单片机原理及应用期末考试必考知识点重点总结Word文档格式.docx
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2•利用软件开发工具（如：
Keilc51）编辑程序，通过编译得到.hex的机器语言。
3•利用单片机仿真系统（例如：
Protus）对单片机最小系统以及设计的外围电路，进行模拟
的硬软件联合调试。
4•借助单片机开发工具软件（如：
STC_ISP下载软件）读写设备将仿真中调试好的.hex程序
拷到单片机的程序存储器里面。
5.根据设计实物搭建单片机系统。
2.1MCS-51单片机的组成：
（有两个定时器）
CPU（进行运算、控制卜RAM（数据存储器）、ROM（程序存储器）、I/O口（串口、并口）、内部总线和中断系统等。
工作过程框图如下：
运算器
组成：
8位算术逻辑运算单元ALU（ArithmeticLogicUnit）、8位累加器A（Accumulator）、8位寄存器B、程序状态字寄存器PSW（ProgramStatusWord）、8位暂存寄存器TMP1和TMP2等。
功能：
完成算术运算和逻辑运算
控制器
程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、堆栈指针SP、数据指针DPTR、定时控制逻辑和振荡器OSC等电路。
CPU根据PC中的地址将欲执行指令的指令码从存储器中取出，存放在IR中，ID对
IR中的指令码进行译码，定时控制逻辑在OSC配合下对ID译码后的信号进行分时，以产
生执行本条指令所需的全部信号。
2.2存储器
MCS-51的存储器可分为程序存储器和数据存储器，又有片内和片外之分。
（1）程序存储器
一般将只读存储器（ROM）用做程序存储器。
可寻址空间为64KB，用于存放用户程序、
数据和表格等信息。
MCS-51单片机按程序存储器可分为内部无ROM型（如8031）和内部
有ROM型（如8051）两种，EA连接时引脚有区别。
程序存储器结构如图所示：
FFH
80H
特殊功能幡仃器区
7F1I
数那缠冲区卑栈区
3011
2FH
負訐址区
2011
IFH
3区
外部
程序
2|K
存储察
1区
OOH
oK
OFFFH内部OFFFH
OOOOH（EA-l）OOOOH
集些单元亦可位才址
只縊字节寻址
金部可他廿恥共忆亍字W1281S
』组通用寄存器RO—可作RAM4H：
用
（2）数据存储器
64KB。
MCS-51数据存储器
用做数据存储器。
可寻址空间为
一般将随机存储器（RAM）
可分为片内和片外两部分。
片外RAM:
最大范围：
0000H〜FFFFH,64KB;
用指令MOVX
访问。
片内RAM:
00H〜FFH,256B;
用指令MOV访问。
又分为两部分：
低128B（00〜7FH）为真正的RAM区，高128B（80〜FFH）为特殊功能寄存器（SFR）区。
如图所示。
2.3定时器/计数器（TLO,THO,TL1和TH1）
MCS-51单片机中有两个16位的定时器/计数器T0和T1,它们由4个8位寄存器（TL0,TH0,TL1和TH1）组成，2个16位定时器/计数器是完全独立的。
可以单独对这4个寄存器进行寻址，但不能把T0和T1当做16位寄存器来使用。
8051内部有两个16位可编程序的定时器/计数器，均为二进制加1计数器，分别命名为T0和T1。
T0和T1均有定时器和计数器两种工作模式。
在定时器模式下，T0和T1的计数脉
冲可以由单片机时钟脉冲经12分频后提供。
在计数器模式下，T0和T1的计数脉冲可以从
P3.4和P3.5引脚上输入。
对T0和T1的控制由定时器方式选择寄存器TMOD和定时器控制
寄存器TCON完成
2.4中断系统
中断：
指CPU暂停原程序执行，转而为外部设备服务（执行中断服务程序），并在服务完后
返回到原程序执行的过程。
中断系统：
指能够处理上述中断过程所需要的硬件电路。
中断源：
指能产生中断请求信号的源泉。
8051可处理5个中断源（2个外部，3个内部）发出的中断请求，并可对其进行优先权处理。
外部中断的请求信号可以从P3.2,P3.3（即INT0和INT1）引脚上输入，有电平或
边沿两种触发方式；
内部中断源有3个，2个定时器/计数器中断源和1个串行口中断源。
8051的中断系统主要由中断允许控制器IE和中断优先级控制器IP等电路组成。
2.5MCS-51单片机外部引脚
8051单片机有40个引脚，分为端口线、电源线和控制线三类。
01234567
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C亡匚匚匚匚
RST/VrdCRXD/P30匚TXD/P3,1匸TnT（>
/P3.2匚TNT1/P3.3匚
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TI/P3.5匚
