《单片机原理及应用》期末复习资料

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1、 单片机原理及应用期末复习资料 修订第 3 版 第第 1 章章 微型机的基本知识微型机的基本知识 1. 微型机：由 CPU、存储器、输入/输出接口电路和系统总线构成。 2. 系统总线：地址总线 AB，控制总线 CB 和双向数据总线 DB。 数据总线（Data BusDB）双向、三态：数据总线的根数决定了一次可以传递二进制数的位数。 地址总线（Address BusAB）单向、三态：地址总线的位数决定了可以直接访问的存储单元(或 I/O 口)的最大可能数 量（即容量） 。 控制总线（Control BusCB） ：控制总线用来传输控制信号，数据总线和每个元件的数据线相连，为了使 CPU 能够和

2、其中一个元件正确通信，必须使用三态逻辑元件三态逻辑元件（特别针对输入元件） 。 3. 运算器：运算器由算术逻辑单元 ALU、累加器 A、标志寄存器 F 和寄存器组，相互之间通过内部总线连接而成。 4. 控制器：控制器 CU 由程序计数器 PC 、指令寄存器 IR 、指令译码器 ID 、操作控制部件或称为组合逻辑阵列 PLA 和时序 发生器等电路组成，是发布操作命令的“决策机构” 。 5. 特殊功能寄存器(PSW)： CY(PSW.7)进位/借位标志位； AC(PSW.6)半进位/借位标志位； F0 (PSW.5)可由用户定义的标志位； RS1(PSW.4)、RS0(PSW.3)工作寄存器组选择

3、位； OV (PSW.2)溢出标志位；P (PSW.0)奇偶标志位。 6. 堆栈与堆栈指示器 SP（Stack Pointer） ：堆栈是按照“先进后出”或“后进先出”原则组织的一个存储区域。 7. 字长：字长就是计算机的运算器一次可处理（运算、存取）二进制数的位数。字长越长，一个字能表示数值的有效位就越 多，计算精度也就越高，速度就越块。 8 位二进制数称为 1 个字节，以 B (Byte) 表示； 2 个字节定义为 1 个字，以 W (Word) 表示； 32 位二进制数就定义为双字，以 DW (Double word) 表示。 8. 存储容量：存储器存储二进制信息多少的一个技术指标 1K

4、B 1024B （即 10248 位） 1024KB 1MB（兆字节） 1024MB1GB（千兆字节） 第第 2 章章 单片机硬件结构单片机硬件结构 1. 单片机主要功能特点： 8 位的 CPU，片内有振荡器和时钟电路,工作频率为 112MHz 片内有 128B 数据存储器 RAM 片内有 4KB 程序存储器 ROM 可寻址片外 64K 字节数据存储器 RAM 可寻址片外 64K 字节程序存储器 ROM 片内 21/26 个特殊功能寄存器（SFR） 4 个 8 位的并行 I/O 口（PIO） 1 个全双工串行口（SIO/UART） 2 个 16 位定时器/计数器（TIMER/COUNTER）

5、2 个优先级可处理 5 个中断源，两级中断优先级 1 个布尔处理器和 1 个布尔累加器（Cy） MCS-51 指令集含 111 条指令 2. 时钟电路：XTAL1, XTAL2：片内振荡电路输入/输出端；通常外接一个晶振两个电容。 3. 控制信号：RST/（9 脚）复位信号，复位使单片机进入某种确定的初始状态。MCS-51 通常采用上电自动复位（正脉冲保 持约 10ms 以上）和开关复位（输出高电平）两种形式。 4. ALE/（30 脚）地址锁存信号，ALE 高电平期间，P0 口上一般出现地址信息，在 ALE 下降沿时，将 P0 口上的地址信息 锁存到片外地址锁存器，在 ALE 低电平期间 P

