哈工大单片机张毅刚课件 第2章知识讲解
单片机原理及应用答案(张毅刚)
第1章单片机概述参考答案1．答：微控制器，嵌入式控制器2．答：CPU、存储器、I/O口、总线3．答：C4．答：B5．答：微处理器、微处理机和CPU它们都是中央处理器的不同称谓，微处理器芯片本身不是计算机。
而微计算机、单片机它们都是一个完整的计算机系统，单片机是集成在一个芯片上的用于测控目的的单片微计算机。
嵌入式处理器一般意义上讲，是指嵌入系统的单片机、DSP、嵌入式微处理器。
目前多把嵌入式处理器多指嵌入式微处理器，例如ARM7、ARM9等。
嵌入式微处理器相当于通用计算机中的CPU。
与单片机相比，单片机本身（或稍加扩展）就是一个小的计算机系统，可独立运行，具有完整的功能。
而嵌入式微处理器仅仅相当于单片机中的中央处理器。
为了满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器虽然在功能上和标准微处理器基本是一样的，但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。
6．答：MCS-51系列单片机的基本型芯片分别：8031、8051和8071。
它们的差别是在片内程序存储器上。
8031无片内程序存储器、8051片内有4K字节的程序存储器ROM，而8751片内有集成有4K字节的程序存储器EPROM。
7．答：因为MCS-51系列单片机中的“MCS”是Intel公司生产的单片机的系列符号，而51系列单片机是指世界各个厂家生产的所有与8051的内核结构、指令系统兼容的单片机。
8．答：相当于MCS-51系列中的87C51，只不过是AT89S51芯片内的4K字节Flash 存储器取代了87C51片内的4K字节的EPROM。
9．单片机体积小、价格低且易于掌握和普及，很容易嵌入到各种通用目的的系统中，实现各种方式的检测和控制。
单片机在嵌入式处理器市场占有率最高，最大特点是价格低，体积小。
DSP是一种非常擅长于高速实现各种数字信号处理运算（如数字滤波、FFT、频谱分析等）的嵌入式处理器。
由于对其硬件结构和指令进行了特殊设计，使其能够高速完成各种复杂的数字信号处理算法。
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第一章 单片机概述1.2 除了单片机这一名称之外，单片机还可称为（微控制器）和（嵌入式控制器）。
1.3 单片机与普通计算机的不同之处在于其将（微处理器）、（存储器）和（各种输入输出接口）三部分集成于一块芯片上。
4、单片机的发展大致分为哪几个阶段？答：单片机的发展历史可分为四个阶段：第一阶段（1974年----1976年）：单片机初级阶段。
第二阶段（1976年----1978年）：低性能单片机阶段。
第三阶段（1978年----现在）：高性能单片机阶段。
第四阶段（1982年----现在）：8位单片机巩固发展及16位单片机、32位单片机推出阶段1.5 单片机根据其基本操作处理的位数可分为哪几种类型？答：单片机根据其基本操作处理的位数可分为：1位单片机、4位单片机、8位单片机、16位单片机和32位单片机。
1.6 MCS-51系列单片机的基本芯片分别为哪几种？它们的差别是什么？答：基本芯片为8031、8051、8751。
8031内部包括1个8位cpu 、128BRAM ，21个特殊功能寄存器（SFR ）、4个8位并行I/O 口、1个全双工串行口，2个16位定时器/计数器，但片内无程序存储器，需外扩EPROM 芯片。
8051是在8031的基础上，片内又集成有4KBROM ，作为程序存储器，是1个程序不超过4KB 的小系统。
8751是在8031的基础上，增加了4KB 的EPROM ，它构成了1个程序小于4KB 的小系统。
用户可以将程序固化在EPROM 中，可以反复修改程序。
