51单片机课后习题答案 孙育才 东南大学
51单片机课后习题答案孙育才东南大学
第一章：1.目前微型计算机正沿着哪两个分支迅速发展？为什么会形成单片机这一分支？答：（1）目前微型计算机正沿着通用计算机系统和嵌入式系统这两个分支迅速发展。（2）为了满足更广泛的实时应用的需要，从微型计算机家族中形成单片机这一分支。2.什么是单片微型计算机？它与典型微型计算机在结构上有和区别？答：（1）见书P1。（在一块单晶芯片内集成了??，简称单片机。）（2）与典型微型计算机在结构上的区别是：单片机采用哈佛结构，存储器ROM和RAM是严格区分、相互独立的，程序和数据存储器独立编址，而典型微机采用冯.诺依曼结构，程序和数据存储器统一编址。3.单片机具有哪些突出优点？
答：单片机的突出优点：体积小、重量轻、单一电源、功耗低、功能强、价格低廉、运算速度快、抗干扰能力强、可靠性高。
4.MCS-51系列各档单片机各有什么特点？同一档次的8051、8751、8031又有何区别？答：（1）不同型号MCS-51单片机CPU处理能力和指令系统完全兼容，只是存储器、定时器、中断源和I/O接口的配置有所不同。
（2）8051：片内含有掩膜ROM型程序存储器；只能由生产厂家代为用户固化；批量大、永久保存、不修改时用。
8751：片内含EPROM型程序存储器；用户可固化，可用紫外线光照射擦除；
但价格高。
8031：片内无程序存储器，可在片外扩展；方便灵活，价格便宜。
5.何谓工业级产品？单片机有几级产品？如何合理选择？答：（1）工作环境介于民用级和军用级之间的产品。
（2）单片机芯片分有三级产品：民用级、工业用级和军品级。
（3）选用单片机时应注意与构成系统的其他元器件相匹配，并满足相关技术要求。
第二章：1.MCS-51系列单片机从制造工艺、功能结构上分为哪几种类型和产品？答：见书P10。（倒数第三段部分）
2.MCS-51系列单片机内部包含哪些主要逻辑功能部件？答：见书P10-11。
3.为了更好地适应“面向控制”的应用特点，MCS-51单片机的CPU作了哪些独特的改进？答：为了更好地适应“面向控制”的应用特点，MCS-51单片机的CPU 具有一般微机ALU所不具备的位处理功能。
4.MCS-51系列单片机的时钟周期、机器周期、指令周期是如何分配的？当主频为12MHz时，一个机器周期为几微秒？执行一条最长的指令需要几微秒？答：（1）1个时钟周期=2个振荡周期。
1个机器周期=12个振荡周期。
一条指令所需的全部时间称为指令周期。MCS-51单片机的指令周期一般需要1、2、
4个机器周期。
（2）主频为12MHz时，一个机器周期为1微秒（3）执行一条最长的指令需要4微秒。5.何谓程序状态字？各位的定义又是什么？
答：（1）见名词解释部分相关答案。（2）各位的定义见书P15。
6. MCS-51设有4组工作寄存器，有什么特点？应如何正确使用？答：（1）MCS-51设有4组工作寄存器，每个寄存器组有8个8位的工作寄存器，这是8051单片机所特有的，是内部数据存储器RAM中的一部分。
（2）使用不同的工作寄存器组时，通过设置RS1（PSW.4）和RS0（PSW.3）两位的值来确定。具体选用的设置方法见：P15。
7.何谓堆栈?栈指针SP的作用是什么？为什么要重新定义SP？答：（1）见名词解释部分相关答案。
（2）栈指针SP的作用是指向栈顶，存放栈顶地址。
（3）为了避免与工作寄存器重迭，一般在程序的初始化时应重新定义SP，再定位堆栈区域。8. MCS-51设有4个并行I/O口（共32线），在使用时各有哪些特点与分工？简述各个并行I/O口的结构特点？答：（1）见书P13（或笔记）。
