《单片机原理与接口技术》课后答案(段晨东主编)详尽版

第一章 复习思考题答案

一、选择题 1：B

2：C

3：B

4：A

5：B

6：D

7：D

8：C

9：B

10：B

二、思考题

1. 简述微型计算机的组成和工作原理。

微型计算机主要由微处理器CPU、存储器、输入设备和输出设备组成。

当使用计算机解决某个具体问题时，首先，根据解决问题的方案，编写出一系列解决这个问题的程序；然后，把程序输入到计算机中，命令计算机按照这些事先拟定步骤顺序执行。CPU包括控制器和运算器。CPU是计算机中最重要的部件，由它实现程序控制、操作控制、时序控制、数据加工、输入与输出控制、对异常情况和请求的处理等等。存储器是计算机中的记忆部件，用来存储编写的程序，存放程序所用的数据以及产生的中间结果。由输入设备把程序和数据送入计算机内部的“存储器”中保存，程序处理完毕把结果通过“输出设备”输出，以便人们识别。接通电源后，CPU会自动地从存储器中取出要执行的程序代码，通过译码解析出代码所赋予的功能，如果进行数据运算，则从存储器中提取运算所需要的数据，再进行运算操作，并把运算结果存储到程序指定的存储区域，结束本次执行操作；如果执行转移操作，则提取程序代码中的转移信息，计算出程序转移的目标地址，然后跳转。紧接着，CPU再从存储器中提取下一次要执行的代码，不断地重复上述操作过程。 2. 简述单片机在结构上与微型计算机的区别与联系。

微型计算机是以微处理器为基础，配以内存储器及输入输出(I/0)接口电路和相应的辅助而构成。单片机是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等集成到一块芯片上的微型计算机。

3. 单片机与微处理器有什么不同？

单片机也称微控制器，它集成CPU、ROM、RAM、存储器、I/O口等，而微处理器是是CPU，它仅集成了运算器和控制器，没有存储器和接口。

4. 把下列十进制数转换为二进制数、八进制和十六进制数。

（1）32768 （2）23.156 （3）-56.8125 （4）59 解：

（1）(32768)10=(1000000000000000)2=(100000)8=(8000)16 （2）(23.156)10=(10111.00100111)2=(27.116)8=(17.27)16 （3）(-56.8125)10=(-111000.1101)2=(-70.64)8=(-38.D)16 （4）(59)10=(111011)2=(73)8=(3B)16

5. 把下列二进制数转换为十进制数、十六进制数： （1）10001010111 （2）10110.11101 解：

（1）(10001010111)2 =(1111)10 =(457)16

（2）(10110.11101)2=(22.90625)10=(16.E8)16

6. 求下列数据的原码、反码、补码（以8位表示） （1）73 （2）23 （3）－1 （4）－109

解：

（1）[73]原=01001011 [73]反=01001011 [73]补=01001011 （2）[23]原=00010111 [23]反=00010111 [23]补=00010111 （3）[-1]原=10000001 [-1]反=11111110 [-1]补=11111111

（4）[-109]原=11101101 [-109]反=10010010 [-109]补 =10010011 7. 求下列数据的原码、反码、补码（以16位表示）

（1）-12137 （2）0 （3）-1 （4）23679

解：

（1）[-12137]原=1010111101101001 [-12137]反=1101000010010110

[-12137]补=1101000010010111

（2）[+0]原=0000000000000000 [+0]反=0000000000000000 [+0]补=0000000000000000

[-0]原=1000000000000000 [-0]反=1111111111111111 [+0]补=0000000000000000 （3）[-1]原=1000000000000001 [-1]反=1111111111111110 [-1]补

=1111111111111111

（4）[+23679]原=0101110001111111=[+23679]反=[+23679]补

8. 把下列十进制数转换为二进制、十六进制数，并把它们用BCD码表示： （1）128 （2）7891 （3）819 （4）21

解：

（1）(128)10=(1000 0000)2=(80)16=(0001 0010 1000)BCD

（2）(7891)10=(1111011010011)2 =(1ED3)16=(0111 1000 1001 0001)BCD （3）(819)10=(1100110011)2 =(333)16 =(1000 1001 0001)BCD （4）(21)10=(10101)2=(15)16=(0010 0001)BCD

9. 写出下列数据的定点小数和浮点数，定点小数的小数部分为1个字节，浮点数为3字节浮点数格式。

（1）－76.25 （2）3789 （3）－32767 （2）1.109375

解：

（1）定点数11001100.00100000 （2）定点数111011001101.00000000 （3）定点数1111111111111111 （4）定点数0001.00011011 10．请把下列字符串用ASCII码表示。 （1）WWW.CCTV.COM