1.7 MCS-51系列单片机与80C51系列单片机的异同点是什么？答：共同点为它们的指令系统相互兼容。
不同点在于MCS-51是基本型，而80C51采用CMOS 工艺，功耗很低，有两种掉电工作方式，一种是CPU 停止工作，其它部分仍继续工作；另一种是，除片内RAM 继续保持数据外，其它部分都停止工作。
1.8 8051与8751的区别是（C ）（A ）内部数据存储单元数目的不同 （B ）内部数据存储器的类型不同（C ）内部程序存储器的类型不同 （D ）内部的寄存器的数目不同 w w w .k h d a w.c o m1.9 在家用电器中使用单片机应属于微型计算机的（B ）（A ）辅助设计应用 （B ）测量、控制应用 （C ）数值计算应用 （D ）数据处理应用1.10 说明单片机主要应用在哪些领域？答：单片机主要运用领域为：工业自动化；智能仪器仪表；消费类电子产品；通信方面；武器装备；终端及外部设备控制；多机分布式系统。
(完整版)单片机原理及应用(第三版)张毅刚课后习题答案完整版
第1章思考题及习题1参考答案、填空控制器.3. AT89S52单片机工作频率上限为 MHz 。
答：33 MHz 。
4.专用单片机已使系统结构最简化、软硬件资源利用最优化，从而大大降低、单选答：BD 数据处理应用答: B1.除了单片机这一名称之外，单片机还可称为。
答：微控制器，嵌入式2.单片机与普通微型计算机的不同之处在于其将、和部分，通过内部 线连接在一起，集成于一块芯片。
答：CPU 存储器、I/O 口、总和提。
答：成本，可靠, 生。
1. 单片机内部数据之所以用二进制形式表示，主要是A 为了编程方便B ・受器件的物理性能限制C 为了通用性D 为了提高运算速度2. 在家用电器中使用单片机应属于微计算机的A ・辅助设计应用B ・测量、控制应用 3. F 面的哪一项应用，不属于单片机的应用范围。
A・工业控制B .家用电器的控制C .数据库管理D .汽车电子设备答：C、判断对错片内多出了 4KB 的 Flash 程序存储器、 128B 的 RAM 、1 且具有捕捉功能） 3.单片机是一种CPU 。
错 4.AT89S52 单片机是微处理器。
5. AT89C52片内的Flash 程序存储器可在线写入，而 AT89S52则不能。
8.6. 对7. 对为AT89C51单片机设计的应用系统板，可将芯片AT89C51直接用芯片 为 AT89S51 单片机设计的应用系统板，可将芯片AT89S51 直接用芯片 AT89S51 替换。
AT89S52 替换。
单片机的功能侧重于测量和控制，而复杂的数字信号处理运算及高速的测控功能则是DSP 的长处。
对四、简答1.微处理器、微计算机、微处理机、 CPU 、单片机、嵌入式处理器它们之间有何区别?答：微处理器、微处理机和 CPU 它们都是中央处理器的不同称谓，微处理器芯片 本身不是计算机。
而微计算机、单片机它们都是一个完整的计算机系统，单片机是集 成在一个芯片上的用于测控目的的单片微计算机。
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第1章思考题及习题1参考答案一、填空1.除了单片机这一名称之外，单片机还可称为或。
答：微控制器，嵌入式控制器.2.单片机与普通微型计算机的不同之处在于其将、、和三部分，通过内部连接在一起，集成于一块芯片上。
答：CPU、存储器、I/O口、总线3. AT89S52单片机工作频率上限为 MHz。
答：33 MHz。
4.专用单片机已使系统结构最简化、软硬件资源利用最优化，从而大大降低和提高。
答：成本，可靠性。
二、单选1.单片机内部数据之所以用二进制形式表示，主要是A．为了编程方便B．受器件的物理性能限制C．为了通用性D．为了提高运算速度答：B2.在家用电器中使用单片机应属于微计算机的。
