《微控制器應用技術作業(yè)》考試復習題(附答案)一、選擇題（每題2分，共20分）1.以下關于8051微控制器存儲結構的描述，正確的是（）。A.程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器共享地址空間B.片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器包含通用寄存器區(qū)、位尋址區(qū)和用戶RAM區(qū)C.片外數(shù)據(jù)存儲器最大尋址空間為64KB，與片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器地址重疊D.程序計數(shù)器（PC）是16位寄存器，可直接訪問片外程序存儲器的任意地址答案：B（解析：8051采用哈佛結構，程序和數(shù)據(jù)存儲器獨立；片外數(shù)據(jù)存儲器與片內(nèi)低128B地址不重疊；PC為16位，但受限于片外程序存儲器的實際容量）2.8051微控制器中，用于選擇工作寄存器組的特殊功能寄存器是（）。A.PSWB.SPC.DPTRD.ACC答案：A（解析：PSW中的RS1、RS0位用于選擇0-3組工作寄存器）3.8051的中斷系統(tǒng)中，默認優(yōu)先級最高的中斷源是（）。A.外部中斷0（INT0）B.定時器0中斷（T0）C.外部中斷1（INT1）D.串口中斷（RI/TI）答案：A（解析：默認優(yōu)先級順序為：INT0>T0>INT1>T1>串口）4.若8051的晶振頻率為11.0592MHz，采用定時器1的模式2（自動重裝）作為串口波特率發(fā)生器，當波特率為9600bps時，定時器1的初值應為（）。（假設SMOD=0）A.0xFDB.0xFAC.0xFBD.0xFE答案：A（解析：波特率計算公式：波特率=(2^SMOD/32)×(fosc/(12×(256-TH1)))，代入數(shù)據(jù)得TH1=0xFD）5.以下關于I/O端口的描述，錯誤的是（）。A.P0口作為通用I/O時需外接上拉電阻B.P2口在訪問片外存儲器時輸出高8位地址C.P3口的第二功能優(yōu)先于通用I/O功能D.P1口是準雙向口，內(nèi)部自帶上拉電阻答案：C（解析：P3口的第二功能與通用I/O功能是分時復用，無優(yōu)先級之分）6.在ARMCortex-M3微控制器中，NVIC（嵌套向量中斷控制器）的主要功能是（）。A.管理定時器計數(shù)模式B.控制GPIO引腳電平C.處理中斷優(yōu)先級和嵌套D.實現(xiàn)模數(shù)轉換答案：C（解析：NVIC是Cortex-M系列的中斷管理核心，支持中斷優(yōu)先級配置和嵌套）7.以下哪條8051指令是錯誤的？（）A.MOVA,30HB.MOVR0,@R1C.MOVXA,@DPTRD.MOVCA,@A+DPTR答案：B（解析：8051中，寄存器間接尋址的源操作數(shù)不能是R0或R1的間接尋址，正確應為MOVA,@R1）8.對于STM32微控制器的GPIO引腳，若配置為“推挽輸出”模式，其特點是（）。A.高電平由上拉電阻驅動，低電平由內(nèi)部NMOS管導通B.高低電平均由內(nèi)部MOS管直接驅動，可輸出較大電流C.僅能輸出高電平，低電平需外部電路拉低D.適用于I2C總線等需要線與功能的場景答案：B（解析：推挽輸出模式下，PMOS和NMOS管交替導通，可直接驅動負載；開漏輸出需外接上拉電阻）9.若需要在8051中實現(xiàn)1ms的定時（晶振12MHz），使用定時器0的模式1（16位定時器），則初值應為（）。A.0xFC66B.0x039AC.0xFD84D.0x02BC答案：A（解析：機器周期=12/12MHz=1μs，1ms=1000μs，需計數(shù)1000次。初值=65536-1000=64536=0xFC66）10.以下關于SPI總線的描述，正確的是（）。A.全雙工通信，支持多從機B.半雙工通信，需單獨的時鐘線C.同步通信，從機產(chǎn)生時鐘信號D.異步通信，采用起始位和停止位答案：A（解析：SPI是全雙工同步通信，主設備產(chǎn)生時鐘（SCK），通過片選（CS）線選擇從機）二、填空題（每空1分，共20分）1.8051微控制器的程序計數(shù)器（PC）是____位寄存器，其尋址范圍為____KB。