《单片机原理与应用》习题答案
习 题 一
1．简述计算机控制系统的基本组成。
计算机的硬件系统由运算器、控制存储器、输入设备和输出设备共五个部分组成。运算器由算术逻辑单元（ALU）、累加器、数据缓冲寄存器和状态寄存器组成。运算器在控制器的控制下，完成对取自内部存储器或内部寄存器的数据进行算术或逻辑运算，并产生相应的标志存放到状态寄存器中。
控制器控制着单片机完成各种操作。主要完成取指令、将指令翻译成计算机的各种微操作并执行指令，同时控制计算机各部件有条不紊地工作等。控制器和运算器合在一起称为中央处理器，即CPU(Central Processing Unit)。他是计算机的核心部件。
存储器为计算机的记忆部件，用于存放计算机的程序和数据，一般可分为只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）。
输入设备用于用户向计算机输入原始的数据和程序，并将其转换为计算机能够识别的二进制代码存入计算机中。常用的输入设备有键盘、鼠标、光电笔、扫描仪等。输出设备用于将计算机处理的结果转换成人或其它设备能够识别和接收的形式，如字符、文字、图形等。常用的输出设备有打印机、显示器、绘图仪等。我们把输入设备和输出设备合在一起称为计算机的输入/输出设备或外部设备。
2．什么叫单片机？简述单片机的特点、应用场合与发展前景。
所谓的单片机就是将计算机的CPU、存储器、I/O接口电路、定时器/计数器、中断部件等计算机的功能部件集成在一块芯片上，形成单芯片的，具备独特功能的微型计算机。
单片机的特点: 1．抗干扰能力强，工作温度范围宽。2．高的可靠性。3．控制功能强，数值计算能力相对较差。4．指令系统比通用微机的指令系统简单，并具有许多面向控制的指令. 5．具有很高的性价比。
单片机的应用领域: 1．工业控制领域 单片机广泛应用于工业过程控制与监测、机电一体化系统、工业机器人等领域。 2．家用电器领域 3．办公自动化领域 4．商业营销领域 5．
智能仪器仪表领域 6．其它领域 在汽车与航空航天器电子系统中.单片机的发展前景：8位单片机仍是单片机的主流机型 从单片机发展的趋势来说，主要向着大容量高性能、小容量低价格、外围电路内装化方向发展。
3 解释下列名词。
字长： 字长是指计算机的运算器能同时处理的二进制数据的位数,它与计算机的功能和用途有很大关系。 字节：通常称8位二进制数为一个字节，以B表示。 BCD码 ：BCD码是用二进制编码来表示十进制数。常用的BCD码有8421码 2421码 ASCII码：ASCII码有7位和8位两种字符编码形式。常用的是7位ASCII码，它包括26个大写和26个小写的英文字母、10个数字、以及一些专用字符。7位编码的ASCII码，实际上也是采用8位二进制，但最高位置0用作校验，故最多可表示128个字符。
4．请将下列十六进制数转换为二进制数。
EDH 3FF.2H 10ADH 2DFC.0BH
EDH | (11101101）B |
3FF.2H | (111111 1111.001)B |
10ADH | (1000010101101)B |
2DFC.OBH | 10110111111100.00001011)B |
5．请将下列二进制数转换为十六进制数。
11010B | 1AH | 10110111000101000B | 13C58H |
10011B | 13H | 11101010100.0011110111B | 754.3DCH |
1100011B | 63H | 101110100000.11111001B | BA0.F9H |
100000000.00001B | 100.08H | ||
6．请将下列十六进制数转换为十进制数。
3DCH 0F.8H 10FFH ABCDH
3DCH | 988D |
0F.8H | 15.5D |
10FFH | 4351D |
ABCDH | 43981D |
7．请将下列二进制数转换为十进制数。
11.01B 1111 1111 1111 1111B
11.01B=3.25D 111 1111 1111 1111B=65535D
8．请将下列十进制数转换为十六进制数。
15.25 3300 124.125 3072
15.25 | F.4H | 124.125 | 7E.2H |
3300 | 0CE4H | 3072 | 0C00H |
9．下列二进制数若为无符号数，它们的值是多少？若为带符号数，它们的值又是多少？（均用十进制表示）
01101110B 01011001B 10001101B 11111001B
二进制 | 无符号数 | 有符号数 |
01101110B | 110 | 110 |
01011001B | 89 | 89 |
10001101B | 141 | -13 |
11111001B | 248 | -120 |
10．若用字长为８位的寄存器存放带符号整数，机器数的最大值和最小值是多少？真值是多少？如用来存放带符号小数，最大值和最小值是多少？真值是多少？
7FH，80H，-128～127，
11．用８位二进制数写出下列各数的原码、反码和补码。
+21 -21 +127 -128 -1
原 码 | 反 码 | 补 码 | |
+21 | 00010101 | 00010101 | 00010101 |
-21 | 10010101 | 11101010 | 11101011 |
+127 | 01111111 | 01111111 | 01111111 |
-128 | 10000000 | 11111111 | 10000000 |
-1 | 10000001 | 11111110 | 11111111 |
12．求出下列各补码表示的二进制数的真值。
00000000 01111111 10000000 11111111
00000000 | +0 |
01111111 | 127 |
10000000 | -128 |
11111111 | -1 |
13．已知X=37，Y=51，分别用原码、反码、补码计算X+Y，X-Y，Y-X的值，并判断运算结果的正误．
原码、反码略
补码
[X]补=00100101B [Y]补=00110011B
X+Y 00100101
+00110011
01011000 正确
X-Y 00100101
- 00110011
11110010 正确
Y-X 00110011
- 00100101
00001110 正确
14．将下列十进制数用8421 BCD码表示。
1645 1989 2003 48.21 0.5436
1645 | 0001011001000101 |
1989 | 0001100110001001 |
2003 | 0010000000000011 |
48.21 | 01001000.00100001 |
0.5436 | .010********* |
15．查表求0～9十个数字相应的ASCII码。
0 | 0110000 | 5 | 0110101 |
1 | 0110001 | 6 | 0110110 |
2 | 0110010 | 7 | 0110111 |
3 | 0110011 | 8 | 0111000 |
4 | 0110100 | 9 | 0111001 |
习 题 二
1．MCS-51系列单片机具有哪些主要逻辑部件？各有什么主要功能?
