单片机原理及应用复习内容.docx
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单片机原理及应用复习内容
单片机原理及应用复习内容
单片机原理及应用复习内容
第1章复习内容
1.微处理器、微计算机、微处理机、CPU、单片机、嵌入式处理器它们之间有何区别？
答：
微处理器、微处理机和CPU它们都是中央处理器的不同称谓，微处理器芯片本身不是计算机。
而微计算机、单片机它们都是一个完整的计算机系统，单片机是集成在一个芯片上的用于测控目的的单片微计算机。
2.AT89S51单片机相当于MCS-51系列单片机中的哪一型号的产品？
“S”的含义是什么？
答：
相当于MCS-51系列中的87C51，只不过是AT89S51芯片内的4K字节Flash存储器取代了87C51片内的4K字节的EPROM。
3.单片机可分为商用、工业用、汽车用以及军用产品，它们的使用温度范围各为多少？
答：
商用：
温度范围为0～+70℃；工业用：
温度范围为-40～+85℃；汽车用：
温度范围为-40～+125℃；军用：
温度范围为-55～+150℃。
4.解释什么是单片机的在系统编程（ISP）与在线应用编程（IAP）。
答：
单片机的在系统编程ISP（InSystemProgram），也称在线编程，只需一条与PC机USB口或串口相连的ISP下载线，就可把仿真调试通过的程序代码从PC机在线写入单片机的Flash存储器内，省去了编程器。
在线应用编程（IAP）就是可将单片机的闪存内的应用程序在线修改升级。
5.什么是“嵌入式系统”?
系统中嵌入了单片机作为控制器，是否可称其为“嵌入式系统”?
答：
广义上讲，凡是系统中嵌入了“嵌入式处理器”，如单片机、DSP、嵌入式微处理器，都称其为“嵌入式系统”。
但多数人把“嵌入”嵌入式微处理器的系统，称为“嵌入式系统”。
目前“嵌入式系统”还没有一个严格和权威的定义。
目前人们所说的“嵌入式系统”，多指后者。
6.嵌入式处理器家族中的单片机、DSP、嵌入式微处理器各有何特点？
它们的应用领域有何不同？
答：
单片机体积小、价格低且易于掌握和普及，很容易嵌入到各种通用目的的系统中，实现各种方式的检测和控制。
单片机在嵌入式处理器市场占有率最高，最大特点是价格低，体积小，应用广泛。
DSP是一种非常擅长于高速实现各种数字信号处理运算（如数字滤波、FFT、频谱分析等）的嵌入式处理器。
能够高速完成各种复杂的数字信号处理算法。
广泛地用于通讯、网络通信、数字图像处理，电机控制系统，生物信息识别终端，实时语音压解系统等。
这类智能化算法一般都是运算量较大，特别是向量运算、指针线性寻址等较多，而这正是DSP的长处所在。
与单片机相比，DSP具有的实现高速运算的硬件结构及指令和多总线，DSP处理的算法的复杂度和大的数据处理流量以及片内集成的多种功能部件更是单片机不可企及的。
嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU，地址总线数目较多，能扩展容量较大的存储器，所以可配置实时多任务操作系统（RTOS）。
RTOS能够处理复杂的系统管理任务和处理工作。
因此，广泛地应用在移动计算平台、媒体手机、工业控制和商业领域（例如，智能工控设备、ATM机等）、电子商务平台、信息家电（机顶盒、数字电视）以及军事上的应用。
7.什么是单片机？
答：
单片机就是在一片硅片上集成了中央处理器、随机存储器、只读存储器、中断系统、定时/计数器和多种I/O口的微型计算机系统，该系统不带外部设备。
从组成和功能上看，它已经具备了计算机系统的基本属性，所以也可以称其为单片微型计算机，简称单片机。
第2章复习内容
1.AT89S52单片机片内都集成了哪些功能部件？
答：
集成了如下部件：
