C语言版C51单片机复习题B.pdf

1. 什么是单片机、单片机系统、单片机应用系统？ 答：单片机：又名微控制器，是将微型计算机中的中央处理器（CPU） 、随机存 储器（RAM） 、只读存储器（ROM）及 I/O 口电路等主要部件，结合连接它们 的总线集成在一块芯片上，即它是一块智能芯片。 单片机系统：单片机本身只是一块芯片，它并不能集成计算机的全部电路， 因此需要加上时钟、复位电路等，才能构成单片机最小应用系统；若最小系统 资源不足时，还需扩展外围电路和外围芯片等，从而构成能满足应用要求的单 片机系统。 单片机应用系统：它是为实际的控制应用而设计的，该系统与控制对象结 合在一起，是满足嵌入式对象要求的全部电路系统。它在单片机的基础上配置 了前/后向通道接口电路、人机交互通道接口电路、串行通信接口等面向对象的 接口电路。 另单片机系统和单片机应用系统都是软硬件结合的系统，缺一不可。 2. 单片机有哪些特点？ 答：单片机的特点很多，主要是体积小品种多，价格便宜，可靠性高，使用 灵活，还有（1）突出控制功能（2）ROM 和 RAM 分开（3）单片机资源具有广泛 的通用性（4）易于扩展 ROM、RAM、定时/计数器、中断源等资源。 3. 为什么说AT89C51单片机是MCS-51系列的兼容机？AT89C51单片机有何优 点？ 答：AT89 系列单片机是将 FLASH 存储器技术和 MCS-51 系列单片机的基本内 核相结合的单片机，且管脚也与之兼容，可以直接代换，所以说 AT89C51 是 MCS-51 系列的兼容机。AT89C51 单片机是 AT89 系列机的标准型单片机，它的 优点主要有：内 ROM 是 FLASH 存储器，已获得广泛应用的 80C51 兼容，采用 静态逻辑设计，操作频率范围宽，具有两个软件选择的节电模式等。 4.AT89C51 单片机由哪些主要功能部件组成？ 答：MCS-51 系列89C51 单片机由下列部分组成： 1 个 8 位 CPU、128B 的 RAM、4K 程序存储器、18 个特殊功能寄存器 SFR、4 个并行口、1 个串行口、2 个定时计数器和中断系统等资源。 5. 简述单片机应用研发过程和研发工具(了解)。 答： 任务分析方案论证硬件设计软件设计仿真调试实物制作与调试。 研发工具：调试仿真软件 KEIL、在线仿真器、编程器或 ISP 下载器、PROTEUS 仿真平台、教学实验板等。 6.AT89C51 单片机内部结构主要有哪些部件组成？它们的主要功能是什么？ 答：AT89C51 单片机内部结构主要有： （1）中央处理器 CPU，是单片机的核心，完成运算和控制功能； （2）内部数据存储器（256 字节） ，前面 128 个单元 00H7FH 存储内部数据， 后面 128 个单元 80HFFH 被专用寄存器占用， 用来实现对片内各部件进行 管理、控制、监视； （3）程序计数器 PC，是一个 16 位专用寄存器，其内容为下一条执行指令的地 址； （4）Flash 内部程序存储器（4K） ，用于存储程序、原始数据、表格等； （5）4 个并行 I/O 口（8 位） ，实现数据的并行输入输出； （6）串行通信口，实现单片机和其他数据设备之间的串行数据传送； （7）2 个定时器/计数器（16 位） ，实现定时或计数功能； （8）中断控制系统，共 5 个中断源，分高低两个优先级； （9）一个片内振荡器和时钟电路，为单片机产生时钟脉冲序列； （10）总线，用于连接各个部件和单片机系统的扩展。 7. 请将 AT89C51 的 40 个引脚按 4 类（电源、时钟、控制和 I/O 引脚）分类。 答：电源(2)：Vss 接地端，Vcc 接 DC 正电源线； 时钟(2)：XTAL1，XTAL2 控制（4） ：RST 复位输入，ALE/(/PROG)地址锁存允许/编程脉冲，/PSEN 外 ROM 读选通信号，(/ES) / VPP 内外 ROM 选择/编程电源 I/O 引脚（32） ：P0P3 并行 8 位 I/O 口 8.AT89C51 单片机引脚/EA、RST、ALE、/PSEN 的功能是什么？ 