单片机原理及应用基于Proteus和Keil C.docx

1、单片机原理及应用基于Proteus和Keil C第一章1. 什么是单片机？在一块集成电路芯片上集成了微处理器、存储器、输入接口、输出接口、定时器/计数器、中断等基本电路所构成的单片微型计算机，简称单片机（Single-Chip-Microcomputer）。单片机有较强的控制功能，主要取决于单片机在其结构上的设计，包括单片机硬件、指令系统及I/O处理功能等方面都有独到之处。虽然单片机只是一个芯片，但无论从组成还是从其逻辑功能上来看，都具有微机系统的含义。2单片机应用灵活性体现在哪些方面？单片机以其自身的特点，其应用领域已渗透入各个领域。单片机的主要特点是体积小、功耗低、价格低廉、使用方便，控制

2、功能强、便于进行位运算且具有逻辑判断、定时计数等多种功能。单片机应用系统设计灵活，在系统硬件不变的情况下，可通过不同的程序可实现不同的功能，因此这从根本改变了传统控制系统的设计思想和设计方法。过去必须由模拟电路、数字电路及继电器控制电路实现的大部分功能，现在已能用单片机并通过软件方法实现。由于软件技术的飞速发展，各种软件系列产品的大量涌现，可以极大地简化硬件电路。“软件就是仪器”已成为单片机应用技术发展的主要特点。3简述单片机的发展历程。1976年，Inter公司推出了MCS-48系列8位单片机到目前为止，世界各地厂商已相继研制出大约50个系列300多个品种的单片机产品。代表产品有Intel公

3、司的MCS-51系列（以下简称51系列）机（8位机）目前，市场上的主流产品是51系列兼容机：由STC公司推出的高性价比的STC89系列单片机和Atmel公司生产的AT89系列单片机。随着集成电路的发展，随之出现内核为32位的ARM处理器，在单片机家族的众多成员中，51系列单片机以其优越的性能、成熟的技术及高可靠性和高性能价格比，迅速占领了工业测控和自动化工程应用的主要市场，在8位单片机的基础上，又推出超8位单片机，其功能进一步加强，同时16位单片机也相继产生，代表产品有Intel公司的MCS-96系列以及ATMEL推出的AVR单片机。4计算机能够识别的数值是什么？为什么要引进十六进制数？在计算

4、机中，由于所采用的电子逻辑器件仅能存储和识别两种状态的特点，计算机内部一切信息存储、处理和传送均采用二进制数的形式。可以说，二进制数是计算机硬件能直接识别并进行处理的惟一形式。十六进制数可以简化表示二进制数。5. 数值转换。(1)37=( 100101 )B=( 25 )H (2) 12.875=( 1100.111 )B=( 0CE )H (3) 10110011B=( 0B3 )H=( 179 )10 (4) 10111.101B=(17.A )H=(23.625 )10(5) 56H=( 01010110 )B=(86 )10 (6) 3DFH=( 0011 1101 1111 )B=(

5、991 )10 (7)1A.FH =(1 1010.1111 )B=( 26.9375 )10 (8) 3C4DH=(11 1100 0100 1101 )B=( )106. 对于二进制数10001001B，若理解为无符号数，则该数对应十进制数为多少？若理解为有符号数，则该数对应十进制数为多少？若理解为BCD数，则该数对应十进制数为多少？137 -119 897. 列出下列数据的反码、原码和补码。(1) +123 (2) -127 (3) +45 (4) -278(1)01111011 01111011 01111011(2)10000000 11111111 10000001(3)10110

6、1 101101 101101(4)111111*1 1000000100010110 111111*08. 简述单片机的仿真过程和开发过程。可以使用protues仿真软件首先建立电路原理图，然后调入由keil编译连接的.hex 文件（参考本章项目实例）；开发过程：（参考第8章）第2章1. 51单片机包括哪些主要逻辑功能部件？各功能部件的主要作用是什么？简单说明不同型号的差别。8051单片机内部由CPU、4KB的ROM、128B的RAM、4个8位的I/O并行端口、一个串行口、两个16位定时/计数器及中断系统等组成。2. 程序状态字寄存器PSW各位的定义是什么？PSW是一个8位寄存器，用于寄存当

