第2章 答案

第二章 复习思考题答案

一、选择题

1： B 2： B 3： A 4： D 5： C 6： C 7： A 8： B 9： B 10：B 11：B 12：D 13：B 14：A 15：B 16：C 17：B 18：C 19：C 20：B 21：C 22：D 23：C 24：C 25：B 26：A 27：A 28：D 29：D 30：C 31：A 32：B 33：C 34：D 35：B 36：D 37：A 38：A 39：B 40：C

二、简答题

1. MCS-51单片机芯片包含哪些主要逻辑功能部件？各有什么功能？

中央处理器CPU：完成运算和控制操作。

存储器：内部数据存储器RAM用于存放程序的机器代码和常数；内部程序存储器用于存放可读写的数据。特殊功能寄存器用于存放相应功能部件的控制命令、状态和数据。

并行口：P0~P3除了可以作为基本的I/O功能之外，P3口的第二功能还提供了串行口、外部中断、外部计数等功能以及访问外部数据存储器和外部I/O口的控制信号。

串行口：用于串行通信。

定时/计数器：2个16位定时器/计数器，具有多种工作模式，用于计数、定时和产生串行通信的波特率。

中断系统：单片机有5个中断源，分别为2个外部中断、2个定时器/计数器溢出中断、1个串行口接收/发送中断，提供2个中断优先级。实现实时控制等。 2. MCS-51的控制总线信号有哪些？它们各起什么作用？

ALE——地址锁存控制信号，输出。ALE用于锁存地址总线的低八位。该信号频率为振荡器频率的1/6，可作为外部定时或时钟使用。

PSEN——外部程序存储器读选通信号，输出，PSEN为低电平时，CPU从外部程序存

储器的单元读取指令。

EA——内、外程序存储器选择控制端，输入，当EA接地（EA＝0）时，CPU对程序

存储器的操作仅限于单片机外部。当EA接高电平（EA＝1）时，CPU对程序存储器的操作从单片机内部开始，并可延伸到单片机的外部。

RESET——复位信号。在RESET引脚上保持2个机器周期以上的高电平，单片机复位。 3. MCS-51单片机的EA信号有什么功能？在使用8031时，EA引脚应如何处理？

EA为内、外程序存储器选择控制端，当EA接地（EA＝0）时，CPU对程序存储器的

操作仅限于单片机外部。当EA接高电平（EA＝1）时，CPU对程序存储器的操作从单片机内部开始，并可延伸到单片机的外部。

8031无片内ROM，所以EA必须接地。 4. 程序计数器PC的作用是什么？

程序计数器PC是一个16位的寄存器，用来存放下一条即将执行指令的地址。CPU每取一次机器码，PC的内容自动加1，CPU执行一条指令，PC的内容自动增加该指令的长度（指令的字节数）。CPU复位后，PC的内容为0000H，它意味着程序从头开始执行。 5. MCS-51单片机有哪些控制信号需要芯片引脚以第二功能的方式提供？

（1）串行口：P3.0作为串行口数据的接收端RXD；P3.1作为串行口数据的发送端TXD；

（2）外部中断触发信号的输入

P3.2作为外部中断INT0的中断触发信号的输入端； P3.3作为外部中断INT1的中断触发信号的输入端；； （3）外部计数脉冲的输入端

P3.4作为定时/计数器T0外部计数信号的输入； P3.5作为定时/计数器T1外部计数信号的输入； （4）访问外部RAM的读写控制信号

P3.6作为外部数据存储器写控制信号WR； P3.7作为外部数据存储器读控制信号RD

6．MCS-51单片机的存储器地址空间如何划分？各个空间的地址范围和容量是多少？ MCS－51单片机的存储器地址空间可分为以下5类：程序存储器，最大空间64K；片内数据存储器，128个单元；特殊功能寄存器，共21个；位寻址空间，211位；外部数据寄存器，最大空间64K。

