第3章 单片机并行存储器扩展(附答案)
单片机原理及应用习题答案第三
第一章习题参考答案1-1：何谓单片机？与通用微机相比，两者在结构上有何异同？答：将构成计算机的基本单元电路如微处理器(CPU)、存储器、I/O接口电路和相应实时控制器件等电路集成在一块芯片上，称其为单片微型计算机，简称单片机。
单片机与通用微机相比在结构上的异同：(1)两者都有CPU，但通用微机的CPU主要面向数据处理，其发展主要围绕数据处理功能、计算速度和精度的进一步提高。
例如，现今微机的CPU都支持浮点运算，采用流水线作业，并行处理、多级高速缓冲(Cache)技术等。
CPU的主频达到数百兆赫兹(MHz)，字长普遍达到32位。
单片机主要面向控制，控制中的数据类型及数据处理相对简单，所以单片机的数据处理功能比通用微机相对要弱一些，计算速度和精度也相对要低一些。
例如，现在的单片机产品的CPU大多不支持浮点运算，CPU还采用串行工作方式，其振荡频率大多在百兆赫兹范围内;在一些简单应用系统中采用4位字长的CPU，在中、小规模应用场合广泛采用8位字长单片机，在一些复杂的中、大规模的应用系统中才采用16位字长单片机，32位单片机产品目前应用得还不多。
(2) 两者都有存储器，但通用微机中存储器组织结构主要针对增大存储容量和CPU 对数据的存取速度。
现今微机的内存容量达到了数百兆字节(MB)，存储体系采用多体、并读技术和段、页等多种管理模式。
单片机中存储器的组织结构比较简单，存储器芯片直接挂接在单片机的总线上，CPU对存储器的读写按直接物理地址来寻址存储器单元，存储器的寻址空间一般都为64 KB。
(3) 两者都有I/O接口，但通用微机中I/O接口主要考虑标准外设(如CRT、标准键盘、鼠标、打印机、硬盘、光盘等)。
用户通过标准总线连接外设，能达到即插即用。
单片机应用系统的外设都是非标准的，且千差万别，种类很多。
单片机的I/O 接口实际上是向用户提供的与外设连接的物理界面。
用户对外设的连接要设计具体的接口电路，需有熟练的接口电路设计技术。
项目 一 汽车单片机原理应用(任务五 MCS-51单片机系统扩展)
（3） MCS-51单片机系统地址空间的分配 系统空间分配：通过适当的地址线产生各外部扩展器件的片 选/使能等信号就是系统空间分配。
编址：编址就是利用系统提供的地址总线，通过适当的连接， 实现一个编址惟一地对应系统中的一个外围芯片的过程。编 址就是研究系统地址空间的分配问题。
片内寻址：若某芯片内部还有多个可寻址单元，则称为片内 寻址。
2）全地址译码法
利用译码器对系统地址总线中未被外扩芯片用到的高位 地址线进行译码，以译码器的输出作为外围芯片的片选信 号。常用的译码器有：74LS139，74LS138，74LS154等。 优点是存储器的每个存储单元只有惟一的一个系统空间地 址，不存在地址重叠现象；对存储空间的使用是连续的， 能有效地利用系统的存储空间。缺点是所需地址译码电路 较多，。全地址译码法是单片机应用系统设计中经常采用 的方法。
1。程序和数据之和不大于 存储器总容量。 2。程序必须存放在低地址，
数据存放在高地址。
三、并行I/O口扩展 MCS-51单片机具有四个并行8位I/O口原理均可用做双向并行 I/O接口，但在实际应用中，可提供给用户使用的I/O口只有P1 口和部分P3口线及作为数据总线用的P0口。在单片机的I/O口 线不够用的情况下，可以借助外部器件对I/O口进行扩展 （1）概述 1）单片机I/O口扩展方法 并行I/O口扩展的目的：为外围设备提供一个输入输出通道。 ①并行总线扩展的方法 ②串行口扩展方法（只介绍总线扩展方式下I/O接口扩展方法） ③I/O端口模拟串行方法
二、存储器的扩展 存储器是计算机系统中的记忆装置，用来存放要运行的程 序和程序运行所需要的数据。单片机系统扩展的存储器可分为 程序存储器和数据存储器两种类型。
