哈工大单片机习题及参考答案1-11

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习题1

1.1什么是单片微型计算机? 答：单片微型计算机是将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上的微型计算机，是计算机微型化的典型代表之一，通常片内都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。

1.2单片机的发展经历了哪几个阶段？在哪一阶段确立了单片机在嵌入式应用中的地位。

答：单片机初级阶段（1974—1976年），芯片化探索阶段（1976—1978年），8位单片机成熟阶段（1978—1982年），从SCM向MCU过渡阶段（1983—1990年），MCU百花齐放阶段（1990年—至今）。

其中，芯片化探索阶段（1976—1978年）确立了单片机在嵌入式应用中的地位。

1.3 单片机可分为几个系列？简述每个系列的主要特性。

答：单片机按系列可分为80C51系列、PIC系列和AVR系列等。

PIC系列单片机是Micro Chip公司的产品，与51系列单片机不兼容。

1) PIC系列单片机最大的特点是从实际出发，重视产品的性能与价格比，发展多种型号来满足不同层次的应用要求。

2) 精简指令使其执行效率大为提高。

3) 产品上市零等待（Zero time to market）。 4) PIC有优越开发环境。

5) 其引脚具有防瞬态能力，通过限流电阻可以接至220V交流电源，可直接与继电器控制电路相连,无须光电耦合器隔离，给应用带来极大方便。

6) 彻底的保密性。

7) 自带看门狗定时器，可以用来提高程序运行的可靠性。 8) 睡眠和低功耗模式。

AVR单片机是1997年由ATMEL公司研发出的增强型内置Flash的RISC(Reduced Instruction Set CPU) 精简指令集高速8位单片机。AVR单片机的主要特性

1) AVR单片机以字作为指令长度单位，将内容丰富的操作数与操作码安排在一字之中(指令集中占大多数的单周期指令都是如此)，取指周期短，又可预取指令，实现流水作业，故可高速执行指令。

2) AVR单片机硬件结构采取8位机与16位机的折中策略，即采用局部寄存器堆(32个寄存器文件)和单体高速输入/输出的方案(即输入捕获寄存器、输出比较匹配寄存器及相应控制逻辑)。提高了指令执行速度(1MIPS/MHz)，克服了瓶颈现象；同时又减少了对外设管理的开销，相对简化了硬件结构，降低了成本。

3) AVR单片机内嵌高质量的Flash程序存储器，擦写方便，支持ISP和IAP，便于产品的调试、开发、生产、更新。

4) AVR单片机的I/O线全部带可设置的上拉电阻、可单独设定为输入/输出、可设定（初始）高阻输入、驱动能力强（可省去功率驱动器件）等特性，使得I/O口资源灵活、功能强大、可充分利用。

5) AVR单片机片内具备多种独立的时钟分频器，分别供URAT、IC、SPI使用。

6) 增强性的高速同/异步串口，具有硬件产生校验码、硬件检测和校验帧错、两级接收缓冲、波特率自动调整定位（接收时）、屏蔽数据帧等功能，提高了通信的可靠性，方便程序编写，更便于组成分布式网络和实现多机通信系统的复杂应用，串口功能大大超过MCS

-51/96单片机的串口，加之AVR单片机高速，中断服务时间短，故可实现高波特率通讯。

7) 面向字节的高速硬件串行接口TWI、SPI。TWI与IC接口兼容，具备ACK信号硬件发送与识别、地址识别、总线仲裁等功能，能实现主/从机的收/发全部4种组合的多机通信。SPI支持主/从机等4种组合的多机通信。

8) AVR单片机有自动上电复位电路、独立的看门狗电路、低电压检测电路BOD，多个复位源(自动上电复位、外部复位、看门狗复位、BOD复位)，可设置的启动后延时运行程序，增强了嵌入式系统的可靠性。

9) AVR单片机具有多种省电休眠模式，且可宽电压运行（5~2.7V），抗干扰能力强，可降低一般8位机中的软件抗干扰设计工作量和硬件的使用量。

10) AVR单片机技术体现了单片机集多种器件(包括FLASH程序存储器、看门狗、EEPROM、同/异步串行口、 TWI、SPI、A/D模数转换器、定时器/计数器等)和多种功能(增强可靠性的复位系统、降低功耗抗干扰的休眠模式、品种多门类全的中断系统、具有输入捕获和比较匹配输出等多样化功能的定时器/计数器、具有替换功能的I/O端口等)于一身，充分体现了单片机技术的从“片自为战”向“片上系统SOC”过渡的发展方向

1.4 简述单片机技术发展的趋势。

答：（1）单片机的大容量化

单片机内存储器容量进一步扩大。以往片内ROM为1KB～8KB，RAM为64字节～256字节。现在片内ROM可达40KB，片内RAM可达4KB，I/O也不需再外加扩展芯片。OTPROM、Flash ROM成为主流供应状态。而随着单片机程序空间的扩大，在空余空间可嵌入实时操作系统RTOS等软件。这将大大提高产品的开发效率和单片机的性能。

（2）单片机的高性能化

高性能化主要是指进一步改进CPU的性能，加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠性。采用精简指令集（RISC）结构，可以大幅度提高运行速度。并加强位处理功能、中断和定时控制功能；采用流水线结构，指令以队列形式出现在CPU中，因而具有很高的运算速度，有的甚至采用多级流水线结构。

单片机的扩展方式从并行总线到发展出各种串行总线，并被工业界接受，形成一些工业

标准。如IC、SPI串行总线等。它们采用3条数据总线代替现行的8条数据总线，从而减少了单片机引线，降低了成本。单片机系统结构更加简化及规范化。

（3）单片机的小容量低廉化

小容量低廉的4位、8位机也是单片机发展方向之一。其用途是把以往用数字逻辑电路组成的控制电路单片化。专用型的单片机将得到大力发展。使用专用单片机可最大限度地简化系统结构，提高可靠性，使资源利用率最高。在大批量使用时有可观的经济效益。

（4）单片机的外围电路内装化

随着集成度的不断提高，可以把众多的外围功能器件集成到单片机内。除了CPU、ROM、RAM外，还可把A/D、D/A转换器、DMA控制器、声音发生器、监视定时器、液晶驱动电路、锁相电路等一并集成在芯片内。为了减少外部的驱动芯片，进一步增强单片机的并行驱动能力。有的单片机可直接输出大电流和高电压，以便直接驱动显示器。为进一步加快I/O口的传输速度，有的单片机还设置了高速I/O口，可用最快的速度驱动外部设备，也可以用最快的速度响应外部事件。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，把所需要的外围电路全部集成在单片机内，制造出具有自己特色的单片机。

（5）单片机的全面CMOS化

单片机的全面CMOS化，将给单片机技术发展带来广阔的天地。CMOS芯片除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。低功耗的技术措施

可提高可靠性，降低工作电压，可使抗噪声和抗干扰等各方面性能全面提高。单片机的全盘CMOS化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。

(6)单片机的应用系统化

单片机是嵌入式系统的独立发展之路，单片机向MCU发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决。因此，专用单片机的发展自然形成了SOC（System on Chip）化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SOC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，随着集成电路技术及工艺的快速发展，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。

1.5 单片机具有哪些突出优点?举例说明单片机的应用领域。

答：1．单片机寿命长

所谓寿命长，一方面指用单片机开发的产品可以稳定可靠地工作十年、二十年，另一方面是指与微处理器相比生存周期长。MPU更新换代的速度越来越快，以386、486、586为代表的MPU，几年内就被淘汰出局。而传统的单片机如 8051、68HC05等年龄已有二十多岁，产量仍是上升的。一些成功上市的相对年轻的CPU核心，也会随着I/O功能模块的不断丰富，有着相当长的生存周期。

2．8位、32位单片机共同发展

这是当前单片机技术发展的另一动向。长期以来，单片机技术的发展是以8位机为主的。随着移动通讯、网络技术、多媒体技术等高科技产品进入家庭，32位单片机应用得到了长足、迅猛的发展。 3．低噪声与高速度

为提高单片机抗干扰能力，降低噪声，降低时钟频率而不牺牲运算速度是单片机技术发展之追求。一些8051单片机兼容厂商改善了单片机的内部时序，在不提高时钟频率的条件下，使运算速度提高了很多。Motorola单片机使用了琐相环技术或内部倍频技术使内部总线速度大大高于时钟产生器的频率。68HC08单片机使用4.9MHz外部振荡器而内部时钟达32MHz。三星电子新近推出了1.2GHz的ARM处理器内核。 4．低电压与低功耗

几乎所有的单片机都有Wait、Stop等省电运行方式。允许使用的电源电压范围也越来越宽。一般单片机都能在3~6V范围内工作，对电池供电的单片机不再需要对电源采取稳压措施。低电压供电的单片机电源下限已由2.7V降至2.2V、1.8V。0.9V供电的单片机已经问世。