（2）Wo123_Password: 0

解：

（1）57 57 57 2E 43 43 54 56 2E 43 4F 4D

（2）57 6F 31 32 33 5F 50 61 73 73 77 6F 72 64 3A 30

浮点数87 98 40H 浮点数0C EC D0H 浮点数8F FF FEH 浮点数01 8D 80H

第二章 复习思考题答案

一、选择题

1： B 2： B 3： A 4： D 5： C 6： C 7： A 8： B 9： B 10：B 11：B 12：D 13：B 14：A 15：B 16：C 17：B 18：C 19：C 20：B 21：C 22：D 23：C 24：C 25：B 26：A 27：A 28：D 29：D 30：C 31：A 32：B 33：C 34：D 35：B 36：D 37：A 38：A 39：B 40：C 二、简答题

1. MCS-51单片机芯片包含哪些主要逻辑功能部件？各有什么功能？

中央处理器CPU：完成运算和控制操作。 存储器：内部数据存储器RAM用于存放程序的机器代码和常数；内部程序存储器用于存放可读写的数据。特殊功能寄存器用于存放相应功能部件的控制命令、状态和数据。

并行口：P0~P3除了可以作为基本的I/O功能之外，P3口的第二功能还提供了串行口、外部中断、外部计数等功能以及访问外部数据存储器和外部I/O口的控制信号。

串行口：用于串行通信。

定时/计数器：2个16位定时器/计数器，具有多种工作模式，用于计数、定时和产生串行通信的波特率。

中断系统：单片机有5个中断源，分别为2个外部中断、2个定时器/计数器溢出中断、1个串行口接收/发送中断，提供2个中断优先级。实现实时控制等。 2. MCS-51的控制总线信号有哪些？它们各起什么作用？

ALE——地址锁存控制信号，输出。ALE用于锁存地址总线的低八位。该信号频率为振荡器频率的1/6，可作为外部定时或时钟使用。

PSEN——外部程序存储器读选通信号，输出，PSEN为低电平时，CPU从外部程序存

储器的单元读取指令。

EA——内、外程序存储器选择控制端，输入，当EA接地（EA＝0）时，CPU对程序

存储器的操作仅限于单片机外部。当EA接高电平（EA＝1）时，CPU对程序存储器的操作从单片机内部开始，并可延伸到单片机的外部。

RESET——复位信号。在RESET引脚上保持2个机器周期以上的高电平，单片机复位。 3. MCS-51单片机的EA信号有什么功能？在使用8031时，EA引脚应如何处理？

EA为内、外程序存储器选择控制端，当EA接地（EA＝0）时，CPU对程序存储器的

操作仅限于单片机外部。当EA接高电平（EA＝1）时，CPU对程序存储器的操作从单片机内部开始，并可延伸到单片机的外部。

8031无片内ROM，所以EA必须接地。 4. 程序计数器PC的作用是什么？

程序计数器PC是一个16位的寄存器，用来存放下一条即将执行指令的地址。CPU每取一次机器码，PC的内容自动加1，CPU执行一条指令，PC的内容自动增加该指令的长度（指令的字节数）。CPU复位后，PC的内容为0000H，它意味着程序从头开始执行。 5. MCS-51单片机有哪些控制信号需要芯片引脚以第二功能的方式提供？

（1）串行口：P3.0作为串行口数据的接收端RXD；P3.1作为串行口数据的发送端TXD； （2）外部中断触发信号的输入

P3.2作为外部中断INT0的中断触发信号的输入端； P3.3作为外部中断INT1的中断触发信号的输入端；； （3）外部计数脉冲的输入端

P3.4作为定时/计数器T0外部计数信号的输入； P3.5作为定时/计数器T1外部计数信号的输入； （4）访问外部RAM的读写控制信号

P3.6作为外部数据存储器写控制信号WR； P3.7作为外部数据存储器读控制信号RD

6．MCS-51单片机的存储器地址空间如何划分？各个空间的地址范围和容量是多少？ MCS－51单片机的存储器地址空间可分为以下5类：程序存储器，最大空间64K；片内数据存储器，128个单元；特殊功能寄存器，共21个；位寻址空间，211位；外部数据寄存器，最大空间64K。

7．简述内部RAM的功能分区？说明各部分的使用特点。

片内RAM分为3个区域：

（1）00~1FH：32个单元为工作寄存器区，包含4个工作寄存器组。

（2）20~2FH：16个单元为位寻址区。CPU可以对每一位按位地址直接操作。

（3）30~7FH：80个单元为数据缓冲区。数据缓冲区作为数据缓冲、数据暂存、作为堆栈区使用；这些单元只能按单元访问。

8．如何选择MCS-51单片机的当前工作寄存器组？

单片机当前工作寄存器组是由程序状态寄存器PSW中的RS1、RS0的状态决定： 当RS1、RS0=00时，选择工作寄存器组0区，R0~R7对应单元地址为00H~07H； 当RS1、RS0=01时，选择工作寄存器组1区，R0~R7对应单元地址为08H~0FH； 当RS1、RS0=10时，选择工作寄存器组2区，R0~R7对应单元地址为10H~17H； 当RS1、RS0=11时，选择工作寄存器组3区，R0~R7对应单元地址为18H~1FH； 9．堆栈有哪些功能？堆栈指针SP是多少位的寄存器？SP的作用是什么？在应用系统程序设计时，为什么要对SP重新赋值？

