級(jí)的中斷源提出中斷請(qǐng)求，CPU同時(shí)收到幾個(gè)同一優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求時(shí)，哪個(gè)中斷請(qǐng)求能夠得到服務(wù)取決于單片機(jī)內(nèi)部的硬件查詢順序，其硬件查詢順序便形成了中斷的自然優(yōu)先級(jí)，CPU將按照自然優(yōu)先級(jí)的順序確定該響應(yīng)哪個(gè)中斷請(qǐng)求，自然優(yōu)先級(jí)按照外部中斷0、定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0、外部中斷1、定時(shí)/計(jì)數(shù)器T1、串行口的順序依次響應(yīng)中斷請(qǐng)求。2．51單片機(jī)中斷系統(tǒng)與控制有關(guān)的特殊功能寄存器有哪些？參考答案：51單片機(jī)通過(guò)設(shè)置一些特殊功能寄存器對(duì)中斷信號(hào)進(jìn)行鎖存、屏蔽、優(yōu)先級(jí)控制，它們分別是TCON、SCON、IE和IP。3．簡(jiǎn)述51單片機(jī)響應(yīng)中斷的過(guò)程。參考答案：中斷處理過(guò)程可分為3個(gè)階段，即中斷響應(yīng)、中斷處理和中斷返回。（1）中斷響應(yīng)。51單片機(jī)中斷響應(yīng)條件：=1\*GB3①當(dāng)前不處于同級(jí)或更高級(jí)中斷響應(yīng)中，這是為了防止同級(jí)或低級(jí)中斷請(qǐng)求中斷同級(jí)或更高級(jí)中斷；=2\*GB3②當(dāng)前機(jī)器周期必須是當(dāng)前指令的最后一個(gè)機(jī)器周期，否則等待。執(zhí)行某些指令需要兩個(gè)或兩個(gè)以上機(jī)器周期，若當(dāng)前機(jī)器周期不是指令的最后一個(gè)機(jī)器周期，則不響應(yīng)中斷請(qǐng)求，即不允許中斷一條指令的執(zhí)行過(guò)程，這是為了保證指令執(zhí)行過(guò)程的完整性；=3\*GB3③若當(dāng)前指令是中斷返回指令RETI，或讀/寫(xiě)中斷控制寄存器IE、優(yōu)先級(jí)寄存器IP，則必須再執(zhí)行一條指令才能響應(yīng)中斷請(qǐng)求。（2）中斷處理。CPU響應(yīng)中斷并轉(zhuǎn)至中斷處理程序的入口，從第一條指令開(kāi)始到返回指令為止，這個(gè)過(guò)程稱為中斷處理（也稱為中斷服務(wù)程序處理）。中斷處理的過(guò)程即執(zhí)行中斷服務(wù)子程序的過(guò)程。（3）中斷返回。中斷處理程序的最后一條指令是中斷返回指令RETI。它的功能是將斷點(diǎn)彈出送回PC，使程序能返回原來(lái)被中斷的程序并繼續(xù)執(zhí)行。51單片機(jī)的RETI指令除彈出斷點(diǎn)外，還通知中斷系統(tǒng)已完成相應(yīng)的中斷處理。4．51單片機(jī)的哪些中斷源在CPU響應(yīng)后可自動(dòng)撤除中斷請(qǐng)求？對(duì)于不能自動(dòng)撤除中斷請(qǐng)求的中斷源，用戶應(yīng)采取什么措施?參考答案：（1）IE0和IE1。外部中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。當(dāng)CPU在（P3.2）引腳或（P3.3）引腳上采到有效的中斷請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，IE0或IE1位由硬件置1。在中斷響應(yīng)完成后轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)時(shí)，再由硬件將該位自動(dòng)清零。（2）IT0和IT1。外部中斷請(qǐng)求觸發(fā)方式控制位。IT0（IT1）=1脈沖觸發(fā)方式，后沿負(fù)跳有效。IT0（IT1）=0電平觸發(fā)方式，低電平有效。它們根據(jù)需要由軟件置1或置0。（3）TF0和TF1。定時(shí)/計(jì)數(shù)器溢出中斷請(qǐng)求標(biāo)志位。當(dāng)TF0（或TF1）=1時(shí)，表示對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值已由全1變?yōu)槿?，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)溢出，相應(yīng)的溢出標(biāo)志位由硬件置1。計(jì)數(shù)溢出標(biāo)志位的使用有兩種情況，當(dāng)采用中斷方式時(shí)，它作為中斷請(qǐng)求標(biāo)志位使用，在轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序后，由硬件自動(dòng)清零；當(dāng)采用查詢方式時(shí)，它作為查詢狀態(tài)位使用，并由軟件清零。