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单片机原理、应用与PROTEUS仿真
习题答案
目 录
第一章 概 论 ...................................................................................... 1 第二章 AT89C51单片机内部结构基础 ............................................. 2 第三章 AT89C51指令系统 ................................................................ 5 第四章 AT89C51汇编语言程序设计 ............................................... 11 第五章 AT89C51输入/输出（I/O）口及其简单应用 ..................... 18 第六章 AT89C51中断系统与定时器/计数器 .................................. 20
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http://www.soufiles.com soufiles资源搜索 第一章 概 论
1. 什么是单片机、单片机系统、单片机应用系统？ 答：单片机：又名微控制器，是将微型计算机中的中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）及I/O口电路等主要部件，结合连接它们的总线集成在一块芯片上，即它是一块智能芯片。
单片机系统：单片机本身只是一块芯片，它并不能集成计算机的全部电路，因此需要加上时钟、复位电路等，才能构成单片机最小应用系统；若最小系统资源不足时，还需扩展外围电路和外围芯片等，从而构成能满足应用要求的单片机系统。
单片机应用系统：它是为实际的控制应用而设计的，该系统与控制对象结合在一起，是满足嵌入式对象要求的全部电路系统。它在单片机的基础上配置了前/后向通道接口电路、人机交互通道接口电路、串行通信接口等面向对象的接口电路。
另单片机系统和单片机应用系统都是软硬件结合的系统，缺一不可。
2. 单片机有哪些特点？
答：单片机的特点很多，主要是体积小品种多，价格便宜，可靠性高，使用灵活，还有（1）突出控制功能（2）ROM和RAM分开（3）单片机资源具有广泛的通用性（4）易于扩展ROM、RAM、定时/计数器、中断源等资源。
3. 为什么说AT89C51单片机是MCS-51系列的兼容机？AT89C51单片机有何优点？
答： AT89系列单片机是将FLASH存储器技术和MCS-51系列单片机的基本内核相结合的单片机，且管脚也与之兼容，可以直接代换，所以说AT89C51是MCS-51系列的兼容机。AT89C51单片机是AT89系列机的标准型单片机，它的优点主要有：内ROM是FLASH存储器，已获得广泛应用的80C51兼容，采用静态逻辑设计，操作频率范围宽，具有两个软件选择的节电模式等。
4. AT89C51单片机由哪些主要功能部件组成？ 答：CPU，RAM，ROM，I/O接口等。
5. 面包板、电子电路实验板、PCB板在产品开发过程中的作用？它们各有什么优缺点？ 答：它们都是单片机实际应用系统中的不可缺少的一部分，它们都是构成硬件系统连接的载体介质。面包板可以多次利用，可是稳定性不高；电子电路实验板的稳定性由焊接质量来决定，不可多次利用；PCB板最为可靠，可是如果不是量产，价格偏高，时间较长。
6. 简述单片机应用研发过程和研发工具。
答：任务分析→方案论证→硬件设计→软件设计→仿真调试→实物制作与调试。
研发工具：调试仿真软件KEIL、在线仿真器、编程器或ISP下载器、PROTEUS仿真平台、教学实验板等。
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http://www.soufiles.com soufiles资源搜索 第二章 AT89C51单片机内部结构基础
1. AT89C51单片机内部结构主要有哪些部件组成？它们的主要功能是什么？ 答：AT89C51单片机内部结构主要有：
（1）中央处理器CPU，是单片机的核心，完成运算和控制功能； （2）内部数据存储器（256字节），前面128个单元00H~7FH存储内部数据，后面128个
单元80H~FFH被专用寄存器占用，用来实现对片内各部件进行管理、控制、监视； （3）程序计数器PC，是一个16位专用寄存器，其内容为下一条执行指令的地址； （4）Flash内部程序存储器（4K），用于存储程序、原始数据、表格等； （5）4个并行I/O口（8位），实现数据的并行输入输出；
（6）串行通信口，实现单片机和其他数据设备之间的串行数据传送； （7）2个定时器/计数器（16位），实现定时或计数功能； （8）中断控制系统，共5个中断源，分高低两个优先级；
