单片机原理及应用简单复习.docx
《单片机原理及应用简单复习.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机原理及应用简单复习.docx（31页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
单片机原理及应用简单复习
单片机原理及应用简单复习
第1章单片机概述
1．单片机：
就是在一片半导体硅片上集成了中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、并行I/O口、定时器/计数器、中断系统、系统时钟电路及系统总线的微型计算机。
这样一块集成电路芯片具有一台微型计算机的属性，因而被称为单片机微型计算机，简称单片机。
2．单片机主要应用于测控领域。
又成单片机为嵌入式控制器或微控制器。
3．单片机按照其用途分类可分为通用型和专用型两大类。
通用型：
就是其内部可开发的资源可以全部提供给用户。
用户可根据实际需要，设计一个以通用单片机芯片为核心，再配以外围接口电路及其他外围设备，并编写相应的软件来满足各种不同需要的测控系统。
专用型：
是专门针对某些产品的特定用途而制作的单片机。
4．单片机的发展历史阶段：
第一个阶段（1974——1976）单片机初级阶段。
第二个阶段：
（1976——1978）低性能单片机阶段。
第三阶段：
（1978——1983）高性能单片机阶段。
5．单片机的特点：
体积小、价格低、应用方便、稳定可靠。
6．由单片机为核心的构成的应用系统具有以下优点：
功能齐全，应用可靠，抗干扰能力强；简单方便，易于普及；发展迅速，前景广阔；嵌入容易，用途广泛。
7．MCS-51系列单片机：
8031内部包括1个8位CPU、128BRAM，21个特殊功能寄存器（SFR），4个8位并行I/O口，1个全双工串行口，2个16位定时器/计数器，5个中断源，但片内无程序存储器，需外扩程序存储器芯片。
8051在8031的基础上，片内又集成了4KBROM作为程序存储器。
8751与8051相比，片内集成的4KB的EPROM取代了8051的4KBROM作为程序存储器。
第2章单片机的硬件结构
1．AT89S51单片机的硬件组成：
1）8位微处理器（CPU）；
2）数据存储器（128BRAM）；
3）程序存储器（4KBFlashROM）；
4）4个8位可编程并行I/O口（P0口、P1口、P2口和P3口）；
5）1个全双工的异步串行口；
6）2个可编程的16位定时器/计数器；
7）1个看门狗定时器；
8）中断系统具有5个中断源、5个中断向量；
9）特殊功能寄存器（SFR）26个；
10）低功耗模式有空闲模式和掉电模式，且具有掉电模式下的中断恢复模式；
11）3个程序加密锁定位。
2．AT89S51的引脚功能：
40个引脚按其功能可分为以下三类：
1）电源及时钟引脚—VCC、VSS；XTAL1、XTAL2。
2）控制引脚—、ALE/、/VPP、RST（RESET）
3）I/O口引脚——P0、P1、P2、P3，为4个8位I/O口
3．控制引脚
1）RST（RESET，9脚）：
复位信号输入，在引脚加上持续时间大于2个机器周期的高电平，可使单片机复位。
正常工作，此脚电平应≤0.5V。
2）/VPP（EnableAddress/VoltagePulseofPrograming，31脚）：
引脚的第一功能：
外部程序存储器访问允许控制端。
当引脚接高电平时，在PC值不超出0FFFH（即不超出片内4KBFlash存储器的地址范围）时，单片机读片内程序存储器（4KB）中的程序，但PC值超出0FFFH（即超出片内4KBFlash地址范围）时，将自动转向读取片外60KB（1000H-FFFFH）程序存储器空间中的程序。
当引脚接低电平时，只读取外部的程序存储器中的内容，读取的地址范围为0000H～FFFFH，片内的4KBFlash程序存储器不起作用。
VPP为引脚的第二功能，对片内Flash编程，接编程电压。
