2025年單片機(jī)原理與應(yīng)用試題(含參考答案)一、單項(xiàng)選擇題（每小題2分，共20分）1.以下關(guān)于51系列單片機(jī)CPU核心的描述，錯(cuò)誤的是（）A.包含運(yùn)算器和控制器B.內(nèi)部數(shù)據(jù)總線為8位C.程序計(jì)數(shù)器PC為16位寄存器D.累加器A只能用于算術(shù)運(yùn)算2.當(dāng)STC89C52單片機(jī)的PSW寄存器中RS1=1、RS0=0時(shí)，當(dāng)前工作寄存器組為（）A.0組（00H-07H）B.1組（08H-0FH）C.2組（10H-17H）D.3組（18H-1FH）3.若單片機(jī)晶振頻率為11.0592MHz，執(zhí)行一條雙周期指令的時(shí)間約為（）A.0.18μsB.1.42μsC.2.84μsD.5.68μs4.某51單片機(jī)系統(tǒng)中，外部中斷0（INT0）和定時(shí)器0中斷同時(shí)觸發(fā)，優(yōu)先響應(yīng)的是（）A.外部中斷0（默認(rèn)優(yōu)先級(jí)更高）B.定時(shí)器0中斷（默認(rèn)優(yōu)先級(jí)更高）C.由IP寄存器設(shè)置的優(yōu)先級(jí)決定D.由IE寄存器的使能順序決定5.51單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作于模式2時(shí)，其最大計(jì)數(shù)次數(shù)為（）A.256B.512C.65536D.10246.某單片機(jī)ADC模塊的參考電壓為3.3V，采用10位逐次逼近型轉(zhuǎn)換，其最小分辨率約為（）A.3.22mVB.6.44mVC.12.88mVD.25.76mV7.以下不屬于單片機(jī)系統(tǒng)總線的是（）A.地址總線（AB）B.控制總線（CB）C.電源總線（PB）D.數(shù)據(jù)總線（DB）8.I2C總線通信中，當(dāng)SCL為高電平期間，SDA由高變低表示（）A.起始信號(hào)B.停止信號(hào)C.數(shù)據(jù)0D.數(shù)據(jù)19.單片機(jī)進(jìn)入低功耗模式時(shí)，以下操作通常不需要的是（）A.關(guān)閉未使用的外設(shè)時(shí)鐘B.保持CPU核心供電C.設(shè)置喚醒條件（如外部中斷）D.保存關(guān)鍵寄存器數(shù)據(jù)10.以下關(guān)于單片機(jī)程序存儲(chǔ)器的描述，正確的是（）A.STC89C52的片內(nèi)Flash可在線編程（ISP）B.AT89S51的程序存儲(chǔ)器為ROM，不可改寫C.程序計(jì)數(shù)器PC直接訪問(wèn)的地址范圍是0000H-FFFFH（64KB）D.片外程序存儲(chǔ)器與片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間重疊時(shí)會(huì)沖突二、填空題（每空1分，共20分）1.51單片機(jī)中，用于存放當(dāng)前指令地址的寄存器是________，其位數(shù)決定了程序存儲(chǔ)器的最大尋址空間為________KB。2.P3口的第二功能中，P3.2對(duì)應(yīng)________（中斷源），P3.5對(duì)應(yīng)________（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器引腳）。3.執(zhí)行指令“MOVA,30H”后，累加器A的內(nèi)容為________；執(zhí)行“ADDA,0F0H”后，A的內(nèi)容為________，PSW中的CY標(biāo)志位為________。4.中斷響應(yīng)過(guò)程中，CPU自動(dòng)完成的操作包括：________、________、________（寫出任意3項(xiàng)）。5.若晶振頻率為12MHz，定時(shí)器0工作于模式1（16位定時(shí)），要產(chǎn)生50ms定時(shí)，其初值應(yīng)為________（十六進(jìn)制），計(jì)算式為________。6.