（1）MCS-51单片机对外部存储器的扩展应考虑的问题
西单电子科技大学出版社单片机原理及应用第3章习题
西单电⼦科技⼤学出版社单⽚机原理及应⽤第3章习题第3章习题1、寻址是访问8051单⽚机内部特殊功能寄存器的唯⼀⽅法；要访问8052单⽚机内部的⾼128个字节的RAM，应该使⽤寻址⽅式。
2、8051单⽚机的指令通常由和两部分组成。
3、8051单⽚机访问外部RAM应采⽤寻址⽅式；⽴即寻址的寻址对象位于存储器中。
4、8051单⽚机的⼦程序返回指令为；中断返回指令为5、已知（A）=33H，（R0）=60H，内部数据存储区60H的内容为85H，则执⾏XCHD A，@R0后，（A）= ，（60H）= 。
6、若（A）=0x90，执⾏指令ADD A ，#66H后，程序状态字寄存器PSW中的标志位C为，标志位OV为。
7、8051单⽚机的空操作指令为，该指令指令周期为个机器周期。
8、要访问8052单⽚机内⾼128字节的RAM，必须采⽤寻址⽅式；要访问8051内的SFR，只能采⽤寻址⽅式。
9、要访问8051单⽚机内部低128字节的RAM，可以采⽤寻址⽅式和寻址⽅式。
10、8052单⽚机中有⾼128字节的RAM，对其访问应采⽤寻址⽅式，⽽对SFR的访问必须采⽤寻址⽅式。
11、8051单⽚机指令系统中共有条指令，多数指令只需1～2个机器周期即可执⾏完毕，⽽乘、除法指令需要个机器周期。
12、指令指出某⼀寄存器的内容作为操作数地址的寻址⽅法，称为寻址⽅式，操作数直接出现在指令中，是指令的⼀部分，与操作码⼀起存放在程序存储器中，这种寻址⽅法称为寻址⽅式。
13、将汇编语⾔“翻译”成机器语⾔的过程称为；不产⽣代码、仅⽤于控制、指导汇编过程的指令称为。
14、8051单⽚机对SFR寻址只能采⽤寻址⽅式；8052单⽚机对⽚内⾼128字节RAM，只能采⽤寻址⽅式。
15、⼦程序返回指令为，中断返回指令为，这两种返回指令不同，不可混⽤。
16、指令MOV A , @R0中，源操作数的寻址⽅式是寻址；指令MOV 20H , A 中，源操作数的寻址⽅式是寻址。
周国运版51单片机课后习题答案解析
第1章习题答案1．什么是单片机？答:将中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、随机存储器、只读存储器、中断系统、定时器/计数器以及I/O接口电路等微型计算机的主要部件集成在一块芯片上，使其具有计算机的基本功能，就叫做单片微型计算机（Single Chip Micro Computer，SCMC），简称单片机。
由于单片机的指令功能是按照工业控制的要求设计，所以单片机又称为微控制器（Micro Controller Unit，MCU）。
2．单片机有哪些特点？答: （1）单片机的存储器ROM和RAM是严格区分的。
ROM称为程序存储器，只存放程序、固定常数及数据表格。
RAM则为数据存储器，用作工作区及存放用户数据。
（2）采用面向控制的指令系统。
（3）单片机的I/O引脚通常是多功能的。
（4）单片机的外部扩展能力强。
（5）单片机体积小，成本低，运用灵活，易于产品化。
（6）面向控制，能有针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务，因而能获得最佳的性能价格比。
（7）抗干扰能力强，适用温度范围宽。
（8）可以方便地实现多机和分布式控制，使整个控制系统的效率和可靠性大为提高。
3．单片机的应用有哪些？答: （1）工业控制。
单片机可以构成各种工业控制系统、数据采集系统等。
如数控机床、自动生产线控制、电机控制、测控系统等。
（2）仪器仪表。
如智能仪表、医疗器械、数字示波器等。
（3）计算机外部设备与智能接口。
如图形终端机、传真机、复印机、打印机、绘图仪、磁盘/磁带机、智能终端机等。
（4）商用产品。
如自动售货机、电子收款机、电子秤等。
