2025年單片機習題集題庫及答案一、基礎(chǔ)概念題1.判斷題：51系列單片機的程序計數(shù)器（PC）是16位寄存器，可尋址64KB的程序存儲器空間。（）答案：√。51單片機PC為16位，最大尋址范圍2^16=65536字節(jié)（64KB），符合其架構(gòu)設計。2.選擇題：以下關(guān)于STM32F103單片機的描述，錯誤的是（）A.采用ARMCortex-M3內(nèi)核B.片上集成Flash存儲器和SRAMC.所有I/O口均支持5V容限D(zhuǎn).支持多種通信接口（如USART、I2C、SPI）答案：C。STM32F103部分I/O口（如PA0-PA15、PB0-PB15）支持5V容限，PC、PD等端口僅支持3.3V，因此“所有”表述錯誤。3.填空題：單片機的三總線結(jié)構(gòu)指（）、（）和控制總線。答案：地址總線；數(shù)據(jù)總線。4.簡答題：簡述馮·諾依曼結(jié)構(gòu)與哈佛結(jié)構(gòu)的核心區(qū)別。答案：馮·諾依曼結(jié)構(gòu)采用程序和數(shù)據(jù)共享同一存儲空間、同一總線的架構(gòu)，取指令和取數(shù)據(jù)需分時進行；哈佛結(jié)構(gòu)則將程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器分開，擁有獨立的地址總線和數(shù)據(jù)總線，可同時取指令和數(shù)據(jù)，提高了并行處理能力。51單片機采用哈佛結(jié)構(gòu)，ARMCortex-M系列部分型號（如M0）也采用哈佛結(jié)構(gòu)。5.分析題：某單片機系統(tǒng)中，晶振頻率為12MHz，機器周期為1μs（假設為12分頻）。若需實現(xiàn)1ms的定時，采用定時器模式1（16位定時器），計算需要寫入的初值（請給出計算過程）。答案：機器周期=12/12MHz=1μs。定時時間=（2^16-初值）×機器周期。設初值為X，則1ms=（65536-X）×1μs→65536-X=1000→X=65536-1000=64536（十六進制為0xFC18）。因此初值應為TH=0xFC，TL=0x18。二、寄存器與I/O口配置題6.填空題：51單片機中，P0口作為通用I/O口使用時，需外接（）；其內(nèi)部結(jié)構(gòu)無（），因此輸出高電平時需外部上拉。答案：上拉電阻；上拉晶體管。7.選擇題：STM32F103的GPIO端口配置寄存器（CRL、CRH）中，每個I/O口的配置占（）位。A.2B.4C.8D.16答案：B。CRL控制P0-P7，CRH控制P8-P15，每個引腳占4位（2位模式+2位速度/輸出類型）。8.簡答題：51單片機中，若要將P1.0設為輸出高電平，需如何操作？若P1口已被其他引腳占用，是否影響P1.0的配置？答案：直接向P1口寫入數(shù)據(jù)，如P1=0x01（二進制00000001），則P1.0輸出高電平，其余引腳輸出低電平。51單片機的I/O口為準雙向口，每個引腳的狀態(tài)由端口鎖存器控制，因此修改P1口整體值會影響所有引腳，但可通過位操作單獨設置（如P1_0=1），不影響其他引腳狀態(tài)（需注意：直接賦值會覆蓋其他位，位操作更安全）。9.編程題（51單片機）：使用P2口控制8位LED（LED低電平點亮），要求初始狀態(tài)全滅，3秒后全亮，循環(huán)執(zhí)行。晶振11.0592MHz，要求用軟件延時實現(xiàn)（需給出延時函數(shù)設計思路及主程序代碼）。答案：延時函數(shù)設計：機器周期=12/11.0592MHz≈1.085μs。假設設計1ms延時，需循環(huán)約922次（1ms/1.085μs≈922）。嵌套兩層循環(huán)可擴展延時時間（如外層循環(huán)3000次，內(nèi)層循環(huán)922次，總延時約3000×1ms=3s）。主程序代碼：```cinclude<reg52.h>defineucharunsignedchardefineuintunsignedintsbitLED=P2;voiddelay_ms(uintms){uinti,j;for(i=ms;i>0;i--)for(j=922;j>0;j--);}voidmain(){while(1){P2=0xFF;//全滅（高電平）delay_ms(3000);P2=0x00;//全亮（低電平）delay_ms(3000);}}```三、中斷系統(tǒng)題10.判斷題：51單片機中，外部中斷0（INT0）的觸發(fā)方式可通過TCON寄存器的IT0位設置（0為低電平觸發(fā)，1為下降沿觸發(fā)）。（）答案：√。TCON的IT0位控制INT0的觸發(fā)方式，IT1控制INT1的觸發(fā)方式。11.選擇題：STM32的NVIC（嵌套向量中斷控制器）中，中斷優(yōu)先級由（）決定。A.搶占優(yōu)先級B.子優(yōu)先級C.搶占優(yōu)先級和子優(yōu)先級共同D.中斷向量表地址答案：C。STM32的中斷優(yōu)先級由搶占優(yōu)先級（主優(yōu)先級）和子優(yōu)先級（副優(yōu)先級）共同決定，搶占優(yōu)先級高的可嵌套低優(yōu)先級中斷，子優(yōu)先級僅在搶占優(yōu)先級相同時決定響應順序。12.簡答題：51單片機執(zhí)行中斷服務程序時，為何需保護現(xiàn)場？哪些寄存器通常需要保護？答案：中斷可能在主程序執(zhí)行過程中隨機發(fā)生，若主程序中使用的寄存器（如ACC、B、PSW、工作寄存器組等）在中斷服務程序中被修改，返回主程序后會導致數(shù)據(jù)錯誤。