1个微处理器（CPU）；256个数据存储器（RAM）单元；8KFlash程序存储器；4个8位可编程并行I/O口（P0口、P1口、P2口、P3口）；1个全双工串行口；3个16位定时器/计数器；1个看门狗定时器；一个中断系统，6个中断源，2个优先级；32个特殊功能寄存器（SFR）。
2.AT89S52的64KB程序存储器空间有6个单元地址对应AT89S52单片机6个中断源的中断入口地址，请写出这些单元的入口地址及对应的中断源。
答：
见下表表AT89S52各中断源的中断入口地址
中断源
入口地址
外部中断0
0003H
定时器/计数器T0
000BH
外部中断1
0013H
定时器/计数器T1
001BH
串行口
0023H
定时器/计数器T2
002BH
3.说明AT89S52单片机的
引脚接高电平或低电平的区别。
答：
当
脚为高电平时，单片机读片内程序存储器（8K字节Flash）中的内容，但在PC值超过0FFFH（即超出4K字节地址范围）时，将自动转向读外部程序存储器内的程序；当
脚为低电平时，单片机只对外部程序存储器的地址为0000H～FFFFH中的内容进行读操作，单片机不理会片内的8K字节的Flash程序存储器。
4.AT89S52单片机有哪两种低功耗节电模式？
说明两种低功耗节电模式的异同。
答：
AT89S52单片机有两种低功耗节电工作模式：
空闲模式（idlemode）和掉电模式（powerdownmode）。
空闲模式下，虽然振荡器仍然运行，但是CPU进入空闲状态。
此时，片内所有外围电路（中断系统、串行口和定时器）仍继续工作，SP、PC、PSW、A、P0～P3端口等所有其他寄存器，以及内部RAM和SFR中的内容均保持进入空闲模式前的状态。
因为CPU耗电量通常要占芯片耗电的80%～90%，因此CPU停止工作则会大大降低功耗。
掉电模式下，振荡器停止工作。
由于没有了时钟信号，内部的所有部件均停止工作，但片内的RAM和SFR的原来内容都被保留，有关端口的输出状态值都保存在对应的特殊功能寄存器中。
5.AT89S52单片机运行时程序出现“跑飞”或陷入“死循环’时，说明如何利用看门狗来摆脱困境的工作原理。
答：
可采用看门狗定时器。
工作原理如下：
“看门狗”技术就是使用一个“看门狗”定时器来对系统时钟不断计数，监视程序的运行。
当看门狗定时器启动运行后，为防止看门狗定时器的不必要溢出而引起单片机的非正常的复位，应定期地把看门狗定时器清0，以保证看门狗定时器不溢出。
当由于干扰，使单片机程序“跑飞”或陷入“死循环”时，单片机也就不能正常运行程序来定时地把看门狗定时器清0，当看门狗定时器计满溢出时，将在AT89S52的RST引脚上输出一个正脉冲（宽度为98个时钟周期），使单片机复位，在系统的复位入口0000H处重新开始执行主程序，从而使程序摆脱“跑飞”或“死循环”状态，让单片机归复于正常的工作状态。
6.80C51单片机的存储器有哪几种类型？
可以划分为哪几个部分？
答：
80C51单片机的存储器按功能可以划分为两大类：
随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
可以划分为以下五部分：
片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器、特殊功能寄存器、片外数据存储器。
7.80C51如何确定和改变当前工作寄存器区？
答：
在选择工作寄存器区时，可通过对特殊功能寄存器中的程序状态寄存器PSW的RS1和RS0的状态设置，来选择哪一组工作寄存器作为当前的工作寄存器组。
单片机复位时，当前工作寄存器默认为0组。
8.位地址和字节地址如何区分？
位地址00H~7FH与片内RAM的字节地址编址相同，容易混淆。
区分方法:
在80C51的指令系统中，有专门的位操作指令和字节操作指令来区分。
（位操作指令MOVC,20H位地址只有1bit；字节操作指令MOVA,20H字节地址共8bit）。
9.PC在执行指令过程中，起什么作用？
答：
程序计数器PC，专门用于存放现行指令的16位地址。
