单片机原理与接口技术考试知识点

1【8051单片机的基本组成】（1）8位的8051微处理器（CPU=运算器+控制器）、寄存器（2）片内256字节数据存储器RAM/SFR，存放可读写的数据（3）片内4KB程序存储器FlashROM，存放程序和原始数据表格（4）4个8位并行I/O端口P0~P3，可作输入输出（5）2个16为定时器/计数器，都可设计成计数或定时方式（6）5个中断源，2个中断优先级的中断控制系统（7）1个全双工UART（通用异步接受发送器）的串行I/O口，实现单片机和单片机或PC机之间的串行通信（8）片内振荡器和时钟产生电路，最高震荡频率24MHz。能画出最小系统电路图。（9）CPU+ROM/RAM+I/O接口+实时控制器件=单片机【控制信号引脚RST、ALE、和】（1）RST复位信号输入端，高电平有效。当输入端保持两个机器周高电平时完成复位操作。复位后，SP=07HP0~P3=FFH，其他寄存器一般为0（2）ALE/地址锁存信号端。8051上电正常工作后，ALE引脚不断向外输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率fOSC的1/6。CPU访问片外存储器时，ALE输出信号作为锁存低8位地址的控制信号。如果想确认8051芯片的好坏，可用示波器查看ALE端是否有脉冲信号输出。（3）程序存储允许输出信号端。（4）/VPP外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端【8051单片机的存储器配置】51单片机内部采用哈佛结构，与冯·诺依曼结构(又叫普林斯顿结构如8086芯片)的区别四个物理存储器（片内ROM/RAM、片外ROM/RAM）地址空间：（1）片内片外统一编址0000H~FFFFH的64KB程序存储器地址空间（用16位地址）（2）64KB片外数据存储器地址空间，地址也从0000H~FFFFH（用16位地址）编址（3）256字节数据存储器地址空间（用8位地址），低128字节空间按功能划分为，工作寄存器区、位寻址区、数据缓冲区3个区域，它们的地址范围分别为00H-1FH、20H-2FH、30H-7FH【RS0、RS1的组合关系】RS1RS0寄存器组片内RAM地址00第0组R0~R700H~07H01第1组R0~R708H~0FH10第2组R0~R710H~17H11第3组R0~R718H~1FH【访问片外ROM（RAM）的连接方法与地址计算】【两个16位寄存器】8051P1P3P0P2EA——ALEPSEN—————OE———地址指令片外程序存储器74HC373提示：该技术正淡出中…地址计算题在早期试卷中才能见到了要求：会计算某组Rx的实际字节地址，或者一个实际地址对应的Rx，或者超界2DPTR是唯一的用户可访问修改的16位特殊功能寄存器，其高位字节寄存器用DPH表示（83H）低位字节寄存器用DPL表示（82H）。DPTR既可作为16位寄存器来处理，也可作两个独立的8位寄存器DPH和DPL使用。主要用于存放16位地址，以便对64KB片外RAM作间接寻址。PC是16位程序计数器。PC实际上是程序的字节地址计数器，即PC中的内容是将要执行的下一条指令的地址，通过转移指令可改变PC的内容，就能改变程序执行方向。用户不能直接对PC赋值或修改。【基本时序定时单位】提示：fOSC=12MHz对应1µs机器周期]振荡周期：晶振的振荡周期，为最小的时序单位。等于1/fOSC状态周期：震荡频率经单片机内的二分频器分频后提供给片内CPU的时钟周期机器周期：计算机执行一种基本操作的时间单位。1个机器周期=6个状态周期=12个振荡周期指令周期：执行一条指令所需的时间，可以查询指令表得知，介于1~4个机器周期之中。【访问片内片外RAM的不同】指令MOVX读写片外RAM地址，MOV读写片内RAM地址，所以片内片外RAM地址重叠也不会导致分不清片内外RAM。指令举例：MOVXA,@DPTRMOVX@DPTR,AMOVA,@R0MOV30H,A【复位操作】RST引脚上有一个高电平并维持2个机器周期，则CPU就可以响应并将系统复位。