单片机原理及接口技术(第三版)教材习题解答

单片机原理及接口技术教材习题全部解答

第1章 绪论

1-1解答：

第一台计算机的研制目的是为了计算复杂的数学难题。它的特点是：计算机字长为12位，运算速度为5 000次/s，使用18 800个电子管，1 500个继电器，占地面积为150 m2，重达30 t，其造价为100多万美元。它的诞生，标志着人类文明进入了一个新的历史阶段。

1-2解答：

单片微型计算机简称单片机。一个完整的单片机芯片至少有中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、定时/计数器及I/O接口等部件。

1-3解答：

单片机的发展大致经历了四个阶段： 第一阶段（1970—1974年），为4位单片机阶段； 第二阶段（1974—1978年），为低中档8位单片机阶段； 第三阶段（1978—1983年），为高档8位单片机阶段； 第四阶段（1983年至今），为8位单片机巩固发展阶段及16位单片机、32位单片机推出阶段。 1-4解答：

Intel公司的MCS-48系列、MCS-51系列、MCS-96系列产品； Motorola公司的6801、6802、6803、6805、68HC11系列产品； Zilog公司的Z8、Super8系列产品； Atmel公司的AT89系列产品；

Fairchild公司的F8和3870系列产品； TI公司的TMS7000系列产品； NS公司的NS8070系列产品；

NEC公司的μCOM87（μPD7800）系列产品； National公司的MN6800系列产品；

Hitachi公司的HD6301、HD63L05、HD6305。 1-5解答： （1）8031/8051/8751三种型号，称为8051子系列。8031片内没有ROM，使用时需在片外接EPROM。8051片内含有4KB的掩模ROM，其中的程序是生产厂家制作芯片时烧制的。8751片内含有4KB的EPROM，用户可以先用紫外线擦除器擦除，然后再利用开发机或编程器写入新的程序。

（2）8032A/8052A/8752A是8031/8051/8751的增强型，称为8052子系列。其中片内ROM和RAM的容量比8051子系列各增加一倍，另外，增加了一个定时/计数器和一个中断源。

（3）80C31/80C51/87C51BH是8051子系列的CHMOS工艺芯片，80C32/80C52/87C52是8052子系列的CHMOS工艺芯片，两者芯片内的配置和功能兼容。

1-6解答：

8052子系列片内ROM和RAM的容量比8051子系列各增加一倍，另外，增加了一个定时/计数器和一个中断源。

1-7解答：

AT89系列单片机是美国Atmel公司的8位Flash单片机产品。它的最大特点是在片内含有Flash存储器，在系统的开发过程中可以十分容易地进行程序的修改，使开发调试更为方便。AT89系列单片机以8031为内核，是与8051系列单片机兼容的系列。

1-8解答：

高档型单片机有AT89S51、AT89S52、AT89S53和AT89S8252等型号，其中AT89S51有4KB可下载Flash存储器，AT89S52、AT89S8252有8KB可下载Flash存储器，AT89S53有12KB可下载Flash存储器。

第2章 MCS-51系列单片机的结构及原理

2-1解答：

MCS-51单片机由8个部件组成：中央处理器（CPU），片内数据存储器（RAM），片内程序存储器（ROM/EPROM），输入/输出接口（I/O口，分为P0口、P1口、P2口和P3口），可编程串行口，定时/计数器，中断系统及特殊功能寄存器（SFR）。

中央处理器（CPU）：单片机的核心部分，它的作用是读入和分析每条指令，根据每条指令的功能要求，控制各个部件执行相应的操作。

片内数据存储器（RAM）：存放各项操作的临时数据。 片内程序存储器（ROM/EPROM）：存放单片机运行所需的程序。 输入/输出接口（I/O口）：单片机与外设相互沟通的桥梁。

可编程串行口：可以实现与其它单片机或PC机之间的数据传送。

定时/计数器：具有可编程功能，可以完成对外部事件的计数，也可以完成定时功能。 中断系统：可以实现分时操作、实时处理、故障处理等功能。 特殊功能寄存器（SFR）：反映单片机的运行状态，包含了单片机在运行中的各种状态字和控制字，以及各种初始值。