WR/P3.6亡
RD/P37匚XTAL2匚XTALI匚GMDr
10
13
H
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RSI
期I
J<
r
上电瘫手动鼬电路
上电目动馳电路
电源线GND:
接地引脚20。
VCC:
正电源引脚40。
接+5V电源
2.6MCS-51单片机的工作方式：
MCS-51系列单片机的工作方式可分为：
复位方式、程序执行方式、单片执行方式、掉电保护方式、节电工作方式和EPROM编程/校验方式。
复位电路有两种：
上电自动复位和上电/按键手动复位，如图所示。
程序执行方式是单片机基本工作方式，可分为连续执行工作方式和单步执行工作方式。
节电工作方式是一种低功耗的工作方式，可分为空闲（等待）方式和掉电（停机）方式。
是针对CHMOS类芯片而设计的，HMOS型单片机不能工作在节电方式，但它有一种掉电保护功能。
1.HMOS单片机的掉电保护
当VCC突然掉电时，单片机通过中断将必须保护的数据送入内部RAM，备用电源
VPD可以维持内部RAM中的数据不丢失。
2.CHMOS单片机的节电方式
CHMOS型单片机是一种低功耗器件，正常工作时电流为11〜22mA，空闲状态时为
1.7〜5mA，掉电方式为5〜50从。
因此，CHMOS型单片机特别适用于低功耗应用场合，它的空闲方式和掉电方式都是由电源控制寄存器PCON中相应的位来控制。
3•空闲工作方式：
将IDL位置为1（用指令MOVPCON,#01H）,则进入空闲工作方式，其内部控制电路如右图所示。
此时，CPU进入空闲待机状态，中断系统、串行口、定时器/
计数器，仍有时钟信号，仍继续工作。
退出空闲状态有两种方法：
一是中断退出，二是硬件复位退出。
4.掉电工作方式：
将PD置为1（用指令MOVPCON,#02H），可使单片机进入掉电工作方式。
此时振荡器停振，只有片内的RAM和SFR中的数据保持不变，而包括中断系统在
内的全部电路都将处于停止工作状态。
退出掉电工作方式，只能采用硬件复位的方法。
欲使8051从掉电方式退出后继续执行掉电前的程序，则必须在掉电前预先把SFR中的内容
保存到片内RAM中，并在掉电方式退出后恢复SFR掉电前的内容。
2.7单片机的时序
时序：
CPU在执行指令时所需控制信号的时间顺序称为时序。
时序是用定时单位来描述的,
MCS-51的时序单位有四个，分别是时钟周期（节拍）、状态、机器周期和指令周期。
MCS-51的时序单位：
1.时钟周期：
又称为振荡周期、节拍（用P表示），定义为单片机提供时钟信号的振荡源（OSC）
的周期。
它是时序中的最小单位。
2.状态（用S表示）：
单片机振荡脉冲经过二分频后即得到整个单片机工作系统的状态。
一
个状态有两个节拍，前半周期对应的节拍定义为P1,后半周期对应的节拍定义为P2。
3.机器周期：
通常将完成一个基本操作所需的时间称为机器周期。
MCS-51中规定一个机
器周期包含12个时钟周期，即有6个状态，分别表示为S1〜S6。
若晶振为6MHz，则机器周期为2卩s,若晶振为12MHz，则机器周期为1卩So
4.指令周期：
执行一条指令所需要的时间称为指令周期。
它是时序中的最大单位。
一个指
令周期通常含有1〜4个机器周期。
指令所包含的机器周期数决定了指令的运算速度，机器周期数越少的指令，其执行速度越快。
以机器周期为单位，指令可分为单周期、双周期和
四周期指令。
3.1单片机系统的工程设计设计要求：
一、可靠性和稳定性是衡量单片机系统工程设计指标。
提高系统可靠性的几种基本方法包括：
1•系统采用双机系统2•采用集散式控制系统3•进行软
硬件滤波：
几种常用的数字滤波方法包括：
（1）中值滤波⑵算术平均值滤波（3）防脉冲干扰
平均值滤波4•提高元器件的可靠性5•提高印制电路板的质量：
设计是布线及接地要合理6.
对供电电源采用抗干扰措施7•加强输入输出通道的抗干扰性
二、系统自诊断功能当系统正常运行的时候，定时对各工作模块进行监控，并对外界的情况作出快速应变处理。
应能自己及时切换到后备装置投入运行或及时发出信号，以便手动操作。
三、操作维修方便
尽量降低对操作人员的专业知识要求，于，控制开关尽量少，操作顺序简便，数据输入与输
出显示采用十进制表示，能有效地定位故障，以便进行维修和系统的推广。
四、性能/价格比
设计的时候尽量考虑花钱少，能用软件实现的应该采用软件实现。
设计方法：
、总体设计：
1•掌握工作原理2•机器和兀器件的选择3•软硬件功能的划分：
硬-提高工作
速度，减少工作量，花钱多；
软-花钱少，增加软件复杂性，降低系统工作速度
、硬件设计任务1•掌握工作原理
三、软件设计1•系统定义2•软件结构3•程序设计4.1模拟
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