单片微型计算机原理及应用课后标准答案—华中科技大学

习题2

2.1 ＭCＳ－51单片机内部包含哪些主要逻辑功能部件？

答:微处理器(CPU）、数据存储器(RAM)、程序存储器（RＯM/ＥPROＭ）、特殊功能寄存器（SFR）、并行Ｉ/Ｏ口、串行通信口、定时器/计数器及中断系统。

2.2说明程序计数器PC和堆栈指针SP的作用。复位后ＰＣ和SP各为何值?

答：程序计数器PC中存放将要执行的指令地址，ＰC有自动加1功能，以实现程序的顺序执行。它是SＦR中唯一隐含地址的，因此,用户无法对它进行读写。但在执行转移、调用、返回等指令时能自动改变其内容，以实现改变程序的执行顺序。

程序计数器PC中内容的变化决定程序的流程，在执行程序的工作过程中,由PＣ输出将要执行的指令的程序存储器地址，ＣPU读取该地址单元中存储的指令并进行指令译码等操作,ＰC则自动指向下一条将要执行的指令的程序存储器地址。

SＰ是一个8位的SFR,它用来指示堆栈顶部在内部RＡM中的位置。系统复位后SP为07H,若不对SP设置初值,则堆栈在08H开始的区域,为了不占用工作寄存器R０~Ｒ７的地址,一般在编程时应设置SＰ的初值(最好在30H~7FH区域）。

２.3 程序状态字寄存器PSW的作用是什么?其中状态标志有哪几位?它们的含义是什么？答:ＰＳW是保存数据操作的结果标志，其中状态标志有CY（PSＷ.7)：进位标志,ＡC（PＳＷ．６):辅助进位标志,又称半进位标志,Ｆ0、F1(PSW.5、PＳW.1)：用户标志；ＯＶ(PＳW.2）:溢出标志；Ｐ（PSW.０):奇偶标志。

2．4什么是堆栈? 堆栈有何作用? 为什么要对堆栈指针SP重新赋值? SP的初值应如何设定?

答:堆栈是一种数据结构,所谓堆栈就是只允许在其一端进行数据写入和数据读出的线性表。其主要作用有两个：保护断点和保护现场。

堆栈区的设置原则上可以在内部RAＭ的任意区域,但由于MＣS-51单片机内部RAＭ的00Ｈ~1FH地址单元已被工作寄存器Ｒ0~R7占用,2０H~２FH为位寻址区，故堆栈一般设在30H~7FＨ（对于8０32系列芯片可为３0H~0FFＨ）的区域内。单片机复位后,SP的内容为07Ｈ，堆栈事实上由08H单元开始，考虑到0８H~1FH单元分别属于1~3组的工作寄存器区,则最好把ＳP值改置为1FＨ或更大的值。

2.5 开机复位后，ＣPU使用的是哪组工作寄存器? 它们的地址如何？ＣPU如何指定和改变当前工作寄存器组?

答:开机复位后使用的是0组工作寄存器,它们的地址是00H~07H，对程序状态字PSＷ中的R Ｓ１和RＳ0两位进行编程设置,可指定和改变当前工作寄存器组。RS1、RS0=00Ｈ时，当前工作寄存器被指定为0组;RS1、RS0=０1Ｈ时,当前工作寄存器被指定为１组；RＳ1、RS０=１０Ｈ时,当前工作寄存器被指定为2组;RS1、RＳ0=１1Ｈ时,当前工作寄存器被指定为3组。2．6 MCS-５１的时钟周期、机器周期、指令周期是如何定义的?当振荡频率为１2MHz时,一个机器周期为多少微秒？

答：①时钟周期也称为振荡周期，定义为时钟脉冲的倒数，是计算机中最基本的、最小的时间单位。

② CPU取出一条指令至该指令执行完所需的时间称为指令周期，因不同的指令执行所需的时间可能不同，故不同的指令可能有不同的指令周期。

③机器周期是用来衡量指令或程序执行速度的最小单位。它的确定原则是以最小指令周期为基准的，即一个最小指令周期为一个机器周期。

④当振荡频率为１2ＭHz时，一个机器周期1微秒

２.7 MCＳ-51单片机的控制信号、、有哪些功能？

答：是访问程序存储器控制信号。当端接低电平时，则不管芯片内部是否有程序存储器,C ＰU只访问外部程序存储器。对80３1来说,因其内部无程序存储器，所以该引脚必须接地。当端接高电平时，CPU访问内部程序存储器,但当PC（程序计数器）值超过某一值时,将自动转向片外程序存储器1000H地址继续执行程序。

是地址锁存允许信号。当CPU访问外部存储器或I/O接口时，AＬE输出脉冲的下降沿用于锁存１6位地址的低8位。在不访问外部存储器或I/Ｏ接口时，ＡLE端有周期性正脉冲输出,其频率为振荡频率的1/６。但是,每当访问外部数据存储器或I/Ｏ接口时,在第二个机器周期中ALE只出现一次，即丢失一个ＡLE脉冲。

片外程序存储器读选通信号。在CPU从外部程序存储器读取指令（或常数)期间，每个机器周期两次有效,但在访问外部数据存储器或I/O接口时,信号将不出现。端可以驱动8个TＴL 负载。

２.8 MCS－５1的片外程序存储器和片外数据存储器共处同一地址空间为什么不会发生总线冲突?

答：MCS-51的片外程序存储器和片外数据存储器共处同一地址空间，地址范围都是00００H～ＦFＦFH(64KB），但不会发生总线冲突。因片外程序存储器和片外数据存储器的读写控制信号不同，片外程序存储器的读信号是，而片外数据存储器的读信号为、写信号为，访问片外程序存储器和片外数据存储器的指令也不同,所以它们不会发生总线冲突。

2.9 简述MCS-51内部数据存储器的存储空间分配。

答:内部数据存储器分为3个区域:

工作寄存器区（00H~１ＦＨ)；

位寻址区（20H~2FH）；

堆栈和数据缓冲器区（30H~7FＨ或30H~0FFH）。

2．１0 位地址和字节地址有何区别?位地址20H具体在内存中什么位置?

答:MCS-51的位存储器由以内部ＲAM中20H~2FH单元和特殊功能寄存器中地址为8的倍数的特殊功能寄存器两部分组成。其中每个单元的每一位都有一个位地址映像,它们既可以像普通内部RAＭ单元一样按字节存取,也可以对单元中的任何一位单独存取。

字节地址是内部RAM中和特殊功能寄存器中每个存储单元的地址。

位地址20H是内部RAM24H中的Ｄ0位。

2．1１805１的4个I/Ｏ口作用是什么? 8０51的片外三总线是如何分配的?

答:ＭCS－51单片机有4个8位并行I／O端口,分别记作P0、P１、Ｐ2、P３口。

①在访问片外扩展存储器时,Ｐ０口分时传送低8位地址和数据，Ｐ2口传送高８位地址。P1口通常作为通用Ｉ/O口供用户使用。P3口具有第二功能,为系统提供一些控制信号。在无片外扩展存储器的系统中，这4个口均可作为通用I/O端口使用。在作为通用I/O端口使用时，这4个口都是准双向口。

②在访问片外扩展存储器时,片外三总线的构成:

P０口传送低8位地址经锁存器所存构成低８位地址总线,高8位地址总线由P２口构成。

P0口作为单片机系统的低8位地址／数据线分时复用,在低８位地址锁存后，P０口作为双向数据总线。

由P3口的第二功能输出数据存储器的读、写控制信号与片外程序存储器读选通信号,访问程序存储器控制信号,地址锁存允许信号构成控制总线。