单片微机原理与接口技术(第2版宋跃版)习题参考答案.doc
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1、宋跃-单片微机原理与接口技术(第2版) 习题参考答案 150624第1章 思考题及习题参考答案1写出下列二进制数的原码、反码和补码(设字长为8位)。(1)001011(2)100110(3)-001011 (4)-111111答:(1)原码:00001011 反码:00001011 补码:00001011(2)原码:00100110 反码:00100110 补码:00100110(3)原码:10001011 反码:11110100 补码:11110101(4)原码:10111111 反码:11000000 补码:110000012已知X和Y,试计算下列各题的X+Y补和X-Y补(设字长为8位)。
2、(1) X=1011Y=0011(2) X=1011Y=0111 (3) X=1000Y=1100 答:(1)X补码=00001011 Y补码=00000011 Y补码=11111101X+Y补=00001110 X-Y补=00001000(2)X补码=00001011 Y补码=00000111 Y补码=11111001X+Y补=00010010 X-Y补=00000100(3)X补码=00001000 Y补码=00001100 Y补码=11110100X+Y补=00010100 X-Y补=111111003微型计算机由那几部分构成?微机系统由那几部分构成?答:微型计算机由微处理器、存储器、I
3、/O接口电路和系统总线构成。 微型计算机系统是在微型计算机的基础上,配上必要的外设(如键盘、光驱等)、电源以及必要的软件而构成的系统。4 什么叫单片机?它有何特点? 答:单片机就是在一块硅片上集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多种I/O口(如并行、串行及A/D变换器等)的一个完整的微机处理系统。单片机主要特点有:品种多样,型号繁多;存储容量大;频率高,速度快;控制功能强,集成度高;功耗低;配套应用软件多。5 单片机有哪几种供应状态?答:片内无ROM,片内掩模ROM,片内EPROM, 片内PROM,片内FLASH和铁电存储技术(FRAM)存贮器配置。第2章 思考题及习题参考答案2.1
4、.说明ROM、EPROM、EEPROM和FLASH之间的主要区别解:ROM为只读存储器,在一般情况下只能读出所存信息,而不能重新写入。信息的写入是通过工厂的制造环节或采用特殊的编程方法进行的,一旦写入,就能长期保存。EPROM芯片一般允许用户多次编程和擦除。擦除时,通过向芯片窗口照射紫外光的方法来进行。 EEPROM,也称E2PROM。该类芯片允许用户多次编程和擦除。擦除时,可采用加电方法在线进行。FLASH是一种新型的大容量、速度快、电可擦除可编程只读存储器。2.2.EPROM、PROM、动态RAM、静态RAM等存储器中,哪几类是可以随时读写的?解:动态RAM、静态RAM这几类是可以随时读写
5、的。2.3 某ROM芯片中有12根地址输入端和8个数据输出端,该芯片的存储容量是多少位?解:芯片的存储容量是4K*8位。2.4.说明动态RAM和静态RAM的主要区别,使用时应如何选用?解:静态(static)RAM,即SRAM。它以触发器为基本存储单元,所以只要不掉电,其所存信息就不会丢失。该类芯片的集成度不如动态RAM,功耗也比动态RAM高,但它的速度比动态RAM快,也不需要刷新电路。在构成小容量的存储系统时一般选用SRAM。在微型计算机中普遍用SRAM构成高速缓冲存储器。 动态(Dynamic)RAM,即DRAM。一般用MOS型半导体存储器件构成,以单个M0S管为基本单元,以极间的分布电容
6、是否持有电荷作为信息的存储手段,其结构简单,集成度高。但是,如果不及时进行刷新,极间电容中的电荷会在很短时间内自然泄漏,致使信息丢失。所以,必须为它配备专门的刷新电路。动态RAM芯片的集成度高、价格低廉,所以多用在存储容量较大的系统中。目前,微型计算机中的主存几乎都是使用动态RAM。 2.5.说明NOR FLASH与NAND FLASH的主要区别,使用时应如何选用?解:NOR Flash具有以下特点:(1) 程序和数据可存放在同一芯片上,拥有独立的数据总线和地址总线,能快速随机读取,允许系统直接从Flash中读取代码执行,而无需先将代码下载至RAM中再执行;(2) 可以单字节或单字编程,但不能
