单片机期末考试知识整理(共16页)

1、 17/17单片机原理(yunl)与接口复习提纲V1.011通信(tng xn) 内部资料欢迎(hunyng)使用，转载或转印时请保留此页2015/01/06计算机基础知识数制和编码(bin m)数制数码(shm)，基数，位权。可用后缀(huzhu)B、Q、D、H表示该数是二、八、十或十六进制的数。各进制之间的转换：N进制到十进制：各位数码位权，即各位数字N位次，最右边为第0位，小数部分最左边为-1位，依次递减。十进制到N进制：整数部分不断用N去整除，余数的倒序就是N进制表达的整数部分，直到商为0，。小数部分，不断乘以2，整数部分就是N进制表达。十六进制到二进制：每一位十六进制转换成4位二进制

2、，不足4位的用0不足八进制到二进制：每一位八进制转换成对应3为二进制，不足3位的用0不足二进制到八进制：每三位二进制化为一位对应八进制。二进制到十六进制：每四位二进制化为一位对应十六进制。码制二进制数的原码、反码、补码（以下为8位二进制的情况，即一字节）原码：最高位（最最左边）为符号位，0为正，1为负。-127+127反码：正数反码与原码相同，负数的符号位不变、其他位取反。-127+127补码：正数补码与原码相同，负数的补码为反码+1。由于无法通过定义得到补码为10000000的数，故规定补码10000000表示-128。-128+127BCD码将十进制数的每一位分别用4位二进制表示，不足4位

3、的用0不足。如16的BCD码就是 0001 0110.ASCII码美国标准信息交换码。用7位二进制表示，共有128个不同的码。0对应48，A对应65，a对应97（分别在十六进制里是30H，41H，61H）。微星计算机的基本组成组成微型计算机一般由：微处理器、内存储器、I/O接口电路、系统总线 四部分组成。微处理器微处理器由 算数逻辑单元（ALU）、累加器、通用寄存器、程序计数器、时序和控制逻辑部件、数据域地址锁存器或缓冲器、内部总线 组成，即运算器和控制器。内存储器(ni cn ch q)内存储器(ni cn ch q)分为RAM（随机(su j)存储器）和ROM（只读存储器）两种，前者可读可

4、写且速度较快但断电后数据消失；后者虽然能断电后继续保存数据，但只可读不可写。I/O接口是CPU与I/O设备交换信息的媒介和桥梁。以IC芯片或接口板形式出现。系统总线分为数据总线DB、地址总线AB、控制总线CB三种。DB为双向三态的，即可以在存储器和CPU之间两个方向传输高电平、低电平或高阻态数据。DB的根数决定了CPU的字长（即一次能处理的二进制位数），如果是DB宽度是16，则该CPU是2字节的（16位的）AB为单向三态的，只能由CPU发出，接收方为存储器或I/O接口。AB的宽度决定了CPU的寻址范围，也就是能够直接寻址的内存空间大小。CB的方向由功能决定，如读写信号、中断响应信号由CPU发出

5、，而中断申请信号、复位信号等则由其他部件发给CPU。微机与单片机的区别将CPU、存储器、I/O接口电路由总线有机地连接在一起的整体叫做微机。将CPU、存储器、多种I/O接口和中断系统、定时器/计数器等功能模块集成到一块芯片上的一个小而完善的计算机，是单片机。通用微机的CPU主要面向数据处理，而单片机主要面向控制。微机的存储器的组织结构针对大存储容量，而单片机由于总线的限制寻址空间小。微机采用冯诺依曼结构（程序和数据存储在一起），而单片机哈佛结构（分开）。微机的通用I/O接口一般固定（键鼠显示器等），而单片机需视具体情况连接。单片机发展趋势多功能、高性能、低电压、低功耗、低价格。基于(jy)80

