单片机原理及应用第二版 张毅刚 课后习题答案.pdf 19页

'第1章单片机概述参考答案1.1答：微控制器，嵌入式控制器1.2答：CPU、存储器、I/O口、总线1.3答：C1.4答：B1.5答：微处理器、微处理机和CPU它们都是中央处理器的不同称谓，微处理器芯片本身不是计算机。而微计算机、单片机它们都是一个完整的计算机系统，单片机是集成在一个芯片上的用于测控目的的单片微计算机。嵌入式处理器一般意义上讲，是指嵌入系统的单片机、DSP、嵌入式微处理器。目前多把嵌入式处理器多指嵌入式微处理器，例如ARM7、ARM9等。嵌入式微处理器相当于通用计算机中的CPU。与单片机相比，单片机本身（或稍加扩展）就是一个小的计算机系统，可独立运行，具有完整的功能。而嵌入式微处理器仅仅相当于单片机中的中央处理器。为了满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器虽然在功能上和标准微处理器基本是一样的，但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。1.6答：MCS-51系列单片机的基本型芯片分别：8031、8051和8071。它们的差别是在片内程序存储器上。8031无片内程序存储器、8051片内有4K字节的程序存储器ROM，而8751片内有集成有4K字节的程序存储器EPROM。1.7答：因为MCS-51系列单片机中的“MCS”是Intel公司生产的单片机的系列符号，而51系列单片机是指世界各个厂家生产的所有与8051的内核结构、指令系统兼容的单片机。1.8答：相当于MCS-51系列中的87C51，只不过是AT89S51芯片内的4K字节Flash存储器取代了87C51片内的4K字节的EPROM。1.9单片机体积小、价格低且易于掌握和普及，很容易嵌入到各种通用目的的系统中，实现各种方式的检测和控制。单片机在嵌入式处理器市场占有率最高，最大特点是价格低，体积小。DSP是一种非常擅长于高速实现各种数字信号处理运算（如数字滤波、FFT、频谱分析等）的嵌入式处理器。由于对其硬件结构和指令进行了特殊设计，使其能够高速完成各种复杂的数字信号处理算法。广泛地用于通讯、网络通信、数字图像处理，电机控制系统，生物信息识别终端，实时语音压解系统等。这类智能化算法一般都是运算量较大，特别是向量运算、指针线性寻址等较多，而这些正是DSP的长处所在。与单片机相比，DSP具有的实现高速运算的硬件结构及指令和多总线，DSP处理的算法的复杂度和大的数据处理流量以及片内集成的多种功能部件更是单片机不可企及的。嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU，它的地址总线数目较多能扩展较大的存储器空间，所以可配置实时多任务操作系统(RTOS)。RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。正由于嵌入式微处理器能运行实时多任务操作系统，所以能够处理复杂的系统管理任务和处理工作。因此，广泛地应用在移动计算平台、媒体手机、工业控制和商业领域（例如，智能工控设备、ATM机等）、电子商务平台、信息家电（机顶盒、数字电视）以及军事上的应用。1.10广义上讲，凡是系统中嵌入了“嵌入式处理器”，如单片机、DSP、嵌入式微处理器，都称其为“嵌入式系统”。但多数人把“嵌入”嵌入式微处理器的系统，称为“嵌入式系统”。目前“嵌入式系统”还没有一个严格和权威的定义。目前人们所说的“嵌入式系统”，多指后者。第2章AT89S51单片机的硬件结构1．答：AT89S51单片机的片内都集成了如下功能部件：（1）1个微处理器（CPU）；（2）128个数据存储器（RAM）单元；（3）4KFlash程序存储器；（4）4个8位可编程并行I/O口（P0口、P1口、P2口、P3口）；（5）1个全双工串行口；（6）2个16位定时器/计数器；（7）1个看门狗定时器；（8）一个中断系统，5个中断源，2个优先级；（9）25个特殊功能寄存器（SFR），（10）1个看门狗定时器。 2．答：当脚为高电平时，单片机读片内程序存储器（4K字节Flash）中的内容，但在PC值超过0FFFH（即超出4K字节地址范围）时，将自动转向读外部程序存储器内的程序；当脚为低电平时，单片机只对外部程序存储器的地址为0000H～FFFFH中的内容进行读操作，单片机不理会片内的4K字节的Flash程序存储器。3．答：2μs4．答：1个机器周期等于12个时钟振荡周期。5.答：64K程序存储器空间中有5个特殊单元分别对应于5个中断源的中断服务程序入口地址，见下表：表5个中断源的中断入口地址入口地址中断源0003H外部中断0()000BH定时器0(T0)0013H外部中断1()001BH定时器1(T1)0023H串行口6.答：28H；88H。7．答：50H；88H。8．答：P标志位的值为0。9．答：（A）错；（B）错；（C）对；（D）对。10.答：04H；00H；0组。11．答：(A)对；(B)对；(C)错；(D)对。12.答：字节地址00H-1FH的单元可作为工作寄存器区。13．答：(A)错；(B)错；(C)错；(D)错。14．答：(C)。15.答：PC；PC。16．答：64K字节。17．P0口每位可驱动8个LSTTL输入，而P1、P2、P3口的每一位的驱动能力，只有P0口的一半。当P0口的某位为高电平时，可提供400mA的电流；当P0口的某位为低电平（0.45V）时，可提供3.2mA的灌电流，如低电平允许提高，灌电流可相应加大。所以，任何一个口要想获得较大的驱动能力，只能用低电平输出。18．答：按下复位按钮。19.答：(A)对；(B)对；（C）错；（D）错。20.答：(A)对；(B)对；（C）对；（D）错。第3章AT89S51的指令系统1．答：（1）错（2）错（3）对（4）错（5）错（6）错（7）错（8）对（9）错（10）对（11）对（12）错。2．答：（A）对（B）对（C）错（D）错。3．答：A，PC，DPTR。4．答：只能使用直接寻址方式。