（2）P0口既可作地址、数据分时复用总线口，这时是个真正的双向I/O口；又可作通用I/O口，但这时是个准双向I/O口，由于内部无上拉电阻，需要外接上拉电阻。
P1口是一个标准的8位准双向并行I/O口，内部接有上拉电阻，无需外接上拉电阻。
P2口既可作高8位地址输出，也可作通用I/O口，内部接有上拉电阻，无需外接上拉电阻。
P3口是一个双功能口，其第一功能作通用I/O口，是一个8位的准双向输入或输出口，内部接有上拉电阻，无需外接上拉电阻；其第二功能为变异功能，其每位都有具体的功能定义。
9.何谓地址/数据分时复用总线？在什么情况下使用这种工作方式？答：（1）见名词解释部分相关答案。
（2）进行外部功能扩展时使用这种工作方式。
10.何谓准双向并行I/O口？如何正确使用输入/输出操作? 答：（1）见名词解释部分相关答案。（2）用作输入时应先将口置成“1”。
11. MCS-51的ALE线的作用是什么？在主机不访问外部数据时它的输出脉冲频率是多少？可作什么用？答：（1）ALE线的作用是允许地址锁存信号输出。
（2）在主机不访问外部数据时它的输出脉冲频率是1/6振荡频率。（3）
可作外部时钟或定时信号用。
12. MCS-51的PSEN线的作用是什么？PSEN、RD、WR各自选通什么？答：（1）PSEN线的作用是允许访问外部程序存储器的信号输出，低电平有效。（2）PSEN选通外部程序存储器读允许；RD选通外部数据存储器读允许；WR选通外部数据存储器写允许。
13.主机复位后，PC的内容是什么？有何特殊含义？答：（1）主机复位后，PC 的内容是0000H。
（2）表示程序立即从“0000H”号单元开始重新执行。14.什么是冻结运行方式？怎样进入和退出冻结运行方式？
答：（1）见名词解释部分相关答案。
（2）进入冻结运行方式的方法是通过程序将PCON.0位置“1”。
退出冻结运行方式的方法有两种：一种是有中断信号进入，CPU响应时引起硬件对
PCON.0位清“0”；另一种是硬件复位。
第三章：1.简述半导体存储器的种类及其各自的功能特点？
答：半导体存储器分为随机存取存储器RAM和只读存储器ROM。随机存储器RAM的特点为：可对任意存储单元按需要随时读出或写入，且工作速度快；只读存储器ROM的特点为：固化后的信息在工作时是不能改变的，只能从中读出信息，故一般用来存放固定的程序和数据。2.何谓随机存取存储器RAM？静态RAM和动态RAM 的本质区别是什么? 动态RAM为什么要刷新？答：（1）见名词解释部分相关答案。
（2）静态RAM和动态RAM的本质区别是静态RAM不需要刷新，而动态RAM需要刷新。（3）存储在MOS管栅极电容上的信息，由于存在泄漏电阻而栅极电容上的电荷经过一定时间泄放，从而使存储的信息从“1”变为“0”，必须定
期对原存信息“1”的单元进行电荷补充。另外，单管动态RAM在读出时，其存储内容受到破坏，属破坏性读出，需要信息再生。所以需要刷新。
3.何谓只读存储器ROM？有何功能特点？试述ROM、PROM、EPROM、EEPROM 的本质区别？答：（1）见名词解释部分相关答案。
（2）特点：固化后的信息在工作时是不能改变的。
（3）ROM即掩膜ROM由生产厂家成批实现程序固化，只能读出不能改写；PROM可由用户用专门的固化器进行程序固化，一经固化后，只能读出，不能再改写；EPROM可通过紫外线照射完成信息的擦洗，经过擦洗后又可再次固化，即紫外线可擦除、电可写入；EEPROM不需要脱机擦洗和固化，可直接在计算机应用系统中进行在线修改，即电可擦除、电可写入。4.为什么说MCS-51单片机的存储器结构独特？这种结构有什么优点？答：（1）因为MCS-51单片机采用的是哈佛结构，这种结构的特点是吧程序存储器和数据存储器截然分开，各有自己的寻址系统、控制信号和功能。
