专题讲座资料（2021-2022年）单片机原理和应用第三版林立张俊亮课后答案解析.doc资源-CSDN文库

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第一章习题

1.什么是单片机？单片机和通用微机相比有何特点？

答：单片机又称为单片微计算机，它的结构特点是将微型计算机的基本功能部件（如中央处理器

（CPU）、存储器、输入接口、输出接口、定时/计数器及终端系统等）全部集成在一个半导体芯片上。

虽然单片机只是一个芯片，但无论从组成还是从逻辑功能上来看，都具有微机系统的定义。与通用的

微型计算机相比，单片机体积小巧，可以嵌入到应用系统中作为指挥决策中心，是应用系统实现智能

化。

2.单片机的发展有哪几个阶段？8 位单片机会不会过时，为什么？

答：单片机诞生于 1971 年，经历了 SCM、MCU、SOC 三大阶段，早期的 SCM 单片机都是 8 位或 4

位的。其中最成功的是 INTEL 的 8031，此后在 8031 上发展出了 MCS51 系列 MCU 系统。基于这一系统

的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了 16 位单片机，但

因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90 年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了

巨大提高。随着 INTEL i960 系列特别是后来的 ARM 系列的广泛应用，32 位单片机迅速取代 16 位单

片机的高端地位，并且进入主流市场。然而，由于各应用领域大量需要的仍是 8 位单片机，因此各大

公司纷纷推出高性能、大容量、多功能的新型 8 位单片机。

目前，单片机正朝着高性能和多品种发展，但由于 MCS-51 系列 8 位单片机仍能满足绝大多数应

用领域的需要，可以肯定，以 MCS-51 系列为主的 8 位单片机，在当前及以后的相当一段时间内仍将

占据单片机应用的主导地位。

3.举例说明单片机的主要应用领域。

答：单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过

程控制等领域，大致可分如下几个范畴：

智能仪器

单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪

器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、电流、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、

厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能

化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（电压表、功率计，示

波器，各种分析仪）。

工业控制

单片机具有体积小、控制功能强、功耗低、环境适应能力强、扩展灵活和使用方便等优点，用单

片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统、通信系统、信号检测系统、无线感知系统、测控

系统、机器人等应用控制系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与

计算机联网构成二级控制系统等。家用电器现在的家用电器广泛采用了单片机控制，从电饭煲、洗

衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备和白色家电等。

网络和通信

现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信

设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电

话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电

话，集群移动通信，无线电对讲机等。

医用设备领域

单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备

及病床呼叫系统等等。

模块化系统

某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员

了解其内部结构。如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原

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异或 1111 1111

(3) 1110 1110 和 0111 0111

与 0110 0110

或 1111 1111

异或 1001 1001

(4) 0011 1100 和 1111 0000

与 0011 0000

或 1111 1100

异或 1100 1100

8.Proteus ISIS 的工作界面中包含哪几个窗口？菜单栏中包含哪几个选项？答：Proteus ISIS

的工作界面主要包括标题栏、菜单栏、工具栏、状态栏、方位控制按钮、仿真进程控制按钮、对象选

择窗口，原理图编辑窗口和预览窗口等。

主菜单栏包含文件、查看、编辑、工具、设计、图形、源文件、调试、库、模板、系统、帮助选

项。

9.利用 ISIS 模块开发单片机系统需要经过哪几个主要步骤？

答：

（1）启动 ISIS;

（2）绘制电路原理图；

（3）输入单片机程序；

（4）进行源代码调试；

（5）仿真运行。

10.何谓 PCB？利用 ARES 模块进行 PCB 设计需要经过哪几个主要步骤？

答：PCB（Printed Circuit Board），中文名称为印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，

