微机原理及接口技术复习大纲(河南理工大学)

1、1.1微型计算机的组成体系1、微型计算机是一种能对信息进行加工处理的机器，它具有记忆、判断和运算能力，能仿效人类的思维活动，代替人的部分脑力劳动，并能对生产过程实施某种控制。2、微型计算机的分类：一类是以微型处理器为核心，配置辅助电路（ROM、RAM、I/O接口电路）而构成的微型化计算机装置。简称uc。另一类为单片微型计算机，它由单块集成电路芯片构成，内部包含计算机的基本功能部件，如中央处理器CPU，储存器和I/O接口电路等。3、数据处理尾数是单片微机CPU的重要标志。4、现代微型计算机系统组成结构基本上是以冯诺依曼模型为基础的，即以执行储存器中的程序而工作。5、以微型处理器为中心的微型计算机

2、系统的最大特点是采用总线结构，其中三总线结构尤为普遍。6、微处理器MPU是通过AB、DB和CB三条总线同外围的大规模集成电路ROM储存器、RAM储存器、及I/O接口电路相连进行工作的。7、微处理器是微型计算机的CPU，功能上主要分为三运算器、控制器和寄存器组等部分。8、ROM和RAM储存器ROM和RAM是半导体存储器。ROM（Read Only Memory）存储器是一种在正常工作时只能读不能写的存储器，故它通常用来存放固定程序和常数。RAM（Random Access Memory）存储器是一种在正常工作时既能读又能写的存储器，通常用来存放原始数据、中间结果、最终结果和实时数据等。RAM中存

3、入的信息不能长久保存，停电后便立即消失，故它又称为易失性存储器。 ROM储存器一般为1-32KB，用于存放应用程序，因此又称为程序储存器。RAM储存器主要用来存放实时数据或作为通用寄存器、数据堆栈和数据缓冲器之用。9、微型计算机通过I/O接口电路与各种外部设备相连，而总线是CPU和存储器、I/O接口电路之间信息传输的通道。总线按功能分为数据总线DB、控制总线CB、地址总线AB。数据总线用来传递数据，包括真正要处理的数据、指令代码、状态量和控制量等信息。控制总线用来传输各种控制信号，控制信号各自起独立作用。地址总线用来传送地址信息，只能由cpu单方向输出地址信息，以寻找内存单元或I/O借口的地址

4、，地址总线的宽度表明了cpu最大可允许寻址存储空间大小。10、CPU字长越长运算速度越快。1.2微型计算机的数值及其转换1、数据是计算机操作的对象，一般分为数值数据和非数值数据。1.3微型计算机的码制和编码1、数值数据可分为有符号数和无符号数。2、机器数：带符号的2进制数值数据在计算机内部的编码。3、真值：机器数所代表的实际值。4、在补码表示法中0只有一种表示，即000.000。 对于1 000 0000这个补码，其真值定义为-128。2.1微机系统结构1、cpu包括运算器和控制器。2、程序计数器PC是一个16位的寄存器，可控制着程序的执行顺序。3、单片机的储存器可按功能分为数据存储器RAM和

5、程序存储器ROM，按位置分为片外存储器和片内存储器。在片内RAM区中划出一块区域用来存放特殊功能寄存器SFR，成为特殊功能寄存器区。4、程序存储器中存放的内容是程序、常数、表格等在程序运行中不改变的数据。单片机某一引脚扩展芯片特殊功能寄存器5、MCS-51单片机的程序存储器中有几个具有特殊用途存储单元。地址为0000H的单元中存放的是单片机复位后执行的第一条指令的首地址。此外还有5个单元地址分别对应于单片机的5个中断源，叫作中断服务程序入口地址，也称为中断向量。在这些特殊地址处一般是放一条无条件转移指令，跳转到真正的主程序入口和中断服务程序入口。MCS-51单片机的片内数据存储器可分为高128

