《单片机原理及应用》课后习题答案.ppt
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1、第第第第2 2 2 2章章章章 MCSMCSMCSMCS51515151的基本结构的基本结构的基本结构的基本结构2.1 MCS-512.1 MCS-51单片机内部包含那些主要逻辑功能部件?各个功能部件的最主要的功能是单片机内部包含那些主要逻辑功能部件?各个功能部件的最主要的功能是什么?什么?2.2 MCS-512.2 MCS-51的的EAEA端有何用途?端有何用途?2.3 MCS-512.3 MCS-51单片机外部总线结构是怎样的?单片机外部总线结构是怎样的?2.4 MCS-512.4 MCS-51单片机存储器的组织结构是怎样的?单片机存储器的组织结构是怎样的?2.5 MCS-512.5 MC
2、S-51系列单片机的存储器可划分为几个空间?各自的地址范围和容量是多少?系列单片机的存储器可划分为几个空间?各自的地址范围和容量是多少?在使用上有什么不同?在使用上有什么不同?2.6 80512.6 8051如何确定和改变当前工作寄存器组?如何确定和改变当前工作寄存器组?2.7 MCS-512.7 MCS-51单片机的程序存储器中单片机的程序存储器中0000H0000H、0003H0003H、000BH000BH、0013H0013H、001BH001BH和和0023H0023H这几这几个地址具有什么特殊的功能?个地址具有什么特殊的功能?2.8 80512.8 8051单片机有哪几个特殊功能寄
3、存器?可位寻址的单片机有哪几个特殊功能寄存器?可位寻址的SFRSFR有几个?有几个?2.9 2.9 程序状态寄存器程序状态寄存器PSWPSW的作用是什么?常用标志有哪些位?作用是什么?的作用是什么?常用标志有哪些位?作用是什么?2.10 2.10(SPSP)=30H=30H 指什么?指什么?2.11 MCS-512.11 MCS-51系列单片机的系列单片机的P0P0、P1P1、P2P2和和P3P3口各有什么特点?口各有什么特点?2.12 ALE2.12 ALE信号有何功用?一般情况下它与机器周期的关系如何?在什么条件下信号有何功用?一般情况下它与机器周期的关系如何?在什么条件下ALEALE信号
4、信号可用作外部设备的定时信号。可用作外部设备的定时信号。2.13 2.13 有那几种方法能使单片机复位?复位后各寄存器的状态如何?复位对内部有那几种方法能使单片机复位?复位后各寄存器的状态如何?复位对内部RAMRAM有有何影响?何影响?2.14 MCS-512.14 MCS-51的时钟振荡周期、机器周期和指令周期之间有何关系?的时钟振荡周期、机器周期和指令周期之间有何关系?12.1 MCS-512.1 MCS-51单片机内部包含那些主要逻辑功能部件?各个功能部件的最单片机内部包含那些主要逻辑功能部件?各个功能部件的最主要的功能是什么?主要的功能是什么?答案:答案:MCS-51MCS-51单片机
5、内部主要包括以下几个部分:单片机内部主要包括以下几个部分:1 1一个一个8 8位微处理器位微处理器CPUCPU MCS-51 MCS-51单片机中有一个单片机中有一个8 8位的位的CPUCPU,包括运算器和控制器两个部分,包括运算器和控制器两个部分,并且增加了面向控制的处理功能,不仅可以处理字节数据还可以进行位变并且增加了面向控制的处理功能,不仅可以处理字节数据还可以进行位变量的处理,如位处理、查表、状态检测、中断处理等。量的处理,如位处理、查表、状态检测、中断处理等。2 2数据存储器数据存储器RAMRAM和特殊功能寄存器和特殊功能寄存器SFRSFR 片内具有片内具有128Bytes128By
6、tes(5252系列为系列为256Bytes256Bytes)的数据存储器,片外最多)的数据存储器,片外最多可以扩展可以扩展64KB64KB。数据存储器用来存储单片机运行期间的工作变量、运算的。数据存储器用来存储单片机运行期间的工作变量、运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等。中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等。3 3内部程序存储器内部程序存储器ROMROM 内部具有内部具有4KB4KB(5151系列)系列)/8KB/8KB(5252系列)的程序存储器(系列)的程序存储器(FLASHFLASH),用),用来存储用户程序。如果片内程序存储器容量不够可以外部扩展程序存储器,来存储用户程序。如果片
