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1、第 1 单元 概述1.1 计算机发展概述计算机的发展经历了哪五个阶段？答：第一代逻辑元件采用电子管，存储器采用磁鼓和磁芯的计算机; 第二代辑元件采用晶体管，主存储器仍用磁芯，外存储器已开始用磁盘的计算机; 第三代逻辑元件开始采用中小规模集成电路，主存储器仍用磁芯的计算机；第四代采用中、大及超大规模集成电路，主存储器采用半导体存储器的计算机；第五代人工智能计算机（目前仍处于研究之中） 。1.2 单片型计算机简介1. 从结构功能分析单片机的发展趋势。答：单片机发展的趋势将会朝着不断提高容量、性能、集成度、降低价格等方面发展；在内部结构上将会由 RISC（reduced instruction se
2、t computer）结构取代传统的CISC（ complex instruction set computer）结构的单片机。2. P89C5X 系列单片机的特点以及系统结构。特点如下：CPU 仍然采用 80C51 中心处理单元，程序存储器为 FLASH 存储器，RAM 可扩展到64K 字节，CPU 速度最高可达 33MHz，采用 4 个中断优先级结构，相比 80C51 更灵活，具有 6 个中断源，80C51 增加了 1 个中断源，具有 4 个 8 位 I/O 口，采用全双工增强型串行口，具有帧数据错误检测和自动地址识别功能，电源具有低功耗方式，具有可编程时钟输出功能，采用双 DPTR 寄存
3、器，具备低 EMI (禁止 ALE)模式，具有 3 个 16 位定时器，相对 80C51 性价比更高，外部中断可以从掉电模式中唤醒。系统结构：P89C5x 系列单片机具有 128 字节（ P89C51）或 256 字节（ P89C52/54/58）RAM、32条 I/O 口线、3 个 16 位定时/计数器、6 中断源、4 中断优先级结构、1 个串行 I/O 口（可用于多机通信、I/O 扩展或全双工 UART）以及片内振荡器和时钟电路。1.3 单片机应用系统的开发过程如何进行单片机应用系统的开发？答：系统方案设计、硬件方案设计、软件编程、仿真调试及实际运行。第 2 单元 P89C5x 单片机的结
4、构及原理2.1 P89C5x 单片机结构1. 请举出 P89C5X 系列单片机的型号。答：P89C5x 系列单片机的型号有 P89C51、P89C52、P89C54 和 P89C58 这 4 种。2. 简要说明 P89C5X 单片机的内部结构。答：P89C5X 单片机 由中央处理器（CPU ） 、内部 RAM、内部 ROM、定时/计数器、并行 I/O 口、串行口、中断控制系统等部分通过片内总线连接组成 。3. 简要说明 P89C5X 单片机的引脚功能。答：引脚功能如下：P0.0P0.7：P0 端口 8 位三态双向 I/O 口线，它分时作为低 8 位地址线和 8 位数据线。在不访问外部存储器时，
5、作为通用 I/O 口，传送输入输出数据。 P0 端口能以吸收电流的方式驱动负载，一般情况下是作为扩展时候的地址数据总线使用的。P1.0P1.7：P1 端口 8 位带内部上拉电阻的准双向 I/O 口线。对 P1 口写 1 时, P1 口被内部上拉电阻上拉为高电平,可以用作输入口；当作为输入口时, 因为内部上拉电阻的存在，P1 端口被外部拉低的引脚，而输出电流。其中 P1.0、P1.1 兼有特殊功能（T2/ P1.0 为外部计数输入/时钟输出，T2EX/ P1.1 为 T2 的重装/ 捕捉/ 方向控制） 。P2.0P2.7：P2 端口 8 位带内部上拉电阻的准双向 I/O 口线。可作为一般 I/O
6、 端口，在扩展容量时可作为高 8 位地址线。P3.0P3.7：P3 端口 8 位带内部上拉电阻的准双向 I/O 口线。第一功能是普通的 I/O端口，向 P3 口写 1 时,P3 口被内部上拉为高电平,并且用作输入口；当作为输入脚时,因为内部上拉电阻的存在，P3 端口引脚被外部拉低，而输出电流。第二功能作为控制口使用。P3 端口的第二功能如表 2-3 所示。ALE/ ：地址锁存控制 /编程脉冲输入信号。在系统扩展访问外部存储时，ALEPROG用于控制把 P0 口输出的低 8 位地址锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。此外，由于 ALE 是以晶振 1/6 的固定频率输出的正脉冲，因此,可作为外部