單片機(jī)I/O口作為輸出時(shí)，若外接感性負(fù)載（如繼電器），需在負(fù)載兩端并聯(lián)________以抑制反電動(dòng)勢(shì)；作為輸入時(shí)，若引腳懸空易受干擾，通常需接________（上拉/下拉）電阻。7.ADC轉(zhuǎn)換的主要步驟包括：采樣、________、量化、________。8.SPI總線通信中，主設(shè)備通過(guò)________引腳控制從設(shè)備的片選，數(shù)據(jù)傳輸采用________（同步/異步）方式。9.單片機(jī)低功耗模式通常包括空閑模式、________和________，其中________模式下CPU停止工作但RAM數(shù)據(jù)保留。三、簡(jiǎn)答題（每小題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述51單片機(jī)的存儲(chǔ)空間結(jié)構(gòu)，說(shuō)明程序存儲(chǔ)器、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址范圍及訪問(wèn)方式差異。2.說(shuō)明定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的四種工作模式特點(diǎn)，舉例說(shuō)明模式2的典型應(yīng)用場(chǎng)景。3.中斷響應(yīng)需要滿足哪些條件？若中斷請(qǐng)求被延遲響應(yīng)，可能的原因有哪些？4.解釋51單片機(jī)I/O口的“準(zhǔn)雙向”特性，對(duì)比P0口與P1口作為通用I/O時(shí)的差異。5.簡(jiǎn)述單片機(jī)ADC模塊的主要性能指標(biāo)（至少列出4項(xiàng)），并說(shuō)明如何通過(guò)軟件配置實(shí)現(xiàn)單次轉(zhuǎn)換。四、分析題（每小題10分，共20分）1.圖1為基于STC89C52的流水燈電路（8個(gè)LED接P1口，共陽(yáng)連接，VCC=5V，限流電阻R=1kΩ），配套程序如下：```cinclude<reg52.h>defineucharunsignedcharucharcodeled_mod[]={0xFE,0xFD,0xFB,0xF7,0xEF,0xDF,0xBF,0x7F};voiddelay_ms(uchart){uchari,j;while(t--){for(i=0;i<120;i++)for(j=0;j<100;j++);}}voidmain(){uchari;while(1){for(i=0;i<8;i++){P1=led_mod[i];delay_ms(500);}}}```（1）分析LED的點(diǎn)亮規(guī)律（說(shuō)明第1個(gè)和第8個(gè)LED的狀態(tài)）；（2）計(jì)算delay_ms(500)的實(shí)際延時(shí)時(shí)間（晶振11.0592MHz，忽略循環(huán)變量賦值時(shí)間）；（3）若需實(shí)現(xiàn)LED從右到左、再?gòu)淖蟮接业耐盗魉绦驊?yīng)如何修改？2.某單片機(jī)系統(tǒng)使用定時(shí)器1（模式2，8位自動(dòng)重裝）測(cè)量外部脈沖頻率，已知晶振12MHz，定時(shí)器初值TH1=TL1=0F0H。當(dāng)T1引腳輸入連續(xù)脈沖時(shí)，CPU在定時(shí)中斷中計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)。（1）計(jì)算定時(shí)器1的定時(shí)周期；（2）若10次中斷后讀取脈沖計(jì)數(shù)為N，寫出被測(cè)頻率f的計(jì)算公式；（3）若被測(cè)頻率超過(guò)測(cè)量范圍（如過(guò)高），可能導(dǎo)致什么問(wèn)題？如何擴(kuò)展測(cè)量范圍？五、綜合應(yīng)用題（20分）設(shè)計(jì)一個(gè)基于STC89C52的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，要求如下：-采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器（單總線接口）；-通過(guò)LCD1602顯示實(shí)時(shí)溫度（格式“TEMP:25.6℃”）；-當(dāng)溫度≥30℃時(shí)，控制蜂鳴器（接P3.7）發(fā)出1kHz方波報(bào)警；-系統(tǒng)晶振11.0592MHz。