单片机技术竞赛综合试题（含详细答案）-1

单片机技术竞赛综合试题（含详细答案）考试时长：120分钟满分：100分适用机型：51单片机考试说明：1.本试卷分为选择题、填空题、简答题、编程题、综合设计题五个部分；2.答题规范，编程题、设计题需逻辑清晰、语句完整；3.禁止作弊，独立完成答题。一、单项选择题（每题2分，共20分）1.51单片机的核心运算部件是（）A.存储器B.CPUC.定时器D.串口模块2.51单片机中，一个机器周期包含的时钟周期个数为（）A.6个B.8个C.12个D.16个3.51单片机P0口的主要特性是（）A.准双向口，内部带上拉电阻B.双向口，内部无上拉电阻C.准双向口，内部无上拉电阻D.双向口，内部带上拉电阻4.单片机复位后，程序计数器PC的初始值为（）A.0000HB.0001HC.0FFFHD.1000H5.51单片机定时器0工作在方式1时，其计数器位数为（）A.8位B.13位C.16位D.32位6.下列不属于51单片机中断源的是（）A.外部中断0B.定时器1中断C.串口中断D.AD转换中断7.51单片机串口通信中，常用的波特率发生器是（）A.定时器0B.定时器1C.外部中断D.系统时钟8.单片机片内RAM的直接寻址范围是（）A.00H~7FHB.00H~FFHC.80H~FFHD.10H~7FH9.控制51单片机总中断开启的寄存器位是（）A.EX0B.ET0C.EAD.ES10.按键消抖的常用延时时间范围是（）A.1~5msB.10~20msC.50~100msD.100~200ms二、填空题（每空1分，共15分）1.51单片机的程序存储器最大寻址空间为________，数据存储器最大寻址空间为________。2.51单片机有________个外部中断，分别是________和________。3.定时器工作方式中，________方式为8位自动重装模式，适合定时循环中断。4.51单片机串口工作方式1为________位异步通信模式。5.P1、P2、P3口均为________双向I/O口，内部自带________电阻。6.中断处理的四个基本步骤：中断请求、________、________、中断返回。7.晶振频率为12MHz时，51单片机的机器周期为________μs。8.独立按键的两种检测方式为________检测和________检测。三、简答题（每题7分，共35分）1.简述51单片机P0口作为输出口使用时，为什么需要外接上拉电阻？2.简述单片机复位的作用，以及51单片机常用的两种复位方式。3.简述定时器定时模式和计数模式的区别。4.简述按键消抖的原理，以及软件消抖的实现方法。5.简述51单片机中断优先级的设置规则。四、编程题（每题10分，共20分）（采用C51语言编程，代码简洁规范，带必要注释）1.编写程序，实现晶振12MHz下，定时器0方式1定时1ms中断，控制LED灯（P1.0）每隔1秒翻转一次状态。2.编写程序，实现独立按键（P3.2）控制LED灯，按键按下一次，LED（P1.0）状态翻转一次，采用软件消抖处理。五、综合设计题（10分）设计一套简易单片机控制系统：使用51单片机，实现两个独立按键控制一个LED灯，按键1（P3.2）控制LED点亮，按键2（P3.3）控制LED熄灭，要求具备软件消抖、按键长按无误触发功能。请写出核心设计思路、硬件简要说明及完整C51程序。详细参考答案一、单项选择题答案1.B2.C3.B4.A5.C6.D7.B8.B9.C10.B二、填空题答案1.64KB；64KB2.2；外部中断0（INT0）；外部中断1（INT1）3.24.105.准；上拉6.中断响应；中断服务7.18.查询；中断三、简答题答案1.答案：51单片机P0口内部没有上拉电阻，端口输出级为开漏结构。当P0口输出高电平时，内部MOS管全部截止，端口处于高阻悬空状态，无法输出稳定高电平，无法直接驱动LED、继电器等外设。外接上拉电阻后，可通过电源为端口提供高电平驱动电流，保证高低电平输出稳定，正常实现IO口输出功能。2.答案：复位作用：让单片机所有寄存器恢复默认初始状态，程序计数器PC归零，系统初始化，从程序存储区0000H地址开始重新执行程序，解决程序卡死、运行错乱等问题，保障系统稳定启动。常用复位方式：一是上电自动复位，上电瞬间电容充电产生高电平复位信号，完成系统复位；二是手动按键复位，通过外部按键按下，将复位引脚拉至高电平，触发手动复位。3.答案：触发源不同：定时模式以单片机系统机器周期为计数触发信号，对内部时钟脉冲计数，用于精准定时；计数模式以单片机外部引脚（T0/P3.4、T1/P3.5）的外部脉冲为触发信号，对外部输入的高低电平跳变脉冲计数。用途不同：定时模式用于实现延时、定时中断、周期控制等功能；计数模式用于统计外部设备的脉冲数量、检测外部设备动作次数等。4.答案：消抖原理：机械按键按下和松开瞬间，金属触点会产生10~20ms的电平抖动，导致单片机多次检测到按键信号，造成误触发。消抖就是屏蔽这段抖动时间的不稳定信号，只识别稳定的按键电平状态。软件消抖方法：检测到按键电平变化后，不立即判定按键动作，先延时10~20ms，待电平稳定后，再次读取按键电平，若电平状态与之前一致，再确认按键按下或松开，完成消抖处理。5.答案：51单片机中断优先级分为高、低两级，由中断优先级寄存器IP设置，对应位置1为高优先级，置0为低优先级。优先级规则：1.高优先级中断可以打断低优先级中断的服务程序，实现中断嵌套；低优先级中断无法打断高优先级中断；2.同级中断之间不能相互嵌套；3.多个同级中断同时触发时，按照硬件默认优先级排序，默认优先级从高到低为：外部中断0>定时器0中断>外部中断1>定时器1中断>串口中断。四、编程题答案1.参考答案（C51）c

