c51单片机期末考试题及答案

c51单片机期末考试题及答案一、单项选择题（每小题2分，共20分）1.8051单片机CPU的主要组成部分是（）A.运算器、控制器、寄存器组B.运算器、控制器、存储器C.运算器、定时器、I/O接口D.控制器、寄存器组、中断系统答案：A2.以下特殊功能寄存器中，用于存储当前工作寄存器组选择位的是（）A.PSWB.SPC.DPTRD.PC答案：A（PSW中的RS1、RS0位用于选择工作寄存器组）3.执行指令“MOVA,30H”后，A中的内容是（）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单元的值答案：A（表示立即寻址）4.8051单片机的中断优先级寄存器IP中，若PS=1、PT1=0、PX1=1、PT0=0、PX0=0，则优先级最高的中断源是（）A.外部中断0（INT0）B.定时器0（T0）C.外部中断1（INT1）D.串口中断（RI/TI）答案：C（IP中某位为1表示对应中断优先级高，PX1=1（外部中断1）优先级高于PS=1（串口中断）吗？不，8051中断优先级默认从高到低为：INT0→T0→INT1→T1→串口。IP可设置为高优先级或低优先级，若多个高优先级，按默认顺序。本题中PS=1（串口高优先级）、PX1=1（INT1高优先级），则INT1优先级高于串口，因为默认顺序中INT1在串口前。因此最高是INT1）5.若8051单片机晶振频率为11.0592MHz，则其机器周期为（）A.1μsB.1.085μsC.2μsD.12μs答案：B（机器周期=12/晶振频率=12/(11.0592×10^6)≈1.085μs）6.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.65536μsB.65.536msC.131072μsD.131.072ms答案：B（模式1为16位定时器，最大计数值65536，机器周期1μs，定时时间=65536×1μs=65.536ms）7.以下指令中，不能改变程序计数器PC值的是（）A.LCALLaddr16B.SJMPrelC.MOVCA,@A+DPTRD.RET答案：C（MOVC是查表指令，不改变PC；LCALL、SJMP、RET均改变PC）8.串口工作在方式1时，其数据帧格式为（）A.1位起始位、8位数据位、1位停止位B.1位起始位、8位数据位、1位奇偶校验位、1位停止位C.1位起始位、9位数据位、1位停止位D.1位起始位、7位数据位、1位奇偶校验位、1位停止位答案：A（方式1是10位数据：1起始+8数据+1停止）9.P0口作为通用I/O口输出时，需要外接上拉电阻的原因是（）A.P0口内部无上拉电阻，高电平输出时无法驱动负载B.P0口内部上拉电阻过小，需外部增强驱动能力C.P0口作为地址/数据总线时需上拉，作为I/O时不需要D.P0口是漏极开路输出，必须外接上拉才能输出高电平答案：D（P0口输出级为漏极开路，无内部上拉，输出高电平时需外接上拉电阻）10.执行“ORLP1,0FH”后，P1口的高4位状态是（）A.全部置1B.保持不变C.全部清0D.与原高4位取或答案：B（ORL指令对P1口低4位（0FH）置1，高4位与0（高位为0）取或，保持不变）二、填空题（每空1分，共20分）1.8051单片机的程序计数器PC是（16）位寄存器，其寻址范围为（64KB）。2.内部RAM中，可位寻址的区域是（20H~2FH），共（128）个位地址。3.中断响应过程中，CPU自动保护的寄存器是（PC），用户需要手动保护的寄存器是（累加器A、PSW等现场）。4.定时器/计数器的计数模式是对（外部引脚T0或T1的脉冲）进行计数，定时模式是对（机器周期）进行计数。5.若晶振频率为12MHz，要实现1ms定时，定时器T0工作在模式1时，初值计算为：机器周期（1μs），需要计数（1000）次，初值=（65536-1000=64536），转换为十六进制为（FC18H）。6.串口控制寄存器SCON中，REN位的作用是（允许串口接收数据），TI位的作用是（发送完成标志位）。7.执行“MOVXA,@DPTR”指令时，单片机的（P0）口输出低8位地址，（P2）口输出高8位地址。8.若要将P2口的第3位（P2.3）置1，其余位不变，应使用指令（ORLP2,08H）；若要将P3.5清0，其余位不变，应使用指令（ANLP3,0DFH）。9.8051单片机复位后，SP的初始值为（07H），P0~P3口的初始值为（FFH）。三、简答题（每小题6分，共30分）1.简述8051单片机片内数据存储器（RAM）的结构划分及各部分功能。答案：8051片内RAM共256字节，分为低128字节（00H~7FH）和高128字节（80H~FFH，仅特殊功能寄存器SFR使用）。低128字节又分为：工作寄存器区（00H~1FH）：4组8个寄存器（R0~R7），通过PSW的RS1、RS0选择；位寻址区（20H~2FH）：16字节，128个位地址（00H~7FH），支持位操作；用户RAM区（30H~7FH）：用于存储数据、堆栈等。2.比较定时器模式1与模式2的区别。