5．答：操作码，操作数，操作码。6.答：1031H。7．答：程序，数据。8．答：地址。9．答：A的内容与B的内容互换。10．答：（A）=50H，（SP）=50H，（51H）=30H，（52H）=50H，（PC）＝5030H11．答：（A）ANLA，#87H（B）ANLA，#0C3H（C）ORLA，#0CH 12．答：（A）=0CBH。13．答：（A）=00H，（R3）=0AAH。14．答：（DPH）=3CH，（DPL）=5FH，（SP）=50H15．答：（SP）=62H，（61H）=30H，（62H）=70H。16．答：MOVR7，APUSHAccMOVA，BMOVX@DPTR，A17．答：（D）。18．答：（C）。19．答：基本型的51子系列单片机，由于其片内RAM的地址范围为00H—7FH，而80H—FFH为特殊功能寄存器区，而对特殊功能寄存器寻址，只能使用直接寻址方式。对片内RAM寻址，当使用寄存器间接寻址是采用R0或R1作为间接寻址的，因此R0或R1的内容不能超过7FH。增强型的52子系列单片机，片内RAM的地址范围为00H—FFH，因此作为间接寻址寄存器的R0或R1的内容就不受限制。第4章AT89S51汇编语言程序的设计与调试参考答案1．答：伪指令是程序员发给汇编程序的命令，只有在汇编前的源程序中才有伪指令，即在汇编过程中的用来控制汇编过程的命令。所谓“伪”是体现在汇编后，伪指令没有相应的机器代码产生。常用伪指令及其功能如下：ORG（ORiGin）汇编起始地址命令；END(ENDofassembly)汇编终止命令；EQU（EQUate）标号赋值命令；DB（DefineByte）定义数据字节命令；DW（DefineWord）定义数据字命令；DS（DefineStorage）定义存储区命令；BIT位定义命令2．答：手工汇编：通过查指令的机器代码表（表3-2），逐个把助记符指令“翻译”成机器代码，再进行调试和运行。这种人工查表“翻译”指令的方法称为“手工汇编”。机器汇编：借助于微型计算机上的软件(汇编程序)来代替手工汇编。通过在微机上运行汇编程序，把汇编语言源程序翻译成机器代码。反汇编：将二进制的机器码程序翻译成汇编语言源程序的过程称为“反汇编”。3．答：从1000H开始的各有关存储单元的内容(16进制)如下：4D41494E123430000070787FE4F6D8FD758107024．在编写子程序时应注意以下问题：（1）子程序的第一条指令前必须有标号。（2）主程序调用子程序，有如下两条子程序调用指令：①绝对调用指令ACALLaddr11。被调用的子程序的首地址与绝对调用指令的下一条指令的高5位地址相同，即只能在同一个2KB区内。②长调用指令LCALLaddr16。addr16为直接调用的目的地址，被调用的子程序可放置在64KB程序存储器区的任意位置。（3）子程序结构中必须用到堆栈，用来保护断点和现场保护。（4）子程序返回时，必须以RET指令结束。（5）子程序可以嵌套，但要注意堆栈的冲突。5．答：参考程序如下：MOVA，45HANLA，#0FHORLA，#0FH MOV45H，A6．答：A=80H，SP=40H，(41H)=50H，(42H)=80H，PC=8050H7．答：参考程序如下：START：MOVR0,#30HMOVR2,#20HLOOP:MOVA,@R0CJNEA,#0AAH,NEXTMOV51H,#01HLJMPEXITNEXT:INCR0DJNZR2,LOOPMOV51H,#00HEXIT:RET8．答：参考程序如下：START：MOV41H,#0MOVR0，#20HMOVR2，#20HLOOP：MOVA,@R0JNZNEXTINC41HNEXT：INCR0DJNZR2，LOOPRET9．答：参考程序如下：ORG0100HMOVR2,#20H要比较的数据字节数MOVA,#21HMOVR1,ADECR2MOVA,@R1LOOP:MOVR3,ADECR1CLRCSUBBA，@R1JNCLOOP1MOVA，@R1SJMPLOOP2LOOP1:MOVA,R3LOOP2:DJNZR2,LOOPMOV@R0,ARET10．答：（1）SP=SP+1=61H(61H)=PC的低字节=03HSP=SP+1=62H(62H)=PC的高字节=20H（2）PC=3456H（3）可以（4）2KB＝2048Byte11．答：可对程序做如下修改：ORG0100H DEL:MOVR7,#200DEL1:MOVR6,#123;将原来的立即数125改为123DEL2:DJNZR6,DEL2NOP;增加的指令DJNZR7,DEL1RET程序修改后的延时时间为：1+(1+123*2+1+2)*200+2=50003us=50.003ms第5章AT89S51的中断系统参考答案1．答：0013H；001BH2．答：串行口中断;外部中断13．答：RETI指令在返回的同时清除相应的优先级触发器，以允许下次中断，而RET指令则没有这个操作。除了这一点两条指令不同外，其它操作都相同。4．答：D5．答：在一个单一中断的系统里，AT89S51单片机对外部中断请求的响应时间总是在3～8个机器周期之间。在下述三种情况下，AT89S51将推迟对外部中断请求的响应：（1）AT89S51正在处理同级或更高优先级的中断。（2）所查询的机器周期不是当前正在执行指令的最后一个机器周期。（3）正在执行的指令是RETI或是访问IE或IP的指令。如果存在上述三种情况之一，AT89S51将丢弃中断查询结果，将推迟对外部中断请求的响应。6．答：D7．答：PC、PC、程序存储器8．答:参考程序段如下：SETBIT1SETBEX1SETBEA9．答：（A）10．答：一个中断源的中断请求被响应，必须满足以下必要条件：（1）总中断允许开关接通，即IE寄存器中的中断总允许位EA=1。（2）该中断源发出中断请求，即该中断源对应的中断请求标志为“1”。（3）该中断源的中断允许位=1，即该中断被允许。（4）无同级或更高级中断正在被服务。11．答：（A）、（C）、（D）12．