6、86/8088微型(wixng)计算机组成8086/8088微处理器功能(gngnng)机构CPU内部从功能结构上分成两个部分：总线接口单元（BIU）和执行单元（EU）。BIU负责CPU与存储器、IO接口之间的数据传输。寄存器指示地址、指令、设备等。EU负责执行指令。寄存器负责算术或者逻辑运算以及标志位。内存储器随机存取存储器RAM静态随机存储器SRAM利用MOS管的双稳态触发器构成。速度快、电路简单、不需要刷新。但元件多、集成度低（单位体积存储容量小）、功耗大。一般用作高速缓存（cache）。动态随机存储器 DRAM利用MOS管的栅极电容可以存储电荷原理来存储信息。集成度高，功耗低，价格低，

7、但外围电路复杂，也需要刷新来补充漏掉的电荷。常用作主内存存储器。只读存储器ROM掩膜只读存储器ROM（不可写，只可读），可编程只读存储器PROM（第一次可写），可擦除可编程只读存储器EPROM（用紫外光擦除），电可擦除可编程只读存储器EEPROM（用+5V电压进行擦除）。存储器与CPU接口技术线选法译码结构简单，但各片存储器中的地址不连续。如下图中的，第一片地址是3800H3BFFH，第二片是从3400H37FFH，第三片是2C00H2FFFH，第四片1C00H1FFFH。全译码法将地址低位直接接到存储器的地址输入端，地址高位通过译码器接到存储器的片选端，选中唯一的存储器。图中第一片的地址是0

8、000H1FFFH，第二片是2000H3FFFH，第三片是4000H5FFFH部分译码法将地址位的低位直接接到存储器的地址输入端，部分高位通过译码器接到存储器的片选端。MCS-51单片机的硬件(yn jin)结构MCS-51单片机内部结构一个(y )8位的CPU（一次可以(ky)处理8位二进制数据）一个片内振荡器及时钟电路（接晶振的那部分）4KB程序存储器（ROM，只读）128字节数据存储器（RAM，包括各种寄存器）两个16位定时器/计数器（可以记录216个机器周期或者外部计数脉冲）一个全双工串行口（通过RxD口和TxD口收发通信）四个8位并行I/O口（P0，P1，P2，P3，其中P0无上拉电

9、阻）可用于扩展64KB外部数据存储器和程序存储器的控制电路。五个中断源，两个优先级（5：两个外部中断+两个时钟+串行通信；2：高、低优先级）MSC-51单片机存储器结构51系列单片机采用哈佛结构，即数据与程序分开存放在不同的存储器中。因此一共有4个存储空间：片内程序存储器，片外程序存储器，片内数据存储器，片外数据存储器。其编址方式，片内数据存储器只有128字节，所以从00H0FFH；片外数据与片内分开编址，共64KB，从00H0FFFFH。片内程序存储器有4KB，所以从000H0FFFH；片外程序与片内程序连续编址，从1000H0FFFFH。（为什么？方便PC计数）程序存储器51系列内部程序存

10、储器8KB，地址000H0FFFH。片外与片内连续编址，片外从1000H开始，到0FFFFH结束。片内外一共64KB。其中前51字节（00H32H）有特殊功能（复位引导3B+中断入口8B5）8031没有内部程序存储器，必须进行片外程序存储器的扩展。A接A，D接D，LE接LE，上面两个（373的OE和64的CE）都接地。PS接64的OE，EA接地。如下图：数据存储器51单片机内部(nib)数据存储器有128字节。分为工作寄存器组，位寻址空间，以及(yj)堆栈和数据存储器。特殊(tsh)功能寄存器（SFR）一共有21个，其中字节地址可被8整除的可以位寻址。其位寻址地址位字节地址+位号。如P1端口的

11、字节地址是90H，则P1.1的位地址就是91H。任意型号的单片机都可以进行数据存储器的扩展。A接A，D接D，写选WR接写能WE，读选RD接输出使能OE，任选一无用I/O口接片选CE。373的OE接地，单片机的EA接VCC。如下图。MCS-51单片机的操作时序振荡周期：时钟电路的每一次振荡（方波高低电平的一个完整周期）称作一个振荡周期，也叫一个节拍Pace。状态周期（时钟周期）：时钟信号经过二分频，即两个振荡周期（2P）称作一个时钟周期，又叫1个状态Status。一个状态周期是振荡周期的2倍机器周期：每6个时钟周期（6S）称作1个机器周期，1个机器周期中分为（S1P1，S1P2S6P1，S6P2