A．辅助设计应用B．测量、控制应用C．数值计算应用D．数据处理应用答： B3.下面的哪一项应用，不属于单片机的应用范围。
A．工业控制 B．家用电器的控制 C．数据库管理 D．汽车电子设备答：C三、判断对错1. STC系列单片机是8051内核的单片机。
对2. AT89S52与AT89S51相比，片内多出了4KB的Flash程序存储器、128B的RAM、1个中断源、1个定时器（且具有捕捉功能）。
对3.单片机是一种CPU。
错4. AT89S52单片机是微处理器。
错5. AT89C52片内的Flash程序存储器可在线写入，而AT89S52则不能。
错6.为AT89C51单片机设计的应用系统板，可将芯片AT89C51直接用芯片AT89S51替换。
对7.为AT89S51单片机设计的应用系统板，可将芯片AT89S51直接用芯片AT89S52替换。
对8.单片机的功能侧重于测量和控制，而复杂的数字信号处理运算及高速的测控功能则是DSP的长处。
对四、简答1.微处理器、微计算机、微处理机、CPU、单片机、嵌入式处理器它们之间有何区别？答：微处理器、微处理机和CPU它们都是中央处理器的不同称谓，微处理器芯片本身不是计算机。
而微计算机、单片机它们都是一个完整的计算机系统，单片机是集成在一个芯片上的用于测控目的的单片微计算机。
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第1章思考题及习题1参考答案一、填空1. 除了单片机这一名称之外，单片机还可称为或。
答：微控制器，嵌入式控制器.2.单片机与普通微型计算机的不同之处在于其将、、和三部分，通过内部连接在一起，集成于一块芯片上。
答：CPU、存储器、I/O口、总线3. AT89S52单片机工作频率上限为 MHz。
答：33 MHz。
4. 专用单片机已使系统结构最简化、软硬件资源利用最优化，从而大大降低和提高。
答：成本，可靠性。
二、单选1. 单片机内部数据之所以用二进制形式表示，主要是A．为了编程方便B．受器件的物理性能限制C．为了通用性D．为了提高运算速度答：B2. 在家用电器中使用单片机应属于微计算机的。
A．辅助设计应用B．测量、控制应用C．数值计算应用D．数据处理应用答： B3. 下面的哪一项应用，不属于单片机的应用范围。
A．工业控制 B．家用电器的控制 C．数据库管理 D．汽车电子设备答：C三、判断对错1. STC系列单片机是8051内核的单片机。
对2. AT89S52与AT89S51相比，片内多出了4KB的Flash程序存储器、128B的RAM、1个中断源、1个定时器（且具有捕捉功能）。
对3. 单片机是一种CPU。
错4. AT89S52单片机是微处理器。
错5. AT89C52片内的Flash程序存储器可在线写入，而AT89S52则不能。
错6. 为AT89C51单片机设计的应用系统板，可将芯片AT89C51直接用芯片AT89S51替换。
对7. 为AT89S51单片机设计的应用系统板，可将芯片AT89S51直接用芯片AT89S52替换。
对8. 单片机的功能侧重于测量和控制，而复杂的数字信号处理运算及高速的测控功能则是DSP的长处。
对四、简答1. 微处理器、微计算机、微处理机、CPU、单片机、嵌入式处理器它们之间有何区别？答：微处理器、微处理机和CPU它们都是中央处理器的不同称谓，微处理器芯片本身不是计算机。
而微计算机、单片机它们都是一个完整的计算机系统，单片机是集成在一个芯片上的用于测控目的的单片微计算机。
第2章 单片机基础(张毅坤)
第2章
单片机基础
图2―2 MCS—51系列单片机内部结构简化框图
第2章
单片机基础
2.2.3 单片机外部引脚说明
MCS—51系列单片机芯片均为40个引脚, HMOS工 艺制造的芯片采用双列直插（DIP）方式封装, 其引脚 示意及功能分类如图2―3所示。 CMOS工艺制造的低 功耗芯片也有采用方型封装的, 但为44个引脚, 其中4个 引脚是不使用的。
