2025年单片机习题集题库及答案

2025年单片机习题集题库及答案一、基础概念题1.判断题：51系列单片机的程序计数器（PC）是16位寄存器，可寻址64KB的程序存储器空间。（）答案：√。51单片机PC为16位，最大寻址范围2^16=65536字节（64KB），符合其架构设计。2.选择题：以下关于STM32F103单片机的描述，错误的是（）A.采用ARMCortex-M3内核B.片上集成Flash存储器和SRAMC.所有I/O口均支持5V容限D.支持多种通信接口（如USART、I2C、SPI）答案：C。STM32F103部分I/O口（如PA0-PA15、PB0-PB15）支持5V容限，PC、PD等端口仅支持3.3V，因此“所有”表述错误。3.填空题：单片机的三总线结构指（）、（）和控制总线。答案：地址总线；数据总线。4.简答题：简述冯·诺依曼结构与哈佛结构的核心区别。答案：冯·诺依曼结构采用程序和数据共享同一存储空间、同一总线的架构，取指令和取数据需分时进行；哈佛结构则将程序存储器与数据存储器分开，拥有独立的地址总线和数据总线，可同时取指令和数据，提高了并行处理能力。51单片机采用哈佛结构，ARMCortex-M系列部分型号（如M0）也采用哈佛结构。5.分析题：某单片机系统中，晶振频率为12MHz，机器周期为1μs（假设为12分频）。若需实现1ms的定时，采用定时器模式1（16位定时器），计算需要写入的初值（请给出计算过程）。答案：机器周期=12/12MHz=1μs。定时时间=（2^16-初值）×机器周期。设初值为X，则1ms=（65536-X）×1μs→65536-X=1000→X=65536-1000=64536（十六进制为0xFC18）。因此初值应为TH=0xFC，TL=0x18。二、寄存器与I/O口配置题6.填空题：51单片机中，P0口作为通用I/O口使用时，需外接（）；其内部结构无（），因此输出高电平时需外部上拉。答案：上拉电阻；上拉晶体管。7.选择题：STM32F103的GPIO端口配置寄存器（CRL、CRH）中，每个I/O口的配置占（）位。A.2B.4C.8D.16答案：B。CRL控制P0-P7，CRH控制P8-P15，每个引脚占4位（2位模式+2位速度/输出类型）。8.简答题：51单片机中，若要将P1.0设为输出高电平，需如何操作？若P1口已被其他引脚占用，是否影响P1.0的配置？答案：直接向P1口写入数据，如P1=0x01（二进制00000001），则P1.0输出高电平，其余引脚输出低电平。51单片机的I/O口为准双向口，每个引脚的状态由端口锁存器控制，因此修改P1口整体值会影响所有引脚，但可通过位操作单独设置（如P1_0=1），不影响其他引脚状态（需注意：直接赋值会覆盖其他位，位操作更安全）。9.编程题（51单片机）：使用P2口控制8位LED（LED低电平点亮），要求初始状态全灭，3秒后全亮，循环执行。晶振11.0592MHz，要求用软件延时实现（需给出延时函数设计思路及主程序代码）。答案：延时函数设计：机器周期=12/11.0592MHz≈1.085μs。假设设计1ms延时，需循环约922次（1ms/1.085μs≈922）。嵌套两层循环可扩展延时时间（如外层循环3000次，内层循环922次，总延时约3000×1ms=3s）。主程序代码：```cinclude<reg52.h>defineucharunsignedchardefineuintunsignedintsbitLED=P2;voiddelay_ms(uintms){uinti,j;for(i=ms;i>0;i--)for(j=922;j>0;j--);}voidmain(){while(1){P2=0xFF;//全灭（高电平）delay_ms(3000);P2=0x00;//全亮（低电平）delay_ms(3000);}}```三、中断系统题10.判断题：51单片机中，外部中断0（INT0）的触发方式可通过TCON寄存器的IT0位设置（0为低电平触发，1为下降沿触发）。（）答案：√。TCON的IT0位控制INT0的触发方式，IT1控制INT1的触发方式。11.选择题：STM32的NVIC（嵌套向量中断控制器）中，中断优先级由（）决定。A.抢占优先级B.子优先级C.抢占优先级和子优先级共同D.中断向量表地址答案：C。STM32的中断优先级由抢占优先级（主优先级）和子优先级（副优先级）共同决定，抢占优先级高的可嵌套低优先级中断，子优先级仅在抢占优先级相同时决定响应顺序。12.简答题：51单片机执行中断服务程序时，为何需保护现场？哪些寄存器通常需要保护？答案：中断可能在主程序执行过程中随机发生，若主程序中使用的寄存器（如ACC、B、PSW、工作寄存器组等）在中断服务程序中被修改，返回主程序后会导致数据错误。因此需在中断服务程序开始时将这些寄存器的值压入堆栈（保护现场），结束前弹出（恢复现场）。13.编程题（STM32）：配置PA0为外部中断源（下降沿触发），中断服务函数中翻转PB1的电平。要求写出GPIO初始化、中断配置及中断服务函数代码（基于标准库）。