2025年單片機(jī)原理與接口技術(shù)試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每小題2分，共20分）1.8051單片機(jī)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）的容量是（）A.4KBB.512BC.128BD.64KB答案：C2.以下不屬于8051單片機(jī)CPU組成部分的是（）A.算術(shù)邏輯單元（ALU）B.程序計(jì)數(shù)器（PC）C.數(shù)據(jù)指針（DPTR）D.累加器（A）答案：C（DPTR是16位寄存器，屬于特殊功能寄存器，非CPU核心組成）3.執(zhí)行指令"MOVA,30H"后，累加器A的內(nèi)容是（）A.30H（立即數(shù)）B.內(nèi)部RAM30H單元內(nèi)容C.外部RAM30H單元內(nèi)容D.程序存儲(chǔ)器30H單元內(nèi)容答案：A（表示立即尋址，直接賦值）4.8051單片機(jī)的中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP中，若PS=1，PT1=0，PX1=1，PT0=0，PX0=0，則優(yōu)先級(jí)最高的中斷源是（）A.外部中斷0（INT0）B.定時(shí)器0（T0）C.外部中斷1（INT1）D.串行口中斷（RI/TI）答案：C（IP各位為1表示高優(yōu)先級(jí)，PX1=1對(duì)應(yīng)外部中斷1，優(yōu)先級(jí)高于串行口中斷PS=1？不，8051中斷優(yōu)先級(jí)分為兩級(jí)，同一級(jí)內(nèi)自然優(yōu)先級(jí)順序?yàn)椋篒NT0→T0→INT1→T1→串行口。本題中PS=1（串行口高優(yōu)先級(jí)），PX1=1（外部中斷1高優(yōu)先級(jí)），但同一級(jí)內(nèi)自然順序不變。若所有中斷均設(shè)為同一級(jí)，自然優(yōu)先級(jí)最高是INT0；若有不同級(jí)，高優(yōu)先級(jí)組內(nèi)的中斷優(yōu)先于低優(yōu)先級(jí)組。本題PS=1（串行口高優(yōu)先級(jí)組），PX1=1（外部中斷1高優(yōu)先級(jí)組），則兩者同屬高優(yōu)先級(jí)組，按自然順序INT1（第三位）在串行口（第五位）之前，所以最高是INT1）5.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0工作在模式1時(shí)，其最大定時(shí)時(shí)間（假設(shè)晶振頻率12MHz，機(jī)器周期1μs）為（）A.65536μsB.8192μsC.4096μsD.256μs答案：A（模式1是16位定時(shí)器，最大計(jì)數(shù)值65536，12MHz晶振下機(jī)器周期1μs，65536×1μs=65536μs）6.若要將P1口的第3位（P1.2）置1，其余位保持不變，應(yīng)使用指令（）A.ORLP1,04HB.ANLP1,0FBHC.XRLP1,04HD.MOVP1,04H答案：A（04H是二進(jìn)制00000100，ORL操作可將對(duì)應(yīng)位設(shè)為1，其他位不變）7.8051串行口工作在方式1時(shí)，每幀數(shù)據(jù)包含（）A.1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位B.1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位奇偶校驗(yàn)位，1位停止位C.1位起始位，9位數(shù)據(jù)位，1位停止位D.1位起始位，7位數(shù)據(jù)位，1位停止位答案：A（方式1是10位異步通信：1起始+8數(shù)據(jù)+1停止）8.以下尋址方式中，只能訪問片內(nèi)RAM低128B的是（）A.寄存器間接尋址B.直接尋址C.變址尋址D.位尋址答案：D（位尋址區(qū)是20H-2FH，屬于片內(nèi)RAM低128B的16個(gè)單元）9.執(zhí)行"LCALL1234H"指令時(shí)，SP的值會(huì)（）A.先減2，再壓入PC高8位和低8位B.先加1，壓入PC低8位，再加1，壓入PC高8位C.先壓入PC高8位，再加1，壓入PC低8位D.先減1，壓入PC高8位，再減1，壓入PC低8位答案：B（調(diào)用指令執(zhí)行時(shí)，PC先+3（LCALL是3字節(jié)指令），然后SP先+1，壓入PC低8位（PCL），SP再+1，壓入PC高8位（PCH））10.當(dāng)8051單片機(jī)的ALE引腳輸出高電平時(shí)，表示（）A.