堆栈的功能是保护CPU执行程序的现场（如子程序调用、中断调用等）； 堆栈指针SP是8位寄存器；其作用是指出栈顶位置；

对SP重新赋值是为了避免堆栈向上生成时覆盖所存储的有效数据和标志，一般情况下，把堆栈区设在30H单元之后的区域。

10．MCS-51单片机有多少个可以寻址的特殊功能寄存器（SFR）？简要介绍它们的功能。 共21个，其中与CPU相关的有：ACC，B，PSW，SP，DPTR（DPH，DPL）。与并行I/O口相关的有：P0，P1，P2，P3。与串行口相关的有：SCON，SBUF，PCON。与定时器/计数器相关的有：TCON，TMOD，TH0，TL0，TH1，TL1。与中断系统相关的有：IP，IE。

B寄存器，用于乘除法运算，其他情况作为缓冲寄存器使用；

ACC：累加器，用于算数运算，逻辑运算，移位运算以及传送运算；

PSW：程序状态寄存器，用于反映累加器ACC参与运算时的一些特征，指出当前工作寄

存器组；

DPTR可作为访问外部RAM的地址指针或作为访问程序存储器的基地址寄存器。 堆栈指针SP指出栈顶位置；

P0~P3作为 I/O口，P0和P2还可以作为地址和数据总线，P3可提供第二功能。 中断优先级寄存器IP用于设置中断源的优先级；中断控制寄存器IE控制中断开放和禁止，串行口控制寄存器SCON用于定义串口工作方式，控制数据的接收和发送，记录工作状态标志。：定时/计数器控制寄存器TCON记录中断标志，控制定时/计数器。 11．在MCS-51单片机中，CPU对特殊功能寄存器（SFR）访问有什么特点？

CPU访问这些SFR只能采用直接寻址方式，即按单元地址访问的模式。 12．简单说明MCS-51单片机PSW寄存器各个标志位的意义。

Cy进位位。在运算过程中，最高位D7有（借）进位时，（Cy）=1，否则，（Cy）=0；

AC辅助进位位。用于十进制数（BCD）运算。在运算过程中，当D3向D4位（即低四位向高四位）进（借）位时，（AC）=1，否则，（AC）=0；OV溢出标志位。在运算过程中，对于D6、D7两位，如果其中有一位有进（借）位而另一位无进（借）位时，（OV）=1，否则，（OV）=0；

P奇偶校验位。运算结束时，如果ACC中1的个数为奇数，（P）=1，否则，（P）=0。 F0用户标志位，用户在编程时可作为自己定义的测试标志位。 RS0、RS1寄存器组选择位，选择当前工作寄存器组。。 13．简述MCS-51单片机的位寻址空间的构成？

由两部分构成，一部分是内部RAM位寻址区20H~2FH单元的128位，位地址范围为00H~7FH，另一部分是11个单元地址尾数为0和8的SFR构成的位寻址区，共83位，位地址范围为80H~FFH。

14．MCS-51单片机的P0~P3口在结构上有何不同？在使用上各有什么特点？

MCS－51系列单片机的P0~P3并行口在结构上基本相同，每个并行口包含1个锁存器（特殊功能寄存器P0~P3）、1个输出驱动器和1个输入缓冲器。

P0当作为通用的I/O口使用时，输出电路是漏极开路的，因此，需要外接上拉电阻。另外，用作输入时，应先向输出口的锁存器写1，然后再读相应的引脚。P0可用作地址/数据总线，口的每位输出可以驱动8个TTL负载。

P1、P2、P3口的输出电路含有内部上拉电阻，口的每一位能驱动4个TTL负载，在作为输入口时，必须先对相应的锁存器写1，即进行设置输入口的操作。 15．把P1.4作为输入，外接一个开关，如果要读取开关的状态，如何操作？

当将P1.4作为输入之前，必须先向锁存器写入1，当P1.4输入数据时，“读引脚”信号有效，打开输入缓冲器，使数据进入内部总线，完成P1.4输入。 16．MCS-51单片机的时钟电路有几种实现方式？请分别给出相应的电路。

两种方式，内部方式和外部方式。内部方式利用单片机芯片上提供的反相放大器电路，在XTAL1，XTAL2引脚之间外接振荡源构成一个自激振荡器，自激振荡器与单片机内部时钟发生器构成单片机的时钟电路；如图1.1所示。

外部方式实现单片机的时钟电路时，单片机的时钟直接由外部时钟信号源提供，即单片

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