2025年海量高質(zhì)量單片機(jī)原理及應(yīng)用試題答案一、填空題（每空1分，共20分）1.8051單片機(jī)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，可位尋址的區(qū)域是（20H-2FH），該區(qū)域包含（16）個(gè)字節(jié)，每個(gè)字節(jié)有（8）個(gè)位地址，總計(jì)（128）個(gè)可尋址位。2.若8051單片機(jī)晶振頻率為12MHz，則其機(jī)器周期為（1μs）；若采用6MHz晶振，執(zhí)行一條雙周期指令的時(shí)間為（4μs）。3.8051中斷系統(tǒng)中，默認(rèn)優(yōu)先級(jí)最高的中斷源是（外部中斷0），其次是（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0），最低優(yōu)先級(jí)的是（串行口中斷）。4.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作于模式1時(shí)，其計(jì)數(shù)位數(shù)為（16位）；模式2為（8位自動(dòng)重裝）模式，適用于（波特率發(fā)生器）場(chǎng)景。5.串行口工作于方式1時(shí)，一幀數(shù)據(jù)包含（1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位）；方式3與方式1的主要區(qū)別是（方式3支持9位數(shù)據(jù)位，包含1位可編程校驗(yàn)位）。6.若累加器A的內(nèi)容為0x30，執(zhí)行指令“ADDA,0x80”后，A的內(nèi)容為（0xB0），PSW中CY標(biāo)志位為（1），OV標(biāo)志位為（1）（假設(shè)無符號(hào)數(shù)相加時(shí)CY=1，有符號(hào)數(shù)相加時(shí)OV=1）。7.擴(kuò)展外部RAM時(shí)，8051的（P0口）作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線，（P2口）作為高8位地址總線，（WR）和（RD）引腳分別控制寫和讀操作。二、選擇題（每題2分，共20分）1.8051單片機(jī)中，PC指針的作用是（C）。A.存儲(chǔ)當(dāng)前指令的操作數(shù)B.存儲(chǔ)當(dāng)前指令的結(jié)果C.存儲(chǔ)下一條要執(zhí)行指令的地址D.存儲(chǔ)累加器的中間結(jié)果2.以下指令中，操作數(shù)采用寄存器間接尋址的是（B）。A.MOVA,0x30B.MOVA,@R0C.MOVA,R0D.MOVA,0x303.若定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0工作于模式2，晶振頻率為11.0592MHz，要求產(chǎn)生100μs定時(shí)，則初值計(jì)算為（D）（機(jī)器周期=12/晶振頻率）。A.TH0=TL0=0x9CB.TH0=TL0=0x64C.TH0=TL0=0xF6D.TH0=TL0=0x3C解析：機(jī)器周期=12/(11.0592×10?)=1.085μs，100μs需計(jì)數(shù)次數(shù)N=100/1.085≈92次，初值=256-92=164=0xA4（此處可能存在計(jì)算誤差，實(shí)際正確初值應(yīng)為256-(100×11.0592×10?)/(12×10?)=256-92=164=0xA4，但選項(xiàng)中無此答案，可能題目設(shè)定晶振為12MHz時(shí)，機(jī)器周期1μs，100μs需100次，初值=256-100=156=0x9C，選A。但根據(jù)題目給定晶振11.0592MHz，正確計(jì)算應(yīng)為D選項(xiàng)可能存在筆誤，此處以標(biāo)準(zhǔn)題設(shè)為準(zhǔn)）4.外部中斷0設(shè)置為邊沿觸發(fā)方式時(shí)，觸發(fā)條件是（A）。A.引腳電平由高變低B.引腳電平由低變高C.引腳保持高電平D.引腳保持低電平5.串行口工作于方式2時(shí)，波特率取決于（C）。A.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0的溢出率B.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1的模式0C.晶振頻率和SMOD位D.外部時(shí)鐘輸入6.執(zhí)行“MOVC,0x30”指令時(shí)，源操作數(shù)的尋址方式是（B）。A.直接尋址B.位尋址C.寄存器尋址D.立即尋址7.8051片內(nèi)ROM的容量通常為（B）。A.4KB（無片內(nèi)ROM時(shí)）B.4KB（經(jīng)典8051）C.8KB（增強(qiáng)型）D.2KB（早期型號(hào)）8.若PSW中RS1=1，RS0=0，則當(dāng)前工作寄存器組為（B）。A.0組（00H-07H）B.2組（10H-17H）C.1組（08H-0FH）D.3組（18H-1FH）9.以下指令中，會(huì)改變程序執(zhí)行順序的是（D）。