12、共12个节拍）。一个机器周期是振荡周期的12倍。指令周期：不同的指令需要不同的指令周期，有1、2、4等不同的需求，需要1、2、4等不同个数的机器周期。一个指令周期是振荡周期的12、24或48倍。如果晶振是12M的，则一个机器周期的时间为：机器周期=112MHz12=1 sMCS-51单片机最小系统(xtng)单片机最小系统由供电电路、复位电路、时钟(shzhng)电路组成，如果是8031还必须(bx)扩展片外ROM（EA接地）。51系列单片机的最小系统如下图。这是一个上电自动复位的电路。在极性电容两端增加一个按钮，则可改装成手动复位电路。不要忘记给单片机连上VCC和GND作为电源电路。MCS-

13、51单片机的低功耗方式有两种，待机方式、掉电方式。待机方式可通过任意一种中断唤醒，或通过复位电路复位唤醒。掉电方式只能通过复位电路唤醒。汇编语言(hu bin y yn)入门汇编语言(hu bin y yn)指令格式【标号(bioho)：】 操作码 【操作数1】 【，操作数2】 【，操作数3】带【】的为可能不是必须的参数。标号诸如常见的 LOOP: INT: 都是标号，在使用跳转指令的时候可以直接跳转至该标号，而不用手动计算相对转移量rel。操作码是必选参数，MOV、ANL等都是操作码，表示该操作的功能。操作数1、2、3分别是单操作数、双操作数、三操作数的参数，除NOP等少数操作数至少需要一个

14、操作数。表示被操作的内容，可以是立即数、直接地址、寄存器名、相对转移量等。具体各指令及操作数应当参阅书后附录的表格。汇编语言一般不区分大小写。寻址方式寻址方式有立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对寻址、位寻址7种。需要注意的是，每一个操作数，都有其自己的寻址方式。也就是说，每一条语句，可能有不止一个寻址方式。立即寻址：操作数为立即数。如 MOV A, #30H 中#30H就是立即寻址。寄存器寻址：操作数为R0R7、A、B、DPTR直接寻址：操作数为地址或除上面11个寄存器以外的SFR。如 MOV 30H，PSW的两个操作数都是直接寻址，30H表示地址为30H的内存，P

15、SW为程序状态字是SFR，在D0H。寄存器间接寻址：用到R0、R1、DPTR的寻址方式。如MOV A，R0，如果R0存放30H，在地址30H中存放25H，则执行之后A中的值是25H。变址寻址：在 MOVC A,A+DPTR或MOVC A, A+PC中，第二个操作数为变址寻址方式。相对寻址：各种跳转语句都会用到相对寻址。如SJMP 0020H，则表示PC增加20H。不过更常用的是SJMP LOOP ，标号会自动转换成本语句与标号语句之间的地址差。位寻址：对位直接操作的 如 MOV C，ACC.0 ； CPL C ；ORL C，/20H等都是一些特别的指令ADD 或SUB 在运算后会影响到进位标志

16、位C，但是运算时C不会影响运算结果。ADDC或SUBB在运算后同样会影响C，运算时C也会参与。A+B+Cy 或A-B-CyINC和DEC分别为自增1和自减1指令MUL AB为乘法指令。高8位放在B中，低8位放在A中，如果OV=0说明乘法结果没有超过255，则只需查询A中的内容。DIV AB为除法指令。A存放商（相当于整除结果），B存放余数（相当于求模结果）。OV=1说明输入的除数B=0。DA A是十进制调整指令。若A=07H，R4=05H，则执行完下面两条语句后A=12H。DA的作用是使刚才的加法就相当于是在十进制下完成的，即A=7+5=12。ADD A, R4DA A ANL，ORL，XRL

17、，两操作数的与、或、异或运算(yn sun)RR，RL为循环(xnhun)右移与循环左移。右移时，将每一位右移一位，最低位补到最高位上。RRC，RLC为带进位(jnwi)位的循环右移左移。右移时，将每一位右移一位，Cy值移入最高位，最低位移入Cy。CJNE A, m, rel 是比较不等跳转指令，当A与m不相等时跳转至rel处，否则顺序执行下一条。该操作码会对进位标志Cy产生影响，当Am时Cy0；当Am是Cy1。DJNZ Rn, rel 是减一不为0跳转指令。先将Rn减一，之后如果Rn不为0则跳转至rel，否则顺序执行下一条语句。LCALL和ACALL是调用指令，两者的区别仅在代码长度和可跳转

