单片机原理及应用第二版张毅刚课后习题答案.docx

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单片机原理及应用第二版张毅刚课后习题答案

第1章单片机概述

参考答案

1．答：

微控制器，嵌入式控制器

2．答：

CPU、存储器、I/O口、总线

3．答：

C

4．答：

B

5．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。

嵌入式处理器一般意义上讲，是指嵌入系统的单片机、DSP、嵌入式微处理器。

目前多把嵌入式处理器多指嵌入式微处理器，例如ARM7、ARM9等。

嵌入式微处理器相当于通用计算机中的CPU。

与单片机相比，单片机本身（或稍加扩展）就是一个小的计算机系统，可独立运行，具有完整的功能。

而嵌入式微处理器仅仅相当于单片机中的中央处理器。

为了满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器虽然在功能上和标准微处理器基本是一样的，但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。

6．答：

MCS-51系列单片机的基本型芯片分别：

8031、8051和8071。

它们的差别是在片内程序存储器上。

8031无片内程序存储器、8051片内有4K字节的程序存储器ROM，而8751片内有集成有4K字节的程序存储器EPROM。

7．答：

因为MCS-51系列单片机中的“MCS”是Intel公司生产的单片机的系列符号，而51系列单片机是指世界各个厂家生产的所有与8051的内核结构、指令系统兼容的单片机。

8．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。

9．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。

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。

由于对其硬件结构和指令进行了特殊设计，使其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，而这些正是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，它的地址总线数目较多能扩展较大的存储器空间，所以可配置实时多任务操作系统（RTOS）。

RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。

正由于嵌入式微处理器能运行实时多任务操作系统，所以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。

10．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。

第2章AT89S51单片机的硬件结构

参考答案

1．答：

AT89S51单片机的片内都集成了如下功能部件：

（1）1个微处理器（CPU）；

（2）128个数据存储器（RAM）单元；（3）4KFlash程序存储器；（4）4个8位可编程并行I/O口（P0口、P1口、P2口、P3口）；（5）1个全双工串行口；（6）2个16位定时器/计数器；（7）1个看门狗定时器；（8）一个中断系统，5个中断源，2个优先级；（9）25个特殊功能寄存器（SFR），（10）1个看门狗定时器。

2．答：

当

脚为高电平时，单片机读片内程序存储器（4K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4K字节的Flash程序存储器。

3．答：

2µs

4．答：

1个机器周期等于12个时钟振荡周期。

5.答：

64K程序存储器空间中有5个特殊单元分别对应于5个中断源的中断服务程序入口地址，见下表：

表5个中断源的中断入口地址

入口地址

中断源

0003H

外部中断0（

）

000BH

定时器0（T0）

0013H

外部中断1（

）

001BH

定时器1（T1）

0023H

串行口

6.答：

28H；88H。

7．答：

50H；88H。

8．答：

P标志位的值为0。

9．答：

（A）错；（B）错；（C）对；（D）对。

10.答：

04H；00H；0组。

11．答：

（A）对；（B）对；（C）错；（D）对。

12.答：

字节地址00H-1FH的单元可作为工作寄存器区。

13．答：

（A）错；（B）错；（C）错；（D）错。

14．答：

（C）。

15.答：

PC；PC。

16．答：

64K字节。

17．P0口每位可驱动8个LSTTL输入，而P1、P2、P3口的每一位的驱动能力，只有P0口的一半。

当P0口的某位为高电平时，可提供400μA的电流；当P0口的某位为低电平（0.45V）时，可提供3.2mA的灌电流，如低电平允许提高，灌电流可相应加大。

所以，任何一个口要想获得较大的驱动能力，只能用低电平输出。

18．答：

按下复位按钮。

19.答：

（A）对；（B）对；（C）错；（D）错。

20.答：

（A）对；（B）对；（C）对；（D）错。

第3章AT89S51的指令系统

参考答案

1．答：

（1）错

（2）错（3）对（4）错（5）错（6）错（7）错（8）对（9）错（10）对（11）对（12）错。

2．答：

（A）对（B）对（C）错（D）错。

3．答：

A，PC，DPTR。

4．答：

只能使用直接寻址方式。

5．答：

操作码，操作数，操作码。

6.答：

1031H。

7．答：

程序，数据。

8．答：

地址。

9．答：

A的内容与B的内容互换。

10．答：

（A）=50H，（SP）=50H，（51H）=30H，（52H）=50H，（PC）＝5030H

11．答：

（A）ANLA，#87H

（B）ANLA，#0C3H

（C）ORLA，#0CH

12．答：

（A）=0CBH。

13．答：

（A）=00H，（R3）=0AAH。

14．答：

（DPH）=3CH，（DPL）=5FH，（SP）=50H

15．答：

（SP）=62H，（61H）=30H，（62H）=70H。

16．答：

MOVR7，A

PUSHAcc

MOVA，B

MOVX@DPTR，A

17．答：

（D）。

18．答：

（C）。

19．答：

基本型的51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52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。

第4章AT89S51汇编语言程序的设计与调试

参考答案

1．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。

常用伪指令及其功能如下：

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． 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．答：