答：/EA 是片内外 ROM 选择端，ROM 的寻址范围为 64KB，而 AT89C51 内部 只有 4KB ROM，当不够用时可在外扩展 ROM。当/EA 信号为低电平时，指访 问外部 ROM；当/EA 为高电平时，则先访问内部 ROM，当 PC 值超过 4KB 时 自动转向外部 ROM 中执行。 RST 复位信号，当此引脚上的信号出现至少两个机器周期的高电平将使单 片机复位。 ALE 地址锁存控制信号，当系统扩展时，ALE 用于控制把 P0 口输出的低 8 位地址送入锁存器存起来，以实现低位地址和数据的分时传送。 /PSEN 外部 ROM 的读选通信号，在访问外部 ROM 时，每个机器周期两次 PSEN 有效（低电平） ，但在此期间内，每当访问外部数据存储器时，这两次有 效的 PSEN 将不出现。 9.什么是单片机的振荡周期、 状态时钟周期、 机器周期和指令周期？它们之间有 什么关系？ 答： 单片机是按一定的时序进行工作的， 而时序是通过 XTAL1 和 XTAL2 引脚 跨接振荡器与内部振荡电路共同产生固定频率的波形。我们把振荡频率的倒数 称振荡周期。状态时钟周期是指单片机时钟信号的周期，是振荡周期的两倍， 又称状态周期。 一个机器周期由 6 个状态组成， 即机器周期等于 6 个状态时钟周期或等于 12 个 振荡周期。指令周期是指单片机执行一条指令所占用的时间，根据指令的不同， 可包含有 1、2、4 等机器周期的倍数。 10. 当 AT89C51 单片机外接晶振为 4MHZ 时，其振荡周期、状态时钟周期、机 器周期、指令周期的值各为多少？ 答：振荡周期为 0.25s，状态时钟周期为 0.5s，机器周期为 3s，指令周期根 据指令而不同可能是 3s、6s、12s 等。 11.AT89C51 单片机的 ROM 空间中，这 6 个地址（0、03H、0BH、13H、1BH、 23H）有什么特殊的意义和用途？用户应怎样合理安排？ 答：他们都是特殊的地址单元，其中 0000H 是单片机复位后，系统开始取指、 执行指令的地址，即单片机复位后 PC 值为 0000H；而 03H、0BH、13H、1BH、 23H 是单片机 5 个中断服务子程序的入口地址。相邻中断入口地址间隔 8 个单 元。当程序使用中断时，在入口地址处安放一条跳转指令，而相应的中断服务 子程序从转移地址开始安放，若中断服务子程序小于等于 8 个单元可直接存在 入口地址开始的 8 个单元内。若没有用到中断功能，这些单元就可以作为一般 的程序存储器用。 12程序计数器寄存器 PC 的作用？复位后 PC 中值各为何？ 答：程序计数器 PC 时一个 16 位的计数器， 其内容为将要执行的指令的首地址， 寻址范围达 64KB，PC 具有自动加 1 功能，以实现程序的顺序执行。PC 不可寻 址，无法对它进行读写。 复位后，PC=0000H，使单片机从 0000H 单元开始执行。 13. 画图说明 AT89C51 单片机的存储空间结构。 答： 程序存储器 ROM 结构内 RAM 存储器结构 补充：补充：8051 单片机内部的存储器结构单片机内部的存储器结构 存储器是计算机的重要硬件之一，单片机存储器结构有两种类型： 一种是程序存储器和数据存储器统一编址，属于普林斯顿结构。 另一种是程序存储器和数据存储器分开编址的哈佛结构。 MCS-51 采用的是哈 佛结构。 13、8051 单片机的内部单片机的内部 RAM 的结构的结构 内部内部 256B 共分为共分为：RAM（低低 128B）和特殊功能寄存器和特殊功能寄存器 SFP 区区（高高 128B） MCS-51 内部有 128 个字节的数据存储器 RAM ，它们可以作为数据缓冲器、堆 栈、工作寄存器和软件标志等使用。内部 RAM 地址为 00H 7FH ，不同的地 址区域内， 规定的功能不完全相同。 低 128 字节地址空间的 RAM 中不同的地址 区域功能分配为： 工作寄存器区工作寄存器区 （00H-1FH00H-1FH） 单片机的内部工作寄存器以 RAM 形式组成， 即工作寄存器包含在内部数据 存储器中。