5．低噪声与高可靠性

为提高单片机系统的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片机商家在单片机内部电路中采取了一些新的技术措施。如ST公司的由标准8032核和PSD（可编程系统器件）构成的μPSD系列单片机片内增加了看门狗定时器，NS公司的COP8单片机内部增加了抗EMI电路，增强了“看门狗”的性能。Motorola推出了低噪声的LN系列单片机。 6．ISP与IAP ISP(In-System Programming）技术的优势是不需要编程器就可以进行单片机的实验和开发，单片机芯片可以直接焊接到电路板上，调试结束即成成品，免去了调试时由于频繁地插入取出芯片对芯片和电路板带来的不便。IAP（In-Application Programming）技术是从结构上将Flash存储器映射为两个存储体，当运行一个存储体上的用户程序时，可对另一个存储体重新编程，之后将程序从一个存储体转向另一个。ISP的实现一般需要很少的外部电路辅助实现，而IAP的实现更加灵活，通常可利用单片机的串行口接到计算机的RS232口，通过专

门设计的固件程序来编程内部存储器，可以通过现有的INTERNET或其它通讯方式很方便地实现远程升级和维护。单片机的应用领域：

1）智能化家用电器：各种家用电器普遍采用单片机智能化控制代替传统的电子线路控

制，升级换代，提高档次。如洗衣机、空调、电视机、录像机、微波炉、电冰箱、电饭煲以及各种视听设备等。

2）办公自动化设备：现代办公室使用的大量通信和办公设备多数嵌入了单片机。如打

印机、复印机、传真机、绘图机、考勤机、电话以及通用计算机中的键盘译码、磁盘驱动等。

3）商业营销设备：在商业营销系统中已广泛使用的电子称、收款机、条形码阅读器、I

C卡刷卡机、出租车计价器以及仓储安全监测系统、商场保安系统、空气调节系统、冷冻保险系统等都采用了单片机控制。

4）工业自动化控制：工业自动化控制是最早采用单片机控制的领域之一。如各种测控

系统、过程控制、机电一体化、PLC等。在化工、建筑、冶金等各种工业领域都要用到单片机控制。

5）智能仪器仪表：采用单片机的智能化仪表大大提升了仪表的档次，强化了功能。如

数据处理和存储、故障诊断、联网集控等。

6）智能化通信产品：最突出的是手机，当然手机内的芯片属专用型单片机。

7）汽车电子产品：现代汽车的集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驶系统、通

信系统和运行监视器（黑匣子）等都离不开单片机。

8）航空航天系统和国防军事、尖端武器等领域：单片机的应用更是不言而喻。

习题2

2.1 MCS-51单片机内部包含哪些主要逻辑功能部件?

答：微处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EPROM）、特殊功能寄存器（SFR）、并行I/O口、串行通信口、定时器/计数器及中断系统。

2.2 说明程序计数器PC和堆栈指针SP的作用。复位后PC和SP各为何值?

答：程序计数器PC中存放将要执行的指令地址，PC有自动加1功能，以实现程序的顺序执行。它是SFR中唯一隐含地址的，因此，用户无法对它进行读写。但在执行转移、调用、返回等指令时能自动改变其内容，以实现改变程序的执行顺序。

程序计数器PC中内容的变化决定程序的流程，在执行程序的工作过程中，由PC输出将要执行的指令的程序存储器地址，CPU读取该地址单元中存储的指令并进行指令译码等操作，PC则自动指向下一条将要执行的指令的程序存储器地址。

SP是一个8位的SFR，它用来指示堆栈顶部在内部RAM中的位置。系统复位后SP为07H，若不对SP设置初值，则堆栈在08H开始的区域，为了不占用工作寄存器R0~R7的地址，一般在编程时应设置SP的初值（最好在30H~7FH区域）。

2.3 程序状态字寄存器PSW的作用是什么?其中状态标志有哪几位?它们的含义

是什么？

答：PSW是保存数据操作的结果标志，其中状态标志有CY（PSW.7）：进位标志，AC

（PSW.6）：辅助进位标志，又称半进位标志，F0、F（PSW.1）：用户标志；OV（PSW.2）：1PSW.5、溢出标志；P（PSW.0）：奇偶标志。

2.4 什么是堆栈? 堆栈有何作用? 为什么要对堆栈指针SP重新赋值? SP的初值应

如何设定? 答：堆栈是一种数据结构，所谓堆栈就是只允许在其一端进行数据写入和数据读出的线

性表。

其主要作用有两个：保护断点和保护现场。

堆栈区的设置原则上可以在内部RAM的任意区域，但由于MCS-51单片机内部RAM的00H~1FH地址单元已被工作寄存器R0~R7占用，20H~2FH为位寻址区，故堆栈一般设在

30H~7FH（对于8032系列芯片可为30H~0FFH）的区域内。单片机复位后，SP的内容为07H，堆栈事实上由08H单元开始，考虑到08H~1FH单元分别属于1~3组的工作寄存器区，则最好把SP值改置为1FH或更大的值。

2.5 开机复位后，CPU使用的是哪组工作寄存器? 它们的地址如何? CPU如何指

定和改变当前工作寄存器组?

答：开机复位后使用的是0组工作寄存器，它们的地址是00H~07H，对程序状态字PSW中的RS1和RS0两位进行编程设置，可指定和改变当前工作寄存器组。RS1、RS0=00H时，当前工作寄存器被指定为0组；RS1、RS0=01H时，当前工作寄存器被指定为1组；RS1、RS0=10H时，当前工作寄存器被指定为2组；RS1、RS0=11H时，当前工作寄存器被指定为3组。

2.6 MCS-51的时钟周期、机器周期、指令周期是如何定义的?当振荡频率为12MHz

时，一个机器周期为多少微秒?

答：① 时钟周期定义为时钟脉冲的倒数，是计算机中最基本的、最小的时间单位。

② CPU取出一条指令至该指令执行完所需的时间称为指令周期，因不同的指令执行

所需的时间可能不同，故不同的指令可能有不同的指令周期。

③ 机器周期是用来衡量指令或程序执行速度的最小单位。它的确定原则是以最小指

令周期为基准的，即一个最小指令周期为一个机器周期。

④当振荡频率为12MHz时，一个机器周期1微秒

2.7 MCS-51单片机的控制信号EA、ALE、PSEN有哪些功能？

答：EA是访问程序存储器控制信号。当EA端接低电平时，则不管芯片内部是否有程序存储器，CPU只访问外部程序存储器。对8031来说，因其内部无程序存储器，所以该引脚必须接地。当EA端接高电平时，CPU访问内部程序存储器，但当PC（程序计数器）值超过某一值时，将自动转向片外程序存储器1000H地址继续执行程序。 ALE是地址锁存允许信号。当CPU访问外部存储器或I/O接口时，ALE输出脉冲的下降沿用于锁存16位地址的低8位。在不访问外部存储器或I/O接口时，ALE端有周期性正脉冲输出，其频率为振荡频率的1/6。但是，每当访问外部数据存储器或I/O接口时，在第二个机器周期中ALE只出现一次，即丢失一个ALE脉冲。

PSEN片外程序存储器读选通信号。在CPU从外部程序存储器读取指令（或常数）期间，每个机器周期PSEN两次有效，但在访问外部数据存储器或I/O接口时， PSEN信号将不出

现。PSEN端可以驱动8个TTL负载。

2.8 MCS-51的片外程序存储器和片外数据存储器共处同一地址空间为什么不会

发生总线冲突?

答：MCS-51的片外程序存储器和片外数据存储器共处同一地址空间，地址范围都是0000H～FFFFH（64 KB），但不会发生总线冲突。因片外程序存储器和片外数据存储器的读写控制信号不同，片外程序存储器的读信号是PSEN，而片外数据存储器的读信号为RD、写信号为WR,访问片外程序存储器和片外数据存储器的指令也不同，所以它们不会发生总线冲突。

2.9 简述MCS-51内部数据存储器的存储空间分配。

答：内部数据存储器分为3个区域： 1. 工作寄存器区（00H~1FH）； 2. 位寻址区（20H~2FH）；

3. 堆栈和数据缓冲器区（30H~7FH或30H~0FFH）。

2.10 位地址和字节地址有何区别? 位地址20H具体在内存中什么位置?

答：MCS-51的位存储器由以内部RAM中20H~2FH单元和特殊功能寄存器中地址为8的倍数的特殊功能寄存器两部分组成。其中每个单元的每一位都有一个位地址映像，它们既可以像普通内部RAM单元一样按字节存取，也可以对单元中的任何一位单独存取。

字节地址是内部RAM中和特殊功能寄存器中每个存储单元的地址。位地址20H是内部RAM24H中的D0位。

2.11 8051的4个I／O口作用是什么? 8051的片外三总线是如何分配的？

答：MCS-51单片机有4个8位并行I/O端口，分别记作P0、P1、P2、P3口。 ① 在访问片外扩展存储器时， P0口分时传送低8位地址和数据， P2口传送高8位地址。P1口通常作为通用I/O口供用户使用。P3口具有第二功能，为系统提供一些控制信号。

在无片外扩展存储器的系统中，这4个口均可作为通用I/O端口使用。在作为通用I/O端口使用时，这4个口都是准双向口。

② 在访问片外扩展存储器时，片外三总线的构成：

P0口传送低8位地址经锁存器所存构成低8位地址总线，高8位地址总线由P2口构成。 P0口作为单片机系统的低8位地址/数据线分时复用，在低8位地址锁存后，P0口作为双向数据总线。

由P3口的第二功能输出数据存储器的读RD、写WR控制信号与PSEN片外程序存储器读选通信号，EA访问程序存储器控制信号，ALE地址锁存允许信号构成控制总线。

习题3

3.1 汇编语句是由4个部分（字段）构成的，简述各部分的含义。

答：汇编语句的4个部分为：[标号：] [操作码] [操作数]；[注释]