答案：```cinclude"stm32f10x.h"voidGPIO_Config(void){GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct;//PA0输入（中断源）RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;//上拉输入GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);//PB1输出RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);}voidEXTI_Config(void){EXTI_InitTypeDefEXTI_InitStruct;NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStruct;//映射PA0到EXTI0GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource0);EXTI_InitStruct.EXTI_Line=EXTI_Line0;EXTI_InitStruct.EXTI_Mode=EXTI_Mode_Interrupt;EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger=EXTI_Trigger_Falling;//下降沿触发EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd=ENABLE;EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);//配置NVICNVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel=EXTI0_IRQn;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0x01;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority=0x01;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);}voidEXTI0_IRQHandler(void){//中断服务函数if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0)!=RESET){GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_1,(BitAction)(1-GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_1)));EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);//清除中断标志}}intmain(void){GPIO_Config();EXTI_Config();while(1);}```四、定时器与计数器题14.填空题：51单片机定时器/计数器的四种工作模式中，（）模式为16位自动重装模式，适合用于精确定时。答案：模式2。15.选择题：STM32的高级定时器（如TIM1）支持（）功能，而通用定时器（如TIM2）不支持。A.输入捕获B.输出比较C.死区时间提供D.PWM输出答案：C。高级定时器额外支持死区时间提供、互补输出等，用于电机控制等场景。16.分析题：某51单片机系统使用定时器1的模式1（16位定时器），晶振12MHz，要求产生20ms的定时中断。若系统需要同时使用定时器0，则定时器1的初值应如何计算？是否需要考虑中断优先级？答案：机器周期=1μs，20ms=20000μs。定时时间=（65536-X）×1μs=20000μs→X=65536-20000=45536（十六进制0xB1E0），因此TH1=0xB1，TL1=0xE0。若同时使用定时器0，需在中断初始化时设置两者的优先级（51单片机默认优先级：INT0>Timer0>INT1>Timer1>串口），若需调整优先级，可通过IP寄存器设置（如PS=1提高串口优先级，PT1=1提高Timer1优先级）。17.编程题（51单片机）：使用定时器0的模式2（8位自动重装）实现100μs定时中断，在中断服务函数中对计数器变量cnt加1，当cnt=1000时，翻转P3.7的电平（晶振12MHz）。要求写出定时器初始化、中断服务函数及主程序代码。答案：```cinclude<reg52.h>defineucharunsignedchardefineuintunsignedintsbitLED=P3^7;ucharcnt=0;voidTimer0_Init(void){TMOD=0x02;//定时器0模式2（8位自动重装）TH0=0x9C;//初值计算：100μs=（256-X）×1μs→X=256-100=156=0x9CTL0=0x9C;ET0=1;//使能定时器0中断EA=1;//总中断使能TR0=1;//启动定时器0}voidTimer0_ISR()interrupt1{//中断号1（定时器0）cnt++;if(cnt>=1000){LED=~LED;cnt=0;}}voidmain(){Timer0_Init();while(1);//等待中断}```五、串口通信题18.填空题：51单片机串口通信中，若波特率为9600bps，晶振11.0592MHz，SMOD=0（波特率不加倍），则定时器1的溢出率应为（）。