(2025年)单片机原理及应用期末考试题试卷及参考答案

(2025年)单片机原理及应用期末考试题试卷及参考答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.8051单片机中，若晶振频率为6MHz，一个机器周期等于（）μs。A.1B.2C.3D.4答案：B解析：机器周期是单片机完成一个基本操作所需要的时间，机器周期=12/晶振频率。已知晶振频率为6MHz，代入可得机器周期=12/6×10⁶=2×10⁻⁶s=2μs。2.单片机程序存储器的寻址范围是由程序计数器PC的位数决定的，8051的PC为16位，因此其寻址范围是（）。A.4KBB.64KBC.8KBD.128KB答案：B解析：程序计数器PC为16位，其可表示的地址范围是0000H-FFFFH，地址总数为2¹⁶=65536个，每个地址对应一个存储单元，存储容量为65536B=64KB。3.当8051单片机的晶振频率为12MHz时，ALE信号的频率为（）。A.1MHzB.2MHzC.3MHzD.4MHz答案：B解析：ALE信号是地址锁存允许信号，在一个机器周期中，ALE信号会出现两次。机器周期=12/晶振频率，当晶振频率为12MHz时，机器周期为1μs。ALE信号的频率是晶振频率的1/6，所以ALE信号频率为12MHz/6=2MHz。4.8051单片机的P0口，当使用外部存储器时它是一个（）。A.数据口B.地址口C.地址/数据复用口D.控制口答案：C解析：在8051单片机中，当使用外部存储器时，P0口分时复用作为低8位地址线和8位数据线。在一个机器周期内，先输出低8位地址，然后再作为数据线传输数据。5.若要使P1口的低4位输出0，高4位保持不变，应执行一条（）指令。A.ANLP1,0F0HB.ORLP1,0F0HC.XRLP1,0F0HD.MOVP1,0F0H答案：A解析：ANL是逻辑与指令。将P1口的值与0F0H进行逻辑与运算，低4位与0相与结果为0，高4位与1相与保持不变。6.8051单片机的定时器/计数器工作方式0是（）。A.8位自动重装方式B.13位计数方式C.16位计数方式D.两个8位计数方式答案：B解析：定时器/计数器工作方式0是13位计数方式，由THx的8位和TLx的低5位组成。7.串行口工作方式1的波特率是（）。A.固定的，为fosc/32B.固定的，为fosc/16C.可变的，通过定时器/计数器T1的溢出率设定D.固定的，为fosc/64答案：C解析：串行口工作方式1的波特率是可变的，由定时器/计数器T1的溢出率和SMOD（波特率倍增位）共同决定，其计算公式为：波特率=2^SMOD/32×T1溢出率。8.8051单片机响应中断后，中断服务程序的入口地址是（）。A.由用户在中断服务程序中设定B.由中断控制器自动产生C.固定的D.由程序计数器PC决定答案：C解析：8051单片机的各个中断源都有固定的中断服务程序入口地址，例如外部中断0的入口地址是0003H，定时器0中断的入口地址是000BH等。9.若要将累加器A中的内容循环左移一位，应使用（）指令。A.RLCAB.RLAC.RRCAD.RRA答案：B解析：RL是循环左移指令，将累加器A中的内容循环左移一位，最高位进入最低位。RLC是带进位循环左移指令，会将进位标志位Cy参与循环。RRC和RR分别是带进位循环右移和循环右移指令。10.8051单片机复位后，PC的值为（）。A.0000HB.0003HC.000BHD.0013H答案：A解析：单片机复位后，程序计数器PC的值被初始化为0000H，所以复位后程序从0000H地址开始执行。二、填空题（每题2分，共20分）1.8051单片机的内部数据存储器分为（）、（）和（）三个区域。