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1、单片机原理与接口技术期末复习一,MCS-51系列单片机 MCS-51系列单片机分为两大系列,即51子系列与52子系列。 51子系列:基本型,根据片内ROM的配置,对应的芯片为8031、8051、8751、8951 52子系列:增强型,根据片内ROM的配置,对应的芯片为8032、8052、8752、8952 这两大系列单片机的主要硬件特性如下表: 片内ROM型式 ROM 大小 RAM 大小 寻址范围 I/O特性 中断源 数量 无 ROM EPROM 计数器 并行口 8031 8051 8751 4KB 128B 64KB 2*16 4*8 5 80C31 80C51 87C51 4KB 128B
2、 64KB 2*16 4*8 5 8032 8052 8752 8KB 256B 64KB 3*16 4*8 6 80C32 80C52 87C52 8KB 256B 64KB 3*16 4*8 6 从上表中可以看到,8031、8031、8032、80C32片内是没有ROM的,对应着上表看,我们可以发现,51系列的单片机的RAM大小为128B,52系列的RAM大小为256B,51系列的计数器为两个16位的,52系列的计数器为三个16位计数器。51系列的中断源为5个,52系列的中断源为6个。 二,8051与80C51的区别: 8051单片机与80C51单片机从外形看是完全一样的,其指令系统、引脚
3、信号、总线等完全一致(完全兼容),也就是说在8051下开发的软件完全可以在80C51上应用,反过来,在89C51下开发的软件也可以在8051上应用。这两种单片机是完全可移植的。 8051与80C51单片机的主要差别就在于芯片的制造工艺上。80C51的制造工艺是在8051基础上进行了改进。 8051系列单片机采用的是HMOS工艺:高速度、高密度; 80C51系列单片机采用的是CHMOS工艺:高速度、高密度、低功耗; 也就是说80C51单片机是一种低功耗单片机。 三,总线:指能为多个部件服务的信息传送线,在微机系统中各个部件通过总线相互通信。地址总线(AB):地址总线是单向的,用于传送地址信息。地
4、址总线的宽度为16位,因此基外部存储器直接寻址64K,16位地址总线由P0口经地址锁存器提供低8位地址(A0A7),P2口直接提供高8位地址(A8A15)。数据总线(DB):一般为双向,用于CPU与存储器,CPU与外设、或外设与外设之间传送数据信息(包括实际意义的数据和指令码)。数据总线宽度为8位,由P0口提供。控制总线(CB):是计算机系统中所有控制信号的总称,在控制总线中传送的是控制信息。由P3口的第二功能状态和4根独立的控制总线,RESET、EA、ALE、PSEN组成。 存储器:用来存放计算机中的所有信息:包括程序、原始数据、运算的中间结果及最终结果等。只读存储器(ROM):只读存储器在
5、使用时,只能读出而不能写入,断电后ROM中的信息不会丢失。因此一般用来存放一些固定程序,如监控程序、子程序、字库及数据表等。时钟周期:计算机在时钟信号的作用下,以节拍方式工作。因此必须有一个时钟发生电路,输入微处理器的时钟信号的周期称为时钟周期。机器周期:机器完成一个动作所需的时间称为机器周期,一般由一个或一个以上的时钟周期组成。在我们讲述的MCS-51系列单片机中,一个机器周期由12个时钟周期组成。指令周期:执行一条指令(如“MOV A,#34H”,该指令的含义是将立即数34H传送到微处理器内的累加器A中)所需时间称为指令周期,它由一个到数个机器周期组成。指令周期的长短取决于指令的类型,即指
6、令将要进行的操作步聚及复杂程度。 16进制数: 采用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F等16个数码,其中A-F相应的十进数为10-15,基数是16。指令: 是计算机所能执行的一种基本操作的描述,是计算机软件的基本单元。字节:8位二进制数组成一个字节,在存储器中以字节为单位存储信息。字:2个字节组成一个字。双字:2个字组成一个双字。个字节由 8 个二进制位组成,每个二进制位只有 2 种状态,可表示为 0 或 1 ;MCS51单片机共有5 个中断源:2 个外部中断源, 3 个内部中断源。堆栈段:堆栈段是堆栈所在的主存区域,堆栈段的段地址存放在SS中,堆栈指针寄存器SP指
7、示堆栈栈顶的偏移地址,处理器利用SS:SP操作堆栈中的数据。堆栈:堆栈是一个后进先出的主存区域,位于堆栈段中,使用SS段寄存器记录其段地址。它只有一个出入口,即当前栈顶,栈顶是地址较小的一端(低端),它用堆栈指针寄存器SP指定。堆栈有两种以字为单位的基本操作,对应两条基本指令:进栈指令PUSH和出栈指令POP。堆栈是按照“先进后出,后进先出 ”的原则来存取数据的。伪指令:汇编语言程序的语句除指令外还包括伪指令和宏指令,伪指令又称为伪操作,它不象机器指令那样是在程序运行期间由计算机来执行的,它是在汇编程序对源程序汇编期间由汇编程序处理的操作,完成诸如数据定义、分配存储区、指示程序结束等功能。宏指
8、令:宏是源程序中一段有独立功能的程序代码,它只需要在源程序中定义一次,就可以多次调用,调用时只需要用一个宏指令语句就可以了。宏指令是用户自定义的指令,在编程时将多次使用的功能用一条宏指令来代替。子程序:子程序又称为过程,它相当于高级语言中的过程和函数。在一个程序的不同部分,往往要用到类似的程序段,这些程序段的功能和结构形式都相同,只是某些变量的赋值不同,此时就可以把这些程序段写成子程序形式,以便中断:中断是一种使CPU中止正在执行的程序而转去处理特殊事件的操作,这些引起中断的事件称为中断源,它们可能是来自外设的输入输出请求,也可能是计算机的一些异常事故或其它内部原因。中断处理程序:当中断发生时
