2025年微型計算機控制技術(shù)(第考試試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.8051單片機中，片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器（RAM）的地址范圍是（）。A.00H-7FHB.00H-FFHC.80H-FFHD.0000H-0FFFH答案：A2.若單片機晶振頻率為12MHz，則其機器周期為（）。A.1μsB.2μsC.0.5μsD.12μs答案：A（機器周期=12/晶振頻率=12/12MHz=1μs）3.下列關(guān)于中斷優(yōu)先級的描述中，錯誤的是（）。A.8051單片機默認優(yōu)先級為：外部中斷0>定時/計數(shù)器0>外部中斷1>定時/計數(shù)器1>串行口B.高優(yōu)先級中斷可以打斷低優(yōu)先級中斷C.同一優(yōu)先級中斷按查詢順序響應(yīng)D.中斷優(yōu)先級寄存器IP的每一位可獨立設(shè)置中斷源的優(yōu)先級答案：D（8051的IP寄存器通過設(shè)置某一位為1來提升對應(yīng)中斷源的優(yōu)先級，非獨立設(shè)置）4.某ADC芯片的分辨率為12位，參考電壓為5V，則其最小量化單位為（）。A.5V/2^12B.5V/12C.5V/1024D.5V/4096答案：D（12位分辨率對應(yīng)2^12=4096個量化等級）5.采用查詢方式讀取外部設(shè)備數(shù)據(jù)時，核心操作是（）。A.等待中斷標志位有效B.不斷檢測狀態(tài)端口C.直接訪問數(shù)據(jù)端口D.設(shè)置中斷優(yōu)先級答案：B6.8051單片機的定時/計數(shù)器工作在模式2時，其最大計數(shù)次數(shù)為（）。A.2^13B.2^16C.2^8D.2^12答案：C（模式2為8位自動重裝模式）7.下列關(guān)于PWM（脈寬調(diào)制）控制的描述中，正確的是（）。A.占空比越大，平均輸出電壓越低B.頻率越高，輸出電壓紋波越小C.僅適用于數(shù)字量輸出控制D.占空比=高電平時間/（高電平時間+低電平時間）答案：D（B選項錯誤，頻率過高可能導致開關(guān)損耗增加；C選項PWM可通過低通濾波轉(zhuǎn)為模擬量）8.在8051擴展I/O接口時，若使用線選法譯碼，P2.7作為片選信號，則該接口芯片的地址范圍可能為（）。A.0000H-0FFFHB.8000H-8FFFHC.F000H-FFFFHD.4000H-4FFFH答案：B（P2.7=0時選中，假設(shè)其他地址線全0，地址為1000000000000000B=8000H）9.某溫度控制系統(tǒng)采用PID控制，當比例系數(shù)Kp過大時，系統(tǒng)最可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是（）。A.穩(wěn)態(tài)誤差增大B.響應(yīng)速度變慢C.超調(diào)量增大D.抗干擾能力下降答案：C10.串行口工作在方式1時，其數(shù)據(jù)幀格式為（）。A.1位起始位+8位數(shù)據(jù)位+1位停止位B.1位起始位+9位數(shù)據(jù)位+1位停止位C.1位起始位+8位數(shù)據(jù)位+1位奇偶校驗位+1位停止位D.1位起始位+7位數(shù)據(jù)位+1位奇偶校驗位+1位停止位答案：A二、填空題（每空1分，共20分）1.8051單片機的P0口作為通用I/O口使用時，需要外接______電阻；作為地址/數(shù)據(jù)總線時，可輸出______位地址和8位數(shù)據(jù)。答案：上拉；162.若定時/計數(shù)器T0需要定時50ms，晶振頻率為12MHz，則其初值計算為：機器周期=______μs，50ms=______個機器周期，初值=______（十六進制）。答案：1；50000；3CB0H（65536-50000=15536=3CB0H）3.ADC0809的轉(zhuǎn)換結(jié)束信號EOC在轉(zhuǎn)換開始時為______電平，轉(zhuǎn)換結(jié)束時變?yōu)開_____電平；CPU可通過______、______或______方式獲取轉(zhuǎn)換結(jié)果。答案：低；高；查詢EOC狀態(tài)；中斷；軟件延時4.中斷響應(yīng)的條件包括：______、______、______。答案：中斷源有中斷請求；中斷允許（EA=1且對應(yīng)中斷允許位=1）；當前指令執(zhí)行完畢5.PID控制中，比例環(huán)節(jié)的作用是______，積分環(huán)節(jié)的作用是______，微分環(huán)節(jié)的作用是______。答案：快速反映偏差，減小穩(wěn)態(tài)誤差；消除穩(wěn)態(tài)誤差；預(yù)測偏差變化趨勢，抑制超調(diào)6.