（5）家用电器。
如微波炉、电视机、空调、洗衣机、录像机、音响设备等。
（6）消费类电子产品。
（7）通讯设备和网络设备。
（8）儿童智能玩具。
（9）汽车、建筑机械、飞机等大型机械设备。
（10）智能楼宇设备。
（11）交通控制设备。
4．常见的单片机有哪些类型？答: 1．AVR单片机；2．Motorola单片机；3．MicroChip单片机；4．Scenix单片机；5．EPSON单片机；7．GMS90单片机；8．华邦单片机9．Zilog单片机；10．NS单片机；11．AX1001单片机第2章习题答案1．MCS-51单片机内部包含哪些主要逻辑功能部件？答:（1）1个8位的微处理器CPU。
单片机课后习题答案-第一至三章
第一章一、计算题1、①(10000111)2(87)16②(0 .101) 2(0.A) 16③(101111.1011) 2(2F.B) 162、①(430)10 (1AE) 16②(0.6875)10(0.B) 16③(110.851563)10(6E.DA0008637BD058) 163、①(11101010110)2(1878)10②(1001000.0101101) 2(72.351563) 10③(0.010101) 2(0.328125) 104、①00011100B ②10000000B ③11110000B5、原码反码补码①0010 0110 0010 0110 0010 0110②0100 0000 0100 0000 0100 0000③1111 0000 10001111 1001 00006、X Y X+Y X-Y①00100110 00110111 01100101 10001001真值101 -9②01001110 00001111 01011101 00111111真值93 63③10110011 01100001 00101110 01101100s真值46 1087、(863) 10(895) 10(365) 108、414235H 434F4D5055544552H 5374756479H二、问答题1、什么是数制？为什么微型计算机要采用二进制？十六进制数能为计算机执行么？为什么要学习十六进制数。
答：数制就是计数方式，计算机中采用二进制是由计算机所使用的逻辑器件所决定。
这种逻辑器件是具有两种状态的电路（触发器）好处是运算法则简单、实现方便，两个状态的系统具有稳定性。
计算机中的数只能用二进制表示，十六进制适合于读写方便需要。
2、单片机的发展状况如何?它有哪些应用？试举例说明。
答：1971年微处理器研制成功。
1974年，美国仙童公司研制出世界第一台单片微型计算机F8。
单片机原理及应用作业答案
作业答案0-1绪论1．单片机是把组成微型计算机的各功能部件即（微处理器（CPU））、（存储器（ROM 和RAM））、（总线）、（定时器/计数器）、（输入/输出接口（I/O口））及（中断系统）等部件集成在一块芯片上的微型计算机。
2．什么叫单片机？其主要特点有哪些？解：将微处理器（CPU）、存储器（存放程序或数据的ROM和RAM）、总线、定时器/计数器、输入/输出接口（I/O口）、中断系统和其他多种功能器件集成在一块芯片上的微型计机，称为单片微型计算机，简称单片机。
单片机的特点：可靠性高、便于扩展、控制功能强、具有丰富的控制指令、低电压、低功耗、片内存储容量较小、集成度高、体积小、性价比高、应用广泛、易于产品化等。
第1章MCS-51单片机的结构与原理15. MCS-51系列单片机的引脚中有多少根I/O线？它们与单片机对外的地址总线和数据总线之间有什么关系？其地址总线和数据总线各有多少位？对外可寻址的地址空间有多大？解：MCS-51系列单片机有4个I/O端口，每个端口都是8位双向口，共占32根引脚。
每个端口都包括一个锁存器（即专用寄存器P0～P3）、一个输入驱动器和输入缓冲器。
