单片机考试知识

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1、知识结构图2-1典型单片机的基本组成结构外时钟源外部事件计数附t中控n并行可编程/I/O外部中断控制PO P2 Pl P3RXD TXD（数据/地址）P38 位、准双向 I/O 口，具有内部上拉电阻。P3 还提供各种替代功能。在提供这些功能时，其输出锁存器应由程序置1。P3 口可以驱动4个LSTTL负载。串行口：P3.0一一RXD （串行输入口），输入。P3.1一一TXD （串行输出口）,输出。 中断：P3.2一INI0,外部中断0,输入。P3.3一一INT1，外部中断1,输入。定时器/计数器：P3.4一一T0，定时器/计数器0的外部输入，输入。P3.5一一T1，定时器/计数器1的外部输入，输

2、入。 数据存储器选通：P3.6WR,低电平有效，输出，片外数据存储器写选通。P3.7RD低电平有效，输出，片外数据存储器读选通。控制线：共4根。 输入：RST一一复位输入信号，高电平有效。在振荡器工作时，在RST上作用两个机器周期以上的高电平，将器件复位。EA/Vpp一一片外程序存储器访问允许信号，低电平有效。在编程时，其上施加21 V或12 V 的编程电压。 输入、输出：ALE/PROG一一地址锁存允许信号，输出。用做片外存储器访问时，低字节地址锁存oALE以1/6的振荡频率稳定速率输出，可 用做对外输出的时钟或用于定时。在EPROM编程期间，作输入。输入编程脉冲（PROG）。】ALE 可以

3、驱动8个LSTTL负载。 输出控制线：PSEN一片外程序存储器选通信号，低电平有效。在从片外程序存储器取指期间，在每个机 器周期中，当PSEN有效时，程序存储器的内容被送上P0 口（数据总线）。_PSEN可以驱动8 个LSTTL负载。2） 数据指针 DPTR数据指针是80C51中一个功能比较特殊的寄存器。从结构上说，DPTR是一个16位 的特殊功能寄存器，主要功能是作为片外数据存储器寻址用的地址寄存器（间接寻址），故 称为数据指针。访问片外数据存储器的指令为： MOVX A， DPTR读MOVXDPTR， A写此时， DPTR 的输出，即片外数据存储器的地址，与 P0、P2 口之间的关系如图

4、2-5 所示。数据指针d dd dcndCMri dd95I在垃行请期缶t t t t v诂AL$的*降瀟t t t t f vvo629in2Io输岀口程序或数据存储器地址图 25 DPTR 的输出与 P0、 P2 口之间的关系 DPTR 寄存器也可以作为访问程序存储器时的基址寄存器。MOVC A，A+DPTRJMP A+DPTRDPTR 寄存器既可以作为一个16 位寄存器处理如，MOVDPTR，#16 位地址INC DPTR也可以作为两个8位寄存器处理，其高8位用DPH表示，低8位用DPL表示。如：CJNE A, DPL, $CJNE A， DPH， $在80C51中，两个地址寄存器，即程

5、序计数器PC与数据指针DPTR，有相同之处，也有差别: 两者都是与地址有关的、16 位的寄存器。其中，PC与程序存储器的地址有关，而DPTR与数据存储器的地址有关。作为地 址寄存器使用时，PC与DPTR都是通过P0和P2 口输出的。但是，PC的输出与ALE及PSEN 有关；DPTR的输出，则与ALE、WR、RD相联系。DPTR寄存器也可以作为访问程序存储器时的基址寄存器。MOVC A， A+DPTRJMP A+DPTRDPTR 寄存器既可以作为一个16位寄存器处理如，MOVDPTR， #16 位地址INCDPTR也可以作为两个8位寄存器处理，其高8位用DPH表示，低8位用DPL表示。如：CJN

6、E A，DPL，$CJNEA， DPH， $在80C51中，两个地址寄存器，即程序计数器PC与数据指针DPTR，有相同之处，也有差别： 两者都是与地址有关的、 16 位的寄存器。其中，PC与程序存储器的地址有关，而DPTR与数据存储器的地址有关。作为地 址寄存器使用时，PC与DPTR都是通过P0和P2 口输出的。但是，PC的输出与ALE及PSEN 有关；DPTR的输出，则与ALE、WR、RD相联系 PC只能作为16位寄存器对待；由于有自动加1的功能，故又称为计数器；PC是不可以访问的；有自己独特 的变化方式；它的变化轨迹决定了程序执行的流程。DPTR可以作为16位寄存器对待，也可以作为两个8位

7、寄存器对待；DPTR是可 以访问的。4 程序状态字 PSW程序状态字PSW（Program Status Word）是一个逐位定义的8位的寄存器，其 内容的主要部分是算术逻辑运算单元（ALU）的输出。它是一个程序可访问的寄存器，而且可 以按位访问。格式如下:MSB LSBCYACF0RS1RS0OVP其中，除PSW.1 （保留位）、RS1和RS0 （工作寄存器选择控制位）及 F0 之外，其他四位：PSW.0 （P,奇偶校验位）,PSW.2 （0V,溢出标志位），PSW.6（AC，辅助进位标志位）及PSW.7（CY，进位标志位）都是ALU运算结果的直接输出。 PSW.0，奇偶标志位。每个指令周期

