单片机课后习题答案 - 图文

Ⅳ、片 × × 0 1 1 × 0……0 1800H

× × 0 1 1 × 1……1 1BFFH

由于有3条地址线A15、A14和A10没有连接和使用，所以每片RAM都有23＝8kB地址重叠区。

2.10 用4片1k×8位RAM，一片2－4译码器，一片4－16译码器，请构成4k×8位容量的存贮器，画出存贮器的连接图。并要求：

（1）每一存贮单元的地址范围是唯一确定的，不存在地址重叠区； （2）给出所画的连接图中每块芯片的寻址范围；

（3）存贮器应具有扩展能力，即能扩展到64k×8位的存贮容量。 若要扩展到最大容量，除了增加存贮器芯片外，还要增添什么器件？

解：按照第一个要求，必须通过全译码来产生片选信号。即每个片选信号必须由6个高位地址线的组合来产生。由于提供了两种不同的译码器，产生这种片选信号并不难。但连接的方式不止一种，而且不同的连接方式各个存贮器芯片的地址区也可以不同。下图是两种可能出现的方案。

在第一种方案中，4片RAM的地址为： Ⅰ片：0000H-03FFH； Ⅱ片：0400H-07FFH； Ⅲ片：0800H-0BFFH； Ⅳ片：0C00H-0FFFH；

第二种方案的意图是以地址线A10来控制4－16译码器Y0的输出是为1还是为0：当A14A13A12A11A10=00000时Y0＝0；当A14A13A12A11A10=00001时Y0＝1。再加上A15的控制，可以得到4个片选信号，从而确定4片RAM的地址为：

Ⅰ片：0000H-03FFH； Ⅱ片：0400H-07FFH； Ⅲ片：8000H-83FFH； Ⅳ片：8400H-87FFH；

但是，这个方案并不能满足题目中第一个要求，即每片RAM的地址区并不是唯一的。因为4－16译码器的Y0＝1可能出现的机会很多，实际上，只要A14A13A12A11A10≠00000时，都可以使Y0＝1。所以这个方案并不能用。

若要把存贮容量扩展到64kB，则除了增加1kB RAM芯片的数量外，还要通过全译码方法产生64个片选信号。由于已经有1片4－16译码器和1片2－4译码器，所以只需要再增加3片4－16译码器就可以实现：即用2－4译码器的4个输出控制4片4－16译码器的4个使能端，就可以在4片4－16译码器的输出端，获得64个片选信号。

2.11某系统的存储器中配备有两种芯片：容量为2K×8位的ROM和容量为1K×8位的RAM。它采用74LS138译码器来产生片选信号：Y0、Y1和Y2直接接到三片ROM（#1、#2和#3）；Y4和Y5则再通过一组门电路产生4个片选信号接到4片RAM（#4、#5、#6和#7），连接的简图如图2.20所示。试确定每一片存储器的寻址范围。各存储器芯片的片选信号都是低电平有效。

图2.20

解：要74LS138译码器正常工作，则有A14?0,A15?1。

若要选中ROM #1，则必须Y0输出为低电平，而其它输出为高电平，Y0?0对应于

A11?0,A12?0,A13?0；

同理，若要选中ROM #2，则Y1?0，而其它输出为高电平， Y1?0对应于A11?1,A12?0,A13?0；若要选中ROM #3，则Y2?0，而其它输出为高电平，Y2?0对应于A ,A13?0。11?0,A12?1若要选中RAM #4，必须Y4输出为低电平的同时A10?0， Y4?0对应于A11?0,A12?0,A13?1；同理，若要选中RAM #5，必须Y4输出为低电平的同时A10?1，Y4?0对应于

A11?0,A12?0,A13?；1

若要选中RAM #6，必须Y5输出为低电平的同时A10?0， Y5?0对应于A11?1,A12?0,A13?1；若要选中RAM #7，必须Y5输出为低电平的同时A10?1，Y5?0对应于A11?1,A12?0,A13?1； 而每一个存储器的最小地址为：A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0~000000000 最大地址为：A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0~111111111。

将以上分析结果列于下表：

A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 基本地址 8000H 87FFH 8800H 8FFFH 9000H 97FFH A000H A3FFH A400H A7FFH A800H ABFFH AC00H AFFFH ROM #1 1 ROM #2 1 1 ROM #3 1 1 RAM #4 1 1 RAM #5 1 1 RAM #6 1 1 RAM #7 1 1

3.1 8051单片机有多少个特殊功能寄存器？它们可以分为几组？各完成什么主要功能？ 解：8051单片机内部有21个特殊功能寄存器，它们可以分成6组：用于CPU控制和运算的有6个，即ACC，B，PSW，SP和DPTR（16位寄存器，算2个8位寄存器）；有4个用作并行接口，即P0，P1，P2和P3；有2个用于中断控制，即IE和IP；有6个用于定时/计数器，它们是TMOD，TCON及两个16位寄存器T0和T1；还有3个寄存器用于串行口，即SCON，SBUF和PCON。当然其中有些寄存器的功能不只是一种，也可以有另外的分组方法。如电源控制寄存器PCON除了用于串行口通信外，还可用于供电方式的控制。

3.2 决定程序执行顺序的寄存器是哪个？它是几位寄存器？它是不是特殊功能寄存器？ 解：决定程序执行顺序的寄存器是程序计数器PC。它是一个16位寄存器，但它不属于特殊功能寄存器。

