第15卷 硬件结构与原理（5）四川省对口招生考试-电子信息类《单片机原理及应用双析卷》

编写说明：四川省普通高校招生职业技能考试电子信息类《单片机原理及应用双析卷》，依据《四川省普通高校招生职业技能考试大纲》编写。“考点双析卷”即围绕一个考点，一份是老师的讲解卷一份是学生的练习卷。助力师生构建 “讲练结合” 的学习闭环，适用于高考复习教学。 本专辑第15、第16卷精准对标四川省考纲，知识模块： 5. 了解单片机并行I/O 口特点及使用，了解按键结构和原理； 6. 了解51系列单片机内部结构； 7. 掌握指针(程序计数器 PC、 堆栈指针 SP、 数据指针计数器 DPTR); 8. 掌握状态寄存器(程序状态字PSW); 9. 理解单片机4组 R0-R7 通用寄存器选择； 10. 了解计算、存储(累加器 A、 乘除法专用寄存器B); 11.掌握51单片机的工作方式； 四川省对口招生考试 电子信息类 《单片机原理及应用》考点双析卷 第15卷 硬件结构与原理（5） 老师讲解卷 时间：45分钟 总分：100分 班级_______ 姓名_______ 学号_______ 成绩_______ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1．提高单片机的晶振频率，则机器周期（   ） A．变短 B．变长 C．不变 D．不定 2．51单片机复位后，PC与P口（I/O）的值为（   ） A．0000H， 00H B．0000H， FFH C．0003H, FFH D．0003H， 00H 3．AT89S51单片机采用的内部程序存储器的类型是（   ） A．EPROM B．SFR C．Flash D．掩膜ROM 4．在程序运行中，PC的值是（   ） A．当前正在执行指令的前一条指令的地址。 B．当前正在执行指令的地址。 C．当前正在执行指令的下一条指令的首地址。 D．控制器中指令寄存器的地址。 5．判断下列说法哪项是正确的（   ） A．AT89S51单片机中特殊功能寄存器（SFR）占用片内RAM的部分地址。 B．片内RAM的位寻址区，只能供位寻址使用，而不能进行字节寻址。 C．AT89S51单片机共有26个特殊功能寄存器，它们的位都是可用软件设置的，因此，是可以进行位寻址的。 D．SP称之为堆栈指针，堆栈是单片机内部的一个特殊区域，与RAM无关。 6．下列关于51单片机I/O端口P0的描述，错误的是（   ） A．P0口为8位的双向三态口 B．P0口分时复用为低8位地址线和8位数据总线 C．P0口作为地址总线时，外部需要接上拉电阻 D．P0口作为通用输入/输出端口时，外部需要接上拉电阻 7．51 单片机内部时钟方式下，时钟信号是由 产生的。（   ） A．外接晶振与内部电路共同作用 B．仅外接晶振 C．仅内部 RC 振荡电路 D．外接电容与内部电路共同作用 8．在 51 单片机的外部时钟源模式下，外部时钟信号从 XTAL1 引脚输入，此时 XTAL2 引脚（   ） A．接地 B．悬空 C．接电源 D．接外部时钟源 9．51 单片机复位电路中，按键复位相比上电复位多了 元件。（   ） A．电阻 B．电容 C．按键 D．二极管 10．51 单片机最小系统中，复位电路的主要作用是（   ） A．重新启动程序 B．初始化单片机内部寄存器状态 C．改变时钟频率 D．调整 I/O 口电平 11．以下哪个不是 51 单片机最小系统的组成部分（   ） A．单片机芯片 B．电源电路 C．显示电路 D．复位电路 12．51 单片机最小系统中，电源电路一般为单片机提供 电压。（   ） A．+3V B．+5V C．+12V D．-5V 13．在 51 单片机最小系统中，如果时钟电路不工作，可能出现的现象是（   ） A．程序运行速度加快 B．系统无法正常启动 C．复位功能失效 D．I/O 口输出异常 14．