A.MOVA,R0B.ADDA,0x10C.INCDPTRD.CJNEA,0x50,LOOP10.擴(kuò)展I/O接口時(shí)，8051通常采用（A）方式。A.總線擴(kuò)展（地址、數(shù)據(jù)、控制總線）B.串行擴(kuò)展（SPI/I2C）C.直接連接I/O口D.復(fù)用P3口功能三、簡(jiǎn)答題（每題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)。答：8051存儲(chǔ)器采用哈佛結(jié)構(gòu)，程序存儲(chǔ)器（ROM）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）獨(dú)立編址。片內(nèi)程序存儲(chǔ)器（4KB，可外擴(kuò)至64KB）用于存放程序和常數(shù)，地址范圍0000H-FFFFH；片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（128B，增強(qiáng)型為256B）分為低128字節(jié)（00H-7FH，含工作寄存器組、位尋址區(qū)、通用RAM）和高128字節(jié)（80H-FFH，僅特殊功能寄存器SFR可訪問）。外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（最大64KB）通過MOVX指令訪問，地址與I/O接口統(tǒng)一編址。2.說明中斷響應(yīng)的條件及過程。答：中斷響應(yīng)需滿足三個(gè)條件：中斷源有中斷請(qǐng)求；中斷允許（IE寄存器對(duì)應(yīng)位為1）；CPU未處于禁止中斷狀態(tài)（EA=1）或當(dāng)前指令未執(zhí)行完畢（非RETI或訪問IE/IP的指令）。響應(yīng)過程：CPU檢測(cè)到中斷請(qǐng)求后，保護(hù)斷點(diǎn)（PC值壓棧），清除中斷標(biāo)志（部分中斷需手動(dòng)清除），根據(jù)中斷源跳轉(zhuǎn)至對(duì)應(yīng)入口地址（如外部中斷0為0003H），執(zhí)行中斷服務(wù)程序，最后執(zhí)行RETI指令恢復(fù)斷點(diǎn)并開中斷。3.比較定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的模式1與模式2的異同。答：相同點(diǎn)：均為16位或8位計(jì)數(shù)模式，可用于定時(shí)或計(jì)數(shù)。不同點(diǎn)：模式1為16位不可重裝模式（計(jì)數(shù)溢出后需手動(dòng)重裝初值），適用于單次長(zhǎng)時(shí)間定時(shí)；模式2為8位自動(dòng)重裝模式（TL作為計(jì)數(shù)寄存器，TH保存初值，溢出時(shí)TH自動(dòng)重裝到TL），適用于需要重復(fù)定時(shí)（如波特率發(fā)生器）或短時(shí)間精確計(jì)時(shí)場(chǎng)景。模式1計(jì)數(shù)范圍大（0-65535），模式2計(jì)數(shù)范圍?。?-255）但無需軟件干預(yù)。4.串行口方式1與方式3的區(qū)別是什么？如何設(shè)置波特率？答：區(qū)別：方式1為8位異步通信（1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位），無校驗(yàn)位；方式3為9位異步通信（1位起始位、8位數(shù)據(jù)位、1位可編程校驗(yàn)位、1位停止位），第9位數(shù)據(jù)（TB8/RB8）可用于多機(jī)通信或奇偶校驗(yàn)。波特率設(shè)置：方式1和方式3的波特率均由定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1的溢出率決定（公式：波特率=（2^SMOD/32）×（T1溢出率））。T1通常工作于模式2（自動(dòng)重裝），初值計(jì)算為：初值=256-（晶振頻率×（2^SMOD））/(32×波特率×12)（晶振為11.0592MHz時(shí)可避免誤差）。5.簡(jiǎn)述I/O口的擴(kuò)展方法及8051如何實(shí)現(xiàn)I/O口與外部設(shè)備的連接。答：擴(kuò)展方法包括并行擴(kuò)展（如使用74HC373鎖存器、74HC245緩沖器）和串行擴(kuò)展（如SPI接口的74HC595、I2C接口的PCF8574）。8051通過地址總線（P0、P2口）、數(shù)據(jù)總線（P0口）和控制總線（WR、RD、ALE等）連接外部I/O芯片。例如，擴(kuò)展并行輸出口時(shí)，P0口輸出低8位地址，ALE信號(hào)鎖存地址到74HC373，WR信號(hào)控制數(shù)據(jù)寫入鎖存器，P2口的某一位作為片選信號(hào)（如P2.0=0時(shí)選中該擴(kuò)展口）。四、綜合應(yīng)用題（每題15分，共30分）1.設(shè)計(jì)一個(gè)基于8051的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，要求：使用DS18B20溫度傳感器采集溫度，當(dāng)溫度超過30℃時(shí)，控制LED（接P1.0）點(diǎn)亮報(bào)警，同時(shí)通過串口（方式1，波特率9600，晶振11.0592MHz）向上位機(jī)發(fā)送“OVERTEMP”字符串。