答案：16；642.8051的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器中，地址00H~1FH為____區(qū)，20H~2FH為____區(qū)，30H~7FH為____區(qū)。答案：工作寄存器；位尋址；用戶RAM3.當8051的外部中斷0設置為邊沿觸發(fā)方式時，IT0=____（填0或1）；若設置為電平觸發(fā)方式，IT0=____。答案：1；04.STM32的通用定時器（TIMx）支持____、____和____三種計數(shù)模式。答案：向上計數(shù)；向下計數(shù)；中心對齊5.I2C總線的兩根信號線是____（時鐘線）和____（數(shù)據(jù)線），總線上的每個設備都有唯一的____位地址（7位地址模式）。答案：SCL；SDA；76.8051的串口工作在模式1時，一幀數(shù)據(jù)包含____位起始位、____位數(shù)據(jù)位、____位停止位，共10位。答案：1；8；17.在ARMCortex-M系列中，____寄存器用于存儲當前程序的棧頂?shù)刂?，____寄存器是累加器，用于數(shù)據(jù)運算。答案：SP（R13）；R0（或通用寄存器R0~R7）8.若8051的晶振頻率為6MHz，則其機器周期為____μs；若需要產(chǎn)生50ms的定時，使用定時器1的模式1，初值應為____（十六進制）。答案：2；0x3CB0（計算：50ms=50000μs，機器周期2μs，需計數(shù)25000次，初值=65536-25000=40536=0x9E58？此處需重新計算：6MHz晶振，機器周期=12/6MHz=2μs。50ms=50000μs，計數(shù)次數(shù)=50000/2=25000次。初值=65536-25000=40536，轉換為十六進制：40536÷256=158（0x9E），余數(shù)40536-158×256=40536-40448=88（0x58），故初值為0x9E58）三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述哈佛結構與馮諾依曼結構的主要區(qū)別，并說明8051采用哈佛結構的優(yōu)勢。答案：哈佛結構中程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器獨立編址，擁有各自的總線；馮諾依曼結構中程序和數(shù)據(jù)共享同一存儲空間和總線。8051采用哈佛結構的優(yōu)勢：程序和數(shù)據(jù)訪問并行，提高了取指和數(shù)據(jù)讀寫的效率；程序存儲器可采用只讀存儲器（如ROM），數(shù)據(jù)存儲器采用隨機存儲器（RAM），增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈活性。2.說明8051中斷響應的完整過程（從檢測到中斷請求到返回主程序）。答案：（1）CPU在每個機器周期的S5P2期間檢測中斷請求標志；（2）若中斷允許且無更高優(yōu)先級中斷嵌套，CPU在當前指令執(zhí)行完成后響應中斷；（3）保護斷點（將PC當前值壓入堆棧）；（4）清除中斷請求標志（部分中斷需軟件清除）；（5）根據(jù)中斷源的向量地址跳轉至中斷服務程序；（6）執(zhí)行中斷服務程序；（7）執(zhí)行RETI指令，恢復斷點（彈出PC值），返回主程序。3.比較8051定時器0的模式1和模式2的區(qū)別，并說明模式2的典型應用場景。答案：模式1是16位定時器/計數(shù)器，計數(shù)溢出后需手動重裝初值；模式2是8位自動重裝模式，THx存放初值，TLx計數(shù)溢出后自動將THx值重裝到TLx。模式2的典型應用：需要精確重復定時（如串口波特率發(fā)生器）或高頻脈沖計數(shù)場景，避免手動重裝初值導致的誤差。4.簡述STM32微控制器中GPIO引腳的“輸入上拉”和“輸入下拉”模式的區(qū)別，并舉例說明其應用。答案：輸入上拉模式下，引腳內(nèi)部連接上拉電阻，無外部信號時默認高電平；輸入下拉模式下，內(nèi)部連接下拉電阻，默認低電平。應用示例：按鍵檢測時，若按鍵一端接VCC，另一端接GPIO引腳，選擇輸入下拉模式可避免按鍵未按下時引腳懸空；若按鍵一端接地，另一端接GPIO引腳，選擇輸入上拉模式更合理。