51 单片机最小系统中，复位引脚 RST 上的高电平持续时间至少需要 个机器周期才能可靠复位。（   ） A．1 B．2 C．3 D．4 15．若 51 单片机最小系统的复位电路中电容损坏（短路），可能导致（   ） A．系统一直处于复位状态 B．系统运行速度加快 C．系统不受影响 D．时钟电路失效 16．51 单片机最小系统中，时钟电路的晶振频率越高，则（   ） A．系统运行速度越快 B．系统功耗越低 C．复位时间越长 D．I/O 口输出能力越强 17．在设计 51 单片机最小系统的复位电路时，电容一般取值在（   ） A．1 - 10pF B．10 - 100pF C．10uF - 30uF D．100uF - 1000uF 18．51 单片机最小系统中，若要提高系统的抗干扰能力，可在 方面进行优化。（   ） A．增加时钟频率 B．改进复位电路设计 C．提高电源电压 D．减少 I/O 口使用 19．在单片机存储系统中，程序存储器一般用来存放（   ） A．数据 B．程序代码和常数 C．中间结果 D．临时变量 20．51单片机有4个并行输入/输出口，当系统扩展外部存储器或扩展I/O口时，      口作地址低8位和数据传送总线。（   ） A．P0 B．P1 C．P2 D．P3 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21．在 51 单片机复位电路中，复位引脚 RST 上的高电平持续时间只要大于 1 个机器周期就能保证可靠复位。( ) 22．单片机中的RAM用于存放程序和固定数据。( ) 23．片内RAM与外部设备统一编址时,需要专门的输入/输出指令。( ) 25．MCS-51的特殊功能寄存器分布在60H~80H地址范围内。( ) 26．MCS-51单片机系统中，外接的设备需要低8位地址信号时，该信号通常由P0口提供。( ) 27．掩膜ROM的特点是既能写入又能读出。( ) 28．在 51 单片机的内部时钟电路中，外接晶振的两个引脚可随意连接到 XTAL1 和 XTAL2。( ) 29．51 单片机复位电路中，上电复位是利用电容充电瞬间使复位引脚 RST 为高电平来实现复位的。( ) 30．EPROM中存放的信息在计算机执行程序时只读，且断电后原有的信息仍能保持。( ) 三、综合应用题（本大题共2小题，每题10分，共20分） 31．请设计一个简单的 51 单片机应用电路，实现功能：通过一个按键控制连接在 P1.1 引脚的 LED 亮灭（按键按下时 LED 亮，按键松开时 LED 灭）。要求： (1)画出电路原理图（标注主要元器件的型号、参数及引脚连接关系）； (2)简要说明电路的工作原理，若需要配套程序，可简要写出程序的核心逻辑。 32．简述 51 单片机的 4 个并行 I/O 口（P0~P3）的特点及主要用途。 试卷第6页，共6页 试卷第5页，共6页 学科网（北京）股份有限公司 $ 编写说明：四川省普通高校招生职业技能考试电子信息类《单片机原理及应用双析卷》，依据《四川省普通高校招生职业技能考试大纲》编写。“考点双析卷”即围绕一个考点，一份是老师的讲解卷一份是学生的练习卷。助力师生构建 “讲练结合” 的学习闭环，适用于高考复习教学。 本专辑第15、第16卷精准对标四川省考纲，知识模块： 5. 了解单片机并行I/O 口特点及使用，了解按键结构和原理； 6. 了解51系列单片机内部结构； 7. 掌握指针(程序计数器 PC、 堆栈指针 SP、 数据指针计数器 DPTR); 8. 掌握状态寄存器(程序状态字PSW); 9. 理解单片机4组 R0-R7 通用寄存器选择； 10. 了解计算、存储(累加器 A、 乘除法专用寄存器B); 11.掌握51单片机的工作方式； 四川省对口招生考试 电子信息类 《单片机原理及应用》考点双析卷 第15卷 硬件结构与原理（5） 老师讲解卷 时间：45分钟 总分：100分 班级_______ 姓名_______ 学号_______ 成绩_______ 一、单项选择题（本大题共20小题，每题3分，共60分） 1．