因此需在中斷服務程序開始時將這些寄存器的值壓入堆棧（保護現(xiàn)場），結(jié)束前彈出（恢復現(xiàn)場）。13.編程題（STM32）：配置PA0為外部中斷源（下降沿觸發(fā)），中斷服務函數(shù)中翻轉(zhuǎn)PB1的電平。要求寫出GPIO初始化、中斷配置及中斷服務函數(shù)代碼（基于標準庫）。答案：```cinclude"stm32f10x.h"voidGPIO_Config(void){GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct;//PA0輸入（中斷源）RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IPU;//上拉輸入GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);//PB1輸出RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//推挽輸出GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);}voidEXTI_Config(void){EXTI_InitTypeDefEXTI_InitStruct;NVIC_InitTypeDefNVIC_InitStruct;//映射PA0到EXTI0GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource0);EXTI_InitStruct.EXTI_Line=EXTI_Line0;EXTI_InitStruct.EXTI_Mode=EXTI_Mode_Interrupt;EXTI_InitStruct.EXTI_Trigger=EXTI_Trigger_Falling;//下降沿觸發(fā)EXTI_InitStruct.EXTI_LineCmd=ENABLE;EXTI_Init(&EXTI_InitStruct);//配置NVICNVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannel=EXTI0_IRQn;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority=0x01;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelSubPriority=0x01;NVIC_InitStruct.NVIC_IRQChannelCmd=ENABLE;NVIC_Init(&NVIC_InitStruct);}voidEXTI0_IRQHandler(void){//中斷服務函數(shù)if(EXTI_GetITStatus(EXTI_Line0)!=RESET){GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_1,(BitAction)(1-GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_1)));EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Line0);//清除中斷標志}}intmain(void){GPIO_Config();EXTI_Config();while(1);}```四、定時器與計數(shù)器題14.填空題：51單片機定時器/計數(shù)器的四種工作模式中，（）模式為16位自動重裝模式，適合用于精確定時。答案：模式2。15.選擇題：STM32的高級定時器（如TIM1）支持（）功能，而通用定時器（如TIM2）不支持。A.輸入捕獲B.輸出比較C.死區(qū)時間提供D.PWM輸出答案：C。高級定時器額外支持死區(qū)時間提供、互補輸出等，用于電機控制等場景。16.分析題：某51單片機系統(tǒng)使用定時器1的模式1（16位定時器），晶振12MHz，要求產(chǎn)生20ms的定時中斷。若系統(tǒng)需要同時使用定時器0，則定時器1的初值應如何計算？是否需要考慮中斷優(yōu)先級？答案：機器周期=1μs，20ms=20000μs。定時時間=（65536-X）×1μs=20000μs→X=65536-20000=45536（十六進制0xB1E0），因此TH1=0xB1，TL1=0xE0。若同時使用定時器0，需在中斷初始化時設置兩者的優(yōu)先級（51單片機默認優(yōu)先級：INT0>Timer0>INT1>Timer1>串口），若需調(diào)整優(yōu)先級，可通過IP寄存器設置（如PS=1提高串口優(yōu)先級，PT1=1提高Timer1優(yōu)先級）。17.編程題（51單片機）：使用定時器0的模式2（8位自動重裝）實現(xiàn)100μs定時中斷，在中斷服務函數(shù)中對計數(shù)器變量cnt加1，當cnt=1000時，翻轉(zhuǎn)P3.7的電平（晶振12MHz）。要求寫出定時器初始化、中斷服務函數(shù)及主程序代碼。答案：```cinclude<reg52.h>defineucharunsignedchardefineuintunsignedintsbitLED=P3^7;ucharcnt=0;voidTimer0_Init(void){TMOD=0x02;//定時器0模式2（8位自動重裝）TH0=0x9C;//初值計算：100μs=（256-X）×1μs→X=256-100=156=0x9CTL0=0x9C;ET0=1;//使能定時器0中斷EA=1;//總中斷使能TR0=1;//啟動定時器0}voidTimer0_ISR()interrupt1{//中斷號1（定時器0）cnt++;if(cnt>=1000){LED=~LED;cnt=0;}}voidmain(){Timer0_Init();while(1);//等待中斷}```五、串口通信題18.