单片机自考概念题.docx
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单片机自考概念题
第一章绪论
1、单片微型计算机
（1）单片微型计算机的发展历史
答：
1971年intel公司研制成功世界上第一台4位微处理器；
1973年intel公司研制成功80808位微处理器；
1976年intel公司推出MCS-48系列8位单片机；
80年代初在MCS-48单片机基础上推动MCS-51系列8位单片机；
1983年intel公司推出了MCS-96系列16位单片机。
（2）单片微型计算机发展总趋势的特点
答：
①不断推出高档高性能单片机；
2高新技术下移重点提高8位单片机性能；
3不断采用新工艺，实现低功耗、宽电压、高速度、高可靠性；
4日趋单片应用；
5SOC（SystemOnChip）嵌入式系统。
6单片机应用网络化。
。
2、IntelMCS系列单片微机简介
（1）MCS—48系列单片微机
答：
8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、27根I/O线和1个8位定时/计数器。
其特点是：
存储器容量较小，寻址范围小（不大于4K），无串行接口，指令系统功能不强。
（2）MCS—51系列单片微机
答：
8位CPU、4K字节ROM、256字节RAM、4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。
寻址范围64K，并有控制功能较强的布尔处理器。
其特点是：
结构体系完善，性能已大大提高，面向控制的特点进一步突出。
现在，MCS-51已成为公认的单片机经典机种。
（3）MCS—96系列单片微机
答：
16位CPU、8K字节ROM、232字节RAM、5个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定时/计数器。
寻址范围64K。
片上还有8路10位ADC、1路PWM输出及高速I/O部件等。
其特点是：
片内面向测控系统外围电路增强，使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控系统及设备。
3、IntelMCS系列单片微机的种类
答：
MCS—48系列单片微机、MCS—51系列单片微机、MCS—96系列单片微机。
4、MCS—51系列单片微机各产品性能
P6
型号特性
8051
80C51
8751
8031
80C31
8052
8032
8044
程序存储器
（字节）
4K
ROM
4K
ROM
4K
EPROM
--
--
8K
ROM
--
4K
ROM
数据存储器
（字节）
128
128
128
128
128
256
256
192
程序存储器
扩展
（片外，字节）
60K
60K
60K
64K
64K
56K
64K
60K
数据存储器
扩展
（片外，字节）
64K
64K
64K
64K
64K
64K
64K
64K
最高时钟频率（MHz）
12
12
12
12
12
12
12
12
典型指令执行时间（us）
1
1
1
1
1
1
1
1
16位定时器/计数器
2
2
2
2
2
3
3
2
并行I/O口
32
32
32
16
16
32
16
32
串行I/O口
中断线
5
5
5
5
5
6
6
5
电源功耗
（Icc最大电流，mA）
125
24
135
175
24
160
160
200
可程控电源方式
冻结方式
掉电方式
10
--
50uA
3.0
20
--
10
--
50uA
3.0
10
--
10
30
__
5、单片微机工业产品（IGP）概念
答：
单片机产品有两种：
一是民用级单片机。