CPU就是根据PC中的地址到ROM中读取程序指令。
每当取出现行指令一个字节后，PC就自动加1，PC+1→PC，当遇到转移指令或子程序时，PC内容会被指定的地址取代，实现程序转移。
PC用于存放CPU下一条要执行的指令地址，是一个16位的专用寄存器。
10.单片机的时序单位有哪几种，请说明？
答：
单片机的时序单位有：
振荡周期：
晶振的振荡周期，又称时钟周期，为最小的时序单位。
状态周期：
振荡频率经单片机内的二分频器分频后提供给片内CPU的时钟周期。
因此，一个状态周期包含2个振荡周期。
机器周期：
1个机器周期由6个状态周期即12个振荡周期组成。
是计算机执行一种基本操作（如取指令，读存储器，写存储器等）的时间单位。
指令周期：
执行一条指令所需的时间。
一个指令周期由1～4个机器周期组成，依据指令不同而不同。
4种时序单位中，振荡周期和机器周期是单片机内计算其他时间值（例如，波特率、定时器的定时时间等）的基本时序单位。
例：
单片机外接晶振频率fosc=12MHZ时的各种时序单位：
振荡周期=1/fosc=1/12MHZ=0.0833us；
状态周期=2/fosc=2/12MHZ=0.167us；
机器周期=12/fosc=12/12MHZ=1us；
指令周期=（1～4）机器周期=1～4us。
11.请说明程序状态字寄存器PSW各位的作用？
答：
程序状态字寄存器PSW：
PSW也称为标志寄存器
⑴CY：
进/借位标志。
CY=1，有进/借位；CY=0，无进/借位。
⑵AC：
辅助进位标志，反映高半字节与低半字节之间的进/借位。
AC=1有进/借位；AC=0无进/借位。
⑶F0：
用户标志位
⑷RS1,RS0:
工作寄存器的控制位
⑸OV：
溢出标志位。
有溢出OV=1，无溢出OV=0。
⑹P：
奇偶标志位。
运算结果有奇数个“1”，P=1；偶数个“1”，P=0。
⑺D1：
无效位，一般不用。
第3章复习内容
1.说明伪指令的作用。
“伪”的含义是什么？
常用伪指令有哪些？
其功能如何?
答：
伪指令是程序员发给汇编程序的命令，只有在汇编前的源程序中才有伪指令，即在汇编过程中的用来控制汇编过程的命令。
所谓“伪”是体现在汇编后，伪指令没有相应的机器代码产生。
常用伪指令及功能如下：
ORG（ORiGin）汇编起始地址命令；END（ENDofassembly）汇编终止命令；EQU（EQUate）标号赋值命令；DB（DefineByte）定义数据字节命令；DW（DefineWord）定义数据字命令；DS（DefineStorage）定义存储区命令；BIT位定义命令
2.解释下列术语：
手工汇编、机器汇编、反汇编
答：
手工汇编：
通过查指令的机器代码表（表3-2），逐个把助记符指令“翻译”成机器代码，再进行调试和运行。
这种人工查表“翻译”指令的方法称为“手工汇编”。
机器汇编：
借助于微型计算机上的软件（汇编程序）来代替手工汇编。
通过在微机上运行汇编程序，把汇编语言源程序翻译成机器代码。
反汇编：
将二进制的机器码程序翻译成汇编语言源程序的过程称为“反汇编”。
3.设计子程序时应注意哪些问题？
答：
编写子程序时应注意以下问题：
子程序的第一条指令前必须有标号。
主程序调用子程序，有如下两条子程序调用指令：
①绝对调用指令ACALLaddr11。
被调用的子程序的首地址与绝对调用指令的下一条指令的高5位地址相同，即只能在同一个2KB区内。
②长调用指令LCALLaddr16。
addr16为直接调用的目的地址，被调用的子程序可放置在64KB程序存储器区的任意位置。
子程序结构中必须用到堆栈，用来保护断点和现场保护。
子程序返回时，必须以RET指令结束。
子程序可以嵌套，但要注意堆栈的冲突。
4.为什么对基本型的8051子系列单片机，其寄存器间接寻址方式（例如MOVA，@R0）中，规定R0或R1的内容不能超过7FH？
而对增强型的8052子系列单片机，R0或R1的内容就不受限制?