答：参见电路如图5-10，参考程序如下：ORG0000HLJMPMAINORG0013HLJMPINT_EX1ORG0030HMAIN:CLRIT0；采用电平触发，低电平有效中断SETBEX1；允许外部中断1SETBEA；插入一段用户程序WAIT:MOVPCON,#01H；单片机进入休眠方式等待中断 NOPLJMPWAIT；以下为外部中断1服务子程序INT_EX1：JBP1.2，NEXT1；判断是不是3号中断LJMPINT_IR3；跳转到3号中断处理程序NEXT1:JBP1.1，NEXT2；判断是不是2号中断LJMPINT_IR2；跳转到2号中断处理程序NEXT2:LJMPINT_IR1；跳转到1号中断处理程序ORG1000HINT_IR3:相应中断处理程序RETI；中断返回ORG1100HINT_IR2:相应中断处理程序RETI；中断返回ORG1200HINT_IR1:相应中断处理程序RETI；中断返回第6章AT89S51的定时/计数器参考答案1．答：（A）对；（B）错；（C）错；（D）错；2．答：因为机器周期：所以定时器/计数器工作方式0下，其最大定时时间为同样可以求得方式1下的最大定时时间为262.144ms；方式2下的最大定时时间为1024ms。3．答：定时/计数器作定时时，其计数脉冲由系统振荡器产生的内部时钟信号12分频后提供。定时时间与时钟频率和定时初值有关。4．答：由于确认1次负跳变要花2个机器周期，即24个振荡周期，因此外部输入的计数脉冲的最高频率为系统振荡器频率的1/24。5．答：定时器/计数器T0在计数和定时工作完成后，均采用中断方式工作。除了第一次计数工作方式设置在主程序完成外，后面的定时或计数工作方式分别在中断程序完成，用一标志位识别下一轮定时器/计数器T0的工作方式。参考程序如下：ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPIT0PMAIN:MOVTMOD,#06H；定时器/计数器T0为计数方式2MOVTL0,#156；计数100个脉冲的初值赋值MOVTH0,#156SETBGATE；打开计数门SETBTR0；启动T0，开始计数SETBET0；允许T0中断SETBEA；CPU开中断CLRF0；设置下一轮为定时方式的标志位WAIT:AJMPWAITIT0P:CLREA；CPU关中断 JBF0,COUNT；F0=1，转计数方式设置MOVTMOD,#00H；定时器/计数器T0为定时方式0MOVTH0,#0FEH；定时1ms初值赋值MOVTL0,#0CHSETBEARETICOUNT:MOVTMOD,#06HMOVTL0,#156SETBEARETI6.答：定时器/计数器的工作方式2具有自动恢复初值的特点，适用于精确定时，比如波特率的产生。7.答：根据题意，从P1.0输出的矩形脉冲的高低电平的时间为10:1，则高低电平的时间分别为363.63μs和36.37μs。如果系统采用6MHz晶振的话，Tcy=2μs，因此高低电平输出取整，则约为364μs和36μs。参考程序如下：ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPIT0PMAIN:MOVTMOD,#02H；定时器/计数器T0为定时方式2MOVTL0,#4AH；定时364μs初值赋值SETBTR0；启动T0，开始计数SETBET0；允许T0中断SETBEA；CPU开中断SETBP1.0WAIT：AJMPWAITIT0P：CLREACLRP1.0；关中断MOVR0,#9DLY：DJNZR0,DLY；延时36μsMOVTL0,#4AH；定时364μs初值赋值SETBP1.0SETBEARETI8.答：方法1，在第一个定时器的中断程序里关闭本定时器的中断程序，设置和打开另一个定时器；在另一个定时器的中断程序中关闭本定时中断，设置和打开另一个定时器。这种方式的定时时间为两个定时器定时时间的和。方法2，一个作为定时器，在定时中断后产生一个外部计数脉冲（比如由P1.0接产生），另一个定时器工作在计数方式。这样两个定时器的定时时间为一个定时器的定时时间乘以另一个定时器的计数值。9.答：由T1(P3.5)口控制定时器T1的启动和关闭。10.答：采用方式1定时工作方式。最大脉冲宽度为131.072ms。11.答：将P1.1的输入脉冲接入INT0，即使用T0计数器完成对P1.1口的脉冲计数。参考程序如下：ORG0000HLJMPMAINORG000BHLJMPIT0PMAIN:JNBP1.0,MAIN MOVTMOD,#05H；定时器/计数器T0为计数方式1SETBTR0；启动T0，开始计数SETBET0；允许T0中断SETBEA；CPU开中断WAIT:JBP1.2,WAITCLREACLRTR0MOVR1,TH0MOVR0,TL0AJMP$IT0P:INCR2RETI12.答：THx与TLx(x=0,1)是由特殊功能寄存器构成的计数器，其内容可以随时用指令更改，更改后的新值是立即刷新。但在读THx、TLx的值时，应该先读THx值，后读TLx，再读THx。若两次读得THx相同，则可确定读得的内容正确。若前后两次读得的THx有变化，再重复上述过程。第7章AT89S51的串行口参考答案1．答：方式1。2．答：相等的。3．答：A．对；B．对；C．错；D．对；E．对。4．答：C5．答：C6．答：当接收方检测到RXD端从1到0的跳变时就启动检测器，接收的值是3次连续采样，取其中2次相同的值，以确认是否是真正的起始位的开始，这样能较好地消除干扰引起的影响，以保证可靠无误的开始接受数据。7．答：串行口有4种工作方式：方式0、方式1、方式2、方式3；有3种帧格式，方式2和3具有相同的帧格式；方式0的发送和接收都以fosc/12为固定波特率，方式1的波特率=2SMOD/32×定时器T1的溢出率方式2的波特率=2SMOD/64×fosc方式3的波特率=2SMOD/32×定时器T1的溢出率8．答：字符“B”的ASCII码为“42H”，帧格式如下：9．答：因为定时器/计数器在方式2下，初值可以自动重装，这样在做串口波特率发生器设置时，就避免了执行重装参数的指令所带来的时间误差。