9、,处理器中止当前正在运行的程序,而转到处理特殊事件的程序段中去执行,这种处理中断的子程序就是中断处理程序,又称为中断服务程序。中断处理程序的入口地址被安排在中断向量表中。寄存器寻址: 操作数在寄存器中,由指令操作码中的rrr三位的值和PSW中RS1及RS0的状态,选中某个工作寄存器区的某个寄存器,然后进行相应的指令操作。波特率: 即每秒钟传送二进制数的位数, 波特率越高,数据传输的速度越快。D/A转换: 即将二进制数量转换成与其量值成正比的电流信号或电压信号。A/D转换: 即将模拟量转换成相应的数字量,然而送计算机处理。串行方式: 指数据的各位分时传送,只需一条数据线,外加一条公共信号地线和若
10、干条控制信号线。并行方式: 指数据的各位同时传送,每一条数据都需要一条传输线。SFR 特殊功能寄存器区: 8051 把 CPU 中的专用寄存器、并行端口锁存器、串行口与定时器/计数器内的控制寄存器集中安排到一个区域,离散地分布在地址从 80H 到 FFH 范围内,这个区域称为特殊功能寄存器区 SFR。单片机串行通信有单工 通信方式,半双工 通信方式,全双工 通信方式3种。单片机是把CPU 、RAM ,ROM ,定时器/计数器 ,以及I/O接口电路,等部件集成在一块芯片上的微型计算机。单片机共有4 个, 8 位,并行I/O 口组成。8051单片机的存储器主要有程序存储器 和 数据存储器 两大类。
11、四,在51单片机内部有一个CPU用来运算、控制,有四个并行I/O口,分别是P0、P1、P2、P3,有ROM,用来存放程序,有RAM,用来存放中间结果,此外还有定时/计数器,串行I/O口,中断系统,以及一个内部的时钟电路。1、ACC-是累加器,通常用A表示。这是个什么东西,可不能从名字上理解,它是一个寄存器,而不是一个做加法的东西,为什么给它这么一个名字呢?或许是因为在运算器做运算时其中一个数一定是在ACC中的缘故吧。它的名字特殊,身份也特殊,稍后在中篇中我们将学到指令,可以发现,所有的运算类指令都离不开它。自身带有全零标志Z,若A0则Z1;若A0则z0。该标志常用作程序分枝转移的判断条件。2、
12、B-一个寄存器。在做乘、除法时放乘数或除数,不做乘除法时,随你怎么用。3、PSW-程序状态字。这是一个很重要的东西,里面放了CPU工作时的很多状态,借此,我们可以了解CPU的当前状态,并作出相应的处理。它的各位功能请看下表: D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CY AC F0 RS1 RS0 OV P 下面我们逐一介绍各位的用途CY:进位标志。8051中的运算器是一种8位的运算器,我们知道,8位运算器只能表示到0-255,如果做加法的话,两数相加可能会超过255,这样最高位就会丢失,造成运算的错误,怎么办?最高位就进到这里来。这样就没事了。有进、借位,CY1;无进、借位,CY0例
13、:78H+97H(01111000+10010111)AC:辅助进、借位(高半字节与低半字节间的进、借位)。例:57H+3AH(01010111+00111010)F0:用户标志位,由用户(编程人员)决定什么时候用,什么时候不用。RS1、RS0:工作寄存器组选择位。这个我们已知了。0V:溢出标志位。运算结果按补码运算理解。有溢出,OV=1;无溢出,OV0。什么是溢出我们后面的章节会讲到。P:奇偶校验位:它用来表示ALU运算结果中二进制数位“1”的个数的奇偶性。若为奇数,则P=1,否则为0。 运算结果有奇数个1,P1;运算结果有偶数个1,P0。例:某运算结果是78H(01111000),显然1的
14、个数为偶数,所以P=0。4、P0、P1、P2、P3-这个我们已经知道,是四个并行输入/输出口的寄存器。它里面的内容对应着管脚的输出。5、IE-中断充许寄存器按位寻址,地址:A8H B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 EA - ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 8051单片机的振荡器频率为 6 MHz,机器周期是指CPU 完成 一个规定操作 所需的时间。程序存储器的寻址方式有 立即寻址、变址 寻址、相对 寻址。6、指针寄存器(1)程序计数器PC指明即将执行的下一条指令的地址,16位,寻址64KB范围,复位时PC = 0000H(2)堆栈指针SP指明栈顶元素的地址,8位,可
15、软件设置初值,复位时SP = 07H(3)数据指针DPTRR0、R1、DPTR;指明访问的数据存储器的单元地址,16位,寻址范围64KB。 DPTR = DPH + DPL。可以用它来访问外部数据存储器中的任一单元,如果不用,也可以作为通用寄存器来用,由我们自已决定如何使用。 分成DPL(低8位)和DPH(高8位)两个寄存器。用来存放16位地址值,以便用间接寻址或变址寻址的方式对片外数据RAM或程序存储器作64K字节范围内的数据操作。7、定时/计数器(1) 定时器方式寄存器:TMOD(2) 定时器控制寄存器:TCON(3) 计数寄存器:TH0、TL0;TH1、TL1。可用于设定计数初值。8052/8032增设专用寄存器(1) 定时器2控制寄存器T2CON;控制、设置工作方式。(2) 计数寄存器:TH2、TL2(3) 定时器2捕获/重装载寄存器:RC