单片机知识点概述简化版.docx
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单片机知识点概述简化版
概述
1、单片机的定义与内部组成
单片机是一种集成电路芯片，一片单片机芯片就具有组成计算机的全部功能。
它采用超大规模技术将具有数据处理能力的微处理器（CPU）、存储器（含程序存储器ROM和数据存储器RAM）、输入、输出接口电路（I/O接口）集成在同一块芯片上，构成一个即小巧又很完善的计算机硬件系统。
2、单片机的特点与发展前景。
从硬件角度看：
单片机具有小型化的特点，它采用超大规模技术将具有数据处理能力的微处理器（CPU）、存储器（含程序存储器ROM和数据存储器RAM）、输入、输出接口电路（I/O接口）集成在同一块芯片上，一片单片机芯片就具有组成计算机的全部功能。
从软件角度看：
单片机指令系统有精单指令的特点，容易学习。
利用单片机指令编写的源程序短小精悍，使单片机应用产品即体积小又具有智能化。
发展前景：
纵观单片机的发展过程，可以预见单片机的发展有着广泛的前景。
尤其在工业控制、智能仪器仪表、计算机网络和通信领域、家用电器、医用设备等领域中将有着广泛的发展前景。
3、单片机的各种主要用途。
（1）在智能仪器仪表上的应用
（2）在工业控制中的应用
（3）在家用电器中的应用
（4）在计算机网络和通信领域中的应用
（5）单片机在医用设备领域中的应用
此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。
第1章单片机结构及原理
1、80C51单片机的内部组成及外观
（1） 中央处理器：
中央处理器（CPU）是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器
（2）数据存储器（RAM）：
特殊功能寄存器
初始态
特殊功能寄存器
初始态
ACC
00H
B
00H
PSW
00H
SP
07H
DPH
00H
TH0
00H
DPL
00H
TL0
00H
IP
xxx00000B
TH1
00H
IE
0xx00000B
TL1
00H
TMOD
00H
TCON
00H
SCON
xxxxxxxxB
SBUF
00H
P0-P3
1111111B
PCON
0xxxxxxxB
8051内部有128字节数据存储器（RAM）和21个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器有专门的用途，通常用于存放控制指令数据，不能用作用户数据的存放，用户能使用的RAM只有128个字节，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。
89S52供用户使用的数据存储器256个字节。
（3）程序存储器（ROM）：
8051共有4K字节闪存，用于存放程序和固定的常数等。
89S52/C52配置了8KB闪存。
（4）定时/计数器（ROM）：
8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数，当定时/计数器产生溢出时，可用中断方式控制程序转向。
（5）并行输入输出（I/O）口：
8051共有4个8位的并行I/O口（P0、P1、P2、P3），用于对外部数据的传输。
（6）全双工串行口：
8051内置一个全双工异步串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。
（7）中断系统：
8051具备较完善的中断功能，有五个中断源（两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断），可基本满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。
（8）时钟电路：
8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的时序脉冲，但需外接晶体振荡器和振荡电容。
2、按照写入的方式不同，ROM可分为MaskROM（掩膜ROM）、OTPROM、EPROM、E2PROM和FlashROM。
FlashROM：
FlashROM是一种新型的电可擦除、非易失性存储器，使用方便，价格低廉，可多次擦写，近年来应用广泛。
3、51系列单片机的存储器组织结构，采用典型的哈佛结构，即程序存储器、数据存储器完全独立。
片内RAM又按功能分为几个区，每个区都有自己独特的功能。
4、51单片机的四个并行I/O口，其中P0口可作I/O口，也可以分时实现地址数据总线功能。
P3口除了可作I/O口外，还具有第二功能，P2口除了可作I/O口外，还能作高位地址总线。
5、51单片机的复位电路有上电复位、手动复位电路两种。
复位后，一些特殊功能寄存器的内容会恢复为初始值。
第2章指令系统
1、指令寻址方式
直接寻址、立即寻址、寄存器寻址、间接寻址、变址寻址、相对寻址、位寻址。
2、指令系统
对指令功能的理解以及常用与不常用指令
（1）数据传送指令
数据传送指令中大部份指令的功能较为简单容易理解，难点是对查表指令MOVCA，@A+DPTR和MOVCA，@A+PC的理解。
（2）算术运算指令
算术运送指令大多是常用指令，功能简明确，大多数指令以累加A为第一操作数，运算结果保存在累加A中，同一种运算的指令，第二操作数的来源于以来自不同的存储空间，也可以是相同的存储空间，但采用不同的寻址方式，例如将累加器A中的内容与片内RAM中50H单元的内容相加。
第二操作数采用直接寻址：
ADD A，50H
第二操作数采用寄存器间接寻址：
MOVR0，#50H
ADDA，@R0
51单片机指令系统中有带进位的减法指令，应用时要根据实际情况确定是否对进位标志清零。
使用乘除法指令时，应注意每次操作（被乘数或被除数）与第二操作数（乘数或除数）的存储位置以及运算结果的存储位置。
（3）逻辑运算指令