答案：模式1是16位定时器/计数器（THx和TLx组成16位寄存器），计数范围0~65535，溢出后需手动重装初值；模式2是8位自动重装模式（TLx作为计数器，THx保存初值），计数范围0~255，溢出时自动将THx值重装到TLx，适合需要重复定时/计数的场景（如波特率发生器）。3.简述外部中断的两种触发方式（电平触发和边沿触发）的特点及适用场景。答案：电平触发：低电平有效，中断请求信号为低电平时触发。需确保在CPU响应前撤销低电平，否则会重复触发，适用于外部信号持续时间较长的场景；边沿触发：下降沿触发（INT0/INT1引脚从高到低跳变时触发），仅需一个负跳变信号，抗干扰能力强，适用于外部信号为短脉冲的场景。4.说明LED动态扫描显示的原理及关键参数设计。答案：动态扫描利用人眼的视觉暂留效应，逐位点亮LED，每次仅点亮一个数码管，通过快速切换（频率>50Hz）使肉眼感觉所有数码管同时点亮。关键参数：扫描频率：需大于50Hz（周期<20ms），避免闪烁；消隐时间：切换数码管时关闭段选，避免残影；驱动能力：需确保每个数码管在点亮时获得足够电流。5.单片机最小系统由哪些部分组成？各部分的作用是什么？答案：最小系统包括：单片机芯片：核心控制单元；时钟电路：提供时钟信号（晶振+电容），产生机器周期；复位电路：初始化单片机（上电复位或手动复位），使PC=0000H，寄存器恢复初始值；电源电路：提供稳定电源（如+5V）。四、编程题（共20分）1.（8分）使用8051单片机，晶振11.0592MHz，要求通过P1.0引脚输出频率为1kHz的方波（周期1ms，高、低电平各0.5ms）。请用定时器T0模式2实现，编写初始化函数和中断服务程序。答案：方波周期1ms，半周期0.5ms=500μs。机器周期=12/(11.0592×10^6)=1.085μs（近似取1μs计算误差较大，实际应精确计算）。模式2为8位自动重装，定时时间=（256-初值）×机器周期=500μs。设机器周期≈1.085μs，则（256-初值）×1.085=500→256-初值≈460.8→初值≈256-461=-205（溢出，说明模式2无法达到500μs？因模式2最大定时时间=256×1.085≈277.7μs<500μs，因此需改用模式1。可能题目假设晶振12MHz，机器周期1μs，则500μs需计数500次，模式1初值=65536-500=65036=FE0CH。但题目要求模式2，可能调整参数。若题目允许模式1，正确代码如下：（注：可能题目存在矛盾，模式2无法实现500μs定时（11.0592MHz时），此处假设晶振12MHz，机器周期1μs，模式2最大定时256μs，故改用模式1。）正确代码（模式1，12MHz晶振）：```cinclude<reg51.h>sbitLED=P1^0;voidTimer0_Init(){TMOD=0x01;//T0模式1（16位定时器）TH0=0xFE;//初值=65536-500=65036→FE0CHTL0=0x0C;ET0=1;//使能T0中断EA=1;//开总中断TR0=1;//启动T0}voidTimer0_ISR()interrupt1{TH0=0xFE;//重装初值TL0=0x0C;LED=~LED;//取反输出方波}voidmain(){Timer0_Init();while(1);//等待中断}```（注：若严格按11.0592MHz，需重新计算初值，但通常考试中简化为12MHz。）2.（6分）设计一个外部中断0（INT0）的应用程序，要求：当P3.2引脚接收到下降沿信号时，控制P2口连接的8个LED（P2.0~P2.7）循环左移（每次移动1位，间隔500ms）。使用边沿触发方式，编写初始化函数和中断服务程序（延时函数可调用“delay_500ms()”）。答案：```cinclude<reg51.h>sbitINT0_PIN=P3^2;unsignedcharled_state=0x01;//初始LED状态（P2.0亮）voidInt0_Init(){IT0=1;//边沿触发（下降沿）EX0=1;//使能INT0中断EA=1;//开总中断}voiddelay_500ms(){//假设已实现//具体延时代码（如循环计数）}voidInt0_ISR()interrupt0{P2=led_state;//输出当前LED状态led_state<<=1;//左移1位if(led_state==0x00)//溢出后回到0x01led_state=0x01;delay_500ms();//间隔500ms}voidmain(){P2=0xFF;//初始LED全灭Int0_Init();while(1);}```3.（6分）编写串口发送子程序，将内部RAM中50H~5FH单元存储的16字节字符串通过串口发送（串口工作在方式1，波特率9600bps，晶振11.0592MHz）。要求写出串口初始化函数和发送子程序。答案：波特率=9600，方式1波特率=（2^SMOD/32）×（T1溢出率）。晶振11.0592MHz，SMOD=0时，T1溢出率=9600×32=307200Hz。T1工作在模式2（自动重装），溢出率=晶振/(12×(256-初值))→307200=11.0592×10^6/(12×(256-初值))→256-初值=11.0592×10^6/(12×307200)=3→初值=253=FDH。