答案：工作寄存器区、位寻址区、通用数据存储区解析：8051单片机内部数据存储器00H-1FH为工作寄存器区，可分为4组工作寄存器；20H-2FH为位寻址区，这16个字节的每一位都可以单独寻址；30H-7FH为通用数据存储区，用于存放用户数据。2.8051单片机的P3口除了作为通用I/O口使用外，还具有（）功能。答案：第二功能解析：P3口的每一位都有第二功能，例如P3.0（RXD）为串行数据接收端，P3.1（TXD）为串行数据发送端等。3.定时器/计数器的四种工作方式中，方式（）是16位计数方式。答案：1解析：定时器/计数器工作方式1是16位计数方式，由THx和TLx组成16位计数器。4.串行口的工作方式有（）、（）、（）和（）四种。答案：方式0、方式1、方式2、方式3解析：串行口的工作方式0为同步移位寄存器方式，方式1为8位异步通信方式，方式2为9位异步通信方式，方式3也为9位异步通信方式。5.8051单片机的中断系统有（）个中断源，（）个中断优先级。答案：5、2解析：8051单片机的中断源有外部中断0、定时器0中断、外部中断1、定时器1中断和串行口中断共5个中断源，有高、低2个中断优先级。6.若要使定时器/计数器T0工作在方式2下，应将TMOD寄存器的（）位和（）位分别设置为0和1。答案：M1、M0解析：TMOD寄存器用于设置定时器/计数器的工作方式，M1和M0是工作方式选择位。当M1M0=01时，定时器/计数器工作在方式2。7.单片机的堆栈是按照（）原则进行数据存取的。答案：后进先出（LIFO）解析：堆栈是一种特殊的数据存储区，数据的存入和取出遵循后进先出的原则，即最后存入的数据最先被取出。8.8051单片机的程序状态字寄存器PSW中，（）位是进位标志位，（）位是奇偶标志位。答案：Cy、P解析：PSW寄存器中的Cy位是进位标志位，在进行加法或减法运算时，若产生进位或借位，Cy置1；P位是奇偶标志位，用于表示累加器A中1的个数的奇偶性。9.若要使外部中断0为低电平触发方式，应将（）寄存器的（）位设置为0。答案：TCON、IT0解析：TCON寄存器中的IT0位是外部中断0的触发方式选择位，当IT0=0时，外部中断0为低电平触发方式。10.单片机的指令系统按功能可分为（）、（）、（）、（）和（）五大类。答案：数据传送类、算术运算类、逻辑运算类、控制转移类、位操作类解析：这五大类指令涵盖了单片机进行数据处理、运算、程序控制等基本操作。三、简答题（每题10分，共30分）1.简述8051单片机的存储器结构。答案：8051单片机的存储器结构采用哈佛结构，即程序存储器和数据存储器是分开编址的。-程序存储器：用于存放程序和表格常数。8051单片机的程序存储器地址范围为0000H-FFFFH，共64KB。其中，0000H-0002H是复位入口地址，0003H-0023H是各中断源的中断服务程序入口地址。当EA引脚接高电平时，程序先从内部程序存储器（0000H-0FFFH）开始执行，当地址超过0FFFH时，自动转向外部程序存储器；当EA引脚接低电平时，程序直接从外部程序存储器开始执行。-数据存储器：分为内部数据存储器和外部数据存储器。内部数据存储器又可分为三个区域：00H-1FH为工作寄存器区，可分为4组工作寄存器；20H-2FH为位寻址区，这16个字节的每一位都可以单独寻址；30H-7FH为通用数据存储区，用于存放用户数据。8051单片机的内部数据存储器容量为128B。外部数据存储器的地址范围为0000H-FFFFH，共64KB，通过P0口和P2口进行寻址。2.说明定时器/计数器的四种工作方式的特点。答案：-方式0：13位计数方式，由THx的8位和TLx的低5位组成13位计数器。其计数范围为1-8192。当计数器计满溢出时，硬件自动将TFx置1，向CPU申请中断。方式0与早期的MCS-48单片机的定时器/计数器兼容，但由于其计数位数不是8位或16位，使用不太方便，现在已较少使用。