MCS51单片机应用设计课后答案.docx

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MCS51单片机应用设计课后答案

第一章单片机概述

1.2除了单片机这一名称之外，单片机还可称为（微控制器）和（嵌入式控制器）。

1.3单片机与普通计算机的不同之处在于其将（微处理器）、（存储器）和（各种输入输出接口）三部分集成于一块芯片上。

4、单片机的发展大致分为哪几个阶段？

答：

单片机的发展历史可分为四个阶段：

第一阶段（1974年----1976年）：

单片机初级阶段。

第二阶段（1976年----1978年）：

低性能单片机阶段。

第三阶段（1978年----现在）：

高性能单片机阶段。

第四阶段（1982年----现在）：

8位单片机巩固发展及16位单片机、32位单片机推出阶段

1.5单片机根据其基本操作处理的位数可分为哪几种类型？

答：

单片机根据其基本操作处理的位数可分为：

1位单片机、4位单片机、8位单片机、16位单片机和32位单片机。

1.6MCS-51系列单片机的基本芯片分别为哪几种？

它们的差别是什么？

答：

基本芯片为8031、8051、8751。

8031内部包括1个8位cpu、128BRAM，21个特殊功能寄存器（SFR）、4个8位并行I/O口、1个全双工串行口，2个16位定时器/计数器，但片内无程序存储器，需外扩EPROM芯片。

8051是在8031的基础上，片内又集成有4KBROM，作为程序存储器，是1个程序不超过4KB的小系统。

8751是在8031的基础上，增加了4KB的EPROM，它构成了1个程序小于4KB的小系统。

用户可以将程序固化在EPROM中，可以反复修改程序。

1.7MCS-51系列单片机与80C51系列单片机的异同点是什么？

答：

共同点为它们的指令系统相互兼容。

不同点在于MCS-51是基本型，而80C51采用CMOS工艺，功耗很低，有两种掉电工作方式，一种是CPU停止工作，其它部分仍继续工作；另一种是，除片内RAM继续保持数据外，其它部分都停止工作。

1.88051与8751的区别是（C）

（A）内部数据存储单元数目的不同（B）内部数据存储器的类型不同

（C）内部程序存储器的类型不同（D）内部的寄存器的数目不同

1.9在家用电器中使用单片机应属于微型计算机的（B）

（A）辅助设计应用（B）测量、控制应用（C）数值计算应用（D）数据处理应用

1.10说明单片机主要应用在哪些领域？

答：

单片机主要运用领域为：

工业自动化；智能仪器仪表；消费类电子产品；通信方面；武器装备；终端及外部设备控制；多机分布式系统。

第二章MCS-51单片机的硬件结构

2.1MCS-51单片机的片内都集成了哪些功能部件？

各个功能部件的最主要的功能是什么？

答：

功能部件如下：

微处理器（CPU）；数据存储器（RAM）；程序存储器（ROM/EPROM，8031没有此部件），4个8位并行I/O口（P0口、P1口、P2口、P3口）；1个全双工的串行口；2个16位定时器/计数器；中断系统；21个特殊功能寄存器（SFR）。

各部件功能：

CPU（微处理器）包括了运算器和控制器两大部分，还增加了面向控制的处理功能，不仅可处理字节数据，还可以进行位变量的处理；数据存储器（RAM）片内为128B（52系列的为256B），片外最多可外扩64KB。

数据存储器来存储单片机运行期间的工作变量、运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等；程序存储器（ROM/EPROM）用来存储程序；中断系统具有5个中断源，2级中断优先权；定时器/计数器用作精确的定时，或对外部事件进行计数；串行口可用来进行串行通信，扩展并行I/O口，还可以与多个单片机相连构成多机系统，从而使单片机的功能更强且应用更广；特殊功能寄存器用于CPU对片内各功能部件进行管理、控制、监视。