中央处理器CPU，存储器，I/O接口。
8051中央处理器由运算器、控制器和控制逻辑组成，其中还包括中断系统与部分特殊功能寄存器。（1）运算器，包括一个可进行8位算术运算和逻辑运算的ALU单元，8位的暂存器TMP1和暂存器TMP2，8位累加器ACC，8位寄存器B和程序状态寄存器PSW。（2）控制器，包括程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、振荡和定时电路等部分。
8051单片机的片内有ROM和RAM两类存储器，它们有各自独立的存储地址空间，与一般微机的存储器配置方式不相同。（1）程序存储器ROM，8051及8751片内均有4KB字节容量的程序存储器，地址0000H开始，用于存放程序和表格常数，8031片内无ROM，使用时要进行片外扩展。（2）数据存储器RAM，8051/8031/8751片内数据存储器均为128B，地址为00H～7FH，用于存放运算的中间结果、数据暂存及数据缓冲等。这128字节的RAM中，有32个字节单元可指定为工作寄存器。8051片内RAM和工作寄存器排在一起并统一编址，这与一般微处理器是不同的。此外，片内还有21个特殊功能寄存器，地址为80H～FFH。
8051有四个8位并行接口，即P0～P3，它们是双向端口，可用于输入也可用于输出，每个端口各有8条I/O口线。这四个端口有四个锁存器，同RAM统一编址，因此，可以把I/O口当作一般特殊功能寄存器来寻址。
2. MCS-51单片机有哪些信号需要芯片引脚以第二功能的方式提供?
口线 | 第二功能 |
P3.0 | RXD（串行口输入） |
P3.1 | TXD（串行口输出） |
P3.2 | (外部中断0输入) |
P3.3 | （外部中断1输入） |
P3.4 | T0（定时器0的外部输入） |
P3.5 | T1（定时器1的外部输入） |
P3.6 | (片外数据存储器写选通) |
P3.7 | （片外数据存储器读选通） |
3．单片机四个I/O端口的作用是什么？单片机的片外三总线是如何分配的?
P0口作为地址/数据总线使用，也可以作通用I/O口使用。P1口是一个准双向I/O口，P1口的每一位都能独立地用作输入线或输出线。当系统扩展有256B～64KB的外部程序存储器时，P2口用于输出高8位地址时，P2口不能再作I/O口用。当CPU对片内存储器和I/O口进行读写操作时P2口作为一般的I/O口使用。当CPU对片外存储器或I/O口进行读写时P2口用于输出高8位地址A15～A8。P3口除了具有P1口的双向I/O功能之外，还可以使P3口的各引脚具有第二功能。当P3口用于第二功能时，8位口线按位独立定义。
三总线的分配：P0口作地址/数据复用口，P0口作为数据总线D0～D7和低8位地址总线，P2口作高8位地址总线A0～A15，P3口作为 控制总线。
4． MCS-51单片机存储器从物理结构上和逻辑上分别可划分几个空间？
8051单片机的存储器从物理上分四个存储空间：片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器、片外数据存储器。从用户的角度考虑，8051单片机的存储器又可分三个逻辑空间：片内、片外统一遍址的64KB（0000H～FFFFH）程序存储器地址空间（使用16位地
址线），256B的片内数据存储器地址空间（00H～FFH，其中80H～FFH内仅有二十几个字节单元供特殊功能寄存器专用），片外可扩展的64KB（0000H～FFFFH）数据存储器地址空间（使用16位地址线）。
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