答案：9600bps。串口波特率计算公式：波特率=（2^SMOD/32）×（定时器1溢出率）。当SMOD=0时，溢出率=9600×32=307200Hz，定时器1工作于模式2（自动重装），初值X=256-(11.0592MHz/(12×307200))=256-3=253（0xFD）。19.选择题：STM32的USART接口中，若要实现全双工通信，至少需要（）根信号线。A.1B.2C.3D.4答案：B。全双工需TX（发送）和RX（接收）两根线，GND为参考地，通常不计入信号线数量。20.简答题：51单片机串口通信中，为何通常选择晶振11.0592MHz而非12MHz？答案：12MHz晶振在计算9600bps波特率时，定时器1初值为256-(12MHz/(12×32×9600))=256-3.255≈252.745（非整数），导致波特率误差较大（约3.5%）；而11.0592MHz晶振计算得初值256-(11.0592MHz/(12×32×9600))=256-3=253（整数），波特率无误差，因此更适合串口通信。21.编程题（STM32）：配置USART1（波特率115200，8位数据位，1位停止位，无校验），实现通过串口发送字符串“Hello,MCU!”。要求写出USART初始化及发送函数代码（基于标准库，晶振72MHz）。答案：```cinclude"stm32f10x.h"voidUSART1_Init(void){GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct;USART_InitTypeDefUSART_InitStruct;//使能时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//TX（PA9）推挽输出GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;//复用推挽输出GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);//RX（PA10）浮空输入GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);//USART配置USART_InitStruct.USART_BaudRate=115200;USART_InitStruct.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;USART_InitStruct.USART_StopBits=USART_StopBits_1;USART_InitStruct.USART_Parity=USART_Parity_No;USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;USART_InitStruct.USART_Mode=USART_Mode_Tx;//仅发送USART_Init(USART1,&USART_InitStruct);USART_Cmd(USART1,ENABLE);//使能USART1}voidUSART1_SendStr(charstr){while(str){USART_SendData(USART1,str++);while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);//等待发送完成}}intmain(void){USART1_Init();USART1_SendStr("Hello,MCU!");while(1);}```六、综合应用题22.设计题：使用STC89C52单片机（晶振11.0592MHz）设计一个温度监测系统，要求：（1）通过ADC0832采集温度传感器（输出0-5V，对应0-100℃）的模拟信号；（2）将温度值通过串口（9600bps）发送至上位机；（3）当温度超过80℃时，P2.0控制的蜂鸣器报警（低电平触发）。要求：画出简化硬件连接图（标注关键引脚），写出ADC读取、温度计算、串口发送及报警判断的核心代码。答案：硬件连接：-STC89C52的P1.0（CS）→ADC0832的CS；-P1.1（CLK）→ADC0832的CLK；-P1.2（DO/DI）→ADC0832的DO/DI（双向）；-串口TXD（P3.1）→上位机RX；-P2.0→蜂鸣器（经三极管驱动）；-温度传感器输出→ADC0832的CH0（IN+）。核心代码：```cinclude<reg52.h>include<intrins.h>defineucharunsignedchardefineuintunsignedintsbitCS=P1^0;sbitCLK=P1^1;sbitDIO=P1^2;sbitBuzzer=P2^0;uchartemp_value;//温度值（℃）//ADC0832读取函数（单通道）ucharRead_ADC0832(){uchari,dat=0;CS=0;//启动转换CLK=0;DIO=1;_nop_();CLK=1;_nop_();//起始位CLK=0;DIO=1;_nop_();CLK=1;_nop_();//通道选择（CH0）CLK=0;DIO=0;_nop_();CLK=1;_nop_();CLK=0;DIO=1;//释放DIOfo