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单片机应用考试题及讲解

引言：单片机应用能力的综合考察

单片机作为嵌入式系统的核心，其应用能力是衡量电子工程师实践水平的重要标志。本次试题旨在考察对单片机基本原理、常用外设接口、中断系统、定时器/计数器以及简单应用编程的综合掌握程度。题目设计力求贴近工程实际，注重理论与实践的结合，希望能帮助读者检验学习成果，查漏补缺，进一步提升单片机应用开发能力。

一、选择题(每题3分，共15分)

1.在单片机应用系统中，通常将按键、LED指示灯等外设连接到单片机的I/O口。当使用某I/O口驱动一个需要较大电流的LED指示灯（假设LED正向压降为2V，工作电流为10mA）时，以下哪种I/O口模式最为合适？

A.准双向口模式

B.推挽输出模式

C.高阻输入模式

D.开漏输出模式，外接上拉电阻

2.单片机定时器/计数器工作在计数模式时，其计数脉冲的来源通常是：

A.单片机内部时钟信号经分频后提供

B.外部特定引脚输入的脉冲信号

C.由程序指令产生的脉冲信号

D.电源模块提供的基准脉冲

3.在51系列单片机的中断系统中，以下哪项关于中断优先级的描述是错误的？

A.同级中断请求按自然优先级顺序响应

B.高优先级中断可以中断正在执行的低优先级中断服务程序

C.通过中断优先级寄存器IP可以设置各中断源的优先级

D.外部中断0（INT0）的自然优先级总是高于定时器0中断（TF0）

4.在使用UART进行异步串行通信时，若设定波特率为9600bps，8位数据位，1位停止位，无校验位，则每秒钟最多能传输的有效数据字节数大约是：

A.9600

B.1200

C.960

D.1066

5.单片机应用系统中，为了防止程序在运行过程中因干扰而“跑飞”或进入死循环，常采用的有效措施是：

A.增加电源滤波电容

B.使用看门狗定时器（WDT）

C.提高单片机的工作频率

D.采用光电耦合隔离外部输入信号

二、简答题(每题10分，共20分)

1.请简述单片机系统中，I/O口的“读-改-写”操作及其重要性。在什么情况下，对I/O口的操作必须采用“读-改-写”方式？

2.什么是单片机的中断嵌套？实现中断嵌套需要满足哪些条件？请举例说明一个可能需要使用中断嵌套的应用场景。

三、编程与应用题(共65分)

1.基础编程题（20分）

已知某8位单片机（类似51内核）的P1口连接了8个独立LED（低电平点亮）。请编写一段C语言程序，实现以下功能：

*系统上电后，P1口所接LED全部熄灭。

*延时约1秒后（无需非常精确，可采用简单的软件延时），LED从P1.0开始，依次点亮，每次点亮一个，间隔约0.5秒，直至所有LED全部点亮。

*所有LED点亮后，保持1秒，然后全部熄灭。

*之后重复上述“依次点亮-全亮-全灭”的过程。

2.综合应用题（45分）

某单片机应用系统需要实现一个简易的按键控制LED流水灯功能，具体要求如下：

*硬件资源：

*P0口低4位（P0.0-P0.3）连接了4个独立按键K1-K4（按键一端接地，另一端通过上拉电阻接P0口，按键按下时对应I/O口为低电平）。

*P2口连接了8个LED（LED1-LED8，低电平点亮，P2.0对应LED1，P2.7对应LED8）。

*系统使用12MHz晶振。

*功能要求：

*K1：启动/停止流水灯。初始状态为停止，所有LED熄灭。按下K1一次，流水灯开始；再按下K1一次，流水灯停止，LED保持当前状态。

*K2：控制流水灯方向。初始方向为从LED1到LED8依次点亮（每次只亮一个）。每按下一次K2，流水方向反转（即从当前方向变为从LED8到LED1依次点亮）。

*K3：加速流水灯速度。初始流水间隔为500ms。每按下一次K3，间隔时间减少100ms，最小间隔为100ms。

*K4：减速流水灯速度。每按下一次K4，间隔时间增加100ms，最大间隔为1000ms。

*按键均需考虑消抖处理。

*流水灯效果：在设定的方向上，LED逐个点亮，每次只有一个LED点亮，间隔由K3/K4设定。

请完成以下任务：

(1)画出该系统的简化硬件连接示意图（只需体现P0口、P2口与按键、LED的连接关系，电源和地可简化）。(10分)

(2)为实现上述功能，请规划所需的主要变量（说明变量名、数据类型和作用）。(10分)

(3)编写中断服务程序，利用定时器T0实现精确的延时控制（提示：可使用定时器中断来产生固定时基，如10ms，再通过计数实现不同的间隔时间）。(15分)

(4)编写主函数及必要的按键扫描与处理函数，实现上述所有功能。(10分)

试题讲解与参考答案

一、选择题

1.