单片机原理及应用总结

单片机原理及应用第一章绪论1.什么叫单片机？其主要特点有哪些？在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机。特点：控制性能和可靠性高、体积小、价格低、易于产品化、具有良好的性价比。第二章80C51的结构和原理1.80C51的基本结构a.CPU系统8位CPU，含布尔处理器；时钟电路；总线控制逻辑。b.存储器系统4K字节的程序存储器（ROM/EPROM/FLASH，可外扩至64KB）；128字节的数据存储器（RAM，可外扩至64KB）；特殊功能寄存器SFR。c.I/O口和其他功能单元4个并行I/O口；2个16位定时/计数器；1个全双工异步串行口；中断系统（5个中断源，2个优先级）2.80C51的应用模式a.总线型单片机应用模式总线型应用的“三总线”模式；非总线型应用的“多I/O”模式3.80C51单片机的封装和引脚a.总线型DIP40引脚封装RST/VPO：复位信号输入引脚/备用电源输入引脚；ALE/PROG：地址锁存允许信号输出引脚/编程脉冲输入引脚；EA/VPP：内外存储器选择引脚/片内EPROM编程电压输入引脚；PSEN：外部程序存储器选通信号输出引脚b.非总线型DIP20封装的引脚RST：复位信号输入引脚4.80C51的片内存储器增强型单片机片内数据存储器为256字节，地址范围是00H~FFH。低128字节的配情况与基本型单片机相同。高128字节一般为RAM，仅能采用寄存器间接寻址方式询问。注意：与该地址范围重叠的特殊功能寄存器SFR空间采用直接寻址方式询问。5.80C51的时钟信号晶振周期为最小的时序单位。一个时钟周期包含2个晶振周期。晶振信号12分频后形成机器周期。即一个机器周期包含12个晶振周期或6个时钟周期。6.80C51单片机的复位定义：复位是使单片机或系统中的其他部件处于某种确定的初始状态。a.复位电路两种形式：一种是上电复位；另一种是上电与按键均有效的复位。b.单片机复位后的状态单片机的复位操作使单片机进入初始化状态。初始化后，程序计数器PC=0000H，所以程序从0000H地址单元开始执行。特殊功能寄存器复位后的状态是确定的。P0~P3为FFH，SP为07H，SBUF不定，IP、IE和PCON的有效位为0，其余的特殊功能寄存器的状态为00H.相应的意义为：P0~P3=FFH，相当于各口锁存器已写入1，此时不但可用于输出，也可以用于输入；SP=07H，堆栈指针指向片内RAM的07单元；IP、IE和PCON的有效位为0，各中断源处于低优先级且均被关断、串行通讯的波特率不加倍；PSW=00H，当前工作寄存器为0组。7.80C51的存储器组织功能：存储信息（程序和数据）a.程序存储器低端的一些地址被固定地用作特定的入口地址：0000H：单片机复位后的入口地址；0003H：外部中断0的中断服务程序入口地址；000BH：定时/计数器0溢出中断服务程序入口地址；0013H：外部中断1的中断服务程序入口地址；001BH：定时/计数器1溢出中断服务程序入口地址；0023H：串行口的中断服务程序入口地址。8.80C51单片机的数据存储器配置80C51单片机数据存储器分为片外RAM和片内RAM两大部分。80C51片内RAM的128B部分分成工作寄存器区、位寻址区、通用RAM三大部分。基本型单片机片内RAM的地址范围是00H~7FH。增强型单片机片内除地址范围为00H~7FH的128BRAM外，又增加了80H~FFH的高128B的RAM。增加的这部分RAM仅能采用间接寻址方式访问。片外RAM地址空间为64KB，地址范围是0000H~FFFFH。与程序存储器地址空间不同的是，片外RAM地址空间与片内RAM地址空间在地址的低端0000H~007FH是重叠的。访问片外RAM时采用指令MOVX实现，访问片内RAM采用指令MOV，无读写信号产生。a.