7、时钟或外部定时脉冲使用。ALE 可以通过设置 SFR 的 auxlilary.0 设置禁止 ALE,设置后 ALE，只能在 MOVX 指令时被激活。：外部程序存储器读选通信号。用于访问外部程序存储。在读外部 ROM 时， PSEN有效（低电平）每个机器周期出现 2 次，以实现外部 ROM 单元的读操作。在访问外部数据器 有效,访问内部程序时 无效。PSEN/VPP 访问程序存储控制信号/可编程电压输入端。当 信号为低电平时，对 ROMEA EA的读操作限定在外部程序存储器；当 信号为高电平时，对 ROM 的读操作是从内部程序A存储器开始，并可延至外部程序存储器。该引脚在编程时接 12V 编程电
8、压 Vpp。RST：复位信号。当输入的复位信号延续两个机器周期以上的高电平时即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作。XTAL1 和 XTAL2：外接晶体引线端。当使用芯片内部时钟时，此二引线端用于外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。VSS：地线。Vcc：+5 V 电源。提供掉电空闲 正常电压 3 种模式4. 列举常见的第二功能引脚。答：p1 端口的第二功能: T2(P1.0)和 T2EX(P1.1)；P3 端口的第二功能；EPROM 存储器程序固化所需要的信号，即：ALE/ ： 编程脉冲，（ /VPP）：编程电压；备用电PROGEA源引入 RST/VPD。2.2
9、 P89C5x单片机的存储器结构本节思考题1. P89C5x 系列单片机的存储器有哪两类，各型号单片机，存储器空间有哪些不同？答：程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM） 。P89C51 片内有 4 KB 的 FLASH EPROM，89C52/54/58 片内分别有 8K/16K/32K 的 EPROM，89C51RC+ 片内有 32K 的EPROM，89C51RD+ 片内有 64K 的 EPROM。其中 P89C51 存储地址为 00H-7FH（即128B） ， P89C52/54/58 的存储地址为 00H-0FFH（即 256B） 。2. 请说明 P89C51 单片机的程序存储器结构
10、。答：P89C51 片内有 4 KB 的 FLASH EPROM，P89C51 的片外最多能扩展 64 KB 程序存储器，片内外的 EPROM 是统一编址的。0000H0002H 为复位后 PC 所在位置；0003H0032H6 个中断源的中断地址区。P89C51 的程序存储器结构如图图 2-4 所示。3. 请说明 P89C51 单片机的数据存储器地址空间配置情况。P89C51 的内部数据存储器 RAM 共 128 单元（单元地址 00H7FH） 。按其用途划分为寄存器区.位寻址区和用户 RAM 区三个区域。表 2-5 为 RAM 128 单元的配置情况。4. P89C51 单片机的专用寄存器
11、有哪些？答：详见表 2-9 P89C5x 专用寄存器 SFR2.3 P89C5x单片机的I/O口1. 单片机的并行 I/O 口有哪几个 ,它们都包含哪些器件?答：共有 4 个 8 位的并行 I/O 口，分别记作 P0、P1、P2、P3。各个 I/O 端口由数据输出锁存器、三态数据输入缓冲器、数据输出的驱动电路和输出控制电路、多路转接电路MUX、上拉电阻、与非门等组成。2. 单片机的并行 I/O 口在功能上有什么不同 ?答：P0 端口既可以作为通用的 I/O 口进行数据的输入/ 输出，也可以作为单片机系统的低 8 位地址/数据线使用。P1 端口为准双向 I/O 端口，可作为通用 I/O 口使用，
