2025年单片机题库及答案

2025年单片机题库及答案一、选择题（每题2分，共20分）1.以下关于单片机（MCU）的描述中，错误的是：A.单片机是将CPU、存储器、I/O接口等集成在单一芯片上的微型计算机B.STM32F103系列属于ARMCortex-M3内核的32位单片机C.51单片机的程序计数器（PC）是16位寄存器，可寻址64KB程序存储器D.所有单片机的中断系统中，外部中断0（INT0）的优先级一定高于定时器中断0答案：D（不同单片机的中断优先级可通过寄存器配置，并非固定）2.某8位单片机系统采用12MHz晶振，其机器周期为：A.1μsB.2μsC.0.5μsD.4μs答案：A（机器周期=12/晶振频率=12/12MHz=1μs）3.51单片机中，累加器A的作用是：A.存放运算结果或操作数B.存放堆栈指针C.存放程序状态标志D.存放数据指针答案：A（累加器A是最常用的通用寄存器，用于算术/逻辑运算）4.STM32单片机中，若要配置PA5引脚为推挽输出模式，需设置GPIOx_MODER寄存器的对应位为：A.00（输入模式）B.01（输出模式）C.10（复用功能模式）D.11（模拟模式）答案：B（MODER寄存器每两位控制一个引脚，01表示通用输出模式）5.以下哪种通信协议属于同步串行通信？A.UARTB.SPIC.I2CD.1-Wire答案：B（SPI使用时钟线同步，UART、I2C、1-Wire为异步）6.51单片机定时器0工作在模式1时，其最大定时时间（晶振12MHz）为：A.65.536msB.131.072msC.262.144msD.524.288ms答案：A（模式1为16位定时器，最大计数值65536，机器周期1μs，总时间=65536×1μs=65.536ms）7.ADC（模数转换器）的分辨率为12位，参考电压3.3V，其最小量化单位为：A.0.805mVB.1.61mVC.3.22mVD.6.44mV答案：A（3.3V/(2^12-1)≈3.3V/4095≈0.805mV）8.以下哪项不是PWM（脉宽调制）的典型应用？A.直流电机调速B.LED亮度调节C.温度传感器数据读取D.音频信号提供答案：C（温度传感器通常使用ADC或数字接口读取，PWM用于输出控制）9.51单片机中，若要使能外部中断0（INT0）并设置为下降沿触发，需配置的寄存器是：A.TCON和IEB.SCON和IPC.TMOD和PCOND.PSW和DPTR答案：A（TCON用于设置触发方式，IE用于中断使能）10.STM32的NVIC（嵌套向量中断控制器）中，若设置某中断的抢占优先级为2，子优先级为3（使用4位优先级分组），则以下说法正确的是：A.该中断的总优先级高于抢占优先级1、子优先级0的中断B.该中断的总优先级低于抢占优先级2、子优先级2的中断C.抢占优先级相同的中断按子优先级排队，子优先级越低越优先D.子优先级仅在抢占优先级不同时起作用答案：C（抢占优先级决定中断嵌套，子优先级决定同抢占优先级下的响应顺序，数值越小优先级越高）二、填空题（每空1分，共20分）1.51单片机的P0口作为通用I/O口使用时，需外接______电阻，原因是其内部没有______结构。答案：上拉；上拉2.STM32的系统滴答定时器（SysTick）是一个______位递减计数器，通常用于实现______功能。答案：24；系统定时（或延时）3.串口通信中，波特率为9600bps，数据位8位，停止位1位，无奇偶校验，则每秒最多可传输______字节数据（保留整数）。答案：960（9600/(8+1+1)=960）4.51单片机中，若要将片外RAM的2000H单元数据存入累加器A，需使用的指令是______。答案：MOVXA,@DPTR（需先设置DPTR=2000H）5.定时器/计数器的计数模式是对______信号进行计数，定时模式是对______信号进行计数。答案：外部输入；内部机器周期6.I2C通信协议中，起始信号是______时SDA由高变低，停止信号是______时SDA由低变高。答案：SCL高电平；SCL高电平7.STM32的GPIO引脚设置为开漏输出模式时，需外接______才能输出高电平；设置为模拟模式时，引脚______（参与/不参与）数字逻辑控制。答案：上拉；不参与8.ADC转换完成后，若采用查询方式读取结果，需检查______标志位；若采用中断方式，需在______中处理数据。答案：EOC（转换完成）；中断服务函数9.51单片机的堆栈操作遵循______原则，入栈时SP先______（加1/减1）再压入数据。答案：先进后出；加110.PWM的占空比定义为______与______的比值，通常用百分比表示。答案：高电平时间；周期三、简答题（每题6分，共30分）1.简述51单片机与STM32单片机在架构和性能上的主要差异。答案：51单片机采用8位冯·诺依曼架构，CPU为C51内核，寻址空间64KB程序/数据存储器，最高主频约33MHz，资源简单（定时器、串口等），适合低成本简单控制；STM32采用32位哈佛架构，基于ARMCortex-M系列内核（如M3/M4），支持Thumb-2指令集，主频可达72-480MHz，集成FPU、DMA、丰富外设（ADC、DAC、CAN、USB等），适合高性能、实时性要求高的场景。2.说明单片机中断处理的基本流程。答案：①中断源发出中断请求（如外部信号、定时器溢出）；②CPU检查中断允许（IE寄存器）和优先级（IP/NVIC），若满足条件则响应；③保护现场（PC值入栈，部分寄存器内容保存）；④执行中断服务程序（ISR），完成具体任务；⑤恢复现场（弹出寄存器内容）；⑥中断返回（RETI或BXLR指令，恢复PC）。3.如何配置51单片机的定时器0为模式2（自动重装模式），实现100μs定时（晶振12MHz）？