复位的主要功能是把PC初始化为0000H。RST引脚是复位信号的输入端，复位信号高电平有效，其有效时间应持续24个振荡周期以上。复位电路有上电自动复位和手动复位。【简述输入输出端口P0~P3】这4个口既可以并行输入或输出8位数据，又可以按位使用，即每1位均能独立作输入或输出用。P0口是一个三态双向口，是地址/数据分时复用口，也是通用I/O接口。P0口作为通用I/O口使用时，是准双向口。输入数据时，应先人为地把口置1（写1，使场效应管V1和V2截止），才可作高阻输入P1口为准双向口，只有通用I/O接口一种功能。P2口也是准双向口，它具有通用I/O接口或高8位地址总线输出两种功能。P3口除了可作为通用准双向I/O接口外，每一根口线还具有第二功能。【指令系统】51系列单片机有7种寻址方式：立即寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、直接寻址、基址寄存器加变址寄存器间接寻址、相对寻址和位寻址。例题：写出单片机所有寻址方式并各举一个例子。部分指令的英文含义帮助记忆：增量INC－Incremect减量DEC－Decrement空操作NOP－Nooperation短转移SJMP－Shortjump长转移LJMP－Longjump绝对转移AJMP－Absolutejump比较转移CJNE－Comparejumpnotequality条件转移JNZ－JumpNoZero自减一不为零转移DJNZ－DecrementJumpNoZero位转移JNC－JumpNoCyJNB－JumpNobit左环移RL－Rotateleft进位左环移RLC－Rotateleftcarry交换XCH－Exchange右环移RR－Rotateright进位右环移RRC－Rotaterightcarry；加法ADD－Addition乘法MUL－Multiplication除法DIV－Division记住MULAB与DIVAB结果的存放位置【伪指令】：不要求计算机做任何操作，也没有对应的机器码，不产生目标程序，仅存在于源程序中，不影响程序的执行，仅仅是一些能够帮助进行汇编的指令。它主要用来指定程序或数据的起始位置，给出一些连续存放数据的地址，为中间运算结果保留一部分存储空间，以及表示源程序结束等。能识别能写出几个。【ASCII码】记住“0”=30H，“A”=41H，“a”=61H，例题：字符“G”的ASCII码是()。【BCD码】就是十进制数，BCD码调整指令DAA。知道BCD码与十六进制数的区别。概念解释：【中断】【中断源】【中断优先级】【保护现场恢复现场】。【外部中断】51单片机外部中断请求信号有电平方式和脉冲方式，在电平方式下，当采集到INT0（P3.2）、3INT1（P3.3）的有效信号为低电平时，激活外部中断。【中断矢量地址表】中断源中断服务程序入口地址外部中断0()0003H定时器/计数器0溢出000BH外部中断1()0013H定时器/计数器1溢出001BH串行口0023H【中断允许寄存器IE各位含义】（1）EA：中断允许总控制位。EA=0，屏蔽所有中断请求；EA=1，CPU开放中断。对各中断源的中断请求是否允许，还要取决于各中断源的中断允许控制位的状态。（2）ES：串行口中断允许位。ES=0禁止串行口中断；ES=1，允许串行口中断。（3）ET1：定时器/计数器T1的溢出中断允许位。ET1=0，禁止T1中断；ET1=1，允许T1中断。（4）EX1外部中断1中断允许位。EX1=0，禁止外部中断1中断；EX1=1，允许外部中断1中断。（5）ET0：定时器/计数器T0的溢出中断允许位。ET0=0，禁止T0中断；ET0=1，允许T0中断。（6）EX0外部中断0中断允许位。EX0=0，禁止外部中断0中断；EX0=1，允许外部中断0中断。【中断的自然优先级顺序，提高某一中断源的优先级别】中断源（控制位）自然优先级：注意是PX0，不是EX0在IP中若设置某几个控制位为1，则相应的中断源就规定为高级中断；反之，若某几个控制位为0，则相应的中断源就规定为低级中断。