单片机习题答案

单片机应用技术习题参考答案

（1）存储效率高、执行速度快，可以进行直接地址到直接地址的数据传送，能把一个并行I/O口中的内容传送到内部RAM单元中而不必经过累加器A或工作寄存器Rn。这样可以大大提高传送速度和缓解累加器A的瓶颈效应。 （2）用变址寻址方式访问程序存储器中的表格，将程序存储器单元中的固定常数或表格字节内容传送到累加器A中。这为编成翻译算法提供了方便。 （3）在算术运算指令中设有乘法和除法指令

（4）指令系统中一些对I/O口进行操作的指令具有“读——修改——写”的功能。这一功能指:在执行读锁存器的指令时，CPU首先完成将锁存器的值通过缓冲器BUF2度入内部，进行修改、改变，然后重新写到锁存器中去。这种类型指令包含所有的逻辑操作和位操作指令。 （5）8051单片机内部有一个布尔处理器，对为地址空间具有丰富的位操作指令。布尔操作类指令有17条，包括布尔传送指令、布尔状态控制指令、布尔逻辑操作指令、布尔条件转移指令。

2.2单片机指令系统按功能可分为几类？寻址范围如何？ 解：MCS-51单片机指令系统按功能可分为5类：

（1）数据传送指令 （2）算术运算指令

（3）逻辑运算和移位指令 （4）控制转移指令

（5）位操作指令

MCS-51单片机的指令系统提供了七种寻址方式，其对应的寻址范围如下表：

寻址方式 使用的变量 寻址范围 立即寻址 程序存储器 内部RAM低128个字节； 直接寻址 特殊功能寄存器SFR 寄存器寻址 R0~R7；A、B、DPTR、C @R0、@R1、SP 内部RAM、堆栈指针SP 寄存器间接寻址 @R0、@R1、@DPTR 外部RAM 变址寻址 @A+PC、@A+DPTR 程序存储器 相对寻址 PC+偏移量 程序存储器 内部RAM低128B位寻址区 位寻址 可位寻址的特殊功能寄存器位 2.3位寻址的地址位范围？

解: 虽然内部RAM位寻址区的位地址范围00H～7FH与低128个单元的单元地址范围00H～7FH形式完全相同，但是在应用中可以通过指令的类型区分单元地址和位地址。

位寻址的操作只适用于下列位指令，而直接寻址操作对这些指令是无效的。

CPL bit MOV C，bit JB bit，rel ANL C，bit MOV bit，C JNB bit，reANLC，/bit CLR bit

SETB bit

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第3章 中断和通讯

3.1什么是中断？其作用是？

解：当CPU正在处理某件事情的时候，外部发生的某一事件请求CPU迅速去处理， CPU暂时中止当前的工作，转去处理所发生的事件，处理完该事件以后，再回到原来被中止的地方，继续原来的工作。这种过程为中断，实现这种服务的部件称为中断系统。

功能：①实时处理，能对外界异步发生的事件作出及时的处理。②完全消除了CPU在查询方式中的等待现象，大大提高了CPU的工作效率。③实现实时控制。

3.2异步通信的特点？

解: 异步通信中，接收器和发送器有各自的时钟，数据常以字符为单位组成字符帧传送，用一帧来表示一个字符，其字符帧的数据格式为：在一帧格式中，先是一个起始位“0”（低电平），然后是5～8个数据位，规定低位在前，高位在后，接下来是1位奇偶校验位（可以省略），最后是1～2位的停止位“1”（高电平）。 异步通信的优点是不需要传送同步脉冲，可靠性高，所需设备简单；缺点是字符帧中因包含有起始位和停止位而降低了有效数据的传输速率。 3.3 串行口有几种工作方式？有何不同？