答：
基本型的8051子系列单片机，由于其片内RAM的地址范围为00H~7FH，而80H~FFH为特殊功能寄存器区，而对特殊功能寄存器寻址，只能使用直接寻址方式。
对片内RAM寻址，当使用寄存器间接寻址是采用R0或R1作为间接寻址的，因此R0或R1的内容不能超过7FH。
增强型的8052子系列单片机，片内RAM的地址范围为00H~FFH，因此作为间接寻址寄存器的R0或R1的内容就不受限制。
5.程序设计的基本步骤：
答：
（1）分析问题，确定解题的基本思路
（2）画流程图（3）程序结构设计（4）编写源程序（5）汇编和调试
6.单片机程序设计语言可分为那几类，分别说明？
答：
单片机程序设计语言可分为三类：
机器语言、汇编语言和高级语言
①机器语言：
机器语言是计算机可以识别和直接执行的语言，它由一组二进制代码组成，不同的微处理器机器语言也不同。
②汇编语言：
用助记符替代机器语言中的操作码，用十六进制数代替二进制数。
计算执行时，必须将汇编语言翻译成机器语言。
汇编语言和机器语言一样，微处理器不同，汇编语言也不同，即不同的微处理器采用不同的汇编语言。
第4章复习内容
1．中断服务子程序与普通子程序有哪些相同和不同之处？
答：
RETI指令在返回的同时自动清除相应的不可寻址的优先级触发器，以允许下次中断，而RET指令则没有这个操作。
除了这一点两条指令不同外，其它操作都相同。
2．AT89S52单片机响应外部中断的典型时间是多少？
在哪些情况下，CPU将推迟对外部中断请求的响应？
答：
在一个单一中断的系统里，AT89S51单片机对外部中断请求的响应时间总是在3～8个机器周期之间。
在下述三种情况下，AT89S51将推迟对外部中断请求的响应：
（1）AT89S52正在处理同级或更高优先级的中断。
（2）所查询的机器周期不是当前正在执行指令的最后一个机器周期。
（3）正在执行的指令是RETI或是访问IE或IP的指令。
如果存在上述三种情况之一，AT89S52将丢弃中断查询结果，将推迟对外部中断请求的响应。
3．中断响应需要满足哪些条件？
答：
一个中断源的中断请求被响应，必须满足以下条件：
（1）总中断允许开关接通，即IE寄存器中的中断总允许位EA=1。
（2）该中断源发出中断请求，即该中断源对应的中断请求标志为“1”。
（3）该中断源的中断允许位=1，即该中断被允许。
（4）无同级或更高级中断正在被服务。
4.简述中断初始化过程，中断服务程序的设计要考虑哪些因素？
答:
⑴设置堆栈指针SP；⑵定义中断优先级（IP）；⑶选择外中断触发方式（TCON）；⑷开放相应中断允许（IE）；⑸安排好等待中断或中断发生前主程序应完成的操作内容，如设置计数器、串行口的有关参数等。
第5章复习内容
1．定时器/计数器T1、T0的工作方式2有什么特点？
适用于哪些应用场合？
答：
方式2为初值自动装入的8位定时器/计数器，克服了在循环定时或循环计数应用时就存在用指令反复装入计数初值影响定时精度的问题。
2．THx与TLx（x =0，1）是普通寄存器还是计数器？
其内容可以随时用指令更改吗？
更改后的新值是立即刷新还是等当前计数器计满后才能刷新？
答：
THx与TLx（x = 0，1）是计数器，其内容可以随时用指令更改，但是更改后的新值要等当前计数器计满后才能刷新。
3．如果系统的晶振的频率为24MHz，定时器/计数器工作在方式0、1、2下，其最大定时时间各为多少？
答：
晶振的频率为24MHz,机器周期为0.5µs。
方式0最大定时时间=0.5µs×213=0.5µs×8192=4096µs
方式1最大定时时间=0.5µs×216=0.5µs×65536=327686µs
方式2最大定时时间=0.5µs×28=0.5µs×256=128µs
4．定时器/计数器Tx（x=0，1）的方式2有什么特点？
适用于哪些应用场合？
答：
定时器/计数器的工作方式2具有自动恢复初值的特点，适用于精确定时，例如波特率的产生。