7、内程序存储器容量不够可以外部扩展程序存储器,最多可以扩展最多可以扩展64KB64KB。4 4两个定时两个定时/计数器计数器 MCS-51MCS-51单片机内部具有单片机内部具有2 2个个1616位的定时器位的定时器/计数器。在使用中,这两个计数器。在使用中,这两个定时器定时器/计数器既可以进行精确的计时,又可以对外部事件进行计数,是最计数器既可以进行精确的计时,又可以对外部事件进行计数,是最常用和最基本的部件。常用和最基本的部件。5 5四个四个8 8位可编程的位可编程的I/OI/O(输入(输入/输出)并行端口输出)并行端口 四个四个8 8位的并行端口,其中位的并行端口,其中P0P0为双向口,为
8、双向口,P1P1P3P3为准双向口。为准双向口。26 6一个串行通信端口一个串行通信端口 一个全双工的串行口,具有四种工作方式。可以用来进行串行一个全双工的串行口,具有四种工作方式。可以用来进行串行异步通信,与异步通信,与PCPC机或者多个单片机主从通信或者构成多机系统实现更机或者多个单片机主从通信或者构成多机系统实现更强大的功能。强大的功能。7 7中断控制系统中断控制系统 MCS-51MCS-51单片机具有单片机具有5 5个固定的可屏蔽中断源,个固定的可屏蔽中断源,3 3个在片内,个在片内,2 2个在个在片外,它们在程序存储器中有各自固定的中断入口地址,由此进入中片外,它们在程序存储器中有各
9、自固定的中断入口地址,由此进入中断服务程序。断服务程序。5 5个中断源有两个中断优先级,可形成中断嵌套。个中断源有两个中断优先级,可形成中断嵌套。8 8内部时钟电路内部时钟电路 单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准。单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微操作的时间基准。2.2 MCS-512.2 MCS-51的的EAEA端有何用途?端有何用途?答案:答案:EA EA 访问外部程序存储器控制信号。对访问外部程序存储器控制信号。对80518051和和87518751,它们片内有,它们片内有4KB4KB的程序存储器,当的程序存储器,当EA EA 为高电平时,分两种情况。若访问的地
10、址空为高电平时,分两种情况。若访问的地址空间在间在0-4K0-4K范围内,范围内,CPUCPU访问片内程序存储器。访问的地址超出访问片内程序存储器。访问的地址超出4K4K时,时,CPUCPU将自动执行外部程序存储器,即访问外部将自动执行外部程序存储器,即访问外部ROMROM。当。当EAEA接低电平时,接低电平时,CPUCPU只访问外部只访问外部EPROM/ROMEPROM/ROM,而不管是否有片内程序存储器。对,而不管是否有片内程序存储器。对80318031,EAEA必须接地。必须接地。32.3 MCS-512.3 MCS-51单片机外部总线结构是怎样的?单片机外部总线结构是怎样的?答案:答案
11、:1 1地址总线(地址总线(ABAB):):地址总线宽度为地址总线宽度为1616位,由位,由P0P0口经地址锁存器提供低口经地址锁存器提供低8 8位地址(位地址(A0-A0-A7A7););P2P2口直接提供高口直接提供高8 8位地址(位地址(A8A8A15A15)。地址信号是由)。地址信号是由CPUCPU发出的,发出的,故地址总线是单方向的。故地址总线是单方向的。2 2数据总线(数据总线(DBDB):):数据总线宽度为数据总线宽度为8 8位,用于传送数据和指令,由位,用于传送数据和指令,由P0P0口提供。口提供。3 3控制总线(控制总线(CBCB):):控制总线随时掌握各种部件的状态,并根据
12、需要向有关部件发出控制总线随时掌握各种部件的状态,并根据需要向有关部件发出命令。命令。其中地址总线和数据总线,以及控制总线和其中地址总线和数据总线,以及控制总线和IOIO都有部分功能上的重叠,都有部分功能上的重叠,也就是有些口线既是地址总线也是数据总线,而有些控制总线也是也就是有些口线既是地址总线也是数据总线,而有些控制总线也是IOIO。2.4 MCS-512.4 MCS-51单片机存储器的组织结构是怎样的?单片机存储器的组织结构是怎样的?答案:答案:MCSMCS5151单片机的存储器采用的是哈佛(单片机的存储器采用的是哈佛(HarvardHarvard)结构,即程序)结构,即程序存储器和数据
