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

1、2利用软件开发工具（如： Keil c51 ）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 （ Arithmetic

2、 Logic Un it ）、8位累加器A （ Accumulator ）、 8位寄存器 B、程序状态字寄存器 PSW（ Program Status Word ）、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

3、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：FFH80H特殊功能 幡仃器区7F1I数那缠冲区 卑栈区30112FH負訐址区2011IFH3区外部程序2|K存储察1区OOHo KOFFFH 内部 OFFFHOOOOH （ 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W 1281S组通用寄存器 RO

4、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：0000HFFFFH , 64KB ;用指令MOVX访问。片内 RAM :00HFFH , 256B ;用指令 MOV访问。又分为两部分：低 128B （ 007FH ）为真正的 RAM区，高128B （ 80FFH）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

5、, 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）

6、 ，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 INT 0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匚 匚C 亡 匚 匚

7、 匚 匚RST/Vrd C RXD/P3 0 匚 TXD/P3,1 匸 TnT（/P3.2 匚 TNT1/P3.3 匚TOP3.4 匚TI/P3.5 匚WR/P3.6 亡RD/P3 7 匚 XTAL2 匚 XTALI 匚 GMD r1013H151617181920I u J. s- O 7 S 9nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnpo o/ad） PO.l/ADI PO.2/AD2 P03/AD3 P0.4/AD4 PO.5/AD5 P0.6/AD6 PO.7/AD7 EA/Vpp ALEZPROG PSEN P2.7/AI5 P2.6/A14 P2.5/A13 P2,4/A12 P2

8、.3/A11 P2.2/A10 P2.A9 P2.0/A8RSI期IJr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，H

9、MOS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 1122mA，空闲状态时为1.75mA，掉电方式为 550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 MOV PCON, #01H ）,则进入空闲工作方式， 其内部控制电路如右图所

10、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MOV PCON, #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

11、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

12、S1S6。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So4. 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14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 算术平均值滤波 （3）防脉

13、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