单片机原理与应用部分习题解答.doc
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1、. .?单片机原理与应用?习题答案习 题 一1简述计算机控制系统的根本组成。计算机的硬件系统由运算器、控制存储器、输入设备和输出设备共五个局部组成。运算器由算术逻辑单元ALU、累加器、数据缓冲存放器和状态存放器组成。运算器在控制器的控制下,完成对取自部存储器或部存放器的数据进展算术或逻辑运算,并产生相应的标志存放到状态存放器中。控制器控制着单片机完成各种操作。主要完成取指令、将指令翻译成计算机的各种微操作并执行指令,同时控制计算机各部件有条不紊地工作等。控制器和运算器合在一起称为中央处理器,即CPU(Central Processing Unit)。他是计算机的核心部件。存储器为计算机的记忆部
2、件,用于存放计算机的程序和数据,一般可分为只读存储器ROM和随机存储器RAM。输入设备用于用户向计算机输入原始的数据和程序,并将其转换为计算机能够识别的二进制代码存入计算机中。常用的输入设备有键盘、鼠标、光电笔、扫描仪等。输出设备用于将计算机处理的结果转换成人或其它设备能够识别和接收的形式,如字符、文字、图形等。常用的输出设备有打印机、显示器、绘图仪等。我们把输入设备和输出设备合在一起称为计算机的输入/输出设备或外部设备。2什么叫单片机?简述单片机的特点、应用场合与开展前景。所谓的单片机就是将计算机的CPU、存储器、I/O接口电路、定时器/计数器、中断部件等计算机的功能部件集成在一块芯片上,形
3、成单芯片的,具备独特功能的微型计算机。单片机的特点: 1抗干扰能力强,工作温度围宽。2高的可靠性。3控制功能强,数值计算能力相对较差。4指令系统比通用微机的指令系统简单,并具有许多面向控制的指令. 5具有很高的性价比。单片机的应用领域: 1工业控制领域单片机广泛应用于工业过程控制与监测、机电一体化系统、工业机器人等领域。2家用电器领域3办公自动化领域4商业营销领域5智能仪器仪表领域6其它领域在汽车与航空航天器电子系统中.单片机的开展前景:8位单片机仍是单片机的主流机型从单片机开展的趋势来说,主要向着大容量高性能、小容量低价格、外围电路装化方向开展。3 解释以下名词。字长: 字长是指计算机的运算
4、器能同时处理的二进制数据的位数,它与计算机的功能和用途有很大关系。 字节:通常称8位二进制数为一个字节,以B表示。 BCD码 :BCD码是用二进制编码来表示十进制数。常用的BCD码有8421码2421码 ASCII码:ASCII码有7位和8位两种字符编码形式。常用的是7位ASCII码,它包括26个大写和26个小写的英文字母、10个数字、以及一些专用字符。7位编码的ASCII码,实际上也是采用8位二进制,但最高位置0用作校验,故最多可表示128个字符。4请将以下十六进制数转换为二进制数。 EDH3FF.2H 10ADH 2DFC.0BHEDH(11101101B3FF.2H(111111 111
5、1.001)B10ADH(01)B2DFC.OBH100.00001011)B 5请将以下二进制数转换为十六进制数。11010B 1AHB13C58H10011B13H.0011110111B754.3DCH1100011B63H0.11111001BBA0.F9H100000000.00001B100.08H6请将以下十六进制数转换为十进制数。 3DCH 0F.8H10FFH ABCDH3DCH988D0F.8H15.5D10FFH4351DABCDH43981D7请将以下二进制数转换为十进制数。 11.01B 1111 1111 1111 1111B11.01B=3.25D 111 111
6、1 1111 1111B=65535D8请将以下十进制数转换为十六进制数。 15.25 3300 124.125 307215.25F.4H124.1257E.2H33000CE4H30720C00H9以下二进制数假设为无符号数,它们的值是多少?假设为带符号数,它们的值又是多少?均用十进制表示 01101110B 01011001B10001101B 11111001B二进制无符号数有符号数01101110B11011001011001B898910001101B141-1311111001B248-12010假设用字长为位的存放器存放带符号整数,机器数的最大值和最小值是多少?真值是多少?如用
7、来存放带符号小数,最大值和最小值是多少?真值是多少?7FH,80H,-128127,11用位二进制数写出以下各数的原码、反码和补码。 +21 -21 +127 -128 -1原 码反 码补 码+21000101010001010100010101-21100101011110101011101011+127011111110111111101111111-128100000001111111110000000-110000001111111101111111112求出以下各补码表示的二进制数的真值。 00000000 01111111 10000000 1111111100000000+001