提高单片机的晶振频率，则机器周期（   ） A．变短 B．变长 C．不变 D．不定 【答案】A 【详解】在单片机中，机器周期是指 CPU 完成一个基本操作所需要的时间。其计算公式为：机器周期 = 12× 时钟周期，而时钟周期 = 1 / 晶振频率。当提高单片机的晶振频率时，根据上述公式，时钟周期会变短，那么机器周期也会相应地变短。例如，若原来晶振频率为 6MHz，则时钟周期为 1/6μs，机器周期为 12×(1/6μs)=2μs；当晶振频率提高到 12MHz 时，时钟周期变为 1/12μs，此时机器周期为 12×(1/12μs)=1μs，可见机器周期变短了。故选A。 2．51单片机复位后，PC与P口（I/O）的值为（   ） A．0000H， 00H B．0000H， FFH C．0003H, FFH D．0003H， 00H 【答案】B 【详解】当 51 单片机复位后，程序计数器 PC 的值被初始化为 0000H，这意味着程序将从地址 0000H 开始执行。而 P0 - P3 这四个 I/O 口在复位后的值均为 FFH。因为复位后，这些 I/O 口被设置为输入状态，且内部的上拉电阻有效，所以其引脚电平为高电平，对应的端口寄存器的值即为 FFH。故选B。 3．AT89S51单片机采用的内部程序存储器的类型是（   ） A．EPROM B．SFR C．Flash D．掩膜ROM 【答案】C 【详解】选项 A：EPROM是可擦除可编程只读存储器，其特点是可以通过紫外线照射等方式擦除原有内容并重新编程，但 AT89S51 单片机内部程序存储器并非这种类型，故 A 错误。选项 B：SFR是特殊功能寄存器，它是用于控制和监视单片机内部各种功能模块的寄存器，而不是程序存储器的类型，故 B 错误。选项 C：AT89S51 单片机采用的内部程序存储器类型是 Flash，Flash 存储器具有电可擦除、可重复编程、读写速度快、功耗低等优点，适合用于存储单片机的程序代码，故 C 正确。选项 D：掩膜 ROM 是一种在制造过程中就将程序固化在芯片中的只读存储器，其内容一旦确定就无法更改，而 AT89S51 单片机的程序存储器是可以多次编程的 Flash 类型，并非掩膜 ROM，故 D 错误。故选C。 4．在程序运行中，PC的值是（   ） A．当前正在执行指令的前一条指令的地址。 B．当前正在执行指令的地址。 C．当前正在执行指令的下一条指令的首地址。 D．控制器中指令寄存器的地址。 【答案】C 【详解】在程序运行中，程序计数器（PC）存放的是当前正在执行指令的下一条指令的首地址。故选C。 5．判断下列说法哪项是正确的（   ） A．AT89S51单片机中特殊功能寄存器（SFR）占用片内RAM的部分地址。 B．片内RAM的位寻址区，只能供位寻址使用，而不能进行字节寻址。 C．AT89S51单片机共有26个特殊功能寄存器，它们的位都是可用软件设置的，因此，是可以进行位寻址的。 D．SP称之为堆栈指针，堆栈是单片机内部的一个特殊区域，与RAM无关。 【答案】A 【详解】AT89S51单片机中的特殊功能寄存器（SFR）确实占用片内RAM的部分地址空间。这些寄存器用于控制单片机的各种特殊功能，如定时器、串口通信等，A选项正确；片内RAM的位寻址区确实支持位寻址，但并不意味着它不能进行字节寻址。位寻址和字节寻址是两种不同的寻址方式，适用于不同的操作需求。位寻址允许对RAM中的单个位进行操作，而字节寻址则是对整个字节进行操作，B选项错误；AT89S51单片机并非有26个特殊功能寄存器全部可位寻址。实际上，只有部分特殊功能寄存器（SFR）是支持位寻址的，这些寄存器的地址通常以0H或8H结尾，即地址可以被8整除，C选项错误；堆栈实际上是单片机内部RAM的一个特殊区域，用于存储临时数据，如函数调用时的返回地址和局部变量。