单片机原理及应用第三版课后答案.docx
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1、第一章习题1.什么是单片机?单片机和通用微机相比有何特点?答:单片机又称为单片微计算机,它的构造特点是将微型计算机的根本功能部件(如中央处理器(CPU)、存储器、输入接口、输出接口、定时/计数器及终端系统等)全部集成在一个半导体芯片上。 虽然单片机只是一个芯片,但无论从组成还是从逻辑功能上来看,都具有微机系统的定义。及通用的微型计算机相比,单片机体积小巧,可以嵌入到应用系统中作为指挥决策中心,是应用系统实现智能化。2.单片机的开展有哪几个阶段?8位单片时机不会过时,为什么?答:单片机诞生于1971年,经验了SCM、MCU、SOC三大阶段,早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中最胜利的是INT
2、EL的8031,此后在8031上开展出了MCS51系列MCU系统。基于这一系统的单片机系统直到如今还在广泛运用。随着工业限制领域要求的进步,开场出现了16位单片机,但因为性价比不志向并未得到很广泛的应用。90年头后随着消费电子产品大开展,单片机技术得到了宏大进步。随着INTEL i960系列特殊是后来的ARM系列的广泛应用,32位单片机快速取代16位单片机的高端地位,并且进入主流市场。然而,由于各应用领域大量须要的仍是8位单片机,因此各大公司纷纷推出高性能、大容量、多功能的新型8位单片机。目前,单片机正朝着高性能和多品种开展,但由于MCS-51系列8位单片机仍能满意绝大多数应用领域的须要,可以
3、确定,以MCS-51系列为主的8位单片机,在当前及以后的相当一段时间内仍将占据单片机应用的主导地位。3.举例说明单片机的主要应用领域。答:单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程限制等领域,大致可分如下几个范畴:智能仪器单片机具有体积小、功耗低、限制功能强、扩展敏捷、微型化和运用便利等优点,广泛应用于仪器仪表中,结合不同类型的传感器,可实现诸如电压、电流、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采纳单片机限制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化,且功能比起采纳电子或数字电路更加强大。例如精细的测量设备(电压表
4、、功率计,示波器,各种分析仪)。工业限制单片机具有体积小、限制功能强、功耗低、环境适应实力强、扩展敏捷和运用便利等优点,用单片机可以构成形式多样的限制系统、数据采集系统、通信系统、信号检测系统、无线感知系统、测控系统、机器人等应用限制系统。例如工厂流水线的智能化管理,电梯智能化限制、各种报警系统,及计算机联网构成二级限制系统等。 家用电器如今的家用电器广泛采纳了单片机限制,从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备和白色家电等。网络和通信现代的单片机普遍具备通信接口,可以很便利地及计算机进展数据通信,为在计算机网络和通信设备间的应用供应了极好的物质条件,如今的通
5、信设备根本上都实现了单片机灵能限制,从手机, 机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的挪动 ,集群挪动通信,无线电对讲机等。医用设备领域单片机在医用设备中的用处亦相当广泛,例如医用呼吸机,各种分析仪,监护仪,超声诊断设备及病床呼叫系统等等。模块化系统某些专用单片机设计用于实现特定功能,从而在各种电路中进展模块化应用,而不要求运用人员理解其内部构造。如音乐集成单片机,看似简洁的功能,微缩在纯电子芯片中(有别于磁带机的原理),就须要困难的类似于计算机的原理。如:音乐信号以数字的形式存于存储器中(类似于ROM),由微限制器读出,转化为模拟音乐电信号(类似于声卡