解： 串行口有四种工作方式：方式0(8位同步移位寄存器)，方式1(10位异步收发)，方式2(11位异步收发)，方式3(11位异步收发)。

字符帧的数据格式为：在一帧格式中，先是一个起始位“0”（低电平），然后是5～8个数据位，规定低位在前，高位在后，接下来是1位奇偶校验位（可以省略），最后是1～2位的停止位“1”。两个字符帧之间可以有空闲位，也可以无空闲位。

在8051串行口的四种工作方式中，方式0和2的波特率是固定的，而方式1和3的波特率是可变的，由定时器T1的溢出率（T1溢出信号的频率）控制。各种方式的通信波特率如下：

① 方式0的波特率固定为系统晶振频率的1/12，其值为fosc/12。 其中：fosc——系统主机晶振频率

② 方式2的波特率由PCON中的选择位SMOD来决定，可由下式表示：

波特率=（2SMOD/64）×fosc

即：当SMOD=1时，波特率为fosc/32，当SMOD=0时，波特率为fosc/64

③ 方式1和方式3的波特率由定时器T1的溢出率控制。因而波特率是可变的。 定时器T1作为波特率发生器，相应公式如下：

波特率=（2SMOD/32）×定时器T1溢出率 T1溢出率=T1计数率/产生溢出所需的周期数

=（fosc/12）/（2K?TC）

式中：K——定时器T1的位数

TC——定时器T1的预置初值 3.4 一片80C51(主机)与多片80C51(从机)通信的原理。

解：当一片80C51(主机)与多片80C51(从机)通信时，

① 主机的SM2位置0，所有从机的SM2位置1，处于接收地址帧状态。

② 主机发送一地址帧，其中，8位是地址，第9位为地址/数据的区分标志，该位置1

表示该帧为地址帧。

③ 所有从机收到地址帧后，都将接收的地址与本机的地址比较。对于地址相符的从机，使自己的SM2位置0（以接收主机随后发来的数据帧），并把本站地址发回主机作为应答；对于地址不符的从机，仍保持SM2=1，对主机随后发来的数据帧不予理睬。

④ 从机发送数据结束后，要发送一帧校验和，并置第9位（TB8）为1，作为从机数据传送结束的标志。

⑤ 主机接收数据时先判断数据接收标志（RB8），若接收帧的RB8=0，则存储数据到缓冲区，并准备接收下帧信息。若RB8=1，表示数据传送结束，并比较此帧校验和，若正确则回送正确信号00H，此信号命令该从机复位（即重新等待地址帧）；若校验和出错，则发送0FFH，命令该从机重发数据。

⑥ 主机收到从机应答地址后，确认地址是否相符，如果地址不符，发复位信号（数据帧中TB8=1）；如果地址相符，则清TB8，开始发送数据。

⑦ 从机收到复位命令后回到监听地址状态（SM2=1）。否则开始接收数据和命令。 3.5 什么是 I2C总线？有何特点？

解：I2C总线是由串行数据线SDA和串行时钟线SCL构成的，可发送和接收数据。它允许若干兼容器件共享总线。所有挂接在I2C总线上的器件和接口电路都应具有I2C总线接口，且所有的SDA/SCL同名端相连。总线上所有器件要依靠SDA发送的地址信号寻址，不需要片选线。

I2C总线最主要的优点是其简单性和有效性。占用的空间小，降低了互连成本。总线的长度可高达7.6m，并且能够以10kbps的最大传输速率支持40个组件。支持多主控器件，其中，任何能够进行发送和接收的设备都可以成为主器件。主控能够控制信号的传输和时钟频率。当然，在某时刻只能有一个主控器件。

在单片机控制系统中，广泛使用I2C器件。如果单片机自带I2C总线接口，则所有I2C器件对应连接到该总线上即可；若无I2C总线接口，则可以使用I/O口模拟I2C总线。

使用单片机I/O口模拟I2C总线时，硬件连接非常简单，只需两条I/O口线即可，在软件中分别定义成SCL和SDA。MCS-51单片机实现I2C总线接口电路如图4.21所示。