7、单字节擦除,必须以块为单位或对整片执行擦除操作,在对存储器进行重新编程之前需要对块或整片进行预编程和擦除操作。但是NOR Flash的擦除和编程速度较慢,块尺寸又较大,因此擦除和编程操作所花费的时间很长,在纯数据存储和文件存储的应用中,NOR技术显得力不从心。NAND Flash具有以下特点:(1) 以页为单位进行读和编程操作,1页为256或512B(字节);以块为单位进行擦除操作,1块为4K、8K或16KB。具有快编程和快擦除的功能,其块擦除时间是2ms;而NOR技术的块擦除时间达到几百ms。(2) 数据、地址采用同一总线,实现串行读取。随机读取速度慢且不能按字节随机编程。(3) 芯片尺寸小
8、,引脚少,是位成本(bit cost)最低的固态存储器,将很快突破每兆字节1美元的价格限制。(4) 芯片包含有失效块,其数目最大可达到335块(取决于存储器密度)。失效块不会影响有效块的性能,但设计者需要将失效块在地址映射表中屏蔽起来。NOR Flash具有可靠性高、随机读取速度快的优势,在擦除和编程操作较少而直接执行代码的场合,尤其是纯代码存储的应用中广泛使用,如PC的BIOS固件、移动电话、硬盘驱动器的控制存储器等。 NAND Flash结构的闪速存储器适合于纯数据存储和文件存储,主要作为SmartMedia卡、CompactFlash卡、PCMCIA ATA卡、固态盘的存储介质,并正成为
9、闪速磁盘技术的核心。 2.6.现有2K8位的RAM芯片若干片,若用线选法组成存储器,有效的寻址范围最大是多少KB?若用3-8译码器来产生片选信号,则有效的寻址范围最大又是多少?若要将寻址范围扩展到64KB,应选用什么样的译码器来产生片选信号?解:以8086为例,8086有20条地址线,用11条地址线寻址一片2K8位的RAM,余下的9条地址线做线选法的线,故可以并联9个芯片,故寻址最大范围是20KB,若用3-8译码器来产生片选信号,9条地址线可以控制3个3-8译码器这样就可以控制24个芯片最大范围是50KB. 若要将寻址范围扩展到64KB可选用4-16地址译码器来产生片选信号。2.7.什么是地址
10、重叠区?它对存储器扩展有什么影响?解:基本地址和前面全译码连接的地址范围是相同的,但两者还是有区别的。区别在于全译码连接时各芯片的地址是唯一的,而部分译码连接时各芯片地址不是唯一的,也就是可以由若干个地址都选中同一芯片的同一单元,既所谓的地址重叠区。由于存在的地址重叠,影响了地址区的有效使用,也限制了存储器的扩展。因此,在选用部分译码时,也要尽可能多选一些高位地址线来作为译码器的输入。2.8如图2-22若用1K8位片子来扩展3K8位RAM,试核算各片的地址范围为多少?图2-22 1K8位片子扩展的3K8位RAM系统解:A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7A6A5A4
11、 A3A2A1A0 地址G1 A B C 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 片1:A000H1 0 1 0 0 0 11 1 1 1 1 1 1 1 1 片1:A3FFHA15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7A6A5A4 A3A2A1A0 地址G1 A B C 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 片2:B000H1 0 1 1 0 0 11 1 1 1 1 1 1 1 1 片2:B3FFHA15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7A6A5A4 A3A2A1A0 地址G1 A B C 1 0
12、 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 片3:B400H1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 片3:B7FFH所以各片地址范围为:片1:A000H-A3FFH, 片2:B000H-B3FFH, 片3:B400H-B7FFH2.9. 现有8K8位RAM多片,1片3-8译码器,要构成容量为16K8位的存储器,请用线译码、部分译码、全译码3种方式分别设计,画出连接图,并指出寻址范围。解:线译码法: 寻址范围:2000H5FFFH部分译码寻址范围:0000H3FFFH全译码:寻址范围:0000HFFFFH2.10.如何检查扩展的RAM工作是否正常?试编一个简