是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印

刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。利用 ARES 模块进行 PCB 设计的主要步骤：

（1）启动 ARES；（2）元器件布局；（3）元器件布线；（4）铺铜；（5）三维效果图；

（6）CADCAM 输出。

第 2 章 MCS-51 单片机结构及原理习题

1． MSC－51 单片机内部由哪些功能部件组成，各有什么功能？

答：以 51 单片机为例，其内部功能部件有：

控制器：是对取自程序存储器中的指令进行译码，在规定的时刻发出各种操作所需的控制信号，

完成指令所规定的功能；

运算器：根据控制器发来的信号，执行算术逻辑运算操作；

存储器：包括程序存储和数据存储器；

定时器计数器：2 个 16 位定时器/计数器，可对机器周期计数，也可对外部输入脉冲计数；

中断系统：可响应三个内部中断源和两个外部中断源的中断请求；

输入输出接口：4 个 8 位并行口和一个全双工串行口；

2．MSC－51 单片机外部引脚的名称是什么？各有什么功能？

答：(1) 电源及晶振引脚

VCC(40 脚)：+5V 电源引脚

VSS(20 脚)：接地引脚

XTAL1(19 脚)；外接晶振引脚（内置放大器输入端）

XTAL2(18 脚)：外接晶振引脚（内置放大器输出端）

(2) 控制引脚

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RST/VPD(9)为复位/ 备用电源引脚

为地址锁存使能输出/ 编程脉冲输入

：输出访问片外程序存储器读选通信号

：外部 ROM 允许访问/ 编程电源输入

(3) 并行 I/O 口引脚

P0.0～P0.7（39～32 脚）——P0 口；

P1.0～P1.7（1～8 脚）——P1 口；

P2.0～P2.7（21～28 脚）——P2 口；

P3.0～P3.7（10～17 脚）——P3 口。

3．51 系列单片机的封装有哪些类型？请说明每一种封装引脚之间的距离。答：51 系列单片机

的封装有:

40 引脚双列直插封装（DIP——dual in-line package），引脚之间的距离是 100mil()；

44 引脚方形扁平封装（QFP ——quad flat package）方式，引脚之间的距离是；

44 引脚带引线的塑料芯片载体 PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)。

4．什么是复位？单片机复位电路有哪几种，工作原理分别是什么？答：复位——使单片机恢复

原始默认状态的操作。

单片机复位电路有:上电复位电路，由电阻和电容构成，通过上电时，电容相当于短路而使复位

引脚在晶振有效的情况下保持 2 个机器周期的高电平；按钮开关复位电路，由两个电阻的分压构成，

通过手工按下按钮，使复位引脚在晶振有效的情况下保持 2 个机器周期的高电平。

5．通常的微机系统存储器结构有哪几种？MCS-51 单片机存储器属于哪一类？ CS-51 可寻址多大

空间？

答：通常的微机系统存储器结构有两种结构，即哈佛结构和冯诺依曼结构(也叫普林斯顿结构)，

MCS-51 单片机存储器属于，MCS-51 可寻址空间是两个 64KB，即 64KB 的程序存储空间和 64KB 的数据

存储空间。 6．片内 RAM 中低 128 个单元划分为哪三个主要部分？各部分的主要功能是什么？答：

片内 RAM 中低 128 个单元划分为三个部分： ①工作寄存器区（00H-1FH），四组，每组 8 个，可作用

工作寄存器切换使用； ②可位寻址区（20H-2FH），16B，位地址为 00H-7FH，用作为按位寻址的空

间； ③用户 RAM 区（30H-7FH），80B，用作普通 RAM 单元或堆栈。

7．程序状态字寄存器 PSW 各位的定义是什么？答：程序状态字寄存器 PSW 各位的定义如下：

PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0 PSW.7：进/借位标志 CY，加法有进位时

置 1，减法有借位时置 1； PSW.6：辅助进位标志 AC，加法运算低四位向高上四位有进位时置 1；

PSW.5、PSW.1：用户标志位 F0 和用户标志位 F1，保存用户的位数据；

PSW.4、PSW.3：工作寄存器选择控制位 RS1 和 RS0，00 至 11 分别选择四组工作之一作为当前工

作寄存器

PSW.2 ：溢出标志位 OV，有符号数加、减运算结果有溢出或乘除上结果异常(乘法运算结果大于

255 即乘积在 BA 中，或除法运算除数为 0)时置 1 PSW.0：奇偶标志位 P，累加器 A 中 1 的个数为奇数

时置 1。

8．什么是时钟周期？什么是机器周期？什么是指令周期？当振荡频率为 12MHz 时，一个机器周

期为多少微秒？

答：时钟周期又叫振荡周期或拍，用 P 表示，是 MCS-51 单片机中最小的时间单位，在一个时钟

周期内，CPU 完成一个最基本的动作。

机器周期：由 12 个时钟周期构成，完成一个基本操作

指令周期：是执行一条指令所需的时间，根据指令的复杂性，可由 1~4 个机器周期构成。

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当振荡频率为 12MHz 时，一个机器周期为 1 微秒。

9．P0、P1、P2 和 P3 口的结构和功能分别是什么？

答：P0 口的每一位由 1 个锁存器、2 个三态缓冲器、1 个输出控制电路（非门 X、与门、电子

开关 MUX、输出驱动电路构成，其功能既可以作为通用 I/O 口实现输入/输出功能，也可作为单片机

地址线的低 8 位和数据线实现外部扩展功能。在用作输入输出口时，需外接上拉电阻。

P1 口的每一位由 1 个锁存器、1 个场效应管驱动器 V 和 2 个三态门缓冲器构成，其作用是用作

输入输出口

P2 口的每一位由 1 个锁存器、2 个三态缓冲器、1 个输出控制单元、1 个输出驱动单元构成，其

功能是用作输入输出口，或地址总线的高 8 位。

P3 口的每一位由 1 个锁存器、2 个三态缓冲器、1 个第二功能控制单元、1 个输出驱动单元构成，

其作用是用作输入输出口或第二功能。

10．51 单片机引脚 ALE 的作用是什么？当 51 不外接存储器时，ALE 上的输出的脉冲频率是多少？

答：51 单片机引脚 ALE 的作用是对外部存储寻址时锁存 P0 口输出的低 8 位地址，当 51 不外接

存储器时，ALE 上的输出的脉冲频率是 fosc/6。

第 3 章单片机的汇编语言与程序设计习题

1．MCS-51 单片机有哪几种寻址方式？适用于什么地址空间？

答：MCS-51 单片机有 7 种寻址方式：直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、立即寻址、变

址寻址、位寻址、相对寻址。

直接寻址方式：操作数的地址由指令直接给出，适用于片内 RAM 的所有地址空间；如 MOV A，68H

MOV A，PSW

寄存器寻址方式：指令给出的是寄存器的编码，操作数在编码指定的寄存器中，适用于片内 00H

至 1FH 的 32 个字节，用 R0,…,R7 表示，通过 PSW 的 RS1 和 RS0 选择组号确定对应 32 个字节中的其

中 8 个，还有累加器 A，以及乘除法指令中的 A 和 B 寄存器，位寻址方式中的布尔累加器 C；

MOV A，R1

MUL AB

INC DPTR

寄存器间接寻址方式：指令给出的是寄存器的编码，操作数地址在编码指定的寄存器中，适用于

片内 RAM 的全部空间，其中 52 系列中的 80H 至 FFH 只能用寄存器间接寻址；如 MOV A，@R0

MOV A，@R1

MOVX A，@DPTR

立即寻址方式：操作数本身在指令中直接，给出适用于用 8 位立即数对片内 RAM 所有地址单元赋

值，也可用 16 位立即数对 DPTR 赋值；如

MOV A，#0E2H

MOV DPTR，#2000H

变址寻址方式：以 DPTR 或 PC 作为基地址寄存器，以累加器 A 作为变址寄存器，将基址寄存器与

变址寄存器的内容相加形成操作数的实际地址的一种寻址方式，变址寻址方式适用于程序存储器 ROM，

仅有三条指令如下：

MOVC A，@A+DPTR

MOVC A，@A+PC

JMP @A+DPTR

位寻址方式：指令中直接给出操作数所在单元的位地址，适用于片内 RAM 中地址 20H 至 2FH 中的

16 个字节中的 128 个位地址空间和 80H 至 FFH 中地址中可以被 8 整除的所有 SFR 中的每个位地址空

间；如

MOV C，7FH

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