设定时器T1方式2的初值为X，计算初值X可采用如下公式：波特率=10．答：经计算，计数初值为FAH，初始化程序如下：ANLTMOD,#0F0H；屏蔽高4位ORLTMOD,#20H；控制字MOVTH1,#0FAH；写入计数初值MOVTL1,#0FAHMOVSCON,#40H11．答：见7.3节的介绍。12．答：见7.5.3小节的介绍 13．答：串口每秒钟传送的字符为：1800/60=30个字符/秒所以波特率为：30个字符/秒×10位/个字符=300b/s14．答：串行口的方式0为同步移位寄存器输入输出方式，常用于外接移位寄存器，以扩展并行I/O口，一般不用于两个MCS-51之间的串行通信。该方式以fosc/12的固定波特率从低为位到高位发送或接受数据。15．答：直接以TTL电平串行传输数据的方式的缺点是传输距离短，抗干扰能力差。因此在串行传输距离较远时，常采用RS-232C、RS-422A和RS-485标准串行接口。主要是对传输的电信号不断改进，如RS-232C传输距离只有几十米远，与直接以TTL电平串行传输相比，采用了负逻辑，增大“0”、“1”信号的电平差。而RS-422A和RS-485都采用了差分信号传输，抗干扰能力强，距离可达1000多米。RS-422A为全双工，RS-485为半双工。第8章AT89S51单片机扩展存储器的设计参考答案1．答：程序、数据。2．答：80H。3．答：片选。4．答：16KB。5．答：程序、数据。6．答：2K，14。7．答：0FFFH。8．答：（D）9．答：本题主要考察对外部存储器的读、写操作，只要记住正确使用MOVX指令就可以了。编程思路：首先读取2001H的值，保存在寄存器A中，将寄存器A的高四位和低四位互换，再屏蔽掉低四位然后将寄存器A的值保存到30H中，然后再读取2002H的值，保存在寄存器A中，屏蔽掉高四位，然后将寄存器A的值与30H进行或运算，将运算后的结果保存在2002H中。ORG0000HMAIN：MOVDPTR，#2001H；设置数据指针的初值MOVXA，@DPTR；读取2001H的值SWAPAANLA，#0F0H；屏蔽掉低四位MOV30H，A；保存AINCDPTR；指针指向下一个MOVXA，@DPTR；读取2002H的值ANLA，#0FH；屏蔽掉高四位ORLA，30H；进行拼装MOVX@DPTR，A；保存到2002HEND10．答：本题主要考察对外部数据块的写操作；编程时只要注意循环次数和MOVX指令的使用就可以了。ORG0000HMAIN：MOVA，#0；送预置数给AMOVR0，#0FFH；设置循环次数MOVDPTR，#4000H；设置数据指针的初值LOOP：MOVX@DPTR，A；当前单元清零INCDPTR；指向下一个单元 DJNZR0，LOOP；是否结束END11．答：因为控制信号线的不同：外扩的RAM芯片既能读出又能写入，所以通常都有读写控制引脚，记为OE*和WE*。外扩RAM的读、写控制引脚分别与AT89S51的RD*和WR*引脚相连。外扩的EPROM在正常使用中只能读出，不能写入，故EPROM芯片没有写入控制引脚，只有读出引脚，记为OE*，该引脚与AT89S51单片机的PSEN*相连。12．答：图中采用了译码法。4片地址分别为0000H-3FFFH、4000H-7FFFH、8000H-BFFFH、C000H-FFFFH。13．答：（1）参见图8-20或图8-21，去掉一片2764。（2）指出该应用系统程序存储器空间和数据存储器空间各自的地址范围。14．答：（1）A组跨接端子的内部正确连线图（2）B组跨接端子的内部正确连线图注意：答案不唯一，还有其他连接方法，也可满足题目要求。第9章AT89S51扩展I/O接口的设计参考答案1．答：（A）错，81C55具有地址锁存功能；（B）错，在81C55芯片中，引脚IO/M*、A2、A1、A0决定端口地址和RAM单元编址；（C）错，82C55不具有三态缓冲器；（D）错，82C55的B口只可以设置成方式0和方式1。2．答：I/O端口简称I/O口，常指I/O接口电路中具有端口地址的寄存器或缓冲器。I/O接口是指单片机与外设间的I/O接口芯片；I/O接口功能：(1)实现和不同外设的速度匹配；(2)输出数据缓存；(3)输入数据三态缓冲。3．答：3种传送方式：(1)同步传送方式：同步传送又称为有条件传送。当外设速度可与单片机速度相比拟时，常常采用同步传送方式。(2)查询传送方式：查询传送方式又称为有条件传送，也称异步传送。单片机通过查询得知外设准备好后，再进行数据传送。异步传送的优点是通用性好，硬件连线和查询程序十分简单，但是效率不高。(3)中断传送方式：中断传送方式是利用AT89S51本身的中断功能和I/O接口的中断功能来实现I./O数据的传送。单片机只有在外设准备好后，发出数据传送请求，才中断主程序，而进入与外设进行数据传送的中断服务程序，进行数据的传送。中断服务完成后又返回主程序继续执行。因此，中断方式可大大提高工作效率。4．答：两种。(1)独立编址方式：独立编址方式就是I/O地址空间和存储器地址空间分开编址。独立编址的优点是I/O地址空间和存储器地址空间相互独立，界限分明。但却需要设置一套专门的读写I/O的指令和控制信号。(2)统一编址方式：这种方式是把I/O端口的寄存器与数据存储器单元同等对待，统一进行编址。统一编址的优点是不需要专门的I/O指令，直接使用访问数据存储器的指令进行I/O操作。AT89S51单片机使用的是I/O和外部数据存储器RAM统一编址的方式。5．答：82C55通过写入控制字寄存器的控制字的最高位来进行判断，最高位为1时，为方式控制字，最高位为0时，为C口按位置位/复位控制字。 6．答：本题主要考察对82C55的C口的操作。其方式控制字的最高位为0时，低四位控装置对C口置复位。由题目可知方式控制寄存器的地址为7FFFH。ORG0100HMAIN:MOVDPTR,#7FFFH；控制字寄存器地址7FFFH送DPTRMOVA,#0EH；将PC7置0MOVX@DPTR,AMOVA,#09H；将PC4置1MOVX@DPTR,AEND7．