单片机原理与应用.docx
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单片机原理与应用
第一章习题
1.1 单项选择题
（1） 单片机又称为单片微计算机，最初的英文缩写是____。
答案（D）
A.MCPB.CPUC.DPJD.SCM
（2） Intel公司的MCS-51系列单片机是______的单片机。
答案（C）
A.1位B.4位C.8位D.16位
（3） 单片机的特点里没有包括在内的是______。
答案（C）
A.集成度高B.功耗低C.密封性强D.性价比高
（4） 单片机的发展趋势中没有包括的是______。
答案（B）
A.高性能B.高价格C.低功耗D.高性价比
（5） 十进制数56的二进制数是 ______。
答案（A）
A.00111000BB.01011100BC.11000111BD.01010000B
（6） 十六进制数93的二进制数是______。
答案（A）
A.10010011BB.00100011BC.11000011BD.01110011B
（7） 二进制数11000011的十六进制数是______。
答案（B）
A.B3HB.C3HC.D3HD.E3H
（8） 二进制数11001011的十进制无符号数是______。
答案（B）
A.213B.203C.223D.233
（9） 二进制数11001011的十进制有符号数是______。
答案（B）
A.73B.-75C.-93D.75
（10）十进制数29的8421BCD压缩码是______。
答案（A）
A.00101001BB.10101001BC.11100001BD.10011100B
（11）十进制数-36在8位微机中的反码和补码是______。
答案（D）
A. 00100100B、11011100BB.00100100B、11011011BC.10100100B、11011011BD.11011011B、11011100B
（12）十进制数+27在8位微机中的反码和补码分别是______。
答案（C）
A.00011011B、11100100BB.11100100B、11100101BC.00011011B、00011011BD.00011011B、11100101B
（13） 字符9的ASCII码是______。
答案（D）
A.0011001BB.0101001BC.1001001BD.0111001B
（14） ASCII码1111111B的对应字符是______。
答案（C）
A.SPACEB.PC.DELD.{
（15）或逻辑的表达式是______。
答案（B）
A.A*B=FB.A+B=FC.A⊕B=FD.（A⋅B）⃗=F
（16）异或逻辑的表达式是______。
答案（C）
A.A*B=FB.A+B=FC.A⊕B=FD.（A⋅B）⃗=F
（17）二进制数10101010B与00000000B的“与”、“或”和“异或”结果是______。
答案（B）
A.10101010B、10101010B、00000000B
B.00000000B、10101010B、10101010B
C.00000000B、10101010B、00000000B
D.10101010B、00000000B、10101010B
（18）二进制数11101110B与01110111B的“与”、“或”和“异或”结果是______。
答案（D）
A.01100110B、10011001B、11111111B
B.11111111B、10011001B、01100110B
C.01100110B、01110111B、10011001B
D.01100110B、11111111B、10011001B
（19）下列集成门电路中具有与门功能的是______。
答案（D）
A.74LS32B.74LS06C.74LS10D.74LS08
（20）下列集成门电路中具有非门功能的是______。
答案（B）
A.74LS32B.74LS06C.74LS10D.74LS08
（21）Proteus软件由以下两个设计平台组成______。
答案（C）
A.ISIS和PPTB.ARES和CADC.ISIS和ARESD.ISIS和CAD
（22）ISIS模块的主要功能是______。
答案（A）
A.电路原理图设计与仿真
B.高级布线和编辑
C.图像处理
D.C51源程序调试
（23）ARES模块的主要功能是______。
答案（B）
A.电路原理图设计与仿真
B.高级布线和编辑
C.ISIS和ERAS
D.ISIS和CAD
（24）家用电器如冰箱、空调、洗衣机中使用的单片机主要是利用了它的______能力。
答案（D）
A.高速运算B.海量存储C.远程通信D.测量控制
1.2 问答思考题
（1）什么是单片机？