堆栈指针（SP）用于指示堆栈的顶部位置，D选项错误。故选A。 6．下列关于51单片机I/O端口P0的描述，错误的是（   ） A．P0口为8位的双向三态口 B．P0口分时复用为低8位地址线和8位数据总线 C．P0口作为地址总线时，外部需要接上拉电阻 D．P0口作为通用输入/输出端口时，外部需要接上拉电阻 【答案】C 【详解】P0口作为地址总线和数据总线时，引脚外部无须外接上拉电阻。故选C。 7．51 单片机内部时钟方式下，时钟信号是由 产生的。（   ） A．外接晶振与内部电路共同作用 B．仅外接晶振 C．仅内部 RC 振荡电路 D．外接电容与内部电路共同作用 【答案】A 【详解】51 单片机内部时钟方式需要外接晶振，晶振与单片机内部的反相放大器等电路共同构成振荡电路产生时钟信号。故选A。 8．在 51 单片机的外部时钟源模式下，外部时钟信号从 XTAL1 引脚输入，此时 XTAL2 引脚（   ） A．接地 B．悬空 C．接电源 D．接外部时钟源 【答案】B 【详解】当使用外部时钟源接到 XTAL1 时，XTAL2 引脚应悬空，这种接法符合 51 单片机外部时钟输入的电路设计要求。故选择B。 9．51 单片机复位电路中，按键复位相比上电复位多了 元件。（   ） A．电阻 B．电容 C．按键 D．二极管 【答案】C 【详解】按键复位在电路中增加了一个按键，按下按键时可实现手动复位功能，而上电复位没有按键。 故选C。 10．51 单片机最小系统中，复位电路的主要作用是（   ） A．重新启动程序 B．初始化单片机内部寄存器状态 C．改变时钟频率 D．调整 I/O 口电平 【答案】B 【详解】复位电路的功能是将单片机内部的寄存器等复位到初始状态，使系统重新开始按预定的程序运行。故选B。 11．以下哪个不是 51 单片机最小系统的组成部分（   ） A．单片机芯片 B．电源电路 C．显示电路 D．复位电路 【答案】C 【详解】51 单片机最小系统包括单片机芯片、时钟电路、复位电路和电源电路，显示电路不属于最小系统必需部分。故选C。 12．51 单片机最小系统中，电源电路一般为单片机提供 电压。（   ） A．+3V B．+5V C．+12V D．-5V 【答案】B 【详解】传统 51 单片机通常采用 +5V 电源供电，不过现在有些新型兼容 51 单片机可以支持更低电压如 +3.3V，但按经典最小系统是 +5V。故选择B。 13．在 51 单片机最小系统中，如果时钟电路不工作，可能出现的现象是（   ） A．程序运行速度加快 B．系统无法正常启动 C．复位功能失效 D．I/O 口输出异常 【答案】B 【详解】时钟电路为单片机运行提供时钟信号，若不工作，单片机没有节拍信号，无法正常执行指令，系统不能启动。故选B。 14．51 单片机最小系统中，复位引脚 RST 上的高电平持续时间至少需要 个机器周期才能可靠复位。（   ） A．1 B．2 C．3 D．4 【答案】B 【详解】复位信号需持续至少 2 个机器周期的高电平，才能保证单片机可靠复位，使内部寄存器等恢复到初始值。故选B。 15．若 51 单片机最小系统的复位电路中电容损坏（短路），可能导致（   ） A．系统一直处于复位状态 B．系统运行速度加快 C．系统不受影响 D．时钟电路失效 【答案】A 【详解】若电容短路，RST 引脚可能一直处于高电平，导致系统一直处于复位状态，无法正常运行。故选A。 16．51 单片机最小系统中，时钟电路的晶振频率越高，则（   ） A．系统运行速度越快 B．系统功耗越低 C．复位时间越长 D．I/O 口输出能力越强 【答案】A 【详解】晶振频率决定了单片机的机器周期，频率越高，机器周期越短，系统运行速度越快。故选A。 17．在设计 51 单片机最小系统的复位电路时，电容一般取值在（   ） A．1 - 10pF B．10 - 100pF C．10uF - 30uF D．