(2025年)单片机原理及应用期末考试题练习题试卷及参考答案

(2025年)单片机原理及应用期末考试题练习题试卷及参考答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.8051系列单片机CPU中，用于存储当前指令执行后下一条指令地址的寄存器是（）。A.ACCB.SPC.PCD.DPTR2.以下关于8051单片机数据指针DPTR的描述，错误的是（）。A.16位寄存器，可拆分为DPL和DPHB.用于访问片外RAM或扩展I/O口C.只能用于间接寻址D.复位后初始值为0000H3.若8051单片机晶振频率为12MHz，则一个机器周期的时间为（）。A.1μsB.2μsC.0.5μsD.12μs4.执行指令“MOVA,30H”后，累加器A的内容为（）。A.30H（立即数）B.内部RAM30H单元的值C.外部RAM30H单元的值D.程序存储器30H单元的值5.8051单片机中，外部中断0（INT0）的触发方式控制位位于（）寄存器中。A.TCONB.SCONC.IED.IP6.定时器/计数器T0工作在模式1时，其最大定时时间（晶振12MHz）为（）。A.65.536msB.131.072msC.256μsD.1ms7.以下哪种寻址方式不能用于访问片外数据存储器？（）A.寄存器间接寻址B.直接寻址C.变址寻址D.立即寻址8.I2C总线通信中，主设备发送的“起始信号”是指（）。A.SCL高电平期间，SDA由高变低B.SCL低电平期间，SDA由高变低C.SCL高电平期间，SDA由低变高D.SCL低电平期间，SDA由低变高9.ADC0809是8位逐次逼近型A/D转换器，其转换结束信号EOC在转换开始时为（），转换完成时为（）。A.高电平，低电平B.低电平，高电平C.高阻态，高电平D.低电平，低电平10.在单片机串口通信中，若波特率为9600bps，晶振频率为11.0592MHz，定时器T1工作在模式2时，其初值应为（）。A.0FDHB.0FFHC.0F3HD.0E8H二、填空题（每空1分，共20分）1.8051单片机的P0口作为通用I/O口使用时，需外接______；作为地址/数据总线时，可输出______位地址和8位数据。2.单片机程序计数器PC的作用是______，其复位后初始值为______。3.指令“MOVC,P1.0”的寻址方式是______；指令“MOVXA,@DPTR”的寻址方式是______。4.8051中断系统中，中断优先级寄存器IP的最高位是______（填中断源名称）的优先级控制位；若IP=08H，则______（填中断源名称）的优先级最高。5.定时器/计数器T0工作在模式2时，其最大计数次数为______；该模式适用于______（填“定时”或“计数”）场景。6.串口通信中，若SM0=0、SM1=1，则串口工作在______模式，其波特率由______（填“定时器T1”或“晶振频率”）决定。7.I2C总线的两根信号线是______和______，总线上所有设备的这两根线需外接______。8.ADC转换的主要指标包括______、______和转换时间；若某ADC的分辨率为12位，参考电压为3.3V，则其最小分辨电压为______mV（保留2位小数）。9.单片机驱动共阳极LED数码管时，若要显示数字“5”（段码为0x92），需向段选端输出______（填“高电平”或“低电平”），位选端输出______（填“高电平”或“低电平”）。三、简答题（每题6分，共30分）1.简述8051单片机CPU的组成部分及其主要功能。2.说明晶振频率、时钟周期、状态周期和机器周期之间的关系。若晶振为6MHz，计算机器周期时间。3.简述单片机中断响应的完整过程（从外部中断请求到执行中断服务程序）。4.比较I2C总线与SPI总线的主要区别（至少列出3点）。5.简述ADC0809与8051单片机的接口方法（包括硬件连接和软件流程）。四、分析题（每题10分，共30分）1.