通常把4个端口称为P0～P3。
在无片外扩展的存储器的系统中，这4个端口的每一位都可以作为双向通用I/O端口使用。
在具有片外扩展存储器的系统中，P2口作为高8位地址线，P0口分时作为低8位地址线和双向数据总线。
MCS-51系列单片机数据总线为8位，地址总线为18位，对外可寻址空间为64KB。
25. 开机复位后，CPU使用的是哪组工作寄存器（R0-R n）？它们的地址是什么？CPU如何确定和改变当前工作寄存器组（R0-R n）？解：开机复位后，CPU使用的是第０组工作寄存器。
它们的地址是00H－07H。
CPU通过对程序状态字PSW中RS1和RS0的设置来确定和改变当前工作寄存器组。
27. MCS-51单片机的时钟周期、机器周期、指令周期是如何定义的？当主频为12MHz的时候，一个机器周期是多长时间？执行一条最长的指令需要多长时间？解：时钟周期又称为振荡周期，由单片机内部振荡电路OSC产生，定义为OSC时钟频率的倒数。
单片机及微机原理课后习题答案
第1章思考题及习题参考答案1写出下列二进制数的原码、反码和补码（设字长为8位）。
（1）001011 （2）100110（3）-001011 （4）-111111答：（1）原码：00001011 反码：00001011 补码：00001011（2）原码：00100110 反码：00100110 补码：00100110（3）原码：10001011 反码：11110100 补码：11110101（4）原码：10111111 反码：11000000 补码：110000012已知X和Y，试计算下列各题的[X+Y]补和[X-Y]补（设字长为8位）。
(1) X=1011 Y=0011(2) X=1011 Y=0111(3) X=1000 Y=1100答：（1）X补码=00001011 Y补码=00000011 [–Y]补码=11111101[X+Y]补=00001110 [X-Y]补=00001000（2）X补码=00001011 Y补码=00000111 [–Y]补码=11111001[X+Y]补=00010010 [X-Y]补=00000100（3）X补码=00001000 Y补码=00001100 [–Y]补码=11110100[X+Y]补=00010100 [X-Y]补=111111003 微型计算机由那几部分构成？答：微型计算机由微处理器、存储器和I/O接口电路构成。
各部分通过地址总线（AB）、数据总线（DB）和控制总线（CB）相连。
4 8086的寻址范围有多大？其物理地址是如何形成？答：8086有20根地址总线，它可以直接寻址的存储器单元数为1M字节，其地址区域为00000H—FFFFFH。
物理地址是由段地址与偏移地址共同决定的，物理地址=段地址×16+偏移地址其中段地址通常来自于段寄存器CS ，物理地址来自于IP。
5 什么叫单片机？它有何特点？答：单片机就是在一块硅片上集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多种I/O口（如并行、串行及A/D变换器等）的一个完整的数字处理系统。
单片机课后题答案
第三章习题解答4．在8051片内RAM中，已知(30H)＝38H，(38H)＝40H，(40H)＝48H，(48H)=90H，试分析下段程序中各条指令的作用，说出按顺序执行完指令后的结果：MOV A．40H ；(A)=48HMOV R1，A ；(R1)=48HMOV P1，#0FOH ；（P1）=F0HM0V ＠R1，30H ；（48H）=38HMOV DPTR，#1234H ；（DPTR）=1234HMOV 40H，38H ；（40H）=40HMOV R1，30H ；（R1）= 38HMOV 90H，R1 ；（90H）= 38H ，P1的地址为90HMOV 48H，#30H ;(48H)= 30HMOV A，@R1 ; (A)= 40HMOV P2，P1 ; (P2)= 38H F0H错误8．试编程将片外数据存储器80H单元的内容送到片内RAM的2BH单元。
