单片机原理及应用阶段性作业

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1、中国地质大学(武汉)远程与继续教育学院 单片机原理及应用 课程作业1（共 4 次作业）学习层次：专升本 涉及章节：第1章 1-1 MCS51 系列中 8031、8051、8751、89C51 有什么区别？ 1-2 MCS-51系列单片机的存贮器可划为几个空间? 各自的地址范围和容量是多少? 在使用上有什么不同?1-3 简述 8051 片内 RAM 的空间分配。各部分主要功能是什么？ 1-4 MCS-51系列单片机片内 RAM 中包含哪些可位寻址单元。位地址7CH 与字节地址 7CH 如何区别？位地址 7CH 具体在片内 RAM 中什么位置？ 1-5 程序状态字寄存器 PSW 的作用是什么？常用

2、标志有哪些位？作用是什么？ 1-6 8051 单片机应用系统中，EA端有何用途？在使用 8031 时，EA信号引脚应如何处理？ 1-7 什么是堆栈，堆栈指针 SP 的作用是什么？ 8051 单片机堆栈区时一般设置在什么地方？设置时应注意什么？1-8 什么是振荡周期、时钟周期、机器周期、指令周期？它们之间关系如何？如果晶振频率为 12MHz，则一个机器周期是多少微秒？ 1-9 复位后堆栈指针 SP的初值是多少？堆栈工作必须遵守的原则是什么？ 1-10 8051 单片机程序存储器 ROM 空间中 0003H、000BH、0013H、001BH、0023H有什么特殊用途？ 1-11 MCS-51系列

3、单片机的复位方式有几种？复位后各寄存器、片内 RAM 的状态如何？ 1-12 开机复位后，CPU 如何确定和改变当前工作寄存器组？其中 R7 对应的物理存储单元地址是什么？参考答案1-1 MCS51 系列中 8031、8051、8751、89C51 有什么区别？ 主要区别在于这些单片机的内部程序存储器的差异：8031片内不带程序存储器ROM，使用时用户需片外扩展程序存储器，灵活，用于研制新产品； 8051片内有4k 掩膜ROM，但程序需交芯片厂商代为烧写，并是一次性的，适合于定型大批量应用产品生产；8751片内有4k的EPROM，用户可自行用紫外线灯照射一定时间擦除后再烧写，但价格高，适合于研

4、制产品样机。89C51片内的4K程序存储器是FLASH工艺的，可以用电的方式瞬间擦除、改写，方便实用，与8051指令、管脚完全兼容。1-11 MCS-51系列单片机的存贮器可划为几个空间? 各自的地址范围和容量是多少? 在使用上有什么不同?5个空间，分别为：1、片内程序存储器， 2、片外程序存储器，1、2两空间统一编址，地址范围：0000H-FFFFH，容量为64K字节。3、特殊功能寄存器，4、片内数据存储器，3、4两空间统一编址，地址范围00H-FFH，容量为256字节，5、片外数据存储器，单独编址，地址范围：0000H-FFFFH，容量为64K字节。数据存储器能读，能写，访问时，RD、WR

5、信号有效程序存储器只读，访问时，PSEN信号有效1-12 简述 8051 片内 RAM 的空间分配。各部分主要功能是什么？ 片内 RAM共有128B，分成工作寄存器区、位地址区、通用 RAM区 3部分。（1）工作寄存器区8051 单片机片内 RAM 的低 32 个字节(00H1FH)分成 4 个工作寄存器组，每组占 8个字节。每个工作寄存器组都有 8 个寄存器，分别称为 R0，R1，R7。程序运行时，只有一个工作寄存器组作为当前工作寄存器组。当前工作寄存器组的选择是由特殊功能寄器中的程序状态字寄存器 PSW 的 RSl、RS0 两位决定的。可以对这两位进行编程，以选不同的工作寄存器组。（2）位