从1000H开始的各有关存储单元的内容（16进制）如下：

4D41494E12343000

0070

4．在编写子程序时应注意以下问题：

（1）子程序的第一条指令前必须有标号。

（2）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。

（3）子程序结构中必须用到堆栈，用来保护断点和现场保护。

（4）子程序返回时，必须以RET指令结束。

（5）子程序可以嵌套，但要注意堆栈的冲突。

5．答：

参考程序如下：

MOVA，45H

ANLA，#0FH

ORLA，#0FH

MOV45H，A

6．答：

A=80H，SP=40H，（41H）=50H，（42H）=80H，PC=8050H

7．答：

参考程序如下：

START：

MOVR0,#30H

MOVR2,#20H

LOOP:

MOVA,@R0

CJNEA,#0AAH,NEXT

MOV51H,#01H

LJMPEXIT

NEXT:

INCR0

DJNZR2,LOOP

MOV51H,#00H

EXIT:

RET

8．答：

参考程序如下：

START：

MOV41H,#0

MOVR0，#20H

MOVR2，#20H

LOOP：

MOVA,@R0

JNZNEXT

INC41H

NEXT：

INCR0

DJNZR2，LOOP

RET

9．答：

参考程序如下：

ORG0100H

MOVR2,#20H要比较的数据字节数

MOVA,#21H

MOVR1,A

DECR2

MOVA,@R1

LOOP:

MOVR3,A

DECR1

CLRC

SUBBA，@R1

JNCLOOP1

MOVA，@R1

SJMPLOOP2

LOOP1:

MOVA,R3

LOOP2:

DJNZR2,LOOP

MOV@R0,A

RET

10．答：

（1）SP=SP+1=61H（61H）=PC的低字节=03H

SP=SP+1=62H（62H）=PC的高字节=20H

（2）PC=3456H

（3）不可以

（4）2KB＝2048Byte

11．答：

可对程序做如下修改：

ORG0100H

DEL:

MOVR7,#200

DEL1:

MOVR6,#123；将原来的立即数125改为123

DEL2:

DJNZR6,DEL2

NOP；增加的指令

DJNZR7,DEL1

RET

程序修改后的延时时间为：

1+（1+123*2+1+2）*200+2=50003us=50.003ms

第5章AT89S51的中断系统

参考答案

1．答：

0013H；001BH

2．答：

外部中断1，定时器T1

3．答：

RETI指令在返回的同时清除相应的优先级触发器，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。

4．答：

D

5．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）AT89S51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，AT89S51将丢弃中断查询结果，将推迟对外部中断请求的响应。

6．答：

D

7．答：

PC、PC、程序存储器

8．答:

参考程序段如下：

SETBIT1

SETBEX1

SETBEA

9．答：

（A）

10．答：

一个中断源的中断请求被响应，必须满足以下必要条件：

（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。

11．答：

（A）、（C）、（D）

12．答：

参见电路如图5-10，参考程序如下：

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG0013H

LJMPINT_EX1

ORG0030H

MAIN:

CLRIT0；采用电平触发，低电平有效中断

SETBEX1；允许外部中断1

SETBEA

；插入一段用户程序

WAIT:

MOVPCON,#01H；单片机进入休眠方式等待中断

NOP

LJMPWAIT

；以下为外部中断1服务子程序

INT_EX1：

JBP1.2，NEXT1；判断是不是3号中断

LJMPINT_IR3；跳转到3号中断处理程序

NEXT1:

JBP1.1，NEXT2；判断是不是2号中断

LJMPINT_IR2；跳转到2号中断处理程序

NEXT2:

LJMPINT_IR1；跳转到1号中断处理程序

ORG1000H

INT_IR3:

相应中断处理程序

RETI；中断返回

ORG1100H

INT_IR2:

相应中断处理程序

RETI；中断返回

ORG1200H

INT_IR1:

相应中断处理程序

RETI；中断返回

第6章AT89S51的定时/计数器

参考答案

1．答：

（A）对；（B）错；（C）错；（D）错；

2．答：

因为机器周期：

所以定时器/计数器工作方式0下，其最大定时时间为

同样可以求得方式1下的最大定时时间为262.144ms；方式2下的最大定时时间为1024ms。

3．答：

定时/计数器作定时时，其计数脉冲由系统振荡器产生的内部时钟信号12分频后提供。

定时时间与时钟频率和定时初值有关。

4．答：

由于确认1次负跳变要花2个机器周期，即24个振荡周期，因此外部输入的计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/24。

5．答：

定时器/计数器T0在计数和定时工作完成后，均采用中断方式工作。

除了第一次计数工作方式设置在主程序完成外，后面的定时或计数工作方式分别在中断程序完成，用一标志位识别下一轮定时器/计数器T0的工作方式。

参考程序如下：

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG000BH

LJMPIT0P

MAIN:

MOVTMOD,#06H；定时器/计数器T0为计数方式2

MOVTL0,#156；计数100个脉冲的初值赋值

MOVTH0,#156

SETBGATE；打开计数门

SETBTR0；启动T0，开始计数

SETBET0；允许T0中断

SETBEA；CPU开中断

CLRF0；设置下一轮为定时方式的标志位

WAIT:

AJMPWAIT

IT0P:

CLREA；CPU关中断

JBF0,COUNT；F0=1，转计数方式设置

MOVTMOD,#00H；定时器/计数器T0为定时方式0

MOVTH0,#0FEH；定时1ms初值赋值

MOVTL0,#0CH

SETBEA

RETI

COUNT:

MOVTMOD,#06H

MOVTL0,#156

SETBEA

RETI

6.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，比如波特率的产生。

7.答：

根据题意，从P1.0输出的矩形脉冲的高低电平的时间为10:

1，则高低电平的时间分别为363.63μs和36.37μs。

如果系统采用6MHz晶振的话，Tcy=2μs，因此高低电平输出取整，则约为364μs和36μs。

参考程序如下：

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG000BH

LJMPIT0P

MAIN:

MOVTMOD,#02H；定时器/计数器T0为定时方式2

MOVTL0,#4AH；定时364μs初值赋值

SETBTR0；启动T0，开始计数

SETBET0；允许T0中断

SETBEA；CPU开中断

SETBP1.0

WAIT：

AJMPWAIT

IT0P：

CLREA

CLRP1.0；关中断

MOVR0,#9

DLY：

DJNZR0,DLY；延时36μs

MOVTL0,#4AH；定时364μs初值赋值

SETBP1.0

SETBEA

RETI

8.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。

9.答：

由TMOD寄存器的D6位“C/T*”来控制定时器T1的启动和关闭。

10.答：

采用方式1定时工作方式。

最大脉冲宽度为131.072ms。

11.答：

将P1.1的输入脉冲接入INT0，即使用T0计数器完成对P1.1口的脉冲计数。

参考程序如下：

ORG0000H

LJMPMAIN

ORG000BH

LJMPIT0P

MAIN:

JNBP1.0,MAIN

MOVTMOD,#05H；定时器/计数器T0为计数方式1

SETBTR0；启动T0，开始计数

SETBET0；允许T0中断

SETBEA；CPU开中断

WAIT:

JBP1.2,WAIT

CLREA

CLRTR0

MOVR1,TH0

MOVR0,TL0

AJMP$

IT0P:

INCR2

RETI

12.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7章AT89S51的串行口

参考答案

1．答：

方式1。

2．答：

相等的。

3．答：

A．对；B．对；C．错；D．对；E．对。

4．答：

C

5．答：

C

6．答：

当接收方检测到RXD端从1到0的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。

7．答：

串行口有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

8．答：

字符“B”的ASCII码为“42H”，帧格式如下：

9．答：

因为定时器/计数器在方式2下，初值可以自动重装，这样在做串口波特率发生器设置时，就避免了执行重装参数的指令所带来的时间误差。

设定时器T1方式2的初值为X，计算初值X可采用如下公式：

波特率 = 

10．答：

经计算，计数初值为FAH，初始化程序如下：

ANLTMOD,#0F0H；屏蔽高4位

ORLTMOD,#20H；控制字

MOVTH1,#0FAH；写入计数初值

MOVTL1,#0FAH

MOVSCON,#40H

11．答：

见7.3节的介绍。

12．答：

见7.5.3小节的介绍

13．答：

串口每秒钟传送的字符为：

1800/60=30个字符/秒

所以波特率为：

30个字符/秒×10位/个字符=300b/s

14．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。

15．答：

直接以TTL电平串行传输数据的方式的缺点是传输距离短，抗干扰能力差。

因此在串行传输距离较远时，常采用RS-232C、RS-422A和RS-485标准串行接口。

主要是对传输的电信号不断改进，如RS-232C传输距离只有几十米远，与直接以TTL电平串行传输相比，采用了负逻辑，增大“0”、“1”信号的电平差。

而RS-422A和RS-485都采用了差分信号传输，抗干扰能力强，距离可达1000多米。

RS-422A为全双工，RS-485为半双工。

第8章AT89S51单片机扩展存储器的设计

参考答案

1．答：

程序、数据。

2．答：

80H。

3．答：

片选。

4．答：

16KB。

5．答：

程序、数据。

6．答：

2K，14。

7．答：

0FFFH。

8．答：

（D）

9．答：

本题主要考察对外部存储器的读、写操作，只要记住正确使用MOVX指令就可以了。

编程思路：

首先读取2001H的值，保存在寄存器A中，将寄存器A的高四位和低四位互换，再屏蔽掉低四位然后将寄存器A的值保存到30H中，然后再读取2002H的值，保存在寄存器A中，屏蔽掉高四位，然后将寄存器A的值与30H进行或运算，将运算后的结果保存在2002H中。

ORG0000H

MAIN：

MOVDPTR，#2001H；设置数据指针的初值

MOVXA，@DPTR；读取2001H的值

SWAPA

ANLA，#0F0H；屏蔽掉低四位

MOV30H，A；保存A

INCDPTR；指针指向下一个

MOVXA，@DPTR；读取2002H的值

ANLA，#0FH；屏蔽掉高四位

ORLA，30