2-2解答：

EA引脚是片内外程序存储器的选择信号。当EA端保持高电平时，访问内部程序存储器，但在PC（程序计数器）值超过0FFFH（对于8051/8751/80C51）或1FFFH（对于8052）时，将自动转向访问外部程序存储器。当EA端保持低电平时，不管是否有内部程序存储器，则只访问外部程序存储器。

由于8031片内没有程序存储器，所以在使用8031时，EA引脚必须接低电平。 2-3解答：

在MCS-51单片机中，除P3口具有第二功能外，还有3条控制线具有第二功能。 P3口的第二功能：

P3.0—RXD：串行数据接收端 P3.1—TXD：串行数据发送端

P3.2—INT0：外部中断0申请输入端 P3.3—INT1：外部中断1申请输入端 P3.4—T0：定时器0计数输入端 P3.5—T1：定时器1计数输入端 P3.6—WR：外部RAM写选通 P3.7—RD：外部RAM读选通 3条控制线的第二功能：

ALE—PROG：片内EPROM编程脉冲。片内具有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。

RESET—VPD：备用电源。VCC掉电期间，此引脚可接备用电源，以保持内部RAM数据不丢失。 EA—VPP：片内EPROM编程电源。在对片内具有EPROM的芯片进行编程时，此引脚用于施加21V编程电源。

2-4解答：

MCS-51单片机的内部存储空间分为数据存储器和程序存储器。

内部数据存储器：共256字节单元，包括低128个单元和高128个单元。低128字节又分成3个区

域：工作寄存器区（00H~1FH），位寻址区（20H~2FH）和用户RAM区（30H~7FH）。高128字节是供给特殊功能寄存器使用的，因此称之为特殊功能寄存器区。

内部程序存储器：在8031片内无程序存储器，8051片内具有4KB掩模ROM，8751片内具有4KBEPROM。

2-5解答：

MCS-51单片机提供了4组工作寄存器，对于当前工作寄存器组的选择，是通过PSW中的RS1和RS0来进行选择。具体关系如下表：

RS1 0 0 1 1 RS0 0 1 0 1 当前寄存器组 第0组工作寄存器 第1组工作寄存器 第2组工作寄存器 第3组工作寄存器

2-6解答：

内部RAM低128个单元按用途分成3个区域：工作寄存器区（00H~1FH），位寻址区（20H~2FH）和用户RAM区（30H~7FH）。

2-7解答：

DPTR是数据指针寄存器，是一个16位寄存器，用来存放16位存储器的地址，以便对外部数据存储器RAM中的数据进行操作。DPTR由高位字节DPH和低位字节DPL组成。

2-8解答：

所谓堆栈，顾名思义就是一种以“堆”的方式工作的“栈”。堆栈是在内存中专门开辟出来的按照“先进后出，后进先出”的原则进行存取的RAM区域。堆栈的用途是保护现场和断点地址。在8051单片机复位后，堆栈指针SP总是初始化到内部RAM地址07H。从08H开始就是8051的堆栈区，这个位置与工作寄存器组1的位置相同。因此，在实际应用中，通常要根据需要在程序初始化时对SP重新赋值，以改变堆栈的位置。

2-9解答：

程序状态字寄存器PSW是8位寄存器，用于存放程序运行的状态信息。 CY（PSW.7）：进位标志位。 AC（PSW.6）：辅助进位标志位。 F0（PSW.5）、F1（PSW.1）：用户标志位。 RS1（PSW.4）、RS0（PSW.3）：工作寄存器组选择位。 OV（PSW.2）：溢出标志位。 P（PSW.0）：奇偶标志位。 2-10解答：

P0口由一个所存器、两个三态输入缓冲器、场效应管、控制与门、反相器和转换开关组成；作为输出口时，必须外接上拉电阻才能有高电平输出，作为输入口时，必须先向锁存器写“1”；作为普通I/O口使用或低8位地址/数据总线使用。

P1口内没有转换开关，但有上拉电阻；只用作普通I/O口使用。

P2口比P1口多了一个转换控制开关；作为普通I/O口使用或高8位地址线使用。 P3口比P1口增加了与非门和缓冲器；具有准双向I/O功能和第二功能。 上述4个端口在作为输入口使用时，应注意必须先向端口写“1”。 2-11解答：

指令周期：执行一条指令所需要的时间。

机器周期：CPU完成一个基本操作所需要的时间。