100uF - 1000uF 【答案】C 【详解】复位电路中的电容一般取值在 10uF - 30uF，这个范围的电容与电阻配合能实现较好的复位效果。故选C。 18．51 单片机最小系统中，若要提高系统的抗干扰能力，可在 方面进行优化。（   ） A．增加时钟频率 B．改进复位电路设计 C．提高电源电压 D．减少 I/O 口使用 【答案】B 【详解】改进复位电路设计，例如采用更稳定的复位电路元件和结构，可以增强系统在复杂环境下的抗干扰能力，避免误复位等问题。时钟频率、电源电压和 I/O 口使用数量与抗干扰能力并无直接关联。故选B。 19．在单片机存储系统中，程序存储器一般用来存放（   ） A．数据 B．程序代码和常数 C．中间结果 D．临时变量 【答案】B 【详解】程序存储器用于存放程序代码和常数。故选B。 20．51单片机有4个并行输入/输出口，当系统扩展外部存储器或扩展I/O口时，      口作地址低8位和数据传送总线。（   ） A．P0 B．P1 C．P2 D．P3 【答案】A 【详解】P0 口是一个复用的 8 位双向 I/O 口。在访问外部存储器或扩展 I/O 口时，P0 口首先用于输出外部存储器或 I/O 设备的低 8 位地址，然后在 ALE 信号的下降沿将这个低 8 位地址锁存起来，之后 P0 口就作为数据总线用于数据的输入 / 输出传送，这是由其内部的多路复用电路结构决定的。P1 口是单纯的 8 位双向 I/O 口，一般用于通用的输入 / 输出操作，在系统扩展外部存储器或 I/O 口时，通常不承担地址和数据总线的功能。P2 口在访问外部存储器时主要用于输出高 8 位地址，与 P0 口配合，构成 16 位的地址总线，以便能够访问更大的存储地址空间，但它不用于数据的传送。P3 口具有第二功能，同时也可以作为普通的 I/O 口使用。在系统扩展外部存储器或 I/O 口时，它的主要功能不是作为地址低 8 位和数据传送总线，而是用于一些特殊的功能，如串行通信、外部中断等。所以当系统扩展外部存储器或扩展 I/O 口时，P0 口作地址低 8 位和数据传送总线，答案是A。 二、判断题（本大题共10小题，每题2分，共20分） 21．在 51 单片机复位电路中，复位引脚 RST 上的高电平持续时间只要大于 1 个机器周期就能保证可靠复位。( ) 【答案】错误 【详解】复位引脚 RST 上的高电平持续时间至少需要 2 个机器周期才能保证 51 单片机可靠复位，少于这个时间可能无法正确复位。故表述错误。 22．单片机中的RAM用于存放程序和固定数据。( ) 【答案】错误 【详解】RAM用于存放临时数据，ROM用于存放程序和固定数据。故表述错误。 23．片内RAM与外部设备统一编址时,需要专门的输入/输出指令。( ) 【答案】正确 【详解】该说法是正确的。 24．MCS-51系统中,一个机器周期等于1.5μs( ) 【答案】错误 【详解】机器周期的计算与晶振频率有关。机器周期是振荡周期的 12 倍。该判断是错误的。 25．MCS-51的特殊功能寄存器分布在60H~80H地址范围内。( ) 【答案】错误 【详解】MCS - 51 单片机的特殊功能寄存器（SFR）是用于控制和监视单片机内部各种功能部件的寄存器。 这些特殊功能寄存器分布在 80H - FFH 的地址范围内，并不是 60H - 80H。这个说法是错误的。 26．MCS-51单片机系统中，外接的设备需要低8位地址信号时，该信号通常由P0口提供。( ) 【答案】正确 【详解】在 MCS-51 单片机系统中，P0 口具有多种功能，其中一个重要功能就是可以作为地址 / 数据总线复用口。当系统需要外接设备并提供低 8 位地址信号时，通常是由 P0 口来提供的。在这种情况下，P0 口先输出低 8 位地址信号，然后再作为数据总线进行数据传输，通过地址锁存器将低 8 位地址信号锁存起来，以便在后续的数据传输过程中保持地址的稳定。