5.說明I2C總線的“起始條件”和“停止條件”的時序要求，并解釋“應答信號”的作用。答案：起始條件：SCL為高電平時，SDA由高電平跳變到低電平；停止條件：SCL為高電平時，SDA由低電平跳變到高電平。應答信號（ACK）：接收方在接收到8位數(shù)據(jù)后，在第9個時鐘周期將SDA拉低，通知發(fā)送方數(shù)據(jù)已接收；若SDA保持高電平（NACK），表示接收方未準備好或數(shù)據(jù)錯誤。應答信號確保了總線通信的可靠性。四、分析設計題（共30分）1.（10分）使用8051微控制器設計一個LED閃爍電路（LED接P1.0），要求LED亮1秒、滅1秒，周期2秒。已知晶振頻率為12MHz，采用定時器中斷實現(xiàn)。（1）畫出硬件連接示意圖（只需標注關鍵引腳）；（2）計算定時器初值（需寫出計算過程）；（3）編寫完整的C51程序（包括寄存器初始化、中斷服務函數(shù)）。答案：（1）硬件連接：8051的P1.0引腳通過限流電阻（約330Ω）接LED陽極，LED陰極接地；晶振連接XTAL1和XTAL2，VCC接+5V，GND接地。（2）定時器初值計算：晶振頻率12MHz，機器周期=1μs。目標：定時500ms（亮/滅各1秒需兩次500ms中斷）。定時器0選擇模式1（16位），最大定時時間=65536μs≈65.5ms，因此需通過中斷次數(shù)計數(shù)實現(xiàn)500ms。設每次中斷時間為50ms，則500ms需10次中斷。50ms=50000μs，計數(shù)次數(shù)=50000/1=50000次。初值=65536-50000=15536=0x3CB0（TH0=0x3C，TL0=0xB0）。（3）C51程序：```cinclude<reg51.h>sbitLED=P1^0;unsignedcharcount=0;//中斷次數(shù)計數(shù)器voidTimer0_Init(){TMOD=0x01;//定時器0模式1TH0=0x3C;//初值高8位TL0=0xB0;//初值低8位ET0=1;//允許定時器0中斷EA=1;//開總中斷TR0=1;//啟動定時器0}voidTimer0_ISR()interrupt1{TH0=0x3C;//重裝初值TL0=0xB0;count++;if(count>=10){//50ms×10=500msLED=~LED;//翻轉LED狀態(tài)count=0;//計數(shù)器清零}}voidmain(){Timer0_Init();while(1);//主循環(huán)等待中斷}```2.（10分）設計一個基于8051的UART通信系統(tǒng)，要求通過串口向PC發(fā)送字符串“HELLO”（波特率9600bps，晶振11.0592MHz，無奇偶校驗，1位停止位）。（1）說明串口工作模式的選擇；（2）計算波特率發(fā)生器的初值（需寫出公式）；（3）編寫發(fā)送函數(shù)（要求逐個發(fā)送字符，使用查詢方式）。答案：（1）串口工作模式選擇模式1（10位異步通信，8位數(shù)據(jù)位）。（2）波特率計算：晶振fosc=11.0592MHz，SMOD=0（默認），波特率=9600bps。公式：波特率=(2^SMOD/32)×(fosc/(12×(256-TH1)))代入數(shù)據(jù)：9600=(1/32)×(11059200/(12×(256-TH1)))解得：256-TH1=11059200/(12×32×9600)=3TH1=256-3=253=0xFD（模式2自動重裝，TH1=TL1=0xFD）。（3）發(fā)送函數(shù)：```cinclude<reg51.h>defineFOSC11059200LdefineBAUD9600voidUART_Init(){SCON=0x50;//模式1，允許接收（可僅發(fā)送時設為0x40）TMOD|=0x20;//定時器1模式2TH1=0xFD;//波特率初值TL1=0xFD;TR1=1;//啟動定時器1ES=0;//禁止串口中斷（查詢方式）EA=1;}voidUART_SendByte(unsignedchardat){SBUF=dat;//發(fā)送數(shù)據(jù)while(!TI);//等待發(fā)送完成（TI=1）TI=0;//清除發(fā)送標志}voidUART_SendString(charstr){while(str!