当同时接收到几个同一优先级的中断请求时，响应哪个中断源则取决于内部硬件查询顺序（即自然优先级）。设置IE和IP可以开放指定中断及设置响应顺序。【如何实现中断嵌套】当CPU正在处理一个中断请求时，又出现了另一个优先级比它高的中断请求，这时CPU就暂时中止执行对原来优先级较低的中断源的服务程序，保护当前断点，转去响应优先级更高的中断请求，并为其服务。待服务结束，再继续执行原来较低级的中断服务程序。【中断响应条件】（1）有中断源发出中断请求（2）中断总允许位EA=1，即CPU开中断（3）申请中断的中断源的中断允许位为1，即中断没有被屏蔽（4）无同级或更高级中断正在被服务（5）当前的指令周期已经结束（6）若现行指令为RETI或者是访问IE或IP指令，则该指令以及紧接着的另一条指令已经执行完【中断主程序的起始地址】8051系列单片机复位后，（PC）=0000H，而0003H~002BH分别为各中断源的入口地址。所以，编程时应在0000H处写一跳转指令，使CPU在执行程序时，从0000H跳过各中断源的入口地址。主程序则是以跳转的目标地址作为起始地址开始编写的，一般从0030H开始。见下面中断程序格式题例子。简答题例子：（1）为什么ROM开头要放一条跳转指令。（2）为什么要把主程序放在ROM30H之后。【定时/计数】【定时器中工作模式寄存器TMOD各位功能】（1）M1和M0操作模式控制位。形成4种代码。例题：解释定时器/计算器四种工作模式的特点。最高外部中断0（PX0）|定时器/计数器0溢出中断（PT0）|外部中断1（PX1）↓定时器/计数器1溢出中断（PT1）最低串行口中断（PS）4M1M0工作模式功能描述00模式013位计数器01模式116位计数器10模式2自动再装入8位计数器11模式3定时器0：分成2个8位计数器。定时器1：停止计数（2）C/：定时器/计数器方式选择位C/=0，设置为定时方式。定时器计数8051片内脉冲，即对机器周期（振荡周期12倍）计数。C/=1，设置为计数方式。计数器的输入是来自T0（P3.4）或T1（P3.5）端的外部脉冲。（3）GATE：门控位。GATE=0时，只要用软件使TR0（或TR1）置1，就可以启动定时器，而不管（或）的电平是高还是低。GATE=1时，只有（或）引脚为高电平且由软件使TR0（或TR1）置1时，才能启动定时器工作。请查定时器工作原理图。【定时/计数初值X的计算】【务必掌握】定时器初值X=定时器的工作方式模值M－定时时间t／机器周期数T。在方式1时M为2^16=65536；在方式2和方式3时M为2^8=256；M在方式0时M为2^13【定时器在何种设置下可提供3个8位定时器/计数器】当T0为模式3，T1为模式2时，可提供3个8位定时器【串口通信】【异步通信的信息格式及每位含义】单片机8051具有并行通信和串行通信两种通信方式。串行通信有同步通信和异步通信两种通信方式。异步通信的特点是以字符为单位进行传输，异步串行通信有单工、半双工和全双工共三种传送方向形式。在异步通信中，数据的帧格式定义一个字符由4部分组成，即：起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。停止位是高电位，提高抗干扰能力。【串行口控制寄存器SCON】可以设置串行口的4种工作方式，方式0和方式2的波特率是固定的，方式0不用于通信，而方式1和方式3的波特率是可变的，常用于通信。例题：解释串口四种工作方式的特点。【定时器模式与串口方式的关系】8051的T1的模式2常作为串行口方式1和方式3的波特率发生器。例题：解释定时器/计数器四种工作模式与串口四种工作方式的联系。【波特率】数据传送速率，每秒传送二进制代码的位数，用bps表示。解释【SBUF】【略】【波特率计算】【务必掌握】串行口方式1和方式3的波特率=(1+SMOD)*fosc／[384*(256-TH1)]下图不要求背，但是各位的含义要记得住：【三道计算题：延时时间、定时初值、串口波特率务必掌握】【例题见本站