7．简述内部RAM的功能分区？说明各部分的使用特点。

片内RAM分为3个区域：

（1）00~1FH：32个单元为工作寄存器区，包含4个工作寄存器组。

（2）20~2FH：16个单元为位寻址区。CPU可以对每一位按位地址直接操作。

（3）30~7FH：80个单元为数据缓冲区。数据缓冲区作为数据缓冲、数据暂存、作为堆栈区使用；这些单元只能按单元访问。

8．如何选择MCS-51单片机的当前工作寄存器组？

单片机当前工作寄存器组是由程序状态寄存器PSW中的RS1、RS0的状态决定： 当RS1、RS0=00时，选择工作寄存器组0区，R0~R7对应单元地址为00H~07H； 当RS1、RS0=01时，选择工作寄存器组1区，R0~R7对应单元地址为08H~0FH； 当RS1、RS0=10时，选择工作寄存器组2区，R0~R7对应单元地址为10H~17H； 当RS1、RS0=11时，选择工作寄存器组3区，R0~R7对应单元地址为18H~1FH； 9．堆栈有哪些功能？堆栈指针SP是多少位的寄存器？SP的作用是什么？在应用系统程序设计时，为什么要对SP重新赋值？

堆栈的功能是保护CPU执行程序的现场（如子程序调用、中断调用等）； 堆栈指针SP是8位寄存器；其作用是指出栈顶位置；

对SP重新赋值是为了避免堆栈向上生成时覆盖所存储的有效数据和标志，一般情况下，把堆栈区设在30H单元之后的区域。

10．MCS-51单片机有多少个可以寻址的特殊功能寄存器（SFR）？简要介绍它们的功能。 共21个，其中与CPU相关的有：ACC，B，PSW，SP，DPTR（DPH，DPL）。与并行I/O口相关的有：P0，P1，P2，P3。与串行口相关的有：SCON，SBUF，PCON。与定时器/计数器相关的有：TCON，TMOD，TH0，TL0，TH1，TL1。与中断系统相关的有：IP，IE。

B寄存器，用于乘除法运算，其他情况作为缓冲寄存器使用；

ACC：累加器，用于算数运算，逻辑运算，移位运算以及传送运算；

PSW：程序状态寄存器，用于反映累加器ACC参与运算时的一些特征，指出当前工作寄存器组；

DPTR可作为访问外部RAM的地址指针或作为访问程序存储器的基地址寄存器。 堆栈指针SP指出栈顶位置；

P0~P3作为 I/O口，P0和P2还可以作为地址和数据总线，P3可提供第二功能。 中断优先级寄存器IP用于设置中断源的优先级；中断控制寄存器IE控制中断开放和禁止，串行口控制寄存器SCON用于定义串口工作方式，控制数据的接收和发送，记录工作状态标志。：定时/计数器控制寄存器TCON记录中断标志，控制定时/计数器。 11．在MCS-51单片机中，CPU对特殊功能寄存器（SFR）访问有什么特点？

CPU访问这些SFR只能采用直接寻址方式，即按单元地址访问的模式。 12．简单说明MCS-51单片机PSW寄存器各个标志位的意义。

Cy进位位。在运算过程中，最高位D7有（借）进位时，（Cy）=1，否则，（Cy）=0；

AC辅助进位位。用于十进制数（BCD）运算。在运算过程中，当D3向D4位（即低四位向高四位）进（借）位时，（AC）=1，否则，（AC）=0；OV溢出标志位。在运算过程中，对于D6、D7两位，如果其中有一位有进（借）位而另一位无进（借）位时，（OV）=1，否则，（OV）=0；

P奇偶校验位。运算结束时，如果ACC中1的个数为奇数，（P）=1，否则，（P）=0。 F0用户标志位，用户在编程时可作为自己定义的测试标志位。 RS0、RS1寄存器组选择位，选择当前工作寄存器组。。 13．简述MCS-51单片机的位寻址空间的构成？

由两部分构成，一部分是内部RAM位寻址区20H~2FH单元的128位，位地址范围为00H~7FH，另一部分是11个单元地址尾数为0和8的SFR构成的位寻址区，共83位，位地址范围为80H~FFH。