13、存储器分开编址,在空间上是各自独立的,两种存储器有存储器和数据存储器分开编址,在空间上是各自独立的,两种存储器有自己的寻址方式和寻址空间。自己的寻址方式和寻址空间。42.5 MCS-512.5 MCS-51系列单片机的存储器可划分为几个空间?各自的地址范围系列单片机的存储器可划分为几个空间?各自的地址范围和容量是多少?在使用上有什么不同?和容量是多少?在使用上有什么不同?答案:答案:MCSMCS5151的存储器空间可以划分为以下的存储器空间可以划分为以下4 4种,分别是:种,分别是:程序存储器;内部数据存储器;内部特殊功能寄存器;外部数据存储程序存储器;内部数据存储器;内部特殊功能寄存器;外部
14、数据存储器;器;对对89S5189S51来说,程序存储器分为片内程序存储器和片外程序存储器,来说,程序存储器分为片内程序存储器和片外程序存储器,片内程序存储器地址范围为片内程序存储器地址范围为0000H-0FFFH,4KB0000H-0FFFH,4KB;片外程序存储器地址范;片外程序存储器地址范围围0000H0000HFFFFHFFFFH,64KB64KB。内部程序存储器与外部程序存储器统一编址,。内部程序存储器与外部程序存储器统一编址,当当EAEA为高电平时,从内部程序存储器开始读取程序,达到为高电平时,从内部程序存储器开始读取程序,达到4KB4KB后跳到片后跳到片外程序存储器的外程序存储器
15、的1000H1000H开始读取程序;当开始读取程序;当EAEA为低电平时,直接从片外程为低电平时,直接从片外程序存储器的序存储器的0000H0000H开始处读取程序。开始处读取程序。内部数据存储器地址范围为内部数据存储器地址范围为00H00H7FH7FH,128B128B,在程序中做通用存,在程序中做通用存储器使用。储器使用。内部特殊功能寄存器地址范围内部特殊功能寄存器地址范围80H80HFFHFFH,128B128B,专用于控制、管,专用于控制、管理片内算术逻辑部件、并行理片内算术逻辑部件、并行I/OI/O口、串行口、串行I/OI/O口、定时器口、定时器/计数器、中断计数器、中断系统等功能模
16、块的工作。系统等功能模块的工作。外部数据存储器地址范围外部数据存储器地址范围0000H0000HFFFFHFFFFH,64KB64KB,又称为外部数据,又称为外部数据RAMRAM,当单片机内部,当单片机内部128128个字节的数据个字节的数据RAMRAM不能满足系统工作的需要时,不能满足系统工作的需要时,可以通过它的外部总线扩展外部数据存储器。可以通过它的外部总线扩展外部数据存储器。52.6 80512.6 8051如何确定和改变当前工作寄存器组?如何确定和改变当前工作寄存器组?答案:状态寄存器答案:状态寄存器PSWPSW中中RS1,RS0RS1,RS0两位进行寄存器组选择,两位进行寄存器组选
17、择,0 0 0 0 组组0 0(00H-07H00H-07H)0 1 0 1 组组1 1(08H-0FH08H-0FH)1 0 1 0 组组2 2(10H-17H10H-17H)1 1 1 1 组组3 3(18H-1FH18H-1FH)2.7 MCS-512.7 MCS-51单片机的程序存储器中单片机的程序存储器中0000H0000H、0003H0003H、000BH000BH、0013H0013H、001BH001BH和和0023H0023H这几个地址具有什么特殊的功能?这几个地址具有什么特殊的功能?答案:答案:0000H0000H:单片机复位后,单片机复位后,PCPC0000H0000H,
18、程序从程序从0000H0000H开始执行开始执行 指令,故系统必须从指令,故系统必须从0000H0000H单元开始取指令,执行程序。单元开始取指令,执行程序。0003H0003H:外部中断外部中断0 0入口地址。入口地址。000BH000BH:定时器定时器0 0中断入口地址。中断入口地址。0013H0013H:外部中断外部中断1 1入口地址。入口地址。001BH001BH:定时器定时器1 1中断入口地址。中断入口地址。0023H0023H:串行口中断入口地址。串行口中断入口地址。在系统中断响应之后,将自动转到各中断入口地址处执行程在系统中断响应之后,将自动转到各中断入口地址处执行程序序。62.