由于工艺结构特点、工作环境温度、可靠性比一般微型机高；二是工业级单片机,工业级产品的工作温度范围为-40~+85℃.工业级产品的可靠性比民用级高,符合工业级产品技术指标。
第二章MCS-51单片微机系统结构
1.电子计算机的组成：
主机（包括运算器、控制器和主存储器）、存储器（ROM，RAM）；外部设备（包括输入设备、输出设备和外存储器）。
运算器和控制器合称为中央处理器CPU
运算器和控制器集成在一块芯片上（CPU）；主存储器按不同容量集成，由多片组成微型计算机的主存储器；把外部输入输出接口集成电路集成各种不同的外围接口电路芯片。
通过CPU的外部总线把各功能芯片组合在一块或多块电路板上，构成一台微型计算机，通过各种外围接口芯片配置各种不同的输入/输出等外部设备
2.单片微机的组成：
在一块芯片上集成了CPU、振荡器电路、ROM和RAM存储器、定时器/计数器和并行/串行I/O口等。
单片微型计算机与典型微型计算机在组成原理上没有本质的区别，仅仅是结构形式有所不同。
MCS-51系列单片机从其制造工艺上可分为HMOS型和CHMOS型两档。
3.MCS-51系列单片机内部包含如下功能部件：
1）8位CPU、
2）振荡器和时钟电路、
3）4K/8K字节的程序存储器ROM或EPROM、
4）128/256字节的数据存储器RAM、
5）可寻址外部程序存储器和数据存储器各64K字节、
6）20多个特殊功能寄存器、
7）32线并行I/O口、
8）1个全双工串行I/O口
9）2~3个16位定时器/计数器、
10）5~6个中断源，2个优先级，同级中断则按优先顺序查询、
11）具有较强功能的位处理（布尔）能力。
4．8051单片微机引脚功能说明
1）主电源引脚Vss-（20脚）：
电路地电平
⏹Vcc-（40脚）：
正常运行和编程校验（8051/8751）时为+5V电源
2）状外接晶振或外部振荡器引脚
⏹XTAL1-（19脚）：
接外部晶振的一个引脚。
⏹XTAL2-（18脚）：
接外部晶振的另一个引脚。
3）控制或选通或电源复用引脚
⏹RST/VPD-（9脚）：
RST即Reset（复位）信号输入端。
振荡器工作时由该引脚输入脉宽2个以上机器周期的高电平时复位单片机。
⏹ALE/（/PROG）-（30脚）：
ALE，允许地址锁存信号输出。
⏹/PSEN-（29脚）：
访问外部程序存储器选通信号，低电平有效。
⏹VPP/（/EA）-（31脚）：
/EA为访问内部或外部程序存储器选择信号。
4）多功能I/O口引脚
P0口-（32~39脚）：
8位漏极开路双向并行I/O端口。
P1口-（1~8脚）：
8位准双向并行I/O端口。
P2口-（21~28脚）：
8位准双向并行I/O端口。
P3口-（10~17脚）：
具有内部上拉电路的8位准双向并行I/O端口。
5．算术/逻辑运算部件ALU
算术/逻辑运算部件ALU包括运算器、布尔处理器、累加器A、寄存器B、暂存器、程序状态字PSW寄存器等。
6．专用寄存器
1）累加器A：
运算时的暂存寄存器，用于提供操作数和存放运算结果
2）寄存器B：
一般用于乘、除法指令，与累加器A配合使用
3）程序状态字PSW：
是一个8位寄存器，寄存当前指令执行后的状态，为下条或以后的指令的执行提供状态条件
Cy
AC
F0
RS1
RS0
OV
——
P
字节地址D0H
CYy（PSW.7）：
高位进位标志位。
AC（PSW.6）：
辅助进位标志位，又称半字节进位标志位。
F0（PSW.5）：
用户标志位，可由用户通过软件定义（置位或清零）和检测。
RS1（PSW.4）：
＼
RS1（PSW.3）：
／选择工作寄存器组位，用于选择内部4个工作寄存器组的某组。
每个寄存器组有8个8位的工作寄存器。
这是8051单片机所特有的，是内部数据存储器RAM中的一部分。
各组编码为：
RS1RS0寄存器组对应RAM地址
