(2025年)单片机原理及接口技术试题及答案

(2025年)单片机原理及接口技术试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.8051单片机中，若晶振频率为12MHz，则一个机器周期的时间为（）。A.1μsB.2μsC.0.5μsD.12μs2.以下寄存器中，不属于8051特殊功能寄存器（SFR）的是（）。A.ACCB.DPTRC.SPD.PC3.当8051的PSW寄存器中RS1=1、RS0=0时，当前工作寄存器组为（）。A.0组B.1组C.2组D.3组4.若要使8051的P1口作为输入口使用，需先向P1口写入（）。A.0x00B.0xFFC.0x55D.0xAA5.8051的中断系统中，优先级最高的中断源是（）。A.外部中断0（INT0）B.定时器0溢出中断（TF0）C.外部中断1（INT1）D.串行口中断（RI/TI）6.定时器/计数器T0工作在模式1时，其计数位数为（）。A.8位B.13位C.16位D.自动重装8位7.以下指令中，属于立即寻址方式的是（）。A.MOVA,R0B.MOVA,@R0C.MOVA,30HD.MOVA,30H8.8051串行通信中，若SM0=0、SM1=1，则串行口工作在（）。A.模式0（同步移位寄存器）B.模式1（10位异步收发）C.模式2（11位异步收发）D.模式3（11位异步收发）9.若要扩展8051的外部数据存储器，需使用的控制信号是（）。A.PSENB.ALEC.EAD.WR和RD10.AD转换中，若参考电压为5V，采用8位ADC，则最小分辨率为（）。A.5mVB.19.53mVC.39.06mVD.78.12mV二、填空题（每空1分，共20分）1.8051单片机的CPU由（）和（）两部分组成。2.片内数据存储器中，地址00H~1FH的区域是（），20H~2FH的区域是（）。3.8051的程序计数器（PC）是（）位寄存器，其寻址范围为（）。4.指令“MOVA,@R1”的寻址方式是（）；指令“MOVCA,@A+DPTR”的寻址方式是（）。5.中断响应过程中，CPU需要完成（）、（）和（）三个主要操作。6.定时器/计数器T1工作在模式2时，其最大定时时间（晶振12MHz）为（）μs。7.串行口模式1的波特率由（）的溢出率决定，通常需设置（）为自动重装模式。8.若P3口的第二功能为RXD和TXD，则对应的引脚是（）和（）。9.DAC0832的三种工作方式为（）、（）和（）。10.单片机最小系统通常包括（）、（）和（）。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述8051单片机中程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）的主要区别。2.说明中断优先级寄存器IP的作用，并列举8051默认的中断优先级顺序（从高到低）。3.比较定时器/计数器的模式1和模式2在结构、功能上的差异。4.解释8051并行I/O口的“准双向”特性，并说明其作为输入口时的操作注意事项。5.简述A/D转换的基本步骤，并说明逐次逼近型ADC的工作原理。四、分析题（每题10分，共20分）1.分析以下C51程序的功能，并说明各语句的作用（晶振12MHz）：```cinclude<reg51.h>sbitLED=P1^0;voidtimer0_init(){TMOD=0x01;//设置T0为模式1TH0=0xFC;//初值高8位TL0=0x66;//初值低8位ET0=1;//使能T0中断EA=1;//开总中断TR0=1;//启动T0}voidtimer0_isr()interrupt1{TH0=0xFC;//重装初值TL0=0x66;LED=~LED;//取反LED状态}voidmain(){timer0_init();while(1);//主循环等待中断}```2.如图所示（假设电路：8051通过P2口连接8位D/A转换器DAC0832，采用单缓冲方式，Vref=-5V），分析以下代码的功能，并计算输出电压的范围：```cinclude<reg51.h>defineDAC0832P2voidmain(){unsignedchari;while(1){for(i=0;i<255;i++){DAC0832=i;for(j=0;j<100;j++);//延时}for(i=255;i>0;i--){DAC0832=i;for(j=0;j<100;j++);}}}```五、设计题（20分）设计一个基于8051单片机的温度监控系统，要求：（1）使用DS18B20数字温度传感器（单总线接口）采集温度；（2）通过LCD1602液晶显示器实时显示温度值（格式：“TEMP:25.6℃”）；（3）当温度超过30℃时，驱动蜂鸣器（接P3.7）报警。要求：①画出硬件连接示意图（标注关键引脚）；②写出主程序的软件流程（包括初始化、温度采集、显示、报警判断步骤）；③给出DS18B20初始化、读温度数据的关键函数（用C51编写）。答案一、单项选择题1.A2.D3.C4.B5.A6.C7.C8.B9.D10.B二、填空题1.运算器；控制器2.工作寄存器区；位寻址区3.16；64KB（0000H~FFFFH）4.寄存器间接寻址；变址寻址5.保护断点；关中断；转向中断服务程序6.256（注：模式2为8位自动重装，计数最大值256，晶振12MHz时，机器周期1μs，定时时间=256×1μs=256μs）7.定时器T1；T1（模式2）8.P3.0；P3.19.