微型计算机原理及应用习题解答

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四川文理学院 Email: Email:ycfwsm@http://www.77cn.com.cn 2011年 2011年8月11日 11日

微型计算机原理及应用习题解答

绪论0.1 解： – 单片微型计算机(Single-Chip Microcomputer), 简称单片机。就是将微处理器(CPU)、存储器 (存放程序或数据的ROM 和RAM)、总线、定时 器/计数器、输入/输出接口(I/O 口)和其他多种 功能器件集成在一块芯片上的微型计算机。 – 单片机的主要特点有：(1)可靠性高(2)便于扩 展(3)控制功能强(4)低电压、低功耗(5)片 内存储容量较小，除此之外，单片机还具有集成度 高、体积小、性价比高、应用广泛、易于产品化等 特点

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绪论0.3 解： (1)第一阶段(1974—1976 年):制造工艺落后，集成 度低，而且采用了双片形式。典型的代表产品有 Fairchild 公司的F8 系列。其特点是：片内只包括了8 位 CPU,64B 的RAM和两个并行口，需要外加一块3851 芯 片(内部具有1KB 的ROM、定时器/计数器和两个并行 口)才能组成一台完整的单片机。

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绪论(2)第二阶段(1977—1978 年):在单片芯片内集成 CPU、并行口、定时器/计数器、RAM和ROM 等功能部 件，但性能低，品种少，应用范围也不是很广。典型 的产品有Intel 公司的MCS-48 系列。其特点是，片内集 成有8 位的CPU,1KB 或2KB 的ROM,64B 或128B 的 RAM,只有并行接口，无串行接口，有1 个8 位的定时 器/计数器，中断源有2 个。片外寻址范围为4KB,芯片 引脚为40 个。

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绪论(3)第三阶段(1979—1982 年): 8 位单片机成熟的阶 段。其存储容量和寻址范围增大，而且中断源、并行 I/O 口和定时器/计数器个数都有了不同程度的增加，并 且集成有全双工串行通信接口。在指令系统方面增设 了乘除法、位操作和比较指令。其特点是，片内包括 了8位的CPU,4KB 或8KB 的ROM,128B 或256B 的RAM, 具有串/并行接口，2 个或3 个16位的定时器/计数器， 有5~7 个中断源。片外寻址范围可达64KB,芯片引脚 为 40 个 。 代 表 产 品 有 Intel 公 司 的 MCS-51 系 列 ， Motorola 公司的MC6805 系列，TI 公司的TMS7000 系列， Zilog 公司的Z8 系列等。

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绪论(4)第四阶段(1983 年至今): 16 位单片机和8 位高性能单片机 并行发展的时代。16位机的工艺先进，集成度高，内部功能强， 运算速度快，而且允许用户采用面向工业控制的专用语言，其特 点是，片内包括了16 位的CPU,8KB 的ROM,232B 的RAM,具有 串/并行接口，4 个16 位的定时器/计数器，有8 个中断源，具有看 门狗(Watchdog),总线控制部件，增加了D/A 和A/D 转换电路， 片外寻址范围可达64KB。代表产品有Intel 公司的MCS-96系列， Motorola 公司的MC68HC16 系列，TI 公司的TMS9900 系列，NEC 公司的7

83××系列和NS 公司的HPC16040 等。然而，由于16 位单 片机价格比较贵，销售量不大，大量应用领域需要的是高性能、 大容量和多功能的新型8 位单片机。近年来出现的32 位单片机， 是单片机的顶级产品，具有较高的运算速度。代表产品有 Motorola 公司的M68300 系列和Hitachi(日立)公司的SH 系列、 ARM 等。

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第一章1.2 解：– MCS-51 单片机在片内集成了中央处理器(CPU)、程序存储 器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时器/计数器、并行 I/O 接口、串行I/O 接口和中断系统等几大单元。 – CPU 是整个单片机的核心部件，由运算器和控制器组成。运 算器可以完成算术运算和逻辑运算，其操作顺序在控制器控 制下进行。控制器是由程序计数器PC(Program Counter)、 指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID (Instruction Decoder)、定时控制逻辑和振荡器OSC 等电 路组成。CPU 根据PC 中的地址将欲执行指令的指令码从存储 器中取出，存放在IR 中，ID 对IR 中的指令码进行译码，定时 控制逻辑在OSC 配合下对ID 译码后的信号进行分时，以产生 执行本条指令所需的全部信号。程序存储器(ROM)用于存 储程序、常数、表格等。

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第一章– 数据存储器(RAM)用于存储数据。 – 8051 内部有两个16 位可编程序的定时器/计数器T0 和T1,均为二进制加1 计数器。可用于定时和对外 部输入脉冲的计数。 – 8051 的中断系统主要由中断允许控制器IE 和中断优 先级控制器IP 等电路组成。可实现对5 个中断源的 管理。8051 的中断系统主要由中断允许控制器IE 和 中断优先级控制器IP 等电路组成。其中，IE 用于控 制5 个中断源中哪些中断请求被允许向CPU 提出， 哪些中断源的中断请求被禁止；IP 用于控制5 个中 断源的中断请求的优先权级别。 – I/O 接口是MCS-51 单片机对外部实现控制和信息交 换的必经之路，用于信息传送过程中的速度匹配和 增加它的负载能力。可分为串行和并行I/O 接口。