（4）TR0（TR1）。定時(shí)/計(jì)數(shù)器的運(yùn)行控制位，由軟件使其置1或清零。5．51單片機(jī)片內(nèi)有幾個(gè)可編程的定時(shí)/計(jì)數(shù)器？它們可以有4種工作方式，如何選擇和確定工作方式？參考答案：2個(gè)。主要由TMOD確定。TMOD是一個(gè)不可以位尋址的8位特殊功能寄存器，字節(jié)地址為89H，其高4位專(zhuān)供T1使用，低4位專(zhuān)供T0使用，如下表所示。TMOD（89H）T1T0D7D6D5D4D3D2D1D0GATEM1M0GATEM1M0各位的含義如下。（1）GATE：門(mén)控位。GATE=0：表示只要用軟件使TCON中的運(yùn)行控制位TR0（或TR1）置1，就可以啟動(dòng)T0（或T1）。GATE=1：表示只有在或引腳為高電平時(shí)，并且有軟件使運(yùn)行控制位TR0（或TR1）置1的條件下才可以啟動(dòng)T0（或T1）。（2）：定時(shí)/計(jì)數(shù)方式選擇位。=0：設(shè)置為定時(shí)方式，對(duì)內(nèi)部的機(jī)器周期進(jìn)行計(jì)數(shù)。=1：設(shè)置為計(jì)數(shù)方式，通過(guò)T0（或T1）的引腳對(duì)外部脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)。（3）M1、M0：工作方式選擇位。M1M0=00：為工作方式0，作13位計(jì)數(shù)器用。M1M0=01：為工作方式1，作16位計(jì)數(shù)器用。M1M0=10：為工作方式2，分成2個(gè)獨(dú)立的8位計(jì)數(shù)器用。M1M0=11：為工作方式3。6．當(dāng)51單片機(jī)定時(shí)器的門(mén)控位GATE置1時(shí)，定時(shí)/計(jì)數(shù)器如何啟動(dòng)？參考答案：表示只有在或引腳為高電平時(shí)，并且有軟件使運(yùn)行控制位TR0（或TR1）置1的條件下才可以啟動(dòng)T0（或T1）。7．對(duì)于定時(shí)器T0的工作方式3，TR1的控制位已經(jīng)被T0占用，如何控制定時(shí)器T1的開(kāi)啟與關(guān)閉？參考答案：當(dāng)T0工作在方式3時(shí)，T1只能工作在方式0～方式2，因?yàn)樗目刂莆灰驯徽加茫荒苤梦籘F1，而且不再受TR1和的控制，此時(shí)T1只能工作在不需要中斷的場(chǎng)合，功能受到限制。一般地，T0工作在方式3時(shí)，T1通常用作串行口波特率發(fā)生器，用于確定串行通信的速率。8．利用定時(shí)器T0產(chǎn)生一個(gè)50Hz的方波，由P1.1輸出，設(shè)fosc=12MHz，試確定TMOD和T0的初值。參考答案：（1）思路。利用T0定時(shí)10ms，可以使定時(shí)器T0產(chǎn)生一個(gè)50Hz的方波，允許中斷，編寫(xiě)P1.1輸出波形的中斷服務(wù)程序。（2）程序設(shè)計(jì)。確定工作方式及TMOD。工作方式1定時(shí)，TMOD：00000001H=01H計(jì)算初值XX=65?536?10?000=55?536=D8F0H9．在51單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器中，若使用工作方式1，則能計(jì)數(shù)多少個(gè)機(jī)器周期？參考答案：65?536。習(xí)題7一、選擇題1．B 2．A 3．B，C4．A 5．B 6．A 7．D 8．C 9．B10．B 11．C 12．C 13．C 14．A 15．C 16．D 17．A二、簡(jiǎn)答題1．什么是串行異步通信？它有哪些特點(diǎn)？串行異步通信的數(shù)據(jù)幀格式是什么樣的？參考答案：串行通信方式。數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸按位順序進(jìn)行，只需要少數(shù)幾條傳輸線即可完成。其特點(diǎn)是成本低但速度慢。計(jì)算機(jī)與外界的數(shù)據(jù)傳輸大多數(shù)是串行的，串行通信傳輸?shù)木嚯x可以從幾米到幾千米。異步通信方式。數(shù)據(jù)是以幀為單位傳輸?shù)?，?幀數(shù)據(jù)由1個(gè)字符代碼組成，而每個(gè)字符幀由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位和停止位四部分組成。（1）起始位：它為接收端提供同步信息。