单缓冲方式；双缓冲方式；直通方式10.单片机芯片；时钟电路；复位电路三、简答题1.区别：①程序存储器（ROM）用于存放程序和固定数据，掉电不丢失；数据存储器（RAM）用于存放运行中的临时数据，掉电丢失。②ROM访问使用MOVC指令，RAM访问使用MOV指令。③8051片内ROM最大4KB（如8051），片外可扩展至64KB；片内RAM最大128B（51子系列），片外可扩展至64KB。2.IP（中断优先级寄存器）用于设置各中断源的优先级（高/低）。8051默认优先级顺序（从高到低）：外部中断0（INT0）→定时器0（TF0）→外部中断1（INT1）→定时器1（TF1）→串行口（RI/TI）。3.模式1为16位定时器/计数器（THx和TLx组成16位寄存器），计数溢出后需手动重装初值；模式2为8位自动重装模式（TLx作为计数寄存器，THx保存初值，溢出时自动将THx值重装到TLx）。模式1适合长定时/计数场景，模式2适合需要重复定时（如波特率发生器）的场景。4.准双向特性：I/O口作为输出时可直接写0/1；作为输入时需先向端口写1（使内部上拉电阻生效），否则可能读取到错误数据（若端口之前输出过0，引脚被拉低，此时直接读会得到0）。注意事项：输入前必须先写1，避免读取到端口锁存器的旧值。5.A/D转换步骤：采样→保持→量化→编码。逐次逼近型ADC工作原理：通过比较器将输入模拟电压与D/A转换器输出的试探电压比较，从最高位开始逐位确定二进制数的每一位，最终得到与模拟电压对应的数字量。四、分析题1.程序功能：利用定时器0中断控制LED以固定频率闪烁。-TMOD=0x01：设置T0为模式1（16位定时器）；-TH0=0xFC，TL0=0x66：初值计算（晶振12MHz，机器周期1μs，定时时间=（65536-0xFC66）×1μs=（65536-64614）=922μs≈1ms）；-ET0=1，EA=1：使能T0中断和总中断；-TR0=1：启动T0；-中断服务程序中重装初值并取反LED，实现每约2ms（两次中断）LED状态翻转，最终LED闪烁频率约为500Hz。2.功能：通过DAC0832输出三角波（电压先线性上升至最大值，再线性下降）。-DAC0832为8位D/A转换器，输入数字量i范围0~255；-输出电压公式：Vout=-Vref×(i/255)（单缓冲方式，Vref=-5V时，Vout=5×(i/255)；-i从0到255时，Vout从0V线性上升至约4.98V；i从255到0时，Vout从约4.98V线性下降至0V；-最终输出三角波的电压范围为0V~5V（近似）。五、设计题①硬件连接示意图（关键引脚）：-8051单片机：P1.0连接DS18B20的数据总线（DQ）；P2口连接LCD1602的D0~D7（8位并行）；P2.5接LCD的RS（数据/命令选择），P2.6接R/W（读写控制，接地设为写模式），P2.7接E（使能信号）；P3.7接蜂鸣器（经三极管驱动）。-其他：DS18B20的VCC接+5V，GND接地（需上拉电阻10kΩ到VCC）；LCD1602的VCC、GND接电源，VO接电位器调节对比度。②软件流程：初始化：-单片机端口初始化（P1.0设为输入/输出，P2口设为输出，P3.7设为输出）；-LCD1602初始化（发送命令：清屏、功能设置8位、显示开、光标关等）；-DS18B20初始化（发送复位脉冲，检测存在脉冲）。主循环：1.启动DS18B20温度转换（发送跳过ROM命令0xCC，发送转换命令0x44）；2.延时等待转换完成（约750ms）；3.读取温度数据（发送读暂存器命令0xBE，读取2字节温度值）；4.温度值处理（高字节符号位判断，低字节右移4位得整数部分，低4位×0.0625得小数部分）；5.LCD显示（格式化字符串“TEMP:XX.X℃”，发送到LCD）；6.报警判断：若温度＞30℃，P3.7输出低电平（驱动蜂鸣器）；否则输出高电平（关闭蜂鸣器）；7.重复循环。③关键函数（C51）：```cinclude<reg51.h>sbitDQ=P1^0;//DS18B20数据总线sbitBuzzer=P3^7;//DS18B20复位函数voidds18b20_reset(){DQ=0;//拉低总线delay_us(480);//延时≥480μsDQ=1;//释放总线delay_us(60);//等待存在脉冲}//检测DS18B20存在函数（返回1存在，0不存在）bitds18b20_presence(){bitpresence;presence=DQ;//读取总线状态delay_us(420);//延时等待return!presence;}//向DS18B20写1字节voidds18b20_write_byte(unsignedchardat){unsignedchari;for(i=0;i<8;i++){DQ=0;//拉低总线开始写周期delay_us(2);//延时2μsDQ=dat&0x01;//写最低位delay_us(60);//保持60μsDQ=1;//释放总线dat>>=1;//右移准备下一位}}//从DS18B20读1字节unsignedchards18b20_read_byte(){unsignedchari,dat=0;for(i=0;i<8;i++){DQ=0;//拉低总线启动读周期delay_us(2);DQ=1;//释放总线delay_us(8);dat>>=1;//右移if(DQ)dat|=0x80;//读取当前位delay_us(50);//等待周期结束}returndat;}//读取温度值