單片機期末復習整理.doc

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復習 期末考試題型： 1、填空題（20%） 2、選擇題（20%） 3、分析題（28%） 4、綜合編程題（32%） 第一章 1、51單片機內(nèi)部有哪些功能部件？（具體看課本P20~P21) 例：下面的哪一個功能部件不屬于8051單片機的內(nèi)部硬件。（ B ） （A）串行口 （B）SPI接口 （C） 定時器 （D）中斷系統(tǒng) 2、 CPU結(jié)構(gòu)？ 1）什么是PC指針？復位時PC指針的值？(見課本P25) 程序計數(shù)器PC（Program Counter）:存放下一條要執(zhí)行的指令在程序存儲器中的地址。 復位時PC指針的值 0000H 2） 累加器A(見課本P24頁），寄存器B(見課本P24頁），程序狀態(tài)字PSW(見課本P24頁），堆棧SP（見課本P30） 累加器A :使用最頻繁的寄存器，也可寫為Acc。是ALU單元的輸入之一，又是運算結(jié)果的存放單元。A的進位標志Cy是特殊的，同時又是位處理機的位累加器。 寄存器B:運算結(jié)果的另一個存放單元。 程序狀態(tài)字寄存器PSW： RS1 RS0 所選的4組寄存器 0 0 0區(qū)（內(nèi)部RAM地址00H～07H） 0 1 1區(qū)（內(nèi)部RAM地址08H～0FH） 1 0 2區(qū)（內(nèi)部RAM地址10H～17H） 1 1 3區(qū)（內(nèi)部RAM地址18H～1FH） （5）OV（PSW.2）溢出標志位 指示運算是否產(chǎn)生溢出。各種算術(shù)運算指令對該位的影響情況較復雜，將在第3章介紹。 （6）PSW.1位: 保留位，未用 （7）P(PSW.0)奇偶標志位 P=1，A中“1”的個數(shù)為奇數(shù) P=0，A中“1”的個數(shù)為偶數(shù) 堆棧指針SP ：指示出堆棧區(qū)頂部在內(nèi)部RAM塊中的位置 復位后 ，SP中的內(nèi)容為07H。 堆棧的作用：（1）保護斷點（2）現(xiàn)場保護 堆棧的原則：先進后出 堆棧的操作：入棧（PUSH）：先（SP）+1，后把數(shù)據(jù)壓入堆棧 出棧（POP）：先把數(shù)據(jù)彈出堆棧，后（SP）-1 例：(DPTR)＝507BH，(SP)=32H，(30H)=50H，(31H)=5FH，(32H)=3CH，執(zhí)行指令POP DPH，POP DPL，POP SP后，DPTR、SP中的內(nèi)容分別是（ ）。 （A）3C5F，50H （B）5F3CH，30H （C）3C5FH，30H （D）3C5FH，4FH 2、存儲器結(jié)構(gòu) 1）51單片機的尋址范圍？（見課本P26) 51有16根地址線，最大尋址程序存儲空間為64KB（尋址范圍是：0000H~FFFFH 共64K），分為片內(nèi)程序存儲器、片外程序存儲器，采用統(tǒng)一編址方式。 4KB的片內(nèi)ROM編址范圍為0000H~0FFFH; 64KB的片外ROM編址范圍為0000H~FFFFH; 2） 兩種工作模式：微處理器和微控制器（見課本p27） 微處理器（或稱CPU，中央處理單元) 微控制器 MCU(MicroController Unit) 微處理器模式：類似于電腦的CPU，程序存取器、數(shù)據(jù)存儲器及I/O設備都是外部提供的，即不使用51內(nèi)部RAM、ROM等資源。此時，=0。 微控制器模式：該模式就是充分利用51內(nèi)部RAM、ROM、定時/計數(shù)器的資源進行編程工作的模式。此時，= 1。 3） 程序存儲空間：內(nèi)部，外部，范圍（見課本P26） 程序存儲空間地址范圍64KB（ROM）。包括片內(nèi)程序存儲器（4KB）和片外程序存儲器（64KB）。 4）數(shù)據(jù)存儲空間：內(nèi)部，外部（見課本P26） 外部：外RAM與I/O空間統(tǒng)一編址，范圍0000H~FFFFH，共64K 內(nèi)部：內(nèi)RAM，SFR 內(nèi)RAM分布：地址范圍，工作寄存器區(qū)，位尋址區(qū)，通用區(qū)（見課本P28頁） SFR：地址范圍，位尋址（見P29頁） 特殊功能寄存器SFR共21個，離散地分布在高128B片內(nèi)RAM的80H~FFH區(qū)域中。11個可以進行位尋址。特別提示：對SFR只能使用直接尋址方式，書寫時可使用寄存器符號，也可用寄存器單元地址。 數(shù)據(jù)存儲空間地址范圍64KB（RAM）。