2.2说明MCS-51单片机的引脚EA的作用，该引脚接高电平和接低电平时各有何种功能？

答：

当该引脚为高电平时，单片机访问片内程序存储器，但在PC（程序计数器）值超过0FFFH（对于8051、8751）时，即超出片内程序存储器的4KB地址范围时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。

当该引脚为低电平时，单片机则只访问外部程序存储器，不论是否有内部程序存储器。

对于8031来说，因其无内部程序存储器，所以该引脚必须接地，这样只能选择外部程序存储器。

2.3MCS-51的时钟振荡周期和机器周期之间有何关系？

答：

每12个时钟周期为1个机器周期。

2.4在MCS-51单片机中，如果采用6MHZ晶振，1个机器周期为（2微秒）。

2.5程序存储器的空间里，有5个单元是特殊的，这5个单元对应MCS-51单片机5个中断源的中断入口地址，请写出这些单元的地址以及对应的中断源。

答：

中断源入口地址

外部中断00003H

定时器0（T0）000BH

外部中断10013H

定时器1（T1）001BH

串行口0023H

2.6内部RAM中，位地址为30H的位，该位所在字节的字节地址为（26H）。

2.7若A中的内容为63H，那么，P标志位的值为（0）。

2.8判断下列说法是否正确：

（A）8031的CPU是由RAM和EPROM所组成。

（错）

（B）区分片外程序存储器和片外数据存储器的最可靠的方法是看其位于地址范围的低端还是高端。

（错）

（C）在MCS-51中，为使准双向的I/O口工作在输入方式，必须保证它被事先预置为1。

（对）

（D）PC可以看成是程序存储器的地址指针。

（对）

2.98031单片机复位后，R4所对应的存储单元的地址为（04H），因上电时PSW=（00H）。

这时当前的工作寄存器区是（0）组工作寄存器区。

2.10什么是机器周期？

1个机器周期的时序是如何来划分的？

如果采用12MHZ晶振，1个机器周期为多长时间？

答：

CPU完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。

时序划分：

一个机器周期包括12个时钟周期，分为6个状态；S1-S6。

每个状态又分为2拍；P1和P2。

因此，1个机器周期中的12个时钟周期表示为：

S1P1、S1P2、S2P1、S2P2、…、S6P2。

如果采用12MHZ晶振，1个机器周期为1μs。

2.11判断以下有关PC和DPTR的结论是否正确？

（A）DPTR是可以访问的，而PC不能访问。

（错）

（B）它们都是16位的寄存器。

（对）

（C）它们都具有加1的功能。

（对）

（D）DPTR可以分为2个8位寄存器使用，但PC不能。

（对）

12、内部RAM中，哪些单元可作为工作寄存器区，哪些单元可以进行位寻址？

写出它们的字节地址。

答：

地址为00H-1FH的32个单元是4组通用工作寄存器区，每个区包括8个8位工作寄存器，编号为R0-R7。

字节地址为20H-2FH的16个单元可进行128位的位寻址，这些单元构成了1位处理机的存储器空间。

位地址范围是00H-7FH。

2.13使用8031单片机时，需将EA引脚接（低）电平，因为其片内无（程序）存储器。

2.14片内RAM低128个单元划分为哪3个主要部分？

各部分的主要功能是什么？

答：

字节地址为00H-1FH的32个单元是4组通用工作寄存器区，每个区包括8个8位工作寄存器，编号为R0-R7。

可以通过改变PSW中的RS1、RS0来切换当前的工作寄存器区，这种功能给软件设计带来极大的方便，特别是在中断嵌套时，为实现工作寄存器现场内容保护提供了方便；字节地址为20H-2FH的16个单元可进行工128位的位寻址，这些单元构成了1位处理机的存储器空间；字节地址为30H-7FH的单元为用户RAM区，只能进行字节寻址。