6、)。在大型电路中,这种模块化应用极大地缩小了体积,简化了电路,降低了损坏、错误率,也便利于更换。 汽车电子 单片机在汽车电子中的应用特别广泛,例如汽车中的发动机限制器,基于CAN总线的汽车发动机灵能电子限制器、GPS导航系统、abs防抱死系统、制动系统、胎压检测等。此外,单片机在工商、金融、科研、教化、电力、通信、物流和国防航空航天等领域都有着特别广泛的用处。4.将十进制数37转换为二进制,BCD码和十六进制数,并对转换结果进展比照分析。答:37=(100101)B=(25)H;BCD 码为 0011 0111;可见,同一个数用不同进制表示,其结果也不同。5.写出下列十进制数在8位微机中的原码
7、,反码和补码形式。(1)+36原码 0010 0100B反码 0010 0100B补码 0010 0100B(2)-36原码 1010 0100B反码 1101 1011B补码 1101 1100B(3)+127原码 0111 1111B反码 0111 1111B补码 0111 1111B(4)-128原码 1000 0000B反码 0111 1111B补码 1000 0000B(5)-121原码 1111 1001B反码 1000 0110B补码 1000 0111B6.对于二进制数1000 1001B,若理解为无符号数,则该数对应十进制数为多少?若理解为有符号数,则该数对应十进制为多少?若
8、理解为BCD数,则该数对应十进制数为多少?答:1000 1001B 无符号数:137有符号数:-9;BCD数:89;7.对下列各组数进展“及”,“或”和“异或”运算。(1)1010 1010 和 0000 0000及 0000 0000或 1010 1010异或 1010 1010(2) 0111 0111 和 1000 1000及 0000 0000或 1111 1111异或 1111 1111(3) 1110 1110 和 0111 0111及 0110 0110或 1111 1111异或 1001 1001(4) 0011 1100 和 1111 0000及 0011 0000或 111
9、1 1100异或 1100 11008.Proteus ISIS的工作界面中包含哪几个窗口?菜单栏中包含哪几个选项? 答:Proteus ISIS的工作界面主要包括标题栏、菜单栏、工具栏、状态栏、方位限制按钮、仿真进程限制按钮、对象选择窗口,原理图编辑窗口和预览窗口等。主菜单栏包含文件、查看、编辑、工具、设计、图形、源文件、调试、库、模板、系统、扶植选项。9.利用ISIS模块开发单片机系统须要经过哪几个主要步骤?答:(1)启动ISIS;(2)绘制电路原理图;(3)输入单片机程序;(4)进展源代码调试;(5)仿真运行。10.何谓PCB?利用ARES模块进展PCB设计须要经过哪几个主要步骤?答:P
10、CB(Printed Circuit Board),中文名称为印制电路板,又称印刷电路板、印刷线路板,是重要的电子部件,是电子元器件的支撑体,是电子元器件电气连接的供应者。由于它是采纳电子印刷术制作的,故被称为“印刷”电路板。 利用ARES模块进展PCB设计的主要步骤:(1)启动ARES; (2)元器件布局; (3)元器件布线; (4)铺铜; (5)三维效果图; (6)CADCAM输出。第2章 MCS-51单片机构造及原理 习题1 MSC51单片机内部由哪些功能部件组成,各有什么功能?答:以51单片机为例,其内部功能部件有:限制器:是对取自程序存储器中的指令进展译码,在规定的时刻发出各种操作所
11、需的限制信号,完成指令所规定的功能;运算器:依据限制器发来的信号,执行算术逻辑运算操作;存储器:包括程序存储和数据存储器;定时器计数器:2个16位定时器/计数器,可对机器周期计数,也可对外部输入脉冲计数;中断系统:可响应三个内部中断源和两个外部中断源的中断恳求;输入输出接口:4个8位并行口和一个全双工串行口;2MSC51单片机外部引脚的名称是什么?各有什么功能?答:(1) 电源及晶振引脚VCC(40脚):+5V电源引脚VSS(20脚): 接地引脚XTAL1(19脚);外接晶振引脚(内置放大器输入端)XTAL2(18脚):外接晶振引脚(内置放大器输出端)(2) 限制引脚RST/VPD(9)为复位