标号是用户设定的一个符号，表示存放指令或数据的存储单元地址。标号由以字母开始的1―8个字母或数字串组成，以冒号结尾。不能用指令助记符、伪指令或寄存器名来作标号。标号是任选的，并不是每条指令或数据存储单元都要标号，只在需要时才设标号。如转移指令所要访问的存储单元前面一般要设置标号。一旦使用了某标号定义一个地址单元，在程序的其它地方就不能随意修改这个定义，也不能重复定义。

操作码是指令或伪指令的助记符，用来表示指令的性质或功能。对于一条汇编语言指令，这个字段是必不可少的。

操作数给出参加运算(或其它操作)的数据或数据的地址。操作数可以表示为工作寄存器名、特殊功能寄存器名、标号名、常数、表达式等。这一字段可能有，也可能没有。若有两个或三个操作数，它们之间应以逗号分开。

注释字段不是汇编语言的功能部分，只是增加程序的可读性。言简意赅的注释是汇编语言程序编写中的重要组成部分。

3.2举例说明MCS-51单片机的7种寻址方式，各寻址方式的寻址空间。

1. 立即寻址立即寻址方式的寻址空间为程序存储器。

例如： MOV A，#3FH ；3FH→A

2. 直接寻址直接寻址方式中操作数存储的空间有三种：

⑴ 内部数据存储器的低128个字节单元（00H～7FH）例如： MOV A，30H ；（30H）→A

指令功能是把内部RAM 30H单元中的内容送入累加器A。 ⑵ 位地址空间

例如： MOV C，00H ；直接位00H内容→进位位 ⑶ 特殊功能寄存器

例如： MOV IE，#85H ；立即数85H→中断允许寄存器IE。 3. 寄存器寻址寄存器寻址方式的寻址空间为工作寄存器和特殊功能寄存器等。

例如： MOV A，R6 ；（R6）→A

4. 寄存器间接寻址寄存器间接寻址空间为内部RAM 128字节，外部RAM

例如： MOV A，@R0 ；(（R0）)→A 5. 变址寻址变址寻址空间为程序存储器。

例如： MOVC A，@A＋DPTR ；（（DPTR）＋（Ａ））→A

MOVC A，@A＋PC ；（（PC）＋（Ａ））→A

6. 相对寻址相对寻址空间为程序存储器。

(1) 当前PC值是指相对转移指令所在地址（源地址）加转移指令字节数。即：当前PC值 = 源地址 + 转移指令字节数

(2) 偏移量rel 是有符号的单字节数，以补码表示，相对值在-128～+127范围内，负数表示从当前地址向上转移，正数表示从当前地址向下转移。所以转移的目的地址为：

目的地址 = 当前PC值 + rel = 源地址 + 转移指令字节数 + rel 例如： JNC 2AH , JZ F8H

7. 位寻址位寻址空间为内部RAM 20H~2FH的128位和SFR中的83位。

例如： MOV C，30H， MOV P1.0, C

3.3指出下列指令的寻址方式和操作功能：

INC 40H ;直接寻址 (40H)+1→40H INC A ;寄存器寻址 (A)+1→A INC @R2 ;寄存器间接寻址 ((R2))+1→(R2)

MOVC A, @A+DPTR ;基址加变址寄存器寻址 ((A)+(DPTR)) →A MOV A, #6EH ;立即寻址 6EH→A SETB P1.0 ;位寻址 P1.0置1

3.4 设内部RAM中3AH单元的内容为50H，写出当执行下列程序段后寄存器A、R0和内部RAM 50H，51H单元的内容为何值？

MOV A，3AH ;(A)=50H MOV R0，A ;(R0)=50H MOV A，#00H ;(A)=00H MOV @R0，A ;(50H)=00H MOV A，#25H ;(A)=25H MOV 51H，A ;(51H)=25H

答：(A)=25H, (3AH)=50H, (R0)=50H, (50H)=00H, (51H)=25H

3.5 设堆栈指针SP中的内容为60H，内部RAM 30H和31H单元的内容分别为27H和1AH，执行下列程序段后，61H，62H，30H，31H，DPTR及SP中的内容将有何变化？

PUSH 30H ；（SP）+1→SP, (30H) →61H PUSH 31H ;（SP）+1→SP, (31H) →62H POP DPL ; (62) →DPL, （SP）-1→SP POP DPH ; (61) →DPH, （SP）-1→SP MOV 30H，#00H ; 00H→30H MOV 31H，#0FFH ; FFH→31H

答：(61H)=27H, (62H)=1AH, (30H)=00H, (31H)=FFH, (DPTR)=271AH, (SP)=60H

3.6 设（A）=30H，（R1）=23H，（30H）=05H。执行下列两条指令后，累加器A和R1以及内部RAM 30H单元的内容各为何值？ XCH A，R1

XCHD A，@R1

答：(A)=25H, (R1)=30H, (30H)=03H

3.7 设（A）=01010101B，（R5）=10101010B，分别写出执行下列指令后的结果

ANL A， R5 ; (A)=0000 0000B, （R5）=10101010B

ORL A， R5 ; (A)= 10101010B, （R5）=10101010B XRL A， R5 ; (A)=00000000B

3.8 设指令SJMP rel=7FH，并假设该指令存放在2113H和2114H单元中。当该条指令执行后，程序将跳转到何地址？

答：程序将跳转到2194H地址

3.9 简述转移指令AJMP addr11，SJMP rel， LJMP addr16及JMP @A+DPTR的应用场合。

答：AJMP addr11这是在当前PC的2K字节范围内的无条件转移指令，把程序的执行转移到指定的地址。

SJMP rel 这是相对跳转指令，其中rel为相对偏移量。转向的目标地址是在当前PC的前128字节到后127字节之间。

LJMP addR16 执行这条指令时把指令的第二和第三字节分别装入PC的高位和低位字节中，无条件地转向指定地址。转移的目标地址可以在64KB程序存储器地址空间的任何地方，不影响任何标志。

JMP @A+DPTR 把累加器A中8位无符号数与数据指针DPTR中的16位数相加，将结果作为转移的目标地址送入PC，不改变累加器A和数据指针DPTR内容，也不影响标志。本指令以DPTR内容作为基址，A的内容作为变址。只要把DPTR的值固定，而给A赋予不同的值，即可实现程序的多分支转移。

3.10 查指令表，写出下列两条指令的机器码，并比较一下机器码中操作数排列次序的特点。

MOV 78H，80H ；85 80 78 MOV 78H，#80H ；75 78 80 答：直接寻址单元传送到直接寻址单元的机器码是第二个操作数在前，而立即数传送到直接地址单元是第一个操作数在前，次序正好相反。

3.11 试编写程序，查找在内部RAM 30H~50H单元中1AH这一数据。若找到1AH则将51H单元置为01H；没找到则将51H单元置为00H。答：参考程序如下

MOV R1, #2FH

LOOP1: INC R1

CJNE @R1, #1AH, LOOP2

SJMP LOOP3

LOOP2: CJNE R1, #51, LOOP1 MOV 51H, #00H SJMP END

LOOP3: MOV 51H, #01H END: RET

3.12 若SP=60H，子程序标号MULT所在的地址为3A40H。执行LCALL MULT指令后，堆栈指针SP和堆栈内容发生了什么变化？

答：(SP)=62H, (61H)=40H, (62H)=3AH

3.13 假设外部存储器215AH单元的内容为3DH，执行下列指令后，累加器A中的内容为何值？ MOV P2，#21H MOV R0，#5AH MOVX A，@R0

答：(A) = 3DH

习题4

4.1 编程将数据存储器中以2A00H为首地址的100个连续单元清零。

CLR A MOV R0, #64H MOV DPTR, #2A00H

LOOP: MOVX @DPTR，A

INC DPTR DJNZ R0, LOOP END

4.2 编程将片内50H～70H单元中的内容传送到以5C00H为起始地址的存储区中。

MOV DPTR, #5C00H MOV R0, #50H

LOOP: MOV A,@R0 MOVX @DPTR,A INC R0 INC DPTR

CJNE R0，#70H，LOOP END

4.3 片外RAM区从1000H单元开始存有100个单字节无符号数，找出最大值并存入1100H单元中，试编写程序。

MOV DPTR, #1000H ;置片外RAM区首地址 MOV R0,#00H ;清 R0

MOV R1,64H ;置计数初值100

LOOP: MOVX A, @DPTR ;取片外RAM区的某个数送A CJNZ A,R0，NT1 ;与R0中的数比较 NT1： JC NT2 ;(A)<(R0)跳转到NT2 MOV RO,A ;若(A)?(R0)，则大数送RO NT2: INC DPTR ;修改数据块指针

DJNZ R1,LOOP ;未完，循环 RET

4.4 设有100个单字节有符号数，连续存放在以2100H为首地址的存储区中，试编程统计其中正数、负数、零的个数。

MOV R0, #00H ; 置负数的计数初值 MOV R1, #00H ; 置正数的计数初值 MOV R2, #00H ; 置0的计数初值 MOV R4, #64H ; 置循环计数初值 MOV DPTR, #2100H ; 置数据区首地址