3）（ProgramStrobeENable，29脚）片外程序存储器读选通信号，低电平有效。
4．AT89S51的CPU
运算器：
主要用来对操作数进行算术、逻辑和位操作运算。
主要包括算术逻辑运算单元ALU、累加器A、程序状态字寄存器PSW、位处理器及两个暂存器。
1）算术逻辑运算单元ALU：
可对8位变量逻辑运算（与、或、异或、循环、求补和清零），还可算术运算（加、减、乘、除）
2）累加器A：
作用如下：
（1）ALU单元的输入数据源之一，又是ALU运算结果存放单元。
（2）数据传送大多都通过累加器A，相当于数据的中转站。
3）程序状态字寄存器PSW：
PSW（ProgramStatusWord）位于片内特殊功能寄存器区，字节地址为D0H。
包含了程序运行状态的信息，其中4位保存当前指令执行后的状态，供程序查询和判断。
1 Cy（PSW.7）进位标志位：
可写为C。
在算术和逻辑运算时，若有进位/借位，Cy＝1；否则，Cy＝0。
在位处理器中，它是位累加器。
2 Ac（PSW.6）辅助进位标志位：
在BCD码运算时，用作十进位调整。
即当D3位向D4位产生进位或借位时，Ac＝1；否则，Ac＝0。
3 F0（PSW.5）用户设定标志位：
由用户使用的一个状态标志位，可用指令来使它置1或清0，控制程序的流向。
用户应充分利用。
4 RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）4组工作寄存器区选择：
选择片内RAM区中的4组工作寄存器区中的某一组为当前工作寄存区。
5 OV（PSW.2）溢出标志位：
当执行算术指令时，用来指示运算结果是否产生溢出。
如果结果产生溢出，OV=1；否则，OV=0。
6 PSW.1位：
保留位
7 P（PSW.0）奇偶标志位：
指令执行完，累加器A中“1”的个数是奇数还是偶数。
控制器：
任务识别指令，并根据指令的性质控制单片机各功能部件，从而保证单片机各部分能自动协调地工作。
控制器包括：
程序计数器、指令寄存器、指令译码器、定时及控制逻辑电路等。
功能是控制指令的读入、译码和执行，从而对各功能部件进行定时和逻辑控制。
程序计数器PC是一个独立的16位计数器，不可访问。
单片机复位时，PC中内容为0000H，从程序存储器0000H单元取指令，开始执行程序。
PC工作过程是：
CPU读指令时，PC的内容作为所取指令的地址，程序存储器按此地址输出指令字节，同时PC自动加1。
5．AT89S51存储器的结构，存储器空间可分为4类
1）程序存储器空间：
片内和片外两部分。
当片内4KBFlash存储器不够用时，可片外扩展，最多可扩展至64KB程序存储器。
2）数据存储器空间：
片内与片外两部分。
片内有128BRAM（52子系列为256B）。
片内RAM不够用时，在片外可扩展至64KBRAM。
3）特殊功能寄存器SFR（SpecialFunctionRegister）片内各功能部件的控制寄存器及状态寄存器。
SFR综合反映了整个单片机基本系统内部实际的工作状态及工作方式。
4）位地址空间：
共有211个可寻址位，构成了位地址空间。
它们位于内部RAM（共128位）和特殊功能寄存器区（共83位）中。
6．在程序存储器空间中引脚接高电平时，CPU从片内0000H开始取指令，当PC值没有超出0FFFH时，只访问片内Flash存储器，当PC值超出0FFFH自动转向读片外程序存储器空间1000H～FFFFH内的程序。
接低电平时，只能执行片外程序存储器（0000H～FFFFH）中的程序。
不理会片内4KBFlash存储器。
程序存储器某些固定单元用于各中断源中断服务程序入口。
64KB程序存储器空间中有5个特殊单元分别对应于5个中断源的中断入口地址，见表。
通常这5个中断入口地址处都放一条跳转指令跳向对应的中断服务子程序，而不是直接存放中断服务子程序。
7．数据存储器空间：
片内与片外两部分。
1）片内数据存储器：
片内数据存储器（RAM）共128个单元，字节地址为00H～7FH。