='\0'){UART_SendByte(str);str++;}}voidmain(){UART_Init();UART_SendString("HELLO");while(1);}```3.（10分）分析STM32F103微控制器中ADC（模數(shù)轉換器）的單通道采樣流程，并設計一個通過ADC1的通道5（PA5）采集0-3.3V電壓的程序（要求輸出電壓值到串口，波特率115200bps）。答案：ADC單通道采樣流程：（1）配置GPIO引腳（PA5）為模擬輸入模式；（2）初始化ADC1，設置分辨率（如12位）、采樣時間、對齊方式（右對齊）；（3）選擇規(guī)則通道5，設置轉換順序為1（僅單通道）；（4）使能ADC1并校準；（5）啟動ADC轉換，查詢轉換完成標志（EOC）；（6）讀取轉換結果，計算實際電壓值（電壓=（轉換值/4095）×3.3V）；（7）通過串口發(fā)送電壓值。程序示例（基于標準庫）：```cinclude"stm32f10x.h"include<stdio.h>voidGPIO_Init_Config(){GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1,ENABLE);//PA5（ADC1通道5）模擬輸入GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AIN;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);//USART1_TX（PA9）推挽輸出GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);}voidUSART_Init_Config(){USART_InitTypeDefUSART_InitStruct;USART_InitStruct.USART_BaudRate=115200;USART_InitStruct.USART_WordLength=USART_WordLength_8b;USART_InitStruct.USART_StopBits=USART_StopBits_1;USART_InitStruct.USART_Parity=USART_Parity_No;USART_InitStruct.USART_HardwareFlowControl=USART_HardwareFlowControl_None;USART_InitStruct.USART_Mode=USART_Mode_Tx;USART_Init(USART1,&USART_InitStruct);USART_Cmd(USART1,ENABLE);}voidADC_Init_Config(){ADC_InitTypeDefADC_InitStruct;RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div6);//ADC時鐘=72MHz/6=12MHz（≤14MHz）ADC_InitStruct.ADC_Mode=ADC_Mode_Independent;ADC_InitStruct.ADC_ScanConvMode=DISABLE;//單通道，關閉掃描ADC_InitStruct.ADC_ContinuousConvMode=ENABLE;//連續(xù)轉換ADC_InitStruct.ADC_ExternalTrigConv=ADC_ExternalTrigConv_None;//軟件觸發(fā)ADC_InitStruct.ADC_DataAlign=ADC_DataAlign_Right;ADC_InitStruct.ADC_NbrOfChannel=1;ADC_Init(ADC1,&ADC_InitStruct);//配置通道5，采樣時間55.5周期ADC_RegularChannelConfig(ADC1,ADC_Channel_5,1,ADC_SampleTime_55Cycles5);ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);//使能ADC1ADC_ResetCalibration(ADC1);//復位校準while(ADC_GetResetCalib