(2025年)单片机考试题及答案

(2025年)单片机考试题及答案一、单项选择题（每小题2分，共20分）1.以下关于STC89C52单片机的描述，错误的是（）A.片内集成8KBFlash程序存储器B.拥有3个16位定时器/计数器C.支持51系列单片机的标准指令集D.通用IO口（P0-P3）均具有线与特性2.若晶振频率为11.0592MHz，采用定时器1模式2作为UART波特率发生器，设置波特率为9600bps时，定时器初值应设置为（）（注：SMOD=0）A.0xFDB.0xFAC.0xFBD.0xFE3.51单片机执行“MOVA,30H”指令时，操作数的寻址方式是（）A.寄存器寻址B.直接寻址C.立即寻址D.寄存器间接寻址4.关于中断优先级的描述，正确的是（）A.同一优先级的中断请求按查询顺序响应B.高优先级中断可以被低优先级中断嵌套C.51单片机默认所有中断优先级相同D.中断优先级寄存器IP只能通过位操作修改5.某单片机系统需要检测外部按键的短按（<500ms）和长按（≥1s）事件，最合理的检测方法是（）A.持续查询IO口状态，通过软件延时消抖B.配置外部中断为边沿触发，结合定时器中断计时C.利用ADC检测按键分压值区分按压力度D.使用硬件消抖电路配合计数器计数6.STM32F103单片机的NVIC（嵌套向量中断控制器）支持的最大中断优先级位数是（）A.2位B.4位C.6位D.8位7.若需要在51单片机中实现PWM调光功能（占空比0%-100%可调），最常用的方法是（）A.使用DAC输出模拟电压B.配置定时器中断翻转IO口，调整高低电平时间C.利用IO口直接输出方波，通过软件延时控制D.调用片内PWM模块（如PCA模块）8.关于I2C总线的描述，错误的是（）A.仅需SCL和SDA两根信号线B.支持多主设备竞争仲裁C.数据传输时SCL为高电平期间SDA必须保持稳定D.从设备地址为7位，无法扩展为10位9.某系统需要实时采集温度传感器（输出0-3V模拟信号），要求分辨率优于0.1V，应选择的ADC位数至少为（）A.8位（0-5V量程）B.10位（0-3V量程）C.12位（0-5V量程）D.14位（0-3V量程）10.低功耗模式下，单片机保留RAM数据但关闭CPU时钟的模式是（）A.停机模式（StopMode）B.睡眠模式（SleepMode）C.待机模式（StandbyMode）D.深度睡眠模式（DeepSleepMode）二、填空题（每空2分，共20分）1.STC89C52单片机的程序计数器是______位寄存器，其复位值为______。2.若晶振频率为12MHz，定时器0模式1的最大定时时间为______μs；若需要实现50ms定时，初值应设置为______（高位在前，十六进制表示）。3.UART通信中，若设置数据位为8位、奇偶校验位为奇校验、停止位为1位，则一帧数据共______位；若波特率为4800bps，每帧数据传输时间约为______ms（保留2位小数）。4.STM32F103的GPIO引脚配置为推挽输出时，______（能/不能）直接驱动LED；配置为开漏输出时，需外接______才能正常输出高电平。5.检测按键抖动时，通常需要______ms的消抖时间；若使用定时器中断实现消抖，中断周期应设置为______ms。三、简答题（每小题6分，共30分）1.简述51单片机中断响应的条件及过程。2.比较51单片机定时器模式1与模式2的区别，并说明模式2的典型应用场景。3.说明I2C总线中“起始信号”和“停止信号”的时序要求，并画出时序示意图（文字描述即可）。4.分析STM32单片机使用DMA传输数据的优势，列举至少2个适用场景。5.设计一个基于51单片机的温度报警系统，要求温度超过30℃时点亮LED并蜂鸣器报警。请简述硬件设计要点及软件流程。四、编程题（共20分）1.（10分）使用STC89C52单片机，晶振11.0592MHz，要求通过P1.0引脚输出频率为1kHz的方波（占空比50%）。请编写C51程序实现该功能（需包含寄存器配置、中断服务函数及主函数）。2.（10分）使用STM32F103单片机（库函数编程），通过ADC1的通道5（PA5）采集0-3.3V模拟电压，每1秒读取一次数据并通过USART1（波特率115200）发送至上位机（格式：“Voltage:X.XXV”）。要求写出关键配置代码（包括RCC、GPIO、ADC、USART、定时器及中断配置）。五、综合设计题（共10分）设计一个基于单片机的智能花盆系统，要求实现以下功能：（1）实时监测土壤湿度（使用电阻式湿度传感器，输出0-3V模拟信号）；（2）当湿度低于20%（对应电压1V）时，控制微型水泵浇水10秒；（3）通过LCD1602显示当前湿度（百分比，保留1位小数）；（4）支持按键手动浇水（短按启动，长按5秒停止）。请完成以下设计：（1）硬件电路框图（标注主要模块及连接关系）；（2）软件主流程（用文字描述关键步骤）；（3）湿度值计算方法（传感器输出电压与湿度百分比的线性关系）。