电路中单片机的P1.0引脚作为串行时钟线SCL，

P1.1引脚作为串行数据线SDA，通过程序模拟I2C串行总线的通信方式。I2

C总线适用于通信速度要求不高而体积要求较高的应用系统。

第4章 单片机输入和输出

4.1单片机输入和输出通道的特点？ 解：（1）输入通道的特点：

① 输入通道要靠近拾取对象采集信息，以减少传输损耗，防止干扰； ② 输入通道工作环境因素严重影响通道的方案设计，没有选择的余地；

③ 传感器的输出往往是模拟信号、微弱信号输出，转换成计算机要求的信号电平时，需要使用一些模拟电路技术，因此输入通道通常是模拟、数字等混杂电路；

④ 传感器、变送器的选择和环境因素决定了输入通道电路设计的繁简，因为在输入通道中必须将传感器、变送器的输出信号转换成能满足计算机输入要求的TTL电平，输入通道中传感器、变送器输出信号与计算机逻辑电平的相近程度影响着输入通道的繁

4.21 4.21

图

简程度；

⑤ 传感器输出信号一般比较微弱，为便于计算机拾取，常需要放大电路，这也是计算机系统中最容易引入干扰的渠道，所以输入通道中的抗干扰设计是非常重要的。 （2）输出通道的特点：

① 小信号输出，大功率控制；

② 输出伺服驱动控制信号，在伺服驱动系统中的状态反馈信号，作为检测信号输入至输入通道；

③ 输出通道接近被控对象，环境复杂恶劣，电磁和机械干扰较为严重。

4.2 D/A转换器是什么？

解：D/A转换器（Digit to Analog Converter）是将数字量转换成模拟量的器件，通常用DAC表示，它将数字量转换成与之成正比的电量，广泛应用于过程控制中。 4.3 D/A转换器的主要性能指标？ 解：D/A转换器的主要性能指标有：

（1）分辨率：单位数字量所对应模拟量增量，即相邻两个二进制码对应的输出电压之差称为D/A转换器的分辨率。它确定了D/A产生的最小模拟量变化，也可用最低位（LSB）表示。

（2）精度：精度是指D/A转换器的实际输出与理论值之间的误差，它是以满量程VFS的百分数或最低有效位（LSB）的分数形式表示。

（3）线性误差：D/A转换器的实际转换特性（各数字输入值所对应的各模拟输出值之间的连线）与理想的转换特性（始、终点连线）之间是有偏差的，这个偏差就是D/A的线性误差。即两个相邻的数字码所对应的模拟输出值（之差）与一个LSB所对应的模拟值之差。常以LSB的分数形式表示。

（4）转换时间TS（建立时间）：从D/A转换器输入的数字量发生变化开始，到其输出模拟量达到相应的稳定值所需要的时间称为转换时间。 4.4 D/A转换芯片的主要结构特性？ 解：D/A转换芯片的主要结构特性为：

（1）数字输入特性

数字输入特性包括接收数的码制、数据格式以及逻辑电平等。目前批量生产的D／A转换芯片一般都只能接收自然二进制数字代码。

（2）模拟输出特性

目前多数D/A转换器件均属电流输出器件，手册上通常给出的输入参考电压及参考电阻之下的满码（全l）输出电流I0。另外还给出最大输出短路电流以及输出电压允许范围。 （3）锁存特性及转换控制

D/A转换器对数字量输出是否具有锁存功能将直接影响与CPU的接口设计。如果D/A转换器没有输入锁存器，通过CPU数据总线传送数字量时，必须外加锁存器，否则只能通过具有输出锁存功能的I／O给D/A送入数字量

（4）参考电源

D/A转换中，参考电压源是唯一影响输出结果的模拟参量，是D/A转换接口中的重要电路，对接口电路的工作性能、电路的结构有很大影响。 4.5 逐次逼近式A/D转换器的转换原理。