片机内部, 它是一个反相放大器的输入端, 这个放大器
构成了片内振荡器。 当采用外部时钟时, 对于HMOS单 片机, 该引脚接地; 对于CHMOS单片机, 该引脚作为外
部振荡信号的输入端。
第2章
单片机基础
XTAL2（18脚）: 接外部晶体的另一端。 在单片
机内部, 接至片内振荡器的反相放大器的输出端。 当采 用外部时钟时, 对于HMOS单片机, 该引脚作为外部振 荡信号的输入端; 对于CHMOS芯片, 该引脚悬空不接。
· 1个串行I/O接口。 · 2个（MCS—52子系列为3个）16位定时器/计数器。
第2章
单片机基础
· 1个具有5个（MCS—52子系列为6个或7个）中断
源, 可编程为2个优先级的中断系统。 它可以接收外部 中断申请, 定时器/计数器中断申请和串行口中断申请。
第2章
单片机基础
图2―1 MCS—51系列单片机内部结构框图
(3) 局部网络系统。
第2章
单片机基础
2.1.3 单片机系列简介
目 前 世 界 上 单 片 机 生 产 厂 商 很 多 , 如 : Intel 、 Motorola、 Philips、 Siemens、 NEC、 ADM、 Zilog等 公司, 其主流产品有几十个系列, 几百个品种。 尽管其各 具特色, 名称各异, 但作为集CPU、 RAM、 ROM（或 EPROM）、 I/O接口、 定时器/计数器、 中断系统为一 体的单片机, 其原理大同小异。 现以Intel公司的系列产 品为例, 说明各系列之间的区别。 Intel公司从其生产单片机开始, 发展到现在, 大体上 可 分 为 3 大 系 列 : MCS—48 系 列 、 MCS—51 系 列 、 MCS—96系列。 该3大系列的性能简介见表2―1。
《哈工大单片机》课件
控制等。
02
总结词
通过单片机实现对家居设备的智能化控制，提高生活便利性和舒适度。
03
详细描述
单片机作为智能家居系统的核心控制器，能够实现对家居设备的远程控
制、定时控制和语音控制等功能，提高家居生活的便利性和舒适度，同
时降低能耗和节约能源。
工业控制系统
工业控制系统
介绍单片机在工业自动化领域的应用，如数据采集、设备监控、生产过程控制等。
单片机的历史与发展
总结词
单片机的历史与发展
详细描述
单片机的发展历程可以分为三个阶段。第一阶段是单片 机诞生初期，主要代表产品是Intel于1971年为日本名 为名为Mitsubishi的电气集团开发的，该阶段单片机功 能简单，指令集短，位数不一。第二阶段是在20世纪 80年代初，随着微电子技术和计算机技术的发展，单 片机的指令集功能不断增强，位数也得到了统一，形成 了8位、16位、32位等不同位数的单片机。第三阶段是 进入21世纪后，随着嵌入式系统的发展，单片机也向 专业化、智能化方向发展，出现了各种具有特殊功能的 单片机，如DSP、ARM等。
03
C语言具有较好的可读性和可维护性，适合开发大型 项目。
其他编程语言
其他编程语言包括C、Java等 高级语言，也可以用于单片机 的开发。
这些高级语言可以提供更好的 抽象和封装，使开发更加方便 快捷。
但是这些高级语言运行效率较 低，需要经过解释或编译成机 器码才能运行。
04 单片机的开发环境
Keil软件
03
04
支持多种单片机型号， 如PIC系列、AVR系列 等。
支持多种操作系统，如 Windows、Linux等。
05 单片机开发流程
2019最新单片机原理及应用张毅刚主编数学
6. 串行口 1个全双工的异步串行口，具有四种工作方式。
7. P1口、P2口、P3口、P0口 为4个并行8位I/O口。
8. 特殊功能寄存器（SFR） 共有21个，是一个具有特殊功能的RAM区。
2.2 MCS-51的引脚 40只引脚双列直插封装（DIP）。