（2）这种结构的优点是能有效地使用较大而固定的程序和频繁地处理大量的数据或变量。
5.MCS-51系列单片机根据程序存储器的不同设置可分为哪三种产品？通过什么信号来区别不同空间的寻址？答：【（1）MCS-51系列单片机根据程序存储器的不同设置可分为以下三种：最低地址空间为4K字节ROM/EPROM的单片机，如8051、8751；最低地址空间为8K字节ROM/EPROM的单片机，如8052；无内部程序存储器的单片机，如8031。】
（1）MCS-51系列单片机按片内不同程序存储器的配置来分，可以分为以下3种类型：① 片内带Mask ROM(掩膜ROM)型：8051、80C51、8052、80C52。此类芯片是由半导体厂家在芯片生产过程中，将用户的应用程序代码通过掩膜工艺制作到ROM中。其应用程序只能委托半导体厂家“写入”，一旦写入后不能修改。此类单片机适合大批量使用。
② 片内带EPROM型：8751、87C51、8752。此类芯片带有透明窗口，可通过紫外线擦除存储器中的程序代码，应用程序可通过专门的编程器写入到单片机中，需要更改时可擦除重新写入。此类单片机价格较贵，不宜于大批量使用。
③ 片内无ROM(ROMLess)型：8031、80C31、8032。此类芯片的片内没有程序存储器，使
用时必须在外部并行扩展程序存储器存储芯片。此类单片机由于必须在外部并行扩展程序存储器存储芯片，造成系统电路复杂，目前较少使用。（2）不同空间的寻址通过EA来区别。
6.简述MCS-51内部数据存储器的空间分配。访问外部数据存储器和程序存储器有什么本质区别？答：（1）8051内部128B的数据RAM区，包括有工作寄存器组区、位寻址区和数据缓冲区。各区域的特性如下：
① 00H~1FH为工作寄存器组区，共分4组，每组占用8个RAM字节单元，每个单元作为一个工作寄存器，每组的8个单元分别定义为8个工作寄存器R0~R7。当前工作寄存器组的选择是由程序状态字PSW的RS1、RS0两位来确定。如果实际应用中并不需要使用工作寄存器或不需要使用4组工作寄存器，不使用的工作寄存器组的区域仍然可作为一般数据缓冲区使用，用直接寻址或用Ri的寄存器间接寻址来访问。
② 20H~2FH为可位寻址区域，这16个字节的每一位都有一个地址，编址为00H~7FH。当然，位寻址区也可以用作字节寻址的一般数据缓冲区使用。③ 30H~7FH为堆栈、数据缓冲区。（2）访问外部数据存储器和程序存储器的本质区别是它们有各自不同的选通信号。访问外部数据存储器时，由数据指针DPTR提供寻址地址码，由RD/WR进行读/写选通；访问外部程序存储器时，由程序指针PC提供地址码，由PSEN进行读选通。
7.简述布尔处理存储器的空间分配、内部RAM中包含哪些可位寻址单元。
答：布尔处理存储器的空间分布有内部RAM的128位和部分专用、特殊功能寄
存器，内部RAM中包含的可位寻址的单元是20H～2FH，共16个单元。8.简述MCS-51的几种寻址方式。
答：MCS－51系列单片机设有7种基本寻址方式，分别为：寄存器寻址、直接寻址、寄存器间接寻址、立即寻址、基址寄存器加变址寄存器间接寻址、相对寻址、位寻址。9.访问特殊功能寄存器应采用什么寻址方式？答：访问特殊功能寄存器应采用直接寻址方式。
10.基址寄存器加变址寄存器间接寻址方式有什么特点？主要应用于什么场合？采用DPTR或PC作基址寄存器其寻址范围有何不同？答：（1）可实现动态寻址。
（2）主要应用于实现多出口的散转和查表。