5．一个定时器的定时时间有限，如何用两个定时器的串行定时来实现较长时间的定时？
答：
方法1，在第一个定时器的中断程序里关闭本定时器的中断程序，设置和打开另一个定时器；在另一个定时器的中断程序中关闭本定时中断，设置和打开另一个定时器。
这种方式的定时时间为两个定时器定时时间的和。
方法2，一个作为定时器，在定时中断后产生一个外部计数脉冲（比如由P1.0接
产生），另一个定时器工作在计数方式。
这样两个定时器的定时时间为一个定时器的定时时间乘以另一个定时器的计数值。
6．当定时器T0用于方式3时，应该如何控制定时器T1的启动和关闭？
答：
由TMOD寄存器的D6位“C/T*”来控制定时器T1的启动和关闭。
7．THx与TLx（x=0，1）是普通寄存器还是计数器？
其内容可以随时用指令更改吗？
更改后的新值是立即刷新还是等当前计数器计满后才能刷新？
答：
THx与TLx（x=0,1）是由特殊功能寄存器构成的计数器，其内容可以随时用指令更改，更改后的新值是立即刷新。
但在读THx、TLx的值时，应该先读THx值，后读TLx，再读THx。
若两次读得THx相同，则可确定读得的内容正确。
若前后两次读得的THx有变化，再重复上述过程。
第6章复习内容
四、简答
1．在异步串行通信中，接收方是如何知道发送方开始发送数据的？
答：
实质就是如何检测起始位的开始。
当接收方检测到RXD端从1到0的负跳变时就启动检测器，接收的值是3次连续采样，取其中2次相同的值，以确认是否是真正的起始位的开始，这样能较好地消除干扰引起的影响，以保证可靠无误的开始接受数据。
2．AT89S51单片机的串行口有几种工作方式？
有几种帧格式？
各种工作方式的波特率如何确定？
答：
有4种工作方式：
方式0、方式1、方式2、方式3；
有3种帧格式，方式2和3具有相同的帧格式；方式0的发送和接收都以fosc/12为固定波特率，
方式1的波特率=2SMOD/32×定时器T1的溢出率
方式2的波特率=2SMOD/64×fosc
方式3的波特率=2SMOD/32×定时器T1的溢出率
假设主机呼叫01H从机，首先呼叫：
主机发送地址帧000000011（TB8=1），此时各从机的SM2位置1，且收到的RB8=1，故激活RI。
各从机将接收到的地址与本机地址比较，结果1#机被选中，则其SM2清0；0#、2#机不变。
接着进行串行数据传送；主机发送数据帧：
××××××××0（TB8=0），此时1#机的SM2=0，RB8=0。
则激活RI，而0#，2#机的SM2=1，RB8=0，则不激活RI，然后数据进入1#机的接收数据缓冲区。
2．为什么AT89S52单片机串行口的方式0帧格式没有起始位（0）和停止位
（1）?
答：
串行口的方式0为同步移位寄存器输入输出方式，常用于外接移位寄存器，以扩展并行I/O口，一般不用于两个MCS-51之间的串行通信。
该方式以fosc/12的固定波特率从低为位到高位发送或接受数据。
第7章复习内容
2．LED的静态显示方式与动态显示方式有何区别？
各有什么优缺点？
答：
静态显示时，欲显示的数据是分开送到每一位LED上的。
而动态显示则是数据是同时送到每一个LED上，再根据位选线来确定是哪一位LED被显示。
静态显示亮度很高，但口线占用较多。
动态显示口线占用较少，但是需要编程进行动态扫描，适合用在显示位数较多的场合。
第8章复习内容
1．在AT89S52单片机系统中，外接程序存储器和数据存储器共用16位地址线和8位数据线，为何不会发生冲突？
答：
因为控制信号线的不同：
外扩的RAM芯片既能读出又能写入，所以通常都有读写控制引脚，记为OE*和WE*。
外扩RAM的读、写控制引脚分别与AT89S51的RD*和WR*引脚相连。
外扩的EPROM在正常使用中只能读出，不能写入，故EPROM芯片没有写入控制引脚，只有读出引脚，记为OE*，该引脚与AT89S52单片机的PSEN*相连。
第9章复习内容
1．I/O接口和I/O端口有什么区别？
I/O接口的功能是什么？
答：