START：MOVX A, @DPTR ; 取某一数据送入A

JZ EQUAL ；为0转EQUAL JNB ACC.7, POSI ；为正数转POSI

INC R0 ; 负数计数值加1

INC DPTR ; 修改数据块指针 DJNZ R4, START ; 未完，返回

POSI： INC R1 ; 正数计数值加1

INC DPTR ; 修改数据块指针 DJNZ R4, START

EQUAL：INC R2 ; 0计数值加1

INC DPTR DJNZ R4, START

END

4.5 从2030H单元开始，存有100个有符号数，要求把它传送到从20BOH开始的存储区中，但负数不传送，试编写程序。

MOV R1, #64H ;置计数初值 MOV R0, #B0H ;目标数据区首地址低8位，高8位为20H MOV DPTR, #2030H ;源数据区首地址

START：MOVX A, @DPTR ;取源数据区某数据送入A

JB ACC.7, D1 ;负数，转D1

MOVX @R0，A ;正数，送入目标数据区 INC DPTR ; 修改源数据块指针 INC R0 ; 修改目标数据块指针 DJNZ R1, START ;未完，继续 RET ;返回

D1: INC DPTR ;修改源数据块指针

INC R0 ;修改目标数据块指针 DJNZ R1, START ;未完，继续 RET ;返回

4.6 若从30H单元开始有100个数，编一个程序检查这些数，正数保持不变，负数取补后送回。

MOV R0, #30H ;数据区首地址 MOV R1, #64H ;计数初值

START: MOVX A, @R0 ;取某个数

JNB ACC.7, POSI ;正数，转POSI CPL A ;负数，取补 ADD A, #01H MOVX @R0, A ;送回原地址 INC R0 ;修改数据块指针 DJNZ R1, START ;未完，继续 RET

POSI: INC R0 ;修改数据块指针

DJNZ R1, START ;未完，继续 RET

4.7 试编程把以2040H为首地址的连续10个单元的内容按升序排列，存到原来的存储区中。

SORT: MOV DPTR, #2040H;

MOV R3, #09H; CLR F0;

D1: MOVX A，@DPTR ;

MOV R2, A ;前一个数送R2

INC DPTR

MOVX A, @DPTR ;

MOV R4, A ;后一个数送R4 MOV A, R2 ;前一个数送A CLR C

SUBB A, R4 ;前一个数减后一个数 JC NEXT ;

MOV A, R2 ;相邻数互换 MOVX @DPTR，A

MOV R0，DPL ;数据指针低8位减1 DEC R0

MOV DPL，R0

MOV A, R4 ; MOVX @DPTR，A INC DPTR; SETB F0

NEXT: DJNZ R3, D1; JB F0,SORT

RET

4.8 设在2000H～2004H单元中．存放有5个压缩BCD码，编程将它们转换成ASCII码,存放到以2005H为首地址的存储区中。 MOV DPTR,#2000H; MOV R0, #05H; MOV R1, #04H; D1: MOVX A, @DPTR;

ANL A, #0FH CLR C;

ADD A，#30H; MOV P2,#20H

MOVX @R0,A INC DPTR; INC R0

DJNZ R1, D1;

RET

4.9在以2000H为首地址的存储区中，存放着20个用ASCII码表示的O～9之间的数，试编程，将它们转换成BCD码，并以压缩BCD码的形式存放在3000H～3009H单元中。

MOV DPTR, 2000H;

MOV R0, #20H; MOV R1, #00H;

ASCBIN: MOVX A, @DPTR; CLR C

SUBB A, #30H;

MOV P2, 30H; MOVX @R1,A; INC R1; INC DPTR;

DJNZ R0, ASCBIN;

RET

4.10 试编写多字节BCD码数加法、减法子程序。

4.11 若晶振为6MHz，试编写延时100ms、1s的子程序。

ORG 2000H 周期数

MOV R0， #0AH ；毫秒数→R0 1

DL2： MOV R1， #MT ；1ms延时值→R1 1 DL1： NOP 1

NOP 1 DJNZ R1，DL1 ；1ms延时循环 2 DJNZ R0，DL2 ；10ms延时循环 2 END

4.12 试设计一个子程序，其功能为将片内RAM 20H～21H中的压缩BCD码转换为二

进制数，并存于以30H开始的单元。

BCDB： MOV A，20H

MOV R2，A ；取千位、百位BCD码 ACALL BCDB1 ；调用子程序 MOV B，#0AH MUL AB ；乘以10

MOV R6，A ；乘积低8位送R6 XCH A，B ；交换乘积高、低位 MOV R5，A ；乘积高位送R5 MOV A，21H ；取十位、个位BCD码 MOV R2，A ；送入R2 ACALL BCDB1 ；调用子程序 ADD A，R6 ；加千位、百位乘积低8位 MOV 31H，A ；低8位送入31H MOV A，R5 ；乘积高8位送A ADDC A，#00H ；加进位位

MOV 30H，A ；结果高8位送入30H

HERE： SJMP HERE

子程序清单：

BCDB1: MOV A，R2 ；取压缩BCD码

ANL A，#0F0H ；屏蔽低4位 SWAP A

MOV B，#0AH MUL AB ；高位BCD码乘以10

MOV R3，A ；乘积送R3

MOV A，R2 ANL A，#0FH ADD A，R3 MOV R2，A RET

；取压缩BCD码；屏蔽高4位

；高位BCD码乘以10后加低位BCD码；送R2 16

习题5

5.1 什么是中断系统?中断系统的功能是什么?

答：当CPU正在处理某件事情(例如，正在执行主程序)的时候，外部或内部发生的某一事件(如某个引脚上电平的变化，一个脉冲沿的发生或计数器的计数溢出等)请求CPU迅速去处理，于是，CPU暂时终止当前的工作，转去处理所发生的事件。中断服务程序处理完该事件后，再回到原来被终止的地方，继续原来的工作，这样的过程称为中断。实现这种功能的部件称为中断系统。中断系统的功能：

（1）实现中断及中断返回，（2）实现优先级排队，（3）实现优先级控制。

5.2 什么是中断嵌套?

答：当CPU响应某一中断源的请求而进行中断处理时，若有优先级更高的中断源发出中断请求，则CPU中断正在执行的中断服务程序，保留程序的断点和现场，响应更高一级的中断，即是中断嵌套。

5.3 什么是中断源？MCS-51有哪些中断源?各有什么特点?

答：向CPU发出中断请求的来源称为中断源。 MC5-51单片机的中断系统有5个中断请求源：

⑴INT0—外部中断0请求，由INT0引脚输入，中断请求标志为IE0。 ⑵INT1—外部中断l请求，由INT1引脚输入，中断请求标志为IEl。 ⑶定时器/计数器T0溢出中断请求，中断请求标志为TF0。 ⑷定时器/计数器T1 溢出中断请求，中断请求标志为TF1。 ⑸串行口中断请求，中断请求标志为TI或RI。

外部中断0：它的触发方式选择位为IT0。 IT0=0，为电平触发方式，INT0引脚上低电平有效

IT0=1，为脉冲触发方式，INT0引脚上的电平从高到低的负跳变有效。 IT0位可由软件置“1”或清“0”。外部中断0请求标志位IE0。

当IT0=0，即电平触发方式时，每个机器周期的S5P2采样INT0引脚，若INT0脚为低电平，则置“1” IE0，否则清“0” IE0。

当IT0=1，即跳沿触发方式时，在第一个机器周期采样为低电平，则置“1” IE0。IE0=1，表示外部中断0正在向CPU申请中断。当CPU响应中断，转向中断服务程序时，由硬件清“0” IE0。

外部中断1中断原是与此相同。

定时器/计数器0：被启动计数后，从初值开始加1计数，当定时器/计数器0计数满而产生溢出时，由硬件自动使TF0置 1，并向CPU申请中断。该标志一直保持到CPU响应中断后，才由硬件自动清0。也可用软件查询该标志，并由软件清0。定时器/计数器1中断原理与此相同。

串行中断请求由TI、RI的逻辑“或”得到。即不论是发送标志还是接收标志，都将发生串行中断请求。

5.4 MCS-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将推迟对中断请求的响应?

答：3~8个机器周期。

(1) CPU正在处理相同的或更高优先级的中断。因为当一个中断被响应时，要把对应的中断优先级状态触发器置“1”(该触发器指出CPU所处理的中断优先级别)，从而封锁了低级中断和同级中断。

(2) 所查询的机器周期不是所执行指令的最后一个机器周期。作这个限制的目的是使当前指令执行完毕后，才能进行中断响应，以确保当前指令完整的执行。

(3) 正在执行的指令是RET1或是访问IE或IP的指令。因为按MCS-51中断系统特性的规定，在执行完这些指令后，需要再执行一条指令才能响应新的中断请求。

如果存在上述三种情况之一，CPU将推迟对中断请求的响应。

5.5 中断查询确认后，在下列各种运行情况中，能立即进行响应的是: (1)当前正在进行高优先级中断处理 (2)当前正在执行RETI指令

(3)当前指令是DIV指令，且正处于取指令的机器周期 (4)当前指令是MOV A, R3

答：（4）能立即进行响应

5.6 试编写出外部中断1为跳沿触发方式的中断初始化程序。

答：

SETB EA SETB EX1 SETB IT1

5.7 在MCS-51中，需要外加电路实现中断撤除的是: (1)定时中断

(2)脉冲方式的外部中断 (3)串行中断

(4)电平方式的外部中断

答：（4）需要外加电路

5.8 MCS-51有哪几种扩展外部中断源的方法?各有什么特点?

答：

（1）定时器/计数器作为外部中断源的使用方法

当它们选择为计数器工作模式，T0或T1引脚上发生负跳变时，T0或T1计数器加1，利用这个特性，可以把T0、T1引脚作为外部中断请求输入引脚，而定时器/计数器的溢出中断TF1或TF0作为外部中断请求标志。（2）中断和查询结合的方法

若系统中有多个外部中断请求源，可以按它们的轻重缓急进行排队，把其中最高级别的中断源IR0直接接到MCS-51的一个外部中断输入端INT0，其余的中断源IR1～IR4用“线或”的办法连到另一个外部中断输入端INT1，同时还连到P1口，中断源的中断请求由外设的硬件电路产生，这种方法原则上可处理任意多个外部中断。

查询法扩展外部中断源比较简单，但是扩展的外部中断源个数较多时，查询时间较长。（3）用优先权编码器扩展外部中断源

采用74LS148优先权编码器在硬件上对外部中断源进行排队，可以避免响应优先级最高的中断和响应优先级最低的中断所需的时间可能相差很大这样的问题。该方法的最大特点是结构简单，价格低廉，但该电路无法实现中断服务子程序的嵌套。

5.9 中断服务子程序和普通子程序有什么区别?

