2025年单片机原理及应用试题及答案

2025年单片机原理及应用试题及答案一、单项选择题（每小题2分，共20分）1.以下关于单片机（MCU）基本组成的描述，错误的是（）。A.必须包含CPU、存储器、I/O接口B.片内RAM通常用于存放临时数据C.程序计数器（PC）是16位寄存器，可寻址64KB空间D.所有单片机的中断系统均支持优先级嵌套2.STC89C52单片机中，若晶振频率为11.0592MHz，则一个机器周期的时间约为（）。A.1μsB.1.085μsC.2μsD.12μs3.执行指令“MOVA,30H”后，累加器A的内容为（）。A.30H（二进制）B.30（十进制）C.00110000BD.取决于之前A的状态4.8051系列单片机中，外部中断0（INT0）的触发方式由（）寄存器控制。A.TCONB.SCONC.IED.IP5.若需将P1口的第3位（P1.3）置1，其余位保持不变，应使用的指令是（）。A.ORLP1,08HB.ANLP1,0F7HC.XRLP1,08HD.MOVP1,08H6.单片机定时器/计数器工作在模式1时，其计数位数为（）。A.8位B.13位C.16位D.可自动重装的16位7.I2C总线通信中，当SCL为高电平期间，SDA由高变低表示（）。A.起始信号B.停止信号C.确认信号D.数据位08.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.EOCB.ALEC.STARTD.OE9.以下关于单片机低功耗模式的描述，正确的是（）。A.空闲模式下CPU停止工作，片内外设继续运行B.掉电模式下所有时钟停止，RAM数据丢失C.空闲模式唤醒时间比掉电模式短D.掉电模式只能通过硬件复位唤醒10.某单片机程序中，“SJMP$”指令的功能是（）。A.跳转到当前指令地址+2的位置B.无限循环等待C.跳转到绝对地址$处D.调用子程序二、填空题（每空1分，共20分）1.单片机的核心是__________，其主要功能是完成算术逻辑运算和控制操作。2.STC89C52单片机的片内ROM容量为__________KB，片内RAM容量为__________B。3.指令周期是指__________，若晶振频率为12MHz，一个机器周期为__________μs。4.8051系列单片机有__________个中断源，其中优先级最高的是__________。5.P3口的第二功能中，P3.0是__________，P3.2是__________。6.定时器/计数器的四种工作模式中，模式__________为16位不可重装模式，模式__________为自动重装8位模式。7.ADC的分辨率是指__________，若8位ADC的参考电压为5V，则其最小分辨电压为__________mV。8.PWM（脉宽调制）技术通过改变__________来调节输出平均电压，常用于__________控制（举1例）。9.单片机程序设计中，“伪指令”的作用是__________，例如__________（举1例）。10.程序计数器（PC）的作用是__________，其值在__________时自动加1。三、简答题（每小题5分，共30分）1.简述冯诺依曼结构与哈佛结构单片机的主要区别。2.说明ALE信号在单片机扩展外部存储器时的作用。3.定时器/计数器用作计数器时，对输入信号的要求是什么？4.简述ADC转换的主要步骤（以逐次逼近型为例）。5.I2C总线通信中，“应答信号”（ACK）的定义及作用是什么？6.列举3种单片机低功耗设计的常用方法，并简要说明其原理。四、分析题（每小题10分，共20分）1.图1所示为STC89C52与外部中断源的连接电路，其中按键S1接INT0（P3.2），上拉电阻R1=10kΩ，电容C1=100nF。分析：（1）电容C1的作用；（2）按键按下时，INT0引脚的电平变化；（3）若需设置INT0为下降沿触发，需配置哪些寄存器？写出具体位操作。2.阅读以下8051汇编程序，分析其功能并计算执行结果：```asmORG0000HMOVR0,20HMOVR2,5MOVA,0LOOP:ADDA,@R0INCR0DJNZR2,LOOPMOV30H,ASJMP$END```假设片内RAM中20H~24H单元的内容依次为05H、0AH、0FH、14H、19H，求执行后30H单元的值（要求写出计算过程）。