单片机原理及应用（曹克澄）课程课后习题答案

P3.1 P3.2 P3.3 TXD（串行输出端） INT0（外部中断P3.5 T1（定时器1的外部输入） P3.6 P3.7 WR（片外数据存储器写选通控制输出） RD（片外数据存储器读选通控制输出） 0输入） INT1（外部中断1输入） （2）系统复位后，P0～P3口的32个管脚均输出高电平，因此在系统的设计过程中，应保证这些管脚控制的外设不会因为系统复位而发生误动作。

（3）P0～P3口输出级的电路结构有所不同。P0口是三态输出，其每个管脚均可以驱动8个LSTTL输入，而P1～P3口的输出级均有上拉电阻，每个管脚可驱动4个LSTTL输入。

（4）每个并行口，可定义一部分管脚为输入脚，另一部分管脚为输出脚，没有使用的管脚可以悬空。

4.简述8051单片机存储器的组织结构和片内RAM的地址空间分配。

答：8051单片机的存储器包括程序存储器和数据存储器，从用户使用的角度可分为三个逻辑地址空间：

（1）片内、片外统一编址的64KB程序存储器地址空间0000H～0FFFFH； （2）64KB的外部数据存储器或扩展I/O口地址空间0000H～0FFFFH；

（3） 256B的片内数据存储器地址空间00H～FFH（包括低128B的内部RAM地址00H～7FH和高128B的特殊功能寄存器地址空间，21个SFR离散地分布在这个区域）。

内部RAM共有128个单元，根据用途可划分为工作寄存器区、位寻址区和通用RAM区，各区域的特性如下：

（1）工作寄存器区（00H～1FH） 寄存器区32个单元共分4个组，每个组有8个8位的寄存器R0～R7。在任何时刻，四个组中只能有一组可以成为当前工作寄存器组使用，其他三组作为一般的内部RAM使用。当前工作寄存器组由程序状态字寄存器PSW的RS0和RS1两位的状态来决定。

（2）位寻址区（ 20H～2FH）共16个单元，每个单元有8个位，每个位都有一个位地址，编号为00H～7FH，位寻址区的16个单元也可以按字节寻址，作为一般的内部RAM使用。

（3）通用RAM区（30H～7FH） 这部分存储空间作为一般的内部RAM区或堆栈区，CPU只能按字节方式寻址。

5.8051单片机有哪些特殊功能寄存器？

答：8051单片机有21个8位的特殊功能寄存器（SFR），它们的地址离散地分部在内部数据存储器的80H~FFH地址空间。

在8051单片机结构中，21个SFR在物理上是分散在片内各功能部件中：

（1）CPU的中SFR：Acc、B、PSW、SP和DPTR（16位寄存器，由DPH和DPL组成）； （2）定时/计数器单元中的寄存器：TMOD、TCON、T0（16位寄存器，由TH0和TL0

组成）和T1（16位寄存器，由TH1和TL1组成）；

（3）并行I/O口寄存器：P0、P1、P2和P3； （4）中断系统内的寄存器：IE和IP；

（5）串行端口中的寄存器：SCON、SBUF和PCON。

6．程序计数器PC的功能和特点？

答：程序计数器PC是一个16位的专用寄存器，用来存放即将要执行的指令地址，可对64KB的程序存储器直接寻址。它具有自动加1功能，当CPU要取指令时，PC的内容送地址总线上，从存储器中取出指令后，PC内容则自动加1，指向下一条指令，从而保证程序按顺序执行。PC虽然也是CPU内部的一个寄存器，但它在物理结构上是独立的，没有地址，是不可寻址的，用户无法对它进行直接读写，不属特殊功能寄存器。

7．什么叫堆栈？堆栈指针SP的作用是什么？8051单片机堆栈的最大容量是多少字节？

答：堆栈是按照“先进后出，后进先出”的原则来存取数据的一个内部RAM区域，这个存储器区域的一端是固定的（栈底），另一端是活动的（栈顶），每个存储单元是不能按字节任意访问的。