图为片内数据存储器的结构。
00H～1FH的32个单元是4组通用工作寄存器区，每区包含8B，为R7～R0。
可通过指令改变RS1、RS0两位来选择。
20H～2FH的16个单元的128位可位寻址，也可字节寻址。
30H～7FH的单元只能字节寻址，用作存数据以及作为堆栈区。
2）片外数据存储器：
当片内128B的RAM不够用时，需外扩，最多可外扩64KB的RAM。
注意，片内RAM与片外RAM两个空间是相互独立的，片内RAM与片外RAM的低128B的地址是相同的，但由于使用的是不同的访问指令，所以不会发生冲突。
8．AT89S51的并行I/O端口：
4个双向的8位并行I/O端口，分别记为P0、P1、P2和P3，其中输出锁存器属于特殊功能寄存器。
端口的每一位均由输出锁存器、输出驱动器和输入缓冲器组成，4个端口按字节输入/输出外，也可位寻址。
1）P0口的特点：
P0口为双功能口——地址/数据复用口和通用I/O口。
2）单功能的I/O口，字节地址为90H，位地址为90H～97H。
3）P2口用作地址总线，P2口用作通用I/O口
4）P3口用作第二输入/输出功能，P3口用作第一功能——通用I/O口
9．机器周期、指令周期与指令时序
1）时钟周期：
时钟控制信号的基本时间单位。
若晶振频率为fosc，则时钟周期Tosc=1/fosc。
2）机器周期：
CPU完成一个基本操作所需时间为机器周期。
执行一条指令分为几个机器周期。
每个机器周期完成一个基本操作，如取指令、读或写数据等。
每12个时钟周期为1个机器周期。
1个机器周期包括12个时钟周期，分6个状态：
S1～S6。
每个状态又分两拍：
P1和P2。
3）指令周期：
执行一条指令所需的时间。
第3章单片机的指令系统
1．指令格式：
指令的表示方法。
指令通常由两部分组成：
操作码和操作数。
操作码——指令进行什么操作。
操作数——指令操作的对象。
2．7中寻址方式
1 寄存器寻址方式：
MOVA，Rn；（Rn）→A，n=0～7
2 直接寻址方式：
MOVA，direct“direct”就是操作数的单元地址。
例如：
MOVA，40H；MOVdirect1，direct2（MOV42H，62H）
3 寄存器间接寻址方式：
MOVA，@Ri；i=0或1
4 立即数寻址方式：
MOVA，#40H
5 基址寄存器加变址寄存器间址寻址方式：
MOVCA，@A+DPTR，该指令有三条MOVCA，@A+DPTRMOVCA，@A+PCJMPA，@A+DPTR
6 相对寻址方式：
目的地址=转移指令所在的地址+转移指令字节数+rel；LJMPrel
7 位寻址方式：
MOVC，bit其具体指令：
MOVC，40H
3．逻辑操作类指令：
1 累加器A清“0”指令：
CLRA
2 累加器A求反指令：
CPLA
3 左环移指令：
RLA
4 带进位左环移指令：
RLCA
5 右环移指令：
RRA
6 带进位右环移指令：
RRCA
7 累加器半字节交换指令：
SWAPA
第5章单片机中的中断系统
1．中断请求源。
AT89S51中断系统共有5个中断请求源：
1 ：
外部中断请求0，中断请求信号由引脚输入，中断请求标志位。
2 ：
外部中断请求1，中断请求信号由引脚输入，中断请求标志为。
3 定时器/计数器T0计数溢出发出的中断请求，中断请求标志为TF0。
4 定时器/计数器T1计数溢出发出的中断请求，中断请求标志为TF1。
5 串行口中断请求，中断请求标志为发送中断TI或接收中断RI。
2．TCON寄存器：
定时器/计数器的控制寄存器，字节地址为88H，可位寻址。
特殊功能寄存器TCON的格式如图
（1）TF1—定时器/计数器T1的溢出中断请求标志位。
当T1计数产生溢出时，由硬件使TF1置“1”，向CPU申请中断。
CPU响应TF1中断时，TF1标志由硬件自动清“0”，TF1也可由软件清“0”。
（2）TF0—定时器/计数器T0的溢出中断请求标志位，功能与TF1类似。
（3）IE1—外部中断请求1的中断请求标志位。
升级会员 