14．MCS-51单片机的P0~P3口在结构上有何不同？在使用上各有什么特点？

MCS－51系列单片机的P0~P3并行口在结构上基本相同，每个并行口包含1个锁存器（特殊功能寄存器P0~P3）、1个输出驱动器和1个输入缓冲器。

P0当作为通用的I/O口使用时，输出电路是漏极开路的，因此，需要外接上拉电阻。另外，用作输入时，应先向输出口的锁存器写1，然后再读相应的引脚。P0可用作地址/数据总线，口的每位输出可以驱动8个TTL负载。

P1、P2、P3口的输出电路含有内部上拉电阻，口的每一位能驱动4个TTL负载，在作为输入口时，必须先对相应的锁存器写1，即进行设置输入口的操作。 15．把P1.4作为输入，外接一个开关，如果要读取开关的状态，如何操作？

当将P1.4作为输入之前，必须先向锁存器写入1，当P1.4输入数据时，“读引脚”信号有效，打开输入缓冲器，使数据进入内部总线，完成P1.4输入。

16．MCS-51单片机的时钟电路有几种实现方式？请分别给出相应的电路。

两种方式，内部方式和外部方式。内部方式利用单片机芯片上提供的反相放大器电路，在XTAL1，XTAL2引脚之间外接振荡源构成一个自激振荡器，自激振荡器与单片机内部时钟发生器构成单片机的时钟电路；如图1.1所示。

外部方式实现单片机的时钟电路时，单片机的时钟直接由外部时钟信号源提供，即单片机使用外部振荡器。如图1.2所示。

17．什么是时钟周期、机器周期和指令周期？如何计算机器周期？晶振频率为12MHz时，计算时钟周期、机器周期。

时钟周期：振荡器信号的周期。机器周期：CPU完成一个基本操作所用的时间。指令周期：执行一条指令需要的时间。

计算公式：TM?12/fosc，其中fosc为晶振频率。

当晶振频率为fosc=12MHZ时，时钟周期：TM?1/fosc。机器周期：TM=1μs。 18：MCS-51单片机的复位条件是什么？在应用系统设计时，实现单片机的复位有几种方法？请给出相应的电路原理图。

单片机复位条件是在单片机RESET引脚上保持2个机器周期以上的高电平。

有两种复位方式，上电自动复位电路，如图1.3所示；按钮开关及上电自动复位电路，如图1.4所示；

MCS-51＋5VMCS-51CRESETSR+5VCRESETRR1

图1.3 上电自动复位电路 图1.4 按钮开关及上电自动复位电路

19．简述MCS-51单片机复位后的状态。

单片机复位后，程序计数器PC内容为0000H；累加器A、B寄存器、数据指针DPTR被清0；程序状态字寄存器PSW的内容为00H，P0~P3寄存器中所有的位被置1，I/O口P0~P3的锁存器内容为0FFH；除了串行口数据缓冲器SBUF的内容不确定外，其他与定时器/计数器、中断系统、串行口有关的特殊功能寄存器（SFR）中的有效位为全部被清0。

20．MCS-51单片机运行出错或程序进入死循环时，采用强制复位摆脱困境。在这种情况下，单片机内部RAM和特殊功能寄存器（SFR）的状态与复位前相比有什么变化？

在单片机由于某种原因被强制复位时，内部RAM单元的内容不会受复位的影响，会保持复位以前的状态。对于位寻址空间来说，单片机工作过程中的强制复位，不会影响位于内部RAM的20~2FH单元中的位的状态，而SFR中的可寻址位却被遗失了。

特殊功能寄存器A、B、DPTR被清0；PSW的内容为00H，P0~P3寄存器中所有的位被置1，I/O口P0~P3的锁存器内容为0FFH；除了串行口数据缓冲器SBUF的内容不确定外，其他与定时器/计数器、中断系统、串行口有关的特殊功能寄存器（SFR）中的有效位为全部被清0。