單片機(jī)課后題答案(霍孟友主編)

2-1.8051單片機(jī)芯片內(nèi)部包含哪些主要邏輯功能部件？答：一個(gè)8位微處理器（CPU）；片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM；片內(nèi)程序存儲(chǔ)器ROM；四個(gè)8位并行I/O口P0~P3；兩個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)；一個(gè)UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行I/O口；片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路。2-2、8051存儲(chǔ)器分哪幾個(gè)地址空間？如何區(qū)別不同空間尋址？答：⑴片內(nèi)、外統(tǒng)一編址的64KB程序存儲(chǔ)器；⑵片內(nèi)256B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；⑶片外64KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。硬件：引腳接高電平時(shí)CPU從片內(nèi)0000H單元開始取指令，接低電平時(shí)CPU直接訪問(wèn)片外EPROM。EA軟件：MOV指令訪問(wèn)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，MOVX指令訪問(wèn)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，MOVC指令用于讀取程序存儲(chǔ)器中的常數(shù)。2-3.簡(jiǎn)述8051片內(nèi)RAM的空間分配。答：低128B位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器區(qū)分為：工作寄存器區(qū)（00H~1FH）；位尋址區(qū)（20H~2FH）；一般數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)（30H~7FH）高128B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器區(qū)離散地分布著21個(gè)特殊功能寄存器2-4.簡(jiǎn)述直接位尋址區(qū)的空間分配，片內(nèi)RAM中包含哪些可位尋址單元？答：MCS-51單片機(jī)片內(nèi)RAM中有兩個(gè)區(qū)域可進(jìn)行位尋址：（1）片內(nèi)RAM低128字節(jié)的位尋址區(qū)，地址為20H~2FH的16個(gè)字節(jié)單元共128位，每一位都有相應(yīng)的位地址，可用位尋址方式對(duì)其進(jìn)行置位、復(fù)位、內(nèi)容傳送、邏輯運(yùn)算等操作，128位的位地址定義為00H~7FH。（2）片內(nèi)RAM高128字節(jié)的存儲(chǔ)器區(qū)，有21個(gè)特殊功能寄存器。其中字節(jié)地址正好能被8整除的字節(jié)單元中的每一位都可以按位尋址、操作。142-5．8051的P0~P3口有何不同，用作通用I/O口輸入數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)注意什么？答：P0~P3口功能不完全相同。（1）訪問(wèn)外擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，P2口送出16位地址的高8位地址，P0口先送出16位地址的低8位地址，再做數(shù)據(jù)的輸入/輸出通道。（2）在無(wú)片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，P0、P2口不需要做地址口時(shí)，和P1、P3口一樣，都可作為準(zhǔn)雙向通用I/O口使用。P0的輸出級(jí)無(wú)上拉電阻，在作為通用I/O口時(shí)需外接上拉電阻，且P0口的每一位輸出可驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載，而P0~P3口的輸出級(jí)接有上拉負(fù)載電阻，每一位輸出可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載。在作通用I/O輸入數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)注意：應(yīng)先對(duì)相應(yīng)的端口鎖存器寫1，防止誤讀。2-6.8051單片機(jī)引腳有何功能？在使用8031時(shí)，引腳應(yīng)如何處理？EAEA答：引腳為外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端，其電平的高低決定了系統(tǒng)復(fù)位后CPU是從片內(nèi)程序存儲(chǔ)器還是片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的0000H字節(jié)單元開始取指令。