微型计算机原理及应用习题解答

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1、,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,97-,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,*,微型计算机原理及应用习题解答,四川文理学院,Email,：,2024年10月28日,绪论,0.1,解：,单片微型计算机（,Single-Chip Microcomputer,），简称单片机。就是将微处理器（,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）和其他多种功能器件集成在一块芯片上的微型计算机。,单片机的主要特点有：（,1,）可靠性高（,2,）便于扩展（,3,）控制功能强（,4,）低电压、低功

2、耗（,5,）片内存储容量较小，除此之外，单片机还具有集成度高、体积小、性价比高、应用广泛、易于产品化等特点,绪论,0.3,解：,（,1,）第一阶段（,19741976,年）：制造工艺落后，集成度低，而且采用了双片形式。典型的代表产品有,Fairchild,公司的,F8,系列。其特点是：片内只包括了,8,位,CPU,，,64B,的,RAM,和两个并行口，需要外加一块,3851,芯片（内部具有,1KB,的,ROM,、定时器,/,计数器和两个并行口）才能组成一台完整的单片机。,绪论,（,2,）第二阶段（,19771978,年）：在单片芯片内集成,CPU,、并行口、定时器,/,计数器、,RAM,和,R

3、OM,等功能部件，但性能低，品种少，应用范围也不是很广。典型的产品有,Intel,公司的,MCS-48,系列。其特点是，片内集成有,8,位的,CPU,，,1KB,或,2KB,的,ROM,，,64B,或,128B,的,RAM,，只有并行接口，无串行接口，有,1,个,8,位的定时器,/,计数器，中断源有,2,个。片外寻址范围为,4KB,，芯片引脚为,40,个。,绪论,（,3,）第三阶段（,19791982,年）：,8,位单片机成熟的阶段。其存储容量和寻址范围增大，而且中断源、并行,I/O,口和定时器,/,计数器个数都有了不同程度的增加，并且集成有全双工串行通信接口。在指令系统方面增设了乘除法、位操

4、作和比较指令。其特点是，片内包括了,8,位的,CPU,，,4KB,或,8KB,的,ROM,，,128B,或,256B,的,RAM,，具有串,/,并行接口，,2,个或,3,个,16,位的定时器,/,计数器，有,5,7,个中断源。片外寻址范围可达,64KB,，芯片引脚为,40,个。代表产品有,Intel,公司的,MCS-51,系列，,Motorola,公司的,MC6805,系列，,TI,公司的,TMS7000,系列，,Zilog,公司的,Z8,系列等。,绪论,（,4,）第四阶段（,1983,年至今）：,16,位单片机和,8,位高性能单片机并行发展的时代。,16,位机的工艺先进，集成度高，内部功能强

5、，运算速度快，而且允许用户采用面向工业控制的专用语言，其特点是，片内包括了,16,位的,CPU,，,8KB,的,ROM,，,232B,的,RAM,，具有串,/,并行接口，,4,个,16,位的定时器,/,计数器，有,8,个中断源，具有看门狗（,Watchdog,），总线控制部件，增加了,D/A,和,A/D,转换电路，片外寻址范围可达,64KB,。代表产品有,Intel,公司的,MCS-96,系列，,Motorola,公司的,MC68HC16,系列，,TI,公司的,TMS9900,系列，,NEC,公司的,783,系列和,NS,公司的,HPC16040,等。然而，由于,16,位单片机价格比较贵，销售

6、量不大，大量应用领域需要的是高性能、大容量和多功能的新型,8,位单片机。近年来出现的,32,位单片机，是单片机的顶级产品，具有较高的运算速度。代表产品有,Motorola,公司的,M68300,系列和,Hitachi,（日立）公司的,SH,系列、,ARM,等。,第一章,1.2,解：,MCS-51,单片机在片内集成了中央处理器（,CPU,）、程序存储器（,ROM,）、数据存储器（,RAM,）、定时器,/,计数器、并行,I/O,接口、串行,I/O,接口和中断系统等几大单元。,CPU,是整个单片机的核心部件，由运算器和控制器组成。运算器可以完成算术运算和逻辑运算，其操作顺序在控制器控制下进行。控制器

