单片机课后习题答案

1.1计算机经过了哪些主要发展阶段？解：单片机的发展大致经历了四个阶段：第一阶段（1970—1974年），为4位单片机阶段；第二阶段（1974—1978年），为低中档8位单片机阶段；第三阶段（1978—1983年），为高档8位单片机阶段；第四阶段（1983年至今），为8位单片机巩固发展阶段及16位单片机、32位单片机推出阶段。1.2写出下列机器数的真值：（1）01101110（2）10001101（3）01011001（4）11001110解：（1）01101110的真值=[phone]的真值=+141或-115（3）01011001的真值=[phone]的真值=+206或-50说明：机器数是指计算机中使用的二进制数，机器数的值称为真值。机器数可表示为无符号数也可表示为带符号数，其中计算机中的带符号数一般为补码形式。10001101若为无符号数。则其真值为+141；若为带符号数，由于最高位（符号位）为1.所以为负数（补码形式），则其真值为-115。1.4写出下列二进制数的原码、反码和补码（设字长为8位）。（1）010111（2）101011（3）-101000（4）-111111解：（1）[x]原=00010111[x]反=00010111[x]补=00010111（2）[x]原=00101011[x]反=00101011[x]补=00101011（3）[x]原=10101000[x]反=11010111[x]补=11011000（4）[x]原=10111111[x]反=11000000[x]补=110000011.5已知X=10110110，Y=11001111，求X和Y的逻辑与、逻辑或和逻辑异或。解：10000110XY11111111XY01111001XY1.6已知X和Y，试计算下列各题的XY补和-XY补（设字长为8位）。（1）X=1011Y=0011（2）X=1011Y=0101（3）X=1001Y=-0100（4）X=-1000Y=0101（5）X=-1100Y=-0100解：（1）X补码=00001011Y补码=00000011[X+Y]补=00001110[X-Y]补=00001000（2）X补码=00001011Y补码=00000101[X+Y]补=00010000[X-Y]补=00000110（3）X补码=00001001Y补码=11111100[X+Y]补=00010000[X-Y]补=000001101.7用补码来完成下列运算，并判断有无溢出产生（设字长为8位）（1）85+60（2）-85+60（3）85-60（4）-85-60解：（1）[x]补+[y]补=01010101+00111100=10010001=-111，有溢出（2）[x]补+[y]补=10101011+00111100=11100111=-25，无溢出（3）[x]补+[y]补=01010101+11000100=00011001=25，无溢出（4）[x]补+[y]补=10101011+11000100=01101111=111，有溢出1.11计算机由哪几部分组成的？解：计算机由微处理器、存储器和I/O接口电路构成。各部分通过地址总线（AB）、数据总线（DB）和控制总线（CB）相连。1.12什么叫微处理器？什么叫微型计算机？什么叫微型计算机系统？解：把CPU和一组称为寄存器（Registers）的特殊存储器集成在一片大规模集成电路或超大规模集成电路封装之中，这个器件才被称为微处理器。以微处理器为核心，配上由大规模集成电路制作的只读存储器（ROM）、读写存储器（RAM）、输入／输出、接口电路及系统总线等所组成的计算机，称为微型计算机。微型计算机系统是微型计算机配置相应的系统软件,应用软件及外部设备等。1.15什么叫单片微型计算机？和一般微型计算机相比，单片机有何特点？解：单片微型计算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）的一个完整的数字处理系统。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。2.5说明静态RAM和动态RAM的主要区别,使用时应如何选用。解：静态RAM，（SRAM）采用触发器电路构成一个二进制信息的存储单元，存取速度快，集成度低。动态RAM，（DRAM）集成度较高，对于同样的引脚数其单片容量一般比SRAM高（集成度高），DRAM的存储单元采用电容存储信息，由于电容存在江山漏电，所以需要进行定期刷新，存取速度较SROM慢。2.6现有1K×8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时多少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：1k×8位的RAM芯片由10条地址线。8031的地址线为16条，所以还有6条地址线可以用来做片选信号。当采用线选法时，每条高位地址线只能选中一片芯片，所以有效地址范围最大可为6kB。当用3－8译码器来产生片选信号时，一片3－8译码器可以产生8个片选信号，有效寻址范围可扩大为8kB。若使用多片3－8译码器，则寻址范围还可以扩大。若要将寻址范围扩展到64kB，必须用6位线进行全译码以产生64个片选信号。由于现在尚无现成的6－64译码器可用，故可选用多个3－8译码器，通过两级译码来产生64个片选信号，共需9个3－8译码器。或者用1个2－4译码器和4个4－16译码器通过两级译码，也可以得到所需的64个片选信号。2.7什么是地址重叠区，它对存储器扩展有何影响；若有1k×8位RAM并采用74LS138译码器来产生片选信号，图2.18中的两种接法的寻址范围各是多少KB？地址重叠区有何差别？图中G1、G2A和G2B为译码器的使能端。图2.18题2.7附图解：所谓地址重叠，其表现就是若干个地址都可选中同一存贮器芯片的同一单元，即一个单元有多个地址。