MOV DPTR, #0080H 或：MOV R0, #80HMOVX A, @DPTR MOV P2,#00HMOV 2BH, A MOVX A, @R0MOV 2BH, A10．试编程将片内RAM20H单元中的两个BCD数拆开，并变成相应的ASCII码存入片内RAM 21H和22H单元。
MOV A, 20H ;20H的内容不变ANL A,#0F0HSWAP A ；4次移位 RR A 也可以ADD A,#30HMOV 21H, AMOV A, 20HANL A,#0FHADD A,#30HMOV 22H, A12．试分析以下两段程序中各条指令的作用，程序执行完后转向何处？(1) MOV P1，#0CAH ；(P1)= 11001010MOV A，#56H ；(A)= 01010110JB P1.2，L1JNB ACC.3，L2 ;转向L2L1：…L2：…(2)MOV A，#43H ；(A)=01000011JBC ACC.2，L2JBC ACC.6，L2 ;转向L2L1：…L2：…18．分析下列程序执行后，(SP)的值。
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第3章单片机并行存储器扩展
（一）填空题
1.使用8KB×8位的RAM芯片，用译码法扩展64KB×8位的外部数据存储器，需要（8）片存储
芯片，共需使用（16）条地址线，其中（13）条用于存储单元选择，（3）条用于芯片选择。
2.三态缓冲器的三态分别是（高电平）、（低电平）和（高阻态）。
3.80C51单片机系统整个存储空间由4部分组成，分别为（4KB）个地址单元的内部（程序）存
储器，（256）个地址单元的内部（数据）存储器，（64KB）个地址单元的外部（程序）存储器，（64KB）个地址单元的外部（数据）存储器。
4.在80C51单片机系统中，为外扩展存储器准备了（16）条地址线，其中低位地址线由（P0口）
提供，高位地址线由（P2口）提供。
5.在80C51单片机系统中，存储器并行外扩展涉及的控制信号有（PSEN）、（RD）、（WR）、（ALE）
和（CE），其中用于分离低8位地址和数据的控制信号是（ALE），它的频率是晶振频率的（6）分之一。
6.与微型机相比，单片机必须具有足够容量的程序存储器是因为它没有（外存）。
7.在存储器扩展中，无论是线选法还是译码法，最终都是为扩展芯片的（片选）引脚端提供信号。
8.由一片80C51和一片2716组成的单片机最小系统。
若2716片选信号CE接地，则该存储芯片
连接共需（3）条地址线。
除数据线外，系统中连接的信号线只有（PSEN）和（ALE）。
（二）单项选择题
1. 下列有关单片机程序存储器的论述中，错误的是（D）
（A）用户程序保存在程序存储器中
（B）断电后程序存储器仍能保存程序
（C）对于程序存储器只使用MOVC一种指令
（D）执行程序需要使用MOVC指令从程序存储器中逐条读出指令
2. 下列有关单片机数据存储器的论述中，错误的是（A）
（A）数据存储器只使用MOV指令进行读/写
（B）堆栈在数据存储器中开辟
（C）数据存储器只用于保存临时数据
（D）专用寄存器也是数据存储器的一部分
3. 在单片机系统中，1KB表示的二进制位数是（D）
（A）1000 （B）8×1000 （C）1024 （D）8×1024
4. 在下列信号中，不是供外扩展程序存储器使用的是（D）
（A）PSEN（B）EA（C）ALE （D）WR
5. RAM是随机存储器的意思，随机存储器的准确含义是（C）
（A）存储器的各存储单元的存取时间相等
（B）可以在任何时刻随机读/写存储器内各存储单元
（C）随机表示既可读又可写