7、前指令执行后的某些状态，即反映指令执行结果的一些特征信息。Cy（PSW.7）：即PSW的D7位，进位/借位标志。AC（PSW.6）：即PSW的D6位，辅助进位标志。F0（PSW.5）及F1（PSE.1）：即PSW的D5位、D1位，用户标志位。RS1及RS0（PSW.4及PSW.3）：即PSW的D4位、D3位，寄存器组选择控制位。OV（PSW.2）：即PSW的D2位，溢出标志。3. 51存储器结构的主要特点是什么？程序存储器和数据存储器各有何不同？MCS-51单片机的存储器结构与一般微机存储器的配置方法不同，一般微机把程序和数据共存同一存储空间，各存储单元对应惟一的地址。而MCS-51的存储器把

8、程序和数据的存储空间严格区分开。数据存储器用于存放程序运算的中间结果、状态标志位等。程序存储器用于存放已编制好的程序及程序中用到的常数。4. 51单片机内部RAM可分为几个区？各区的主要作用是什么？内部数据存储器分为高、低128B两大部分。低128B为RAM区，地址空间为00H7FH，可分为：寄存器区、位寻址区、堆栈及数据存储区。存放程序运算的中间结果、状态标志位等。高128B为特殊功能寄存器（SFR）区，地址空间为80HFFH，其中仅有21个字节单元是有定义的。5. 51单片机的P0P3四个I/O端口在结构上有何异同？使用时应注意哪些事项？P0口是一个8位漏极开路型双向I/O端口。P1口是一

9、个内部带上拉电阻的8位准双向I/O端口。P2口也是一个内部带上拉电阻的8位准双向I/O端口P3口是一个内部带上拉电阻的8位多功能双向I/O端口。在使用时应注意以下方面： P0P3都是准双向I/O口，即CPU在读取数据时，必须先向相应端口的锁存器写入“1”。各端口名称与锁存器名称在编程时相同，均可用P0P3表示。当系统复位时，P0P3端口锁存器全为“1”，故可直接对其进行读取数据。 P0口每一输出位可驱动8个LS型TTL负载，P0口可作通用输入、输出端口使用，此时，若要驱动NMOS或其他拉电流负载时，需外接上拉电阻，才能使该位高电平输出有效。在单片机进行外部存储器扩展时，P0口必须作为地址/数据

10、复用线使用，此时，不必外接上拉电阻，P0也不能作通用I/O口使用。 P1、P2、P3口输出均接有内部上拉电阻，输入端无需外接上拉电阻，每一位输出可以驱动4个LS型TTL电路。 P0、P2口除可以作通用I/O端口、以实现与外部进行数据交换外，更主要的是，当CPU访问外部存储器时，CPU将自动地把外部存储器的地址线信号（16位）送P0、P2口，作为地址总线（P0口输出低8位地址，P2口输出高8位地址），向外部存储器输出16位存储单元地址。在控制信号作用下，该地址低8位被锁存后，P0口自动切换为数据总线，这时经P0口可向外部存储器进行读、写数据操作。此时，P2口不再作通用I/O端口，P0口为地址/数

11、据复用口。6. 指出8051可进行位寻址的存储空间。007FH(即20H.02FH.7)及SFR地址能被8整除的寄存器中的各位。7. 在访问外部ROM或RAM时，P0和P2口各用来传送什么信号？P0口为什么要采用片外地址锁存器？P0口传送地址低八位后可复用数据线，所以，P0口要采用片外地址锁存器。P2口传送地址高八位。8. 什么是时钟周期？什么是机器周期？什么是指令周期？当振荡频率为12MHz时，一个机器周期为多少微秒？时钟周期：也称振荡周期，即振荡器的振荡频率fosc的倒数，是时序中最小的时间单位。机器周期：执行一条指令的过程可分为若干个阶段，每一阶段完成一规定的操作，完成一个规定操作所需要