-方式1：16位计数方式，由THx和TLx组成16位计数器。计数范围为1-65536。方式1的计数范围较大，适用于对计数范围要求较高的场合。当计数器计满溢出时，TFx置1申请中断，需要用户在中断服务程序中重新给计数器赋初值。-方式2：8位自动重装方式，TLx作为8位计数器，THx作为8位初值寄存器。当TLx计满溢出时，硬件自动将THx中的初值重新装入TLx中，继续计数。计数范围为1-256。方式2适用于需要定时或计数时间固定的场合，例如串行口波特率发生器。-方式3：仅适用于定时器/计数器T0。将T0分为两个独立的8位计数器TL0和TH0。TL0使用T0的控制位和中断源，可工作在定时器或计数器模式；TH0固定为定时器模式，使用T1的控制位TR1和中断标志位TF1。方式3一般用于需要增加一个8位定时器的场合。3.简述单片机中断响应的过程。答案：单片机中断响应的过程主要包括以下几个步骤：-中断请求检测：单片机在每个机器周期的S5P2时刻对各中断源的中断请求标志进行检测。如果有中断请求标志被置1，说明有中断源发出了中断请求。-中断优先级判别：如果有多个中断源同时发出中断请求，单片机根据中断优先级进行判别。8051单片机有高、低2个中断优先级，同一优先级内按照固定的中断优先级顺序排队，优先级顺序为：外部中断0>定时器0中断>外部中断1>定时器1中断>串行口中断。-中断响应条件判断：单片机要响应中断，需要满足以下条件：无同级或高级中断正在服务；当前指令执行完毕；若现行指令为RETI或访问IE、IP的指令，执行完该指令后还需再执行一条指令。-保护断点：当满足中断响应条件时，单片机将当前程序计数器PC的值（即断点地址）压入堆栈，以便中断服务程序执行完毕后能正确返回原程序继续执行。-中断服务程序入口地址装入PC：单片机根据中断源的不同，将对应的中断服务程序入口地址装入PC，从而跳转到中断服务程序开始执行。-执行中断服务程序：在中断服务程序中，单片机完成相应的中断处理任务。在中断服务程序中，通常需要进行现场保护和恢复，以防止中断服务程序对主程序的数据和状态产生影响。-中断返回：中断服务程序执行完毕后，执行RETI指令，该指令将堆栈中的断点地址弹出到PC中，使程序返回到原断点处继续执行。四、编程题（每题15分，共30分）1.编写一个程序，使用定时器/计数器T0工作在方式1下，定时10ms，在P1.0引脚上输出周期为20ms的方波。已知晶振频率为12MHz。答案：```asmORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPINT_T0MAIN:MOVTMOD,01H;设置T0工作在方式1MOVTH0,0FCH;给T0赋初值，定时10msMOVTL0,18HSETBET0;允许T0中断SETBEA;全局中断允许SETBTR0;启动T0SJMP$;等待中断INT_T0:MOVTH0,0FCH;重新赋初值MOVTL0,18HCPLP1.0;取反P1.0引脚电平RETIEND```解析：-首先，在主程序中，将TMOD寄存器设置为01H，使T0工作在方式1。-计算定时10ms的初值：机器周期为1μs，10ms需要计数10000次，65536-10000=55536，转换为十六进制为0D8F0H，所以TH0=0FCH，TL0=18H。-然后，设置中断允许位ET0和全局中断允许位EA，启动T0计数器。-在中断服务程序中，重新给T0赋初值，将P1.0引脚电平取反，最后执行RETI指令返回主程序。2.编写一个程序，实现8051单片机与PC机之间的串行通信，波特率为9600bps，晶振频率为11.0592MHz。要求将接收到的数据原样返回给PC机。答案：```asmORG0000HLJMPMAINORG0023HLJMPSERIAL_INTMAIN:M