单片机与通用微机相比有何特点？
提示单片机是在一块半导体硅片上集成了计算机基本功能部件的微型计算机。
两者的比较：
（1） 通用微机的CPU主要面向数据处理，其发展主要围绕数据处理功能、计算速度和精度的提高。
单片机主要面向控制，数据类型、计算速度和精度都相对低一些；
（2） 通用微机中存储器组织结构主要针对增大存储容量和CPU对数据的存取速度。
单片机中存储器的组织结构比较简单，寻址空间一般都为64 KB；（3） 通用微机中I/O接口主要面向标准外设（如显示器、键盘、鼠标、打印机等）。
单片机的I/O接口是面向用户的特定电路，需要用户掌握接口电路设计技术。
（2） 单片机的发展有哪几个阶段？
它今后的发展趋势是什么？
提示1、单片微型计算机阶段，即SCM，代表性产品是Intel公司的8位MCS-51系列单片机；2、微控制器阶段，即MCU，代表性产品是基于51内核的微控制器系列产品；片上系统（或系统级芯片）阶段，即SoC，代表性产品有各类专用的SoC器件。
单片机总的发展趋势是多功能、高速度、低功耗、高性价比、强I/O功能及结构兼容。
（3） 举例说明单片机的主要应用领域。
提示主要应用于领域：
1、工业自动化控制，如过程控制器、机器人模块、物流计量模块、机电一体化控制系统等；2、智能仪器仪表，如温度仪表、流量仪表、分析仪器、医疗仪器、智能传感器等；3、通信设备，如路由器、标准键盘、打印机、传真机、复印机等；4、汽车电子与航空电子系统，如动力监测系统、自动驾驭系统、运行监视器（黑匣子）等；5、家用电器，如空调、冰箱、洗衣机、微波炉、电视机、音响、电子玩具等。
（4）在众多单片机类型中，8位单片机为何不会过时，还占据着单片机应用的主导地位？
提示51单片机技术成熟、价格低廉，可以满足许多简单工况的应用要求；基于51单片机内核发展的8位高性能单片机已弥补了51单片机的性能不足，并已占有相当的市场份额；51单片机涉及微机原理、电工电路、软件编程等许多技术基础，主流微控制器产品也大都与51机保持兼容，非常适合初学者作为计算机入门知识。
综上所述，由于8位单片机在学习和应用方面的独特地位，目前仍然不会过时淘汰。
（5）掌握单片机原理及应用技术要注意哪些学习方法？
提示单片机是一门课程，与学习其他课程的基本方法是一样的，就是要理解，并做到在理解基础上记忆。
单片机更是一门技术，实践环节尤其重要。
只有通过实践才能展现单片机的价值、体会到单片机的精髓、激发起学好这门课程的动力。
此外，还要养成课前预习 、课后复习 、勤做练习 的良好学习习惯。
（6）单片机技术开发的主力军为何是有工程专业背景的技术人员而非计算机专业人员？
提示单片机技术门槛较低，是一种适合大众掌握的先进技术。
学习单片机只需要具备基本的电子基础和初中以上文化程度即可参与其中。
另外，单片机开发有较强的应用专业背景要求，不懂被控对象的特殊要求，就不可能开发出紧密结合需求的单片机产品。
基于上述原因，工程技术人员是单片机技术开发的主力军。
（7）学习单片机原理及应用技术需要哪些必要的基础知识？
提示C语言、电子技术基础等（8）二进制数的位与字节是什么关系？
51单片机的字长是多少？
提示位即bit，是二进制数中的1位，也是计算机数据存储的最小单位。
1个二进制位只可以表示0和1两种状态。
字节，即Byte，由8个二进制位构成（1Byte=8bit）。
字节是计算机数据处理的基本单位。
字，即Word，是计算机一次存取和传送的数据长度，不同计算机的字的长度是不同的，51单片机的字长是8位。
（9）简述数字逻辑中的与、或、非、异或的运算规律。
提示运算规律如下：
与运算，全1为1其余为0；或运算，全0为0其余为1；非运算，逐位取反；异或运算，相同为0相异为1。
（10）Proteus仿真软件为何对学习单片机原理及应用具有重要价值？
提示单片机学习中应特别强调的是理论与实践相结合的方法，然而实验器材的限制常常很难使每个学习者都得到充分的练习机会。
近年来出现的单片机仿真设计软件—Proteus已经克服这种限制。
Proteus不仅可以作为单片机应用的重要开发工具，也可以充当一种非常高效的辅助教学手段。
用户只需在PC上即可获得接近全真环境下的单片机技能培训，为学习者提供了极大的便利。
（11） Proteus ISIS的工作界面中包含哪几个窗口？
菜单栏中包含哪几个选项？
提示参考图1.2，列出图中标出的3个主要窗口，3个主要工具栏和菜单栏的12个选项。
（12）利用ISIS模块开发单片机系统需要经过哪几个主要步骤？
提示开发过程是：
1、启动ISIS，绘制电路原理图，保存为*.dsn文件；2、输入单片机汇编程序，保存为*.asm文件；3、进行源文件编译，排除语法错误后保存为*.hex文件；4、单步或断点仿真调试，排除逻辑错误后形成最终*.hex文件；5、连续仿真运行。
（13） 何谓PCB?