若8255A的控制字為10010011B，則其工作方式為：A口______，B口______，C口高4位______，C口低4位______。答案：方式0輸出；方式0輸入；輸入；輸出（控制字最高位1表示方式選擇，次三位100為A口方式0輸出，00為B口方式0，1為C口高4位輸入，1為C口低4位輸出）三、簡答題（每題6分，共30分）1.比較查詢方式與中斷方式在I/O數(shù)據(jù)傳輸中的優(yōu)缺點。答案：查詢方式優(yōu)點：硬件簡單，程序設(shè)計直觀；缺點：CPU需不斷檢測狀態(tài)，效率低，實時性差。中斷方式優(yōu)點：CPU與外設(shè)并行工作，效率高，實時性好；缺點：需處理中斷優(yōu)先級、中斷嵌套等問題，硬件和軟件設(shè)計較復(fù)雜。2.簡述DAC0832雙緩沖工作方式的實現(xiàn)方法及應(yīng)用場景。答案：雙緩沖指輸入寄存器和DAC寄存器均受控制。實現(xiàn)方法：先通過ILE、CS、WR1將數(shù)據(jù)鎖存到輸入寄存器，再通過XFER、WR2將數(shù)據(jù)從輸入寄存器轉(zhuǎn)移到DAC寄存器，啟動轉(zhuǎn)換。應(yīng)用場景：需要多片DAC同時輸出的系統(tǒng)（如多路模擬量同步控制），確保各通道輸出同步。3.說明8051單片機定時/計數(shù)器的四種工作模式及其特點。答案：模式0：13位計數(shù)器（TL0低5位+TH08位），最大計數(shù)值8192，兼容性設(shè)計，已較少使用；模式1：16位計數(shù)器，最大計數(shù)值65536，用于長定時或大計數(shù)；模式2：8位自動重裝計數(shù)器（TL0計數(shù)，TH0保存初值），適合固定周期信號測量或波特率發(fā)生器；模式3：僅T0可用，拆分為兩個獨立的8位計數(shù)器（TL0和TH0），T1停止工作，用于需要額外計數(shù)器的場景。4.簡述單片機最小系統(tǒng)的組成及各部分作用。答案：由單片機芯片、時鐘電路、復(fù)位電路組成。時鐘電路（晶振+電容）為單片機提供基準時鐘信號，決定工作頻率；復(fù)位電路（電阻+電容或?qū)Ｓ脧?fù)位芯片）使單片機初始化，進入默認狀態(tài)（PC=0000H，SFR復(fù)位）；單片機芯片集成CPU、RAM、ROM、I/O等模塊，完成數(shù)據(jù)處理和控制。5.分析在溫度控制系統(tǒng)中，采用數(shù)字濾波（如中值濾波）的必要性及實現(xiàn)方法。答案：必要性：溫度傳感器（如熱電偶、熱電阻）輸出易受電磁干擾，導致采樣值波動，數(shù)字濾波可消除隨機噪聲，提高測量準確性。實現(xiàn)方法：連續(xù)采樣N次（N為奇數(shù)，如3、5），將采樣值排序，取中間值作為有效數(shù)據(jù)。例如，采樣5次得到[25.3,24.8,25.1,25.5,24.9]，排序后[24.8,24.9,25.1,25.3,25.5]，中值為25.1℃。四、分析題（每題10分，共20分）1.圖1所示為8051單片機擴展8255A的電路原理圖（P2.7接8255A的CS，P0口接8255A的D0-D7，WR接8255A的WR，RD接8255A的RD，A0、A1接P0.0、P0.1）。（1）計算8255A各端口（A口、B口、C口、控制口）的地址范圍。（2）編寫程序，設(shè)置A口為方式0輸出，B口為方式0輸入，C口高4位輸入、低4位輸出，要求使用絕對地址尋址。答案：（1）P2.7=0時CS有效（假設(shè)其他高位為任意，此處取全1簡化），地址線A15=P2.7=0，A14-A8=P2.6-P2.0=任意（設(shè)為1111111），A1=P0.1，A0=P0.0。A口地址：A15-A0=0111111100→7F00H（A1=0,A0=0）B口地址：0111111101→7F01H（A1=0,A0=1）C口地址：0111111110→7F02H（A1=1,A0=0）控制口地址：0111111111→7F03H（A1=1,A0=1）（2）控制字=10000011B（二進制）=83H（十六進制）。程序：MOVDPTR,7F03H;指向控制口MOVA,83H;控制字MOVX@DPTR,A;寫入控制口2.閱讀以下8051中斷服務(wù)程序，分析其功能并說明關(guān)鍵寄存器的作用。ORG001BH;T1中斷入口LJMPT1_INT;跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序...T1_INT:PUSHACC;保護累加器PUSHPSW;保護狀態(tài)字MOVTH1,0B1H;重裝初值（晶振12MHz，定時20ms）MOVTL1,0E0HCPLP1.0;P1.0取反POPPSW;恢復(fù)狀態(tài)字POPACC;恢復(fù)累加器RETI;中斷返回答案：功能：利用定時/計數(shù)器T1定時20ms，控制P1.0引腳輸出方波（周期40ms）。