答：当外设输入一个数据并送到PA7－PA0上时，输入设备自动在选通输入线A向82C55发送一个低电平选通信号，则把PA7-PA0上输入的数据存入PA口的输入数据缓冲/锁存器；然后使输入缓冲器输出线IBFA变成高电平，以通知输入设备，82C55的PA口已收到它送来的输入数据。82C55检测到联络线A由低电平变成了高电平、IBFA为1状态和中断允许触发器INTEA为1时，使输出线INTRA（PC3）变成高电平，向AT89S51发出中断请求。（INTEA的状态可由用户通过对PC4的置位/复位来控制。AT89S51响应中断后，可以通过中断服务程序从PA口的输入数据缓冲/锁存器读取外设发来的输入数据。当输入数据被CPU读走后，82C55撤销INTRA上的中断请求，并使IBFA变为低电平，以通知输入外设可以送下一个输入数据。8．答：81C55的端口有以下几种：命令/状态寄存器、PA口、PB口、PC口、计数器的高8位寄存器与低8位寄存器以及RAM单元。引脚IO/，A2、A1、A0决定端口地址。TIMERIN是计数脉冲输入引脚，输入脉冲的上跳沿用于对81C55片内的14位计数器减1。为计数器输出引脚。当14位计数器减为0时就可以在该引线上输出脉冲或方波，输出的信号的波形与所选的计数器工作方式有关。9．答：电路图可以参考图9-10，PA口每一位接二极管的正极，二极管的负极接地。PB口每1位接一开关和上拉电阻，开关另一端直接接地。这样只需要将读到的PB口的值送给PA口就可以满足题目要求了。ORG0100HMIAN：MOVA，#10000010B；设置PA口方式0输出，PB口方式0输入MOVDPTR，#0FF7FH；控制口地址送DPTRMOVX＠DPTR，A；送方式控制字MOVDPTR，#0FF7DH；PB口地址送DPTRMOVXA，＠DPTR；读入开关信息MOVDPTR，#0FF7CH；PA口地址送DPTRMOVX＠DPTR，A；PA口的内容送PB口点亮相应的二极管END10．答：81C55计数器的初值范围是：3FFFH-2H。当频率为4MHz，初值为3FFFH时，最大定时时间为：0.004096S11．答：将1MHz的脉冲改变为10ms的方波，实际上就是分频。分频前后频率之比为100:1，这样只要将定时器初值设置为64H就可以了。（假设I/O口地址为7F00H-7F05H）START：MOVDPTR，#7F04H；指针指向计数器低8位MOVA，#64H；送初值给AMOVX＠DPTR，A；初值送给计数器低8位INCDPTR；指向计数器高8位MOVA，#40H；计数器方波输出MOVX＠DPTE，AMOVDPTR，#7F00H；指向命令/状态口MOVA，#0C2H；设定控制字MOVX＠DPTE，A；启动计数器 END第10章AT89S51与键盘、显示器、拨盘、打印机的接口设计参考答案1.答：A．MAX7219是专用显示器芯片，不用于键盘；B．错：CH451芯片也可用于控制键盘；C．对：BUSY信号可作为查询信号或中断请求信号使用，但此时信号不用；E．错：LED数码管的字型码是可以变的，例如表10-1中的“a”段对应段码字节的最高位。“dp”段对应段码字节的最低位，字型码就改变了。2.答：在按键的闭合和断开过程中，由于开关的机械特性，导致了按键抖动的产生。如果不消除按键的机械抖动，按键的状态读取将有可能出现错误。消除按键抖动一般是采用软件或硬件去抖。软件去抖的原理：在第一次检测到有键按下时，该键所对应的行线是为低电平，执行一端延时10ms的子程序后，确认该行线电平是否仍然为低电平，如果仍为低电平，则确认为该行确实有键按下。3.答：静态显示时，数据是分开送到每一位LED上的。而动态显示则是数据是同时送到每一个LED上，再根据位选线来确定是哪一位LED被显示。静态显示亮度很高，但口线占用较多。动态显示口线占用较少，适合用在显示位数较多的场合。4.答：80H（共阴极）；7FH（共阳极）。5.答：按键设置在行、列线交点上，行、列线分别连接到按键开关的两端。行线通过上拉电阻接到+5V上，无按键按下时，行线处于高电平状态，而当有按键按下时，行线电平状态将由与此行线相连的列线的电平决定。列线的电平如果为低，则行线电平为低；列线的电平如果为高，则行线的电平亦为高。将行、列线信号配合起来并做适当的处理，才能确定闭合键的位置。6.答：先对P1口高四位送低电平，读取P1口低四位的值；再对P1口低四位送低电平，读取P1口高四位的值，将两次读到的值组合在一起就得到了按键的特征码，在根据特征码查找键值。KEYIN:MOVP1,#0FH；反转读键MOVA,P1ANLA,#0FHMOVB,AMOVP1,#0F0HMOVA,P1ANLA,#0F0HORLA,BCJNEA,#0FFH,KEYIN1RET；未按键KEYIN1:MOVB,A；暂存特征码MOVDPTR,#KEYCOD；指向特征码表MOVR3,#0FFH；顺序码初始化KEYIN2:INCR3MOVA,R3MOVCA,@A+DPTRCJNEA,B,KEYIN3MOVA,R3；找到，取顺序码RETKEYIN3:CJNEA,#0FFH，KEYIN2；未完，再查RET；已查完，未找到，以未按键处理KEYCOD:DB0E7H,0EBH,0EDH,0EEH；特征码表 DB0D7H,0DBH,0DDH,0DEHDB0B7H,0BBH,0BDH,0BEHDB77H,7BH,7DH,7EH7.答：（1）编程扫描方式：当单片机空闲时，才调用键盘扫描子程序，反复的扫描键盘，等待用户从键盘上输入命令或数据，来响应键盘的输入请求。（2）定时扫描工作方式：单片机对键盘的扫描也可用定时扫描方式，即每隔一定的时间对键盘扫描一次。（3）中断工作方式：只有在键盘有键按下时，才执行键盘扫描程序并执行该按键功能程序，如果无键按下，单片机将不理睬键盘。8.答：DB0-DB7：数据线，单向传输，由单片机输入给打印机。STB（STROBE）：数据选通信号。在该信号的上升沿，数据线上的8位并行数据被打印机读入机内锁存。BUSY：打印机忙状态信号。