（9）一个片内振荡器和时钟电路，为单片机产生时钟脉冲序列； （10）总线，用于连接各个部件和单片机系统的扩展。
2. 请将AT89C51的40个引脚按4类（电源、时钟、控制和I/O引脚）分类。 答：电源(2)：Vss接地端，Vcc接DC正电源线；
时钟(2)：XTAL1，XTAL2 控制（4）：RST复位输入，ALE/(/PROG)地址锁存允许/编程脉冲，/PSEN外ROM读选
通信号，(/ES) / VPP内外ROM选择/编程电源
I/O引脚（32）：P0~P3并行8位I/O口
3. AT89C51单片机引脚/EA、RST、ALE、/PSEN的功能是什么？ 答：/EA是片内外ROM选择端，ROM的寻址范围为64KB，而AT89C51内部只有4KB ROM，当不够用时可在外扩展ROM。当/EA信号为低电平时，指访问外部ROM；当/EA为高电平时，则先访问内部ROM，当PC值超过4KB时自动转向外部ROM中执行。
RST复位信号，当此引脚上的信号出现至少两个机器周期的高电平将使单片机复位。 ALE地址锁存控制信号，当系统扩展时，ALE用于控制把P0口输出的低8位地址送入锁存器存起来，以实现低位地址和数据的分时传送。
/PSEN外部ROM的读选通信号，在访问外部ROM时，每个机器周期两次PSEN有效（低电平），但在此期间内，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN将不出现。
4. 什么是单片机的振荡周期、状态时钟周期、机器周期和指令周期？它们之间有什么关系？ 答： 单片机是按一定的时序进行工作的，而时序是通过XTAL1和XTAL2引脚跨接振荡器与内部振荡电路共同产生固定频率的波形。我们把振荡频率的倒数称振荡周期。状态时钟周期是指单片机时钟信号的周期，是振荡周期的两倍，又称状态周期。一个机器周期由6个状态组成，即机器周期等于6个状态时钟周期或等于12个振荡周期。指令周期是指单片机执行一条指令所占用的时间，根据指令的不同，可包含有1、2、4等机器周期的倍数。
5. 当AT89C51单片机外接晶振为4MHZ时，其振荡周期、状态时钟周期、机器周期、指令周期的值各为多少？
答：振荡周期为0.25μs，状态时钟周期为0.5μs，机器周期为3μs，指令周期根据指令而不同
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http://www.soufiles.com soufiles资源搜索 可能是3μs、6μs、12μs等。
6. 简述AT89C51单片机复位条件，并说明复位后寄存器中的数值状态。
答：当RST引脚上的复位信号保持至少两个机器周期的高电平时，即满足复位条件。 复位后程序计数器PC的值初始化为0000H，这样单片机在复位后就从程序存储器ROM的0000H单元开始执行程序。另外其他的寄存器内容为：ACC，B，PSW，TCON，TL0，TH0，TL1，TH1，SCON，TMOD均为00H，而DPTR=0000H，SP＝07H，P0~P3=0FFH，IP=××000000B，IE=0××00000B，PCON=0×××0000B。参考表2-1。
7. 参阅图2-5，分析上电复位过程。
答：图2-5中A是通过外部复位电容充电实现复位的，单片机上电的瞬间，电容两端的电位不会突然变化，则RST的电位为Vcc（高电平），随着充电电流的减小，RST引脚电位逐渐下降，而其维持高电平的时间取决于电容的充电时间，应大于两个机器周期。B图是在A的基础上引入了按键复位，按下按键时RST为高（电阻分压），按键松开后RST逐渐降为低电平，复位结束。
8. AT89C51单片机的ROM空间中，这6个地址（0、03H、0BH、13H、1BH、23H）有什么特殊的意义和用途？用户应怎样合理安排？
答：他们都是特殊的地址单元，其中0000H是单片机复位后，系统开始取指、执行指令的地址，即单片机复位后PC值为0000H；而03H、0BH、13H、1BH、23H是单片机5个中断服务子程序的入口地址。相邻中断入口地址间隔8个单元。当程序使用中断时，在入口地址处安放一条跳转指令，而相应的中断服务子程序从转移地址开始安放，若中断服务子程序小于等于8个单元可直接存在入口地址开始的8个单元内。若没有用到中断功能，这些单元就可以作为一般的程序存储器用。
9. 画图说明AT89C51单片机的存储空间结构。 答：
ROM，程序存储器（只读）FFFFHRAM，数据存储器（读/写）外部FFFFH外部ROM 60KB1000HFFFH内部ROM外部ROMFFH内部80H7FH内部数据RAM00H专用寄存器区EA=1000HEA=00000H
程序存储器ROM结构 内RAM存储器结构
10. AT89C51单片机的片内RAM是如何分区的，各有什么功能？
答：AT89C51单片机内RAM，最低32单元（00H~1FH）为工作寄存器区；工作寄存器上
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