3.3 DPTR是什么寄存器？它的作用是什么？它是由哪几个寄存器组成？

解：DPTR是数据存储器指针。因为在MCS-51系列单片机中，指令存储器和数据存储器是完全分开的，因此，当向数据存储器读写数据时，就需要有一个寄存器来存放数据存储器的地址，这个寄存器就是数据指针DPTR。它是一个16位寄存器，由DPH和DPL两个寄存器组成。可以通过指令直接把16位地址送给DPTR，也可以把高8位地址送给DPH，把低8位地址送到DPL。 3.4 MCS-51单片机引脚中有多少I/O线？它们和单片机对外的地址总线和数据总线有什么关系？地址总线和数据总线各是几位？

解：MCS-51单片机芯片的引脚中有32条I/O线，因为有4个8位并行口，共32条。51系列单片机没有独立的数据总线和地址总线，而是和一部分I/O线复用。具体来说，P0口的8条分时用作地址总线低8位和8位数据总线，而P2口8条线用作地址总线高8位。所以是16位地址总线和8位数据总线。

3.5 什么叫堆栈？堆栈指示器SP的作用是什么？8051单片机堆栈的容量不能超过多少字节？

解：堆栈是数据寄存器的一部分，这一部分数据的存取是按照先入后出、后入先出的原则进行的。堆栈指针SP在启用堆栈之前是用来决定堆栈的位置。如在8051芯片复位后，SP的值为07H，则决定了堆栈从08H开始设置。修改SP值可以使堆栈设置在内部RAM的其它部分。

在堆栈启用之后，SP指向堆栈顶部，即由SP来决定数据读出和存入堆栈的地址。8051单片机内部用作数据区的RAM的容量为128个字节，前8个字节要用来作为工作寄存器R0－R7。堆栈可以从08H开始设置直到7FH，共120个字节。但这只是最大可能的容量。一般情况下，内部RAM还要分出一部分作一般的数据区，或者还要用其中的位寻址区来用于位操作，等等。所以，8051的堆栈区是比较小的，使用时要注意到这个限制。 3.6 MCS-51单片机由哪几部分组成？

解：MCS-51单片机是个完整的单片微型计算机。具体包括CPU、存贮器和接口部分。存贮器的配置和芯片的型号有关，有三种情况，即片内无ROM，片内有掩模型ROM以及片内有EPROM。而随即存贮器RAM则每一种芯片都有。接口部分包括4个8位I/O口，两个16位定时/计数器和一个主要用于异步通信的串行接口。此外，它们还都内含时钟产生电路。 3.7 8051单片机的内部数据存储器可以分为几个不同区域？各有什么特点？

解：8051单片机内部数据存储器的容量为256个字节（地址为00H－FFH）。它可以分为两大部分，各占128个字节。前128个字节为读写数据区，地址为00H－7FH。后128个字节为特殊功能寄存器区，21个特殊功能寄存器分散地分布在这个区域，各有自己特定的地址。这个区域中，没有被特殊功能寄存器占用的单元也不能当作一般的RAM单元用

00H－7FH的RAM单元，都可按它们的直接地址来读写数据。而其中的前32个单元，即00H－1FH单元又称为工作寄存器区，安排了4组工作寄存器，每组8个，都用R0－R7来表示，并通过PSW寄存器中RS1和RS0来选组。通过工作寄存器R0－R7来对这部分数据单元读写数据，不仅速度快而且指令字节数也少。另一个区域为位寻址区，占用20H－2FH共16个单元，这16个单元的每一位都可以独立进行操作，共有128个可独立操作的位。而30H－7FH这80个单元则只能按它们的直接地址来操作。

3.8 MCS-51单片机寻址范围是多少？8051单片机可以配置的存储器最大容量是多少？而用户可以使用最大容量有是多少？

解：MCS-51单片机的指令存储器寻址范围为64KB，数据存贮器也有64KB寻址范围，地址都是从0000H－FFFFH，共有2×64KB的寻址范围。8051可以配置的外部存贮器就是2×64KB容量。但8051片内还配有存贮器，包括4KB容量的只读存贮器和256个字节的数据存贮器，总共容量为132.25KB。但用户可以使用的容量只有2×64KB再加上256个字节的数据存贮器。 3.9 8051单片机对外有几条专用控制线？其功能是什么？

解：一般的说法是8051单片机有4条专用控制线。它们是复位信号线RST，高电位有效，当有复位信号从此线输入时，使单片机复位。访问外部存储器控制信号EA，低电平有效，当此控制线为低电平时，单片机全部使用外部指令存储器，而当此控制线为高电平时，先使用片内的4KB指令存贮器（0000H－FFFFH），在4KB范围之外，才使用指令存储器（地址为1000H－FFFFH）。另有两条输出控制：外部程序存贮器的读选通信号PSEN和外部地址锁存器允许信号ALE。前者是低电平有效，在读外部程序存贮器时使用。后者是高电平有效，在锁存P0口输出的低8位地址时使用。

3.10 什么叫指令周期？什么叫机器周期？MCS-51的一个机器周期包括多少时钟周期？

解：完成一条指令的执行所需的时间叫做指令周期。对不同的指令，指令周期的长短是不一定相同的。机器周期则是指计算机完成某种基本操作所需的时间，一个指令周期由一个或几个机器周期组成，一个机器周期则包括若干个时钟周期。MCS-51单片机的一个机器周期包括12个时钟周期。但对有些微处理器来说，不同的机器周期所包含的时钟周期可能是不相同的。 3.11 为什么要了解CPU的时序？

解：了解CPU的时序就是了解在执行不同类型指令时CPU发出的控制信号有什么不用。了解CPU时序至少有两个目的，其一是掌握不同的指令或操作使用不同的控制信号后，便于CPU