2025年單片機原理及應用試題及答案一、單項選擇題（每小題2分，共20分）1.以下關于單片機（MCU）基本組成的描述，錯誤的是（）。A.必須包含CPU、存儲器、I/O接口B.片內RAM通常用于存放臨時數(shù)據C.程序計數(shù)器（PC）是16位寄存器，可尋址64KB空間D.所有單片機的中斷系統(tǒng)均支持優(yōu)先級嵌套2.STC89C52單片機中，若晶振頻率為11.0592MHz，則一個機器周期的時間約為（）。A.1μsB.1.085μsC.2μsD.12μs3.執(zhí)行指令“MOVA,30H”后，累加器A的內容為（）。A.30H（二進制）B.30（十進制）C.00110000BD.取決于之前A的狀態(tài)4.8051系列單片機中，外部中斷0（INT0）的觸發(fā)方式由（）寄存器控制。A.TCONB.SCONC.IED.IP5.若需將P1口的第3位（P1.3）置1，其余位保持不變，應使用的指令是（）。A.ORLP1,08HB.ANLP1,0F7HC.XRLP1,08HD.MOVP1,08H6.單片機定時器/計數(shù)器工作在模式1時，其計數(shù)位數(shù)為（）。A.8位B.13位C.16位D.可自動重裝的16位7.I2C總線通信中，當SCL為高電平期間，SDA由高變低表示（）。A.起始信號B.停止信號C.確認信號D.數(shù)據位08.ADC0809與單片機接口時，若采用查詢方式讀取轉換結果，需檢測的引腳是（）。A.EOCB.ALEC.STARTD.OE9.以下關于單片機低功耗模式的描述，正確的是（）。A.空閑模式下CPU停止工作，片內外設繼續(xù)運行B.掉電模式下所有時鐘停止，RAM數(shù)據丟失C.空閑模式喚醒時間比掉電模式短D.掉電模式只能通過硬件復位喚醒10.某單片機程序中，“SJMP$”指令的功能是（）。A.跳轉到當前指令地址+2的位置B.無限循環(huán)等待C.跳轉到絕對地址$處D.調用子程序二、填空題（每空1分，共20分）1.單片機的核心是__________，其主要功能是完成算術邏輯運算和控制操作。2.STC89C52單片機的片內ROM容量為__________KB，片內RAM容量為__________B。3.指令周期是指__________，若晶振頻率為12MHz，一個機器周期為__________μs。4.8051系列單片機有__________個中斷源，其中優(yōu)先級最高的是__________。5.P3口的第二功能中，P3.0是__________，P3.2是__________。6.定時器/計數(shù)器的四種工作模式中，模式__________為16位不可重裝模式，模式__________為自動重裝8位模式。7.ADC的分辨率是指__________，若8位ADC的參考電壓為5V，則其最小分辨電壓為__________mV。8.PWM（脈寬調制）技術通過改變__________來調節(jié)輸出平均電壓，常用于__________控制（舉1例）。9.單片機程序設計中，“偽指令”的作用是__________，例如__________（舉1例）。10.程序計數(shù)器（PC）的作用是__________，其值在__________時自動加1。三、簡答題（每小題5分，共30分）1.簡述馮諾依曼結構與哈佛結構單片機的主要區(qū)別。2.說明ALE信號在單片機擴展外部存儲器時的作用。3.定時器/計數(shù)器用作計數(shù)器時，對輸入信號的要求是什么？4.簡述ADC轉換的主要步驟（以逐次逼近型為例）。5.I2C總線通信中，“應答信號”（ACK）的定義及作用是什么？6.列舉3種單片機低功耗設計的常用方法，并簡要說明其原理。四、分析題（每小題10分，共20分）1.圖1所示為STC89C52與外部中斷源的連接電路，其中按鍵S1接INT0（P3.2），上拉電阻R1=10kΩ，電容C1=100nF。分析：（1）電容C1的作用；（2）按鍵按下時，INT0引腳的電平變化；（3）若需設置INT0為下降沿觸發(fā)，需配置哪些寄存器？寫出具體位操作。2.閱讀以下8051匯編程序，分析其功能并計算執(zhí)行結果：```asmORG0000HMOVR0,20HMOVR2,5MOVA,0LOOP:ADDA,@R0INCR0DJNZR2,LOOPMOV30H,ASJMP$END```假設片內RAM中20H~24H單元的內容依次為05H、0AH、0FH、14H、19H，求執(zhí)行后30H單元的值（要求寫出計算過程）。