答： 1，中断服务子程序的入口地址由中断向量表确定，而普通子程序的入口地址在中断向量表以外的程序存储空间内任意设定。 2，中断服务子程序的返回指令是RETI, 而普通子程序的返回指令是RET

5.10 试编写一段对中断系统初始化的程序，允许INT0，INT1，T0，串行口中断，且使T0中断为高优先级。

答：

SETB EA SETB EX0 SETB EX1 SETB ET0 SETB ES SETB PT0

5.11在MCS-51单片机中，外部中断有哪两种触发方式？如何加以区别？

答：电平触发方式和跳沿触发方式。

IT0=0时, 为电平触发方式，INT0引脚低电平有效。

IT0=1时, 为跳沿触发方式，INT0引脚负跳变有效。 IT1=0时，为电平触发方式，INT1引脚低电平有效。 IT1=1时，为跳沿触发方式，INT1引脚负跳变有效。

5.12 单片机在什么条件下可响应INT0中断?简要说明中断响应的过程。

答：1，中断允许寄存器IE中的EA=1，且EX1=1，同时没有其它优先于外部中断0的中断，若IT0=0，INT0引脚上低电平有效；若IT0=1， INT0引脚上的电平从高到低的负跳变有效。

2，当CPU正在处理某件事情(例如，正在执行主程序)的时候，外部发生的某一事件(如某个引脚上电平的变化，一个脉冲沿的发生)请求CPU迅速去处理，于是，CPU暂时终止当前的工作，转去处理所发生的事件。中断服务程序处理完该事件后，再回到原来被终止的地方，继续原来的工作，这样的过程称为中断。处理事件请求的过程，称为CPU的中断响应过程。

5.13 当正在执行某一中断源的中断服务程序时，如果有新的中断请求出现，问

在什么情况下可响应新的中断请求?在什么情况下不能响应新的中断请求？

答：1，一个中断源的中断请求被响应，需满足以下条件: ⑴ 该中断源发出中断请求。 ⑵ CPU开中断，即中断总允许位EA=1。 ⑶ 申请中断的中断源的中断允许位=1，即该中断没有被屏蔽。

⑷ 无同级或更高级中断正在被服务。

2，中断响应是有条件的，并不是查询到的所有中断请求都能被立即响应，当遇到下列三种情况之一时，中断响应被封锁:

(3) 正在执行的指令是RETI或是访问IE或IP的指令。因为按MCS-51中断系统特性的规定，在执行完这些指令后，需要再执行一条指令才能响应新的中断请求。

如果存在上述三种情况之一，CPU将不能进行中断响应。

习题 6

6.1 MCS-51单片机的TO、T1用作定时器时，其定时时间与哪些因素有关?

答：定时器/计数器用作定时方式时，其定时时间与时钟周期、工作方式、定时初值等因素有关。

6.2 当MCS-51单片机的TO用于工作方式3时，由于TRl位已被TO占用，该如何控制

定时器T1的开启和关闭?

答：这时T1只能用作串行口波特率发生器或不需要中断的场合。因为TR1已被T0借用，所以T1的控制只有错误！未找到引用源。和M1、M0 两个条件，C/T选择定时或计数模式，M1、M0选择工作方式。这时只要把方式控制字送入TMOD寄存器就可启动T1运行，如果让它停止工作，只需送入一个将T1设置为工作方式3的方式控制字就可以了。

6.3 设MCS-51单片机的晶振频率为12MHz，试用单片机的内部定时方式产生频率

为100kHz的方波信号，由P1.1脚输出。

答：依据题意，只要使P1.0引脚每隔5us取反一次即可得到10us的方波，因此定是时间

T=5us,可选择定时器/计数器T0，以中断方式工作。 1，设定TMOD

TMOD的低4位控制T0，设定T0定时模式，即C/T=0；工作在方式0，即 M1M0=00H；软件启动定时器，即GAME=0。TMOD的高4位与T0无关，一般取0，所以TMOD控制字为00H。 2，计算定时初值

晶振频率为12MHz，机器周期=1us

定时初值 X?213?T/Tj=8192-5=8187=1FFBH=0001111111111011B

因TL0的高3位未用，对计算出的初值要进行修正，即低5位前插入3个0构成低8位初值，从低6位向前取8位构成高8位初值，即1111111100011011B=FF1BH

ORG 0000H AJMP MAIN ；转主程序

ORG 000BH ；T0中断矢量地址 AJMP ISER ；转中断服务程序 ORG 100H MAIN： MOV SP，#60H ；设堆栈指针 MOV TMOD，#00H ；写控制字

MOV TL0，#1BH ；置T0 初值

MOV TH0，#0FFH SETB ET0 ；允许T0中断 SETB EA ；CPU开中断 SETB TR0 ；启动T0 SJMP $ ；等待中断 ISER： MOV TL0，#1BH ；T0中断服务子程序，重置T0 初值 MOV TH0，#0FFH

CPL RETI END

P1.0

；P1.1取反

6.4 设MCS-51单片机的晶振频率为6MHz，使用定时器T1的定时方式1，在P1．0

输出周期为20ms、占空比为60％的矩形脉冲，以查询方式编写程序。

答：依据题意，使P1.0引脚输出12ms高电平，8ms低电平，即可得到周期为20ms、占空比为

60％的矩形脉冲，因此定时时间T1=12ms,T2=8ms,定时器/计数器T1，以查寻方式工作。 1，设定TMOD

TMOD的高4位控制T1，设定T1定时模式，即C/T=0；工作在方式1，即 M1M0=01H；软件启动定时器，即GAME=0。TMOD的低4位与T0无关，一般取0，所以TMOD控制字为10H。 2，计算定时初值

晶振频率为6MHz，机器周期=2us 定时初值X1?216?T/Tj=65536-6000 =59536=E890H

X2?216?T/Tj=65536-4000=61536=F060H

ORG 100H

MOV TMOD，#10H ； LOOP0: MOV TL0，#90H ；

MOV TH0，#0E8H

SETB TR1 ；

LOOP1：JNB TF1，LOOP1 ； CLR TF1;

SETB P1.0 MOV TL0，#60H ；

MOV TH0，#0F0H

SETB TR1

LOOP2：JNB TF1，LOOP2 ; CLR TF1;

CLR P1.0;

SJMP LOOP0; RET

6.5 设MCS-51单片机的晶振频率为6MHz，以计数器T1进行外部事件计数，每计数

100个外部事件输入脉冲后，计数器T1转为定时工作方式，定时5ms后，又转为计数方式。如此周而复始地工作，试编程实现。

答：依据题意，设T1工作在计数模式时，工作在方式0，设T1工作在定时模式时，工作在

方式1 。 1，设定TMOD

TMOD的高4位控制T1，设定T1计数模式，即C/T=1；工作在方式1，即 M1M0=10H；软件启动定时器，即GAME=0。TMOD的低4位与T0无关，一般取0，所以TMOD控制字为40H。设定T1定时模式，即C/T=0；工作在方式1，即 M1M0=01H；软件启动定时器，即GAME=0。TMOD的低4位与T0无关，一般取0，所以TMOD控制字为10H。

2，计算计数初值

计数初值X?M?Nj=8192-100 =8092=1F9CH=0001111110011100B

因TL0的高3位未用，对计算出的初值要进行修正，即低5位前插入3个0构成低8位初值，从低6位向前取8位构成高8位初值，则计数初值为FC1CH 3，计算定时初值

晶振频率为6MHz，机器周期=2us

X?216?T/Tj=65536-2500=63036=F63CH

ORG 100H;

START: MOV TMOD，#40H ; MOV TL0，#1CH；

MOV TH0，#0FCH ; SETB TR1；

LOOP1：JNB TF1，LOOP1； CLR TF1;

MOV TMOD, #10H;

MOV TL0，#3CH;

MOV TH0，#0F6H; SETB TR1;

LOOP2：JNB TF1，LOOP2； CLR TF1; SJMP START;