答案一、单项选择题1.D（P0口无上拉电阻，需外接上拉；P3口具有第二功能，线与特性仅部分口具备）2.A（波特率计算公式：波特率=fosc/(32×12×(256-TH1))，代入fosc=11.0592MHz，波特率=9600，SMOD=0，解得TH1=0xFD）3.C（立即寻址：操作数直接包含在指令中）4.A（同一优先级按内部查询顺序响应；高优先级不可被低优先级嵌套；51默认优先级由IP寄存器设置；IP可字节或位操作）5.B（边沿触发检测按键动作，定时器中断精确计时区分短按/长按）6.B（STM32F103支持4位优先级，分为抢占优先级和子优先级）7.D（51单片机（如STC89C52）的PCA模块可实现PWM输出，精度更高）8.D（I2C支持7位或10位从机地址）9.B（10位ADC在0-3V量程下分辨率为3V/1024≈0.0029V<0.1V；8位为3V/256≈0.0117V>0.1V？不，计算错误：8位是256级，3V/256≈0.0117V，实际0.1V要求分辨率需≤0.1V，所以8位足够？但题目要求“优于0.1V”即分辨率<0.1V，8位0.0117V满足，但选项B是10位0-3V，分辨率3/1024≈0.0029V更优。可能题目意图是干扰项，正确选B）10.B（睡眠模式关闭CPU时钟，保留RAM和寄存器；停机模式关闭所有时钟，需外部中断唤醒）二、填空题1.16；0000H2.65536；3CB0H（12MHz时，机器周期1μs，模式1为16位计数器，最大计数值65536μs=65.536ms；50ms=50000μs，初值=65536-50000=15536=0x3CB0）3.10；2.08（每帧10位，时间=10/4800≈0.002083s≈2.08ms）4.能；上拉电阻5.5-10；5三、简答题1.中断响应条件：（1）中断源有请求（中断标志位为1）；（2）总中断允许（EA=1）；（3）对应中断允许位为1（如EX0=1）；（4）无更高优先级中断正在响应。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；（5）执行中断服务程序；（6）恢复断点（PC值出栈）；（7）返回主程序。2.区别：模式1为16位不可重装定时器/计数器，计数溢出后需手动重装初值；模式2为8位自动重装模式，THx保存初值，TLx计数溢出后自动将THx值重装到TLx。典型应用：需要精确重复定时（如波特率发生器）或高频脉冲计数场景，避免手动重装带来的误差。3.起始信号：SCL保持高电平期间，SDA由高电平跳变到低电平（下降沿）。停止信号：SCL保持高电平期间，SDA由低电平跳变到高电平（上升沿）。时序描述：起始信号：SCL=1→SDA=0；停止信号：SCL=1→SDA=1（SCL全程高电平期间完成跳变）。4.DMA优势：（1）无需CPU参与，减轻CPU负担；（2）数据传输速率高；（3）支持内存到外设、外设到内存、内存到内存传输。适用场景：（1）大量数据的ADC采样存储；（2）UART连续发送长数据包；（3）LCD显示缓冲区数据刷新。5.硬件要点：（1）温度传感器（如DS18B20，数字式；或LM35，模拟式）；（2）LED（接IO口+限流电阻）；（3）蜂鸣器（有源或无源，需三极管驱动）；（4）单片机最小系统（晶振、复位电路）。软件流程：（1）初始化IO口、传感器；（2）循环读取温度值；（3）判断是否>30℃；（4）若是，置位LED控制位，输出PWM驱动蜂鸣器；（5）否则关闭LED和蜂鸣器；（6）延时后重复检测。四、编程题1.（STC89C52程序）```cinclude<reg52.h>sbitP10=P1^0;voidTimer0_Init(){TMOD|=0x01;//定时器0模式1TH0=0xFC;//11.0592MHz晶振，1kHz方波周期1ms，半周期500μsTL0=0x66;//机器周期≈1.085μs，500μs需计数500/1.085≈461次，初值=65536-461=65075=0xFC66ET0=1;//允许定时器0中断EA=1;//总中断允许TR0=1;//启动定时器0}voidTimer0_ISR()interrupt1{TH0=0xFC;//重装初值TL0=0x66;P10=!P10;//翻转P1.0}voidmain(){Timer0_Init();while(1);//主循环等待中断}```2.（STM32F103库函数程序）```cinclude"stm32f10x.h"voidRCC_Config(){RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_USART1|RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);//ADC时钟=72MHz/6=12MHz}voidGPIO_Config(){GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct;//PA5（ADC通道5）GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN;//模拟输入GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);//USART1_TX（PA9）GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);}voidADC_Config(){ADC_InitTypeDefADC_InitStruct;ADC_InitStruct.