初始化函数：```cinclude<reg51.h>voidUart_Init(){SCON=0x50;//方式1（10位），允许接收（REN=1）TMOD|=0x20;//T1模式2TH1=0xFD;//波特率9600初值TL1=0xFD;TR1=1;//启动T1EA=1;//开总中断（若需接收中断）//本题仅发送，可不开中断}```发送子程序（发送16字节）：```cvoidUart_SendString(){unsignedchari;unsignedcharp=0x50;//指向50H单元for(i=0;i<16;i++){SBUF=p;//发送当前字节while(!TI);//等待发送完成TI=0;//清除标志p++;//指向下一单元}}```五、综合应用题（共10分）设计一个基于8051单片机的温度监测系统，要求：使用DS18B20数字温度传感器采集温度（接P3.3）；通过LCD1602显示温度值（P0口接数据总线，P2.5接RS，P2.6接RW，P2.7接E）；当温度超过30℃时，P1.1引脚驱动的蜂鸣器报警（低电平有效）。要求：（1）画出硬件连接示意图（文字描述）；（2）写出软件主流程；（3）编写关键函数（至少包括DS18B20初始化、温度读取、LCD显示、报警判断）。答案：（1）硬件连接描述：DS18B20：DQ引脚接P3.3，VCC接+5V，GND接地（寄生电源时可不接VCC，此处假设外接电源）；LCD1602：数据总线D0~D7接P0.0~P0.7；RS（寄存器选择）接P2.5；RW（读写控制）接P2.6（本系统仅写，可接地）；E（使能）接P2.7；VCC接+5V，V0接电位器调节对比度，GND接地；蜂鸣器：一端接+5V，另一端通过三极管接P1.1（P1.1低电平时三极管导通，蜂鸣器发声）。（2）软件主流程：初始化：单片机、LCD1602、DS18B20；循环：1.读取DS18B20温度值；2.将温度值转换为字符串（如“25.6℃”）；3.LCD显示温度字符串；4.判断温度是否>30℃，若是则P1.1=0（报警），否则P1.1=1（停止）；5.延时500ms（避免频繁读取）。（3）关键函数示例：```cinclude<reg51.h>include<intrins.h>defineucharunsignedchardefineuintunsignedintsbitDQ=P3^3;//DS18B20数据口sbitRS=P2^5;//LCDRSsbitE=P2^7;//LCDEsbitBuzzer=P1^1;//蜂鸣器//DS18B20初始化函数（返回0成功，1失败）ucharDS18B20_Init(){ucharstatus;DQ=1;_nop_();DQ=0;//拉低总线delay_us(750);//延时>480μsDQ=1;//释放总线delay_us(15);//等待响应status=DQ;//读取DQ状态（0表示存在）delay_us(485);//完成初始化时序returnstatus;}//DS18B20写单字节voidDS18B20_WriteByte(uchardat){uchari;for(i=0;i<8;i++){DQ=0;//拉低总线_nop_();//延时1μsDQ=dat&0x01;//写最低位delay_us(60);//保持60μsDQ=1;//释放总线dat>>=1;//右移}}//DS18B20读单字节ucharDS18B20_ReadByte(){uchari,dat=0;for(i=0;i<8;i++){DQ=0;//拉低总线_nop_();DQ=1;//释放总线_nop_();//等待数据有效dat>>=1;if(DQ)dat|=0x80;delay_us(60);//完成读时序}returndat;}//读取温度值（返回整数部分×10，如25.6℃返回256）intRead_Temperature(){ucharLSB,MSB;inttemp;DS18B20_Init();DS18B20_WriteByte(0xCC);//跳过ROMDS18B20_WriteByte(0x44);//启动转换delay_ms(750);//等待转换完成DS18B20_Init();DS18B20_WriteByte(0xCC);//跳过ROMDS18B20_WriteByte(0xBE);//读取温度寄存器LSB=DS18B20_ReadByte();//低8位MSB=DS18B20_ReadByte();//高8位temp=(MSB<<8)|LSB;//合并为16位returntemp/16;//转换为实际温度×10（DS18B20分辨率0.0625℃，故temp×0.0625=实际温度）}//LCD写命令voidLCD_WriteCmd(ucharcmd){RS=0;//写命令P0=cmd;//数据总线E=1;//高脉冲delay_us(1);E=0;delay_ms(2);//等待执行}//LCD写数据voidLCD_WriteDat(uchardat){RS=1;//写数据