6、地址区从20H2FH的16个字节的RAM为位地址区，有双重寻址功能，既可以进行位寻址操作，也可以同普通RAM单元一样按字节寻址操作，共有128位，每一位都有相对应的位地址，位地址范围从00H7FH。（3）通用RAM区(数据缓冲器区) 从 30H7FH 共 80 个字节为数据缓冲器区。用于存放用户数据，只能按字节存取。通常这些单元可用于中间数据的保存，也用作堆栈的数据单元。前面所说的工作寄存器区、位寻址区的字节单元也可用作一般的数据缓冲器。1-13 片内 RAM 中包含哪些可位寻址单元。位地址7CH 与字节地址 7CH 如何区别？位地址 7CH 具体在片内 RAM 中什么位置？ 可位寻址单元：内

7、RAM低128字节中的20H2FH区间（字节）专用寄存器中，地址能被8整除的寄存器（字节）共字节位地址7CH是指片内可位寻址的某一位，其地址是7CH.而字节地址7CH是指片内7CH单元的所有8位。指整个字节。位地址7CH对应片内2FH单元的第4位.1-14 程序状态字寄存器 PSW 的作用是什么？常用标志有哪些位？作用是什么？ 程序状态字寄存器(PSW)是一个 8 位的特殊寄存器，它保存 ALU 运算结果的特征和处理状态，以供程序查询和判别。PSW 中各位状态信息通常是指令执行过程中自动形成的，但也可以由用户根据需要加以改变。 CY(PSW.7)：进位标志。无符号数运算中，当加法或减法运算最高

8、位有进位或借位时，(CY)=1；当加法或减法运算时，最高位无进位或借位，(CY)=0。CY位主要用在多字节的加减法运算中。 AC(PSW.6)：辅助进位标志。无符号数运算中，当加法或减法运算时，低4位向高4位有进位或借位，(AC)=1；当加法或减法运算时，低4位向高4位无进位或借位，(AC)=0。AC位常作为计算机进行BCD码修正的判断依据。 F0(PSW.5)：用户标志位。无特别意义，供用户自行定义。通过软件置位或清零，并根据(F0)=1或0来反映系统某一种工作状态，决定程序的执行方式。 RS1、RS0(PSW.4、PSW.3)：工作寄存器组选择位。可用软件置位或清零，用于选定当前使用的4个

9、工作寄存器组中的某一组。 OV(PSW.2)：溢出标志。主要用在有符号数运算时，运算结果超出了范围时，(OV)=1；否则，(OV)=0。如为8位运算，若结果超过了8位补码所能表示的范围128127，则(OV)=1。 P(PSW.0)：奇偶标志位。在执行指令后，单片机根据累加器A的8位二进制数中“1”的个数的奇偶，自动给该标志置位或清零。若累加器A的8位二进制数中“1”的个数为奇数，则(P)=1；若累加器A中“1”的个数为偶数，则(P)=0。该标志对串行通信的数据传输非常有用，通过奇偶校验可检验传输的可靠性。1-15 8051 单片机应用系统中，EA端有何用途？在使用 8031 时，EA信号引脚

10、应如何处理？ 为片内外程序存储器选用端。该引脚为低电平时，只选用片外程序存储器；该引脚为高电平时，先选用片内程序存储器，超出片内程序存储器范围时，自动转向然片外程序存储器。由于8031内部无程序存储器，所以8031需要外扩外部程序存储器，因此，EA信号引脚设置为接地。1-16 什么是堆栈，堆栈指针 SP 的作用是什么？ 8051 单片机堆栈区时一般设置在什么地方？设置时应注意什么？堆栈是在内存RAM区中专门开辟出来的按照“先进后出,后进先出”的原则进行数据存取的一块区域。主要用于子程序调用及返回和中断断点处理的保护及返回，在完成子程序嵌套和多重中断处理中是必不可少的。堆栈指针用于指示堆栈所处的

