单片机原理及应用

单片机原理及应用第一章1、微机的组成：微处理器、存储器、接口适配器、输入输出I/O设备。2、微处理器包括两个主要部分：运算器和控制器。运算器由运算部件——算术逻辑单元、累加器和寄存器组成。控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序发生器和操作控制组组成。3、正数：反码、补码与原码相同，符号位为0；负数：反码符号位为1，数值位原码取反；补码为原码取反加1，即反码加1。4、计算机中常用的二进制编码有BCD码和ASCII码。第二章1、程序计数器PC：由两个8位的计数器PCH及PCL组成，共16位。PC实际上是程序的字节地址计数器，PC中的内容是将执行的下一条指令的地址。改变PC的内容就可以改变程序执行的方向。2、控制信号引脚RST、、ALE和的功能RST（9脚）：RST是复位信号输入端，高电平有效。当此输入端保持两个机器周期（24个时钟振荡周期）的高电平时，就可以完成复位操作。：程序存储允许输出信号端。当89C51由片外程序存储器取指令（或常数）时，每个机器周期两次有效。但在此期间内，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的信号将不出现。ALE：地址锁存允许信号端。当89C51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ƒOSC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。平时不访问片外存储器时，ALE端也以振荡频率的1/6固定输出正脉冲，因而ALE信号可以用作对外输出时钟或定时信号。：外部程序存储器地址允许输入端/固话编程电压输入端。当引脚接高电平时，CPU只访问片内FlashROM并执行内部程序存储器中的指令；但当PC（程序计数器）的值超过0FFFH时，将自动转去执行片外程序存储器内的程序。当输入信号引脚接低电平时，CPU只访问片外ROM并执行片外程序存储器中的指令，而不管是否有片内存储器。然而需要注意的是，如果保密位LB1被编程，则复位时在内部会锁存EA端的状态。3、P3端口引脚与复用功能表端口引脚复用功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2（外部中断0）P3.3（外部中断1）P3.4T0（定时器0的外部输入）P3.5T1（定时器1的外部输入）P3.6（外部数据存储器写选通）P3.7（外部数据存储器读选通）4、89C51存储器结构：普林斯顿结构和哈佛结构普林斯顿结构：CPU访问存储器时，一个地址对应唯一的存储器单元，可以是ROM，也可以是RAM，并用同类访问指令。哈佛结构：存储器和数据存储器分开的结构形式。5、89C51存储器地址空间分为以下三类：a、片内片外统一编址0000H---FFFFH的64KB程序存储器地址空间（采用16位地址）。b、64KB片外数据存储器地址空间，地址也在0000H---FFFFH（采用16位地址）范围内编址。c、256字节数据存储器地址空间（采用8位地址）。89C51的指令系统设计了不同的数据传送指令符号：CPU访问片内，片外ROM指令用MOVC，访问片外RAM指令用MOVX，访问片内RAM指令用MOV。6、PSW程序状态字位地址D7D6D5D4D3D2D1D0位名称CYACF0RS1RS0OV—P位意义进、借辅进用户标定寄存器组选择溢出保留奇/偶7、数据指针DPTR（83H，82H）DRTR是一个16位的特殊功能寄存器，其高位字节寄存器用DPH表示（地址83H），低位字节寄存器用DPL表示。（地址82H）DPTR既可以作为一个16位寄存器来处理，也可以作为两个独立的8位寄存器DPH和DPL使用。DPTR主要用于存放16位地址，以便对64KB片外RAM作间接寻址。8、基本时序定时单位：（1）振荡周期：晶振的振荡周期，为最小的时序单位。（2）状态周期;振荡频率经单片机内的二分频器后提供给片内CPU的时钟周期。