EA（1）當(dāng)引腳接成高電平時(shí)，CPU首先從片內(nèi)0000H字節(jié)單元開始取指令執(zhí)行程序，當(dāng)指令地址寄存器PC中的內(nèi)容超過(guò)0FFFH后，就自動(dòng)轉(zhuǎn)向片外擴(kuò)展的EPROM中取指令執(zhí)行，這時(shí)芯片外部的重疊地址為0000H~0FFFH的低4KBEPROM忽略不用。EA（2）當(dāng)引腳接成低電平時(shí)，復(fù)位后CPU直接從片外EPROM的0000H字節(jié)單元開始取指令執(zhí)行，這時(shí)芯片內(nèi)部0000H~0FFFH的4KB單元被忽略不用。EA在使用8031時(shí)，由于其內(nèi)部沒(méi)有ROM/EPROM，所以必須使用外部擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，它的引腳應(yīng)該接成低電平，CPU直接從片外擴(kuò)展的EPROM中取指令執(zhí)行。EA2-7.8051單片機(jī)有哪些信號(hào)需要芯片以第二功能的方式提供？答：（1）VPD（9腳）：片內(nèi)RAM備用電源的輸入端。（2）(30腳)：對(duì)于片內(nèi)帶有可編程序存儲(chǔ)器的芯片，作為編程寫入的編程脈沖輸入端，把編寫好的程序指令代碼存入程序存儲(chǔ)器中。PROG（3）VPP(31腳)：對(duì)于片內(nèi)有EPROM的芯片固化程序時(shí)，它作為是加高編程電壓的輸入端。（4）RXD(10腳)：串行口通信數(shù)據(jù)輸入線。（5）TXD(11腳)：串行口通信數(shù)據(jù)輸出線。（6）(12腳)：外部中斷0輸入信號(hào)。INT0（7）(13腳)：外部中斷1輸出信號(hào)。INT1（8）T0(14腳)：定時(shí)器0的脈沖信號(hào)外部輸入。（9）T1(15腳)：定時(shí)器1的脈沖信號(hào)外部輸入。15（10）(16腳)：CPU至片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的“寫選通控制”輸出。WR（11）(17腳)：CPU至片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的“讀選通控制”輸出。RD2-8.內(nèi)RAM低128B單元?jiǎng)澐譃槟娜齻€(gè)主要區(qū)域？各區(qū)域主要功能是什么？答：地址范圍為00H~7FH的128字節(jié)單元，按功能特點(diǎn)劃分為不同的幾個(gè)區(qū)，分述如下。（1）工作寄存器區(qū)地址范圍為00H~1FH的32字節(jié)存儲(chǔ)器單元，分為四個(gè)組，每組有8個(gè)工作寄存器字節(jié)單元，定名為R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6和R7。通過(guò)改變程序狀態(tài)字特殊功能寄存器PSW中RS1，RS0兩位的內(nèi)容，每組工作寄存器均可選作CPU的當(dāng)前工作寄存器組。（2）位尋址區(qū)地址為20H~2FH的16個(gè)字節(jié)單元中共128位，每一位都有相應(yīng)的位地址，可用位尋址方式對(duì)其進(jìn)行置位、復(fù)位、內(nèi)容傳送、邏輯運(yùn)算等操作。（3）一般數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)地址范圍為30H~7FH的區(qū)域，可用于原始數(shù)據(jù)及運(yùn)算結(jié)果的存儲(chǔ)。值得注意的是，30H~7FH中一部分字節(jié)單元可以開辟出一塊遵守“后進(jìn)先出”或“先進(jìn)后出”規(guī)則的特殊數(shù)據(jù)區(qū)──堆棧。2-9.單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位有哪幾種方法？復(fù)位后特殊功能寄存器初始狀態(tài)如何？答：使單片機(jī)系統(tǒng)復(fù)位有兩種方法：上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵手動(dòng)復(fù)位系統(tǒng)復(fù)位的主要功能就是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序，另外，系統(tǒng)復(fù)位還使一些特殊功能寄存器恢復(fù)到復(fù)位狀態(tài)。PC:0000HACC:00HPSW:00HSP:07HDPTR：0000HP0~Ｐ3:FFHIP:**000000BIE:0*000000BTMOD:00HTCON:00HTL0:00HTH0:00HTL1:00HTH1:00HSCON:00HSBUF:不定PCON:0***0000B2-10.開機(jī)復(fù)位后，CPU使用那組工作寄存器作為當(dāng)前工作寄存器？它們的地址是什么？