6.6 设MCS-51单片机的晶振频率为12 MHz，要求用定时器/计数器TO产生1 ms的定时，试确定计数初值以及TMOD寄存器的内容。

答：设T0工作定时模式，晶振频率为12MHz，机器周期=1us 方式1: 初值: X?216?T/Tj=65536-1000=64536=FC18H

TMOD:00H

6.7 设MCS-51单片机的晶振频率为6MHz，要求用定时器/计数器产生100 ms

的定时，试确定计数初值以及TMOD寄存器的内容。

答：此题晶振频率改为6MHz，否则定时时间超出最大定时时间。 1，设定TMOD

TMOD的低4位控制T0，设定T0定时模式，即C/T=0；若工作在方式1，即 M1M0=01H；软件启动定时器，即GAME=0。TMOD的高4位与T0无关，一般取0，所以TMOD控制字为01H。 2，计算定时初值

晶振频率为6MHz，机器周期=2us

初值: X?216?T/Tj=65536-50000=15536=3CB0H

6.8 设晶振频率为12 MHz。编程实现以下功能：利用定时/计数器TO通过P1.7引

脚输出一个50 Hz的方波。

答：依据题意，只要使P1.7引脚每隔10ms取反一次即可得到20ms的方波，因此定是时间T=10ms, T0工作在定时模式的方式1，以中断方式工作。 1，设定TMOD

晶振频率为12MHz，机器周期=1us

初值: X?216?T/Tj=65536-10000=55536=D8F0H

ORG AJMP

ORG AJMP ORG MAIN： MOV MOV

MOV

MOV SETB SETB SETB SJMP ISER： MOV MOV CPL RETI END

0000H

MAIN ；转主程序 000BH ；T0中断矢量地址 ISER ；转中断服务程序 100H SP，#60H ；设堆栈指针 TMOD，#01H ；写控制字 TL0，#0F0H ；置T0 初值 TH0，#0D8H ET0 ；允许T0中断 EA ；CPU开中断 TR0 ；启动T0 $ ；等待中断 TL0，#0F0H ；T0中断服务子程序，重置T0 初值 TH0，#0D8H ； P1.7 ；P1.7取反

6.9 每隔1s读一次P1．O，如果所读的状态为“1’，则将片内RAM 10H单元内

容加1；如果所读的状态为“O”，则将片内RAM llH单元内容加1。设单片机的晶振频率为12 MHz，试编制程序。

答：依据题意，每隔1s读一次P1.0引脚，再根据读出的状态分别计数。因此定是时间T=1s, 设T0工作在定时模式的方式1，以中断方式工作。 1，设定TMOD

晶振频率为12MHz，机器周期=1us

因定时时间1s已超出定时器的定时能力，可将定时时间设为50ms，在中断服务程序中对定时器溢出进行计数20次时，读一次P1.0引脚，根据读出的状态分别计数。

X?216?T/Tj=65536-50000=15536=3CB0H

ORG MOV MOV MOV 100H

11H, #00H ; 清计数器 10H, #00H ; 清计数器 TMOD，#01H ；写控制字,T1工作方式1

MOV TL0，#0B0H

MOV TH0，#3CH START: MOV A, #20 LOOP： SETB TR1 LOOP1： JNB TF1，LOOP1 MOV TL0，#0B0H MOV TH0，#3CH CLR TF1 DJNZ A, LOOP JNB P1.0, LOOP2 INC 11H SJMP STRAT LOOP2: INC 10H SJMP STRAT

；置T0初值

；置溢出次数；启动T1 ；

；重置T1 初值 ; ; ; ; ; ; ; ;

6.10 简要说明若要扩展定时器/计数器的最大定时时间，可采用哪些方法?

答：1，降低晶体振荡器主频，

2，采用多次累计计数等方法，见例6-4.

习题 7

7.1 什么是串行异步通信，它有哪些特点?

答：串行异步通信的数据通常是以字符（或字节）为单位组成字符帧按顺序传送的。字符帧通过传输线由发送端一帧一帧地发送到接收端，接收端一帧一帧地接收。

特点：优点是不需要传送同步脉冲，字符帧长度也不受限制，故所需设备简单。缺点是因字符帧中包含有起始位和停止位而降低了有效数据的传输速率。

7.2 串行异步通信的字符格式由哪几个部分组成?某异步通信接口，其帧格式由

1个起始位(O)，7个数据位，1个偶校验和1个停止位组成。用图示方法画出发送字符“5”(ASCII码为0110101B)时的帧结构示意图。

答：1，串行异步通信的字符格式由一个起始位表示字符的开始，一个停止位表示字符的结束。数据位在起始位之后，停止位之前，这样构成一帧数据。奇偶校验位位与数据位之后，停止位之前，用于表示串行通信中采用奇校验位还是偶校验位，由用户根据需要决定。

2，发送字符“5”(ASCII码为0110101B)时的帧结构示意图：

0 7.3 MCS-51单片机的串行口由哪些功能模块组成?各有什么作用?

答：MCS-51单片机的串行口主要由两个数据缓冲寄存器SBUF，一个输入移位寄存器以及两个控制寄存器SCON和PCON组成。其中，缓冲寄存器SBUF是两个在物理上独立的专用寄存器，一个作发送缓冲器，另一个作接收缓冲器。两个缓冲器共用一个地址99H，可通过指令对SBUF的读写来区别，CPU写SBUF就是修改发送缓冲器的内容；读SBUF就是读接收缓冲器的内容。

控制寄存器SCON和PCON用来设定串行口的工作方式并对接收和发送进行控制。串行口对外有两条独立的收发信号线RXD(P3.0)、TXD(P3.1)，因此可以同时发送、接收数据，实现全双工通信。

011 0 1 0101

7.4 MCS-51单片机的串行口有哪几种工作方式?有几种帧格式?各工作方式的波

特率如何确定?

答：有4种工作方式。

工作方式0为同步移位寄存器方式，该方式以8位数据为一帧，没有起始位和停止位，先发送或接收最低位。

工作方式1为8位异步通信方式，适合于点对点的异步通信。这种方式规定发送或接收一帧信息为10位，即1个起始位（0），8个数据位，1个停止位（1），先发送或接收最低位。数据传输率可以改变。

工作方式2和3为9位异步通信方式。每帧数据均为11位，1位起始位0，8位数据位（先低位），1位可程控的第9位数据和1位停止位。

1. 方式0的波特率

串行口工作在方式0时，波特率由振荡器的频率fosc所确定：

波特率=

fosc 122. 方式2的波特率

串行口工作在方式2时，波特率由振荡器的频率fosc和SMOD所确定：

2SMOD?fosc 波特率=

64 若SMOD=0，则所选波特率为fosc/64；若SMOD=1，则波特率为fosc/32。

3. 方式1或3的波特率

串行口工作在方式1或方式3时，波特率由定时器T1的溢出率和SMOD所确定：

2SMOD?定时器T1的溢出率波特率=

327.5 MCS-51单片机的串行口控制寄存器SCON的SM2，TB8，RB8有何作用?

答：1，SM2主要用于方式2和方式3，因为多机通信是在方式2和方式3下进行的。在方式2和方式3下，若SM2=1接收到第9位数据（RB8）为0时，则接收中断不被激活，将接收到的前8位数据丢弃。只有在接收到第9位数据（RB8）为1时才将接收到的前8位数据送入SBUF，并置位RI产生中断请求。当SM2=0时，则不论接收到第9位数据是0还是1，都将接收到的前8位数据送入SBUF中，并产生中断请求。在方式1中，若SM2=1，只有接收到有效的停止位RI才被激活。在方式0中，SM2必须是0。

2，TB8发送数据的第9位

在方式2、方式3中，TB8作为第9位数据发送出去，根据需要用软件置位或清0。TB8可在双机通信中作为奇偶校验位，也可在多机通信中作为发送地址帧或数据帧的标志位。一般约定，发送地址帧时设置 TB8=1；发送数据帧时设置TB8=0。在方式0和方式1中，该位未用。

3，RB8 接收数据的第9位

在方式2、方式3中，RB8是接收的第9位数据，在多机通信中为地址、数据标志位；方式0中RB8未用；在方式1中，若SM2=0，则接收的停止位自动存入RB8中。

设fosc=6 MHz，试编写一段对串行口初始化程序，使之工作在方式1，波特率为1200 b／s；并用查询串行口状态的方式，读出接收缓冲器的数据并回送到发送缓冲器。

答：串行方式1波特率取决于T1溢出率，若设SMOD=1,T1工作在方式2，则T1的计数初值为： X=256-(2/32)?6000000/12?1200=230=0E6H

ORG 0000H LJMP MAIN ORG 100H

MAIN: MOV SP, #60H MOV TMOD, #20H ；设T1工作方式2 MOV TL1, #0E6H ；置T1计数初值 MOV TH1, #0E6H CLR ET1 ；禁止T1中断 SETB TR1 ；启动T1 MOV SCON,#40H ；置串口方式1 MOV PCON,#00H ；置SMOD=0 CLR ES ；禁止串行中断 MOV A, SBUF ；读接收缓冲器 MOV SBUF, A ；回送到发送缓冲器 LP: JNB TI, LP ；等待一帧数据发送完 CLR TI ；清发送标志位

SJMP $

7.7 设晶振频率为11．0592 MHz，串行口工作在方式1，波特率为4800 b／s。写

出用T1作为波特率发生器的方式字并计算T1的计数初值。

答：串行方式1波特率取决于T1溢出率，设SMOD=0, 即PCON=00H T1工作在定时方式2，则T1的计数初值为： X=256-(1/32)?11059200/12?4800=250=0FAH 用T1作为波特率发生器的方式字 TMOD=20H，

7.8 为什么定时器T1用作串行口波特率发生器时，常选用工作方式2，若已知系

统时钟频率和通信的波特率，则如何计算其初值?