包括片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器（共256B，21個特殊功能寄存器與128B內(nèi)部RAM）和片外數(shù)據(jù)存儲器（64KB）。MCS-51單片機沒有獨立的I/O空間，而是將I/O空間與片外數(shù)據(jù)存儲器空間共用64KB地址空間范圍（共同編址）。 例：位地址為2BH的位具體是哪個字節(jié)的哪一位？（ B ） [見課本P28頁表] （A）24H.1 （B）25H.3 （C）26H.0 （D）27H.4 3、最小系統(tǒng) 1）什么是最小系統(tǒng)？ 最小系統(tǒng)：使得單片機能正常工作所必需的最少外部功能部件。 應包括：電源，時鐘電路，復位電路，相應軟件。 2）引腳功能 電源引腳Vcc、Vss； 時鐘引腳XTAL1、XTAL2； 復位引腳RESET（即RST）； 控制引腳PSEN、EA、ALE； I0引腳P0、P1、P2、P3，為4個8位I/O口的外部引腳； 重點掌握：EA、RST、P0~P3（見課本P23頁） EA：訪問程序存儲控制信號(見課本P23頁） 復位引腳：RST （見課本P22、P31~P36頁） 1、P0口 三態(tài)復用口 功能（二者選其一） 基本輸入輸出端口（通用I/O端口） 片外總線（地址總線低8位與數(shù)據(jù)總線復用） 驅(qū)動能力：8個LSTTL門電路（1個LSTTL的驅(qū)動電流是：低電平時0.36mA，高電平時20uA） 2、 P1口 準雙向 基本輸入輸出端口 驅(qū)動能力：4個LSTTL門電路 3、 P2口 準雙向 功能 基本輸入輸出端口 總線（地址總線的高8位） 驅(qū)動能力：4個LSTTL門電路 4、 P3口 準雙向 功能 基本輸入輸出端口 第二功能 驅(qū)動能力：4個LSTTL門電路 例：當單片機要求工作在微控制器模式，則EA=1； 當單片機要求工作在微處理器模式，則EA=0； 3）時鐘電路(見課本P37頁） 51系列單片機最高工作頻率可達？ AT系列：24MHz S系列：40MHz 時鐘周期，機器周期，狀態(tài)周期之間的關(guān)系。 時鐘周期：單片機的基本時間單位。若時鐘的晶體的振蕩頻率為fosc，則時鐘周期Tosc=1/fosc。 機器周期：CPU完成一個基本操作所需要的時間稱為機器周期。執(zhí)行一條指令分為幾個機 器周期。每個機器周期完成一個基本操作。MCS-51單片機每12個時鐘周期為一個機器周期， 狀態(tài)周期：在51里，一個機器周期又分為6個狀態(tài)：S1～S6。因此，一個狀態(tài)周期為2個時鐘周期。每個狀態(tài)又分為兩拍：P1和P2。因此，一個機器周期中的12個時鐘周期表示為：S1P1、S1P2、S2P1、S2P2、…、S6P2。 4）復位電路 51單片機的復位條件？ 復位條件：引腳RST加上大于2個機器周期（即24個時鐘振蕩周期）的高電平就可使MCS-51復位。復位時，PC初始化為0000H，使MCS-51單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。 復位時，SFR狀態(tài)？ SP，P0～P3 SFR的復位值：除PC之外，復位操作還對其它一些寄存器有影響，見表1-12。 SP=07H ，P0-P3的引腳均為高電平FFH。 第四-七章 一、4個8位并行I/O端口（見課本P23） 1、P1（基本輸入輸出，準雙向） 操作：輸出 輸入：必須先寫1 2、P0，P2（總線或基本輸入輸出） P0：3態(tài)，作為基本I/0時，必須外加上拉電阻 3、 P3（第二功能或基本IO） 4、應用 P0口：8位，內(nèi)部無上拉電阻 訪問外RAM或ROM時，分時復用作低8位地址及數(shù)據(jù)I/0口.具體看 普通I/O口：當做輸入口時，需要令P0口對應管腳為1. 這主要是因為I/O口有“線與”功能，就是說I/O線的電平狀態(tài)是I/O兩端共同決定的，一旦有一端為0，相與之后，I/O線的狀態(tài)就肯定為0。所以，在作為輸入口時，我們需要把相應端口拉高至1，這樣，當另一端為0時，I/O線就為0；當另一端為1時，I/O線就為1. P1口：8位，內(nèi)部有上拉電阻 普通I/O口，同P0口 P2口：8位，有上拉 訪問外RAM或ROM時，用作高8位地址 普通I/O口，同P0口 P3口：8位，有上拉 除了有豐富的第二功能外，與P1口相同 例：8051的準雙向I/O端口有 P1 、 P2 、 P3 ，這是因為準雙向口只有 高電平 態(tài)和 低電平 態(tài)。 