正在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器B.正在訪問外部程序存儲(chǔ)器C.地址鎖存有效D.串行口發(fā)送數(shù)據(jù)答案：C（ALE是地址鎖存使能信號(hào)，高電平有效時(shí)鎖存P0口輸出的低8位地址）二、填空題（每空1分，共20分）1.8051單片機(jī)的程序計(jì)數(shù)器（PC）是____位寄存器，其作用是____。答案：16；存放下一條要執(zhí)行指令的地址2.特殊功能寄存器（SFR）中，用于控制定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作模式的寄存器是____，用于設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)的寄存器是____。答案：TMOD；IP3.8051單片機(jī)的片內(nèi)ROM容量為____，若需要擴(kuò)展外部ROM，應(yīng)將____引腳接地。答案：4KB；EA（/EA）4.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的四種工作模式中，模式____是13位定時(shí)器，模式____是自動(dòng)重裝初值的8位定時(shí)器。答案：0；25.若晶振頻率為6MHz，則機(jī)器周期為____μs；若要求定時(shí)器T0定時(shí)100μs，工作在模式1時(shí)，應(yīng)設(shè)置初值為____（請(qǐng)用十六進(jìn)制表示）。答案：2；FCE6H（計(jì)算：100μs/2μs=50個(gè)機(jī)器周期？不，機(jī)器周期=12/晶振頻率=12/6MHz=2μs。模式1是16位，最大計(jì)數(shù)值65536。需要定時(shí)100μs，即需要計(jì)數(shù)次數(shù)N=100μs/2μs=50次？不，定時(shí)器是對(duì)機(jī)器周期計(jì)數(shù)，每個(gè)機(jī)器周期加1。要得到100μs的定時(shí)，需要計(jì)數(shù)次數(shù)為100μs/機(jī)器周期=100μs/2μs=50次？不，定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間=（2^n-初值）×機(jī)器周期。n為模式對(duì)應(yīng)的位數(shù)（模式1是16位）。所以初值X=65536-(100μs/2μs)=65536-50=65486。65486轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制：65486=0xFFCE6？計(jì)算錯(cuò)誤，65536-50=65486，65486的十六進(jìn)制是FFCE？65535是FFFF，減49是FFF0？不，65536-50=65486，計(jì)算：65536-50=65486，65486除以256：256×255=65280，65486-65280=206，206是CE（C=12×16=192，E=14，192+14=206），所以255是FF，所以初值是FFCEH？是的，因?yàn)槟Ｊ?是16位，所以TH0=0xFF，TL0=0xCE）6.8051的中斷系統(tǒng)中，默認(rèn)（未設(shè)置優(yōu)先級(jí)時(shí)）優(yōu)先級(jí)最高的中斷源是____，最低的是____。答案：外部中斷0（INT0）；串行口中斷（RI/TI）7.若P3口的第二功能為RXD（串行口接收），則對(duì)應(yīng)的引腳是____；若要使能外部中斷1（INT1）的下降沿觸發(fā)方式，應(yīng)設(shè)置TCON寄存器中的____位為1。答案：P3.0；IT1（TCON的IT1位控制INT1的觸發(fā)方式，1為下降沿，0為低電平）8.執(zhí)行"MOVXA,@DPTR"指令時(shí)，單片機(jī)訪問的是____存儲(chǔ)器，此時(shí)____引腳（填信號(hào)名稱）會(huì)輸出低電平。答案：外部數(shù)據(jù)；RD（讀信號(hào)，/RD有效時(shí)從外部RAM讀數(shù)據(jù)）9.位尋址區(qū)的地址范圍是____，其中可尋址的位共有____個(gè)。答案：20H-2FH（片內(nèi)RAM）；128（16個(gè)單元×8位）10.串行口工作在方式2時(shí)，每幀數(shù)據(jù)包含____位，其中第9位數(shù)據(jù)可通過____寄存器的____位（填具體位名稱）發(fā)送。