工作寄存器区80C51单片机片内RAM低端的00H~1FH共32B，分成4个工作寄存器组，每组占8个单元。寄存器0组：地址00H~07H；寄存器1组：地址08H~0FH；寄存器2组：地址10H~17H；寄存器3组：地址18H~1FH。程序运行时，只能有一个工作寄存器组作为当前工作寄存器组；当前工作寄存器组的选择由特殊功能寄存器中得程序状态字寄存器PSW的RS1、RS0来决定。b.位寻址区内部RAM的20H~2FH共16个字节是位寻址区。其128位的地址范围是00H~7FH。c.通用RAM区位寻址区之后的30H~7FH共80个字节为通用RAM区。这些单元可以作为数据缓冲器使用。实际应用中，常需在RAM区设置堆栈。80C51的堆栈一般设在30H~7FH的范围内，栈顶的位置由堆栈指针SP指示。复位时SP的初值为07H，在系统初始化时可以重新设置。9.80C51单片机的特殊功能寄存器a.程序状态字寄存器PSW，8位。含义如下：CY：进位、借位标志。有进位、借位时CY=1，否则CY=0；AC：辅助进位、借位标志F0：用户标志位，由用户自己定义RS1、RS0：当前工作寄存器组选择位OV：溢出标志位。有溢出时OV=1，否则0V=0P：奇偶标志位。存于ACC中的运算结果有奇数个“1”时P=1，否则P=0。10.P0口、P2口的结构P0口作为分时复用的低8位地址/数据总线，P2口作为高8位地址总线。a.P0口的结构P0用作通用I/O口输出驱动级工作在需外接上拉电阻的漏极开路方式；P0口在作为通用I/O口，属于准双向口。P0用作地址/数据总线b.P2口的结构P2口的输出驱动电路与P0口不同，内部设有上拉电阻。P2用作通用I/O口P2口在作为通用I/O口，属于准双向口。P2用作地址总线11.P3口结构a.P3用作第一功能的通用I/O口b.P3用作第二功能使用P3.0：RXD（串行口输入）；P3.1：TXD（串行口输出）；P3.2：INT0（外部中断0输入）；P3.3：INT1（外部中断1输入）；P3.4：T0（定时器0的外部输入）；P3.5：T1（定时器1的外部输入）；P3.6：WR（片外数据存储器“写”选通控制输出）；P3.7：RD（片外数据存储器“读”选通控制输出）。第三章80C51的指令系统1.80C51的寻址方式表3.1寻址方式所对应的寄存器和存储空间2.特殊传送指令表3.3特殊传送指令编号指令分类指令机器码字节机器周期数1ROM查表MOVCA，@A+DPTR93H22MOVCA，@A+PC83H23读片外RAMMOVXA，@DPTRE0H24MOVXA，@RiE2H(~E3H)25写片外RAMMOVX@DPTR，AF0H26MOVX@Ri，AF2H(~F3H)27堆栈操作PUSHdirectC0H2序号寻址方式寄存器或存储空间1基本方式寄存器寻址寄存器R0~R7，A、AB、DPTR和C（布尔累加器）2直接寻址片内RAM低128字节、SFR3寄存器间接寻址片内RAM（@R0，@R1，SP）片外RAM（@R0，@R1，@DPTR）4立即寻址ROM5扩展方式变址寻址ROM（@A+DPTR，@A+PC）6相对寻址ROM（PC当前值的-128~+127字节）7位寻址可寻址位（内部RAM20H~2FH单元的位和部分SFR的位）direct8POPdirectD0H2direct堆栈操作在80C51单片机中，堆栈的生长方向是向上的。入栈操作时，先将SP+1，然后将指令指定的直接地址单元的内容存入SP指向的单元；出栈操作时，将SP指向的单元内容传送到指令指定的直接地址单元，然后SP-1。系统复位时，SP的内容位07H。SP的值越小，堆栈深度越深。PUSHdirect：(direct)(SP)1,(SP)SPPOPdirect：1(SP)SP((SP)),direct一般在中断、子程序调用时发生堆栈操作MOV、MOVX、MOVC区别MOV：单片机内部数据传递；MOVX：单片机与片外RAM和I/O口电路的数据传递；MOVC：ROM的查表3.