6、字节和低128字节两个区域。低128字节分工作寄存器区（00H-1FH ，32字节）；位寻址区（20H-2FH,16字节）；数据缓冲区（30H-7FH,80字节）。6、特殊功能寄存器的作用是设置单片机的工作模式，并指示单片机当前工作状态。特殊功能寄存器本质上是一些具有特殊功能的存储单元，这些存储单元分布在内部数据存储器地址80HFFH的存储区域，与高128字节的RAM区地址重合的，用不同的方式加以区分。特殊功能寄存器只能用直接寻址的方式访问，而高128字节RAM区只能用寄存器间接寻址的方式访问。7、MCS-51系列单片机的基本型号主要采用40引脚的双列直插封装。电源引脚：Vcc要接+5V电源，

7、Vss要接地（GND）。并行I/O接口：有四个，称为P0、P1、P2、P3口，每个并行口都有8个引脚，一共32个引脚。时钟引脚：XTAL1是内部反相震荡放大器的输入端，XTAL2是内部反相震荡放大器的输出端。特殊复位引脚：RST复位引脚上出现持续两个机器周期的高电压将导致单片机复位。ALE/PROG为地址锁存使能脉冲输出信号。电源线EA/Vpp外部程序使能信号：EA接Vss，单片机从外部存储器读取指令运行；EA接高电平，单片机从外内存储器读取指令；对8715的内部程序编程时，给Vpp接21V的编程电源电压。PSEN外部程序存储器的读选通信号。P0P2P1 （上电复位电路） （下电复位电路） 8

8、、 定时器 计数器定时器/计数器本质上都是计数器，当它们对内部时钟信号计数时为定时器；对外部信号计数时为计数器。定时器模式时，每个机器周期定时器的计数值都会加1。机器周期等于12个时钟周期，理解为定时器是对时钟信号12分频后的信号进行计数。9、 工作方式方式0:计数值存放在TH的8位和TL的低5位。C/T=0，对振荡器12分频的信号进行计数；C/T=1，对外部引脚上的负跳变进行计数。C/T=1且INT0=1,开始计时。TL0=0,TH0=1，TF0置值变为0，中断变为1。方式1：计数值的低8位存放在TL中，高8位存放在TH中。方式2：自动装载的8位定时器/计数器方式，计数长度为8，存放在TL,

9、TH存放8位初值。自动装载初值是自动完成的。表2-6 工作方式选择M1M0方式说明00013位定时/计数器方式（由TH的8位和TL的低5位组成）01116位定时/计数器方式102自动重装载初值的8位定时/计数器方式113T0分成两个8位的定时/计数器，T1在方式3下停止工作方式3：拆分为两个8位的定时器/计数器：TL0和TH0。计数长度为8。与方式0、1相似。10、 中断的概念 CPU在处理某一事件A时，发生了另一事件B请求CPU迅速去处理（中断发生）；CPU暂时中断当前的工作，转去处理事件B（中断响应和中断服务）；待CPU将事件B处理完毕后，再回到原来事件A被中断的地方继续处理事件A（中断返

10、回），这一过程称为中断 。11、中断源与中断系统引起CPU中断的根源，称为中断源。中断源向CPU提出的中断请求。CPU暂时中断原来的事务A，转去处理事件B。对事件B处理完毕后，再回到原来被中断的地方（即断点），称为中断返回。实现上述中断功能的部件称为中断系统（中断机构）。12、CPU对中断系统所有中断以及某个中断源的开放和屏蔽是由中断允许控制寄存器IE控制的。13、中断响应条件 中断源有中断请求； 此中断源的中断允许位为1；CPU开中断（即EA=1）。以上三条同时满足时，CPU才有可能响应中断。14、 中断的基本原则CPU同时接收到几个中断时，首先响应优先级别最高的中断请求。正在进行的中断过程

11、不能被新的同级或低优先级的中断请求所中断。正在进行的低优先级中断服务，能被高优先级中断请求所中断。15、 输入输出端口 MCS-51有32个输入/输出引脚，组成4个8位的并行I/O口，分别称为P0口、P1口、P2口和P3口，特殊功能寄存器P0、P1、P2和P3是它们的端口锁存器。四个并行口既可以作为字节操作，也可以按位操作。四个并行口都是双向口，既可以输入，也可以输出。3.2 C语言程序设计1、C51程序的扩展关键字关键字用途说明bit位变量说明声明一个位变量或位类型的函数sbit位变量说明声明一个可位寻址的变量sfr8位特殊功能寄存器说明声明一个特殊功能的寄存器（8位）sfr1616位特殊功