地址为 00H 1FH 单元，内部 RAM 的低 32 字节分成 4 个工作 寄存器区，每一个区有 8 个工作寄存器，编号为 R0 R7 。 位寻址空间位寻址空间 （20H-2FH20H-2FH） CPU 不仅对内部 RAM 的 20H 2FH 这 16 个单元有字节寻址功能，而且 具有位寻址功能 （可以单独读写某一位） 。 给这 128 位赋以了位地址为 00H 7FH ， CPU 能直接寻址这些位。 堆栈和数据缓冲区 （30H-7FH ） 原则上 MCS-51 单片机的堆栈可以设在内部 RAM 的任意区域内， 但是一般设 在 30H7FH 的范围内。栈顶的位置由堆栈指针 SP 指出。 特殊功能寄存器 SFR 区（高 128B，即 80H FFH） 在高 128B 区中，在 80HFFH 的地址空间内离散地分布着 18 个特殊功能 寄存器（SFR），并允许像访问内部 RAM 一样方便地访问特殊功能寄存器。 例如：四个口 P0P3、 ACC、TMOD、TCON、SCON、SP、TH0、TL0 等。（参 考教材 P17） （补充：8052 有 21 个特殊功能寄存器。） 14.P0 口作输出口时，为什么要外加上拉电阻？ 答： 因为当 P0 口作数据传输作用时，输出驱动器是开漏电路，需要外加上拉 电阻。 15单片机 P3 口各引脚的第二功能有哪些？ 答：单片机 P3 口各引脚复用的第二功能有： 串行通信（P3.0,P3.1） 、外部中断请求输入（P3.2,P3.3） 、外部计数脉冲（P3.4,P3.5）和外部 存储器的读写控制信号(（P3.6,P3.7） 。 16. 与定时器/计数器工作相关的寄存器是哪两个？分别列表说明它们各控制位 的含义和功能是什么？ 答：与定时器/计数器工作相关的两个特殊寄存器是 TMOD 和 TCON，各有 8 位。 （1）TMOD 是工作方式寄存器，高四位和低四位分别用于控制 T0 和 T1，作用 相同，因此这里就介绍低四位，它们分别是：M0，M1 这两位用于工作方式选 择，对应于定时器状态而言；C/(T)位是计数/定时方式选择位；GATE 是门控位， 用于定时器启动信号源的选择。 （2）TCON 是控制寄存器，其中低四位用于外部中断信号控制，高四位用于定 时器/计数器控制，其中： TR1 定时器/计数器 1 启动标志； TR0 定时器/计数 器 0 启动标志。 17简简述述 80518051 的的定时定时/ /计数器计数器 T0T0 和定时和定时/ /计数器计数器 T1T1 的工作的工作方方式式分别有哪几种分别有哪几种? ? 答:定时/计数器 T0 的工作方式有： 工作方 式 各方式功能说明 方式 013 位定时/计数器 方式 116 位定时/计数器 方式 28 位自动重置定时/计数器 方式 3两个 8 位的定时/计数器 定时/计数器 T1 的工作方式 工作方 式 方式说明 013 位定时/计数器 116 位定时/计数器 28 位自动重置定时/计数器 重要知识点重要知识点: 晶振频率晶振频率 fosc 时钟周期（也称为振荡周期）时钟周期（也称为振荡周期）=1/fosc 1 状态周期状态周期=2 拍拍=2*时钟周期时钟周期 1 机器周期机器周期=6 拍拍=6*状态周期状态周期=12*时钟周期时钟周期 补充说明补充说明： 定时器定时器/计数器的最大定时容量计数器的最大定时容量、 定时容量定时容量、 初值之间的关系如何？初值之间的关系如何？ 答：定时器/计数器的最大定时容量是指从 0 开始到最终溢出的容量，在方式 0 和方式 2 下最大定时容量分别为 2138192 和 28256， 而定时容量是根据当前初值到最终溢出的容量；而初值就是指当前定时器/计数 器在定时/计数开始之前赋予的数值，定时容量就是最大容量和初值的差。 1818、晶振、晶振 f fosc osc=6MHz,T0 =6MHz,T0 工作在模式工作在模式 1,1,最大定时的时长是多少最大定时的时长是多少? ? 