#include<reg51.h>

sbitLED=P1^0;//定义LED控制引脚

unsignedintcnt=0;//中断计数变量

//定时器0初始化1ms中断@12MHz

voidTimer0_Init()

{

TMOD|=0x01;//定时器0工作方式1（16位定时）

//初值计算：65536-1000=64536=0xFC18

TH0=0xFC;

TL0=0x18;

ET0=1;//使能定时器0中断

EA=1;//开启总中断

TR0=1;//启动定时器0

}

//定时器0中断服务函数

voidTimer0_ISR()interrupt1

{

TH0=0xFC;//重装初值

TL0=0x18;

cnt++;

if(cnt>=1000)//1ms*1000=1s

{

LED=~LED;//翻转LED状态

cnt=0;//计数清零

}

}

voidmain()

{

LED=0;//初始LED熄灭

cnt=0;

Timer0_Init();//初始化定时器

while(1)//死循环等待中断

{

}

}2.参考答案（C51）c

#include<reg51.h>

sbitLED=P1^0;

sbitKEY=P3^2;

//简单延时函数，用于消抖

voidDelay_ms(unsignedintt)

{

unsignedinti,j;

for(i=t;i>0;i--)

for(j=110;j>0;j--);

}

voidmain()

{

LED=0;//初始熄灭

while(1)

{

if(KEY==0)//检测按键按下

{

Delay_ms(15);//软件消抖延时15ms

if(KEY==0)//再次确认按键按下

{

LED=~LED;//翻转LED状态

while(KEY==0);//等待按键松开，避免重复触发

}

}

}

}五、综合设计题答案1.核心设计思路采用独立按键查询方式检测按键状态，对按键动作进行15ms软件消抖处理，规避机械抖动误触发；设置按键松开判定逻辑，长按按键不会重复触发功能；按键1触发LED点亮，按键2触发LED熄灭，程序循环扫描按键状态，实时更新LED状态。2.硬件简要说明LED正极串联220Ω限流电阻接P1.0，负极接地；两个独立按键一端分别接P3.2、P3.3，另一端接地，利用单片机内部上拉电阻实现按键高低电平检测，无需额外外接上拉电路。3.完整C51程序c

#include<reg51.h>

sbitLED=P1^0;

sbitKEY_ON=P3^2;//点亮按键

sbitKEY_OFF=P3^3;//熄灭按键

//毫秒级延时消抖函数

voidDelay15ms()

{

unsignedchari,j;

i=27;

j=226;

do

{

while(--j);

}while(--i);

}

voidmain(void)

{

LED=0;//初始化LED熄灭

while(1)

{

//检测点亮按键

if(KEY_ON==0)

{

Delay15ms();//消抖延时

if(KEY_ON==0)//确认按键按下

{

LED=1;//LED点亮

while(KEY_ON==0);//等待按键松开

}

}

//检测熄灭按键

if(KEY_OFF==0)

{

Delay15ms();//消抖延时

if(KEY_OFF==0)//确认按键按下

{

LED=0;//