I/O端口简称I/O口，常指I/O接口电路中具有端口地址的寄存器或缓冲器。
I/O接口是指单片机与外设间的I/O接口芯片；
I/O接口功能：
（1）实现和不同外设的速度匹配；
（2）输出数据缓存；（3）输入数据三态缓冲。
2．I/O数据传送由哪几种传送方式？
分别在哪些场合下使用？
答：
3种传送方式：
（1）同步传送方式：
当外设速度可与单片机速度相比拟时，常常采用同步传送方式。
（2）查询传送方式：
查询传送方式又称为有条件传送，也称异步传送。
单片机通过查询得知外设准备好后，再进行数据传送。
异步传送的优点是通用性好，硬件连线和查询程序十分简单，但是效率不高。
（3）中断传送方式：
中断传送方式是利用单片机本身的中断功能和I/O接口的中断功能来实现I./O数据的传送。
单片机只有在外设准备好后，发出数据传送请求，才中断主程序，而进入与外设进行数据传送的中断服务程序，进行数据的传送。
中断服务完成后又返回主程序继续执行。
因此，中断方式可大大提高工作效率。
3．常用的I/O端口编址有哪两种方式？
它们各有什么特点？
AT89S52单片机的I/O端口编址采用的是哪种方式？
答：
两种方式。
（1）独立编址：
就是I/O地址空间和存储器地址空间分开编址。
优点是I/O地址空间和存储器地址空间相互独立，界限分明。
但却需要设置一套专门的读写I/O的指令和控制信号。
（2）统一编址：
是把I/O端口的寄存器与数据存储器单元同等对待，统一进行编址。
优点是不需要专门的I/O指令，直接使用访问数据存储器的指令进行I/O操作。
AT89S52单片机使用的是I/O和外部数据存储器RAM统一编址的方式。
4．82C55的“方式控制字”和“PC口按位置位/复位控制字”都可以写入82C55的同一控制寄存器，82C55是如何来区分这两个控制字的？
答：
82C55通过写入控制字寄存器的控制字的最高位来进行判断，最高位为1时，为方式控制字，最高位为0时，为C口按位置位/复位控制字。
5．结合图9-6来说明82C55的PA口在方式1的应答联络输入方式下的工作过程。
答：
当外设输入一个数据并送到PA7~PA0上时，输入设备自动在选通输入线
A向82C55发送一个低电平选通信号，则把PA7~PA0上输入的数据存入PA口的输入数据缓冲/锁存器；然后使输入缓冲器输出线IBFA变成高电平，以通知输入设备，82C55的PA口已收到它送来的输入数据。
82C55检测到联络线
A由低电平变成了高电平、IBFA为1状态和中断允许触发器INTEA为1时，使输出线INTRA（PC3）变成高电平，向AT89S52发出中断请求。
（INTEA的状态可由用户通过对PC4的置位/复位来控制。
AT89S52响应中断后，可以通过中断服务程序从PA口的输入数据缓冲/锁存器读取外设发来的输入数据。
当输入数据被CPU读走后，82C55撤销INTRA上的中断请求，并使IBFA变为低电平，以通知输入外设可以送下一个输入数据。
第10章复习内容
1．D/A转换器的主要性能指标都有哪些？
设某DAC为二进制12位，满量程输出电压为5V，试问它的分辨率是多少？
答：
D／A转换器的主要技术指标如下：
分辨率：
D／A转换器的分辨率指输入的单位数字量变化引起的模拟量输出的变化，是对输入量变化敏感程度的描述。
建立时间：
建立时间是描述D／A转换速度快慢的一个参数，用于表明转换速度。
其值为从输入数字量到输出达到终位误差±（1／2）GB（最低有效位）时所需的时间。
转换精度：
理想情况下，精度与分辨率基本一致，位数越多精度越高。
严格讲精度与分辨率并不完全一致。
只要位数相同，分辨率则相同．但相同位数的不同转换器精度会有所不同。
当DAC为二进制12位，满量程输出电压为5V时，分辨率为1.22mV
2．A/D转换器两个最重要的技术指标是什么？
答：
两个最重要的技术指标：
（1）转换时间或转换速率（2
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