利用Proteus ARES模块进行PCB设计需要经过哪几个主要步骤？
提示PCB是印刷电路板Printed circuit board的英文缩写，它是以绝缘板为基材，切成一定尺寸，其上附有用电子印刷术制成的导电图形和孔眼（如元件孔、紧固孔、金属化孔等）的电子元器件安装底板。
利用ARES模块进行PCB设计可以从元器件布局、布线、覆铜、形成光绘文件等方面进行考虑。
第二章习题
2.1 单项选择题
（1） 下列关于程序计数器PC的描述中____是错误的。
答案（C）
A.PC不属于特殊功能寄存器B.PC中的计数值可被编程指令修改C.PC可寻址64KB RAM空间D.PC中存放着下一条指令的首地址
（2） MCS-51单片机的复位信号是______有效。
答案（D）
A.下降沿B.上升沿C.低电平D.高电平
（3） 以下选项中第______项不是80C51单片机的基本配置。
答案（A）
A.定时/计数器T2B.128B片内RAMC.4KB片内ROMD.全双工异步串行口
（4） 单片机中的CPU主要由______两部分组成。
答案（B）
A.运算器和寄存器B.运算器和控制器C.运算器和译码器D.运算器和计数器
（5） 在51单片机的下列特殊功能寄存器中，具有16位字长的是______。
答案（D）
A.PCONB.TCONC.SCOND.DPTR
（6） 80C51单片机的ALE引脚是______引脚。
答案（A）
A.地址锁存使能输出端B.外部程序存储器地址允许输入端C.串行通信口输出端D.复位信号输入端
（7） 80C51单片机的存储器为哈佛结构，其内包括______。
答案（A）
A.4个物理空间或3个逻辑空间B.4个物理空间或4个逻辑空间C.3个物理空间或4个逻辑空间D.3个物理空间或3个逻辑空间
（8） 在通用I/O方式下，欲从P1口读取引脚电平前应当______。
答案（B）
A.先向P1口写0B.先向P1口写1C.先使中断标志清零D.先开中断
（9） 程序状态字寄存器中反映进位（或借位）状态的标志位符号是______。
答案（A）
A.CYB.F0C.OVD.AC
（10）单片机中的程序计数器PC用来______。
答案（C）
A.存放指令B.存放正在执行的指令地址C.存放下一条指令的地址D.存放上一条指令的地址
（11）单片机上电复位后，PC的内容和SP的内容为______。
答案（B）
A.0000H，00HB.0000H，07HC.0003H，07HD.0800H，08H
（12）80C51单片机要使用片内RAM，/EA引脚______。
答案（D）
A.必须接+5VB.必须接地C.必须悬空D.没有限定
（13） PSW中的RS1和RS0用来______。
答案（A）
A.选择工作寄存器区号B.指示复位C.选择定时器D.选择中断方式
（14） 上电复位后，PSW的初始值为______。
答案（D）
A.1B.07HC.FFHD.0
（15）单片机80C51的XTAL1和XTAL2引脚是______。
答案（D）
A.外接定时器B.外接串行口C.外接中断D.外接晶振
（16）80C51单片机的VSS（20）引脚是______。
答案（B）
A.主电源+5VB.接地C.备用电源D.访问片外存储器
（17）80C51单片机的P0～P3端口中具有第二功能的端口是______。
答案（D）
A.P0B.P1C.P2D.P3
（18）80C51单片机的/EA引脚接+5V时，程序计数器PC的有效地址范围是（假设系统没有外接ROM）______。
答案（D）
A.1000H～FFFFHB.0000H～FFFFHC.0001H～0FFFHD.0000H～0FFFH
（19）当程序状态字寄存器PSW中的R0和R1分别为0和1时，系统选用的工作寄存器组为______。
答案（B）
A.组0B.组1C.组2D.组3
（20）80C51单片机的内部RAM中具有位地址的字节地址范围是______。
答案（B）
A.0～1FHB.20H～2FHC.30H～5FHD.60H～7FH
（21） 若80C51单片机的机器周期为12微秒，则其晶振频率为______MHz。
答案（A）
A.1B.2C.6D.12
（22） 80C51单片机内部程序存储器容量为______。
答案（C）
A.16KB.8KC.4KD.2K
（23）80C51单片机的复位功能引脚是______。
答案（C）
A.XTAL1B.XTAL2C.RSTD.ALE
（24）80C51内部反映程序运行状态或运算结果特征的寄存器是______。
答案（B）
A.PCB.PSWC.AD.DPTR