18、的距离。调用指令和跳转指令的区别是，调用指令能够自动将PC的值保存起来（放在堆栈中），调用结束时可以返回调用发生的地方（有去有回），而跳转不能保存PC（有去无回）。RET写在子程序的结尾，与调用指令配套使用。用来告诉芯片，应当将刚刚存入堆栈的PC值取出了。RETI是中断返回程序，与RET类似，写在中断服务程序的末尾，将堆栈中的PC值返回给PC，从而使程序自中断发生处继续执行。MOVX A,DPTR和MOVX DPTR, A与 MOV A, R0 MOV R0, A的功能差不多。MOVC A, A+DPTR的用例：MOV R0, #0AHMOV DPTR, #TABLOOP:MOV A, R0M

19、OVC A, A+DPTRMOV P0, ADJNZ R0, LOOPTAB:DB3FH, 06H, 6BH, 4FH, 66HDB6DH, DH, 07H, 7FH, 90H12MHz晶振延时1ms子程序DELAY:MOV R1, #12 ; 1个机器周期LOOP1:MOV R2, #20 ; 1个机器周期LOOP2:NOP; 1个机器周期NOP; 1个机器周期DJNZ R2, LOOP2 ; 2个机器周期DJNZ R1, LOOP1 ; 2个机器周期NOP; 1个机器(j q)周期NOP; 1个机器(j q)周期RET; 1个机器(j q)周期1+(1+(1+1+2)*20+2)*12+2

20、+1=1000中断(zhngdun)系统中断(zhngdun)的处理过程中断(zhngdun)响应判断相应条件：无同级别或更高级中断正在执行，是指令周期的最后一个机器周期，且未在执行与中断有关的指令或设置中断相关的寄存器。响应中断：设置中断标志（IE、TF、TI、RI等），将PC压入堆栈，寻找终端服务入口地址，如下表。预留目的入口地址地址范围复位初始化引导0000H0000H0002H外部中断0 服务入口0003H0003H000AH定时器/计数器0服务入口000BH000BH0012H外部中断1 服务入口0013H0013H001AH定时器/计数器1服务入口001BH001BH0022H串行

21、中断服务入口0023H0023H002AH定时器/计数器2服务入口002BH002BH0032H中断执行开始执行中断服务入口处的指令。由于该处的指令空间仅有8字节，一般都会通过无条件跳转指令跳到别处执行。在执行真正的中断服务程序时，应当将A、PSW等寄存器中的值先保存起来PUSH入堆栈（这也叫保护中断现场），在RETI之前再POP出来（恢复现场），以避免主程序出错。中断返回当执行到RETI是，中断服务程序结束，自动将PC从堆栈中弹出。外部中断的设置流程在0003H处写入指向服务程序处的跳转指令（这是INT0的，INT1应当在0013H处）设置堆栈指针 MOV SP，#40H #40H任选，但应

22、当在30HF0H之间。设置优先级 SETB PX0或CLR PX0 分别是高优先级或者低优先级，可省略，默认为低设置触发方式 SETB IT0 或CLR IT0 分别是下降沿触发 或者 低电平触发允许外部中断 SETB EX0开放总中断 SETB EA定时器/计数器的设置流程在000BH处写入指向服务程序处的跳转指令（这是T0的，T1应当在001B处）设置对战指针 MOV SP，#40H写工作模式字 MOV TMOD，#00H 这里将T0与T1都设为模式0，计时模式。设计数初值 MOV TH0，#HIGH(1000) MOV TL0, #LOW(1000)允许定时中断 SETB ET0开放总中