五、设计题（20分）设计一个基于STC89C52单片机的温度监控系统，要求：（1）实时采集温度（范围-40℃~+85℃，精度±0.5℃）；（2）当温度超过上限（50℃）时，通过蜂鸣器报警；（3）通过LCD1602显示当前温度（格式：“TEMP:XX.X℃”）。要求：①画出系统硬件原理框图（标注主要模块）；②说明温度传感器的选型及接口方式；③简述软件主流程（需包含初始化、数据采集、比较判断、显示、报警处理）。答案一、单项选择题1.D2.B3.C4.A5.A6.C7.A8.A9.A10.B二、填空题1.CPU（中央处理器）2.8；2563.执行一条指令所需的全部时间；14.5；外部中断0（INT0）5.RXD（串行输入口）；INT0（外部中断0输入）6.1；27.输出数字量变化1位时对应的输入模拟量变化值；19.53（或约19.5）8.脉冲宽度（占空比）；电机转速（或LED亮度）9.为汇编程序提供编译信息（不提供机器码）；ORG（或END、DB等）10.存储下一条要执行指令的地址；指令执行完成三、简答题1.冯诺依曼结构：程序存储器和数据存储器共用同一总线，统一编址；哈佛结构：程序存储器和数据存储器分开，使用独立总线，分别编址（单片机多采用哈佛结构，如8051）。2.ALE（地址锁存允许）信号在ALE下降沿将P0口输出的低8位地址锁存到外部锁存器（如74HC373），确保P0口在后续数据传输时能复用为数据总线，实现地址与数据的分时复用。3.用作计数器时，输入信号应为外部脉冲，其高电平和低电平的持续时间均需至少为1个机器周期（否则无法正确采样），且频率不超过晶振频率的1/24（避免漏计）。4.逐次逼近型ADC转换步骤：①启动转换（START信号）；②从最高位开始逐位试探，提供试探电压与输入电压比较；③根据比较结果保留或舍弃当前位；④重复至所有位确定，输出最终数字量；⑤转换完成后EOC信号置高，通知单片机读取数据。5.应答信号：在I2C通信中，接收方在接收到8位数据后，需在第9个时钟周期将SDA拉低（ACK）或保持高（NACK）。作用：发送方通过ACK判断数据是否被正确接收，若为NACK则可能重发或终止通信。6.①降低系统时钟频率：通过分频或选择低频晶振，减少CPU运算功耗（时钟频率与功耗正相关）；②关闭未使用的外设：如关闭定时器、串口等，减少不必要的功耗；③进入低功耗模式（如空闲/掉电模式）：空闲模式下CPU停止，外设运行；掉电模式下所有时钟停止，仅保持RAM数据，功耗最低。四、分析题1.（1）C1为消抖电容，按键按下时，机械抖动会导致INT0引脚电平多次跳变，电容通过充放电吸收抖动，使引脚电平稳定后再触发中断。（2）按键未按下时，INT0通过R1上拉为高电平；按下时，按键导通接地，INT0变为低电平（下降沿）。（3）需配置TCON寄存器的IT0位（TCON.0），将其置1（IT0=1），设置INT0为下降沿触发；同时需开启INT0中断（IE寄存器的EX0位=1）和总中断（EA=1）。具体指令：SETBIT0；SETBEX0；SETBEA。2.程序功能：将片内RAM中20H~24H单元的5个无符号数求和，结果存入30H单元。计算过程：20H=05H（5），21H=0AH（10），22H=0FH（15），23H=14H（20），24H=19H（25）；累加和：5+10=15；15+15=30；30+20=50；50+25=75（十进制）。75的十六进制为4BH，故30H单元的值为4BH。五、设计题①硬件原理框图：STC89C52单片机（核心）→温度传感器（DS18B20）→单总线接口；LCD1602→并行接口（P0/P2口）；蜂鸣器→三极管驱动电路（P3.7控制）；电源模块（5V）。②传感器选型：DS18B20（单总线数字温度传感器，测量范围-55℃~+125℃，精度±0.5℃，符合要求）。接口方式：DS18B20的DQ引脚接单片机P3.3（单总线，需上拉电阻），通过单总线协议通信（初始化、ROM操作、功能命令、数据读写）。③软件主流程：初始化：设置单片机时钟（11.0592MHz）；初始化LCD1602（发送指令：清屏、设置显示模式）；初始化DS18B20（检测传感器存在）；设置蜂鸣器控制引脚（P3.7初始为高电平，不报警）。数据采集：调用DS18B20温度读取函数（步骤：复位→发送跳过ROM指令→发送温度转