（D）随机是易失的意思，因为随机存储器具有易失的特点
6. 若在系统中只扩展一片Intel 2732（4K×8位），除应使用P0口的8条口线外，至少还应使用P2
口的口线（A）
（A）4条（B）5条（C）6条（D）7条
7. 下列叙述中，不属于单片机存储器系统特点的是（D）
（A）程序和数据两种类型的存储器同时存在
（B）芯片内外存储器同时存在
（C）扩展数据存储器与片内数据存储空间重叠
（D）扩展程序存储器与片内程序存储空间重叠
8. 在80C51单片机系统中，为解决内外程序存储器衔接问题所使用的信号是（A）
（A）EA（B）PSEN（C）ALE （D）CE
简答题
1．在MCS-51单片机应用系统中，外接程序存储器和数据存储器的地址空间允许重叠而不会发生冲突，为什么？
【解答】MCS-51的存储器采用哈佛结构，就是64KB程序存储器和64KB数据存储器是各自单独编址，各自独立的地址空间。
其地址编号是允许重叠的。
不会发生重叠的原因是：从硬件连线上，访问外部程序存储器（读取）是控制线EA、PSEN有效，访问外部数据存储器是RD（读）、WR（写有效；从指令系统来说，如果是程序主动访问，采用不同的指令来访问，一般MOVC 访问程序存储器，MOVX访问外部数据存储器。
在MCS-51中外部I/O接口地址是和外部数据存储器的地址在一起统一编址的，换句话说，就是I/O地址是外部数据存储器地址空间的一部分，因此其和外部数据存储器一样可以和外部程序存储器重叠。
2．外部存储器的片选方式有几种？各有哪些特点？
3．简述MCS-51单片机CPU访问外部扩展程序存储器的过程。
***CPU从PC(程序计数器)中取出当前ROM的16位地址，分别由P0口（低8位）和P2口（高8位）同时输出，ALE信号有效时由地址锁存器锁存低8位地址信号，地址锁存器输出的低8位地址信号和P2口输出的高8位地址信号同时加到外ROM 16位地址输入端，当PSEN信号有效时，外ROM将相应地址存储单元中的数据送至数据总线（P0口），CPU读入后存入指定单元。
***P0口作为地址/数据复用的双向三态总线，用于输出程序存储器的低8位地址或输入指令，P2口具有输出锁存功能，用于输出程序储存器的高8位地址。
当ALE有效（高电平）时，高8位地址从P2口输出，低8位地址从P0口输出，在ALE的下降沿把P0口输出的低8位地址锁存起来，然后在PSEN有效（低电平）期间，选通外部程序存储器，将相应单元的数据送到P0口，CPU在PSEN 上升沿完成对P0口数据的采样。
4．简述MCS-51单片机CPU访问外部扩展数据存储器的过程。
***读外RAM的过程：外RAM 16位地址分别由P0口（低8位）和P2口（高8位）同时输出，ALE 信号有效时由地址锁存器锁存低8位地址信号，地址锁存器输出的低8位地址信号和P2口输出的高8位地址信号同时加到外RAM 16位地址输入端，当RD信号有效时，外RAM将相应地址存储单元中的数据送至数据总线（P0口），CPU读入后存入指定单元。
写外RAM的过程：写外RAM的过程与读外RAM的过程相同。
只是控制信号不同，信号换成WR 信号。
当WR信号有效时，外RAM将数据总线（P0口分时传送）上的数据写入相应地址存储单元中。
***第一个机器周期是从外部程序存储器读取MOVX指令操作码，第二个机器周期才是执行MOVX 指令访问外部数据存储器。
在该周期中，若是读操作，则RD信号有效（低电平），P0口变为输入方式，被地址信号选通的外部RAM某个单元中的数据通过P0口输入CPU；若是写操作，则WR信号有效（低电平），P0口变为输出方式，CPU内部数据通过P0口写入地址信号选通的外部RAM的某个单元中。
5．现要求为8031扩展2片2732作为外部程序存储器，试画出电路图，并指出各芯片的地址范围。
【解答】EPROM扩展芯片2732为：4KB×8；
8031：片内无ROM，需扩展外部存储器。