44只引脚方形封装方式（4只无用）
40只引脚按功能分为3类： （1）电源及时钟引脚: Vcc、Vss；XTAL1、XTAL2。 （2）控制引脚： PSEN*、EA* 、ALE、RESET （即 RST）。 （3）I/O口引脚：P0、P1、P2、P3，为4个8位I/O口 的外部引脚。
① PC的现行值保护 ② 将子程序的入口地址或中断向量的地址送入 PC。
2．指令寄存器IR、指令译码器及控制逻辑电路 2.4 MCS-51存储器的结构
哈佛（Har-vard）结构
存储器空间可划分为5类： 1.程序存储器
8031无内部程序存储器。 2.内部数据存储器 3.特殊功能寄存器（SFR-Special Function Register） 4.位地址空间
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第2章 MCS-51单片机的硬件结构
片内结构如图2-1所示:
介绍图2-1中的各功能部件： 1.CPU（微处理器） 2.数据存储器（RAM）
片内为128个字节（52子系列的为256个字节） 3.程序存储器（ROM/EPROM）
8031:无此部件； 8051:4K字节ROM； 8751:4K字节EPROM ； 89C51:4K字节闪存。 4.中断系统 5.定时器/计数器
3．程序状态字寄存器PSW
（1）Cy（PSW.7）进位标志位 （2）Ac(PSW.6)辅助进位标志位 （3）F0（PSW.5）标志位
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(3) PSEN* （29脚）：外部程序存储器的读选通信号。 可以驱动8个LS型TTL负载。 (4) EA*/VPP (Enable Address/Voltage Pulse of Programing，31脚) EA*为内外程序存储器选择控制端。
EA*=1，访问片内程序存储器，但在PC（程序计数 器）值超过0FFFH（对于8051、8751）时，即超出片 内程序存储器的4K字节地址范围时，将自动转向执
制方式，共21个。 有的SFR可进行位寻址。
表2-2(P21)是SFR的名称及其分布。 其字节地址的末位是0H或8H。
下面介绍SFR块中的某些寄存器。
表2-2 SFR的名称及其分布
1．堆栈指针SP 指示堆栈顶部在内部RAM块中的位置
(2) P1口：8位准双向I/O口，可驱动4个LS型TTL 负载。
(3) P2口：8位准双向I/O口，与地址总线（高8 位）复用，可驱动4个LS型TTL负载。
(4) P3口：8位准双向I/O口，双功能复用口，可驱 动4个LS型TTL负载。 注意:准双向口与双向三态口的差别。 • 当3个准双向I/O口作输入口使用时，要向该口先写 “1”。 • 准双向I/O口无高阻的“浮空”状态。
40只引脚按功能分为3类： （1）电源及时钟引脚: Vcc、Vss；XTAL1、XTAL2。 （2）控制引脚： PSEN*、EA* 、ALE、RESET （即 RST）。 （3）I/O口引脚：P0、P1、P2、P3，为4个8位I/O口 的外部引脚。
2.2.1 电源及时钟引脚 1．电源引脚 （1）Vcc（40脚）：+5V电源； （2）Vss（20脚）：接地。
行外部程序存储器内的程序。
EA*=0，单片机则只访问外部程序存储器。
VPP为本引脚的第二功能。用于施加编程电压（例如 +21V或+12V）。对89C51，加在VPP脚的编程电压为 +12V或+5V。
2.2.3 I/O口引脚 (1) P0口：双向8位三态I/O口，此口为地址总线
（低8位）及数据总线分时复用口，可驱动8个LS 型TTL负载。
2.4.2 内部数据存储器 128个，字节地址为00H～7FH。