逻辑运算指令大多也是功能简单常用指令，移位指令的作有征收数字电子技术中移位寄存器的作用类似，每次将累加器A中的内容左移（或右移）一位，数值上相当于将原数乘以2（或除以2）。
（4）转移指令
控制转移指令是系统学习的难点之一，它难在条件转移指令中对转移条件的理解，它即要判断条件是否满足，又要确定程序是否转移。
其实掌握这类指令并不难，简言之“满足条件则转移，不满足条件则执行下一条指令”。
无条件转移指令容易理解，但要注意转移范围分别是-127B~+128B（短转移）或±2KB范围（相对转移）或64KB范围（长转移）。
子程序调用与返回指令操作与堆拽操作有一定关系，要注意出入拽顺序。
（5）位指令
位操作指令是51单片机的特色，由于可以按位操作，方便了程序设计。
位操作指令中的条件转移指令是短转移指令（-127~+128B范围），而且都是以条件位的状态作转移条件的。
第3章汇编语言程序设计
1、单片机程序设计中常用伪指令
伪指令不是真正的指令，它只向编译程序提供编译信息，而不产生机器代码。
常用伪指令有：
（1）标号等值伪指令——EQU
格式：
〈标号：
〉EQU〈表达式〉
指令的含义为本语句的标号等值于表达式，亦即将表达式值赋予标号。
这里的标号和表达式是必不可少的。
（2）数据存储说明伪指令
数据存储说明伪指令的作用是将数据存储在程序存储器单元中。
①定义字节数据伪指令——DB
格式：
〈标号：
〉DB〈表达式或表达式串〉
② 定义字数据伪指令——DW
格式：
〈标号：
〉DW〈表达式或表达式串〉
（3）程序起始地址伪指令——ORG
格式：
ORG〈表达式〉
（4）汇编结束伪指令——END
格式1：
〈标号：
〉END〈表达式〉
格式2：
〈标号：
〉END
或者 END
2、程序设计
（1）顺序程序设计
一种最简单、最基本的程序（也称为简单程序）。
特点是按程序编写的顺序依次执行，程序流向不便。
需要正确地选择指令，以达到提高程序执行效率、减少程序长度、最大限度地优化程序的目的。
（2）循环程序
任何计算机程序都不可能是无限长的顺序程序，程序总是根据不同的条件不断循环的转移执行的。
将循环程序从结构上分成循环初始化，循环体，循环修改和循环结构四个部分，是为了便于理解。
实际应用时应视具体问题灵活应用。
（3）分支程序
条件转移指令是指分支程序产生的原因，条件转移指令执行时，如果转移条件（yes）程序转向一个分支，如果不转移条件（no）程序转向是一个分支。
（4）散转程序设计
用间接转移指令，也称为散转指令，即“JMP@A+DPTR”。
把16位数据指针DPTR的内容与累加器A中的8位无符号数相加，形成散转的目的地址，装入程序计数器PC，使程序转入响应的分支程序中去。
通常方法是固定DPTR的内容，然后根据A中的内容进行散转。
（5）查表程序
数学变量与函数之间的关系是一种确定的关系，可以用数学表达式表示，计算机编程时，可根据变量及与函数的关系式计算出函数值。
但有的变量与函数之间的关系不能用数学表达式表示，如七段数码显示代码（函数）与显示字符（变量）就是这样。
它们之间只能用表格形式建立函数关系，单片机程序设计中的查表程序就是解决这类问题。
当然有确定数学关系的数学变量也可以用查表程序求函数值。
（3）子程序
采用子程序结构的程序设计最大的好处是优化了程序设计，将可局部独立处理的问题编写成子程序，可供主程序反复多次调用，它将复杂的运标或检制问题，细分成许多小的事件进行处理，这种主程序调用子程序的结构形式被称为模块式的结构形式。
第4章定时/计数器及中断系统
1、定时/计数器内部结构
51单片机内部设有两个16位可编程的定时器\计数器，简称定时器0、定时器1。
2、定时器的工作原理
（1）定时功能
定时功能是通过计数的计数来实现的，不过此时的计数脉冲来自单片机的内部，每个机器周期产生一个计数脉冲，计数器加1，直到计数器溢出。
由于1个机器周期等于12个时钟振荡周期。
因此计数频率为振荡周期的1/12。
（2）计数功能
所谓计数是对外部事件进行计数，计数脉冲来自相应的外部输入引脚T0、T1。
当外部输入脉冲信号产生由1至0的跳变时，计数器的值加1。
计数方式下，单片机在每个机器周期的S5P2期间对外部计数脉冲进行采样。
如果前一个机器周期采样为高电平，后一个机器周期采样为低电平，则在紧跟着的再下一个（第三个）机器周期的S3P1期间计数器加1。
由于确认一次由1至0的跳变要花两个机器周期，即24个振荡周期，故计数脉冲的频率不能高于振荡频率的1/24。
3、定时/计数器的控制
51单片机对内部定时器\计数器的控制主要是通过模式控制寄存器—TMOD、控制寄存器---TCON两个特殊功能寄存器实现的。
（1）工作方式寄存器—TMOD
工作方式寄存器—TMOD为8位寄存器，各位定义如图所示：
D7D6D5D4D3D2D1D0
GATE
C\T
M1
M0
GATE
C\T
M1
M0
控制定时器T1
控制定时器T0
GATE：
门控位。
GATE=0时，定时器由软件控制位TR0或TR1来控制启停。
TRi位为1时，定时器启动开始工作；为0时定时器停止工作。
GATE=1时，定时器的启停由外部中断引脚和TRi位共同控制。
只有当外部中断引脚INT0或INT1为高时，TR0或TR1置1才能启动定时器工作。
C\T：
功能选择位。
当C\T=0时设置为定时器工作模式；当C\T=1时设置为计数器工作模式。
M1、M0：
工作方式选择位。
定时器\计数器有4种工作方式，由M0、M1来定义：
M0
M1
操作方式
功能说明
0
0
方式0
13位定时器\计数器，TLi只用低5位
0
1
方式1
16位定时器\计数器
1
0
方式2
自动重装初值的8位定时器\计数器，Thi的值在保持不变，TLi溢出时，THi的值自动装入TLi中。
1
1
方式3
仅适用于T0，T0分成2个独立的8位计数
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