答案：11；SCON；TB8（方式2是11位：1起始+8數(shù)據(jù)+1可編程位+1停止，發(fā)送時(shí)第9位存于TB8）三、簡(jiǎn)答題（每小題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述8051單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，說明片內(nèi)RAM的分區(qū)及各分區(qū)功能。答案：8051采用哈佛結(jié)構(gòu)（程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器獨(dú)立尋址）。片內(nèi)RAM共256B，分為兩部分：（1）低128B（00H-7FH）：-工作寄存器區(qū)（00H-1FH）：4組8個(gè)寄存器（R0-R7），通過PSW的RS1、RS0選擇當(dāng)前組；-位尋址區(qū)（20H-2FH）：16個(gè)單元，每個(gè)單元8位，共128個(gè)可尋址位；-用戶RAM區(qū)（30H-7FH）：可用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、堆棧等。（2）高128B（80H-FFH）：特殊功能寄存器（SFR）區(qū)，僅部分地址（如80H、81H等）被定義，未定義地址不可用。2.比較寄存器尋址、直接尋址和寄存器間接尋址的區(qū)別，各舉一例說明。答案：（1）寄存器尋址：操作數(shù)存放在寄存器中，指令中直接給出寄存器名。例：MOVA,R0（A從R0取數(shù)）。（2）直接尋址：操作數(shù)存放在片內(nèi)RAM或SFR的直接地址中，指令中給出地址。例：MOVA,30H（A從30H單元取數(shù)）。（3）寄存器間接尋址：操作數(shù)地址存放在寄存器中，指令中用“@”表示間接。例：MOVA,@R0（A從R0內(nèi)容為地址的單元取數(shù)，如R0=30H，則取30H單元內(nèi)容）。區(qū)別：寄存器尋址速度最快（操作數(shù)在寄存器）；直接尋址可訪問片內(nèi)RAM和SFR；寄存器間接尋址可訪問片內(nèi)RAM（@R0/@R1）或外部RAM（@DPTR）。3.簡(jiǎn)述8051單片機(jī)中斷響應(yīng)的條件和過程。答案：響應(yīng)條件：（1）有中斷請(qǐng)求（對(duì)應(yīng)中斷標(biāo)志位為1）；（2）中斷總允許（EA=1）；（3）對(duì)應(yīng)中斷的允許位為1（如EX0=1允許INT0）；（4）無(wú)更高優(yōu)先級(jí)中斷正在處理；（5）當(dāng)前指令未執(zhí)行完（若為RETI或訪問IE/IP的指令，需等待下一條指令執(zhí)行完）。響應(yīng)過程：（1）檢測(cè)到中斷請(qǐng)求，硬件清除中斷標(biāo)志（部分需軟件清除，如串行口）；（2）保護(hù)斷點(diǎn)（PC當(dāng)前值壓入堆棧）；（3）根據(jù)中斷源跳轉(zhuǎn)至對(duì)應(yīng)中斷服務(wù)程序入口（如INT0入口0003H）；（4）執(zhí)行中斷服務(wù)程序；（5）執(zhí)行RETI指令，恢復(fù)斷點(diǎn)（彈出PC值），返回主程序。4.說明定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0工作在模式2的特點(diǎn)及典型應(yīng)用場(chǎng)景。答案：模式2特點(diǎn)：（1）8位自動(dòng)重裝初值定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；（2）TL0作為計(jì)數(shù)寄存器，TH0作為初值寄存器；（3）當(dāng)TL0溢出時(shí)，TH0內(nèi)容自動(dòng)重裝到TL0，TH0自身保持不變；（4）最大計(jì)數(shù)值256（8位）。典型應(yīng)用：需要重復(fù)定時(shí)/計(jì)數(shù)且初值需頻繁重裝的場(chǎng)景，如波特率發(fā)生器（串行通信中需要穩(wěn)定的波特率，模式2可自動(dòng)重裝保證精度）、周期性信號(hào)測(cè)量等。5.分析MCS-51系列單片機(jī)P0口作為通用IO口和地址/數(shù)據(jù)總線時(shí)的區(qū)別，說明使用時(shí)的注意事項(xiàng)。答案：（1）通用IO口模式：-作為輸出時(shí)，需外接上拉電阻（P0口內(nèi)部無(wú)上拉，為開漏輸出）；-作為輸入時(shí)，需先向端口寫1（使場(chǎng)效應(yīng)管截止，避免鎖存器內(nèi)容影響輸入）。（2）地址/數(shù)據(jù)總線模式：-訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，P0口分時(shí)輸出低8位地址（ALE有效時(shí)鎖存）和輸入/輸出8位數(shù)據(jù)；-此時(shí)內(nèi)部上拉電阻自動(dòng)啟用，無(wú)需外接上拉。