五、設計題（20分）設計一個基于STC89C52單片機的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，要求：（1）實時采集溫度（范圍-40℃~+85℃，精度±0.5℃）；（2）當溫度超過上限（50℃）時，通過蜂鳴器報警；（3）通過LCD1602顯示當前溫度（格式：“TEMP:XX.X℃”）。要求：①畫出系統(tǒng)硬件原理框圖（標注主要模塊）；②說明溫度傳感器的選型及接口方式；③簡述軟件主流程（需包含初始化、數(shù)據采集、比較判斷、顯示、報警處理）。答案一、單項選擇題1.D2.B3.C4.A5.A6.C7.A8.A9.A10.B二、填空題1.CPU（中央處理器）2.8；2563.執(zhí)行一條指令所需的全部時間；14.5；外部中斷0（INT0）5.RXD（串行輸入口）；INT0（外部中斷0輸入）6.1；27.輸出數(shù)字量變化1位時對應的輸入模擬量變化值；19.53（或約19.5）8.脈沖寬度（占空比）；電機轉速（或LED亮度）9.為匯編程序提供編譯信息（不提供機器碼）；ORG（或END、DB等）10.存儲下一條要執(zhí)行指令的地址；指令執(zhí)行完成三、簡答題1.馮諾依曼結構：程序存儲器和數(shù)據存儲器共用同一總線，統(tǒng)一編址；哈佛結構：程序存儲器和數(shù)據存儲器分開，使用獨立總線，分別編址（單片機多采用哈佛結構，如8051）。2.ALE（地址鎖存允許）信號在ALE下降沿將P0口輸出的低8位地址鎖存到外部鎖存器（如74HC373），確保P0口在后續(xù)數(shù)據傳輸時能復用為數(shù)據總線，實現(xiàn)地址與數(shù)據的分時復用。3.用作計數(shù)器時，輸入信號應為外部脈沖，其高電平和低電平的持續(xù)時間均需至少為1個機器周期（否則無法正確采樣），且頻率不超過晶振頻率的1/24（避免漏計）。4.逐次逼近型ADC轉換步驟：①啟動轉換（START信號）；②從最高位開始逐位試探，提供試探電壓與輸入電壓比較；③根據比較結果保留或舍棄當前位；④重復至所有位確定，輸出最終數(shù)字量；⑤轉換完成后EOC信號置高，通知單片機讀取數(shù)據。5.應答信號：在I2C通信中，接收方在接收到8位數(shù)據后，需在第9個時鐘周期將SDA拉低（ACK）或保持高（NACK）。作用：發(fā)送方通過ACK判斷數(shù)據是否被正確接收，若為NACK則可能重發(fā)或終止通信。6.①降低系統(tǒng)時鐘頻率：通過分頻或選擇低頻晶振，減少CPU運算功耗（時鐘頻率與功耗正相關）；②關閉未使用的外設：如關閉定時器、串口等，減少不必要的功耗；③進入低功耗模式（如空閑/掉電模式）：空閑模式下CPU停止，外設運行；掉電模式下所有時鐘停止，僅保持RAM數(shù)據，功耗最低。四、分析題1.（1）C1為消抖電容，按鍵按下時，機械抖動會導致INT0引腳電平多次跳變，電容通過充放電吸收抖動，使引腳電平穩(wěn)定后再觸發(fā)中斷。（2）按鍵未按下時，INT0通過R1上拉為高電平；按下時，按鍵導通接地，INT0變?yōu)榈碗娖剑ㄏ陆笛兀＃?）需配置TCON寄存器的IT0位（TCON.0），將其置1（IT0=1），設置INT0為下降沿觸發(fā)；同時需開啟INT0中斷（IE寄存器的EX0位=1）和總中斷（EA=1）。具體指令：SETBIT0；SETBEX0；SETBEA。2.程序功能：將片內RAM中20H~24H單元的5個無符號數(shù)求和，結果存入30H單元。計算過程：20H=05H（5），21H=0AH（10），22H=0FH（15），23H=14H（20），24H=19H（25）；累加和：5+10=15；15+15=30；30+20=50；50+25=75（十進制）。75的十六進制為4BH，故30H單元的值為4BH。五、設計題①硬件原理框圖：STC89C52單片機（核心）→溫度傳感器（DS18B20）→單總線接口；LCD1602→并行接口（P0/P2口）；蜂鳴器→三極管驅動電路（P3.7控制）；電源模塊（5V）。②傳感器選型：DS18B20（單總線數(shù)字溫度傳感器，測量范圍-55℃~+125℃，精度±0.5℃，符合要求）。接口方式：DS18B20的DQ引腳接單片機P3.3（單總線，需上拉電阻），通過單總線協(xié)議通信（初始化、ROM操作、功能命令、數(shù)據讀寫）。③軟件主流程：初始化：設置單片機時鐘（11.0592MHz）；初始化LCD1602（發(fā)送指令：清屏、設置顯示模式）；初始化DS18B20（檢測傳感器存在）；設置蜂鳴器控制引腳（P3.7初始為高電平，不報警）。數(shù)據采集：調用DS18B20溫度讀取函數(shù)（步驟：復位→發(fā)送跳過ROM指令→發(fā)送溫度轉