00组000H~07H
01组108H~0FH
10组210H~17H
11组318H~1FH
OV（PSW.2）：
溢出标志位，OV=CY⊕AC用于带符号数运算的溢出。
——（PSW.1）：
保留位，无定义。
P（PSW.0）：
奇偶校验标志位，由A中的1的个数决定，由硬件置位或清0。
4）堆栈及栈指针SP：
堆栈是一组编有地址码的特殊的存储单元，通常是在数据存储器中开辟的一个存储区域。
堆栈顶的地址码由栈指针SP表示；堆栈单元中存放的信息称为堆栈元素。
8051的堆栈可通过软件在内部RAM中定义一个区域作为堆栈
MOVSP,#60H这条语句中SP为60H
8051的堆栈编址是向上生成。
SP总是指向栈顶且装有数据。
在主机复位后，栈指针SP初始值为07H，压入数据从08H单元开始。
5）数据指针DPTR：
是一个独特的16位寄存器，它可分为两个独立的8位寄存器DPH、DPL。
7．时钟电路及时序
1.振荡器：
频率范围为1.2~12MHz。
采用石英晶振时，C=（30±10）pF，采用陶瓷谐振振荡器时C=（40±10）pF。
2.时钟电路及时序：
CPU时序的确定，8051指令的机器周期由包含12个分频（晶振）周期的6个状态所组成
3.取指/执行时序图p17
8．并行I/O口结构
并行I/O口的内部结构：
1）P0口在访问外部存储器是，P0口既是一个真正的双向数据总线口，又是分时输出低8位地址口。
P2口当系统外接存储器是，P2口用于输出高8位地址，也可作通用I/O口，则它是个准双向I/O口。
P1口是个标准的8位准双向并行I/O口。
P3口是一个双功能口，其第一个功能作通用I/O口，是一个8位准双向输入或输出口
P0口应外加上拉电阻，P1、P2、P3口无需外加上拉电阻即可驱动。
P0口能驱动8个LSTTL负载，而P1口、P2口和P3口只能驱动4个LSTTL负载。
读—修改—写操作：
每个并行I/O口均有两种“读”方式：
读引脚和读锁存器。
9．总线：
是计算机系统中一组公共的信息通路，按其结构与功能可分为内部总线和外部总线、并行的地址、数据总线、控制总线。
10．复位（RESET）
RST/VPD引脚功能：
当主电源Vcc断电时，可由VPD引脚提供内部RAM作备用电源。
复位（RESET）：
复位即使主机各部件恢复为初始状态。
RST引脚为主机提供一个外部复位信号输入端口。
11．节电运行方式：
在耗电成为关键因素的应用场合，可采用节电运行方式。
CHMOS8051单片机是标准的节电运行方式而HMOS8051单片机不是标准节电运行方式。
详细内容见P25
12．EPROM型8751H单片微机
●8751H内部的EPROM编程：
8751H必须在4~6MHz的振荡频率下工作。
●8751H内部程序的校验
●内部程序存储器保密位
●片内EPROM的擦除
HMOS型是MCS—51系列具有片内4K字节EPROM程序存储器的单片机，用户可对内部EPROM（4KB）进行编程或擦除，并具有保护内部程序存储器内容不被外部软件破坏和非法复制的措施。
13．片内振荡器
HMOS型8051片内振荡器：
要求用晶体控制的感性阻抗方波振荡器。
采用晶振时C1和C2的典型值仍为30pF，当采用陶瓷谐振器时为47pF。
CHMOS型80C51片内振荡器：
要求用晶体控制的感性阻抗方波振荡器。
第三章存储器
1．半导体随机存储器
（1）随机存储器RAM又称读/写存储器。
其特点为：
可对任意存储单元按需要随时读出或写入，且工作速度快。
静态RAM、动态RAM。
1）静态RAM是用MOS管触发器作为基本单元电路，由触发器的两个稳定状态来存储“0”或“1”信息。
2）动态RAM由触发器改成用MOS管栅极电容存储信息，以减少构成基本存储单元的管子数。
（2）只读存储器ROM固化后的信息在工作时是不能改变的，只能从中读出信息，故一般用来存放固定的程序与数据。