7、是由程序计数器,PC,（,Program Counter,）、指令寄存器,IR,（,Instruction Register,）、指令译码器,ID,（,Instruction Decoder,）、定时控制逻辑和振荡器,OSC,等电路组成。,CPU,根据,PC,中的地址将欲执行指令的指令码从存储器中取出，存放在,IR,中，,ID,对,IR,中的指令码进行译码，定时控制逻辑在,OSC,配合下对,ID,译码后的信号进行分时，以产生执行本条指令所需的全部信号。程序存储器（,ROM,）用于存储程序、常数、表格等。,第一章,数据存储器（,RAM,）用于存储数据。,8051,内部有两个,16,位可编程序的定

8、时器,/,计数器,T0,和,T1,，均为二进制加,1,计数器。可用于定时和对外部输入脉冲的计数。,8051,的中断系统主要由中断允许控制器,IE,和中断优先级控制器,IP,等电路组成。可实现对,5,个中断源的管理。,8051,的中断系统主要由中断允许控制器,IE,和中断优先级控制器,IP,等电路组成。其中，,IE,用于控制,5,个中断源中哪些中断请求被允许向,CPU,提出，哪些中断源的中断请求被禁止；,IP,用于控制,5,个中断源的中断请求的优先权级别。,I/O,接口是,MCS-51,单片机对外部实现控制和信息交换的必经之路，用于信息传送过程中的速度匹配和增加它的负载能力。可分为串行和并行,I

9、/O,接口。,第一章,1.3,解：,80C51,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。,第一章,1.4,解：,控制线一共有,6,条：,（,1,）,ALE/PROG,：地址锁存允许,/,编程线，配合,P0,口引脚的第二功能使用。在访问片

10、外存储器时，,8051,在,P0.7,P0.0,引脚上输出片外存储器低位地址的同时在,ALE/PROG,上输出一个高电位脉冲，用于把这个片外存储器低位地址锁存到外部专用地址锁存器，以便空出,P0.7,P0.0,引脚线去传送随后而来的片外存储器读写数据。在不访问片外存储器时，,8051,自动在,ALE/PROG,上输出频率为,fosc/6,的脉冲序列。该脉冲序列可用作外部时钟源或作为定时脉冲源使用。,第一章,（,2,）,EA/Vpp,：允许访问片外存储器编程电源线，可以控制,8051,使用片内还是使用片外。若,EA,，则允许使用片内；若,EA,则允许使用片外。,（,3,）,PSEN,：片外选通线

11、，在执行访问片外的指令时，,8051,自动在,PSEN,上产生一个负脉冲，用于为片外芯片的选通。其他情况下,PSEN,线均为高电平封锁状态。,（,4,）,RST/VPD,：复位备用电源线，可以使处于复位工作状态。,第一章,1.6,解：,（,1,）在结构上的特点,采用将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构，称为,Harvard,结构。,（,2,）在物理和逻辑上的地址空间,存储器上设有个存储器空间：片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器、片外数据存储器。,在逻辑上有个存储器地址空间：片内、片外统一的程序存储器地址空间，片内数据存储器地址空间，片外的数据存储器地址空间。,（,3,）

12、访问格式,访问片内采用格式,访问片外采用格式,第一章,1.7,解：,堆栈是一个特殊的存储区。主要功能是暂时存放数据和地址，通常用来保护断点和现场。,它的特点是按照“先进后出”的存取数据。堆栈指针,SP,是一个,8,位寄存器，是用于指示堆栈的栈顶地址的寄存器，它决定了堆栈在内部,RAM,中的物理位置。,第一章,1.8,解：,有,21,个特殊功能寄存器（,PC,除外），它们被离散地分布在内部,RAM,的,80H,FFH,地址单元中，共占据了,128,个存储单元，其中有,83,位可以位寻址。,特殊功能寄存器,SFR,的分布和功能见教材,P18,表。,第一章,1.9,解：,单片机的个口在结构上是基本相