00H～1FH：32个单元，是4组通用工作寄存器区 20H～2FH：16个单元，可进行128位的位寻址 30H～7FH：用户RAM区，只能进行字节寻址，用作
数据缓冲区以及堆栈区。 2.4.3 特殊功能寄存器（SFR） CPU对各种功能部件的控制采用特殊功能寄存器集中控
2.4.1 程序存储器
存放应用程序和表格之类的固定常数。
分为片内和片外两部分，由EA*引脚上所接的电平确定。
程序存储器中的0000H地址是系统程序的启动地址
5个单元具有特殊用途
表2-1 5种中断源的中断入口地址
外中断0
0003H
定时器T0
000BH
外中断1
0013H
定时器T1
001BH串行口003H（7）P(PSW.0)奇偶标志位
P=1，A中“1”的个数为奇数
P=0，A中“1”的个数为偶数
2.3.2 控制器 1．程序计数器PC（Program Counter）
存放下一条要执行的指令在程序存储器中的地址。 基本工作方式有以下几种：
（1）程序计数器自动加1 （2）执行有条件转移或无条件转移指令时，程序 计数器将被置入新的数值，从而使程序的流向发生 变化。 （3）在执行调用子程序调用或中断调用，完成下 列操作： ① PC的现行值保护 ② 将子程序入口地址或中断向量的地址送入PC。
0 0 0区（内部RAM地址00H～07H）
0 1 1区（内部RAM地址08H～0FH）
1 0 2区（内部RAM地址10H～17H）
1 1 3区（内部RAM地址18H～1FH）
（5）OV（PSW.2）溢出标志位
指示运算是否产生溢出。各种算术运算指令 对该位的影响情况较复杂，将在第3章介绍。
（6）PSW.1位: 保留位，未用
哈工大单片机张毅刚课件 第2章
6. 串行口 1个全双工的异步串行口，具有四种工作方式。
7. P1口、P2口、P3口、P0口 为4个并行8位I/O口。
8. 特殊功能寄存器（SFR） 共有21个，是一个具有特殊功能的RAM区。
2.2 MCS-51的引脚 40只引脚双列直插封装（DIP）。
44只引脚方形封装方式（4只无用）
2．指令寄存器IR、指令译码器及控制逻辑电路 2.4 MCS-51存储器的结构
哈佛（Har-vard）结构 存储器空间可划分为5类： 1.程序存储器空间
8031无内部程序存储器。 2.内部数据存储器空间 3.特殊功能寄存器SFR-Special Function Register 4.位地址空间: 211个可寻址位。 5.外部数据寄存器空间:片外可扩展64K字节RAM。
3．程序状态字寄存器PSW
（1）Cy（PSW.7）进位标志位 （2）Ac(PSW.6) 辅助进位标志位，用于BCD码的十
进制调整运算。 （3）F0（PSW.5）用户使用的状态标志位。 （4）RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）：4组工作寄存器
区选择控制位1和位0。
RS1 RS0
所选的4组寄存器
2．时钟引脚 （1）XTAL1（19脚）：如果采用外接晶体振荡器时，
此引脚应接地。 （2）XTAL2（18脚）：接外部晶体的另一端。
2.2.2 控制引脚
提供控制信号，有的引脚还具有复用功能。 (1) RST/VPD(9脚)：复位与备用电源。 (2) ALE/PROG*（30脚）：第一功能ALE为地址锁存 允许，可驱动8个LS型TTL负载。 PROG*为本引脚的第二功能。为编程脉冲输入端。
2.3 MCS-51的CPU 由运算器和控制器所构成
2.3.1 运算器 对操作数进行算术、逻辑运算和位操作。
1．算术逻辑运算单元ALU 2．累加器A
使用最频繁的寄存器，可写为Acc。 A的作用： （1）是ALU的输入之一，又是运算结果的存放单元。 （2）数据传送大多都通过累加器A。MCS-51增加了一部 分可以不经过累加器的传送指令，即可加快数据的传 送速度，又减少A的“瓶颈堵塞”现象。 A的进位标志Cy同时又是位处理机的位累加器。