因此一个状态周期包含两个振荡周期。（3）机器周期：一个机器周期由6个状态周期即12个振荡周期组成，是单片机执行一种基本操作的时间单位。（4）指令周期：执行一条指令所需的时间。一个指令周期由1到4个机器周期组成，依据指令不同而不同。9、复位电路（a）上电复位（b）按键电平复位习题：1、89C51/S51的端有何用途？2、89C51/S51的存储器分哪几个空间？如何区别不同空间的寻址？3、89C51/S51有几种低功耗方式？如何实现？答案1：答案2：第三章1、89C51单片机寻址方式共有7种：寄存器寻址、直接寻址、立即数寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对寻址、位寻址。2、寄存器间接寻址：89C51规定R0或R1为间接寻址寄存器，可寻址内部RAM低位地址的128字节单元内容。还可采用数据指针（DPTR）作为间接寻址寄存器，寻址外部数据存储器的64KB空间，但不能用这种寻址方式寻址特殊功能寄存器。3、变址寻址：89C51没有专门的变址寄存器，而是采用数据指针DPTR或PC为变址寄存器，地址偏移量是累加器A的内容，以DPTR或PC的内容与累加器A的内容之和作为操作数的16位程序存储器地址。4、在89C51中，位地址的两种常用表示方式：a、直接使用位地址。对于20H--2FH的16个单元共128位的位地址分布是00H--7FH。b、对于特殊功能寄存器，可以直接使用寄存器名字加位数表示。5、89C51/S51指令系统可分为5大类：数据传送指令、算术运算指令、逻辑运算及移位指令、控制转移指令、位操作指令或布尔操作6、在汇编语言中，位地址的表示方式：直接（位）地址方式、点操作符号方式、位名称方式、用户定义名方式。习题：1、在89C51片内RAM中，已知（30H）=38H，（38H）=40H，（40H）=48H,(48H)=90H。请分析下面各是什么指令，说明源操作数的寻址方式以及按顺序执行每条指令后的结果。2、指出下列指令的本质区别？3、设R0的内容为32H，A的内容为48H，片内RAM的32H单元内容为80H，40H单元内容为08H。请指出在执行下列程序后上述各单元内容的变化。MOVA,@R0MOV@R0，40HMOV40H,AMOVR0，#35H...98HAFH...40H4、5、6、要求同上题，程序如下：第四章1、汇编语言程序具有四种结构形式：顺序结构、分支结构、循环结构和子程序结构。2、【例4-2】拆字。将片内RAM20H单元内容拆成两段，每段4位，并将它们分别存入21H与22H单元中。程序如下：ORG2000HSTART：MOVR0,#21HMOVA,20HANLA,#0FHMOV@R0,AINCR0MOVA,20HSWAPAANLA,#0FHMOV@R0,A3、【例4-7】设变量x存放在VAR单元，函数值y存放在FUNC中，按下式给y赋值。1x0y=0x=0-1x0程序如下：VARDATA30HFUNCDATA31H...F2CC...61HSTART：MOVA,VARJZCOMPJNBACC.7,POSIMOVA,#0FFHSJMPCOMPPOSI：MOVA,#01HCOMP:MOVFUNC,A4、【例4-9】多字节无符号数加法程序设被加数低字节地址存R0，加数低字节地址存R1，字节数存R3。相加的结果存原被加数单元。加法程序段如下：START:MOVA,R0MOVR5,AMOVA,R3MOVR7,ACLRCADDA:MOVA,@R0ADDCA,@R1MOV@R0,AINCR0INCR1DJNZR7,ADDAJNCADDBINCR3MOV@R0,#01HADDB:MOVA,R5MOVR0,AEND5、【例4-10】搜索最大值。从片内RAM的BLOCK单元开始有一无符号数据块，其长度存与LEN单元中，试求出其中最大值。