23、断 SETB EA 这两句也可以合起来 MOV IE，#82H开始计时 SETB TR0 这句不一定接在上面语句后面，可以在任何需要的时候定时器/计数器工作模式的区别工作模式0：13位计数范围。记满产生中断，不自动装入初值。工作(gngzu)模式1：16位计数范围。记满产生(chnshng)中断，不自动(zdng)装入初值。工作模式2：8位计数范围。高位装入计数初值，低位记满后产生中断，自动装入初值。工作模式3：只适用于T0。将T0拆分成两个8位定时器/计数器。定时初值的计算：X=M-tfosc12，其中M=8192、65536或256（分别是模式0、1、2），fosc为晶振频率，t为需要定的

24、时长。串行通信(tng xn)串行通信各模式(msh)的区别方式(fngsh)0：移位寄存器方式1：数据8位一组输出，波特率可变，由T1和SMOD控制。方式2：数据9位一组输出，最后一位为标志位。波特率仅能通过SMOD加倍。方式3：数据9位一组输出，最后一位为标志位，波特率可变，由T1和SMOD控制。串行波特率设置方式工作方式0时：波特率=fosc/12工作方式1、3时：波特率=2SMOD32定时器1每秒记满的次数工作方式2时：波特率=2SMOD64各寄存器功能(gngnng)（*可位寻址）*ACC 累加器可位寻址，最繁忙的寄存器，所有几乎指令都可以(ky)与之搭配。写成ACC的时候(sh h

25、ou)是直接寻址，写成A时时寄存器寻址。由于PUSH和POP只有直接寻址一种语法，所以只能使用ACC。由于位寻址是对直接地址，所以写成ACC.n。其他时候都可以写成A。寄存器寻址比直接寻址快。复位为00H*B寄存器可位寻址，一般用在乘除法时。MUL AB，DIV AB。AB两个操作数之间没有逗号。B寄存器是直接寻址，所以MOV B, #10H等指令是合法的。复位为00H*PSW 程序状态字可位寻址。用来存放程序过程中各计算状态及通用寄存器的选择。复位为00HCYACF0RS1RS0OV-PCY是进位标志位，在指令中用保留字C代表，最高位计算时发生进位或借位时置位。AC是半进位标志，低四位向高四

26、位进位时置位。RS1、RS0，合起来选择工作寄存器组。OV是溢出标志位。带符号加减时大于127或小于-128时置位；乘法时结果超过255时置位；除法时除数B=0时置位。P是寄存器A的奇偶标志位。若A中1的个数为奇数则置位，否则清零。可通过将A中各位半加得到。SP 堆栈指针不可位寻址，用来指示当前栈顶的位置。 POP时SP自动减1，PUSH时SP自动加1。需要注意的是，复位后为07H。DPTR 数据指针不可位寻址，51单片机唯一的16位寄存器，可拆成DPH与DPL两个8位寄存器。也由于仅DPTR是16位，所以在访问片外存储器（64KB）时，一般使用DPTR语句。*P0 *P1 *P2 *P3 输

27、入输出端口数据锁存器用来存放将要由Pn端口输出的数据，或者现在从Pn端口输入的数据。*IP 中断优先级可位寻址。用来设置各中断的优先级。1为高优先级，0为低优先级。复位为00H。-PT2PSPT1PX1PT0PX0X表示外部中断，T表示定时器/计数器，S表示串行口。*IE 中断允许可位寻址。用来设置各中断的开关。1为打开，0为关闭。复位为00HEA-ET2ESET1EX1ET0EX0X表示外部中断，T表示定时器/计数器，S表示串行口。TMOD 定时器/计数器模式(msh)选择不可(bk)位寻址。高四位设置T1，低四位(s wi)设置T0。复位后为00HGATEC/TM1M0GATEC/TM1M0M1M0合起来选择定时器计数器的工作模式。C/T若为1则是C计数模式，若为0则是计时模式。（计数脉冲接法不同而已）GATE为1时仅当TR0/TR1为1且INT0/INT1端口高电平时启动，否则仅由TR0/TR1控制*TCON 定时器/计数器控制寄存器可位寻址，高4位是定时器/计数器的启动和标志位；低四位关于外部中断的触发。TF1TR1TF0TR0IE1IT0IE0IT0TF是定时器/计数器记满溢出标志位。不通过中断而通过查询方式时使用此位得