(2025年)单片机原理及接口技术课后习题答案

(2025年)单片机原理及接口技术课后习题答案第一章单片机概述1.1单项选择题1.单片机是将微处理器、（）、定时/计数器、I/O接口等集成在一块芯片上。A.存储器B.显示器C.键盘D.打印机答案：A。单片机主要由微处理器（CPU）、存储器、定时/计数器、I/O接口等集成在一块芯片上构成。显示器、键盘、打印机是外部设备，不是单片机内部集成的基本部件。2.8051单片机是（）位的单片机。A.4B.8C.16D.32答案：B。8051单片机是典型的8位单片机，其数据总线为8位。3.单片机应用程序一般存放在（）中。A.RAMB.ROMC.寄存器D.CPU答案：B。ROM（只读存储器）用于存放单片机的应用程序，程序在单片机运行过程中通常是固定不变的，ROM中的内容掉电后不会丢失。RAM是随机存取存储器，用于存放临时数据；寄存器用于暂存数据和指令；CPU是进行运算和控制的核心部件，不用于存放程序。1.2简答题1.简述单片机的主要特点。答：单片机具有以下主要特点：-体积小、功耗低：单片机将众多功能部件集成在一块芯片上，体积小巧，而且采用了低功耗的设计，适合在各种小型化、便携式设备中使用。-可靠性高：由于芯片内部的电路是集成在一起的，减少了外部连线，降低了干扰，提高了系统的可靠性。同时，单片机具有较强的抗干扰能力，能在恶劣的环境下稳定工作。-控制功能强：单片机内部有丰富的控制指令和硬件资源，如定时/计数器、中断系统等，可以方便地实现各种控制功能，广泛应用于工业控制、智能家居等领域。-价格低廉：单片机的生产成本较低，价格实惠，适合大规模生产和应用，能够降低产品的成本。-易于开发：有丰富的开发工具和开发环境可供选择，如Keil等，开发人员可以方便地进行程序的编写、调试和下载。2.举例说明单片机的主要应用领域。答：单片机的应用领域非常广泛，以下是一些主要的应用领域举例：-工业控制：在工业自动化生产线上，单片机可以用于控制各种设备的运行，如电机的转速控制、温度和压力的监测与调节等。例如，通过单片机控制步进电机的转动角度和速度，实现精确的位置控制。-智能家居：单片机可以实现对家庭设备的智能化控制，如智能空调、智能照明系统等。用户可以通过手机APP远程控制这些设备，提高生活的便利性和舒适性。例如，利用单片机控制智能窗帘的开合，根据光照强度自动调节窗帘的位置。-汽车电子：在汽车中，单片机用于控制发动机的点火时间、燃油喷射量、安全气囊的触发等。例如，发动机控制单元（ECU）就是以单片机为核心，通过采集各种传感器的数据，对发动机的运行状态进行精确控制。-医疗设备：单片机在医疗设备中也有广泛的应用，如血糖仪、血压计等。这些设备通过单片机采集和处理人体的生理数据，并将结果显示出来，方便医生和患者进行诊断和治疗。-消费电子：如智能手机、平板电脑、数码相机等消费电子产品中，单片机用于控制设备的各种功能，如屏幕显示、按键响应、数据存储等。第二章8051单片机的硬件结构2.1单项选择题1.8051单片机的P0口，当使用外部存储器时它是（）。A.数据总线B.地址总线低8位C.数据总线和地址总线低8位D.控制总线答案：C。当8051单片机使用外部存储器时，P0口分时复用作为数据总线和地址总线低8位。在访问外部存储器时，先输出低8位地址，然后再作为数据总线进行数据的读写操作。2.8051单片机的程序计数器PC是（）位的计数器。A.8B.16C.24D.32答案：B。程序计数器PC是16位的计数器，它用于存放将要执行的指令的地址，其寻址范围为0000H-FFFFH，可访问64KB的程序存储器空间。3.8051单片机的内部数据存储器（RAM）的低128字节可分为三个区域，其中工作寄存器区有（）个工作寄存器组。A.1B.2C.3D.4答案：D。8051单片机内部数据存储器的低128字节中，工作寄存器区占用00H-1FH共32个字节，分为4个工作寄存器组，每组8个寄存器（R0-R7）。2.2简答题1.简述8051单片机的引脚功能。答：8051单片机有40个引脚，按功能可分为以下几类：-电源引脚：VCC（40脚）为电源正极，接+5V电源；GND（20脚）为电源负极，接地。-时钟引脚：XTAL1（19脚）和XTAL2（18脚）用于外接晶体振荡器，为单片机提供时钟信号。XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端，XTAL2是输出端。-控制引脚：-RST（9脚）：复位引脚，高电平有效。当该引脚保持两个机器周期以上的高电平时，单片机复位，程序计数器PC被清为0000H，单片机从程序存储器的0000H地址开始执行程序。-ALE/PROG（30脚）：地址锁存允许信号/编程脉冲输入。在访问外部存储器时，ALE信号用于锁存P0口输出的低8位地址；在对片内EPROM编程时，此引脚用于输入编程脉冲。-PSEN（29脚）：外部程序存储器读选通信号，低电平有效。当访问外部程序存储器时，PSEN信号自动产生负脉冲，用于选通外部程序存储器。-EA/VPP（31脚）：内外程序存储器选择信号/编程电压输入。当EA接高电平时，单片机先访问内部程序存储器，当地址超过内部程序存储器的容量时，再自动转向外部程序存储器；当EA接低电平时，单片机只访问外部程序存储器。在对片内EPROM编程时，此引脚用于输入编程电压VPP。-I/O引脚：-P0口（39-32脚）：是一个8位漏极开路的双向I/O口。当使用外部存储器时，它分时复用作为数据总线和地址总线低8位。-P1口（1-8脚）：是一个准双向I/O口，通常作为通用I/O口使用。-P2口（21-28脚）：是一个准双向I/O口。在访问外部存储器时，它输出高8位地址。-P3口（10-17脚）：是一个准双向I/O口，除了作为通用I/O口使用外，还具有第二功能，如P3.0（RXD）为串行输入口，P3.1（TXD）为串行输出口等。2.说明8051单片机内部数据存储器的结构和特点。答：8051单片机内部数据存储器（RAM）共有256字节，可分为低128字节和高128字节两部分，其结构和特点如下：-低128字节：-工作寄存器区（00H-1FH）：占用32个字节，分为4个工作寄存器组，每组8个寄存器（R0-R7）。通过程序状态字寄存器PSW中的RS1和RS0两位可以选择当前使用的工作寄存器组，方便程序的编写和调试。-位寻址区（20H-2FH）：占用16个字节，共128位，每位都有一个位地址，范围是00H-7FH。可以对这些位进行单独的寻址和操作，用于实现布尔处理功能，如位逻辑运算、位控制等。-通用数据区（30H-7FH）：占用80个字节，用于存放用户的临时数据和中间结果。-高128字节（80H-FFH）：这部分是特殊功能寄存器（SFR）区，共有21个特殊功能寄存器，用于控制单片机的各种功能和状态，如程序状态字寄存器PSW、累加器A、寄存器B等。这些寄存器的地址是离散分布的，并不是连续的。第三章8051单片机的指令系统3.1单项选择题1.下列指令中，属于数据传送指令的是（）。A.ADDA,R0B.MOVA,R0C.SUBBA,R0D.INCA答案：B。MOV是数据传送指令，用于将源操作数的数据传送到目的操作数中。ADD是加法指令，SUBB是带借位减法指令，INC是加1指令。2.指令MOVXA,@DPTR用于（）。A.从内部数据存储器读数据B.从外部数据存储器读数据C.向内部数据存储器写数据D.向外部数据存储器写数据答案：B。MOVX是用于访问外部数据存储器的指令，MOVXA,@DPTR表示从外部数据存储器中读取数据到累加器A中，DPTR为数据指针，指向外部数据存储器的地址。3.指令CJNEA,50H,LOOP的功能是（）。A.如果A不等于50H，则转移到LOOP处执行B.如果A等于50H，则转移到LOOP处执行C.如果A大于50H，则转移到LOOP处执行D.如果A小于50H，则转移到LOOP处执行答案：A。CJNE是比较不相等转移指令，该指令将累加器A的内容与立即数50H进行比较，如果不相等，则程序转移到LOOP处执行；如果相等，则程序顺序执行。3.2简答题1.简述8051单片机指令系统的寻址方式。答：8051单片机指令系统有以下几种寻址方式：-立即寻址：操作数直接包含在指令中，作为指令的一部分。例如，MOVA,50H，其中50H就是立即数，该指令将立即数50H传送到累加器A中。-直接寻址：指令中直接给出操作数的地址。例如，MOVA,30H，该指令将内部数据存储器30H单元的内容传送到累加器A中。