注意事項(xiàng)：-當(dāng)P0口既作IO口又作總線時(shí)，需通過ALE信號(hào)控制地址鎖存；-作為IO口輸出時(shí)必須外接上拉電阻，否則無(wú)法輸出高電平；-輸入前必須先寫1，防止誤讀。四、分析題（每小題10分，共20分）1.已知8051單片機(jī)晶振頻率為12MHz，定時(shí)器T0工作在模式1，TH0=0xFD，TL0=0x00，采用中斷方式實(shí)現(xiàn)定時(shí)。分析：（1）定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間；（2）中斷服務(wù)程序中需要重新裝載初值的原因；（3）若要實(shí)現(xiàn)1ms的定時(shí)，應(yīng)如何設(shè)置初值（寫出計(jì)算過程）。答案：（1）晶振12MHz，機(jī)器周期=12/12MHz=1μs。模式1是16位定時(shí)器，初值X=FD00H=64768（0xFD=253，253×256+0=64768）。定時(shí)時(shí)間=（65536-X）×機(jī)器周期=（65536-64768）×1μs=768μs。（2）模式1是16位不可重裝模式，當(dāng)TL0和TH0溢出后，寄存器內(nèi)容變?yōu)?000H，若不重新裝載初值，下一次定時(shí)將從0開始計(jì)數(shù)，導(dǎo)致定時(shí)時(shí)間變?yōu)?5536μs（最大值），無(wú)法保持原定時(shí)周期。因此需要在中斷服務(wù)程序中重新將TH0和TL0設(shè)置為FD00H，以維持768μs的定時(shí)。（3）1ms=1000μs，需要計(jì)數(shù)次數(shù)N=1000μs/1μs=1000次。初值X=65536-1000=64536。轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制：64536÷256=252（0xFC），余數(shù)64536-252×256=64536-64512=24（0x18），所以初值為FC18H（TH0=0xFC，TL0=0x18）。2.閱讀以下匯編程序，分析執(zhí)行過程并寫出最終結(jié)果：```ORG0000HMOVSP,60HMOVA,20HMOVB,05HPUSHAPUSHBPOPAPOPBEND```（1）程序執(zhí)行后，A和B的內(nèi)容分別是什么？（2）堆棧指針SP的最終值是多少？（3）說明PUSH和POP指令的操作順序及對(duì)堆棧的影響。答案：（1）執(zhí)行過程：-MOVSP,60H→SP=60H-MOVA,20H→A=20H-MOVB,05H→B=05H-PUSHA→SP=61H，(61H)=20H（A的內(nèi)容壓入SP+1）-PUSHB→SP=62H，(62H)=05H（B的內(nèi)容壓入SP+1）-POPA→A=(62H)=05H，SP=61H-POPB→B=(61H)=20H，SP=60H最終A=05H，B=20H（2）SP最終值為60H（每POP一次SP減1，兩次POP后SP從62H→61H→60H）（3）PUSH指令順序：先SP+1，再將操作數(shù)壓入SP指向的單元（先進(jìn)后出）。POP指令順序：先將SP指向的單元內(nèi)容彈出到目標(biāo)寄存器，再SP-1（后進(jìn)先出）。本例中先壓入A（20H）到61H，再壓入B（05H）到62H；彈出時(shí)先取62H給A（05H），再取61H給B（20H），實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。五、綜合設(shè)計(jì)題（20分）設(shè)計(jì)一個(gè)基于8051單片機(jī)的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，要求：（1）使用DS18B20數(shù)字溫度傳感器（單總線接口）；（2）實(shí)時(shí)顯示溫度值（采用4位共陰LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描顯示）；（3）當(dāng)溫度超過50℃時(shí)，通過P3.7引腳驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警；（4）畫出硬件連接示意圖（標(biāo)注關(guān)鍵引腳），并編寫主程序流程圖及溫度讀取、顯示、報(bào)警的關(guān)鍵子程序。