当该信号有效（高电平）时，表示打印机正忙于处理数据。此时，单片机不得使STB信号有效，向打印机送入新的数据。ACK：打印机的应答信号。低电平有效，表明打印机已取走数据线上的数据。ERR：出错信号。当送入打印机的命令格式出错时，打印机立即打印1行出错信息，提示出错。在打印出错信息之前。该信号线出现一个负脉冲，脉冲宽度为30us。单片机与打印机相连时，分为直接相连（图10-27）和通过扩展的并行I/O口82C55连接（图10-28）。直接相连时（图10-27），打印机在输入电路中有锁存器，在输出电路中有三态门控制，。没有读、写信号，只有握手线、BUSY（或），用一根地址线来控制写选通信号STB和读取BUSY引脚状态。图10-28所示为通过扩展的并行I/O口82C55连接的打印机接口电路。采用查询法，即通过读与82C55的PC0脚的相连的BUSY状态，来判断送给打印机的一个字节的数据是否处理完毕。也可用中断法（BUSY直接与单片机的引脚相连）。9．答：本程序采用外部中断来进行数据打印，先打印一个数据，当BUSY线从高电平变成低电平时，在打印下一个数据ORG0000HLJMPMAINORG0003HLJMPINORG0030HMAIN:SETBEX0；允许外部中断SETBIT0SETBEAMOVR0,#7FH；控制口地址MOVA,#81H；控制字MOVX@R0,AMOVR1,#20H；数据区首地址MOVR2,#19；计数器MOVA,@R1；打印内容MOVR0,#7CH；A口地址MOVX@R0,AMOVR0,#7FHMOVA,#0EHMOVX@RO,A；PC7＝0MOVA,#0FHMOVX@R0,A；PC7=1SJMP$IN:DJNZR2,EX；20个数据都结束了吗？INCR1；指向下一个数据MOVA,@R1MOVR0,#7CHMOVX@R0,A MOVR0,#7FHMOVA,#0EHMOVX@RO,AMOVA,#0FHMOVX@R0,AEX:RETI第11章AT89S51单片机与D/A转换器、A/D转换器的接口参考答案1．答：由运算放大器构成的I/V转换电路2．答：同步3．答：（1）错，D/A转换器也要考虑“转换速度”或“转换时间”问题，即建立时间（转换时间）；（2）对；（3）错，是D/A转换器的分辨率；（4）对。4.答：D／A转换器的主要技术指标如下：分辨率：D／A转换器的分辨率指输入的单位数字量变化引起的模拟量输出的变化，是对输入量变化敏感程度的描述。建立时间：建立时间是描述D／A转换速度快慢的一个参数，用于表明转换速度。其值为从输入数字量到输出达到终位误差±(1／2)GB(最低有效位)时所需的时间。转换精度：理想情况下，精度与分辨率基本一致，位数越多精度越高。严格讲精度与分辨率并不完全一致。只要位数相同，分辨率则相同．但相同位数的不同转换器精度会有所不同。当DAC为二进制12位，满量程输出电压为5V时，分辨率为1.22mV5.答：A／D转换器的两个最重要指标：(1)转换时间和转换速率--转换时间A／D完成一次转换所需要的时间。转换时间的倒数为转换速率。(2)分辨率--A／D转换器的分辨率习惯上用输出二进制位数或BCD码位数表示。6.答：量化误差是由于有限位数字且对模拟量进行量化而引起的；最大的量化误差为0.195%；7.答：目前应用较广泛的主要有以下几种类型：逐次逼近式转换器、双积分式转换器、∑-△式A／D转换器。逐次逼近型A／D转换器：在精度、速度和价格上都适中，是最常用的A／D转换器件。双积分A／D转换器：具有精度高、抗干扰性好、价格低廉等优点，但转换速度慢，近年来在单片机应用领域中也得到广泛应用。∑-△式A／D转换器：具有积分式与逐次逼近式ADC的双重优点，它对工业现场的串模干扰具有较强的抑制能力，不亚于双积分ADC，它比双积分ADC有较高的转换速度。与逐次逼近式ADC相比，有较高的信噪比，分辨率高，线性度好，不需要采样保持电路。8.答：对DAC来说，分辨率反映了输出模拟电压的最小变化量。而对于ADC来说，分辨率表示输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量。量化误差是由ADC的有限分辨率而引起的误差，但量化误差只适用于ADC，不适用于DAC。精度与分辨率基本一致，位数越多精度越高。严格讲精度与分辨率并不完全一致。只要位数相同，分辨率则相同。但相同位数的不同转换器，精度可能会有所不同，例如由于制造工艺的不同。9答：接口电路可参见图11-20。参考程序如下：MAIN：MOVR0，#20HMOVR1，#00HMOVR2，#00HMOVR3，#50MOVR8，#08HLOOP：MOVDPTR，#7FF8H LOOP1：MOVX@DPTR，AMOVR6，#0AHDELAY：NOPNOPNOPDJNZR6，DELAYMOVXA，@DPTRINCDPTRMOVR2，DPLMOVDPH，R0MOVDPL，R1MOVX@DPTR，AINCDPTRMOVR0，DPHMOVR1，DPLMOVDPH，#7FHMOVDPL，R2DJNZR7，LOOP1LCALLDELAY1M；延时1分钟（子程序另外编写）DJNZR3，LOOP…………第12章单片机的串行扩展技术参考答案1．答：系统连接简单：I2C总线系统的基本结构如图12-7。I2C总线系统直接与具有I2C总线接口的各种扩展器件（如存储器、I/O芯片、A/D、D/A、键盘、显示器、日历/时钟）连接。I2C总线对各器件寻址采用纯软件的寻址方法，无需片选线的连接，这样就大大简化了总线数量，系统各部件之间的连接只需两条线。数据传输速率较高：在标准I2C普通模式下，数据的传输速率为100kbit/s，高速模式下可达400kbit/s。2．答：I2C总线的起始信号和终止信号都由主机发出，在起始信号产生后，总线就处于占用状态；在终止信号产生后，总线就处于空闲状态。由图12-9见起始信号和终止信号的规定。（1）起始信号（S）。在SCL线为高电平期间，SDA线由高电平向低电平的变化表示起始信号，只有在起始信号以后，其他命令才有效。（2）终止信号（P）。