11、位置（栈底），压栈时先增址再存数据，弹栈时先出数据再减址。8051 单片机堆栈区时一般设置在片内30H7FH处。该区域既可以作为堆栈区，同时也是用户数据存储区。由于单元数量有限，必须充分利用，因此应认真考虑将堆栈底部设在何处。即不能占用太多数据存储区，又不能超过7FH发生上溢错误。可预留出用户数据存储区，将堆栈设在用户数据存储区之上。也可通过预计子程序或中断嵌套层数预计最大堆栈深度，合理设置栈底。二者综合考虑。对应30H7FH的用户RAM区域，最大是80个字节的空间。但是实际上不能全部用作堆栈堆栈。所以8051 单片机堆栈的容量不能超过80字节1-17 什么是振荡周期、时钟周期、机器周期、指令

12、周期？它们之间关系如何？如果晶振频率为 12MHz，则一个机器周期是多少微秒？ 振荡周期(或外部引入时钟信号的周期)，是指为单片机提供时钟脉冲信号的振荡源的周期，是最小的时序单位。片内的各种微操作都以晶振周期为时序基准。它也是单片机所能分辨的最小时间单位。晶振频率经分频器2分频后形成两相错开的时钟信号P1和P2。时钟信号的周期称为时钟周期，也称为机器状态周期，它是振荡周期的2倍，是振荡周期经2分频后得到的。CPU完成一种基本操作所需要的时间称为机器周期(也称M周期)。一个机器周期由12个振荡周期或6个状态周期构成，在一个机器周期内，CPU可以完成一个独立的操作。CPU执行一条指令所需要的时间称

13、作指令周期。晶振周期、时钟周期、机器周期和指令周期均是单片机的时序单位。晶振周期和机器周期是单片机内计算其他时间值(如波特率、定时器的定时时间等)的基本时序单位。 若外接晶振频率为fosc=12 MHz，则机器周期=12*(1/ fosc)= 1s 1-18 复位后堆栈指针 SP的初值是多少？堆栈工作必须遵守的原则是什么？ 复位后SP初值为07H。按照“先进后出,后进先出”的原则进行数据存取1-19 8051 单片机程序存储器 ROM 空间中 0003H、000BH、0013H、001BH、0023H有什么特殊用途？ 这是5个中断源的中断入口地址。程序存储器低端的一些地址被固定地用作特定程序的

14、入口地址： (1) 0003H外部中断0的中断服务子程序入口地址。 (2) 000BH定时/计数器0的中断服务子程序入口地址。 (3) 0013H外部中断1的中断服务子程序入口地址。 (4) 001BH定时/计数器1的中断服务子程序入口地址。 (5) 0023H串行口的中断服务子程序入口地址。1-20 MCS-51系列单片机的复位方式有几种？复位后各寄存器、片内 RAM 的状态如何？ 复位电路一般有上电复位、手动开关复位和自动复位电路3种。复位后各寄存器状态： (1) (PSW)=00H，由于(RS1)=0，(RS0)=0，复位后单片机选择工作寄存器0组。 (2) (SP)=07H，复位后堆栈

15、在片内RAM的08H单元处 (3) TH1、TL1、TH0、TL0的内容为00H，定时/计数器的初值为0。 (4) (TMOD)=00H，复位后定时/计数器T0、T1为定时器方式0 。 (5) (TCON)=00H，复位后定时/计数器T0、T1停止工作，外部中断0、1为电平触发方式。 (6) (SCON)=00H，复位后串行口工作在移位寄存器方式，且禁止串行口接收。 (7) (IE)=00H，复位后屏蔽所有中断。 (8) (IP)=00H，复位后所有中断源都设置为低优先级。 (9) P0P3口锁存器都是全1状态，说明复位后4个并行接口设置为输入口。 复位后，片内RAM的内容在上电复位后为随机数，而在手动复位后，原数据保持不变。1-21 开机复位后，CPU 如何确定和改变当前工作寄存器组？其中 R7 对应的物理存储单元地址是什么？ 开机复位后，PSW的初值为00H，即RS1RS0=00,因此当前工作寄存器组为第0组，R7对应的物理存储单元地址为07H。