13、单的RAM检查程序,要求此程序能记录有多少个RAM单元工作有错?且能记录出错的单元地址。解:TEST_CONST EQU 5AHTEST_RAM EQU 03HORG 0000HLJMP INITIAL ORG 0050HINITIAL: MOV R0,#253MOV R1,#3HTEST_ALL_RAM: MOV R2,#0FFHTEST_ONE_RAM: MOV A, R2MOV R1,ACLR AMOV A,R1CJNE A,2H, ERROR_DISPLAYDJNZ R2, TEST_ONE_RAMINC R1DJNZ R0, TEST_ALL_RAMOK_DISPLAY:MOV P1
14、, #11111110BWAIT1: SJMP WAIT1ERROR_DISPLAY: MOV A, R1MOV P1,AWAIT2: SJMP WAIT2END第3章 思考题及习题参考答案1. 80C51单片机的P0P3口在通用I/O口时操作要注意哪些?P0P3口不做通用I/O口时是什么功能?在使用上有何特点? P0P3驱动能力如何?答:(1)作为通用I/O口时,P0P3都是准双向口,输入引脚信息时都必须先向其锁存器写“1”,作为输出口时P0口需结上拉电阻。(2)P0可以作为地址/数据总线;P2口可以作为地址线的高8位;P3口是双功能口,每条口线还具有不同的第二功能。(3)P0口的驱动能力为
15、8个TTL负载,而其它口仅可驱动4个TTL负载。2、MCS-51单片机运行出错或程序进入死循环,如何摆脱困境?答:通过复位电路复位3、单片机的复位(RST)操作有几种方法,复位功能的主要作用是什么?答:单片机的复位操作方式有:1、上电复位;2、手动复位。复位功能的主要作用是:复位时,PC初始化为0000H,使MCS-51单片机从0000H开始执行程4、简述程序状态寄存器PSW寄存器中各位的含义。答:程序状态字寄存器PSW,8位。其各位的意义为:CY:进位、借位标志。有进位、借位时CY=1,否则CY=0;AC:辅助进位、借位标志(高半字节与低半字节间的进位或借位);F0:用户标志位,由用户自己定
16、义;RS1、RS0:当前工作寄存器组选择位,共有四组:00、01、10、11;OV:溢出标志位。有溢出时OV=1,否则OV=0;P:奇偶标志位。存于累加器ACC中的运算结果有奇数个1时P=1,否则P=0.5、80C51单片机的当前工作寄存器组如何选择?答:由特殊功能寄存器中的程序状态寄存器PSW的RS1、RS0来决定,当RS1、RS0为00时,选择0组;为01时,选择1组;为10时选择2组,为11时选择3组。6. 80C51单片机的控制总线信号有哪些?各信号的作用如何?答:80C51单片机的控制总线信号有以下4个,各信号的作用为:RST/VPD: 复位信号输入引脚/备用电源输入引脚;ALE/P
17、ROG: 地址锁存允许信号输出引脚/编程脉冲输入引脚;EA/Vpp : 内外存储器选择引脚/片内EPROM(或FlashROM)编程电压输入引脚;PSEN:外部程序存储器选通信号输出引脚。7、8051单片机中EA引脚的作用是什么?答:访问内部或外部程序存储器的选择端当EA接高电平的时候程序从内部ROM开始执行,当EA为低电平的时候,从外部ROM开始执行8、 程序计数器PC的作用是什么?答:程序计数器PC是一个16位的计数器,他总是存放着下一个要取的指令的16位存储单元地址。用来存放下一条指令的地址。当执行一条指令时,首先需要根据PC中存放的指令地址,将指令由内存取到指令寄存器中,此过程称为“取
18、指令”。与此同时,PC中的地址或自动加1或由转移指针给出下一条指今的地址。此后经过分析指令,执行指令,完成第一条指令的执行,而后根据PC取出第二条指令的地址,如此循环,执行每一条指令。9、堆栈有哪些功能?堆栈指示器( SP)的作用是什么?在程序设计时,为什么要对 SP重新赋值?答:堆栈在中断过程中用来保护现场数据,复位后SP=07H,而堆栈一般设置在通用ROM区(30H-7FH),在系统初始化时要从新设置。10、内部 RAM低 128单元划分为哪 3个主要部分?说明各部分的使用特点。 答:80C51内部128B的数据RAM区,包括有工作寄存器组区、可直接位寻址区和数据缓冲区。各区域的特性如下:
19、(1) 00H1FH为工作寄存器组区,共分4组,每组占用8个RAM字节单元,每个单元作为一个工作寄存器,每组的8个单元分别定义为8个工作寄存器R0R7。当前工作寄存器组的选择是由程序状态字PSW的RS1、RS0两位来确定。如果实际应用中并不需要使用工作寄存器或不需要使用4组工作寄存器,不使用的工作寄存器组的区域仍然可作为一般数据缓冲区使用,用直接寻址或用Ri的寄存器间接寻址来访问。(2) 20H2FH为可位寻址区域,这16个字节的每一位都有一个地址,编址为00H7FH。当然,位寻址区也可以用作字节寻址的一般数据缓冲区使用。(3)30H7FH为堆栈、数据缓冲区。11、简述MCS-51单片机存储区
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