在SCL线为高电平期间，SDA线由低电平向高电平的变化表示终止信号。随着终止信号的出现，所有外部操作都结束。3．答：无论I2C总线上的数据传输方向由寻址字节中的数据传输方向位规定：寻址字节器件地址引脚地址方向位DA3DA2DA1DA0A2A1A0R/=1，表示主机接收（读）。R/=0，表示主机发送（写）。4．答：单片机对I2C总线中的器件寻址采用软件寻址，主机在发送完起始信号后，立即发送寻址字节来寻址被控的从机，寻址字节格式如题3所示。7位从机地址即为“DA3、DA2、DA1、DA0”和“A2、A1、A0”。其中“DA3、DA2、DA1、DA0”为器件地址，是外围器件固有的地址编码，器件出厂时就已经给定。“A2、A1、A0”为引脚地址，由器件引脚A2、A1、A0在电路中接高电平或接地决定（见图12-12）。 5．答：I2C总线数据传送时，传送的字节数（数据帧）没有限制，每一字节必须为8位长。数据传送时，先传送最高位，每一个被传字节后面都须跟1位应答位（一帧数据共9位），如图12-10。I2C总线在传送每一字节数据后都须有应答信号A，A信号在第9个时钟位上出现，A信号对应的时钟由主机产生。这时发方须在该时钟位上使SDA线处于高电平，以便收方在这一位上送出低电平的应答信号A。由于某原因收方不对主机寻址信号应答时，例如接收方正在进行其他处理而无法接收总线上的数据时，必须释放总线，将数据线置为高电平，而由主机产生一个终止信号以结束总线的数据传送。当主机接收来自从机的数据时，接收到最后一个数据字节后，必须给从机发送一个非应答信号（），使从机释放数据总线，以便主机发送一个终止信号，从而结束数据的传送。6．答：依照下面的数据传送格式：S从机地址0A数据A/Sr从机地址r1A数据P依次调用依照上述数据传送格式的12.5.2小节中的各子程序。第13章AT89S51单片机的应用设计与调试参考答案1．答：A．错；B．错；C．对；D．错（最小系统不能直接测量模拟信号）。2．答：用户样机是以AT89S51单片机为核心的应用系统，没有对单片机中的程序进行检错调试的手段，也无法发现程序运行中的设计硬件的问题，也无法进行软件的开发（如编辑、汇编、调试程序等），因此，必须借助某种开发工具---仿真开发系统所提供的开发手段来解决上述问题。3．答：仿真开发系统由哪几部分组成?目前国内大多使用通用机的仿真开发系统。主要由PC机、在线仿真器组成，有的还包含有用于程序烧录的编程器，在加上与上述配套的编辑软件、仿真调试软件，程序烧录软件等。此外还有独立型仿真器。该类仿真器采用模块化结构，配有不同外设，如外存板、打印机、键盘/显示器等，用户可根据需要选用。尤其在工业现场进行程序仿真调试时，往往没有PC机的支持，这时使用独立型仿真器也可进行仿真调试工作，只不过要输入机器码，稍显麻烦一些。至于软件仿真开发工具Proteus软件是一种完全用软件手段对单片机应用系统进行仿真开发的。软件仿真开发工具与用户样机在硬件上无任何联系。不能进行用户样机硬件部分的诊断与实时在线仿真。4．答：调试过程见图13-13，4个步骤。（1）输入用户源程序：用户使用编辑软件源程序输入到PC机中，并保存在磁盘上。（2）汇编并检查语法错误：在PC机上，利用汇编程序对用户源程序进行汇编，直至语法错误全部纠正为止。（3）动态在线调试：对用户的源程序进行调试。要先把在线仿真器的仿真插头插入用户样机的单片机插座中（图13-12），进行在线仿真调试，利用仿真开发系统提供单步、设置断点等调试手段，来进行系统的调试。纠正软件逻辑上的问题，或排除硬件上的故障。（4）将调试完毕的用户程序通过程序烧写器，固化在程序存储器中。5．答：由于软件仿真开发工具Proteus软件是一种完全用软件手段对单片机应用系统进行仿真开发的。不能进行用户样机硬件部分的诊断与实时在线仿真。因此在系统的开发中，一般是先用Proteus仿真软件设计出系统的硬件电路，编写程序，然后在Proteus环境下仿真调试通过。然后依照仿真的结果，完成实际的硬件设计。再将仿真通过的程序烧录到编程器中，然后安装到用户样机硬件板上去观察运行结果，如果有问题，再连接硬件仿真器去分析、调试。6．答：在每块印刷电路板的电源输入端跨接的电容应为一个10～100μF的大容量电解电容（如体积允许，电容量大一些更好）和一个0.01～0.1μF的非电解电容。用于去除干扰中的高频干 扰和低频干扰，并接大电容为了去掉低频干扰成分，并接小电容为了去掉高频干扰部分。7．答：光电耦合的主要优点是能有效抑制尖峰脉冲以及各种噪声干扰，从而使过程通道上的信噪比大大提高。因为在工业现场的数据采集或实时控制中，过程通道的输入输出信号线和控制线多，且长度达几百米或几千米，因此不可避免地将干扰引入单片机系统。消除或减弱过程通道的干扰主要采用光电隔离技术。所谓光电隔离采用光电耦合器可以将单片机与前向、后向以及其他部分切断电路的联系，能有效地防止干扰从过程通道进入单片机（见图13-14）。8．答：对于单片机应用系统中的具有较大电感量的元件或设备，诸如继电器、电动机、电磁阀等。当电感回路的电流被切断时，会产生很大的反电势而形成噪声干扰。这种反电势甚至可能击穿电路中晶体管之类的器件，反电势形成的噪声干扰能产生电磁场，对单片机应用系统中的其它电路产生干扰。如果通过电感线圈的是直流电流，可采用如下措施加以抑制：（1）可在线圈两端并联二极管和稳压管，如图(a)所示。图(a)由二极管和稳压管构成的反电势抑制电路图(b)由电阻和二级管组成的反电势抑制电路。在稳定工作时，并联支路被二极管D阻断而不起作用；当三极管T由通道变为截止时，在电感线圈两端产生反电势e。此电势可在并联支路中流通，因此e的幅值被限制在稳压管DZ的工作电压范围之内，并被很快消耗掉,从而抑制了反电势的干扰。使用时DZ的工作电压应选择得比外加电源高些。如果把稳压管换为电阻，同样可以达到抑制反电势的目的，如图（b）所示，因此也适用于直流驱动线圈的电路。在这个电路中，电阻的阻值范围可以从几欧姆到几十欧姆。阻值太小，反电势衰减得慢；而阻值太大又会增大反电势的幅值。（2）反电势抑制电路也可由电阻和电容组成，如图（c）所示。