EPROM、EEPROM
1）EPROM：
紫外光擦写的只读存储器
2）EEPROM:
电可擦只读存储器
2、存储器地址空间
（1）MCS-51程序存储器地址空间0000H～FFFFH64K
（2）MCS-51数据存储器地址空间、（P38）
（3）特殊功能寄存器地址空间80H～FFH
MCS—51的存储器结构：
与典型的微行计算机不同，它把程序存储器和数据存储器截然分开，各有自己的寻址系统、控制信靠和功能。
程序存储器用来存放始终保留的固定程序和数据。
程序存储器用16位地址总线，由16位程序计数器（PC）和能产生16位地址的指令进行寻址。
程序存储器：
MCS-51系列单片机设置16位程序计数器（PC），因此可寻址64K字节的程序存储器，允许用户程序调用或转向64K字节任何存储单元。
在8051/8751片内，分别配置最低地址空间的4K字节的ROM/EPROM，而8031则无内部程序存储器，需外部配置EPROM。
8052内部配置最低地址空间的8K字节ROM/EPROM，8032无内部程序存储器，同样需外部扩展EPROM。
在程序地址分配时，主程序既要从0000H单元开始，又要跳过0003H~0032H单元，所以在0000H~0002H单元中一般设置一条主程序转移指令，跳过0003H~0032H单元，转向主程序真正起始单元。
数据存储器：
MCS-51系列的数据存储器地址空间也分为内部和外部两部分，并由MOV指令访问内部，而由专门的MOVX指令访问外部数据存储器。
从00H~7FH的低128字节地址空间为RAM区，到80H~FFH高128字节地址空间对于8051机型为特殊功能寄存器区，而对于8052机型则既是RAM区，又是特殊功能寄存器区，为两者重叠的地址空间。
其中低地址RAM区域0~31（00H~1FH）单元为工作寄存器区，共分为4组，每组8个字节；从32~47（20H~2FH）共16个字节单元中，共包含128位既可位寻址又可字节寻址，其主要特点是可供位寻址；48~127（30H~7FH）共80个字节单元寻址的内部RAM区。
特殊功能寄存器：
MCS-51系列单片机共有处于高地址段的内部RAM结构的128字节特殊功能寄存器（SFR）区。
高地址段的128~255共128个字节单元中，特殊功能寄存器只能占用了其中的极小部分，其中极大部分是空余单元，对于8051/8751/8031而言，不能对其进行读/写操作（读/写无意义）。
对于8052/8032则既有128~255共128个字节高地址段的内部RAM（共有256个字节的内部RAM），又有全部的特殊功能寄存器，它们的地址空间重叠，依靠不同的寻址方式实现区别访问。
3．存储器与访问
（1）外部程序存储器与访问
/PSEN是访问外部程序存储器的专用读选通信号，低电平有效。
当CPU访问外部程序存储器时，程序计数器PC的低8位地址由P0口输出，PC的高8位地址由P2口输出，由P0口和P2口共同为外部程序存储器提供16位地址。
从外部程序存储器读取的指令代码由P0口输入送往CPU。
（2）外部数据存储器与访问
MCS-51系列单片机除片内配置128/256字节的RAM外，根据需要，还可外部扩展至64K字节的RAM。
外部存储器的访问地址可由工作寄存器Ri或数据指针DPTR提供。
访问外部RAM的读/写选通信号由/RD或/WR提供，均为低电平有效。
（3）外部扩展地址／数据总线
为了能满足各种不同应用的需要，MCS-51系列单片机采用了灵活、方便的多功能系统结构，实现即可单片的应用，又可进行功能扩展。
当需组成功能复杂的应用系统时，MCS-51提供总线型结构，可实现灵活、方便的外部功能扩展。
这时的P0口即是低8位渎职总线，又是8位的数据总线，分时复用。
P2口为高8位地址总线，从而形成了16位地址总线和8位数据总线。