用于作为数据缓冲区以及堆栈区。

2.15判断下列说法是否正确

（A）程序计数器PC不能为用户编程时直接使用，因为它没有地址。

（对）

（B）内部RAM的位寻址区，只能供位寻址使用，而不能供字节寻址使用。

（错）

（C）8031共有21个特殊功能寄存器，它们的位都是可用软件设置的，因此，是可以进行位寻址的。

（错）

2.16PC的值是：

（C）

（A）当前正在执行指令的前一条指令的地址

（B）当前正在执行指令的地址

（C）当前正在执行指令的下一条指令的地址

（D）控制器中指令寄存器的地址

2.17通过堆栈操作实现子程序调用，首先就要把（PC）的内容入栈，以进行断点保护。

调用返回时，再进行出栈保护，把保护的断点送回到（PC）。

2.18写出P3口各引脚的第二功能。

答：

口引脚第二功能定义

P3.0串行输入口

P3.1串行输出口

P3.2外部中断0

P3.3外部中断1

P3.4定时器0外部计数输入

P3.5定时器1外部计数输入

P3.6外部数据存储器写选通

P3.7外部数据存储器读选通

2.19MCS-51单片机程序存储器的寻址范围是由程序计数器PC的位数所决定的，因为MCS-51的PC是16位的，因此其寻址的范围为（64）KB。

2.20当MCS----51单片机运行出错或程序陷入死循环时，如何来摆脱困境？

答：

可通过复位来解决。

2.21判断下列说法是否正确？

（A）PC是1个不可寻址的特殊功能寄存器（对）

（B）单片机的主频越高，其运算速度越快（对）

（C）在MCS----51单片机中，1个机器周期等于1微秒（错）

（D）特殊功能寄存器SP内装的是栈顶首地址单元的内容（错）

2.22如果手中仅有一台示波器，可通过观察哪个引脚的状态，来大致判断MCS----51单片机正在工作？

答：

ALE引脚。

第三章MCS-51的指令系统

3.1判断以下指令的正误：

（1）MOV28H，@R2

（2）DECDPTR（3）INCDPTR（4）CLRR0

（5）CPLR5（6）MOVR0,R1（7）PUSHDPTR（8）MOVF0,C（9）MOVF0,Acc.3（10）MOVXA,@R1（11）MOVC,30H（12）RLCR0

答：

（3）、（8）、（10）、（11）对，其余错。

3.2判断下列说法是否正确。

（A）立即寻址方式是被操作的数据本身在指令中，而不是它的地址在指令中。

（√）

（B）指令周期是执行一条指令的时间。

（√）

（C）指令中直接给出的操作数称为直接寻址。

（×）

3.3在基址加变址寻址方式中，以（A）作变址寄存器，以（DPTR）或（PC）作基址寄存器

3.4MCS-51共有哪几种寻址方式？

各有什么特点？

答：

共有7种寻址方式。

（1）寄存器寻址方式操作数在寄存器中，因此指定了寄存器就能得到操作数。

（2）直接寻址方式指令中操作数直接以单元地址的形式给出，该单元地址中的内容就是操作数。

（3）寄存器间接寻址方式寄存器中存放的是操作数的地址，即先从寄存器中找到操作数的地址，再按该地址找到操作数。

（4）立即寻址方式操作数在指令中直接给出，但需在操作数前面加前缀标志“#”。

（5）_______基址寄存器加变址寄存器间接寻址方式以DPTR或PC作基址寄存器，以累加器A作为变址寄存器，并以两者内容相加形成的16位地址作为操作数的地址，以达到访问数据表格的目的。