适当选择R、C图(c)由电阻和电容组成的抑制电路参数，也能获得较好的耗能效果。这种电路不仅适用于交流驱动的线圈，也适用于直流驱动的线圈。（3）反电势抑制电路不但可以接在线圈的两端，也可以接在开关的两端，例如继电器，接触器等部件在操作时，开关会产生较大的火花，必须利用RC电路加以吸收，如图（d），一般R取1～2KΩ，C取2.2～4.7μF。图(d)接在开关的两端的反电势抑制电路9．答：数字地通常有很大的噪声而且电平的跳跃会造成很大的电流尖峰，对模拟地有较大的影响，会引起模拟电路产生误差。所以正确的接法是，必须将所有的模拟地和数字地分别相连，然后模拟（公共）地与数字（公共）地仅在一点上相连接，且地线应尽量加粗，如图13-17。在ADC和DAC电路中，尤其要注意地线的正确连接，否则会引起ADC和DAC转换结果的不准确。由于ADC、DAC芯片都提供了相应独立的模拟地和数字地引脚，一定要把模拟地引脚和数字地引脚尽可能短的相连。然后再与模拟地尽可能短的连接。10．答：（1）电源去耦已经在第6题中介绍，就是在印刷电路板的电源输入端跨接退耦电容。跨接的电容应为一个10～100μF的大容量电解电容（如体积允许，电容量大一些更好）和一个0.01～0.1μF的非电解电容。（2）集成芯片去耦每个集成芯片都应安置一个0.01μF的瓷片去耦电容，去耦电容必须安装在本集成芯片的Vcc和GND线之间，否则便失去了抗干扰作用。如遇到印刷电路板空隙小装不下时，可每4～10个芯片安置一个1～10μF高频阻抗特别小的钽电容器。对于抗噪声能力弱，关断电流大的器件和ROM、RAM存储器，应在芯片的电源线Vcc和地线（GND）间接入去耦的瓷片电容。 11．答：（1）在印制板中留下无用的空白铜箔层，可充当发射天线或接收天线，可把就近它们接地。（2）走线不要有分支，可避免在线路条在传输高频信号导致反射干扰或发生谐波干扰。12．答：常见的软件滤波方法有（1）算术平均滤波法：一般适用于具有随机干扰的信号的滤波。（2）滑动平均滤波法：对周期性干扰有良好的抑制作用，平滑度高，灵敏度低；但对偶然出现的脉冲性干扰的抑制作用差。（3）中位值滤波法：能有效地克服因偶然因素引起的波动干扰。对温度、液位等变化缓慢的被测参数能收到良好的滤波效果。但对流量、速度等快速变化的参数一般不宜采用此法。（4）去极值平均值滤波法：算术平均与滑动平均滤波法，在脉冲干扰比较严重的场合，干扰将会“平均”到结果中去，故上述两种平均值法不易消除由于脉冲干扰而引起的误差，这时可采用去极值平均值滤波法。去极值平均值滤波法类似于体育比赛中的去掉最高、最低分，再求平均。13．答：（1）指令冗余：当单片机系统受干扰时，PC中由于干扰发生错误，会产生“乱飞”。当乱飞到某双字节指令，若取指令时刻落在操作数上，误将操作数当作操作码，程序有可能出错。若乱飞到三字节指令，出错概率更大，这时可在双字节指令和三字节指令后插入两个字节以上的NOP指令，可保护其后的指令不被拆散，这称为指令冗余。（2）软件陷阱：就是一条引导指令“LJMPERP”，强行将乱飞的程序引向一个指定的地址入口标号“ERP”，在那里有一段专门对程序出错进行处理的程序。为加强其捕捉效果，一般还在它前面加两条NOP指令。14．答：无论是AT89S51单片机片内集成的“看门狗”还是专门的硬件“看门狗”电路，原理都是使用一个计数器来不断计数，监视程序的运行。当计数器启动运行后，为防止计数器的不必要溢出，应定期性地把WDT计数器清0，以保证其不溢出。当单片机的程序“跑飞”或陷入“死循环”时，也就不能定时地把看门狗计数器清0。当看门狗计数器值计满溢出时，将在AT89S51的RST引脚上输出一个正脉冲使AT89S51单片机复位，在系统的复位入口0000H处安排一条跳向出错处理程序段的指令或重新从头执行程序，从而使程序摆脱“跑飞”或“死循环”状态。15．答：当系统掉电或供电电压过低时，有时需要保护RAM中的重要内容，这时可使用微处理器监控器芯片中的“掉电保护”功能，即给单片机接上备用电池，微处理器监控器芯片会在掉电时自动为单片机系统提供电源，从而保护了RAM中的重要内容。第14章单片机C语言程序设计基础参考答案1．答：C51在标准C的基础上，作了以下扩充：（1）数据类型的不同。51系列单片机包含位操作空间和丰富的位操作指令，因此KeilC51与ANSIC相比又扩展了4种类型，以便能够灵活地进行操作。（2）头文件。生产51系列单片机的厂家有多个，它们的差异在于内部资源如定时器、中断、I/O等数量以及功能的不同，而对于使用者来说，只需要将相应的功能寄存器的头文件加载在程序内，就可实现它们所具有的功能。因此，KeilC51系列的头文件集中体现了各系列芯片的不同资源及功能。（3）数据存储类型的不同。标准C最初是为通用计算机设计的，在通用计算机中只有一个程序和数据统一寻址的内存空间，而51系列单片机有片内、外程序存储器，还有片内、外数据存储器。标准C并没有提供这部分存储器的地址范围的定义。此外，对于AT89C51单片机中大量的特殊功能寄存器也没有定义。（4）标准C没有处理单片机中断的定义。（5）库函数有较大不同。标准C的库函数中有一些库函数可继续使用部分库函数不适合于嵌入式处理器系统，因此它们被排除在KeilC51之外，例如库函数printf和scanf，在标准C中，这两个函数通常用于屏幕打印和接收字符，而在KeilC51中，它们主要用于串行口数据的收发。 （6）51单片机的硬件资源有限，C51的编译系统不允许太多的程序嵌套。其次，标准C所具备的递归特性不被KeilC51支持。但是从数据运算操作、程序控制语句以及函数的使用上来说，KeilC51与标准C几乎没有什么明显的差别。如果程序设计者具备了有关标准C的编程基础，只要注意KeilC51与标准C的不同之处，并熟悉AT89S51单片机的硬件结构，就能够较快地使用KeilC51编程。2.答：略。3.答：略。4.答：略。5.答：可参考例14-8，将波形数据输出从零开始不断增1到达最大值后不断减1，回零后再不断增1到达最大值后不断减1，从而重复不断发出三角波波形的数据。'