单片机原理及应用黄友锐主编课后习题答案

1第 1 章1-1 什么是单片机？它与一般微型计算机在结构上何区别？答：单片微型计算机简称为单片机(Single Chip Computer)，又称为微控制器（MCU 即 Micro-Controller Unit)。它是在一块芯片上集成了中央处理器（ CPU） 、存储器（RAM、ROM ） 、定时器/ 计数器、中断控制、各种输入/ 输出（I/O）接口（如并行 I/O 口、串行 I/O 口和 A/D 转换器）等为一体的器件。微型计算机的基本结构由 CPU（运算器、控制器） 、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成，各部分通过外部总线连接而成为一体。单片机的结构是在一块芯片上集成了中央处理器（CPU） 、存储器、定时器/计数器、中断控制、各种输入/输出接口（如并行 I/O 口、串行 I/O 口和 A/D 转换器）等，它们通过单片机内部部总线连接而成为一体。1-2 MCS-51 系列单片机内部资源配置如何？试举例说明 8051 与 51 兼容的单片机的异同。答：MCS-51 系列单片机内部资源配置AT89S53 12KB Flash ROM256B 316 32 1 9/2 SPI，WDT，2 个数据指针W77E58 32KB Flash ROM256B+1024B316 36 2 12/2 扩展了 4 位 I/O 口，双数据指针，WDT。1-3 新型 8 位单片机，主要在哪几方面发展了？使用新型 8 位单片机能带来什么好处？1、运算速度大大提高；2、RAM、ROM 容量增大；3、精简指令集，指令比 51 少很多；4、更多的 IO 口；5、更多的其他功能，比如自带 AD，DA，自带 SPI，自带看门狗，自带大容量EEPROM 等等；6、中断的种类更细更多，有 20 几个中断向量的比比皆是，定时器/计数器的功能，数量都更多。简化电路，节省成本，降低功耗，提高系统的可靠性。第 2 章2-1 MCS-51 系列单片机内部有哪些主要的逻辑部件？答： 一个 8 位 CPU；一个片内振荡器及时钟电路；4K 字节 ROM 程序存储器；128 字节 RAM 数据存储器；两个 16 位定时器/计数器；可寻址 64K 外部数据存储器和 64K 外部程序存储器空间的控制电路；32 条可编程的 I/O 线（四个 8 位并行 I/O 端口） ；一个可编程全双工串行口；具有五个中断源、两个优先级嵌套中断结构22-2 MCS-51 设有 4 个 8 位端口（32 条 I/O 线） ，实际应用中 8 位数据信息由哪一个端口传送？16 位地址线怎样形成？P3 口有何功能？答：实际应用中 8 位数据信息由 P0 口传送。16 位地址线由 P0 口输出低 8 位地址 A7A0，P2 口输出高 8 位地址 A15A8。P3 口是一个多用途的端口，也是一个准双向口，作为第一功能使用时，其功能同 P1 口；当作第二功能使用时，P3.0RXD 串行输入（数据接收）口，P3.1TXD 串行输出（数据发送）口，P3.2 外部中断 0 输入线，P3.3 外部中断 1 输入线，P3.4T0 定时器 0INTINT外部输入，P3.5T1 定时器 1 外部输入，P3.6 外部数据存储器写选通信WR号输出，P3.7 外部数据存储器读选通信号输入。RD2-3 MCS-51 的存储器结构与一般的微型计算机有何不同？程序存储器和数据存储器各有何作用？答：MCS-51 存储器结构与常见的微型计算机的配置方式不同，它把程序存储器和数据存储器分开，各有自已的寻址系统、控制信号和功能。程序存储器用来存放程序和始终要保留的常数，如经汇编后所编程序的机器码。数据存储器通常用来存放程序运行中所需要的常数或变量，例如模/数转换时实时采集的数据等。2-4 MCS-51 内部 RAM 区功能结构如何分配？4 组工作寄存器使用时如何选用？位寻址区域的字节地址范围是多少？答：MCS-51 系列单片机内部数据存储器：00H 7FH 单元组成的低 128 字节地址空间的 RAM 区，又分为为工作寄存器区（00H1FH） 、位寻址区（20H2FH）和用户 RAM 区（30H7FH） 。 