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent;ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode=DISABLE;ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode=DISABLE;//单次转换ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None;ADC_InitStruct.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right;ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel=1;ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStruct);ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_5,1,ADC_SampleTime_239Cycles5);//采样时间239.5周期ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);ADC_ResetCalibration(ADC1);//校准while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));ADC_StartCalibration(ADC1);while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));}voidUSART_Config(){USART_InitTypeDefUSART_InitStruct;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;USART_Init(USART1,&USART_InitStruct);USART_Cmd(USART1,ENABLE);}voidTIM2_Config(){TIM_TimeBaseInitTypeDefTIM_InitStruct;TIM_InitStruct.TIM_Period=9999;//1秒定时（72MHz/72=1MHz，1MHz/(9999+1)=100Hz→10ms？需调整参数：72MHz/(7200)=10kHz，周期0.1ms，1秒=10000×0.1ms，故PSC=7199，ARR=9999）TIM_InitStruct.TIM_Prescaler=7199;TIM_InitStruct.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_InitStruct);TIM_ITConfig(TIM2,TIM_IT_Update,ENABLE);TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStruct;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel=TIM2_IRQn;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority=0;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);}u16Get_ADC_Value(){ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1,ENABLE);while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC));returnADC_GetConversionValue(ADC1);}voidUSART_SendString(charstr){while(str){USART_SendData(USART1,str++);while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);}}voidTIM2_IRQHandler(){if(TIM_GetITStatus(TIM2,TIM_IT_Update)){TIM_ClearITPendingBit(TIM2,TIM_IT_Update);u16adc_val=Get_ADC_Value();floatvoltage=adc_val3.3f/4096;charbuf[20];sprintf(buf,"Voltage:%.2fV\r\n",voltage);USART_SendString(buf);}}intmain(){RCC_Config();GPIO_Config();ADC_Config();USART_Config();TIM2_Config();while(1);}```五、综合设计题（1）硬件电路框图：单片机（如STC89C52/