直接寻址方式可以访问内部数据存储器的低128字节和特殊功能寄存器。-寄存器寻址：操作数存放在寄存器中，指令中给出寄存器名。例如，MOVA,R0，该指令将寄存器R0的内容传送到累加器A中。可用于寄存器寻址的寄存器有R0-R7、A、B、DPTR等。-寄存器间接寻址：操作数的地址存放在寄存器中，指令中给出寄存器名。例如，MOVA,@R0，该指令将以寄存器R0的内容为地址的内部数据存储器单元的内容传送到累加器A中。可用于寄存器间接寻址的寄存器有R0、R1和DPTR。-变址寻址：以DPTR或PC作为基址寄存器，累加器A作为变址寄存器，两者内容相加得到操作数的地址。例如，MOVCA,@A+DPTR，该指令将以A+DPTR的值为地址的程序存储器单元的内容传送到累加器A中。变址寻址方式主要用于访问程序存储器中的表格数据。-相对寻址：以当前程序计数器PC的值为基址，加上指令中给出的相对偏移量得到转移地址。例如，SJMPREL，该指令将PC当前值加上相对偏移量REL得到转移后的地址，程序跳转到该地址继续执行。相对寻址主要用于实现程序的相对转移。-位寻址：对内部数据存储器中的位寻址区和特殊功能寄存器中的可寻址位进行操作。例如，SETB20H.0，该指令将内部数据存储器20H单元的第0位（位地址为00H）置1。2.编写一段程序，将内部数据存储器30H-3FH单元的内容清0。答：以下是使用汇编语言编写的程序：```asmORG0000HMOVR0,30H;将起始地址30H送入寄存器R0MOVR7,16;设置循环次数为16次，因为30H-3FH共16个单元CLR_LOOP:MOV@R0,00H;将R0所指向的单元内容清0INCR0;R0指向下一个单元DJNZR7,CLR_LOOP;循环次数减1，如果不为0则继续循环SJMP$;程序暂停END```第四章8051单片机的中断系统4.1单项选择题1.8051单片机有（）个中断源。A.3B.4C.5D.6答案：C。8051单片机有5个中断源，分别是外部中断0（INT0）、外部中断1（INT1）、定时/计数器0溢出中断（TF0）、定时/计数器1溢出中断（TF1）和串行口中断（RI或TI）。2.8051单片机的中断优先级有（）级。A.1B.2C.3D.4答案：B。8051单片机的中断优先级分为两级，即高优先级和低优先级。可以通过中断优先级寄存器IP来设置每个中断源的优先级。3.当CPU响应外部中断0时，程序计数器PC的值将被自动设置为（）。A.0003HB.000BHC.0013HD.001BH答案：A。当CPU响应外部中断0时，程序计数器PC的值将被自动设置为0003H，这是外部中断0的中断服务程序入口地址。4.2简答题1.简述8051单片机中断系统的工作过程。答：8051单片机中断系统的工作过程主要包括以下几个步骤：-中断请求：当某个中断源有中断请求时，会将相应的中断请求标志位置1。例如，外部中断0有中断请求时，IE0标志位置1；定时/计数器0溢出时，TF0标志位置1。-中断允许控制：中断请求能否被CPU响应，还需要通过中断允许寄存器IE进行控制。只有当相应的中断允许位被置1时，该中断源的中断请求才可能被CPU响应。例如，要使外部中断0能够被响应，需要将IE寄存器中的EX0位置1。-中断优先级判断：如果有多个中断源同时发出中断请求，CPU会根据中断优先级寄存器IP中设置的优先级来决定先响应哪个中断源的请求。高优先级的中断请求会优先被响应。-中断响应：当满足中断响应条件时，CPU会响应中断。首先，CPU会自动将程序计数器PC的值压入堆栈保存，然后将相应的中断服务程序入口地址装入PC，程序跳转到该地址开始执行中断服务程序。例如，当响应外部中断0时，PC被设置为0003H。-中断服务：CPU执行中断服务程序，完成相应的中断处理任务。在中断服务程序中，通常需要对中断请求标志位进行清除，以免产生重复中断。例如，在处理外部中断0时，需要将IE0标志位清0。-中断返回：当中断服务程序执行完毕后，CPU会执行RETI指令，该指令会将之前压入堆栈的PC值弹出，恢复到PC中，程序返回到原来被中断的地方继续执行。2.编写一个外部中断0的中断服务程序，要求每次中断时将P1口的内容取反。