逻辑运算与循环类指令逻辑与：编号指令分类指令1逻辑与ANLdirect，A2ANLdirect，#data3ANLA，Rn4ANLA，direct5ANLA，@Ri6ANLA，#data前两条把源操作数与直接地址指示内容相与；后四条是把源操作数与累加器A的内容相与，送入A逻辑或：编号指令分类指令1逻辑或ORLdirect，A2ORLdirect，#data3ORLA，Rn4ORLA，direct5ORLA，@Ri6ORLA，#data逻辑异或：编号指令分类指令1逻辑异或XRLdirect，A2XRLdirect，#data3XRLA，Rn4XRLA，direct5XRLA，@Ri6XRLA，#data累加器清0和取反CLRA清0CPLA取反累加器循环移位RR右移RRCRL左移RLC4.控制转移类指令短跳转：AJMP；长跳转：LJMP；相对跳转：SJMP。由于LJMP指令提供的是16位地址，因此程序可以转向64KB的程序存储器地址空间的任何单元。累加器判0转移：JZrel:(A)=0,则relPCPC；JNZrel:(A)relPCPC0，则比较不相等转移(目的字节与源字节不相等则转移)：CJNEA，direct，relreldata@RiRnACJNE,,#减1不为0转移：DJNZRn，relDJNZdirect，rel将操作数的循环控制单元的内容减1，并判断是否为0.若不为0，一直循环。若为0，程序往下执行。调用：ACALL短调用；LCALL长调用返回：RET子程序返回指令；RETI中断服务子程序返回指令CPL取反第四章1.查表程序有一变量存放在片内RAM的20H单元，其取值范围为00H~05H。要求编制一段程序，根据变量值求平方值，并存入片内RAM的21H单元。程序如下：ORG1000HSTART：MOVDPTR，#2000HMOVA，20HMOVCA，@A+DPTRMOV21H，ASJMP$ORG2000HTABLE：DB00,01,04,09,16,25END2.双字节无符号数加法设被加数存放在内部RAM的51H、50H单元，加数存放在内部RAM的61H、60H单元，相加的结果存放在内部RAM的51H、50H单元，进位存放在位寻址区的00H位中，实现此功能的程序段如下：MOVR0，#50H；被加数的低字节地址MOVR1，#60H；加数的低字节地址MOVA，@R0；取被加数低字节ADDA，@R1；加上加数低字节MOV@R0，A；保存低字节相加结果INCR0；指向被加数高字节INCR1；指向加数高字节MOVA，@R0；取被加数高字节ADDCA，@R1；加上加数高字节（带进位加）MOV@R0，A；保存高字节相加结果MOV00H，C；保存进位3.双分支程序设变量x以补码的形式存放在片内RAM的30H单元，变量y与x的关系是：当x0时，y=x；当x=0时，y=20H；当x0时，y=x+5。编制程序，根据x的大小求y并返回原单元。程序段如下：START：MOVA，30HJZNEXTANLA，#80H；判断符号位JZLPMOVA，#05HADDA，30HMOV30H，ASJMPLPNEXT：MOV30H，#20HLP：SJMP$4.多分支程序根据R7的内容转向相应的处理程序。设R7的内容为0~N，对应的处理程序的入口地址分别为PP0~PPN。程序段如下：START：MOVDPTR，#TAB；置分支入口地址表首址MOVA，R7ADDA，R7MOVR3，AMOVCA，@A+DPTR；取高位地址XCHA，R3INCAMOVCA，@A+DPTR;取低位地址MOVDPL，A；处理程序入口地址低8位送DPLMOVDPH，R3；处理程序入口地址高8位送DPHCLRAJMP@A+DPTRTAB：DWPP0DWPP1……DWPPN5.循环程序先执行后判断；先判断后执行50ms延时程序若晶振频率为