12、/ 备用电源引脚为地址锁存使能输出/ 编程脉冲输入:输出访问片外程序存储器读选通信号:外部ROM允许访问/ 编程电源输入(3) 并行I/O口引脚P0.0P0.7(3932脚)P0口;P1.0P1.7(18脚)P1口;P2.0P2.7(2128脚)P2口;P3.0P3.7(1017脚)P3口。351系列单片机的封装有哪些类型?请说明每一种封装引脚之间的间隔 。 答:51系列单片机的封装有:40引脚双列直插封装(DIPdual in-line package),引脚之间的间隔 是100mil();44引脚方形扁平封装(QFP quad flat package)方式,引脚之间的间隔 是;44引脚带
13、引线的塑料芯片载体PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)。4什么是复位?单片机复位电路有哪几种,工作原理分别是什么? 答:复位使单片机复原原始默认状态的操作。单片机复位电路有:上电复位电路,由电阻和电容构成,通过上电时,电容相当于短路而使复位引脚在晶振有效的状况下保持2个机器周期的高电平;按钮开关复位电路,由两个电阻的分压构成,通过手工按下按钮,使复位引脚在晶振有效的状况下保持2个机器周期的高电平。5通常的微机系统存储器构造有哪几种?MCS-51单片机存储器属于哪一类? CS-51可寻址多大空间?答:通常的微机系统存储器构造有两种构造,即哈佛构造和冯诺依曼构造(也叫
14、普林斯顿构造),MCS-51单片机存储器属于,MCS-51可寻址空间是两个64KB,即64KB的程序存储空间和64KB的数据存储空间。 6片内RAM中低128个单元划分为哪三个主要局部?各局部的主要功能是什么? 答:片内RAM中低128个单元划分为三个局部: 工作存放器区(00H-1FH),四组,每组8个,可作用工作存放器切换运用; 可位寻址区(20H-2FH),16B,位地址为00H-7FH,用作为按位寻址的空间; 用户RAM区(30H-7FH),80B,用作一般RAM单元或堆栈。7程序状态字存放器PSW各位的定义是什么? 答:程序状态字存放器PSW各位的定义如下:PSW.7 PSW.6 P
15、SW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0 PSW.7:进/借位标记CY,加法有进位时置1,减法有借位时置1; PSW.6:协助进位标记AC,加法运算低四位向高上四位有进位时置1; PSW.5、PSW.1:用户标记位F0和用户标记位F1, 保存用户的位数据;PSW.4、PSW.3:工作存放器选择限制位RS1和RS0,00至11分别选择四组工作之一作为当前工作存放器PSW.2 :溢出标记位OV,有符号数加、减运算结果有溢出或乘除上结果异样(乘法运算结果大于255即乘积在BA中,或除法运算除数为0)时置1 PSW.0:奇偶标记位P,累加器A中1的个数为奇数时置1。8什么是
16、时钟周期?什么是机器周期?什么是指令周期?当振荡频率为12MHz时,一个机器周期为多少微秒?答:时钟周期又叫振荡周期或拍,用P表示,是MCS-51单片机中最小的时间单位,在一个时钟周期内,CPU完成一个最根本的动作。机器周期:由12个时钟周期构成,完成一个根本操作指令周期:是执行一条指令所需的时间,依据指令的困难性,可由14个机器周期构成。当振荡频率为12MHz时,一个机器周期为1微秒。9P0、P1、P2和P3口的构造和功能分别是什么?答:P0口的每一位由1个锁存器 、2个三态缓冲器 、1个输出限制电路(非门 X、及门、电子开关MUX、输出驱动电路构成,其功能既可以作为通用I/O口实现输入/输