需写出寄存器初始化步骤及初值计算。答案：模式2为8位自动重装定时器，初值计算公式：初值=256-定时时间/机器周期。机器周期=1μs，100μs需计数100次，初值=256-100=156（0x9C）。初始化步骤：①设置TMOD寄存器：T0模式2（00000010B）；②设置TH0=TL0=0x9C；③使能定时器中断（ET0=1）；④开启总中断（EA=1）；⑤启动定时器（TR0=1）。4.对比UART、SPI、I2C三种串行通信协议的优缺点及典型应用场景。答案：UART（异步）：仅需TX/RX两根线，支持全双工，无时钟线，波特率灵活但需同步波特率，适合短距离低速通信（如PC与单片机）；SPI（同步）：需SCLK、MOSI、MISO、CS四线，全双工，高速（可达数十Mbps），适合传感器（如加速度计）与单片机的高速数据传输；I2C（同步）：SCL、SDA两根线，半双工，支持多从机寻址（7位/10位地址），低速（标准模式100kbps），适合多设备总线（如EEPROM、传感器阵列）。5.简述STM32HAL库中GPIO初始化的主要步骤（以PA5推挽输出为例）。答案：①使能GPIOA时钟（__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE()）；②定义GPIO_InitTypeDef结构体，设置Pin=GPIO_PIN_5，Mode=GPIO_MODE_OUTPUT_PP（推挽输出），Pull=GPIO_NOPULL（无上下拉），Speed=GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM（中等速度）；③调用HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct)完成初始化；④通过HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET/RESET)控制输出电平。四、编程题（共30分）1.（10分）使用51单片机（晶振12MHz），设计一个程序：通过P1.0引脚驱动LED，要求LED以1Hz频率闪烁（亮0.5秒，灭0.5秒）。需使用定时器1的模式1实现定时，写出完整的C51代码。答案：```cinclude<reg51.h>sbitLED=P1^0;unsignedintcount=0;voidTimer1_Init(){TMOD|=0x10;//定时器1模式1（16位）TH1=0x3C;//初值计算：50ms定时，机器周期1μs，50ms=50000μs，初值=65536-50000=15536=0x3CB0TL1=0xB0;ET1=1;//使能定时器1中断EA=1;//总中断使能TR1=1;//启动定时器1}voidTimer1_ISR()interrupt3{TH1=0x3C;//重装初值TL1=0xB0;count++;if(count>=10){//50ms×10=500msLED=~LED;count=0;}}voidmain(){LED=0;//初始状态熄灭Timer1_Init();while(1);//主循环等待中断}```2.（10分）基于STM32F103C8T6（Cortex-M3内核），使用HAL库编写串口通信程序：通过USART1发送字符串“Hello,MCU!”，波特率115200，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验。要求包含时钟配置、GPIO初始化、USART初始化及发送函数。答案：```cinclude"stm32f1xx_hal.h"UART_HandleTypeDefhuart1;voidSystemClock_Config(void){RCC_OscInitTypeDefRCC_OscInitStruct={0};RCC_ClkInitTypeDefRCC_ClkInitStruct={0};RCC_OscInitStruct.OscillatorType=RCC_OSCILLATORTYPE_HSE;RCC_OscInitStruct.HSEState=RCC_HSE_ON;RCC_OscInitStruct.HSEPredivValue=RCC_HSE_PREDIV_DIV1;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLState=RCC_PLL_ON;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLSource=RCC_PLLSOURCE_HSE;RCC_OscInitStruct.PLL.PLLMUL=RCC_PLL_MUL9;HAL_RCC_OscConfig(&RCC_OscInitStruct);RCC_ClkInitStruct.ClockType=RCC_CLOCKTYPE_HCLK|RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK|RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource=RCC_SYSCLKSOURCE_PLLCLK;RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider=RCC_SYSCLK_DIV1;RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider=RCC_HCLK_DIV2;RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider=RCC_HCLK_DIV1;HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct,FLASH_LATENCY_2);}voidUSART1_Init(){huart1.Instance=USART1;huart1.Init.BaudRate=115200;huart1.Init.WordLength=UART_WORDLENGTH_8B;huart1.Init.StopBits=UART_STOPBITS_1;huart1.Init.Parity=UART_PARITY_NONE;huart1.Init.Mode=UART_MODE_TX_RX;huart1.Init.HwFlowCtl=UART_HWCONTROL_NONE;huart1.Init.OverSampling=UART_OVERSAMPLING_16;HAL_UART_Init(&huart1);}voidGPIO_Init(){GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct={0};__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_USART1_CLK_ENABLE();//USART1TX（PA9）配置为复用推挽输出GPIO_InitStruct.Pin=GPIO_PIN_9;GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_AF_PP;GPIO_InitStruct.Speed=GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);//USART1RX（PA10）配置为浮空输入GPIO_InitStruct.Pin=GPIO_PIN_10;GPIO_InitStruct.Mode=GPIO_MODE_INPUT;GPIO_InitStruct.Pull=GPIO_NOPULL;HAL_GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);}intmain(void){HAL_Init();SystemClock_Config();GPIO_Init();USART1_Init();uint8_ttx_data[]="Hello,MCU!\r\n";HAL_UART_Transmit(&huart1,tx_data,sizeof(tx_data)-1,1000);//发送字符串（不含结尾0）while(1){//主循环}}voidHAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDefuartHandle){if(uartHandle->Instance==USART1){//已在GPIO_Init中完成时钟和引脚配置，此处无需额外操作}}```3.（10分）设计一个基于STM32的温度采集系统：使用内部ADC（12位，参考电压3.3V）采样温度传感器（输出电压与温度关系为Vout=0.01T+0.5，T单位℃），要求每1秒采集一次温度并通过串口发送结果（格式：“Temperature:X.X℃”）。需写出关键配置步骤及核心代码（伪代码或HAL库函数实现）。答案：关键步骤：①配置ADC：选择温度传感器通道（STM32内部温度传感器通常对应ADC通道16），设置分辨率12位，连续转换模式或单次转换；②配置定时器（如TIM2）实现1秒定时中断；③配置串口（USART1）用于数据发送；④在定时器中断中触发ADC转换，读取转换值，计算温度，通过串口发送。核心代码（HAL库）：```cinclude"stm32f1xx_hal.h"ADC_HandleTypeDefhadc1;UART_HandleTypeDefhuart1;TIM_HandleTypeDefhtim2;floattemperature;voidADC_Init(){ADC_ChannelConfTypeDefsConfig={0};hadc1.Instance=ADC1;hadc1.Init.ScanConvMode=ADC_SCAN_DISABLE;hadc1.Init.ContinuousConvMode=DISABLE;//单次转换hadc1.Init.DiscontinuousConvMode=DISABLE;hadc1.Init.ExternalTrigConv=ADC_SOFTWARE_START;hadc1.Init.DataAlign=ADC_DATAALIGN_RIGHT;hadc1.Init.NbrOfConversion=1;HAL_ADC_Init(&hadc1);sConfig.Channel=ADC_CHANNEL_16;//内部温度传感器通道sConfig.Rank=ADC_REGULAR_RANK_1;sConfig.SamplingTime=ADC_SAMPLETIME_239CYCLES_5;//长采样时间提高精度HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc1,&sConfig);//使能内部温度传感器（需在ADC初始化后调用）HAL_ADCEx_TempSensorVrefintCmd(ADC1,ENABLE);}voidTimer2_Init(){htim2.Instance=TIM2;htim2.Init.Prescaler=7199;//72MHz/(7199+1)=10kHzhtim2.In