8、都由硬件来置位或清除。 用以表示累加器中值为1的位数是奇数还是偶数：若累加器值为1的位数是奇数，P=1置位；否则，P=0清除。在串行通信中，常以传送奇偶校验位来检验传输数据的可靠性。通常将P置入串行帧中的奇 偶校验位。PSW.2一0V,溢出标志位。当执行运算指令时，由硬件置位或清除，以指示运算是否产生溢出；OV置位 表示运算结果超出了目的寄存器A所能表示的带符号数的范围(一128+127)。 对于ADD加法：若Ci表示位i向位i+1有进位，则0V=C6C7；当位6向位7有进位 而位7不向CY进位时，或当位7向C进位而位6不向位7进位时，OV标志置位；否则，清 除。 对于SUBB减法：若Ci表示

9、位i向位i+1有借位，则0V=C6C7；当位6向位7有借位 而位7无借位时，或当位7向CY有借位而位6不向位7借位时，0V标志置位。 对于MUL乘法：当A、B两个乘数的积超过255时，0V置位；否则，OV=0。因此，若 OV=0时，只需从A寄存器中取积；若OV=1时，则需从B、A寄存器对中取积。 对于DIV除法：若除数为0时，0V=1 ；否则，OV=0。PSW.6一一AC，辅助进位标志位。当进行加法或减法运算时，若低4位向高4位数发生进位或借位时，AC将被硬 件置位；否则，被清除。在十进制调整指令DA中有用。PSW.7一一CY,进位标志位。在进行算术运算时，可以被硬件置位或清除，以表示运算结果

10、中高位是否有进位 或借位的状态。在布尔处理机中，CY被认为是位累加器。PSW.5一一F0,用户可使用的通用标志位。开机时该位为“0。用户可根据需要，通过位操作指令置“ I或者清“0”。当CPU 执行F0测试转移指令时，根据F0的状态实现分支转移。(3) ALE信号一般地说，状态时钟经过3分频之后，产生ALE引脚上的信号输出 20时序定时单位时序是用定时单位来说明的。80C51的时序定时单位共有4个，从小到大依次 是: 节拍、状态、机器周期和指令周期。(1) 节拍与状态：一个状态包含两个节拍，其前半周期对应的节拍叫 P1, 后半周期对应 的节拍叫 P2(2) (2) 机器周期： 80C51 采用

11、定时控制方式，因此它有固定的机器周期。规定一个机器 周期的宽度为6个状态，并依次表示为S1S6。由于一个状态又包括两个节拍，因 此一个机器周期总共有12个节拍，分别记作S1P1, S1P2,，S6P2。由于一个机器 周期共有12个振荡脉冲周期，因此机器周期就是振荡脉冲的12分频。当振荡脉冲 频率为12 MHz时，一个机器周期为1 us；当振荡脉冲频率为6 MHz时，一个机器周 期为2 us。(3) 指令周期：执行一条指令所需要的时间称为指令周期。它是最大的时序定时单位。 80C51 的指令周期根据指令的不同，可包含有一、二、四个机器周期。3 80C51 指令时序80C51 共有 111 条指令

12、，全部指令按其长度可分为单字节指令、双字节指令和 三字节指令。执行这些指令所需要的机器周期数目是不同的，概括起来共有以下几种情况:单字节单机器周期指令、单字节双机器周期指令、双字节单机器周期 指令和双字节双机器周期指令，三字节指令都是双机器周期的，而单字节乘除指令则均为四机器周期的。图 2-10 所表示的是几种典型单机器周期和双机器周期指令的时序.OSC读操作码数拥S2S3S4S5Pl P2Pl P2Pl P2Pl P2机器周期UUUUULTVUUU& I IIS1S2S3S4S5S6（b）怒字节单周期指令如ADDA, #data读第二字节S1S2S3S4S5S6S2S3S4S5Pl P2Pl

13、 P2Pl P2Pl P2机器周期读操作码读下-个操作码（丢弃）读下一个-石* A仃r1 1V（c）单宇节双周期指令，如FNC DPTR1 S2S3S4S5S6siS2S3S4S5S2S3S4S5S6siS2S3S4S5 |图 21080C51 的取指/ 执行时序 单机器周期指令，如图2-10 （a）、（b）所示。双字节时，执行在S1P2开始，操作码被读入指令寄存器；在 S4P2 时，再读入第二个字节。单字节时，执行在 S1P2 开始，操作码被读入指令寄存器；在S4P2时仍有读操作，但被读入的字节（即下一 操作码）被忽略，且此时PC并不增量。以上两种情况均在S6P2时结束操作。 双机器周期指令

14、，如图2-10 （c）、（d）所示。双字节时，执行在S1P2开始，操 作码被读入指令寄存器；在S4P2时，再读入的字节被忽略。由S5开始送出外部数 据存储器的地址，随后是读或写的操作。在读、写期间， ALE 不输出有效信号。在第二个机器周期，片外数据存储器也寻址和选通，但不产生取指操 作。单字节时，执行在S1P2开始，在整个两个机器周期中，共发生四次 读操作，但是后三次操作都无效。一般地，算术/逻辑操作发生在节拍1 期间，内部寄存器之间的传 送发生在节拍2期间。图中的 ALE 信号是为地址锁存而定义的，该信号每有效一次对应单 片机进行的一次读指令操作。 ALE 信号以振荡脉冲六分之一的频率出现，因此在一 个机器周期中，ALE信号两次有效，第一次在S1P2和S2P1期间，第二次在S4P2和 S5P1 期间，有效宽度为一个状态。现对几个典型指令的时序作如下说明:*单字节单周期指令（例如INCA）由于是单字节指令，因此只需进行一次读指令操作。 当第二个ALE有效时，由于PC没有加1,所以读出的还是原指令，属于一次无效的操