80H FFH（128 255）单元组成的高 128 字节地址空间的特殊功能寄存器（又称 SFR)区。对于8032、8052、8752 的单片机还有 80HFFH 单元组成的高 128 字节地址空间的RAM 区。4 组工作寄存区是由程序状态字 PSW（特殊功能寄存器，字节地址为0D0H）中的 D4、D3 位（RS1 和 RS0）来决定的。位寻址区域的字节地址范围是 20H2FH（对应的位地址范围是 00H7FH） 。2-5 特殊功能寄存器中哪些寄存器可以位寻址？它们的字节地址是什么？答：P0 字节地址 80H,TCON 字节地址 88H,P1 字节地址 90H,SCON 字节地址98H,P2 字节地址 A0H,IE 字节地址 A8H,P3 字节地址 B0H,IP 字节地址B8H,PSW 字节地址 D0H,ACC 字节地址 E0H，B 字节地址 F0H。2-6 简述程序状态字 PSW 中各位的含义。答：CY（PSW 7）进位标志，AC（PSW 6）辅助进位标志，F0 （PSW 5）用户标志位，RS1、RS0 （PSW 4、PSW 3）寄存器区选择控制位，OV（PSW 2）溢出标志，P（PSW0）奇偶标志，每个指令周期都由硬件来置位或清“0”，以表示累加器 A 中 1的位数的奇偶数。32-7 复位后，各内部寄存器的内容是什么？2-8 一个时钟频率为 6MHz 的单片机应用系统，它的振荡信号周期、时钟周期、机器周期分别是多少？答：振荡信号周期=16us、时钟周期=1 3us 、机器周期=2us。2-9 堆栈有何功能？堆栈指针的作用是什么？二者的关系？为什么在程序设计时，要对 SP 重新赋值？答：堆栈的主要功能：保护断点和程序现场，保存用户数据。堆栈指针的作用是：堆栈指针 SP 是一个 8 位特殊功能寄存器，指示出堆栈顶部在内部 RAM 中的位置。两者的关系：堆栈指针 SP 给定当前的栈顶，SP 的初始值越小，堆栈深度就越深。系统复位后，SP 初始化为 07H，使得堆栈事实上由 08H 单元开始。考虑到 08H1FH 单元分属于工作寄存器区 13，若程序设计中要用到这些区，则最好把 SP 值改置为 1FH 或更大的值如 60H，SP 的初始值越小，堆栈深度就越深，堆栈指针的值可以由软件改变，因此堆栈在内部 RAM 中的位置比较灵活。第 3 章3-4：(1)ORG 0000HAJMP STARTORG 0100HSTART:MOV A, #21HADD A, #45HADD A, #78HSJMP $END(2)ORG 0000HAJMP STARTORG 0100HSTART:MOV A, #78HADD A, #45HCLR C;SUBB A, #21HSUBB A, #09HSJMP $END(3)4ORG 0000HAJMP STARTORG 0100HSTART:MOV A, #34HADD A, #0ABHMOV R0, AMOV A, 12ADDC A, #21HMOV R1, ASJMP $END(3)ORG 0000HAJMP STARTORG 0100HSTART:CLR C;MOV A, #0BCHSUBB A, #0CDHMOV R0, AMOV A, 1#2AHSUBB A, #0FHMOV R1, ASJMP $END3-5：请编程实现：将片内 20H 存储单元的 8 位二进制数转换成 BCD 码，并存放在片外以 2000H 起始的单元中，2000H 单元存放转换后的 BCD 码的百位，2001H 单元存放转换后的 BCD 码的十位/个位。ORG 0000HAJMP STARTORG 0050HSTART:MOV A,20H ;A被除数MOV B, #100 ； B除数 100DIV AB ；AB,A商（百位数 BCD 码）,B余数MOVX 2000H,A ；(2000H)将百位数 BCD 码MOV A,B ；A余数作被除数MOV B,#10 ；B除数 10DIV AB ；AB,A商（十位数 BCD 码）,B余数（个位 BCD 码）SWAP A ；十位 BCD 码调整到 A 中高 4 位ADD A,B ；A 中压缩成 2 位 BCD 码MOVX 2001H,A ； (2001H)十位、个位 BCD 码5SJMP $END3-6: 将片内 RAM 20H,21H,22H,23H（千/百/十/个位）中的十进制的 ascii 码转换成 bcd 码，并压缩放于片内 30H,31H 两个单元，其中 31H 中放 bcd 码的十位/个位，30H 中放 bcd 码的千位 /百位。