12、能寄存器说明声明一个特殊功能的寄存器（16位）data存储器类型说明直接寻址的8051内部数据存储器bdata存储器类型说明可位寻址的8051内部数据存储器idata存储器类型说明间接寻址的8051内部数据存储器pdata存储器类型说明“分页”寻址的8051外部数据存储器xdata存储器类型说明8051外部数据存储器code存储器类型说明8051程序存储器interrupt中断函数声明定义一个中断函数reentrant再入函数声明定义一个再入函数using寄存器组定义定义一个8051的工作寄存器组2、 C语言识别1、 标识符由字符串、数字和下划线等组成；2、标识符第一个字符是字母或下划线；3、

13、下划线开头的标识符一般由编译系统专用； 4、标识符长度一般小于32个字符；5、标识符区分大小写字母。3、sfr的声明方法为：sfr特殊功能寄存器名=地址常数。关键字sfr后面必须跟一个标识符作为特殊功能寄存器名称，名称可以任意选取，但要符合人们的一般习惯。等号后面必须是常数，不允许有带运算的表达式，常数地址范围与具体的单片机型号相对应，通常的80C51单片机为0x800xFF。4、 Sbitsbit位变量名=特殊功能寄存器名位的位置（07）sbit位变量名=字节地址位的位置（07） sbit位变量名=位地址5、 常量与变量常量：程序执行过程中不能改变的值。 整形常量、字符型常量等。变量：程序执

14、行过程中可以改变的值。三个相关参数：变量名、变量值和变量地址。6.1 键盘及其接口1、键盘是一个由若干个按键组成的，能实现向单片机输入信号的部件。按编码方式可分为编码式键盘和非编码式键盘，按键组连接方式可分为独立式键盘与矩阵式键盘。2、识别按键的方法有三种：扫描法、线反转法和中断法。其中，最常见的方法是扫描法。3、扫描法采用扫描法来判断被按键位置的过程主要分两步来实现。第一步，判断有无键被按下。把与行线相连的I/O端口设置为输入状态，与列线相连的I/O端口设置为输出状态。首先，将列线03输出置为“0”。如果单片机扫描行线端口全为“1”的话，则表示没有键被按下，如果有行线不为“1”，则说明有键被

15、按下。第二步，判断被按键的位置。先令某根列线，例如0号列线输出为“0”，其余三根列线输出为“1”。再依次扫描行线的状态，如有某根行线为“0”，则表示该行线与0号列线交叉处的键被按下。如果行线都为“1”，则没有键被按下。同样，可以依次将下一根列线置“0”，同时其余列线置“1”，并扫描行线，这样就可以判断出被按键的位置。6.2 LED显示器接口1、LED数码管的结构常见的LED数码管为“8”字型的，共计8段。每一段对应一个发光二极管。有共阳极和共阴极两种。共阴极发光二极管的阴极连在一起，通常公共阴极接地。当阳极为高电平时，发光二极管点亮。2、P0接上拉电阻的原因是它不能输出高电压。3、并行方式3、 A/D转换原理 在单片机控制系统中，被控制的对象往往都是一些模拟量（如温度、压力、位移、图像等）信号，而单片机处理系统能够处理的是数字信号。因此，必须先将模拟信号转换成数字信号，再输入到单片机处理系统.4、A/D转换过程A/D转换过程一般是由采样、保持、量化和编码四个步骤完成的。5、量化和编码量化：数字信号不仅在时间上是离散的，而且数值上的变化也不是连续的。这就是说，任何一个数字量的大小，都是以某个最小数量单位的整倍数来表示的。因此，在用数字量表示取样电压时，也必须把它化成这个最小数量单位的整倍数，这个转化过程就叫做量化。量化单位：所规定的最小数量单位叫做量化单位，用表示。