12、的时间称为一个机器周期，一个机器周期包含12个时钟周期。当振荡频率为12MHz时，一个机器周期为12/（121000000）秒=1微秒指令周期：定义为执行一条指令所用的时间。9. 51单片机有几种复位方法？复位后，CPU从程序存储器的哪一个单元开始执行程序？MCS-51的复位电路包括上电复位电路和按键（外部）复位电路 0000H10. 8051单片机引脚ALE的作用是什么？当8051不外接RAM和ROM时，ALE上输出的脉冲频率是多少？其作用是什么？ 地址锁存使能输出ALE：当单片机访问外部存储器时，外部存储器的16位地址信号由P0口输出低8位，P2口输出高8位，ALE可用作低8位地址锁存控制

13、信号；当不用作外部存储器地址锁存控制信号时，该引脚仍以时钟振荡频率的1/6固定地输出正脉冲，可以驱动8个LS型TTL负载。 第3章1. MCS-51汇编指令格式是什么，如何通过汇编指令格式来判断指令字节数？MCS-51指令系统中的每一条指令都有两级指令格式： CPU可直接识别并执行的机器语言指令。 汇编语言指令（简称汇编指令）。MCS-51汇编语言指令格式由以下几个部分组成：标号： 操作码 目的操作数 ,源操作数 ; 注释其中， 中的项表示为可选项。指令寻址方式是判断指令字节数的依据之一。2. 有哪几种寻址方式？其特征对象分别是什么？做表说明。MCS-51指令系统的寻址方式有以下7种：立即寻址

14、方式：操作数直接出现在指令中。直接寻址方式中：操作数的单元地址直接出现在指令中。寄存器寻址方式中：寄存器中的内容就是操作数。寄存器间接寻址方式中，指定寄存器中的内容是操作数的地址，该地址对应存储单元的内容才是操作数。变址寻址方式是以程序指针PC或数据指针DPTR为基址寄存器，以累加器A作为变址寄存器，两者内容相加（即基地址+偏移量）形成16位的操作数地址，相对寻址是以程序计数器PC的当前值作为基地址，与指令中的第二字节给出的相对偏移量rel进行相加，所得和为程序的转移地址。位地址：内部RAM地址空间的可进行位寻址的128位和SFR地址空间的可位寻址的11个8位寄存器的88位。位寻址给出的是直接

15、地址。3. 位寻址和字节寻址如何区分？在使用时有何不同？由寻址方式可以看出，不同的寻址方式所寻址的存储空间是不同的。正确地使用寻址方式不仅取决于寻址方式的形式，而且取决于寻址方式所对应的存储空间。字节寻址必须是对8位存储单元，位寻址的存储空间只能是片内RAM的20H2FH字节地址中的所有位（位地址为00H7FH)和部分SFR的位，决不能是该范围之外的任何单元的任何位。4. 要访问专用寄存器和片外数据寄存器，应采用什么寻址方式？举例说明。访问专用寄存器：可采用直接寻址或寄存器寻址。访问片外数据寄存器：寄存器间接寻址5. 什么是堆栈？其主要作用是什么？如何使用？堆栈是后进先出的数据存储区一般用于中断处理过程中，若需要保护现场数据（如内部RAM单元的内容），可使用入栈指令，将数据压入堆栈，中断处理过程执行完后，再使用出栈指令恢复现场数据。6. 编程将片外数据存储器2000H20FFH单元内容清零。MOV DPTR,#2000HMOV A,#0MOV R3,#100HLOP :MOV DPTR,AINC DPTRDJNZ R3,LOP7. 已知A=83H，R0=17H，(17H)=34H，写出下列程序段执行完后