答案：硬件連接示意圖：-8051單片機(jī)：P1.0連接DS18B20的數(shù)據(jù)引腳DQ（上拉電阻4.7kΩ到VCC）；-數(shù)碼管：段選線接P0口（需上拉電阻），位選線接P2.0-P2.3（分別控制4位數(shù)碼管的公共端）；-蜂鳴器：P3.7通過NPN三極管（如9013）驅(qū)動(dòng)，集電極接蜂鳴器一端，蜂鳴器另一端接VCC，發(fā)射極接地。主程序流程圖：開始→初始化（SP=60H，定時(shí)器0初始化（模式2，1ms定時(shí)用于動(dòng)態(tài)掃描），中斷允許）→循環(huán)：→調(diào)用DS18B20溫度讀取子程序→轉(zhuǎn)換溫度值為BCD碼→調(diào)用數(shù)碼管顯示子程序→判斷溫度≥50℃？→是→P3.7=0（蜂鳴器響）；否→P3.7=1（關(guān)閉）→循環(huán)。關(guān)鍵子程序：1.DS18B20溫度讀取子程序（函數(shù)名：Read_Temp）```asm;入口：無(wú);出口：A（高8位溫度整數(shù)部分），R2（低4位小數(shù)部分，實(shí)際DS18B20為12位精度，此處簡(jiǎn)化為整數(shù)）Read_Temp:CLRP1.0;拉低總線初始化MOVR7,200;延時(shí)480μs（12MHz晶振，1機(jī)器周期=1μs，循環(huán)200次約200μs，需調(diào)整）DJNZR7,$SETBP1.0;釋放總線MOVR7,30;等待DS18B20響應(yīng)（約60μs）DJNZR7,$JBP1.0,RT_ERR;無(wú)響應(yīng)則錯(cuò)誤MOVR7,200;等待初始化完成DJNZR7,$MOVA,0xCC;跳過ROM匹配ACALLWrite_ByteMOVA,0x44;啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換ACALLWrite_ByteMOVR7,0FFH;等待轉(zhuǎn)換完成（最長(zhǎng)750ms，此處簡(jiǎn)化）WT_CONV:JBP1.0,WT_CONVMOVA,0xCC;再次跳過ROMACALLWrite_ByteMOVA,0xBE;讀取溫度寄存器ACALLWrite_ByteACALLRead_Byte;讀取低8位溫度（LSB）MOVR3,AACALLRead_Byte;讀取高8位溫度（MSB）MOVR4,A;轉(zhuǎn)換為實(shí)際溫度值（DS18B20溫度=（MSB<<8+LSB）×0.0625）MOVA,R3;低8位ANLA,0x0F;取小數(shù)部分（低4位）MOVR2,A;保存小數(shù)部分MOVA,R3SWAPAANLA,0x0F;低8位的高4位MOVB,10MULAB;×10MOVR1,AMOVA,R4ANLA,0x07;高8位的低3位（符號(hào)位忽略，假設(shè)溫度≥0）MOVB,16MULAB;×16（即左移4位）ADDA,R1;整數(shù)部分=高3位×16+低8位高4位×10？實(shí)際應(yīng)直接組合：;正確轉(zhuǎn)換：溫度整數(shù)部分=(R4<<4)|(R3>>4)MOVA,R4SWAPA;高8位左移4位（假設(shè)R4=0x02，則0x20）ANLA,0xF0MOVB,R3SWAPBANLB,0x0FORLA,B;A=整數(shù)部分（如0x25表示37℃）RETRT_ERR:MOVA,0xFF;錯(cuò)誤標(biāo)志RET;單總線寫字節(jié)子程序（Write_Byte）Write_Byte:MOVR0,8;8位WB_LOOP:CLRCRLCA;左移，C=當(dāng)前位CLRP1.0;拉低總線MOVR7,2;延時(shí)15μs內(nèi)DJNZR7,$MOVP1.0,C;寫入當(dāng)前位（C=1則釋放總線，C=0保持低）MOVR7,60;延時(shí)60μs完成寫周期DJNZR7,$SETBP1.0;釋放總線DJNZR0,WB_LOOPRET;單總線讀字節(jié)子程序（Read_Byte）Read_Byte:MOVR0,8MOVA,0RB_LOOP:CLRP1.0NOP;拉低總線≥1μsSETBP1.0NOP;等待DS18B20輸出數(shù)據(jù)JBP1.0,RB_SET;讀取當(dāng)前位CLRCSJMPRB_NEXTRB_SET:SETBCRB_NEXT:RLCA;左移，C存入AMOVR7,60;延時(shí)完成讀周期DJNZR7,$DJNZR0,RB_LOOPRET```2.數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示子程序（函數(shù)名：Display）```asm;入口：R1（溫度整數(shù)部分，BCD碼，如55℃則R1=0x55）;顯示緩沖區(qū)：30H（千位）、31H（百位）、32H（十位）、33H（個(gè)位）Display:MOVA,R1MOVB,100DIVAB;A=百位，B=余數(shù)MOV31H,A