堆栈指针SP始终指向栈顶单元，栈顶随着数据入栈和出栈上下浮动。 8051单片机堆栈的最大容量是128字节。

8．8051单片机是如何确定和改变当前工作寄存器组？

答：在任何时刻，8051单片机的四个工作寄存器组中只能有一组可以成为当前工作寄存器组使用，其他三组作为一般的内部RAM使用。当前工作寄存器组由程序状态字寄存器PSW的RS0和RS1两位的状态来决定，如表所示。

当前工作寄存器组的选择 RS1 RS0 被选寄存器组 0 0 1 1 的工作寄存器组。

9．单片机复位后，CPU使用了哪一组工作寄存器？工作寄存器R0～R7对应的单元地址是什么？

答：单片机复位后，RS1和RS0都为0，CPU选中第0组作为当前工作寄存器组，工

0 1 0 1 0组 1组 2组 3组 寄存器R0～R7的地址 00H～07H 08H～0FH 10H～17H 18H～1FH 根据需要，用户可以利用传送指令或位操作指令改变RS1和RS0的内容来选择不同

作寄存器R0～R7对应的单元地址是00H～07H。

10．程序状态字寄存器PSW的作用是什么？各位的作用是什么？

答：PSW是一个8位的特殊功能寄存器，由一些标志位组成，用于存放程序运行中的各种状态信息。它可以进行位寻址。各位的作用如下：

Cy：进位标志位。在进行加（或减）法运算时，若操作结果的最高位（D7位）有进位（或借位）时，Cy由硬件置1，否则Cy清0。在进行位操作时，Cy又是位累加器，指令助记符用C表示。

AC：辅助进位标志位。在进行加（或减）运算时，若操作结果的低半字节（D3位）向高半字节产生进位（或借位）时，AC位将由硬件自动置1，否则AC位清0。

F0：用户标志位。用户根据需要对F0置位或复位，作为软件标志。

RS1和RS0：工作寄存器组选择控制位。由用户用软件改变RS1和RS0的状态，以选择内RAM中的哪组工作寄存器为当前工作寄存器组。

OV：溢出标志位。当进行补码运算时，运算结果超出－128～＋127范围时，产生溢出，则OV自动置1，否则OV清0。

PSW.1：保留位。8051中未定义。

P：奇偶校验标志位。每条指令执行完后，该位始终跟踪累加器A中1的数目的奇偶性。如果A中有奇数个1，则P＝1；否则P＝0。

11．什么是时钟周期、机器周期和指令周期？

答：（1）时钟周期（又称为振荡周期）是指振荡器产生一个振荡脉冲信号所用的时间，是振荡频率的倒数，称为拍节。

（2）机器周期是指CPU完成某一个规定操作所需的时间，8051单片机的一个机器周期包含6个状态，并依次表示为S1～S6，每个状态分为2个节拍。因此一个机器周期包含12个时钟周期（振荡周期），依次表示为：S1P1、S1P2、S2P1、?、S6P1、S6P2。

（3）指令周期是指CPU执行一条指令所需要的时间称为指令周期。MCS-51单片机指令周期根据指令的不同，可包含有1或2或4个机器周期。

12．8051单片机复位后寄存器PC、A、PSW、SP 、P0～P3的状态各是什么？复位后内部RAM中的数据有何影响？

答：8051单片机复位后PC为0000H，A和PSW均为00H，SP为07H，P0～P3均为FFH。 单片机的复位不影响内部RAM的状态（包括工作寄存器Rn ）。

13．80C51如何进入节电工作方式？

答：只有CHMOS型单片机（如80C51）才有这种工作方式，有两种节电方式，即待机方式和掉电保护方式。

由片内SFR中的电源控制寄存器PCON的低4位来控制待机和掉电两种方式，其格式如下：

位 D7 D6 D5 — D4 — D3 D2 D1 PD D0 IDL 位名称 SMOD — GF1 GF0 （1）IDL：待机方式位。若IDL＝1，进入待机方式； （2）PD：掉电方式位。若PD＝1，进入掉电方式；

当PD和IDL同时为1，则先进入掉电工作方式。复位后，PCON中有定义的位均为0。