答:最大定时=（M-T0 初值）时钟周期12 =（2 16-0）1/612 = 131072s 补充：晶振晶振 f fosc osc=12MHz,T0 =12MHz,T0 工作在模式工作在模式 0 0、模式模式 1 1 和模式和模式 2,2,最大定时的时长分别最大定时的时长分别 是多少是多少? ? 答：在模式模式 0 0：最大定时=（M-T0 初值）时钟周期12 =（2 13-0）1/1212 =8192s 在模式模式 1 1：最大定时=（M-T0 初值）时钟周期12 =（2 16-0）1/1212 =65536s 在模式模式 2 2：最大定时=（M-T0 初值）时钟周期12 =（2 8-0）1/1212=256s 19、已知一台已知一台 MCS51 单片机系统使用单片机系统使用 fosc=12MHZ(或或 6MHZ)的外部晶体振荡的外部晶体振荡 器，计算：器，计算： 1）该单片机系统的状态周期、时钟周期与机器周期各为多少？ 答:1）状态周期=2/fosc=0.167s 时钟周期=1/ fosc=1/12s 机器周期=12/fosc=1s（2s） 2）当单片机的工作在方式 2 时，T0 的最大定时时间为多少？ 2）TMAX=28机器周期 =2561us=256s（256*2s=512us） （3）定时 200s ,则定时器 0（T0）装入的初值是多少？ T0 初值=2 8-200s/1s =56=38H (2 8-200s/2s=156=9CH) 2020、MCS-51MCS-51 采用采用 6MHz6MHz 的晶振的晶振，定时定时 0.5ms0.5ms，如用定时器方式如用定时器方式 1 1 时的初值应为多时的初值应为多 少（少（1616 进制数）？进制数）？ 答:因为:定时时间=(2 16-初值)*机器周期 所以:T0 初值=2 16-500S/2s =65536-250= 65286 =FF06H 补充： （1）若定时 1ms，如用定时器方式 1 时的初值应为多少？ 答:T0 初值=2 16-1000S/2s =65536-500= 65036 =FE0CH （2）若定时 10ms，如用定时器方式 1 时的初值应为多少？ 答:T0 初值=2 16-10000S/2s =65536-5000 = 60536 =EC78H （3）若定时 100ms，如用定时器方式 1 时的初值应为多少？ 答:T0 初值=2 16-100000S/2s =65536-50000 = 15536 = 3CB0H 思考: (1) 若采用方式 0 或方式 2 时,上述结果是多少? (2)若采用 12MHz 的晶振，上述结果又是多少？ 21 什么叫中断？设置中断有什么优点？ 答：单片机执行程序的过程中，为响应内部和外部的随机发生的事件，CPU 暂 时终止执行当前程序，转去处理突发事件，处理完毕后，再返回来继续执行原 来终止了的程序，这一过程称为中断。 设置中断使单片机能够及时的响应并处理运行过程中内部和外部的突发事件， 解决单片机快速 CPU 与慢速外设间的矛盾，提高单片机工作效率及其可靠性。 22. 写出 AT89C51 单片机 5 个中断源的入口地址、中断请求标志名称、位地址 和所在的特殊功能寄存器。 中断源入口地址中断请求标志名 称 中断请求标志位地 址 所在特殊寄存 器 INT00003HIE089HTCON T0000BHTF08DHTCON INT10013HIE18BHTCON T1001BHTF18FHTCON 串行口0023HTI、RI99H、98HSCON 23 中断处理过程包括哪 4 个步骤？简述中断处理过程。 答：中断过程可以分为四步，分别是中断请求、中断响应、中断服务和中断返 回。当中断源要 CPU 为其服务时，先发出一个中断请求信号，CPU 不断查询中 断请求标志，一旦查询到某个中断请求标志置位，则根据中断响应条件去响应 请求，从而转去执行中断服务程序。但转去中断程序时，要求先保护现场，将 相关的在服务子程序可能改变的存储单元内容压入堆栈保护，然后再去执行中 断服务程序主体，最后中断返回，再返回前将原先的堆栈内容出栈，即恢复现 场。 