17、出功能,也可作为单片机地址线的低8位和数据线实现外部扩展功能。在用作输入输出口时,需外接上拉电阻。P1口的每一位由1个锁存器 、1个场效应管驱动器V和2个三态门缓冲器构成,其作用是用作输入输出口P2口的每一位由1个锁存器、2个三态缓冲器、1个输出限制单元、1个输出驱动单元构成,其功能是用作输入输出口,或地址总线的高8位。P3口的每一位由1个锁存器、2个三态缓冲器、1个第二功能限制单元 、1个输出驱动单元构成,其作用是用作输入输出口或第二功能。1051单片机引脚ALE的作用是什么?当51不外接存储器时,ALE上的输出的脉冲频率是多少?答:51单片机引脚ALE的作用是对外部存储寻址时锁存P0口输出
18、的低8位地址,当51不外接存储器时,ALE上的输出的脉冲频率是fosc/6。第3章 单片机的汇编语言及程序设计 习题1MCS-51单片机有哪几种寻址方式?适用于什么地址空间?答:MCS-51单片机有7种寻址方式:干脆寻址、存放器寻址、存放器间接寻址、马上寻址、变址寻址、位寻址、相对寻址。干脆寻址方式:操作数的地址由指令干脆给出,适用于片内RAM的全部地址空间;如 MOV A,68HMOV A,PSW存放器寻址方式:指令给出的是存放器的编码,操作数在编码指定的存放器中,适用于片内00H至1FH的32个字节,用R0,R7表示,通过PSW的RS1和RS0选择组号确定对应32个字节中的其中8个,还有累
19、加器A,以及乘除法指令中的A和B存放器,位寻址方式中的布尔累加器C;MOV A,R1MUL ABINC DPTR存放器间接寻址方式:指令给出的是存放器的编码,操作数地址在编码指定的存放器中,适用于片内RAM的全部空间,其中52系列中的80H至FFH只能用存放器间接寻址;如 MOV A,R0MOV A,R1MOVX A,DPTR马上寻址方式:操作数本身在指令中干脆,给出适用于用8位马上数对片内RAM全部地址单元赋值,也可用16位马上数对DPTR赋值; 如MOV A,#0E2HMOV DPTR,#2000H变址寻址方式:以DPTR或PC作为基地址存放器,以累加器A作为变址存放器,将基址存放器及变址
20、存放器的内容相加形成操作数的实际地址的一种寻址方式,变址寻址方式适用于程序存储器ROM,仅有三条指令如下:MOVC A,A+DPTRMOVC A,A+PCJMP A+DPTR位寻址方式:指令中干脆给出操作数所在单元的位地址,适用于片内RAM中地址20H至2FH中的16个字节中的128个位地址空间和80H至FFH中地址中可以被8整除的全部SFR中的每个位地址空间;如MOV C,7FHMOV F0,CMOV C,ACC.7相对寻址方式:为相对转移指令而设,指令中干脆给出转移的相对偏移量,其转移目的在当前指令-128至127字节范围内的地址空间。如SJMP STARTHERE: SJMP HERE
21、;等效于: SJMP $2MCS-51单片机的PSW程序状态字中无ZERO(零)标记位,怎样推断某内部数据单元的内容是否为零?答:MCS-51单片机的PSW程序状态字中无ZERO(零)标记位,推断某内部数据单元的内容是否为零是能通过取数到A累加器,再推断A中的每一位是否为零来确定其值是否为零。3编程将内部RAM的20H-30H单元内容清零。解:设一个片内RAM指针R0,先指向首地址20H,通过累加器A清零,然后采纳间接寻址方式依次将A中的零值传送到指针所指的片内RAM单元,每传送一个字节,地址指针加1,直到到达地址为30H或到达计数器规定的17个字节为止。 程序1:MOV R0,#20H ;设
22、地址指针初值CLR A ;累加器清0CONT: MOV R0,A ;置0指针所指单元INC R0 ;地址指针加1CJNE R0,#31H,CONT ;指针未超过终点则接着SJMP $ ;暂停程序2:MOV R0,#20H ;设地址指针初值CLR A ;累加器清0MOV R7,#17 ;计数器赋初值,从20H到30H共17个字节 CONT: MOV R0,A ;置0指针所指单元INC R0 ;地址指针加1DJNZ R7, CONT ;计数器减1,非0,则接着SJMP $ ;暂停4编程查找内部RAM的32H41H单元中是否有0AAH这个数据,若有这一数据,则将50H单元置为0FFH,否则将50H单
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