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第一章1.3 解： – 80C51 单片机有4 个I/O 端口，每个端口都是 8 位双向口，共占32 根引脚。每个端口都包 括一个锁存器(即专用寄存器P0~P3)、一 个输入驱动器和输入缓冲器。通常把4 个端口 称为P0~P3。在无片外扩展的存储器的系统 中，这4 个端口的每一位都可以作为双向通用 I/O端口使用。在具有片外扩展存储器的系统 中，P2 口作为高8 位地址线，P0 口分时作为 低8位地址线和双向数据总线。

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第一章1.4 解： – 控制线一共有6 条： (1)ALE/PROG :地址锁存允许/编程线，配合P0 口引脚 的第二功能使用。在访问片外存储器时，8051CPU 在P0.7~P0.0 引脚上输出片外存储器低8位地址的同 时在ALE/P

ROG 上输出一个高电位脉冲，用于把这个片 外存储器低8位地址锁存到外部专用地址锁存器，以 便空出P0.7~P0.0 引脚线去传送随后而来的片外存储 器读写数据。在不访问片外存储器时，8051自动在 ALE/PROG 上输出频率为fosc/6 的脉冲序列。该脉冲序 列可用作外部时钟源或作为定时脉冲源使用。

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第一章(2)EA /Vpp:允许访问片外存储器/编程电源线，可以 控制8051 使用片内ROM还是使用片外ROM。若EA =0,则允许使用片内ROM;若EA =1则允许使用 片外ROM。 (3)PSEN:片外ROM选通线，在执行访问片外ROM 的指令MOVC时，8051 自动在PSEN上产生一个负脉 冲，用于为片外ROM芯片的选通。其他情况下PSEN 线均为高电平封锁状态。 (4)RST/VPD:复位/备用电源线，可以使8051处 于复位工作状态。

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第一章1.6 解： (1)80C51在结构上的特点 – 80C51采用将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻 址的结构，称为Harvard结构。 (2)在物理和逻辑上的地址空间 – 存储器上设有4个存储器空间：片内程序存储器、片外程序存 储器、片内数据存储器、片外数据存储器。 – 在逻辑上有3个存储器地址空间：片内、片外统一的64KB 程序存储器地址空间，片内256B数据存储器地址空间，片 外64KB的数据存储器地址空间。 (3)访问格式 – 访问片内RAM采用MOV格式 – 访问片外RAM采用MOVX格式

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第一章1.7 解： – 堆栈是一个特殊的存储区。主要功能是暂时 存放数据和地址，通常用来保护断点和现场。 – 它的特点是按照“先进后出”的存取数据。 堆栈指针SP 是一个8 位寄存器，是用于指示 堆栈的栈顶地址的寄存器，它决定了堆栈在 内部RAM 中的物理位置。

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第一章1.8 解： – 8051有21 个特殊功能寄存器(PC 除 外),它们被离散地分布在内部RAM 的 80H~FFH 地址单元中，共占据了128 个存 储单元，其中有83 位可以位寻址。 – 特殊功能寄存器SFR的分布和功能见教材 P18 表1.2.2。

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第一章1.9 解： – 8051单片机的4个I/O口在结构上是 基本相同的，但又各具特点。这四个端口都 是8位双向口，每个端口都包括一个锁存器、 一个输出驱动器和输入缓冲器。在无片外扩 展存储器的系统中，这四个端口的每一位都 可以作为双向通用I/O端口使用。在作为 一般的通用I/O输入时，都必须先向锁存 器写入“1”,使输出驱动场效应管FET 截止，以免误读数据。各自特点如下：

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第一章(1)P0 口为双向8 位三态I/O 口，它既可作为 通用I/O 口，又可作为外部扩展时的数据总

线 及低8 位地址总线的分时复用口。作为通用 I/O 口时，输出数据可以得到锁存，不需外接 专用锁存器；输入数据可以得到缓冲，增加了 数据输入的可靠性。每个引脚可驱动8 个TTL 负载。

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第一章(2)P1 口为8 位准双向I/O 口，内部具有上拉 电阻，一般作通用I/O 口使用，它的每一位都 可以分别定义为输入线或输出线，作为输入时， 锁存器必须置1。每个引脚可驱动4 个TTL 负 载。

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第一章(3)P2 口为8 位准双向I/O 口，内部具有上拉电 阻，可直接连接外部I/O 设备。它与地址总线 高8 位复用，可驱动4 个TTL 负载。一般作为外 部扩展时的高8 位地址总线使用。

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第一章(4)P3 口为8 位准双向I/O 口，内部具有上拉电 阻，它是双功能复用口，每个引脚可驱动4 个 TTL 负载。作为通用I/O 口时，功能与P1 口相 同，常用第二功能。作为第二功能使用时，各 位的作用见教材P23 表1.2.5 所示。

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