单片机原理及接口技术-习题答案第四版李朝青(修订后)

### 单片机原理及接口技术关键知识点解析 #### 第一章：基础知识 **1. 微处理器(CPU)、微机与单片机的区别** - **微处理器(CPU)**：是微型计算机的核心部件，负责执行指令和控制操作。它本身不具备完整的计算能力，必须配合其他硬件组件一起工作。 - **微机**：是一种完整的计算机系统，包含微处理器、存储器、输入输出设备等。它可以独立完成数据处理任务。 - **单片机**：将微处理器、存储器（RAM和ROM）、输入输出接口等功能集成在同一块芯片上，形成一个完整的微型计算机系统。这种设计极大地简化了系统结构，提高了系统的可靠性和抗干扰能力。 **2. 单片机的特点** - **集成度高**：单片机将各种功能集成在一个芯片内，使得体积更小、功耗更低。 - **抗干扰性强**：由于采用单芯片设计，减少了外部连线数量，增强了系统的稳定性。 - **易于扩展**：单片机提供了丰富的外部接口资源，便于与其他设备连接，满足不同应用需求。 - **速度快、功能强大**：现代单片机的运行速度不断提高，能够支持复杂的控制任务。 - **数据保存时间长**：某些单片机具备非易失性存储器，即使断电也能长时间保存数据信息。 **3. 微型计算机执行程序的过程** 微型计算机执行程序的基本步骤包括： 1. **加载指令**：首先将存储在内存中的程序指令读入CPU的指令寄存器中。 2. **解码指令**：对读入的指令进行解码，确定指令的具体含义。 3. **执行指令**：根据解码结果执行相应的操作。 4. **重复上述过程**：循环执行上述步骤，直至程序结束。 **4. 微型计算机的组成** 微型计算机主要由以下几个部分组成： - **微处理器**：负责执行指令的核心部件。 - **存储器**：用于存放程序和数据。 - **接口适配器**（I/O接口）：实现CPU与外部设备之间的数据传输。 - **输入输出设备**：如键盘、显示器等，用于人机交互。 #### 第二章：89C51单片机介绍 **1. 89C51单片机的主要逻辑功能部件** - **CPU**：8位中央处理器，执行基本的算术逻辑运算。 - **片内RAM**：提供128B的随机访问存储空间。 - **特殊功能寄存器**：共21个，用于控制单片机的各种功能。 - **程序存储器**：内置4KB的ROM或Flash存储器。 - **并行I/O口**：4个8位并行端口，用于数据输入输出。 - **串行接口**：全双工模式，支持异步通信。 - **定时器/计数器**：两个16位定时器/计数器，用于时间控制和事件计数。 - **片内时钟电路**：内置振荡器，用于产生系统时钟信号。 **2. 89C51的EA端的作用** - EA端（External Access）用于控制单片机是否访问外部程序存储器。 - 当EA为高电平时，单片机优先访问内部程序存储器。 - 当EA为低电平时，单片机只访问外部程序存储器。 **3. 89C51的存储器空间划分** - **ROM空间**（片内外统一编址）：使用MOVC指令访问。 - **片外RAM**：使用MOVX指令访问，最大支持64KB。 - **片内RAM**：使用MOV指令访问，地址范围为00H至FFH（256B），其中低128B为真正的RAM区，高128B为特殊功能寄存器（SFR）区。 **4. 片内RAM的空间分配** - 片内RAM分为两个区域： - **真正的RAM区**（00H至7FH）：低128B，用于存放变量和中间计算结果。 - **特殊功能寄存器区**（80H至FFH）：高128B，用于存储特殊功能寄存器。 **5. 布尔处理存储器的空间分配** - 在片内RAM中，20H至2FH为位寻址区，对应的位地址范围为00H至7FH，方便进行位操作。 **6. 如何判断89C51是否正常工作** - **观察XTAL2端**：使用示波器观察XTAL2端是否有脉冲信号输出，确认振荡电路是否正常。 - **观察ALE端**：ALE（地址锁存允许）信号为时钟频率的六分之一，可以通过观察该端口是否有脉冲输出来判断芯片是否正常工作。 - **观察PSEN端**：如果PSEN端有脉冲输出，则表明单片机能从外部程序存储器中读取指令。 **7. 工作寄存器组的选择** - 通过PSW（程序状态字）中的RS1和RS0位来选择当前的工作寄存器组，共有四组可供选择。 **8. P0口作为通用I/O口输入注意事项** - P0口内部没有上拉电阻，在作为通用I/O口输入时，需要外加上拉电阻以确保稳定的逻辑电平。 - 使用TTL“OC”门进行数据输入时，同样需要外加上拉电阻。 **9. 读端口锁存器与读引脚的区别** - **读锁存器**：读取端口内部的状态，使用ANL P0, A指令。 - **读引脚**：读取外部信号的状态，例如MOVA, P1指令。 **10. P0～P3口结构差异及通用I/O口输入注意事项** - **P0口**：内部无上拉电阻，常用于地址总线的低8位。 - **P1口**：内部有上拉电阻，可以直接作为通用I/O口使用。 - **P2口**：内部有上拉电阻，常用于地址总线的高8位。 - **P3口**：内部有上拉电阻且具有第二功能，可用作通用I/O口或第二功能端口。 - 作为通用I/O口输入时，所有端口均需注意外部信号的稳定性，尤其是P0口，必须外加上拉电阻。 **11. EA信号的功能及使用方法** - EA信号用于决定单片机是否访问外部程序存储器。 - 当EA为高电平时，单片机优先访问内部程序存储器。 - 当使用8031单片机时，由于其内部没有程序存储器，因此EA引脚通常接地。 通过深入分析单片机的结构和工作原理，我们可以更好地理解单片机的工作机制，从而有效地利用其优势解决实际问题。