要求寫出硬件連接圖（文字描述）、軟件流程及關(guān)鍵代碼。硬件連接：DS18B20的數(shù)據(jù)總線DQ接P3.7（可自定義I/O口）；LED陽極通過電阻接VCC，陰極接P1.0；串口TXD接P3.1，RXD接P3.0（需通過MAX232轉(zhuǎn)換電平）；晶振（11.0592MHz）接XTAL1和XTAL2，電容（30pF）接地；復(fù)位電路（電阻、電容、按鈕）接RST引腳。軟件流程：初始化（串口、定時(shí)器1、DS18B20）→讀取DS18B20溫度值→轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制溫度（℃）→判斷是否≥30℃→是則P1.0=0（LED亮），調(diào)用串口發(fā)送函數(shù)發(fā)送“OVERTEMP”；否則P1.0=1（LED滅）→循環(huán)執(zhí)行。關(guān)鍵代碼：```cinclude<reg51.h>defineucharunsignedchardefineuintunsignedintsbitDQ=P3^7;//DS18B20數(shù)據(jù)口sbitLED=P1^0;//報(bào)警LED//串口初始化（波特率9600，方式1）voidUART_Init(){TMOD|=0x20;//T1模式2TH1=TL1=0xFD;//11.0592MHz晶振，9600波特率初值SCON=0x50;//方式1，允許接收TR1=1;//啟動(dòng)T1EA=1;//開總中斷ES=1;//開串口中斷（若需要接收）}//DS18B20初始化（略，需實(shí)現(xiàn)復(fù)位、應(yīng)答檢測(cè)）bitDS18B20_Init(){...}//寫DS18B20字節(jié)（略）voidDS18B20_WriteByte(uchardat){...}//讀DS18B20字節(jié)（略）ucharDS18B20_ReadByte(){...}//讀取溫度值（返回值為實(shí)際溫度×10，如25.5℃返回255）intGet_Temp(){uchartempL,tempH;inttemp;DS18B20_Init();DS18B20_WriteByte(0xCC);//跳過ROMDS18B20_WriteByte(0x44);//啟動(dòng)轉(zhuǎn)換DS18B20_Init();DS18B20_WriteByte(0xCC);DS18B20_WriteByte(0xBE);//讀取溫度寄存器tempL=DS18B20_ReadByte();tempH=DS18B20_ReadByte();temp=(tempH<<8)|tempL;returntemp>>4;//轉(zhuǎn)換為實(shí)際溫度×10}//串口發(fā)送字符voidUART_SendByte(uchardat){SBUF=dat;while(!TI);//等待發(fā)送完成TI=0;//清除標(biāo)志}//串口發(fā)送字符串voidUART_SendStr(ucharstr){while(str){UART_SendByte(str++);}}voidmain(){inttemp;UART_Init();while(1){temp=Get_Temp();if(temp>=300){//30.0℃LED=0;//點(diǎn)亮LEDUART_SendStr("OVERTEMP");}else{LED=1;//熄滅LED}delay(1000);//延時(shí)1秒（需實(shí)現(xiàn)delay函數(shù)）}}```2.利用8051的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0（模式1）設(shè)計(jì)一個(gè)秒表，要求通過P1口的8位LED顯示0-255的計(jì)數(shù)（每1秒加1），寫出硬件連接、軟件設(shè)計(jì)思路及關(guān)鍵代碼。硬件連接：P1口直接連接8位LED（共陰極，P1.x=1時(shí)對(duì)應(yīng)LED亮）；晶振（12MHz）接XTAL1/XTAL2；復(fù)位電路接RST；T0引腳（P3.4）可懸空（僅作定時(shí)器用）。軟件設(shè)計(jì)思路：T0工作于模式1（16位定時(shí)），晶振12MHz時(shí)機(jī)器周期1μs，定時(shí)50ms（需計(jì)數(shù)50000次），初值=65536-50000=15536=0x3CB0。通過中斷服務(wù)程序計(jì)數(shù)20次（20×50ms=1秒），每次1秒到則P1口數(shù)值加1（0-255循環(huán)）。關(guān)鍵代碼：```cinclude<reg51.h>defineucharunsignedchardefineuintunsignedintucharcount=0;//50ms計(jì)數(shù)變量ucharled_num=0;//LED顯示數(shù)值voidTimer0_Init()