答：因工作方式2可以自动装入初值，避免由程序装入初值带来波特率的误差

2SMOD?定时器T1的溢出率波特率=

327.9 简述MCS-51单片机多机通信的原理。

答：多机通讯工作过程如下：

(1)从机串行口编程为方式2或方式3接收，且置“1”SM2和REN位，使从机只处于多机通讯且接收地址帧的状态。

(2)在主机先将从机地址（即准备接收数据的从机地址）发送给各从机，然后再传送数据或命令，主机发出的地址信息的第9位为1，数据（包括命令）信息的第9位为0。当主机向各从机发送地址时，各从机的串行口接收到的第9位信息RB8为1，且由于SM2=1，则置“1”中断标志位RI，各从机响应中断执行中断服务程序。在中断服务子程序中，判断主机送来的地址是否与本机地址相符合，若为本机地址，则该从机清“0”SM2位，准备接收主机的数据或命令；若于本机地址不相符，则保持SM2=1状态。

(3)接着主机发送数据帧，此时各从机串行口接收到的RB8=0，只有与前面地址相符合的从机（即已清“0”SM2位的从机）才能激活中断标志位RI，从而产生中断，进入中断服务程序，在中断服务程序中接收主机的数据（或命令）；其它的从机因SM2保持为1，而RB8=0不激活中断标志RI，不能进入中断，将所接收的数据丢弃不作处理，从而保证主机和从机间通讯的正确性。图7-22所示的多机系统是主从式，由主机控制多机之间的通讯，从机和从机的通讯只能经主机才能实现。

7.10设计一个单片机的双机通信系统，串行口工作在方式1，编写通信程序将甲机内部RAM 30H～3FH存储区的数据块通过串行口传送到乙机内部RAM 40H～4FH存储区中去。

答：假设甲、乙双方均采用6MHz晶振，波特率为2400。若设SMOD=1,T1工作在方式2，则T1的计数初值为： X=256-(2/32)?6000000/12?2400=122=7AH

甲机发送程序:

ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100H

MAIN: MOV SP, #60H MOV TMOD, #20H ；设T1工作方式2 MOV TL1, #7AH ；置T1计数初值 MOV TH1, #7AH CLR ET1 ；禁止T1中断 SETB TR1 ；启动T1

MOV SCON,#40H MOV PCON,#00H CLR ES MOV R0, #30H MOV R2, #16 TRSA: MOV A, @R0 MOV SBUF, A JNB TI, $ CLR TI ；置串口方式1 ；置SMOD=0 ；禁止串行中断

；置发送数据区首地址；置发送数据长度；读一个缓冲器数据；发送

；等待一帧数据发送完；清发送标志位 INC DJNZ SJMP 乙机接收程序：ORG LJMP ORG MAIN: MOV MOV MOV MOV CLR SETB MOV MOV CLR MOV MOV SETB RESV: MOV MOV JNB CLR INC DJNZ SJMP R0 R2, TRSA

0000H MAIN 0100H

SP, #60H TMOD, #20H TL1, #7AH TH1, #7AH ET1 TR1 SCON,#40H PCON,#00H ES R0, #40H R2, #16 REN A, SBUF

@R0 , A,

RI, $

R0 R2, RESV

；指向下一个单元；未发送完，继续

；设T1工作方式2 ；置T1计数初值；禁止T1中断；启动T1 ；置串口方式1 ；置SMOD=0 ；禁止串行中断

；置发送数据区首地址；置发送数据长度；启动接收；读接收数据；存接收数据

；等待一帧数据接收完；清接收标志位；指向下一个单元；未完，继续

习题 8

8.1 简述51系列单片机系统扩展时总线形成电路的基本原理，并说明各控制信号

的作用。

P2.0~P2.7A8~A15ALEP0.0~P0.7G地址总线A0~A7地址锁存器MCS-51D0~D7数据总线PSENWRRD控制总线

① ALE作为地址锁存的选通信号，以实现低8位地址的锁存。 ② PSEN信号作为扩展程序存储器的读选通信号。 ③ EA信号作为内、外程序存储器的选择信号。 ④ RD和WR作为扩展数据存储器和I/O端口的读，写选通信号。执行MOVX指令时，这两个信号分别自动有效。

8.2 简述全地址译码、部分地址译码和线选法的特点及应用场合。

1）线性选择法

直接以系统空闲的高位地址线作为芯片的片选信号。当存储器对应的片选地址线输出有效电平时，该芯片被选通。优点是简单明了，无须另外增加电路；缺点是寻址范围不唯一，地址空间没有被充分利用，可外扩芯片的个数较少。线性选择法适用于小规模单片机应用系统中片选信号的产生。 2）全地址译码法

利用译码器对系统地址总线中未被外扩芯片用到的高位地址线进行译码，以译码器的输出作为外围芯片的片选信号。常用的译码器有：74LS138，74LS139，74LS154等。优点是存储器的每个存储单元有惟一的一个系统空间地址，不存在地址重叠现象，对存储空间的使用是连续的，能有效地利用系统的存储空间。缺点是所需的地址译码电路较多。全地址译码法是单片机应用系统设计中经常采用的方法。 3）部分地址译码法

单片机未被外扩芯片用到的高位地址线中，只有一部分参与地址译码，其余部分是悬空的。优点是可以减少所用地址译码器的数量。缺点是存储器每个存储单元的地址不是惟一的，存在地址重叠现象。因此，采用部分地址译码法时必须把程序和数据存放在基本地址范围内，以避免因地址重叠引起程序运行的错误。

8.3 利用全地址译码为MCS-51扩展16 KB的外部数据存储器，存储器芯片选用SRAM 6264。要求6264占用从A000H开始的连续地址空间，画出电路图。

cba74LS138P2.7P2.6P2.5P2.0~P2.4ALEY5Y65Q0LED08~~Q7D78051874LS373A0~A7A8~A126264CE1#D0~D7OEWRA0~A7A8~A126264CE2#D0~D7OEWRP0.0~P0.7EA8RDWR

8.4 利用全译码为MCS-51扩展8 KB的外部程序存储器，存储器芯片选用EPROM 2764，要求2764占用从2000H开始的连续地址空间，画出电路图。

P2.7P2.6P2.5P2.0~P2.4ALE74LS138cbaY15LEQD00D7Q774LS373~~880518A0~A7A8~A122764D0~D7CEOEP0.0~P0.78EAPSEN

8.5 使用74LS244和74LS273，采用全地址译码方法为MCS-51扩展一个输入口和一个输出口，口地址分别为FF00H和FF01H，画出电路图。编写程序，从输入口输入一个字节的数据存入片内RAM 60H单元，同时把输入的数据送住输出口。

答：此题取消电路图，程序如下： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0040H MAIN： MOV DPTR，#FF00H MOVX A，@DPTR MOV 60H, A; MOV DPTR,# FF01H

MOVX @DPTR,A SJMP MAIN END

8.6 采用全地址译码方法为MCS-51扩展8位并行输入口和8位并行输出口，口地址自定，画出电路图(要求使用74LSl38译码器)。

P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.78051D0D1D2D3D4D5D6D7Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7CLK1Y11Y21Y31Y42Y12Y22Y32Y474LS27374LS24474LS138P0.0Y5Y7RD74LS244WR1A11A21A31A42A12A22A32A41G2G

8.6题不作

8.7 8255A共有几种工作方式?各适用于哪些场合?

8255A有三种工作方式，方式0为基本输入/输出方式；方式1为选通输入/输出方式；方式2为双向传送方式。

方式0是一种基本的输入/输出方式，这种工作方式不需要应答联络信号，A口、B口及C口的高半口和低半口都可以由编程设置为输入或输出。

方式1是一种选通输入/输出方式。A口和B口可独立地设置为这种工作方式。在这种方式下，A口和B口通常用于传送它们与外设之间的I/O数据，C口用作A口和B口的应答联络信号线，以实现中断方式传送I/O数据。

方式2是一种选通的双向传送方式。只有A口才能设定为这种工作方式，在方式2下，A口为8位双向数据I/O口，C口的PC7～PC3用来作为A口输入/输出的控制和同步信号。此时，B口及C口的低3位（PC0～PC2）可以工作在方式0或方式1。

8.8 若对8255A作如下设置：A口以方式0输出，B口以方式0输入，C口高4位为输入，低4位为输出，控制寄存器地址为0003H。试对8255A初始化，用位操作方式使8255A的PC4置位，使PC3复位。

答：在C口按位置位/复位控制字中，设无关位取0，源程序如下： ORG 0100H MOV DPTR, #0003H MOV A, #8AH MOVX @DPTR, A MOV A, #09H MOVX @DPTR, A MOV A,#06H MOVX @DPTR, A