当扩展外部程序存储器后，CPU访问外部程序存储器时，P2口的全部8位被指定为输出功能，且访问频繁。
因此，当外部扩展程序存储器后，P2口就不能再用作一般的I/O口。
除外部程序存储器外，许多功能均可通过外部总线进行扩展。
4．MCS-51的寻址方式
MCS-51系列单片机设有7种基本寻址方式：
寄存器寻址、直接寻址、寄存器间接寻址、立即寻址、基址寄存器加变址寄存器间接寻址、相对寻址、位寻址。
（1）寄存器寻址方式：
是对由指令选定的工作寄存器（R0～R7）进行读/写，究竟是哪组工作寄存器的R0～R7,由该指令所在程序段选定，R0～R7中的哪一个工作寄存器是由指令操作码字节的最低3位指明。
（2）直接寻址方式：
是指由指令直接给出操作数的地址。
（3）寄存器间接寻址方式：
是把由指令所指定的寄存器内容作为地址，由该地址所指定的单元内容作为操作数，操作数可以从该单元读出或写入。
（4）立即寻址方式：
是由指令中直接给出操作数。
（5）变址间接寻址方式：
是以程序计数器PC或数据指针DPTR为基址寄存器，以累加器A为变址寄存器，以两者内容之和为有效地址进行寻址。
（6）相对寻址方式：
是以PC的当前值为基准，加上指令中给出的相对偏移量（rel）形成新的有效转移地址。
（7）位寻址方式：
MCS-51系列单片机设有独立的位处理器，位寻址内部RAM和可位寻址的特殊功能寄存器。
在进行位处理时，以位为单元进行寻址。
寄存器寻址方式是对由指令选定的工作寄存器（R0~R7）进行读/写，究竟是哪一组工作寄存器的R0~R7，则由该指令所在程序段选定，R0~R7中哪一个工作寄存器是由指令操作吗字节的最低3位指明
直接寻址方式是指由指令直接给出操作数的地址，直接寻址方式可访问三种地址空间：
1、特殊功能寄存器空间，这是惟一能访问特殊功能寄存器的寻址方式；2、内部数据存储器（RAM）地址空间；3、位地址空间
寄存器间接寻址是把由指令所指定的寄存器内容作为地址，由由该地址所指定的单元内容作为操作数，操作数可以从该单元读书或写入。
MCS-51规定工作寄存器R0或R1作间接寻址寄存器，用以寻址内部或外部数据存储器256字节单元，还可采用数据指针DPTR作间接寻址寄存器，寻址外部数据存储器的64K字节单元。
用指令操作码的最低位指明寻址工作寄存器R0或R1
立即寻址方式是由指令中直接给出操作数。
这类指令的结构总是在指令操作码之后紧跟1个或2个字节的立即操作数
变址间接寻址方式这种寻址方式是以程序计数器PC或数据指针DPTR为基址寄存器，以累加器A为变址寄存器，以两者内容之和为有效地址进行寻址
相对寻址是以PC的当前值为基准，加上指令中给出的相对偏移量形成的有效转移地址。
相对偏移量是一个带符号的8位二进制数，其最高位为符号位，其余7位为数值位
在进行位处理时，以位为单元进行寻址，位地址一般以直接位地址方式给出
5．MCS-51特殊功能寄存器地址空间的分配
内部RAM的高128单元是供给特殊功能寄存器使用的，其单元地址为80H～FFH,每个单元8位。
6．综合MCS-51存储器结构的映像，进一步分析访问各存储器地址空间的方式。
MCS-51的这三种不同的物理地址空间，在寻址系统、对/写控制上是不相同的。
因此，在MCS-51设有三种基本的存储器地址空间：
*64K字节的程序存储地址空间（包括片内与片外）；MOVCA,@A+DPTRMOVCA,@A+PC
*64K字节的外部数据存储器地址空间；MOVX
*256字节（8052/8032为384字节）内部数据存储器空间，其中包括特殊功能寄存器空间。
MOV
6、布尔（位）处理器
MCS-51的位处理器，包含位累加器Cy（即高位进位标志）、位寻址寄存器、位寻址I/O口、位寻址内部RAM、位寻址内部RAM、位寻址指令系统、程序存储器（与8位CPU共有）等，组成一个完整的、独立的、功能很强的位处理器。