要求：（1）畫出簡(jiǎn)化硬件連接圖（標(biāo)注關(guān)鍵引腳）；（2）寫出軟件主流程（用流程圖或文字描述）；（3）編寫DS18B20初始化、溫度讀取及LCD顯示的關(guān)鍵代碼段（需注釋）。參考答案一、單項(xiàng)選擇題1.D2.C3.B4.C5.A6.A7.C8.A9.B10.A二、填空題1.PC（程序計(jì)數(shù)器）；642.外部中斷0（INT0）；定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1（T1）3.30H；20H；14.保護(hù)斷點(diǎn)（PC入棧）；清除中斷標(biāo)志；關(guān)中斷（或響應(yīng)優(yōu)先級(jí)更高的中斷時(shí)開中斷）5.3CB0H；初值=65536-(50×10?3)/(1/12×10?)=65536-60000=5536（即0x3CB0）6.續(xù)流二極管；上拉7.保持；編碼8.SS（或CS）；同步9.掉電模式（或停機(jī)模式）；深度睡眠模式；空閑三、簡(jiǎn)答題1.51單片機(jī)存儲(chǔ)空間分為程序存儲(chǔ)器（ROM）、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）。程序存儲(chǔ)器地址范圍0000H-FFFFH（64KB），片內(nèi)通常為0000H-0FFFH（4KB，如STC89C52），片外擴(kuò)展時(shí)從1000H開始；內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器00H-7FH（128B）為通用RAM，80H-FFH（128B）為特殊功能寄存器（SFR）；外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器0000H-FFFFH（64KB），需通過(guò)MOVX指令訪問(wèn)。程序存儲(chǔ)器用MOVC訪問(wèn)，內(nèi)部RAM用MOV，外部RAM用MOVX。2.模式0（13位定時(shí)/計(jì)數(shù)）：TL0低5位+TH0高8位，最大計(jì)數(shù)值8192；模式1（16位）：TL0+TH0全16位，最大65536；模式2（8位自動(dòng)重裝）：TL0計(jì)數(shù)，TH0保存初值，溢出后TH0自動(dòng)裝入TL0；模式3（僅T0）：TL0獨(dú)立為8位定時(shí)/計(jì)數(shù)，TH0固定為定時(shí)器，占用T1資源。模式2適用于需要重復(fù)定時(shí)（如波特率發(fā)生器）或精確小范圍計(jì)數(shù)的場(chǎng)景。3.中斷響應(yīng)條件：中斷源有請(qǐng)求（中斷標(biāo)志位=1）、中斷總允許（EA=1）、對(duì)應(yīng)中斷允許（如EX0=1）、無(wú)同級(jí)或更高級(jí)中斷正在執(zhí)行。延遲原因：當(dāng)前指令未執(zhí)行完（如乘法、除法需4周期）、正在執(zhí)行RETI或訪問(wèn)IE/IP的指令（需等待下一條指令完成）。4.準(zhǔn)雙向口指I/O口作為輸入時(shí)需先寫1（拉高），否則可能讀取到錯(cuò)誤電平（因內(nèi)部上拉電阻存在）。P0口無(wú)內(nèi)部上拉，作為I/O時(shí)需外接上拉電阻（輸出時(shí)為開漏）；P1口內(nèi)置上拉電阻（輸出時(shí)推挽），可直接連接負(fù)載。5.主要指標(biāo)：分辨率（位數(shù)）、轉(zhuǎn)換精度（誤差）、轉(zhuǎn)換速率（時(shí)間）、輸入電壓范圍、通道數(shù)。軟件配置步驟：選擇通道（如ADCON0設(shè)置CHS位）、設(shè)置參考電壓（如ADCON1設(shè)置VREF）、啟動(dòng)轉(zhuǎn)換（寫ADON位）、查詢轉(zhuǎn)換完成標(biāo)志（如ADIF）、讀取結(jié)果（高8位+低2位）。四、分析題1.