MOV A, #00H ;这一句不是必须MOV R0, #20HMOV R1, #21HXCHD A, R0 ;A(20H)SWAP A ;A 高 4 位(20H)的 BCD 码数字XCHD A, R1 ;A 低 4 位(21H) 的 BCD 码数字MOV 30H,AMOV A, #00H ;这一句不是必须MOV R0, #22H MOV R1, #23HXCHD A, R0 ;A(22H)SWAP A ;A 高 4 位(22H)的 BCD 码数字XCHD A, R1 ;A 低 4 位(21H) 的 BCD 码数字MOV 31H,A3-7：片内 RAM 的 30H32H 单元中连续存放了 6 个压缩 BCD 码，编制程序将它们转换为 ASCII 码，存入片外 3000H 开始的连续存储区中MOV R0,#30H MOV DPTR,3000HLOOP: MOV A,R0 SWAP A ANL A,#0FH ADD A,#30H ;30H= 0 MOVX DPTR,A INC DPTRMOV A,R0 ANL A,#0FH ADD A,#30H MOVX DPTR,A INC DPTRINC R0 CJNE R0,#33H, LOOP3-9: 从外部 RAM 2000H 单元开始存放着 100 个无符号数,编写程序统计出:(1)最大数；（2）最小数；（6）大于 50,小于 50,等于 50 的个数。6(1) MOV DPTR, #2000H MOV 30H, #0 ;先用 0 当做最大数 (求最小数时，用 255) MOV R2, #100LOOP: MOVX A, DPTR CJNE A, 20H, TTT ;(A)-(20H)TTT: JNC NEXT ;不够减转移 (求最小数时，用 JNC NEXT) MOV 30H, A ;够减，这个数是大数，给(20H)NEXT: INC DPTR DJNZ R2, LOOPSJMP $END(6)ORG 0600HMOV DPTR, #2000HMOV R2, #100 ;总数MOV R3, #0 ; 小于 50 的数的个数MOV R4, #0 ; 等于 50 的数的个数MOV R5, #0 ; 大于 50 的数的个数LOOP:MOVX A, DPTRCLR CSUBB A, #50JZ EQU_50JNC BIGINC R3 ;小于 50 的个数JMP NEXTEQU_50:INC R4JMP NEXTBIG:INC R5NEXT:INC DPTRDJNZ R2, LOOPMOV 30H,R3 ; 小于 50 的数的个数MOV 31H,R4 ; 等于 50 的数的个数MOV 32H,R5 ; 大于 50 的数的个数SJMP $3-10 MCS-51 片外 RAM 区 1000H1007H 单元中存有 8 个无符号数，编程求其平均值，将结果存于 1008H 中。%先加，加的结果可能超出 8 位，所以存储结7果于（30H）和（40H）单元中。MOV DPTR, #1000HMOV R7, #08HMOV 30H, #00HMOV 40H, #00HSS1:MOVX A, DPTRADD A, 30HMOV 30H, ACLR AADDC A, 40HMOV 40H, AINC DPTR DJNZ R7, SS1MOV R7, #03H ;移位 3 次，等于除以 8SS2:CLR C MOV A, 40H RRC AMOV 40H, AMOV A, 30HRRC AMOV 30H, A DJNZ R7, SS2MOVX DPTR, A3-11 下面是以数学公式，X 值存于片内 20H，Y 值存于 21H 单元中。