答：開機(jī)復(fù)位后，由于（RS1=0，RS0=0），CPU使用第0組工作寄存器作為當(dāng)前工作寄存器，它的地址為00H~07H.2-11.CPU如何確定和改變當(dāng)前工作寄存器組？答：通過(guò)改變程序狀態(tài)字特殊功能寄存器PSW中RS1,RS0兩位的內(nèi)容，每組工作寄存器均可被選作當(dāng)前工作寄存器。RS1RS0當(dāng)前工作寄存器00第0組01第1組1610第2組11第3組2-13．位尋址與字節(jié)單元地址7CH如何區(qū)別？位地址7CH、具體在片內(nèi)RAM的什么位置？答：8051采用不同的尋址方式和指令分別對(duì)位和字節(jié)進(jìn)行不同的操作，如SETB20H指的是20H位單元的內(nèi)容置為1，而MOV20H,#0FFH指的是內(nèi)RAM20H字節(jié)單元的內(nèi)容變?yōu)镕FH。位地址7CH在內(nèi)RAM低128字節(jié)的2FH字節(jié)單元的第四位。2-14.8051單片機(jī)時(shí)鐘周期與振蕩周期之間有什么關(guān)系？答：8051單片機(jī)的時(shí)鐘周期為振蕩周期的兩倍。2-15．一個(gè)機(jī)器周期的時(shí)序是怎樣劃分的？答：MCS-51系列單片機(jī)工作的一個(gè)機(jī)器周期由6個(gè)S狀態(tài)周期組成，即S1~S6,每個(gè)狀態(tài)又持續(xù)兩個(gè)振蕩周期，即P1和P2兩拍，故一個(gè)機(jī)器周期包括12個(gè)振蕩周期。一個(gè)機(jī)器周期具體分為S1P1,S1P2,S2P1,S2P2,S3P1,S3P2,S4P1,S4P2,S5P1,S5P2,S6P1,S6P2共12狀態(tài)拍。若采用12MHZ晶體振蕩器，則每個(gè)機(jī)器周期恰為1μs。2-16.什么叫堆棧？堆棧指針SP的作用是什么？8051單片機(jī)堆棧容量不能超過(guò)多少字節(jié)？答：一般在30H~7FH的地址范圍內(nèi)，有一部分字節(jié)單元可開辟出一塊遵守“后進(jìn)先出”或“先進(jìn)后出”規(guī)則的特殊數(shù)據(jù)區(qū)，就叫堆棧。SP為堆棧指針，它始終存放堆棧頂部字節(jié)單元的地址（棧頂指針），數(shù)據(jù)壓棧時(shí)，SP首先自動(dòng)加1，然后數(shù)據(jù)壓入SP內(nèi)容指示的字節(jié)單元中；而數(shù)據(jù)出棧時(shí)，SP內(nèi)容指示的字節(jié)單元中的數(shù)據(jù)彈出，然后SP自動(dòng)減1，這樣SP始終指向堆棧頂部字節(jié)單元的地址。8051單片機(jī)堆棧容量最多不能超過(guò)128字節(jié)。初始化后，（SP）=07H，如果CPU使用工作寄存器1組，那么堆棧和工作寄存器將發(fā)生沖突，因此常把堆棧移至30~7FH區(qū)域之中。2-17.分析原教材中說(shuō)明圖2-16系統(tǒng)中各信號(hào)線的作用。答：P1口用作一般I/O口，P1.0，P1.1，P1.2通過(guò)光電隔離電路向三相步進(jìn)電機(jī)的功率放大電路順序地發(fā)出步進(jìn)脈沖信號(hào)；P1.6和P1.7作為輸入，檢測(cè)控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)的按鍵狀態(tài)；XTAL1和XTAL2接外部時(shí)鐘電路，為系統(tǒng)提供振蕩時(shí)鐘；P0口分時(shí)用作地址/數(shù)據(jù)總線，取指令時(shí)輸出低8位地址，經(jīng)地址鎖存器74LS373鎖存，其它時(shí)間P0口用作數(shù)據(jù)總線輸出8位數(shù)據(jù)；高5位地址由P2.0~P2.4提供；ALE作為地址輸出鎖存控制端；接地，CPU直接從外擴(kuò)EPROM中取指令執(zhí)行；為程序存儲(chǔ)器輸出允許控制端，在CPU讀取EPROM中數(shù)據(jù)時(shí)，EAPSEN17使EPROM輸出指令。3-1什么是尋址方式？MCS-51單片機(jī)有哪幾種尋址方式？對(duì)8031內(nèi)部RAM的128~255字節(jié)地址的空間尋址要注意什么？答：尋址方式是如何找到存放被操作數(shù)據(jù)的位置（地址）的方法；MCS-51單片機(jī)有七種尋址方式：寄存器尋址、直接尋址、立即數(shù)尋址、寄存器間接尋址、變址間接尋址、相對(duì)尋址和位尋址；8031內(nèi)部RAM的128~255字節(jié)為特殊功能寄存器區(qū)，只允許使用直接尋址方式。3-6若要完成以下數(shù)據(jù)傳送，如何應(yīng)用MCS-51指令予以實(shí)現(xiàn)？（1）R1的內(nèi)容傳送到R0：MOVA,R1MOVR0,A（2）外部RAM20H單元的內(nèi)容送入R0：MOVR1,#20HMOVXA,@R1MOVR0,A（1）外部RAM0020H單元的內(nèi)容送內(nèi)部RAM20H單元：無(wú)符號(hào)數(shù)，試編寫程序求下面函數(shù)的函數(shù)值并存放到片內(nèi)RAM的FUNC單元中。63731.s1663729.