13、同的，但又各具特点。这四个端口都是位双向口，每个端口都包括一个,锁存器,、一个,输出驱动器,和,输入缓冲器,。在无片外扩展存储器的系统中，这四个端口的每一位都可以作为双向通用端口使用。在作为一般的通用输入时，都必须先,向锁存器写入“”,，使输出驱动场效应管截止，以免误读数据。各自特点如下：,第一章,（,1,）,P0,口为双向,8,位三态,I/O,口，它既可作为通用,I/O,口，又可作为外部扩展时的数据总线及低,8,位地址总线的分时复用口。作为通用,I/O,口时，输出数据可以得到锁存，不需外接专用锁存器；输入数据可以得到缓冲，增加了数据输入的可靠性。每个引脚可驱动,8,个,TTL,负载。,第一章

14、,（,2,）,P1,口为,8,位准双向,I/O,口，内部具有上拉电阻，一般作通用,I/O,口使用，它的每一位都可以分别定义为输入线或输出线，作为输入时，锁存器必须置,1,。每个引脚可驱动,4,个,TTL,负载。,第一章,（,3,）,P2,口为,8,位准双向,I/O,口，内部具有上拉电阻，可直接连接外部,I/O,设备。它与地址总线高,8,位复用，可驱动,4,个,TTL,负载。一般作为外部扩展时的高,8,位地址总线使用。,第一章,（,4,）,P3,口为,8,位准双向,I/O,口，内部具有上拉电阻，它是双功能复用口，每个引脚可驱动,4,个,TTL,负载。作为通用,I/O,口时，功能与,P1,口相同，

15、常用第二功能。作为第二功能使用时，各位的作用见教材,P23,表,1.2.5,所示。,第一章,1.10,解：,数据指针,DPTR,是,16,位的专用寄存器，它由两个,8,位的寄存器,DPH,（高,8,位）和,DPL,（低,8,位）组成。,专门用来寄存片外,RAM,及扩展,I/O,口进行数据存取时的地址。编程时，既可以按,16,位寄存器来使用，也可以按两个,8,位寄存器来使用（即高位字节寄存器,DPH,和低位字节寄存器,DPL,）。,DPTR,主要是用来保存,16,位地址，当对,64KB,外部数据存储器寻址时，可作为间址寄存器使用。,第一章,1.11,解：,程序状态字,PSW,是,8,位寄存器，用

16、于存放程序运行的状态信息，,PSW,中各位状态通常是在指令执行的过程中自动形成的，但也可以由用户根据需要采用传送指令加以改变。各个标志位的意义如下：,PSW.7,（,Cy,）：进位标志位。,PSW.6,（,AC,）：辅助进位标志位，又称为半进位标志位。,PSW.5,（,F0,）：用户标志位。,PSW.4,、,PSW.3,（,RS1,和,RS0,）：寄存器组选择位。,PSW.2,（,OV,）：溢出标志位。,PSW.1,（空缺位）：此位未定义。,PSW.0,（,P,）：奇偶校验位。,第一章,1.14,解：,片内低单元划分及主要功能如下：,（,1,）工作寄存器组（,）,这是一个用寄存器直接寻址的区域，内部数据区的,-,，共个单元。它是个通用工作寄存器组，每个组包含个位寄存器，编号为,。,（,2,）位寻址区（,）,个字节单元，共包含位，这个字节单元既可以进行字节寻址，又可以实现位寻址。主要用于位寻址。,（,3,）堆栈与数据缓冲区（,）,用于设置堆栈、存储数据。,第一章,1.15,解：,程序存储器通过,EA/Vpp,引脚选择。若,EA,，则允许使用片内；若,EA,则允许使用片外。,数据存储器通过