0電平表示要傳輸信號(hào)，用于通知接收設(shè)備開(kāi)始接收；1電平表示不傳輸信號(hào)，接收設(shè)備在檢測(cè)到1電平時(shí)，不做響應(yīng)。（2）數(shù)據(jù)位：它為接收端提供數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)位可以用5～8位數(shù)據(jù)表示。若是5位數(shù)據(jù)，則用D0～D4表示；若是8位數(shù)據(jù)，則用D0～D7表示。（3）奇偶校驗(yàn)位：它為接收端提供校驗(yàn)信息或性質(zhì)信息。排在數(shù)據(jù)位的后面，占1位。若數(shù)據(jù)位有8位，則校驗(yàn)位用D8表示。在作校驗(yàn)使用時(shí)，此位自動(dòng)設(shè)置為0或1；不作校驗(yàn)使用時(shí)，此位用于表示本幀信號(hào)的性質(zhì)是地址或數(shù)據(jù)，1表示傳輸?shù)臑榈刂穾?表示傳輸?shù)臑閿?shù)據(jù)幀。（4）停止位：它為接收端提供結(jié)束信息。停止位可以用1位、1位半或2位表示，而且必須用1電平表示。接收端接收到此信息，就認(rèn)為此字符發(fā)送完畢。在停止位的后面繼續(xù)為1的位又稱空閑位，空閑位可有可無(wú)，但必須是1電平，這時(shí)電路處于等待狀態(tài)。只有異步通信才有空閑位，這也是異步通信的特征。2．什么是波特率？如果某異步通信的串行口每秒傳輸250個(gè)字符，每個(gè)字符由11位組成，那么其波特率應(yīng)為多少？參考答案：波特率對(duì)于CPU與外界的通信是很重要的。波特率是每秒鐘傳輸?shù)亩M(jìn)制代碼的位數(shù)。每秒傳輸一個(gè)格式位就是1比特，即1比特=1b/s。11×250=2750（b/s），即2750b/s。3．簡(jiǎn)述51單片機(jī)內(nèi)部串行口的4種工作方式的特點(diǎn)與適用場(chǎng)合。參考答案：（1）串行口工作方式0。其為同步移位寄存器輸入/輸出方式。它可以外接移位寄存器以擴(kuò)展并行I/O口，也可以外接同步I/O設(shè)備。此時(shí)用RXD（P3.0引腳）輸入/輸出8位串行數(shù)據(jù)，用TXD（P3.1引腳）輸出同步脈沖。此方式的波特率是固定的，為fosc/12。（2）串行口工作方式1。它是最常用的10位且波特率可調(diào)的異步串行數(shù)據(jù)通信方式。（3）串行口工作方式2和工作方式3。工作方式2和工作方式3都是每幀11位異步通信格式，由TXD和RXD發(fā)送和接收，工作過(guò)程完全相同。只是它們的波特率不同，工作方式2的波特率是固定的，工作方式3的波特率是由定時(shí)器T1控制的。主要用于多機(jī)通信。4．為什么定時(shí)器T1作串行口波特率發(fā)生器時(shí)常采用工作模式2？若已知系統(tǒng)的晶振頻率為fosc，則對(duì)于通信選用的波特率，如何計(jì)算其初值？參考答案：T1的溢出速率取決于T1的計(jì)數(shù)速率（計(jì)數(shù)速率=振蕩頻率fosc/12）和T1的設(shè)定初值。定時(shí)器T1作波特率發(fā)生器使用時(shí)，因?yàn)楣ぷ鞣绞?為自動(dòng)重裝入初值的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模式，所以用它作波特率發(fā)生器最恰當(dāng)，若設(shè)定的初值為X，則每過(guò)256?X個(gè)機(jī)器周期，定時(shí)器T1就產(chǎn)生一次溢出。用公式表示：T1的溢出速率=(fosc/12)/(256?X)。反過(guò)來(lái)在已知波特率的條件下，可算出定時(shí)器T1工作在方式2的初值：X=256?fosc×(SMOD+1)/(384×波特率)。習(xí)題8一、選擇題1．A 2．C 3．A 4．B 5．D 6．B 7．C 8．A 9．C二、填空題1．模擬數(shù)字?jǐn)?shù)字模擬2．分辨率建立時(shí)間3．線選法譯碼法4．同步串行5．?dāng)?shù)據(jù)線SDA時(shí)鐘線SCL三、簡(jiǎn)答題1．簡(jiǎn)述51單片機(jī)系統(tǒng)并行擴(kuò)展的總線結(jié)構(gòu)。參考答案：?jiǎn)纹瑱C(jī)在進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，使用三條總線與外部芯片連接。（1）數(shù)據(jù)總線（DB）：P0口作數(shù)據(jù)總線（8位）。（2）地址總線（AB）：P0口作地址總線的低8位，P2口作地址總線的高8位（16位），尋址范圍為64KB。地址線低8位與數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用P0口。