(2025年)单片机原理和应用综合习题和答案

(2025年)单片机原理和应用综合习题和答案一、选择题（每题2分，共20分）1.以下关于8051单片机CPU结构的描述，错误的是（）A.包含算术逻辑单元（ALU）和控制器B.程序计数器（PC）是16位寄存器，用于存储下一条要执行指令的地址C.累加器A是8位寄存器，所有运算结果必须经A中转D.通用寄存器组R0-R7位于片内RAM的00H-1FH区域，可通过PSW的RS1、RS0选择工作区答案：C（部分运算可直接在寄存器间进行，如MOVR1,R2）2.某单片机系统采用12MHz晶振，若定时器T0工作于模式1（16位定时器），要产生1ms定时中断，其初值应为（）（机器周期=12/晶振频率）A.0xFC66HB.0x039AHC.0x0000HD.0xFF9CH答案：A（机器周期=1μs，1ms=1000μs，初值=65536-1000=64536=0xFC66H）3.8051单片机的P0口作为通用I/O口使用时，需外接上拉电阻的原因是（）A.P0口内部无上拉电阻，高电平输出时需外部提供驱动B.P0口是开漏输出，必须外接上拉才能正确输出高电平C.P0口作为地址/数据总线时需上拉，作为I/O口时不需要D.外接上拉电阻可提高端口的抗干扰能力答案：B（P0口内部为漏极开路结构，输出高电平时需外部上拉）4.以下关于中断优先级的描述，正确的是（）A.8051单片机默认优先级从高到低为：外部中断0、定时器0、外部中断1、定时器1、串口中断B.可通过IP寄存器设置中断优先级，每个中断源可独立设置为高或低优先级C.低优先级中断正在响应时，高优先级中断无法打断D.同一优先级的中断源按查询顺序响应，外部中断0优先级最高答案：A（B选项中8051仅支持两级优先级，同一级内按固定顺序；C选项高优先级可打断低优先级；D选项同一优先级内顺序固定）5.单片机串行通信中，若采用方式1（10位异步通信），波特率由（）决定A.定时器T1的溢出率和SMOD位B.定时器T0的溢出率C.晶振频率直接分频D.专用波特率发生器答案：A（方式1波特率=（2^SMOD/32）×（定时器T1溢出率））6.某单片机系统需扩展外部RAM，其地址总线由（）提供A.P0口（低8位）和P2口（高8位）B.P1口和P3口C.P0口（高8位）和P2口（低8位）D.仅P0口答案：A（P0口分时复用为低8位地址和数据总线，P2口提供高8位地址）7.ADC0809与单片机接口时，若采用查询方式读取转换结果，需检测的引脚是（）A.EOC（转换结束信号）B.ALE（地址锁存允许）C.START（启动转换）D.OE（输出允许）答案：A（查询EOC是否变高以判断转换完成）8.以下关于低功耗模式的描述，错误的是（）A.空闲模式下CPU停止工作，定时器、中断系统继续运行B.掉电模式下所有时钟停止，RAM数据保持C.退出掉电模式需复位或外部中断D.空闲模式下可通过任意中断或复位唤醒答案：C（掉电模式仅能通过复位唤醒，部分单片机支持外部中断唤醒）9.编写单片机C51程序时，若定义变量“unsignedchardataa;”，则变量a存储于（）A.片内RAM的直接寻址区（00H-7FH）B.片内RAM的间接寻址区（00H-7FH）C.片外RAM的低256字节D.特殊功能寄存器区（80H-FFH）答案：A（data关键字指定片内直接寻址RAM）10.某按键通过P3.2（INT0）接单片机，采用边沿触发中断。若按键抖动时间约10ms，为消除抖动，以下措施无效的是（）A.在中断服务程序中延时15ms后再次检测按键状态B.硬件上并联0.1μF电容到地C.在中断触发后立即清除中断标志D.使用软件计数器记录按键持续时间答案：C（清除中断标志不影响抖动，需延时或硬件滤波）二、填空题（每空1分，共20分）1.8051单片机的片内RAM中，（）单元（地址范围）既可位寻址又可字节寻址。答案：20H-2FH2.指令“MOVCA,@A+DPTR”的寻址方式是（），用于访问（）存储器。答案：变址寻址；程序（ROM）3.定时器T0工作于模式2（自动重装初值）时，其寄存器TH0和TL0的关系是（），该模式适用于（）场景。答案：TH0为重装值，TL0计数溢出后自动从TH0重装；精确波特率发生器或固定频率脉冲输出4.串口控制寄存器SCON中，REN位的作用是（），TI位的作用是（）。