第四章MCS—51指令系统
一、名词解释
1、指令：
主机能直接识别和接受并指挥计算机执行某种操作的命令。
2、指令系统：
一台计算机所有指令的结合。
（一条指令可以用两种语言形式表示——机器语言指令和汇编语言指令）
3、机器语言：
计算机自身固有的语言，能被主机直接识别并加以分析和执行之。
4、汇编语言：
一种用指令的助记符、符号地址、符号等编写程序的语言，又称符号语言。
5、累加器：
运算时的暂存寄存器，用于提供操作数和存放运算的结果。
二、简答题
1、MCS—51汇编语言的指令格式？
答：
标号：
操作码助记符【（目的的操作数），（源操作数）】；注释
2、MCS—51指令系统的特点？
答：
①MCS—51的指令集中了很多指令，可派生出若干条指令，大大扩充了指令功能；
②转移指令极其丰富，新增设的比较指令给实际应用带来了方便；
③MCS—51系列单片机设有专门的布尔（位）处理指令集；
④MCS—51系列单片机用机器语言表示的指令格式是以8位二进制数为基础，分单字节、双字节和三字节指令。
3、MCS—51指令系统的寻址方式有哪些？
答：
⑴立即寻址（指令中直接含有所需寻址的操作数，操作数是一个具体的数字。
Eg：
MOVA,#50H）
⑵直接寻址（指令中直接给出操作数所在的存储单元的地址。
Eg：
MOVA,50H）
⑶寄存器寻址（指令中制定将某个寄存器的内容作为操作数，这类寄存器包括工作寄存器R0~~R7、A、DPTR。
Eg：
MOVA，R2）
⑷寄存器间接寻址（指令所指定的寄存器内容作为地址，由该地址所指定的单元内容作为操作数，操作数可从该单元读入或写入。
Eg：
MOVA，R1/R0）
⑸变址寻址（以16位寄存器PC/DPTR的内容作为基础，以累加器A的内容作为偏移量，将两者进行相加得到的和作为操作数地址。
Eg：
MOVCA，@A+PC/DPTR）
⑹相对寻址（把指令中给出的相对地址偏移量rel与PC当前指相加，得到程序转移的目标地址。
即：
目标地址=PC当前指+rel+转移指令字节数。
Eg：
SJMP30H;（pc）=（pc）+2+rel）
⑺位寻址（指令中直接给出位操作数的地址。
也归属于直接寻址方式；当C出现时，一定为位寻址。
Eg：
MOVC，03H）
4、数据传送类指令的类型、格式及特点
⑴片内RAM的数据传送指令（格式：
MOV目标操作数，源操作数）
这类指令的功能是将源操作数送至目标操作数，指令执行后源操作数不变，目标操作数表位源操作数。
⑵片外RAM的数据传送指令（格式：
MOVX目标操作数，源操作数）
对片外RAM的读写操作，只能用寄存器间接寻址方式，R0、R1或DPTR可作间接寻址的寄存器。
此类指令实际上是片外RAM与累加器A之间的传送指令。
该类指令可影响PSW的P标志位。
⑶程序存储器ROM的数据传送指令（格式：
MOVC目标操作数，源操作数）
⑷交换指令
在内部RAM单元与累加器A之间进行，由字节和半字节交换两种。
⑸堆栈操作指令（格式：
PUSH/POPdirect）
堆栈指令操作中累加器必须写全名：
PUSH/POPACC
第五章中断系统
1．中断概述
（1）中断：
“中断”是处理事件的一个“过程”，这一过程一般是由计算机内部或外部某种紧急事件引起并向主机发出请求处理的信号，主机在允许情况下响应请求，暂停正在执行的程序，保存好“断点”出的现场，转去执行中断处理程序，处理完后自动返回到原断点处，继续执行原程序；
（2）中断源：
引起并发出中断请求的源头；
（3）查询中断：
通过软件逐个查询各中断源的中断请求标志，其查询顺序反映出各中断源的优先顺序；
（4）向量中断：
以硬件为基础，为每个中断源直接提供对应中断服务程序入口地址，或称向量地址。
（5）终端技术优点：
1可使多种
升级会员 