（3）控制總線（CB）：①使用ALE作地址鎖存的選通信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了低8位地址的鎖存；②以作為擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)；③以信號(hào)作為內(nèi)外程序存儲(chǔ)器的選擇信號(hào)；④以和作為擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和I/O口的讀/寫(xiě)選通信號(hào)。2．通過(guò)總線并行擴(kuò)展的各種芯片的數(shù)據(jù)線一般都是并聯(lián)的，為什么不會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突？對(duì)連接到總線上的存儲(chǔ)器和I/O接口芯片的數(shù)據(jù)線一般有什么要求？參考答案：（1）單片機(jī)通過(guò)不同的控制線連接不同類(lèi)型的外部芯片，不同的控制線有效時(shí)對(duì)應(yīng)的外部芯片使用數(shù)據(jù)總線。例如，有效時(shí)，外部ROM通過(guò)數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)和有效時(shí)，外部RAM通過(guò)數(shù)據(jù)線傳輸數(shù)據(jù)。（2）無(wú)須鎖存器，直接與單片機(jī)數(shù)據(jù)總線連接。3．當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)中的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址重疊時(shí)，是否會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突？為什么？參考答案：不會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)沖突。因?yàn)閱纹瑱C(jī)通過(guò)不同的控制線區(qū)分程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。4．畫(huà)出用RAM6116、EPROM2764擴(kuò)展4KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、8KB程序存儲(chǔ)器的電路原理圖，要求數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址范圍為0000H～0FFFH，程序存儲(chǔ)器的地址范圍為0000H～1FFFH。參考答案：如下圖所示。5．簡(jiǎn)述I2C總線的結(jié)構(gòu)，掛在I2C總線上的芯片之間是如何進(jìn)行通信的？參考答案：I2C總線的結(jié)構(gòu)是采用二線制連接的，一條是數(shù)據(jù)線SDA，另一條是時(shí)鐘線SCL，SDA和SCL是雙向的，I2C總線上各器件的數(shù)據(jù)線都接到SDA上，各器件的時(shí)鐘線都接到SCL上。帶有I2C總線接口的單片機(jī)可直接與具有I2C總線接口的各種擴(kuò)展器件（如存儲(chǔ)器、I/O芯片、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、鍵盤(pán)、顯示器、日歷/時(shí)鐘）連接。I2C總線采用純軟件的尋址方法，無(wú)須片選線的連接，這大大減小了總線數(shù)量。I2C串行總線的運(yùn)行由主器件控制。主器件是指啟動(dòng)數(shù)據(jù)的發(fā)送（發(fā)出起始信號(hào)）、發(fā)出時(shí)鐘信號(hào)、傳輸結(jié)束時(shí)發(fā)出終止信號(hào)的器件，通常是單片機(jī)。從器件可以是存儲(chǔ)器、LED或LCD驅(qū)動(dòng)器、A/D轉(zhuǎn)換器或D/A轉(zhuǎn)換器、時(shí)鐘/日歷器件等，從器件必須帶有I2C串行總線接口。6．簡(jiǎn)述SPI總線的結(jié)構(gòu)，SPI接口線有哪幾根？作用是什么？參考答案：SPI是Motorola公司推出的一種同步串行接口標(biāo)準(zhǔn)。SPI使用4條線：串行時(shí)鐘SCK、主器件輸入/從器件輸出數(shù)據(jù)線MISO、主器件輸出/從器件輸入數(shù)據(jù)線MOSI和從器件選擇線。在SPI串行擴(kuò)展系統(tǒng)中，當(dāng)某個(gè)從器件只作輸入（如鍵盤(pán)）或只作輸出（如顯示器）時(shí)，可省去一條數(shù)據(jù)輸出（MISO）線或一條數(shù)據(jù)輸入（MOSI）線，從而構(gòu)成雙線系統(tǒng)（接地）。