（6）位寻址方式位寻址指令中可以直接使用位地址。

（7）相对寻址方式在相对寻址的转移指令中，给出了地址偏移量，以“rel”表示，即把PC的当前值加上偏移量就构成了程序转移的目的地址。

3.5MCS-51指令按功能可以分为哪几类？

答：

MCS-51指令系统按功能分为：

数据传送类（28条）；算术操作类（24条）；逻辑运算类（25条）；控制转移类（17条）；位操作类（17条）。

3.6访问SFR，可使用哪些寻址方式？

答：

一般采用直接寻址，对于SFR中字节地址能被8整除的SFR可以使用位寻址，对于SFR中的A、B、DPTR寄存器可以采用寄存器寻址。

3.7指令格式是由（操作码）和（操作数）所组成，也可能仅由（操作码）组成。

3.8假定累加器A中的内容为30H，执行指令：

1000H：

MOVCA，@A+PC

后，把程序存储器（1031H）单元的内容送入累加器中

3.9在MCS----51中，PC和DPTR都用于提供地址，但PC是为访问（程序）存储器提供地址，而DPTR是为访问（数据）存储器提供地址。

3.10在寄存器间接寻址方式中，其“间接”体现在指令中寄存器的内容不是操作数，而是操作数的（地址）。

3.11该程序段的功能是什么？

PUSHA

PUSHB

POPA

POPB

答：

功能是A、B内容互换

3.12已知程序执行前有A=02H，SP=52H，（51H）=FFH，（52H）=FFH。

下列程序执行后：

POPDPH

POPDPL

MOVDPTR,#4000H

RLA

MOVB,A

MOVCA,@A+DPTR

PUSHA

MOVA,B

INCA

MOVCA,@A+DPTR

PUSHA

RET

ORG4000H

DB10H,80H,30H,50H,30H,50H

A=50HSP=50H（51H）=30H（52H）=50HPC=5030H

3.13写出完成如下要求的指令，但是不能改变未涉及位的内容。

（A）把Acc.3，Acc.4，Acc.5和Acc.6清0。

解：

ANLA，#87H

（B）把累加器A的中间4位清0。

解：

ANLA，#C3H

（C）使Acc.2和Acc.3置1。

解：

ORLA，#0CH

3.14假定A=83H，（R0）=17H，（17H）=34H，执行以下指令：

ANLA，#17H

ORL17H，A

XRLA，@R0

CPLA

后，A的内容为（0CBH）

3.15假设A=55H，R3=0AAH，在执行指令后ANLA，R3后，A=（00H），R3=（0AAH）

3.16如果DPTR=507BH，SP=32H，（30H）=50H，（31H）=5FH，（32H）=3CH，则执行下列指令后：

POPDPH

POPDPL

POPSP

则：

DPH=（3CH）DPL=（5FH）SP=（4FH）

3.17假定SP=60H，A=30H，B=70H，执行下列指令：

PUSHA

PUSHB

后，SP的内容为（62H），61H单元的内容为（30H），62H单元的内容为（70H）。

3.18借助本书中的指令表：

表3-3~表3-7对如下的指令代码（16进制）进行手工反汇编。

FFC0E0E5F0F0

解：

查表可知

FFMOVR7，A

C0E0PUSH0E0H

E5F0MOVA，0F0H

F0MOVX@DPTR,A

第四章MCS-51汇编语言程序设计

4.1用于程序设计的语言分为哪几种？

它们各有什么特点？

答：

用于程序设计的语言基本上分为三种：

机器语言、汇编语言和高级语言。

（1）机器语言：

在单片机中，用二进制代码表示的指令、数字和符号简称为机器语言，直接用机器语言编写的程序称为机器语言程序。

用机器语言编写的程序，不易看懂，不便于记忆，且容易出错。

（2）汇编语言具有如下特点：

A、汇编语言是面向机器的语言，程序设计人员必须对MCS----51单片机的硬件有相当深入的了解。

B、助记符指令和机器指令一一对应，所以用汇编语言编写的程序效率高，占用的存储空间小，运行速度快，因此用汇编语言能编写出最优化的程序。