分析以下按键检测程序的工作原理，说明消抖方法及程序执行流程（假设按键接P3.2，按下时P3.2=0）：```cinclude<reg52.h>sbitKEY=P3^2;voiddelay_ms(unsignedintms){unsignedinti,j;for(i=0;i<ms;i++)for(j=0;j<123;j++);}voidmain(){while(1){if(KEY==0){delay_ms(10);if(KEY==0){//执行按键功能while(!KEY);//等待按键释放delay_ms(10);}}}}```2.已知8051单片机晶振为11.0592MHz，定时器T1工作在模式2（自动重装），用于串口波特率发生器。若串口工作在模式1，波特率为4800bps，计算T1的初值并写出初始化代码（包括串口和定时器的配置）。3.分析以下I2C读操作代码片段，说明SDA和SCL的电平变化过程及各函数的作用（假设已定义I2C_START()、I2C_STOP()、I2C_SEND_BYTE()、I2C_READ_BYTE()、I2C_ACK()函数）：```cunsignedcharI2C_Read_Byte(unsignedcharaddr){unsignedchardat;I2C_START();I2C_SEND_BYTE(addr|0x01);//发送从机地址（读模式）I2C_ACK();//等待从机应答dat=I2C_READ_BYTE();I2C_STOP();returndat;}```五、综合设计题（20分）设计一个基于STC89C52单片机的温湿度监控系统，要求：（1）使用DHT11温湿度传感器（单总线通信）；（2）通过1602LCD显示温湿度值（I2C接口）；（3）当温度超过30℃或湿度超过80%时，驱动蜂鸣器报警（低电平触发）。请完成以下任务：①画出系统硬件连接图（只需标注关键引脚，如单片机、DHT11、1602LCD、蜂鸣器的连接）；②写出主程序流程（包括初始化、数据采集、显示、报警判断）；③给出DHT11数据读取的关键代码（包括起始信号、响应信号、数据位读取）。参考答案一、单项选择题1.C2.C3.A4.A5.A6.A7.B8.A9.B10.A二、填空题1.上拉电阻；162.存储下一条要执行指令的地址；0000H3.位寻址；寄存器间接寻址4.外部中断1；外部中断05.256；定时（或计数，需结合场景，但模式2更常用于定时）6.模式1；定时器T17.SCL（时钟线）；SDA（数据线）；上拉电阻8.分辨率；转换精度；0.81（3.3V/4096≈0.0008056V=0.81mV）9.低电平；高电平三、简答题1.CPU由运算器和控制器组成。运算器包括ALU（算术逻辑单元，完成加减乘除、逻辑运算）、累加器ACC（存放操作数和结果）、寄存器B（乘法/除法中存放第二操作数）、状态寄存器PSW（存放运算状态，如进位、奇偶标志）。控制器包括PC（程序计数器，存放下一条指令地址）、指令寄存器IR（存放当前指令）、指令译码器ID（译码指令并提供控制信号）、定时与控制逻辑（产生时序信号）。2.晶振频率fosc的倒数为时钟周期Tosc=1/fosc；状态周期S=2×Tosc（每个状态包含2个时钟周期）；机器周期=12×Tosc（每个机器周期包含6个状态，12个时钟周期）。当fosc=6MHz时，Tosc≈166.67ns，机器周期=12×166.67ns=2μs。3.中断响应过程：①中断源发出请求（如外部中断INT0引脚变低）；②CPU查询中断标志（如TCON中的IE0位）；③检查中断允许（IE寄存器对应位是否为1）和优先级（无更高优先级中断在执行）；④保护断点（PC值压入堆栈）；⑤清除中断标志（部分中断需软件清除）；⑥跳转到中断服务程序入口地址（如外部中断0入口为0003H）；⑦执行中断服务程序；⑧执行RETI指令，恢复断点（弹出PC值），返回主程序。4.主要区别：①I2C为两线制（SCL、SDA），SPI为四线制（SCK、MOSI、MISO、CS）；②I2C支持多主设备（需仲裁），SPI通常为主从模式（单主多从）；③I2C通过地址字节寻址从机，SPI通过CS引脚单独选通从机；④I2C速率较低（标准模式100kbps，快速模式400kbps），SPI速率可达数十Mbps；⑤I2C信号需上拉电阻，SPI信号为推挽输出。