SPI系統(tǒng)中單片機(jī)對(duì)從器件的選通需要控制其片選端。但在擴(kuò)展器件較多時(shí)，需要控制較多的從器件片選端，連線較多。在SPI串行系統(tǒng)中，主器件單片機(jī)在啟動(dòng)一次傳輸時(shí)，便產(chǎn)生8個(gè)時(shí)鐘，傳輸給接口芯片作為同步時(shí)鐘，控制數(shù)據(jù)的輸入和輸出。數(shù)據(jù)的傳輸格式是高位（MSB）在前、低位（LSB）在后。數(shù)據(jù)線上輸出數(shù)據(jù)的變化及輸入數(shù)據(jù)時(shí)的采樣都取決于SCK。但對(duì)于不同的外圍芯片，有的可能是SCK的上升沿起作用，有的可能是SCK的下降沿起作用。SPI有較高的數(shù)據(jù)傳輸速度，最高可達(dá)1.05Mb/s。習(xí)題9一、選擇題1．BC 2．C 3．A 4．C 5．B 6．D 7．A 8．A 9．D二、簡(jiǎn)答題1．當(dāng)51單片機(jī)控制直流電動(dòng)機(jī)或舵機(jī)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)用定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0的定時(shí)方式輸出PWM控制信號(hào)，設(shè)51單片機(jī)的系統(tǒng)時(shí)鐘為12MHz，說(shuō)明產(chǎn)生周期為20ms、高電平持續(xù)時(shí)間為0.5ms的PWM信號(hào)的程序設(shè)計(jì)過(guò)程。參考答案：?jiǎn)纹瑱C(jī)要實(shí)現(xiàn)對(duì)舵機(jī)的控制，必須先完成兩個(gè)任務(wù)：首先產(chǎn)生基本的PWM周期信號(hào)，以FUTABA-S3003型舵機(jī)為例，需要產(chǎn)生20ms的周期信號(hào)；其次是脈沖寬度的調(diào)整，即單片機(jī)模擬PWM信號(hào)的輸出，并且調(diào)整占空比。單片機(jī)作為舵機(jī)的控制部分，能使PWM信號(hào)的脈沖寬度實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)的變化，從而提高舵機(jī)的轉(zhuǎn)角精度。當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)中只需控制一個(gè)舵機(jī)時(shí)，利用一個(gè)定時(shí)器可改變單片機(jī)的一個(gè)定時(shí)器中斷的初值，將20ms分為兩次中斷執(zhí)行，一次短定時(shí)中斷和一次長(zhǎng)定時(shí)中斷。這樣既節(jié)省了硬件電路，也減少了軟件開(kāi)銷(xiāo)，控制系統(tǒng)的工作效率和控制精度都很高。具體的設(shè)計(jì)過(guò)程：若想讓舵機(jī)轉(zhuǎn)向左極限的角度，它的正脈沖為2ms，則負(fù)脈沖為20?2=18（ms），所以開(kāi)始時(shí)在控制口發(fā)送高電平，然后設(shè)置定時(shí)器在2ms后發(fā)生中斷，中斷發(fā)生后，在中斷程序里將控制口改為低電平，并將中斷時(shí)間改為18ms，再過(guò)18ms進(jìn)入下一次定時(shí)中斷，再將控制口改為高電平，并將定時(shí)器初值改為2ms，等待下次中斷到來(lái)，如此往復(fù)實(shí)現(xiàn)PWM信號(hào)輸出到舵機(jī)。用修改定時(shí)器中斷初值的方法巧妙形成了脈沖信號(hào)，調(diào)整時(shí)間段的寬度便可使伺服機(jī)靈活運(yùn)動(dòng)。2．在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)中采用1相勵(lì)磁方式，在每個(gè)瞬間，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)只有一個(gè)線圈導(dǎo)通。如果以該方式控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，那么對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁順序如表5-3所示，勵(lì)磁順序1→2→3→4→1。若要控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，則請(qǐng)寫(xiě)出對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁順序表。參考答案：控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，其