6、0 口上一般出现指令和数据信息。 5. （29 脚）片外程序存储器读选通 单片机原理及应用期末复习资料 修订第 3 版 6. /Vpp（31 脚）当访问内部程序存储器时，保持高电平；当接低电平时，只访问片外程序存储器 7. P1.0P1.7：准双向 I/O 口（内置了上拉电阻） ；准双向：在作输入口用时要先对其写“1” 。 8. P0.0P0.7：双向 I/O（内置场效应管上拉） ；寻址外部程序存储器时分时作为双向 8 位数据口和输出低 8 位地址复用口； 不接外部程序存储器时可作为 8 位准双向 I/O 口使用。 9. P2.0P2.7：双向 I/O（内置了上拉电阻） ；寻址外部程序存储器时

7、输出高 8 位地址；不接外部程序存储器时可作为 8 位准 双向 I/O 口使用。 10. P3.0P3.7： 双功能口 （内置了上拉电阻） ； 它具有特定的第二功能。 在不使用它的第二功能时它就是普通的通用准双向 I/O 口。 11. MCS-51 的存储器组织分为 4 个存储空间：片内程序存储器和片外扩展的程序存储器，片内数据存储器和片外扩展的数据 存储器。 片内 RAM 128 字节（00H7FH） ； 片内 RAM 前 32 个单元是工作寄存器区(00H1FH) 片内 RAM 有 128 个可按位寻址的位，占 16 个单元。位地址编号为：00H7FH，分布在 20H2FH 单元 片内 2

8、1 个特殊功能寄存器(SFR)中：地址号能被 8 整除的 SFR 中的各位也可按位寻址 可寻址片外 RAM 64K 字节 （0000HFFFFH） 可寻址片外 ROM 64K 字节 （0000HFFFFH） 片内 Flash ROM 4K 字节 （000HFFFH） 12. MCS-51 的的内部内部 RAM 可以可以分成分成三个物理空间三个物理空间，分别是分别是工作寄存器区、工作寄存器区、位寻址区和数据缓冲区位寻址区和数据缓冲区。 13. 专用寄存器：MCS-51 共有 23 个特殊功能寄存器（3 个属于 8032/8052） ，其中 5 个是双字节寄存器，程序计数器 PC 在物 理上是独立

9、的，其余 22 个寄存器都属于片内数据存储器 SFR 块，共占 26 个字节。 程序计数器 PC（16bit） ：用于存放下一条要执行指令的地址 累加器 A：最常用的专用寄存器 寄存器 B：是一个 8 位寄存器 程序状态字 PSW：是一个 8 位寄存器，用来存放程序的状态信息，表征指令的执行状态，供程序查询和判别之用。 堆栈指针 SP：是一个 8 位寄存器，用来存放栈顶地址 数据指针 DPTR：是一个 16 位专用寄存器，高字节寄存器用 DPH 表示，低字节寄存器用 DPL 表示 I/O 端口 P0P3：I/O 端口 P0P3 的锁存器 定时器/计数器 14. MCS-51 外部数据存储器寻址

10、空间为 64KB。 15. 1 个机器周期=6 个状态=12 个振荡周期 第第 3 章章 MCS-51 指令系统指令系统 1. 指令中所用符号说明 A累加器 B专用寄存器 C进位或借位标志，或布尔处理机中的累加器 #data 8 位立即数 #data16 16 位立即数 direct 8 位直接地址 Ri R0 或 R1，可以间接寻址 DPTR 可按 DPTR 中地址对外部存储器寻址 bit 8 位位地址 addr11 11 位目标地址 addr16 16 位目标地址 rel 8 位地址偏移量 $ 当前指令的地址 2. 七种寻址方式： 立即寻址：指令直接给出一个操作数，它紧跟在操作码后，通常称