關(guān)鍵寄存器：TH1、TL1用于存儲定時初值（12MHz晶振下，機器周期1μs，20ms=20000μs，初值=65536-20000=45536=0B1E0H，故TH1=0B1H，TL1=0E0H）；P1.0為輸出引腳，通過CPL指令翻轉(zhuǎn)電平；ACC和PSW為現(xiàn)場保護寄存器，防止中斷破壞主程序數(shù)據(jù)；RETI為中斷返回指令，恢復(fù)PC并開放中斷。五、綜合設(shè)計題（30分）設(shè)計一個基于8051單片機的溫度控制系統(tǒng)，要求實現(xiàn)以下功能：（1）實時采集溫度（范圍0-100℃，精度±0.5℃）；（2）通過LCD1602顯示當前溫度和設(shè)定溫度；（3）當溫度低于設(shè)定值時，控制加熱裝置（電阻絲）以PWM方式加熱，占空比隨溫度偏差調(diào)整；（4）具備按鍵輸入設(shè)定溫度（按鍵S1增加設(shè)定值，S2減少設(shè)定值）。要求：（1）畫出硬件原理框圖（標注主要芯片及接口）；（2）說明軟件主流程（用文字描述或流程圖表示）；（3）編寫關(guān)鍵部分的C51代碼（包括溫度采集、PWM輸出、按鍵掃描）。答案：（1）硬件原理框圖：8051單片機（核心）→溫度傳感器（DS18B20，單總線接口接P3.2）→LCD1602（數(shù)據(jù)口P0，RS接P2.0，RW接P2.1，E接P2.2）→加熱裝置（MOSFET驅(qū)動電阻絲，PWM信號由P1.1輸出）→按鍵（S1接P3.3上拉，S2接P3.4上拉）。（2）軟件主流程：初始化：單片機IO口、定時器（T0用于PWM定時，T1用于按鍵掃描）、DS18B20、LCD1602；循環(huán)執(zhí)行：①按鍵掃描（每10ms檢測一次，消抖后更新設(shè)定溫度）；②溫度采集（讀取DS18B20溫度值，轉(zhuǎn)換為實際溫度）；③LCD顯示（更新當前溫度和設(shè)定溫度）；④PID計算（根據(jù)溫度偏差計算PWM占空比）；⑤PWM輸出（根據(jù)占空比調(diào)整P1.1高低電平時間）。（3）關(guān)鍵C51代碼示例：//DS18B20溫度采集函數(shù)floatRead_Temperature(void){unsignedchartemp_low,temp_high;unsignedinttemp;floattemperature;DS18B20_Reset();//復(fù)位DS18B20_WriteByte(0xCC);//跳過ROMDS18B20_WriteByte(0x44);//啟動轉(zhuǎn)換delay_ms(750);//等待轉(zhuǎn)換完成DS18B20_Reset();DS18B20_WriteByte(0xCC);DS18B20_WriteByte(0xBE);//讀取數(shù)據(jù)temp_low=DS18B20_ReadByte();//低8位temp_high=DS18B20_ReadByte();//高8位temp=(temp_high<<8)|temp_low;temperature=temp0.0625;//轉(zhuǎn)換為實際溫度returntemperature;}//PWM輸出（T0模式2，100Hz，周期10ms）voidTimer0_Init(void){TMOD|=0x02;//T0模式2TH0=0x9C;//256-100=156=0x9C（100μs定時，10ms周期需100次中斷）TL0=0x9C;ET0=1;//允許T0中斷TR0=1;//啟動T0EA=1;//總中斷允許}unsignedcharpwm_duty=0;//占空比0-100unsignedcharpwm_count=0;voidTimer0_ISR()interrupt1{pwm_count++;if(pwm_count>100)pwm_count=0;if(pwm_count<pwm_duty)P1.1=1;//加熱elseP1.1=0;//停止加熱}//按鍵掃描（T1定時10ms）voidTimer1_Init(void){TMOD|=0x10;//T1模式1TH1=0xD8;//10ms定時初值（12MHz晶振）TL1=0xF0;ET1=1;TR1=1;}unsignedcharkey_press=0;unsignedintset_temp=50;//初始設(shè)定溫度50℃voidTimer1_ISR()interrupt3{TH1=0xD8;//重裝初值TL1=0xF0;//檢測S1（P3.3）if(!P3.3&&!key_press){delay_ms(10);//消抖if(!P3.3){set_temp++;if(set_temp>100)set_temp=100;key_press=1;}}//檢測S2（P3.4）if(!P3.4&&!key_press){delay_ms(10);if(!P3.4){set_temp--;if(set_tem