8、11111112710000000-12811111111-113X=37,Y=51,分别用原码、反码、补码计算X+Y,X-Y,Y-X的值,并判断运算结果的正误原码、反码略补码X补=00100101B Y补=00110011BX+Y 00100101+00110011 01011000 正确X-Y 00100101 -00110011 11110010 正确Y-X 00110011- 0010010100001110 正确14将以下十进制数用8421 BCD码表示。1645 1989 2003 48.21 0.543616450010119890100120030001148.21010010
9、00.001000010.54360.1011015查表求09十个数字相应的ASCII码。00110000501101011011000160110110201100107011011130110011801110004011010090111001习 题 二1MCS-51系列单片机具有哪些主要逻辑部件?各有什么主要功能?中央处理器CPU,存储器,I/O接口。8051中央处理器由运算器、控制器和控制逻辑组成,其中还包括中断系统与局部特殊功能存放器。1运算器,包括一个可进展8位算术运算和逻辑运算的ALU单元,8位的暂存器TMP1和暂存器TMP2,8位累加器ACC,8位存放器B和程序状态存放器PS
10、W。2控制器,包括程序计数器PC、指令存放器IR、指令译码器ID、振荡和定时电路等局部。8051单片机的片有ROM和RAM两类存储器,它们有各自独立的存储地址空间,与一般微机的存储器配置方式不一样。1程序存储器ROM,8051及8751片均有4KB字节容量的程序存储器,地址0000H开场,用于存放程序和表格常数,8031片无ROM,使用时要进展片外扩展。2数据存储器RAM,8051/8031/8751片数据存储器均为128B,地址为00H7FH,用于存放运算的中间结果、数据暂存及数据缓冲等。这128字节的RAM中,有32个字节单元可指定为工作存放器。8051片RAM和工作存放器排在一起并统一编
11、址,这与一般微处理器是不同的。此外,片还有21个特殊功能存放器,地址为80HFFH。8051有四个8位并行接口,即P0P3,它们是双向端口,可用于输入也可用于输出,每个端口各有8条I/O口线。这四个端口有四个锁存器,同RAM统一编址,因此,可以把I/O口当作一般特殊功能存放器来寻址。2. MCS-51单片机有哪些信号需要芯片引脚以第二功能的方式提供?口线第二功能P3.0RXD串行口输入P3.1TXD串行口输出P3.2 (外部中断0输入)P3.3外部中断1输入P3.4T0定时器0的外部输入P3.5T1定时器1的外部输入P3.6(片外数据存储器写选通)P3.7片外数据存储器读选通3单片机四个I/O
12、端口的作用是什么?单片机的片外三总线是如何分配的?P0口作为地址/数据总线使用,也可以作通用I/O口使用。P1口是一个准双向I/O口,P1口的每一位都能独立地用作输入线或输出线。当系统扩展有256B64KB的外部程序存储器时,P2口用于输出高8位地址时,P2口不能再作I/O口用。当CPU对片存储器和I/O口进展读写操作时P2口作为一般的I/O口使用。当CPU对片外存储器或I/O口进展读写时P2口用于输出高8位地址A15A8。P3口除了具有P1口的双向I/O功能之外,还可以使P3口的各引脚具有第二功能。当P3口用于第二功能时,8位口线按位独立定义。三总线的分配:P0口作地址/数据复用口,P0口作
13、为数据总线D0D7和低8位地址总线,P2口作高8位地址总线A0A15,P3口作为 控制总线。4 MCS-51单片机存储器从物理构造上和逻辑上分别可划分几个空间?8051单片机的存储器从物理上分四个存储空间:片程序存储器、片外程序存储器、片数据存储器、片外数据存储器。从用户的角度考虑,8051单片机的存储器又可分三个逻辑空间:片、片外统一遍址的64KB0000HFFFFH程序存储器地址空间使用16位地址线,256B的片数据存储器地址空间00HFFH,其中80HFFH仅有二十几个字节单元供特殊功能存放器专用,片外可扩展的64KB0000HFFFFH数据存储器地址空间使用16位地址线。5数据存储器R