（1）LED為共陽(yáng)連接，P1口輸出低電平點(diǎn)亮。led_mod數(shù)組中第一個(gè)元素0xFE（二進(jìn)制11111110）對(duì)應(yīng)P1.0低電平，第1個(gè)LED（最左端）點(diǎn)亮；第8個(gè)元素0x7F（01111111）對(duì)應(yīng)P1.7低電平，第8個(gè)LED（最右端）點(diǎn)亮。規(guī)律為從左到右逐個(gè)點(diǎn)亮。（2）晶振11.0592MHz，機(jī)器周期=12/11.0592≈1.085μs。delay_ms函數(shù)中，內(nèi)層j循環(huán)100次：100×2（MOV、DJNZ）×1.085≈217μs；i循環(huán)120次：120×(217+2×1.085)≈26064μs；t次循環(huán)：500×26064μs≈13.03ms（注：實(shí)際因嵌套循環(huán)和指令周期差異，結(jié)果約為500ms左右，具體需精確計(jì)算）。（3）修改循環(huán)方式：添加方向標(biāo)志位（如dir=0表示左移，dir=1表示右移），當(dāng)i=7時(shí)dir=1，i=0時(shí)dir=0，通過(guò)i+=dir?-1:1實(shí)現(xiàn)往返。2.（1）晶振12MHz，機(jī)器周期1μs。模式2為8位自動(dòng)重裝，初值0F0H（240），計(jì)數(shù)次數(shù)=256-240=16，定時(shí)周期=16×1μs=16μs。（2）10次中斷總時(shí)間=10×16μs=160μs，脈沖個(gè)數(shù)N對(duì)應(yīng)頻率f=N/(160×10??)=6250N（Hz）。（3）頻率過(guò)高時(shí)，脈沖計(jì)數(shù)可能溢出（如N超過(guò)65535），導(dǎo)致測(cè)量錯(cuò)誤。擴(kuò)展方法：縮短定時(shí)周期（減小初值）或使用定時(shí)器外部計(jì)數(shù)模式直接測(cè)量脈沖周期（測(cè)兩個(gè)上升沿的時(shí)間差）。五、綜合應(yīng)用題（1）硬件連接：DS18B20數(shù)據(jù)引腳接P2.0（單總線），LCD1602的RS接P3.0，R/W接P3.1，E接P3.2，D0-D7接P0口；蜂鳴器接P3.7（需三極管驅(qū)動(dòng)）；STC89C52晶振（11.0592MHz）接XTAL1/XTAL2，復(fù)位電路接RST（10μF電容+10kΩ電阻）。（2）軟件主流程：初始化（LCD1602、DS18B20、蜂鳴器引腳）→循環(huán)執(zhí)行：DS18B20啟動(dòng)轉(zhuǎn)換→讀取溫度數(shù)據(jù)→轉(zhuǎn)換為BCD碼→LCD顯示→判斷溫度≥30℃：P3.7輸出1kHz方波（定時(shí)器0中斷翻轉(zhuǎn)電平），否則關(guān)閉蜂鳴器。（3）關(guān)鍵代碼段：```cinclude<reg52.h>sbitDQ=P2^0;//DS18B20數(shù)據(jù)引腳sbitBuzzer=P3^7;//蜂鳴器控制引腳uchartemp_low,temp_high;//溫度低8位、高8位//DS18B20初始化函數(shù)（返回1表示成功）bitInit_DS18B20(){bitack;DQ=0;//拉低總線delay_us(500);//延時(shí)500μs（機(jī)器周期1.085μs，約460次空操作）DQ=1;//釋放總線delay_us(60);//等待響應(yīng)ack=DQ;//讀取應(yīng)答信號(hào)（0表示存在）delay_us(440);//等待初始化完成return~ack;}//讀取DS18B20一個(gè)字節(jié)ucharRead_DS18B20(){uchari,dat=0;for(i=0;i<8;i++){DQ=0;_nop_();//保持低電平1μsDQ=1;//釋放總線dat>>=1;if(DQ)dat|=0x80;//讀取位數(shù)據(jù)delay_us(60);//等待恢復(fù)}returndat;}//LCD顯示溫度（假設(shè)已完成LCD初始化函數(shù)）voidDisplay_Temp(){uchartemp_val;floatt