（25）PSW=18H时，则当前工作寄存器是______。
答案（D）
A.第0组B.第1组C.第2组D.第3组
第二章习题
2.2问答思考题
（1）51单片机内部结构由哪些基本部件组成？
各有什么功能？
提示
从图2.1的内部图框中可得到各基本部件的名称，其中CPU具有解释指令、执行操作、控制时序和处理数据等功能；ROM主要用于存放程序代码及程序中用到的常数；RAM主要用于存放中间运算结果、数据暂存和标志位等信息；定时/计数器可实现定时控制、脉冲计数和波特率发生器功能；可编程I/O口可以实现单片机与外部设备间的数据与信息传输功能；可编程串行口具有单片机与外部串行设备间的数据的收发功能；时钟振荡器具有产生单片机各系统所必需的时钟信号的功能。
（2）单片机的程序状态字寄存器PSW中各位的定义分别是什么？
提示
CY（PSW7）进位标志，AC（PSW6）辅助进位标志，F0（PSW5）用户标志位，RS1、RS0（PSW4、PSW3）工作寄存器组指针，OV（PSW2）溢出标志，F1（PSW1）用户标志位。
（3）51单片机引脚按功能可分为哪几类？
各类中包含的引脚名称是什么？
提示
电源及晶振引脚（4只）——VCC、VSS、XTAL1、XTAL2；控制引脚（4只）——/PSEN，ALE、/EA、RST；并行I/O口引脚（32只）——P0.0～P0.7、P1.0～P1.7、P2.0～P2.7、P3.0～P3.7。
（4）51单片机在没接外部存储器时，ALE引脚上输出的脉冲频率是多少？
提示6分频
（5）计算机存储器地址空间有哪几种结构形式？
51单片机属于哪种结构形式？
提示
普林斯顿结构是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构，即ROM和RAM位于同一存储空间的不同物理位置处。
哈佛结构是一种将程序指令存储器和数据存储器分开设置的存储器结构，即ROM和RAM位于不同的存储空间。
51系列单片机属于这种结构。
（6）如何认识80C51存储空间在物理结构上可划分为4个空间，而在逻辑上又可划分为3个空间？
提示
51系列单片机共有4个存储空间，即片内ROM、片外ROM、片内RAM和片外RAM。
由于片内、片外程序存储器是统一编址的，因此从逻辑地址来看只有3个存储器空间，即ROM、片内RAM和片外RAM。
（7）80C51片内低128BRAM区按功能可分为哪几个组成部分？
各部分的主要特点是什么？
提示
可分为3个组成部分：
地址00H～1FH的32个数据存储单元可作为工作寄存器使用。
这32个单元又分为4组，每组8个单元，按序命名为通用寄存器R0～R7；地址为20H～2FH的16字节单元，既可以像普通RAM单元按字节地址进行存取，又可以按位进行存取。
这16字节共有128个二进制位，位地址为00H～7FH；地址为30H～7FH的80字节单元为用户RAM区，这个区只能按字节存取。
在此区内用户可以设置堆栈区和存储中间数据。
（8）80C51片内高128BRAM区与低128BRAM区相比有何特点？
提示
高128BRAM区中仅有21个字节单元（称为特殊功能寄存器）可被用户使用，其余为系统保留单元用户不可用，而低128RAM区的所有单元用户都可使用。
（9）80C52片内高128BRAM区与80C51片内高128BRAM区相比有何特点？
提示
80C52有两个并列的高128BRAM区，地址都是80H～FFH，其中一个作为特殊功能寄存器专用，另一个则可作为普通RAM使用，但却只能采用寄存器间接寻址方式访问。
（10）什么是复位？
单片机复位方式有哪几种？
复位条件是什么？
提示
单片机在开机和死机时需要复位，以便使各功能部件处于一个确定的初始状态开始工作。
复位可以由两种方式产生，即上电复位方式和按键复位方式。
复位的条件是，在RST引脚端出现满足复位时间要求的高电平状态，该时间等于系统时钟振荡周期建立时间再加2个机器周期时间（一般不小于10ms）。
（11）什么是时钟周期和指令周期？
当振荡频率为12MHz时，一个机器周期为多少微秒？
提示
晶振或外加振荡源的振荡周期称为时钟周期，执行一条指令所需要的时间称为指令周期。
振荡频率为12MHz时，一个机器周期为1微秒。
（12）简述负边沿D触发器的输入端、时钟端和输出端之间的时序关系，解释D触发器的导通、隔离、锁存功能的实现原理。
提示
当时钟端为脉冲下降沿之前时，输入端和输出端之间是断开的，此时两者间为隔离状态；当时钟端为脉冲下降沿时，输入端和输出端之间是导通的，输出端跟随输入端变化；当时钟端为脉冲下降沿之后时，输入端和输出端之间又是断开的，此时输出端的状态不会随输入端变化，即为锁存状态。