14、AM是怎样划分的?分别作什么用?单片机的片RAM最大可寻址256个单元。它们又分为两个局部,低128字节00H7FH,是真正的RAM区;高128字节80HFFH为特殊功能存放器SFR区。 片RAM低128字节区域。 8051片真正可作数据存储器用的只有128个RAM单元,即00H7FH地址空间。他们又可划分为三个区域:工作存放器区、位寻址区和数据缓冲区。工作存放器区占00H1FH的32个RAM单元,分为四组工作存放器,每组由8个工作存放器R0R7组成。位寻址区位于工作存放器区后的16个RAM单元,其单元地址为20H2FH,共168=128位,可用位寻址方式访问其各位,其位地址为00H7FH。位
15、于位地址之后的30H7FH共80个RAM单元是用户RAM区,也称为数据堆栈缓冲区。该区域主要用于存放用户数据或作堆栈区使用。MCS-51单片机片高128字节的RAM中,离散地分布着21个具有特殊功能的存放器SFR,他们包括程序状态字存放器、累加器、I/O口锁存器、定时/计数器,串口数据缓冲器、数据指针等。 6. 8051单片机有多少特殊功能存放器?21个7数据指针DPTR和程序计数器PC都是16位存放器,它们有什么不同之处?DPTR是一个16位的特殊功能存放器,它是用8位DPH和8位DPL两个独立的8位存放器来表示的16位地址。当对64KB片外RAM寻址时,DPTR可以作间地址存放器使用,执行
16、MOVX A,DPTR指令或MOVX DPTR,A指令。在访问程序存储器时,DPTR作基址,执行MOVC A,A+DPTR指令,以读取程序存储器存放的表格常数。程序计数器PC是一个16位专用计数器,在物理构造上是独立的,不属于特殊功能存放器SFR。PC用于存放CPU下一条要执行指令的地址,即程序存储器地址。PC本身是没有地址的,是不可以寻址的,因此用户不能对它进展读写操作,但可以通过转移、调用、返回等指令改变其容,从而实现程序的转移。PC的寻址围为64KB。8程序状态字存放器PSW的作用是什么?常用状态有哪些位?作用是什么?PSW是一个8位特殊功能存放器,用于存放程序的状态和指令的执行状态,供
17、程序查询和判别用。PSW字节地址为D0H,其每一位还有位地址,各位位置如下:D7D6D5D4D3D2D1D0CYACF0RS1RS0OV未用P各位说明如下:CY:进位标志位。在执行加、减法指令时,如果运算结果的最高位D7位有进位或借位,CY位被置“1”,否那么清“0”。AC:半进位标志位。在执行加、减法指令时,其低半字节向高半字节有进位或借位时D3位向D4位,AC位被置“1”,否那么清“0”。AC位主要被用于BCD码加法调整,详见DA指令。F0:用户自定义标志位。用户根据自己的需要对F0赋以一定含义,由用户置位、复位,作为软件标志。RS1和RS0:工作存放器组选择位。它们的0、1组合状态用来确
18、定当前工作存放器组,前已详述。OV:溢出标志位。在补码运算,当运算结果超出-128+127的围时溢出,OV位被置“1”,无溢出,OV位为“0”。P:奇偶校验标志位。每条指令执行完毕,A中有奇数个1,那么P=1,否那么P=0。该标志位用在串行通信中,常用奇偶校验的方法检验数据传输的可靠性。9什么是RAM?什么ROM?试区分其性能和用途?存储器是在使用过程中利用程序随时可以写入信息,又可以随时读出信息的存储器。一般情况下,我们用此存储器存储数据或运算的中间结果,所以也称之为数据存储器。它分为双极型和MOS型两种,前者读/写速度高,但功耗大,集成度低,故在微型机中几乎都用后者。MOS型存储器又可分为
19、三类。1静态RAM 即SRAM(Static RAM),其优点是状态稳定,只要不掉电,信息不会丧失,不需要刷新电路;缺点是集成度低。静态RAM适用于不需要大存储容量的微型计算机系统中。2动态RAM 即DRAM(Dynamic RAM),其存储单元以电容为根底,电路简单,集成度高。但存在电容中电荷由于漏电会逐渐丧失的问题,因此DRAM需定时刷新。它适于大存储容量的计算机,常说的存条就是由DRAM组成。3非易失RAM或掉电自保护RAM 即NVRAM(Non Volative RAM)。这种RAM是由SRAM和EEPROM共同构成的存储器,正常运行时和SRAM一样,而在掉电或电源有故障的瞬间,它把S
20、RAM的信息保存在EEPROM中,从而使信息不会丧失。NVRAM多用于存储非常重要的信息和掉电保护。程序存储器ROM用于存放编好的系统程序和表格常数等,这些是不变信息,一般存放在只读存储器ROM中,只读存储器有ROM、PROM、EPROM、E2PROM等。1掩膜ROM这种存储器的存储电路对0和1两种状态,是在制造时由生产厂家根据用户需求,通过掩膜工艺制作或不制作晶体管栅极来实现的,一旦制作完毕,存储容不可修改。2PROM是针对掩膜ROM的不可修改而提出的。掩膜ROM在用户软件开发时不能更改,故PROM是由用户编程。PROM出厂时为熔丝断裂型,编程输入时,对需要写1的单元通过大电流熔断其熔丝,丝
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