答：以下是使用汇编语言编写的程序：```asmORG0000HLJMPMAIN;跳转到主程序ORG0003H;外部中断0的中断服务程序入口地址LJMPINT0_ISR;跳转到外部中断0的中断服务程序ORG0100HMAIN:SETBIT0;设置外部中断0为边沿触发方式SETBEX0;允许外部中断0SETBEA;全局中断允许SJMP$;主程序暂停INT0_ISR:CPLP1;将P1口的内容取反RETI;中断返回END```第五章8051单片机的定时/计数器5.1单项选择题1.8051单片机有（）个定时/计数器。A.1B.2C.3D.4答案：B。8051单片机有2个16位的定时/计数器，即定时/计数器0（T0）和定时/计数器1（T1）。2.定时/计数器工作在方式0时，是（）位的计数器。A.8B.13C.16D.24答案：B。定时/计数器工作在方式0时，是13位的计数器，由THx的8位和TLx的低5位组成（x为0或1）。3.要使定时/计数器T0工作在方式1，应将TMOD寄存器的值设置为（）。A.00HB.01HC.10HD.11H答案：B。TMOD寄存器用于设置定时/计数器的工作方式，低4位用于设置T0，高4位用于设置T1。方式1对应的二进制值为0001B，所以将TMOD寄存器的值设置为01H时，T0工作在方式1。5.2简答题1.简述8051单片机定时/计数器的工作原理。答：8051单片机的定时/计数器实质上是一个加1计数器，其工作原理如下：-定时功能：当定时/计数器工作在定时模式时，计数器对单片机的机器周期进行计数。机器周期是单片机执行一条基本指令所需的时间，由晶振频率决定。例如，若晶振频率为12MHz，则机器周期为1μs。计数器每计满一个机器周期，计数值加1。当计数值达到预设的初值时，计数器溢出，产生溢出中断请求。通过设置不同的初值，可以实现不同的定时时间。-计数功能：当定时/计数器工作在计数模式时，计数器对外部输入引脚（T0对应P3.4，T1对应P3.5）的脉冲信号进行计数。外部脉冲信号的下降沿触发计数器加1。当计数值达到预设的初值时，计数器溢出，产生溢出中断请求。-工作方式选择：通过TMOD寄存器可以选择定时/计数器的工作方式，如方式0、方式1、方式2和方式3。不同的工作方式在计数器的位数、计数值的重装方式等方面有所不同。2.编写一个程序，使用定时/计数器T0工作在方式1，定时10ms，在P1.0引脚上输出周期为20ms的方波。假设晶振频率为12MHz。答：以下是使用汇编语言编写的程序：```asmORG0000HLJMPMAIN;跳转到主程序ORG000BH;定时/计数器0溢出中断服务程序入口地址LJMPT0_ISR;跳转到定时/计数器0溢出中断服务程序ORG0100HMAIN:MOVTMOD,01H;设置T0工作在方式1MOVTH0,0FCH;计算定时10ms的初值，12MHz晶振下，方式1定时10ms的初值为FCH18HMOVTL0,18HSETBET0;允许定时/计数器0中断SETBEA;全局中断允许SETBTR0;启动定时/计数器0SJMP$;主程序暂停T0_ISR:CPLP1.0;将P1.0引脚的电平取反MOVTH0,0FCH;重新装载初值MOVTL0,18HRETI;中断返回END```第六章8051单片机的串行通信6.1单项选择题1.8051单片机的串行口有（）种工作方式。A.2B.3C.4D.5答案：C。8051单片机的串行口有4种工作方式，分别是方式0、方式1、方式2和方式3。2.串行口工作在方式1时，是（）位的异步通信方式。A.8B.9C.10D.11答案：C。串行口工作在方式1时，是10位的异步通信方式，包括1位起始位、8位数据位和1位停止位。3.要设置串行口工作在方式1，波特率为9600bps，晶振频率为11.0592MHz，应将定时器1工作在方式2，TH1的初值为（）。A.0FDHB.0FAHC.0FCHD.0FFH答案：A。在串行口工作在方式1，定时器1工作在方式2时，波特率计算公式为：波特率=（2^SMOD/32）×（晶振频率/12/（256-TH1））。当晶振频率为11.0592MHz，波特率为9600bps，SMOD=0时，可计算出TH1的初值为0FDH。6.2简答题1.简述8051单片机串行口的工作方式及特点。答：8051单片机串行口的4种工作方式及