（3）采用DPTR作为基址寄存器其寻址范围为64K，采用PC作为基址寄存器其寻址范围最大为256B。
11.为什么说MCS-51系列单片机具有独特的布尔处理器？
答：因为MCS-51的位处理器包含有位累加器Cy、位寻址寄存器、位寻址I/O口、位寻址内部RAM、位寻址指令系统、程序存储器等，组成一个完整的、独立的、功能很强的位处理器，可以方便地实现置位、清零、求反、传送、判跳和逻辑运算等操作，不需要大范围的传送数据，大大提高了速度，增加了实时性。
第四章：1.MCS－51系列单片机的指令系统具有哪些特点？（书上P92~93）答：特点之一是指令集当中的很多指令可派生出若干条指令，大大扩充了指令功能。
特点之二是转移指令极其丰富，设置了所谓长、绝对、相对、间接等不同转移范围的指令，既使用方便，又能节省程序的存储器空间，提高转移速度。
特点之三设有专门的布尔（位）处理指令集。
2.为什么说MCS－51系列单片机的传送指令极为丰富？为什么在某些传送中要旁路工作寄存器或累加器A？答：（1）因为MCS－51系列单片机的传送指令能实现
多种数据传送操作，能实现各个方面的数据传送。
（2）为了提高数据传送速度和编程效率。
3.对8051内部RAM的128～255字节的地址空间寻址要注意些什么？答：对8051内部RAM的128～255字节的地址空间寻址要注意的是这部分地址空间的很多单元无定义，对无定义单元进行读/写，则读得的数不定，欲写入的数将被丢失。
4.指出下列指令的本质区别：MOV A,data MOV A,#data
MOV direct1,direct2 MOV 74H,#78H 答：略。
5.设R0的内容为32H，A的内容为48H，内部RAM的32H单元内容为80H，40H单元内容为08H，请指出在执行下列程序段后上述各单元内容的变化。MOV A,@R0 MOV @R0,40H MOV 40H,A MOV R0,#35H 答：（A）＝80H，（R0）＝35H，（32H）＝08H，（40H）＝80H
6.某一系统，要求根据运算结果给出的数据，到指定的数据表中查找对应的数据输出。设给出数据存于内部RAM30H单元中，数据表存放在程序存储器的10H页，表首地址为1000H。查表所得数据（均由双字节组成）高位字节存于41H，地位字节存于40H单元中，给出数据在00H～0FH之间，其对应关系为：
给出数据：00 01 02 ? 0D 0E 0F
对应数据：00A0 7532 FF09 ? 1110 8743 5493 请编制该系统的查表程序段。（程序见笔记）
这种表法有何局限性？如果表格长度超过256个单元，则应如何解决？
答：如果表格长度超过256个单元，则选用DPTR作为变址寻址的基址寄存器。8.进行BCD码减法运算，应如何考虑？答：见书P67。
10.MCS-51系列单片机有哪些逻辑运算功能？各有什么用处？设A中内容为10101010B，R4内容为01010101B，请写出它们进行“与”、“或”、“异或”操作的结果。
答：MCS-51系列单片机的逻辑运算分单字节操作数和双字节操作数两类。其中单字节操作数的逻辑运算功能有累加器A清零、取反、循环左移、带进位的循环左移、循环右移、带进位的循环右移；双字节操作数的逻辑运算功能有“与”、“或”、“异或”。10101010B和01010101B“与”的结果为：00000000B；10101010B和01010101B“或”的结果为：11111111B 10101010B和01010101B“异或”的结果为：11111111B 11. MCS-51系列单片机的转移类指令有何独特优点？答：可根据转移距离选用不同的转移指令。