START:LENDATA20HMAXDATA21HBLOCKDATA22HCLRAMOVR2,LENMOVR1,#BLOCKLOOP:CLRCSUBBA,@R1JNCNEXTMOVA,@R1SJMPNEXT1NEXT:ADDA,@R1NEXT1:INCR1DJNZR2,LOOPMOVMAX,A6、DATA命令功能与EQU的区别：⑴EQU定义的字符名必须先定义后使用，而DATA定义的字符名可以后定义先使用。⑵用EQU伪指令可以把一个汇编符号赋给一个名字，而DATA只能把数据赋给字符名。⑶DATA语句中可以把一个表达式的值赋给字符名称，其中的表达式应是可以求值的。DATA伪指令常在程序中用来定义数据地址。7、DB定义字节命令DW定义字命令DS定义存储空间命令BIT位地址符号命令第五章1、CPU与外部设备交换信息通常有以下几种方式：a、程序控制传送方式，又分为无条件传送方式和查询传送方式；b、中断传送方式。c、直接存储器存取（DMA）方式。2、89C51中断系统的5个中断源：a、INT0：外部中断0请求，低电平有效。通过P3.2引脚输入。b、INT1：外部中断1请求，低电平有效。通过P3.3引脚输入。c、T0：定时器/计数器0溢出中断请求。d、T1：定时器/计数器1溢出中断请求。e、TXD/RXD：串行口中断请求。当串行口完成一帧数据的发送或接收时，便请求中断。3、中断源的类型：I/O设备、硬件故障、实时时钟、为调试程序而设置的中断源。4、89C51中断系统有4个特殊功能寄存器：A、定时器控制寄存器TCON（用6位）B、串行口控制寄存器SCON（用2位）C、中断允许寄存器IE。D、中断优先级寄存器IP。5、中断源优先级排列顺序中断源同级内的中断优先级外部中断0定时器/计数器0溢出中断外部中断1定时器/计数器1溢出中断串行口中断最高最低6、中断源及其对应的矢量地址中断源中断矢量地址外部中断0（）0003H定时器T0中断000BH外部中断1（）0013H定时器T1中断001BH串行口中断0023H第六章1、计数：所谓计数是指对外部事件进行计数。外部事件的发生以输入脉冲表示，因此计数功能的实质就是对外来脉冲进行计数。外部输入的脉冲在负跳变时有效，进行计数器加1（加法计数）。2、定时：定时是通过计数器的计数来实现的，不过此时的计数脉冲来自单片机的内部，即每个机器周期产生一个计数脉冲，也就是每个机器周期计数器加1。3、M1和M0控制的4种工作模式M1M0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：分成二个8位计数器定时器1：停止计数4、模式2的特点及应用：特点：模式2把TL0(或TL1)配置成一个可以自动重装载的8位定时器/计数器。当TL0计数溢出时，不仅使溢出中断标志位TF0置1，而且还自动把TH0中的内容重新装载到TL0中。应用：这种工作模式可省去用户软件中重装常数的语句，并可产生相当精确的定时时间，特别适于作串行口波特率发生器。第七章1、数据通信方式有两种：并行通信、串行通信并行通信：是指数据的各位同时进行传送（发送或接收）的通信方式。其优点是传送速度高；缺点是数据有多少位，就需要多少根传送线。串行通信：数据是一位一位按顺序传送的通信方式。它的突出优点是只需要一对传输线，这样就大大降低了传送成本，特别适合远距离通信；缺点是传送速度较低。2、串行通信的传送方式：单向（或单工）配置，只允许数据向一个方向传送；半双向（或半双工）配置，允许数据向两个方向中的任一方向传送，但每次只能有一个站点发送；全双向（或全双工）配置，允许同时双向传送数据，因此，全双工配置是一对单向配置，它要求两端的通信设备都具有完整和独立的发送和接收能力。3、异步通信，在帧格式中，一个字符由4部分组成：起始位、数据位、奇偶校验位、停止位。4、波特率：即数据传送速率，表示每秒传送二进制代码的位数，它的单位是b/s。5、串行通信中串---并转换与设备同步：两个通信设备在串行线路上成功地实现通信必须解决两个问题：一是串并转换，即如何把要发送的并行数据串行化，把接收的串行数据并行化；二是设备同步，即同步发送设备和接收设备的工作节拍，以确保发送数据在接收端被正确读出。6、收发数据的过程：串行口的发送和接收都是以特殊功能寄存器SBUF的名义进行读/写的。当向SBUF发“写