Y=X2(X0) 0(X=0) 2X(X0)MAIN:MOV A,20H JZ SUL JB ACC.7,NEGMOV B,A MUL AB SJMP SULNEG:CLR C RLC A SUL:MOV 21H ,A 3-12 试编写程序，将外部 RAM 2000H20FFH 数据块，传送到 3000H30FFH区域。MOV R6,#0FFHMOV R2,#00HMOV R3,#20H;暂存 2000H 地址MOV R4,#00HMOV R5,#30H;暂存 3000H 地址NEXT:MOV DPL,R2MOV DPH,R38MOVX A,DPTRMOV DPL,R4MOV DPH,R5MOVX DPTR,AINC R2INC R4DJNZ R6,NEXT3-13：振荡频率：6MHz（机器周期：2us ） ，(1)1ms 延时ORG 2000HMOV R7，125LOP1： NOP NOP DJNZ R7，LOP1 RET(2) 100ms 延时ORG 2000HMOV R6，100LOP2： MOV R7，125LOP1： NOP NOP DJNZ R7，LOP1 DJNZ R6，LOP2 RET（3）1s 延时ORG 2000HMOV R5，10LOP3: MOV R6 ，100LOP2: MOV R7，125LOP1: NOP NOP DJNZ R7，LOP1 DJNZ R6，LOP2 DJNZ R5，LOP3 RET3-14：片内 RAM30H 有一数（015 ） ，查表求平方值，存入 31H 中。ORG 1000HMAIN: MOV DPTR,#TABMOV 30H, #13 ;NUMB=015MOV A, 30H MOVC A,A+DPTR 9MOV 31H,A SJMP $TAB: DB 0,1,4,9,16,25,36,49,64,81,100,121,144,169,196,255第 4 章4-4 试编程实现，将 设为高优先级中断，且为电平触发方式；T0 溢出中断0INT设为低优先级中断，串行口中断为高优先级中断，其余中断源设为禁止状态。SETB PX0CLR IT0 CLR PT0 SETB PS MOV IE,#93H4-9 试用中断技术设计一个秒闪电路，其功能是发光二极管 LED 每秒闪亮400ms。主机频率为 6MHz。(仿真见 exercise4_9.ms11)题意可理解为 LED 每次亮 400ms，灭 600ms。设使用定时器 T1,定时时间为 100ms，用 P1.0 作输出 ,设 P1.0 为高时灯灭。ORG 0000HAJMP STARTORG 000BHAJMP T0INTORG 0050HSTART: MOV SP, #30HMOV TMOD,#01H ;T0 方式 1 计数，MOV TH1, #3CHMOV TL1, #0B0H ;定时 100msMOV R0, #04HSETB F0 ;灯亮（1） 、灭（ 0）的转换标志MOV IE, #88HSETB P1.0SETB TR1SJMP $ ORG 0100HT0INT: MOV TH1, #3CHMOV TL1, #0B0HDJNZ R0, NEXTJNB F0, TURNON ；F0 为 0 转TURNOFF: CPL P1.0CLR F0MOV R0, #06HSJMP NEXTTURNON: CPL P1.010SETB F0MOV R0, #04HNEXT: RETIEND4-1 简述中断、中断源、中断源的优先级及中断嵌套的含义。答: 当 CPU 正在处理某项事件的时，如果外界或内部发生了紧急情况，要求CPU 暂停正在处理的工作转而去处理这个紧急情况，待处理完以后再回到原来被中断的地方，继续执行原来被中断了的程序，这样的过程称为中断。向 CPU 提出中断请求的源称为中断源。当系统有多个中断源时，就可能出现同时有几个中断源申请中断，而 CPU 在一个时刻只能响应并处理中断优先高的请求。在实际应用系统中，当 CPU 正在处理某个中断源，即正在执行中断服务程序时，会出现优先级更高的中断源申请中断。为了使更紧急的级别高的中断源及时得到服务，需要暂时中断（挂起）当前正在执行的级别较低的中断服务程序，去处理级别更高的中断源，待处理完以后，