19、8 80512.8 8051单片机有哪几个特殊功能寄存器?可位寻址的单片机有哪几个特殊功能寄存器?可位寻址的SFRSFR有几个?有几个?答案:答案:80518051有有2121个特殊功能寄存器个特殊功能寄存器 ,包括:,包括:AA累加器,累加器,BB寄存器,寄存器,PSWPSW程序状态字,程序状态字,SPSP堆栈指针堆栈指针 ,DPTRDPTR数据指针寄存器数据指针寄存器 ,PCPC程序计数器(程序计数器(1616位)位),P0P0P3I/OP3I/O端口端口 ,IPIP中断优先级控制寄存器,中断优先级控制寄存器,IEIE中断允许控制寄存器,中断允许控制寄存器,TMODTMOD定时器定时器/计
20、数器方式控制寄存器,计数器方式控制寄存器,TCONTCON定时器定时器/计数器控制寄存器,计数器控制寄存器,TH0TH0,TL0TL0定时器定时器/计数器计数器0 0,TH1TH1,TH1TH1定时器定时器/计数器计数器1 1,SCONSCON串行端口控制寄存器,串行端口控制寄存器,SBUFSBUF串行数据缓冲器,串行数据缓冲器,PCONPCON电源控制寄存电源控制寄存器。器。可可位位寻址的寻址的SFRSFR有有1111个。个。2.9 2.9 程序状态寄存器程序状态寄存器PSWPSW的作用是什么?常用标志有哪些位?作用是什的作用是什么?常用标志有哪些位?作用是什么?么?答案:答案:PSWPSW
21、程序状态字。主要起着标志寄存器的作用。常用标志位及其程序状态字。主要起着标志寄存器的作用。常用标志位及其作用如下:作用如下:CyCy进(借)位标志,其主要作用是保存算术运算的进或借位并在进行进(借)位标志,其主要作用是保存算术运算的进或借位并在进行位操作时做累加器。位操作时做累加器。在执行某些算术和逻辑指令时,可以被硬件或软件置位或清零。在算在执行某些算术和逻辑指令时,可以被硬件或软件置位或清零。在算术运算中它可作为进位标志,在位运算中,它作累加器使用,在位传送、术运算中它可作为进位标志,在位运算中,它作累加器使用,在位传送、位与和位或等位操作中,都要使用进位标志位。位与和位或等位操作中,都要
22、使用进位标志位。7ACAC辅助进位标志,当进行以辅助进位标志,当进行以A A为目的的运算时,运算结果从为目的的运算时,运算结果从D3D3位产生位产生进位或借位时进位或借位时AC=1AC=1,另外可用于,另外可用于BCDBCD码调整。码调整。进行加法或减法操作时,当发生低四位向高四位进位或借位时,进行加法或减法操作时,当发生低四位向高四位进位或借位时,ACAC由由硬件置位,否则硬件置位,否则ACAC位被置位被置0 0。在进行十进制调整指令时,将借助。在进行十进制调整指令时,将借助ACAC状态进状态进行判断。行判断。F0F0用户标志,是用户可以使用的位变量,可以随用户标志,是用户可以使用的位变量,
23、可以随PSWPSW被保存。被保存。该位为用户定义的状态标记,用户根据需要用软件对其置位或清零,该位为用户定义的状态标记,用户根据需要用软件对其置位或清零,也可以用软件测试也可以用软件测试F0F0来控制程序的跳转。来控制程序的跳转。RS1,RS0RS1,RS0寄存器组选择,寄存器组选择,OVOV溢出标志位,在有符号数运算结果超出允许范围溢出标志位,在有符号数运算结果超出允许范围OV=1,OV=1,否则否则OV=0OV=0。PP奇偶标志位,主要作用是在每个机器周期根据累加器奇偶标志位,主要作用是在每个机器周期根据累加器A A中的内容的奇中的内容的奇偶性由硬件置偶性由硬件置/复位,当复位,当A A中
24、中1 1的个数为奇的个数为奇P=1P=1,否则为,否则为P=0P=0。2.10 2.10 (SPSP)=30H=30H 指什么?指什么?答案:指的是将堆栈基地址指向答案:指的是将堆栈基地址指向30H30H。82.11 MCS-512.11 MCS-51系列单片机的系列单片机的P0P0、P1P1、P2P2和和P3P3口各有什么特点?口各有什么特点?答案:答案:P0P0口是一个三态双向口,可作为地址口是一个三态双向口,可作为地址/数据分时复用口;也可作数据分时复用口;也可作为通用为通用I/OI/O接口。接口。P1P1口为准双向口口为准双向口 ,输出驱动部分由场效应管,输出驱动部分由场效应管T T与
25、内部上拉电阻组与内部上拉电阻组成。当其某位输出高电平时,可以提供拉电流负载,不必像成。当其某位输出高电平时,可以提供拉电流负载,不必像P0P0口那样口那样需要外接上拉电阻。需要外接上拉电阻。P1P1口是具有输出锁存的静态口。口是具有输出锁存的静态口。P1P1口在作为引脚口在作为引脚读入前,必须先对相应端口写入读入前,必须先对相应端口写入1 1。P2P2端口除了可以作为准双向通用端口除了可以作为准双向通用IOIO外;还用作输出地址总线的高外;还用作输出地址总线的高8 8位,所以位,所以P2P2端口在功能上兼有端口在功能上兼有P0P0端口和端口和P1P1端口的特点。端口的特点。P2P2端口是动态端
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