12、又能使用第二功能复用，具体功能可见表 2-2。P2 端口可以作为通用 I/O 口使用，P2 端口又能作为高8 位地址线使用。P3 端口是一个准双向的 I/O 端口，作为通用 I/O 口使用，又能使用第二功能复用，第二功能见表 2-3。2.4单片机的工作方式及时序1. 单片机的工作方式有哪两种?复位后各寄存器的状态如何?答：P89C5x 单片机的工作方式有：复位方式、程序执行方式、低功耗方式以及在线仿真方式。复位后各寄存器的状态见表 2-10 所示。2. 简述单片机的程序执行方式。答：程序执行的方式是单片机的基本工作方式，有单步执行和连续执行两种。3. 单片机的低功耗方式有哪几种？答：低功耗方式
13、就是减少单片机的功耗的一种工作方式。该方式可分为待机模式和掉电模式。4. 简述单片机的内部时钟电路和外部时钟电路的不同。答：在 P89C5x 芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚 XTAL1，其输出端为引脚 XTAL2。而在芯片的外部，XTAL1 和 XTAL2 之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器，即单片机的内部时钟电路，如图 2-10 所示。引入惟一的公用外部脉冲信号作为各单片机的振荡脉冲，外部的脉冲信号是经 XTAL2引脚注入，其连接如图 2-11 所示。5. 简述节拍与状态、机器周期、指令周期之间的关系。答：单片机的时序定时单位共有 4 个，从小到大
14、依次是：节拍、状态、机器周期和指令周期。关系：一个状态就包含两个节拍；一个机器周期总共有 12 个节拍，分别记作S1P1、S1P2、S6P2；指令周期由若干个机器周期组成。2.5单片机 Flash存储器的编程及加密方法1. 说明 P89C51 单片机 Flash 存储器编程方法。答：编程时，可采用 420MHz 的时钟振荡器，P89C51 编程方法如下：（1） 在地址线上加上要编程单元的地址信号。（2） 在数据线上加上要写入的数据字节。（3） 激活相应的控制信号。（4） 在高电压编程方式时，将 /Vpp 端加上+12V 编程电压。EA（5） 每对 Flash 存储阵列写入一个字节或每写入一个程
15、序加密位，加上一个 ALE/编程脉冲。PROG改变编程单元的地址和写入的数据，重复 15 步骤，直到全部文件编程结束。2. 简述单片机加密的方法。答：P89C5x有3个可编程保密锁位和片内的代码、数据。它是独立保密锁位， LB3包含LB1保密位。编程时的顺序先 LB1再LB2 最后是LB3。详见表2-14和2-15 。第 3 单元 P89C5x 单片机的指令系统及编程举例3.1 指令系统简介1. 单片机的指令由哪几部分构成?答：指令系统第 1 部分为标号，第 2 部分为操作码，第 3 部分为操作数，第 4 部分为注释。2. 单片机的指令分为哪几类?答：(1) 按功能可分为 5 类：数据传送类指
16、令（共 29 条） 算数运算类指令（共 24 条） 逻辑运算及移位类指令（共 24 条） 控制转移类指令（共 17 条） 布尔变量操作类指令（共 17 条）(2) 按字节数可以分为 3 类：单字节指令（49 条）双字节指令（46 条）三字节指令（16 条）(3) 按指令执行的时间可分为 3 类：单机器周期指令（64 条）双机器周期指令（45 条）四机器周期指令（2 条）3. 列举指令中常见的符号,并说明它们的功能常有符号说明:(1) Rn(n=17) ：指当前选中的工作寄存器组 R0R7 中的某个寄存器。(2) Ri(i=01) ：指当前选中的工作寄存器组中能用作间址寄存器的 R0、R1 。(3) # data：8 位立即数。(4) # data16：16 位立即数。(5) direct：片内 RAM 单元（包括 SFR）的直接地址。(6) addr11：11 位目的地址。(7) addr16：16 位目的地址。(8) rel：补码形式表示的 8 位地址偏移量。以下一条指令第