答案：允许串行接收；发送中断标志5.若晶振频率为11.0592MHz，定时器T1工作于模式2，SMOD=1，要实现9600bps的波特率，T1的初值应为（）（计算式：波特率=（2^SMOD/32）×（fosc/(12×(256-X))））。答案：0xFD（代入公式：9600=(2/32)×(11059200/(12×(256-X)))，解得X=253=0xFD）6.单片机扩展8位D/A转换器DAC0832时，若采用单缓冲方式，需将（）和（）引脚同时接高电平，使两个寄存器同时选通。答案：ILE；XFER7.若P1口输出“10101010B”，外接8只共阳极LED（正极接VCC），则点亮的LED对应P1口的（）位（填“0”或“1”）。答案：0（共阳极LED低电平点亮）8.访问片外RAM的指令是（）和（），其操作数通过（）口传输。答案：MOVXA,@DPTR；MOVX@DPTR,A；P09.单片机复位后，PC=（），SP=（），P0-P3口的初始状态为（）。答案：0000H；07H；全高电平10.若要使能外部中断1（INT1）并设置为低电平触发，需设置IE寄存器的（）位和（）位，同时设置TCON寄存器的（）位为0。答案：EA（总中断）；EX1（外部中断1允许）；IT1（触发方式）三、简答题（每题6分，共30分）1.简述哈佛结构与冯诺依曼结构的区别，并说明单片机为何多采用哈佛结构。答案：哈佛结构将程序存储器和数据存储器分开，有独立的地址总线和数据总线，可同时访问程序和数据；冯诺依曼结构程序和数据共用存储器及总线。单片机需频繁取指令和读写数据，哈佛结构通过并行访问提高效率，且程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）特性不同（如ROM需掉电保存），分开设计更合理。2.说明中断响应的条件及过程。答案：条件：①中断源有中断请求；②总中断允许（EA=1）；③对应中断允许位（如EX0）=1；④无更高优先级中断正在响应；⑤当前指令未执行完（除RETI和访问IE、IP的指令）。过程：①检测中断请求；②保护断点（PC值压栈）；③清除中断标志（部分需软件清除）；④跳转到中断服务程序入口地址；⑤执行中断服务程序；⑥执行RETI指令（恢复PC，开放中断）。3.定时器T0工作于模式1（16位定时器），晶振12MHz，要求产生50ms定时中断。计算初值并说明如何实现1秒定时（需级联）。答案：机器周期=1μs，50ms=50000μs，初值=65536-50000=15536=0x3CB0H。1秒=1000ms，需20次50ms中断。在中断服务程序中设置计数器（如变量cnt），每次中断cnt++，当cnt=20时执行定时任务并清零cnt。4.分析P3口的第二功能，并举例说明其应用。答案：P3口各引脚第二功能：P3.0（RXD，串口接收）、P3.1（TXD，串口发送）、P3.2（INT0，外部中断0）、P3.3（INT1，外部中断1）、P3.4（T0，定时器0外部计数输入）、P3.5（T1，定时器1外部计数输入）、P3.6（WR，外部RAM写选通）、P3.7（RD，外部RAM读选通）。例如，P3.2作为外部中断0输入，可连接按键实现按键中断响应；P3.0和P3.1用于串口通信，连接RS232转换芯片实现与PC通信。5.简述ADC0809与单片机的接口方法（包括硬件连接和软件流程）。答案：硬件连接：①地址线A、B、C接单片机I/O口（如P0.0-P0.2），选择通道；②ALE接单片机I/O口（或与START同接），锁存地址；③START接单片机I/O口，启动转换；④EOC接单片机I/O口（或中断引脚），指示转换完成；⑤OE接单片机I/O口，输出允许；⑥数据总线D0-D7接单片机P0口（或其他I/O口）。软件流程：①设置地址，输出ALE正脉冲锁存通道；②输出START正脉冲启动转换；③查询EOC（或等待中断）；④EOC变高后输出OE高电平，读取P0口数据；⑤处理转换结果。四、分析题（每题10分，共20分）1.图1为某单片机系统电路（略），其中P1.0接蜂鸣器（低电平触发），P2.0-P2.3接4位拨码开关（高电平表示“1”，低电平表示“0”）。编写C51程序，要求：当拨码开关值（二进制）大于5时，蜂鸣器发声（持续1秒），否则不发声。