C、汇编语言程序能直接管理和控制硬件设备（功能部件），它能处理中断，也能直接访问存储器及I/O接口电路。

（3）高级语言：

高级语言不受具体机器的限制，都是参照一些数学语言而设计的，使用了许多数学公式和数学计算上的习惯用语，非常擅长于科学计算。

计算机不能直接识别和执行高级语言，需要将其“翻译”成机器语言才能识别和执行。

4.3解释下列术语：

“手工汇编”、“机器汇编”、“交叉汇编”以及“反汇编”。

答、手工汇编：

通常把人工查表翻译指令的方法称为“手工汇编”。

机器汇编：

机器汇编实际上是通过执行汇编程序来对源程序进行汇编的。

交叉汇编：

由于使用微型计算机完成了汇

编，而汇编后得到的机器代码却是在另一台计算机（这里是单片机）上运行，称这种机器汇编为“交叉汇编”。

反汇编：

有时，在分析现成产品的ROM/EPROM中的程序时，要将二进制数的机器代码语言程序翻译成汇编语言源程序，该过程称为反汇编。

4.4下列程序段经汇编后，从1000H开始的各有关存储单元的内容将是什么？

ORG1000H

TAB1EQU1234H

TAB2EQU3000H

DB“MAIN”

DWTAB1，TAB2，70H

答：

（1000H）=‘M’（1001H）=‘A’（1002H）=‘I’（1003H）=‘N’（1004H）=34H

（1005H）=12H（1006H）=00H（1007H）=30H（1008H）=70H（1009H）=00H

4.5设计子程序时注意哪些问题？

答：

在编写子程序时应注意以下问题：

（1）子程序的第一条指令的地址称为子程序的入口地址。

该指令前必须有标号。

（2）主程序调用子程序，是通过主程序或调用程序中的调用指令来实现的。

（3）注意设置堆栈指针和现场保护，因调用子程序时，要把断点压入堆栈，子程序返回执行RET指令时再把断点弹出堆栈送入PC指针，因此子程序结构中必须用堆栈。

（4）子程序返回主程序时，最后一条指令必须是RET指令，它的功能是在执行调用指令时，把自动压入堆栈中的断点地址弹出送入PC指针中，从而实现子程序返回主程序断点处继续执行主程序。

（5）子程序可以嵌套，即主程序可以调用子程序，子程序又可以调用另外的子程序，通常情况下可允许嵌套8层。

（6）在子程序调用时，还要注意参数传递的问题。

4.6试编写1个程序，将内部RAM中45H单元的高4位清0，低4位置1。

解：

MOVA，45H

ANLA，#0FH

ORLA，#0FH

4.7已知程序执行前有A=02H，SP=42H，（41H）=FFH，（42H）=FFH。

下述程序执行后，

POPDPH

POPDPL

MOVDPTR,#3000H

RLA

MOVB,A

MOVCA,@A+DPTR

PUSHA

MOVA,B

INCA

MOVCA,@A+DPTR

PUSHA

ORG3000H

DB10H,80H,30H,80H,50H,80H

A=80HSP=40H（41H）=50H（42H）=80HPC=8050H。

4.8计算下面子程序中指令的偏移量和程序执行的时间（晶振频率为12MHZ）。

7B0FMOVR3,#15；1个机器周期

7CFFDL1:

MOVR4,#255；1个机器周期

8B90DL2:

MOVP1,R3；2个机器周期

DCDJNZR4,DL2；2个机器周期

DBDJNZR3,DL；2个机器周期

22RET；2个机器周期

解：

程序执行的时间为15.346μs。

4.9假定A=83H，（R0）=17H，（17H）=34H，执行以下指令：

ANLA，#17H

ORL17H，A

XRLA，@R0

CPLA

后，A的内容为（0CBH）

4.10试编写程序，查找在内部RAM的30H~50H单元中是否有0AAH这一数据。

若有，则将51H单元置为“01H”；若未找到，则将51H单元置为“00H”。

ORG0000H

MOVR0,#30H

MOVR2,#21H

LOOP:

MOVA,@R0

CJNEA,#0AAH,NOT

MOV51H,#01H

SJMPDEND

NOT:

INCR0

DJNZR2,LOOP

MOV51H,#00H

DEND:

SJMPDEND

4.11试编写程序，查找在内部RAM的20H~40H单元中出现“00H”这一数据的次数。

并将查找到的结果存入41H单元。

ORG0000H

MOVR0,#20H

MOVR2,#21H

MOV41H,#00H

LOOP:

MOVA,@R0

CJNEA,#00H,NOTE

INC41H

NOTE:

INCR0

DJNZR2,LOOP

END

4.12若SP=60H，标号LABEL所在的地址为3456H。

LCALL指令的地址为2000H，执行如下指令：

2000HLCALLLABEL后，堆栈指针SP和堆栈内容发生了什么变化？

PC的值等于什么？

如果将指令LCALL直接换成ACLAA是否可以？

如果换成ACALL指令，可调用的地址范围是什么？

答：

堆栈指针SP的内容为62H，堆栈内容（61H）=03H，（62H）=20H；PC值为3456H,不能将LCALL换为ACALL，因为LCALL可调用64KB范围内的子程序，而ACALL所调用的子程序地址必须与ACALL指令下一条指令的第一个字节在同一个2KB区内（即16位地址中的高5位地址相同。

如果换为ACALL，可调用的地址范围为2002H-27FFH。

第五章MCS-51的中断系统

5.1什么是中断系统？

答：

能够实现中断处理功能的部件称为中断系统。

5.3什么是中断源？

MCS-51有哪些中断源？

各有什么特点？

答：

产生中断的请求源称为中断源。

MCS----51中断系统共有5个中断请求源：

（1）外部中断请求0，中断请求标志为IE0。

（2）外部中断请求1，中断请求标志为IE1。

（3）定时器/计数器T0溢出中断请求，中断请求标志为TF0。

（4）定时器/计数器T1溢出中断请求，中断请求标志为TF1。

（5）串行口中断请求，中断请求标志为TI或RI。

特点：

2个外部中断源，3个内部中断源。

5.4外部中断1所对应的中断入口地址为（0013H）。

5.5下列说法错误的是：

（A，B，C）

（A）各中断源发出的中断请求信号，都会标记在MCS-51系统的IE寄存器中。

（B）各中断源发出的中断请求信号，都会标记在MCS-51系统的TMOD寄存器中。

（C）各中断源发出的中断请求信号，都会标记在MCS-51系统的IP寄存器中。

（D）各中断源发出的中断请求信号，都会标记在MCS-51系统的TCON和SCON寄存器中。

5.6MCS-51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：

典型时间是3-8个机器周期。

在下列三种情况下，CPU将推迟对外部中断请求的响应：

（1）CPU正在处理同级的或更高级优先级的中断

（2）所查询的机器周期不是当前所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。

5.7中断查询确认后，在下列各种8031单片机运行情况中，能立即进行响应的是（D）

（A）当前正在进行高优先级中断处理

（B）当前正在执行RETI指令

（C）当前指令是DIV指令，且正处于取指令的机器周期

（D）当前指令是MOVA，R3

5.88031单片机响应中断后，产生长调用指令LCALL，执行指令的过程包括：

首先把（PC）的内容压入堆栈，以进行断点保护，然后把长调用指令的16位地址送（PC），使程序执行转向（响应中断请求的中断入口的地址）中的中断地址区。

5.9编写出外部中断1为跳沿触发的中断初始化程序。

ORG0000H

AJMPMAIN

ORG0013H

AJMPPINT1

ORG0100H

MAIN:

SETBIT1

SETBEX1

SETBEA

HERE:

AJMPHERE

PINT1:

RETI

END

5.10在MCS-51中，需要外加电路实现中断撤除的是（D）

（A）定时中断

（B）脉冲方式的外部中断

（C）外部串行中断

（D）电平