5.硬件连接：ADC0809的ALE、START、EOC接单片机I/O口（如P1.0、P1.1、P1.2），D0-D7接P0口（数据总线），CLK由单片机定时器或晶振分频提供，地址线A、B、C接P2.0-P2.2（选择通道）。软件流程：①初始化定时器产生CLK；②发送通道地址到A/B/C；③ALE置高锁存地址，START置高启动转换；④查询EOC状态（低电平表示转换中，高电平表示完成）；⑤EOC变高后，读取P0口数据（转换结果）。四、分析题1.工作原理：通过软件延时消抖。流程：检测到KEY=0（按键按下），延时10ms消除机械抖动，再次检测KEY=0确认按键有效；执行功能后，等待KEY=1（按键释放），再次延时10ms消除释放抖动。消抖方法为两次检测+延时，避免误触发。2.波特率计算公式：波特率=fosc/(32×12×(256-TH1))。代入fosc=11.0592MHz，波特率=4800bps，得：4800=11059200/(32×12×(256-TH1))→256-TH1=11059200/(32×12×4800)=6→TH1=256-6=0FAH（注意：实际计算中11.0592MHz是为了避免波特率误差，正确初值应为0FAH）。初始化代码：```cvoidUART_Init(){TMOD|=0x20;//T1模式2TH1=0xFA;//初值TL1=0xFA;TR1=1;//启动T1SCON=0x50;//模式1，允许接收ES=1;//允许串口中断（可选）EA=1;//总中断允许（可选）}```3.电平变化：I2C_START()产生SCL高电平期间SDA由高变低的起始信号；I2C_SEND_BYTE(addr|0x01)发送从机地址（最低位1表示读模式），逐位发送时SCL低电平期间改变SDA，高电平期间从机采样；I2C_ACK()等待从机在第9个时钟周期拉低SDA表示应答；I2C_READ_BYTE()在SCL高电平期间读取SDA数据位；I2C_STOP()产生SCL高电平期间SDA由低变高的停止信号。各函数作用：起始/停止信号用于建立/终止通信，发送/读取字节实现数据传输，应答确认通信成功。五、综合设计题①硬件连接图（关键引脚）：-STC89C52：P2.0接DHT11数据引脚（单总线）；P3.0、P3.1接1602LCD的SCL、SDA（I2C）；P1.0接蜂鸣器（经三极管驱动，低电平触发）；VCC、GND连接电源。②主程序流程：初始化：单片机IO口模式设置、1602LCD初始化（I2C通信）、DHT11初始化（发送起始信号）、蜂鸣器初始化为高电平（不报警）。循环：1.读取DHT11数据：发送起始信号→等待响应→读取40位数据（8位湿度整数+8位湿度小数+8位温度整数+8位温度小数+8位校验和）。2.校验数据：计算前4字节和是否等于校验和，若错误则重新读取。3.显示数据：通过I2C向1602LCD发送温湿度值（格式：“TEMP:25CHUM:60%”）。4.报警判断：若温度>30℃或湿度>80%，P1.0置低，蜂鸣器报警；否则P1.0置高，停止报警。③DHT11数据读取关键代码：```csbitDHT11=P2^0;unsignedchardht11_data[5];//存储湿度整数、湿度小数、温度整数、温度小数、校验和voidDHT11_Start(){DHT11=0;delay_ms(20);//拉低至少18msDHT11=1;delay_us(30);//拉高20-40μs}unsignedcharDHT11_Check_Ack(){unsignedcharcnt=0;while(DHT11&&cnt<100){cnt++;delay_us(1);}//等待从机拉低if(cnt>=100)return0;//无响应cnt=0;while(!DHT11&&cnt<100){cnt++;delay_us(1);}//等待从机拉高return1;}unsignedcharDHT11_Read_Bit(){