（需包含主函数、按键扫描和蜂鸣器控制）答案：```cinclude<reg51.h>sbitBuzzer=P1^0;sbitSW0=P2^0;sbitSW1=P2^1;sbitSW2=P2^2;sbitSW3=P2^3;voiddelay_ms(unsignedintms){unsignedinti,j;for(i=0;i<ms;i++)for(j=0;j<123;j++);}voidmain(){unsignedcharsw_value;while(1){sw_value=(SW3<<3)|(SW2<<2)|(SW1<<1)|SW0;//读取拨码值if(sw_value>5){Buzzer=0;//蜂鸣器发声delay_ms(1000);Buzzer=1;//关闭}else{Buzzer=1;}delay_ms(10);//防抖}}```2.阅读以下8051汇编程序，说明其功能，并分析执行后累加器A和PSW中CY、AC、OV标志位的状态。```asmMOVA,0ABHADDA,59H```答案：功能：将十六进制数0ABH（十进制171）与59H（十进制89）相加，结果存入累加器A。计算过程：0ABH+59H=00H（低位）+1（进位）=00H+100H=100H，实际A=00H，CY=1（最高位进位）。AC标志：低4位相加（0BH+09H=14H），产生进位（AC=1）。OV标志：补码运算中，两正数相加结果溢出（171+89=260>127），OV=1。最终状态：A=00H，CY=1，AC=1，OV=1。五、应用题（20分）设计一个基于8051单片机的温度采集系统，要求：使用DS18B20数字温度传感器，通过单总线接口与单片机连接；每5秒采集一次温度，超过30℃时点亮LED（P1.0），否则熄灭；通过串口（9600bps，8位数据，1位停止位）将温度值上传至PC。（需说明硬件连接、软件流程及关键代码）答案：硬件连接：-DS18B20的数据总线DQ接单片机P3.7（单总线需上拉电阻4.7kΩ到VCC）；-LED阳极接VCC，阴极通过1kΩ电阻接P1.0；-串口通过MAX232芯片转换电平，TXD（P3.1）接MAX232的T1IN，RXD（P3.0）接MAX232的R1OUT，MAX232的T1OUT接PC的COM口。软件流程：1.初始化：设置串口（SCON=0x50，定时器T1模式2，初值0xFD，SMOD=0，启动T1；EA=1，ES=1）；初始化DS18B20（发送复位脉冲，检测应答）。2.主循环：每5秒执行一次：a.启动DS18B20温度转换（发送跳过ROM指令0xCC，转换指令0x44）；b.等待转换完成（检测DQ引脚状态）；c.读取温度寄存器（发送读寄存器指令0xBE，读取2字节数据）；d.处理温度值（高字节符号位，低字节右移4位得整数部分，如0x0190H=25.0℃）；e.比较温度：若>30℃，P1.0=0（LED亮），否则P1.0=1；f.通过串口发送温度值（将温度转换为ASCII字符串，调用发送函数）。关键代码（C51）：```cinclude<reg51.h>include<intrins.h>defineucharunsignedchardefineuintunsignedintsbitDQ=P3^7;//DS18B20数据口sbitLED=P1^0;//串口初始化（9600bps，11.0592MHz晶振）voidUART_Init(){SCON=0x50;//方式1，允许接收TMOD|=0x20;//T1模式2TH1=TL1=0xFD;//初值TR1=1;//启动T1EA=1;//开总中断ES=1;//开串口中断}//DS18B20复位voidDS18B20_Reset(){DQ=0;delay_us(480);//拉低480μsDQ=1;delay_us(60);//释放，等待应答}//读DS18B20一位bitRead_Bit(){DQ=0;_nop_();//稍作延迟DQ=1;delay_us(10);returnDQ;}//读DS18B20一字节ucharRead_Byte(){uchari,dat=0;for(i=0;i<8;i++){dat>>=1;if(Read_Bit())dat|=0x80;delay_us(50);}returndat;}//主函数voidmain(){uc