END

习题 9

9.1 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：静态显示方式就是当显示器显示某一个字符时，相应的发光二极管恒定地导通或截止，直到显示另一个字符为止。静态显示方式，显示器中的各位相互独立，而且各位的显示字符一经确定，相应锁存的输出将维持不变。正因为如此，静态显示时的亮度较高。这种显示方式编程容易，管理也较简单，但占用的I/O口资源较多。

动态显示方式是一位一位地分时轮流点亮各位显示器，对每一位显示器来说，每隔一段时间轮流点亮一次。节省了I/O口线，电路，降低了成本。显示器的亮度既与导通电流有关，也与点亮和熄灭时间的比例有关。

9.2 为什么要消除按键抖动？消除按键抖动的原理是什么？

答：按键抖动如果处理不当会引起一次按键被误处理多次，为了确保CPU对按键的一次闭合仅作一次处理，则必须消除键抖动。

消除键抖动可用硬件和软件两种方法。消除键抖动的硬件方法常用RS触发器、施密特门电路等。消除键抖动的软件方法适当检测出按键闭合后执行一个延时程序（产生5ms~20ms的延时)，待前沿抖动消失后再次检测键的状态，如果按键仍保持闭合状态则可确认为有键按下。当检测到按键释放并执行延时程序，待后沿抖动消失后才转入该按键的处理程序。

9.3 说明矩阵式键盘按键按下的识别原理。

答：如果把行线接到单片机的输入口，分别为X0、X1、X2、X3，列线接到单片机的输出口，分别为Y0、Y1、Y2、Y3，则在单片机的控制下，先使列线Y0为低电平，其余三根列线都为高电平，读行线状态。如果X0、X1、X2、X3都为高电平，则Y0这一列上没有键闭合，接着使列线Y1为低电平，其余列线为高电平，用同样方法检查Y1这一列上有无键闭合。依此类推。最后使列线Y3为低电平，其余的列线为高电平，检查Y3这一列上是否有键闭合。这种逐行逐列地检查键盘状态的过程称为对键盘的一次扫描。CPU对键盘扫描可以采取程序控制的随机方式。CPU空闲时扫描键盘；也可以采取定时控制方式，每隔一定时间，CPU对键盘扫描一次，CPU可随时响应键盘输入请求；还可以采用中断方式，当键盘上有键闭合时，向CPU请求中断，CPU响应键盘输入中断，对键盘扫描，以识别哪一个键处于闭合状态，并对键盘输入信息作相应的处理。CPU对键盘上闭合键键号的确定，可以根据行线和列线的状态计算求得，也可以根据行线和列线状态查表求得。

9.4 键盘有哪三种工作方式？说明它们的工作原理和特点。

答：空闲时扫描键盘的方式，只要没有按键发生，CPU就要不停地扫描键盘，直到按键时才会响应按键子程序，结束后又要不停地扫描键盘，这样影响其它功能的执行，工作效率较低。

定时扫描键盘的方式，一般是利用单片机内部的定时器，产生一个适当时间的定时中断，CPU响应中断时对键盘进行扫描读取按键，以处理键输入请求。定时扫描键盘能及时响应键盘的输入命令或数据，便于操作员对正在执行的程序进行干预，但这种方式不管键盘上有无键闭合，CPU总是定时地扫描键盘，而按键往往不会是经常性的事件，这样CPU对键盘会时常进行空扫描。

外部中断方式，当键盘上有键闭合时才产生一个外部中断申请，CPU响应键盘中断申请，在中断服务程序中扫描判别键盘上闭合的键号，并作相应的处理。只有当有按键时才会响应键盘中断，提高了CPU的效率。

9.5 8279中的扫描计数器有两种工作方式，它们各应用在什么场合？

答：扫描计数器有两种工作方式：一种是编码方式，在这种方式下，计数器作二进制计数。4位计数状态从扫描线SL0~SL3输出，经外部译码器译码后，为键盘和显示器提供扫描线（十六选一）：另一种是译码方式，在这种方式下，扫描计数器的最低位被译码后，从。在译码方式下扫描线为输出低电平有效。 SL0~SL3输出（四选一）

9.6 简述用P1口实现4?4键盘与MCS-51采用中断方式接口电路的工作原理。

答：在P口接一个与门连接到P3.3上，当键盘上没有键闭合时P3.3为高电平，当1.0~P1.3键盘上有任一个键闭合时P3.3变为低电平，向CPU发出中断请求，若CPU已开放外部中断1且无更高级或同级中断响应，则CPU响应中断，扫描键盘并作相应的处理。

9.7 8279中的扫描计数器有两种工作方式，这两种工作方式各应用在什么场合？

答：在编码方式下，4位计数状态从扫描线SL0~SL3输出，经外部译码器译码后为键盘和显示器提供扫描线。在译码方式下，扫描计数器的最低4位被译码后，从SL0~SL3输出，为键盘和显示器提供扫描线。

9.8 简述PP40A微型打印机的接口主要信号线的功能，与MCS-51单片机相连接时，几条控制线怎样连接？

答：

DATA1~DATA8：8根数据线。C/T

STROBE：选通输入信号线，它的上升沿将DATA1~8上的信息打入PP40，并启动PP40处理。

BUSY：状态输出线。PP40正在处理主机的命令或数据（描绘）时BUSY输出高电平，空闲时BUSY输出低电平。BUSY可作为中断请求线或供CPU查询。

ACKACK：响应输出线，当PP40接收并处理完主机的命令或数据时，输出一个负脉冲，它也可以作为中断请求线。

习题10

10.1 如果将一个最大幅值为4．8V的模拟信号转换为数字信号，要求模拟信号每变化20mV数字信号的最低位发生变化，问应选用多少位的A／D转换器?

答：8位

10.2 简述ADC0809 A／D转换器的主要特性。

答：ADC0809是一种8路模拟量输入、8位逐次逼近法A/D转换器，转换时间在典型时钟频率下约为100?sus，适用于多路数据采集。

10.3 A/D转换器与单片机的接口方式有几种？它们各有什么特点？

答：串行接口，并行接口

10.4 试用8031单片机和ADC0809设计一个巡回检测系统，共有8个模拟量输入，

采样周期为1秒，画出硬件接口电路图，并进行程序设计。

CKQ74LS74DQCLKA2A1A0MCS-51ALEG74LS373OECBAADC08098P0WRP2.78D7~D0STARTVREF?ALEOEEOCVREF?IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7+12V≥≥RDINT1模模模

ORG 0000H AJMP MAIN ORG 100H

MOV R1，#30H ；置RAM缓冲区首址

MOV R7，#08H ；置循环计数器初值（通道数） MOV DPTR，#7FF8H ；置模拟通道IN0地址

；启动A/D转换

；查询，等待转换结束；读取当前通道转换数据；转换数据送RAM缓冲区；指向下一模拟通道地址；数据缓冲区地址加1

；8个通道未采集完，则返回

MAIN： LOOP： FINISH：

MOVX @DPTR,A JB P3.3，FINISH

MOVX A，@DPTR MOVX @R1,A INC DPTR INC R1 DJNZ R7 ，LOOP WAIT： AJMP WAIT

END

10.5 8位单极性D／A转换器的满刻度电压值为+10V，当数字输入量分别为7FH、

81H、F3H时，试计算模拟输出电压值。答： 4.98 V, 5.0588 V, 9.529 V

10.6 简述D／A转换器的工作原理和主要结构特性。

答：D/A转换器是将数字量转换为模拟量的器件，是计算机与输出设备之间的接口，是数字化测控系统及智能仪器中的组成部分。D/A转换过程是先将各位数码按其权值的大小转换为相应的模拟分量，然后再以叠加方法把个模拟分量相加，其和就是D/A转换结果。

10.7 简述D／A转换器DAC0832的主要特性。

DAC0832是美国数据公司采用CMOS工艺制造的8位单片梯形电阻式D/A转换器，片内带数据锁存器，电流输出，输出电流稳定时间为1?s，功耗为20mW。

10.8 试说明为什么多路D／A转换接口必须采用双缓冲同步接口方式。

答：当有多路D/A转换需同步输出时，采用双缓冲方式，这时数字量的输入锁存和D/A转换输出是分两步完成的，即CPU的数据总线分时向各路D/A转换器输入要转换的数字量并锁存在各自的数据锁存器中。然后CPU对所有D/A转换器发出控制信号，使所有D/A转换器数据锁存器中的数据打入DAC寄存器，实现同步转换输出。

10.9 利用D/A转换器输出一个正弦波信号，试进行程序设计。

ORG 100H

START： MOV DPTR，#7FFFH ；D/A地址送DPTR

MOV A，#00H ；数字量初始值 LPU： MOVX @DPTR, A ；数字量送D/A转换器

INC A ；数字量加1 JNZ LPU LPD： DEC A ；数字量减1

MOVX @DPTR, A ；数字量送D/A转换器 JNZ LPD AJMP LPU

10.10 一个满刻度电压为5V的10位D／A转换器能够分辨出的输入电压变化的最

小值是多少？答：0.00488 V

10.6 简述D／A转换器的工作原理和主要结构特性。

10.7 简述D／A转换器DAC0832的主要特性。

DAC0832是美国数据公司采用CMOS工艺制造的8位单片梯形电阻式D/A转换器，片内带数据锁存器，电流输出，输出电流稳定时间为1?s，功耗为20mW。

10.8 试说明为什么多路D／A转换接口必须采用双缓冲同步接口方式。