地址重叠区即是指有哪些地址区可以选中同一芯片的存贮单元。由于地址重叠区的存在，影响了地址区的有效使用，限制了存贮器的扩展。图2.18中的两种接法，都能产生8个片选信号，选用1kBRAM时，寻址范围都是8kB。但是左图有地址重叠区。高3位地址A13、A14和A15不论为何值，只要低13位地址相同，都能选中同一芯片的同一单元。故共有8个地址区。对于Y0输出选中的芯片地址为：0000H-03FFH，2000H-23FFH，4000H-43FFH，6000H-63FFH，8000H-03FFH，8000H-03FFH，A000H-A3FFH，C000H-C3FFH，E000H-E3FFH。而右图的接法没有地址重叠区。8片RAM所占用的地址为2000H-23FFH，其它的地址都选不中这些RAM的存贮单元。从系统扩展的角度来看，图2.18左图可以接8片1kBRAM，而每片RMA又有8kB地址重叠区，所以64kB地址区全部用完。这个系统只能接8片1kBRAM，不能再扩展。而图2.18右图中由于不存在地址重叠区，如果再增加译码器和控制门，就可以获得更多的片选信号。只要连接得当，系统最大可以扩展64kB存储器。所以地址重叠区的存在将限制存储器的扩展。2.8某系统需要配置一个4k×8位的静态外部RAM。试问：用几片2114（1k×4位）组成该存储器？用线选法如何构成这个存储器？试画出连接简图，并注明各芯片所占用的存贮空间。解：需用（4k×8）/（1k×4）＝8，即8片2114来组成。系统连接如图所示。8片2114芯片分为四组，每组有相同的线选信号，即有相同的地址，存储空间的分布可决定如下：A15A14A13A12A11A10A9－A0地址区Ⅰ、Ⅱ片××11100……03800H××11101……13BFFHⅢ、Ⅳ片××11010……03400H××11011……137FFHⅤ、Ⅵ片××10110……02C00H××10111……12FFFHⅦ、Ⅷ片××01110……01C00H××01111……11FFFH由于A15和A14这两条地址线没有使用，所以在如图的连接方式下，每组存贮器都有4kB地址重叠区。但如果把A15和A14也用作线选信号，则这个系统还可以再扩充2kB容量的存储器（设仍使用2114芯片）。2.9某系统的存储器配置如图2.19所示。所用芯片为1k×8位静态RAM，试确定每块芯片的地址范围。图中C为译码器高位输入，A为低位输入。Y0对应于输入组合000，Y7对应于输入组合111。每片RAM地址重叠区有多大？图2.19题2.9附图解：各芯片的地址区可确定如下：A15A14A13A12A11A10A9－A0地址区Ⅰ、片××000×0……00000H××000×1……103FFHⅡ、片××001×0……00800H××001×1……10BFFHⅢ、片××010×0……01000H××010×1……113FFHⅣ、片××011×0……01800H××011×1……11BFFH由于有3条地址线A15、A14和A10没有连接和使用，所以每片RAM都有23＝8kB地址重叠区。2.10用4片1k×8位RAM，一片2－4译码器，一片4－16译码器，请构成4k×8位容量的存贮器，画出存贮器的连接图。并要求：（1）每一存贮单元的地址范围是唯一确定的，不存在地址重叠区；（2）给出所画的连接图中每块芯片的寻址范围；（3）存贮器应具有扩展能力，即能扩展到64k×8位的存贮容量。若要扩展到最大容量，除了增加存贮器芯片外，还要增添什么器件？解：按照第一个要求，必须通过全译码来产生片选信号。即每个片选信号必须由6个高位地址线的组合来产生。由于提供了两种不同的译码器，产生这种片选信号并不难。但连接的方式不止一种，而且不同的连接方式各个存贮器芯片的地址区也可以不同。下图是两种可能出现的方案。在第一种方案中，4片RAM的地址为：Ⅰ片：0000H-03FFH；Ⅱ片：0400H-07FFH；Ⅲ片：0800H-0BFFH；Ⅳ片：0C00H-0FFFH；第二种方案的意图是以地址线A10来控制4－16译码器Y0的输出是为1还是为0：当A14A13A12A11A10=00000时Y0＝0；当A14A13A12A11A10=00001时Y0＝1。再加上A15的控制，可以得到4个片选信号，从而确定4片RAM的地址为：Ⅰ片：0000H-03FFH；Ⅱ片：0400H-07FFH；Ⅲ片：8000H-83FFH；Ⅳ片：8400H-87FFH；但是，这个方案并不能满足题目中第一个要求，即每片RAM的地址区并不是唯一的。因为4－16译码器的Y0＝1可能出现的机会很多，实际上，只要A14A13A12A11A10≠00000时，都可以使Y0＝1。所以这个方案并不能用。若要把存贮容量扩展到64kB，则除了增加1kBRAM芯片的数量外，还要通过全译码方法产生64个片选信号。由于已经有1片4－16译码器和1片2－4译码器，所以只需要再增加3片4－16译码器就可以实现：即用2－4译码器的4个输出控制4片4－16译码器的4个使能端，就可以在4片4－16译码器的输出端，获得64个片选信号。2.11某系统的存储器中配备有两种芯片：容量为2K×8位的ROM和容量为1K×8位的RAM。它采用74LS138译码器来产生片选信号：Y0、Y1和Y2直接接到三片ROM（#1、#2和#3）；Y4和Y5则再通过一组门电路产生4个片选信号接到4片RAM（#4、#5、#6和#7），连接的简图如图2.20所示。试确定每一片存储器的寻址范围。各存储器芯片的片选信号都是低电平有效。图2.20解：要74LS138译码器正常工作，则有14150,1AA。若要选中ROM#1，则必须0Y输出为低电平，而其它输出为高电平，00Y对应于1112130,0,0AAA；同理，若要选中ROM#2，则10Y，而其它输出为高电平，10Y对应于1112131,0,0AAA；若要选中RO