所以该说法是正确的。 27．掩膜ROM的特点是既能写入又能读出。( ) 【答案】错误 【详解】掩膜 ROM 在制造过程中就将数据固化在芯片内部，用户在使用过程中只能读出其中存储的数据，而无法对其进行写入操作。它的内容是在生产时由厂家根据用户的要求通过掩膜工艺一次性写入的，之后就不能再改变。所以该说法是错误的。 28．在 51 单片机的内部时钟电路中，外接晶振的两个引脚可随意连接到 XTAL1 和 XTAL2。( ) 【答案】错误 【详解】在 51 单片机内部时钟电路中，晶振的一端必须连接 XTAL1，另一端连接 XTAL2，不能随意连接，这样才能和单片机内部电路共同构成稳定的振荡电路。故表述错误。 29．51 单片机复位电路中，上电复位是利用电容充电瞬间使复位引脚 RST 为高电平来实现复位的。( ) 【答案】正确 【详解】上电复位时，电源接通瞬间，电容开始充电，由于电容两端电压不能突变，此时复位引脚 RST 通过电阻连接到电源，呈现高电平，随着电容充电完成，RST 引脚恢复正常电平，完成复位操作。故表述正确。 30．EPROM中存放的信息在计算机执行程序时只读，且断电后原有的信息仍能保持。( ) 【答案】正确 【详解】EPROM 是可擦除可编程只读存储器，在正常工作时，它里面存放的信息只能被读出，不能被写入，这符合只读的特点。并且当断电后，其原有的信息仍然能够保持，不会因为断电而丢失。所以该说法是正确的。 三、综合应用题（本大题共2小题，每题10分，共20分） 31．请设计一个简单的 51 单片机应用电路，实现功能：通过一个按键控制连接在 P1.1 引脚的 LED 亮灭（按键按下时 LED 亮，按键松开时 LED 灭）。要求： (1)画出电路原理图（标注主要元器件的型号、参数及引脚连接关系）； (2)简要说明电路的工作原理，若需要配套程序，可简要写出程序的核心逻辑。 【答案】(1) (2)电路工作原理：按键未按下时，P3.2 通过 10kΩ 上拉电阻接 + 5V（电平高），此时 P1.1 默认输出高电平，LED 两端无电位差，熄灭；按键按下时，P3.2 经按键接地（电平低），单片机检测到低电平后，控制 P1.1 输出低电平，LED 阳极 + 5V 与阴极低电平形成正向电压，导通发光；1kΩ 电阻限制 LED 电流（避免烧毁），10kΩ 上拉电阻确保按键未按时 P3.2 电平稳定（防止干扰误触发）。 核心程序（C语言） #include <reg51.h> void main(void) { while(1) {           if(P3_2 == 0) {             P1_1 = 0;         } else {                      P1_1 = 1;         }     } } 32．简述 51 单片机的 4 个并行 I/O 口（P0~P3）的特点及主要用途。 【答案】P0 口：双向 8 位 I/O 口，内部无上拉电阻，为开漏输出。作为通用 I/O 口使用时，需外接上拉电阻；在访问外部存储器时，可作为低 8 位地址线和 8 位数据线复用。 P1 口：准双向 8 位 I/O 口，内部有上拉电阻，可直接作为通用 I/O 口使用，无需外接上拉电阻，常用于普通的输入输出控制。 P2 口：准双向 8 位 I/O 口，内部有上拉电阻。作为通用 I/O 口时可直接使用；在访问外部存储器时，可作为高 8 位地址线。 P3 口：准双向 8 位 I/O 口，内部有上拉电阻，为多功能口。除作为通用 I/O 口外，每个引脚还具有第二功能，如 P3.0（RXD）、P3.1（TXD）用于串行通信，P3.2（INT0）、P3.3（INT1）用于外部中断，P3.4（T0）、P3.5（T1）用于定时器 / 计数器，P3.6（WR）、P3.7（RD）用于外部存储器控制。 试卷第6页，共6页 试卷第5页，共6页 学科网（北京）股份有限公司 $