24 中断响应需要哪些条件？ 答：条件： （1）已经开总中断（EA=1）和相应中断源的中断； （2）未执行同级 或更高级的中断； （3）当前执行指令的指令周期已经结束； （4）正在执行的不 是中断返回指令和访问 IE、IP 的指令，否则要再执行一条指令后才能响应。 25.AT89C51 单片机中断优先级有几级？ 答：AT89C51 单片机中断优先级共有两级，优先级分为高优先级和低优先级。 当几个中断源同时请求时，CPU 先服务高优先级的中断，可由程序编程决定。 26AT89C51 单片机响应中断的优先顺序应依什么原则？写出同级中断源的中写出同级中断源的中 断响应优先级别（从高至低断响应优先级别（从高至低 ） 。 答：单片机响应中断的优先顺序应依什么原则是：按着二级优先级从高到低， 相同优先级的中断再按默认的优先级次序从高到低的响应原则。 同级中断源的中断响应次序（从高至低 ）如下表： 最高次高第三第四最低 外部中断 0定时计数器中 断 0 外部中断 1定时计数器中 断 1 串行口中断 27MCS-51MCS-51 系列单片机具有几个中断源？分别是系列单片机具有几个中断源？分别是什么什么？各自的中断标志位是什各自的中断标志位是什 么么 ？其中，？其中，CPUCPU 响应外部中断后，如何清除中断请求标志位？响应外部中断后，如何清除中断请求标志位？ 答: MCS-51 系列单片机共有 5 个中断源，分别为: 外部中断 0定时计数器中 断 0 外部中断 1定时计数器中 断 1 串行口中断 中断标志为分别为： 外部中断 0定时计数器中 断 0 外部中断 1定时计数器中 断 1 串行口中断 IE0TF0IE1TF1TI 和 RI 在 CPU 响应外部中断(INT0/INT1)后, 在边沿触发方式下，IE0、IE1 可由硬件自动清除； 在电平触发方式下，IE0、IE1 由软件清除。 补充补充: :串行口中断的标志位串行口中断的标志位 TITI 和和 RIRI 则由软件清则由软件清 0.0. 定时器定时器/ /计数器的标志位计数器的标志位 TF0TF0 和和 TF1TF1 由自动硬件清由自动硬件清 0.0. 28MCS-51 单片机有几个中断源？各中断请求如何提出的？中断程序的入口单片机有几个中断源？各中断请求如何提出的？中断程序的入口 地址是多少？地址是多少？ 答：答：8051 单片机单片机一共有 5 个中断源。 外部中断两个 INT0 和 INT，当其为低电平时向 CPU 提出中断请求，有两种触 发方式：电平触发和边沿触发。 两个定时/计数器 T0 和 T1， 当计数满或定时时间到了可向 CPU 提出中断请求， 由软件设置开启和关闭这两个中断。 串行口的发送/接收时数据完成后，（置位 TI/RI），向 CPU 提出中断请求。 各各中断程序的入口地址是：中断程序的入口地址是： MCS-51 系列单片机共有 5 个中断源及入口地址表: 外部中断 0定时计数器中 断 0 外部中断 1定时计数器中 断 1 串行口中断 0003H000BH0013H001BH0023H 29. 已知 FOSC6MHZ，使 P1.7 输出高电平宽 40us，低电平宽 360us 的连续矩 形脉冲，使用 T0 定时的初值分别是多少？ 答：利用 T0 分别定时器 40us 和 360 us 来控制 P1.7 引脚， 初值计算过程：根据晶振得一个机器周期为 2us， 输出高电平宽 40us 时，其初值(T0)28-40/2ECH（40us） 输出低电平宽 360us 时，其初值(T0)28-360/24CH（360us） 30. 已知 FOSC6MHZ，试编写程序，利用 T0 工作在方式 2，使 P1.0 和 P1.1 分 别输出周期为 1ms 和 400us 的方波。此时的时间初值是多少？ 答：采用 200us 定时， 初值计算过程：根据晶振得一个机器周期为 2us， 初值(T0)28-200/29CH 31. 串行通信按时钟的控制方式可分为几种? 答: 串行通信按时钟的控制方式可分为: 串行同