（13）如何理解单片机I/O端口与特殊功能寄存器P0～P3的关系？
提示
I/O端口P0～P3对应于并行I/O口的单元电路，特殊功能寄存器P0～P3则可视为并行I/O口中的4个8位的D触发器。
（14） 如何理解通用I/O口的准双向性？
怎样确保读引脚所获信息的正确性？
提示
无条件输出和有条件输入的I/O口称为准双向I/O口，读引脚前先写1到I/O口可避免引脚内电位被钳制到0
（15） 80C51中哪个并行I/O口存在漏极开路问题？
此时没有外接上拉电阻会有何问题？
提示:
P0口工作在通用I/O口方式时，上拉场效应管V2将处于截止状态，由此会产生漏极开路现象，此时若没有外接上拉电阻会造成P0口引脚的电平状态不确定。
（16） P0端口中的地址/数据复用功能是如何实现的？
提示
当希望利用P0口传输CPU地址和数据信息时，需要先使与门A解锁，同时使多路开关MUX与非门X接通，这样内部“地址/数据”端的电平便可传输到引脚P0.n上。
与经由锁存器输出的通用I/O口方式不同，这种方式称为地址/数据分时复用方式。
不过要使传输到P0.n上的地址和数据信息分开还需要地址/数据锁存接口电路的配合才行。
第三章习题
3.1单项选择题
（1）指令中包含“@Ri”或“@DPTR”形式操作数的寻址方式称为寄存器____。
答案（B）
A.变址寻址B.间接寻址C.直接寻址D.立即寻址
（2）能实现“先将操作数减1，若结果仍不为零则转移到目标地址”功能的汇编操作码是______。
答案（A）
A.DJNZB.CJNEC.LJMPD.MOVX
（3）已知P0=#23H，执行下列第______项指令后可使其第3位置1。
答案（C）
A.ADD P0，#34HB.ANL P0，#3BHC.ORL P0,#3BHD.MOV P0，#34H
（4）下列指令中，能访问外部数据存储器的正确指令为______。
答案（D）
A.MOV A,@DPTRB.MOVX A，RiC.MOVC A,@A+DPTRD.MOVX A,@Ri
（5）80C51汇编语言指令格式中，唯一不可缺少的部分是______。
答案（B）
A.标号B.操作码C.操作数D.注释
（6）下列完成80C51片内RAM数据传送的指令是______。
答案（C）
A.A.MOVX A，@DPTRB.MOVC A，@A+PCC.MOV A,@RiD.JMP @A+DPTR
（7）80C51的立即寻址的指令中，立即数就是______。
答案（B）
A.放在寄存器R0中的内容B.放在指令中的常数C.放在A中的内容D.放在B中的内容
（8）指令JB0E0H,LP中的0E0H是指______。
答案（C）
A.累加器AB.累加器A的最高位C.累加器A的最低位D.一个字节地址
（9）下列指令中条件转移指令是指______。
答案（C）
A.AJMP addr11B.SJMP relC.JNZ relD.LJMP addr16
（10）80C51指令MOVR0,20H中的20H是指______。
答案（B）
A.立即数B.内部RAM中的字节地址C.内部RAM中的位地址D.内部ROM中的字节地址
（11）在80C51指令中，下列指令_____是无条件转移指令。
答案（C）
A.LCALL addr16B.DJNZ direct,relC.SJMP relD.ACALL addr11
（12）设A=0AFH，（20H）=81H，指令ADDC A,20H执行后的结果是______。
答案（B）
A.A=81HB.A=30HC.A=0AFHD.A=20H
（13） 已知A=0DBH，R4=73H，CY=1，指令SUBB A,R4执行后的结果是_____。
答案（C）
A.A=73HB.A=0DBHC.A=67HD.A=68H
（14） 下列指令判断若累加器A的内容不为0就转LP的是______。
答案（B）
A.JB A,LPB.JNZ A,LPC.JZ LPD.DJNZ A,#0,LP
（15）设累加器A中为小于等于7FH的无符号数，B中数为2，下列指令中______的作用与其他几条不同。
答案（D）
A.ADD A,0E0HB.MUL ABC.RL AD.RLC A
（16）能将A的内容向左循环一位，第7位进第0位的指令是______。
答案（A）
A.RLC AB.RRC AC.RL AD.RR A
（17）将内部数据存储器53H单元的内容传送到累加器A，其指令是______。
答案（A）
A.MOV A,53HB.MOV A,#53
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