<≥>≥=20)(X2X20)X(505X50)(XXY解：根據(jù)題意設(shè)計(jì)程序如下：MOVA,DATCJNEA,#32H,LOOPLOOP：JNCDONECJNEA,#14H,LOOP1LOOP1：JCLOOP2RLARLAADDA，DATSJMPDONELOOP2：RLADONE：MOVFUNC，AHERE：SJMPHERE4-11已知片內(nèi)RAM以ADDR為起始地址的區(qū)域中存放著24個(gè)無(wú)符號(hào)數(shù)，試編寫程序找出最小值，并存入MIN單元。解：根據(jù)題意，編寫程序如下：MOVR0,#ADDR；數(shù)據(jù)區(qū)首地址39MOVR7,#18H；數(shù)據(jù)區(qū)長(zhǎng)度MOVA,@R0；讀第一個(gè)數(shù)DECR7LOOP:INCR0MOV2AH,@R0；讀下一個(gè)數(shù)CJNEA,2AH,CHK；數(shù)值比較CHK:JCLOOP1；A值小轉(zhuǎn)移MOVA,@R0LOOP1:DJNZR7,LOOP；繼續(xù)MOV2BH,A；極值送2BH單元HERE:AJMPHERE；停止6-1·什么是中斷？什么是中斷源？答：當(dāng)CPU正在運(yùn)行時(shí)，外部發(fā)生的某一隨機(jī)事件(如一個(gè)電平的變化，一個(gè)脈沖沿的發(fā)生或定時(shí)器計(jì)數(shù)溢出等)請(qǐng)求CPU迅速去處理，于是，CPU暫時(shí)中止現(xiàn)行的程序，轉(zhuǎn)去處理所發(fā)生的事件。處理完該事件以后，再回到原來(lái)被中止的地方，繼續(xù)原來(lái)的工作。這種在程序執(zhí)行過(guò)程中由于外界的原因而被中間打斷的情況稱為中斷。產(chǎn)生中斷的請(qǐng)求源稱為中斷源。6-2·MCS-51提供了哪幾種中斷源？在中斷管理上有什么特點(diǎn)？各中斷源中斷優(yōu)先權(quán)的高低是如何排列確定的？答：MCS-51單片機(jī)設(shè)立了5個(gè)中斷源，其中兩個(gè)為外部中斷源，外部中斷0即，外部中斷1即，三個(gè)為片內(nèi)中斷源(內(nèi)部中斷源)，分別為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0溢出中斷、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1溢出中斷和串行口中斷。由特殊功能寄存器TCON和SCON的相應(yīng)位表示了各中斷源的狀態(tài)。提供2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，中斷處理程序可實(shí)現(xiàn)二級(jí)中斷嵌套。各中斷源可以由中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IP程控為高優(yōu)先級(jí)或低優(yōu)先級(jí)中斷。中斷源的排列順序由中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器和內(nèi)部查詢電路共同決定，并且各中斷源可以由中斷允許控制寄存器IE定義為開放或屏蔽狀態(tài)。0INT1INT6-3·MCS-51響應(yīng)中斷的條件是什么？CPU響應(yīng)中斷時(shí)，不同的中斷源，其中斷入口地址各是多少？答：MCS-51響應(yīng)中斷的基本條件有:1.有中斷源發(fā)出中斷請(qǐng)求。2.中斷總允許位EA=l，即CPU開中斷。3.發(fā)出中斷請(qǐng)求的中斷源所對(duì)應(yīng)的中斷允許位為1，即該中斷沒(méi)有被屏蔽。若上述條件滿足，并且不存在任意一種下列情況，則CPU會(huì)相應(yīng)中斷：1、CPU正在執(zhí)行同級(jí)或更高級(jí)中斷服務(wù)程序。2、當(dāng)前的指令周期還未結(jié)束。這樣可保證指令的完整，防止中斷返回后出現(xiàn)錯(cuò)誤指令。3、現(xiàn)行指令為RETI或者是訪問(wèn)IE或IP的指令，該指令以及緊接著的另一條指令還未執(zhí)行完。為了保證CPU能正確返回，CPU在執(zhí)行RETI或訪問(wèn)IE、IP的指令后，至少需要再執(zhí)行一條指令，才會(huì)響應(yīng)新的中斷請(qǐng)求。若存在上述任何一種情況，則CPU將丟棄中斷查詢結(jié)果，此次中斷申請(qǐng)無(wú)效，不會(huì)再被響應(yīng)。若沒(méi)有上述情況，CPU將在緊接著的下一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)響應(yīng)中斷。各中斷源及與之對(duì)應(yīng)的矢量地址略。6-4·MCS-51的外部中斷有哪兩種觸發(fā)方式？它們對(duì)觸發(fā)脈沖或電平有什么要求？應(yīng)如何選擇和設(shè)定？答：MCS-51的外部中斷有兩種觸發(fā)方式：邊沿觸發(fā)方式和電平觸發(fā)方式。對(duì)于邊沿觸發(fā)方式，CPU在每一個(gè)機(jī)器周期S5P2期間采樣外