填空題：51單片機串口通信中，若波特率為9600bps，晶振11.0592MHz，SMOD=0（波特率不加倍），則定時器1的溢出率應為（）。答案：9600bps。串口波特率計算公式：波特率=（2^SMOD/32）×（定時器1溢出率）。當SMOD=0時，溢出率=9600×32=307200Hz，定時器1工作于模式2（自動重裝），初值X=256-(11.0592MHz/(12×307200))=256-3=253（0xFD）。19.選擇題：STM32的USART接口中，若要實現(xiàn)全雙工通信，至少需要（）根信號線。A.1B.2C.3D.4答案：B。全雙工需TX（發(fā)送）和RX（接收）兩根線，GND為參考地，通常不計入信號線數(shù)量。20.簡答題：51單片機串口通信中，為何通常選擇晶振11.0592MHz而非12MHz？答案：12MHz晶振在計算9600bps波特率時，定時器1初值為256-(12MHz/(12×32×9600))=256-3.255≈252.745（非整數(shù)），導致波特率誤差較大（約3.5%）；而11.0592MHz晶振計算得初值256-(11.0592MHz/(12×32×9600))=256-3=253（整數(shù)），波特率無誤差，因此更適合串口通信。21.編程題（STM32）：配置USART1（波特率115200，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無校驗），實現(xiàn)通過串口發(fā)送字符串“Hello,MCU!”。要求寫出USART初始化及發(fā)送函數(shù)代碼（基于標準庫，晶振72MHz）。答案：```cinclude"stm32f10x.h"voidUSART1_Init(void){GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct;USART_InitTypeDefUSART_InitStruct;//使能時鐘RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//TX（PA9）推挽輸出GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_9;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;//復用推挽輸出GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);//RX（PA10）浮空輸入GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_10;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);//USART配置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;//僅發(fā)送USART_Init(USART1,&USART_InitStruct);USART_Cmd(USART1,ENABLE);//使能USART1}voidUSART1_SendStr(charstr){while(str){USART_SendData(USART1,str++);while(USART_GetFlagStatus(USART1,USART_FLAG_TXE)==RESET);//等待發(fā)送完成}}intmain(void){USART1_Init();USART1_SendStr("Hello,MCU!");while(1);}```六、綜合應用題22.設計題：使用STC89C52單片機（晶振11.0592MHz）設計一個溫度監(jiān)測系統(tǒng)，要求：（1）通過ADC0832采集溫度傳感器（輸出0-5V，對應0-100℃）的模擬信號；（2）將溫度值通過串口（9600bps）發(fā)送至上位機；（3）當溫度超過80℃時，P2.0控制的蜂鳴器報警（低電平觸發(fā)）。要求：畫出簡化硬件連接圖（標注關(guān)鍵引腳），寫出ADC讀取、溫度計算、串口發(fā)送及報警判斷的核心代碼。答案：硬件連接：-STC89C52的P1.0（CS）→ADC0832的CS；-P1.1（CLK）→ADC0832的CLK；-P1.2（DO/DI）→ADC0832的DO/DI（雙向）；-串口TXD（P3.1）→上位機RX；-P2.0→蜂鳴器（經(jīng)三極管驅(qū)動）；-溫度傳感器輸出→ADC0832的CH0（IN+）。核心代碼：```cinclude<reg52.h>include<intrins.h>defineucharunsignedchardefineuintunsignedintsbitCS=P1^0;sbitCLK=P1^1;sbitDIO=P1^2;sbitBuzzer=P2^0;uchartemp_value;//溫度值（℃）//ADC0832讀取函數(shù)（單通道）ucharRead_ADC0832(){uchari,dat=0;CS=0;//啟動轉(zhuǎn)換CLK=0;DIO=1;_nop_();CLK=1;_nop_();//起始位CLK=0;DIO=1;_nop_();CLK=1;_nop_();//通道選擇（CH0）CLK=0;DIO=0;_nop_();CLK=1;_nop_();CLK=0;DIO=1;//釋放DIOfo