11、它为立即数（8 位或 16 位） 特点：指令码中含有操作数本身 单片机原理及应用期末复习资料 修订第 3 版 直接寻址：指令直接给出操作数所在存储单元的地址，它紧跟在操作码后。访问专用寄存器的唯一方式 特点：指令码中含有操作数地址，机器根据该地址寻找操作数 寄存器寻址：指令选定的寄存器内容就是实际操作数 特点：指令码中含有操作数地址所在的寄存器号，根据该寄存器号可以找到操作数 寄存器间接寻址：指令所选中的寄存器内容是实际操作数地址（而不是操作数） 特点：地址的地址 变址寻址(基址寄存器+变址寄存器间接寻址)：此种寻址方式以 DPTR 或 PC 作基址寄存器，A 作变址寄存器（存放 8 位无符号

12、数） ，两者相加形成 16 位程序存储器地址作操作数地址 特点： 操作数=基地址+地址偏移量 指令码内隐含存放基地址的寄存器（DPTR/PC）号 DPTR/PC 中的基地址常常是表格的起始地址，累加器中存放偏移量 rel 相对寻址：此种寻址方式以程序计数器 PC 的内容为基地址，加上指令中给出的偏移量 rel，所得结果为转移目标地 址，用于转移指令。偏移量 rel 是一 8 位有符号补码数，范围-128+127。所以转移范围应在当前 PC 指针的-128 +127 之间某一程序存储器地址中 特点： 操作码中含有相对地址偏移量 rel 目标地址=源地址+转移指令字节数 rel 源地址=相对转移指

13、令的始址 位寻址：以访问触发器的方式对内部 RAM、特殊功能寄存器 SFR 中的位地址空间进行访问称之为位寻址 特点： 操作数是 8 位二进制数中的某位 指令码中含有位地址 位地址用 bit 表示 3. 数据传送指令： 内部存储器间传送：MOV 特点：源操作数在内部，目的操作数也在内部。 分四类介绍如下 以累加器 A 为目的字节的传送指令（4 条） （1）立即数送累加器 MOV A，#data ;A #data （2）寄存器内容送累加器 MOV A，Rn ;A (Rn) (n=07) （3）内部 RAM 或 SFR 内容送累加器 MOV A，direct ; A (direct) （4）内部

14、RAM 内容送累加器 MOV A，Ri ;A (Ri) (i=0，1) 以 Rn 为目的字节的传送指令（3 条） （1）立即数送寄存器 MOV Rn，#data ; (Rn) #data (n=07) （2）累加器内容送寄存器 MOV Rn，A ;Rn (A) (n=07) （3）内部 RAM 或 SFR 内容送寄存器 MOV Rn，direct ;Rn (direct) (n=07) 以直接地址为目的字节的传送指令（5 条） （1）立即数送内部 RAM 或 SFR MOV direct，#data ; direct #data （2）累加器内容送内部 RAM 或 SFR MOV direct

15、 ，A ; direct (A) 单片机原理及应用期末复习资料 修订第 3 版 （3）寄存器内容送内部 RAM 或 SFR MOV direct ，Rn ; direct (Rn) (n=07) （4）内部 RAM 或 SFR 之间直接传送 MOV direct1，direct2 ; direct1 (direct2) （5）内部 RAM 内容送内部 RAM 或 SFR MOV direct，Ri ; direct (Ri) (i=0，1) 以间接地址为目的字节的传送指令（4 条） （1）立即数送内部 RAM MOV Ri ，#data ; (Ri) #data (i=0，1) （2）累加器内容送内部 RAM MOV Ri ，A ; (Ri) (A) (i=0，1) （3）内部 RAM 或 SFR 内容送内部 RAM MOV Ri ，direct ; (Ri) (direct) (i=0，1) （4）16 位立即数传送指令位立即数传送指令 MOV DPTR ，#data16 ; DPTR #data16 ; DPH #dataH ; DPL #dataL 外部数据存储器与累加器间传送：MOVX 格式： MOVX A，DPTR ;A (DPTR) MOVX DPTR，A ; (DPTR) (A) MOVX A，Ri ; A (Ri) (i=0，1) MOVX Ri