例：要求系統(tǒng)使用P2口讀入撥碼開關(guān)的狀態(tài)，并通過P1口使得發(fā)光二極管顯示該狀態(tài)，請設計硬件電路并編程。 #include void delay (void) /* delay 函數(shù)*/ { unsigned char i,j; /*這個函數(shù)執(zhí)行時間的延遲 */ for (i=0;i<255;i++) for(j=0;j<255;j++) ; } void main (void) { unsigned char temp; /* 聲明變量temp */ while (1) /* 無窮循環(huán) */ { temp=P2; /* 將P2輸入的數(shù)據(jù)直接放入變量temp當中 */ P1=temp; /* 將變量temp中的數(shù)據(jù)直接輸出到Port 1*/ delay(); } } 二、中斷系統(tǒng) 1、概念 什么是中斷，中斷源，中斷嵌套，中斷優(yōu)先級 中斷的定義：CPU正在執(zhí)行程序時，單片機外部或內(nèi)部發(fā)生的某一事件，請求CPU迅速去處理。CPU暫時中止當前的工作，轉(zhuǎn)到中斷服務處理程序處理所發(fā)生的事件。處理完該事件后，再回到原來被中止的地方，繼續(xù)原來的工作，這稱為中斷。 CPU處理事件的過程，稱為CPU的中斷響應過程。 中斷源： （1）外圍設備：A/D、鍵盤、打印機等。 （2）故障源：掉電、溢出 （3）定時器和實時時鐘 （4）為調(diào)試程序設置的中斷源（如單步調(diào)試） 中斷嵌套：指CPU因響應和執(zhí)行某一中斷源的中斷請求時，發(fā)生了另一個優(yōu)先級比它高的中斷源請求，那么CPU暫停原來執(zhí)行的中斷服務程序轉(zhuǎn)而響應和處理中斷優(yōu)先級更高的中斷源的中斷請求，處理完以后，再回到原來繼續(xù)執(zhí)行低優(yōu)級中斷服務程序。 中斷的優(yōu)先級：針對同時有多個中斷源進行中斷請求時，CPU按優(yōu)先級的高低來響應中斷。 高優(yōu)先級 低優(yōu)先級 同級中的優(yōu)先權(quán) 2、51單片機的中斷源、中斷入口地址，中斷優(yōu)先級 中斷源 MCS-51有5個中斷源，兩個中斷優(yōu)先級，可以實現(xiàn)兩級中斷服務程序嵌套。 中斷源 中斷入口地址 外部中斷0 /INT0 0003H 定時器0 T0 000BH 外部中斷1 /INT1 0013H 定時器1 T1 001BH 串行口 0023H 優(yōu)先級結(jié)構(gòu)： （1）低優(yōu)先級中斷可被高優(yōu)先級中斷所中斷，反之不能； （2）任何一種中斷（不管是高級還是低級），一旦得到 響應，與它同級的中斷源不能再中斷它。 （3） 同級的中斷源同時請求時，遵循輔助優(yōu)先級順序。 例：當IP=45H時，請排出5個中斷源優(yōu)先級的先后。 中斷優(yōu)先級控制寄存器IP中的數(shù)據(jù)是PX1=1，PX0=1. 外部中斷0，外部中斷1，定時器0，定時器1，串行口。 3、 外部中斷觸發(fā)方式（2種）（課本P126) 邊沿觸發(fā)方式和電平觸發(fā)方式。 4、 中斷標志位的清除方式 中斷請求的撤除 中斷源發(fā)出中斷請求，相應中斷請求標志置“1”。 CPU響應中斷后，必須清除中斷請求“1”標志。否則中斷響應返回后，將再次進入該中斷，引起死循環(huán)出錯。 ⑴ 對定時/計數(shù)器T0、T1中斷，外中斷邊沿觸發(fā)方式，CPU響應中斷時就用硬件自動清除了相應的中斷請求標志。 ⑵對串行口中斷，用戶應在串行中斷服務程序中用軟件清除TI或RI。 ⑶對外中斷電平觸發(fā)方式，需要采取軟硬結(jié)合的方法消除后果。 5、應用 初始化：SCON、TCON、IE、IP 中斷系統(tǒng)初始化步驟 設置堆棧指針SP 設置中斷優(yōu)先級寄存器IP 若為外部中斷，應設置觸發(fā)方式（TCON） 設置中斷使能寄存器IE，開相應中斷 中斷程序的編寫 中斷服務子程序的編寫 在中斷入口地址設置一條跳轉(zhuǎn)指令 根據(jù)需要保護現(xiàn)場 中斷源請求中斷服務要求的具體操作 若是外部中斷電平觸發(fā)方式，應有中斷撤除操作 恢復現(xiàn)場 中斷返回 三、定時計數(shù)器 1、兩種工作模式的區(qū)別？本質(zhì)上是增1計數(shù)器。 兩種工作模式： （1）定時器工作模式：對片內(nèi)機器周期脈沖計數(shù)。 （2）計數(shù)器工作模式：對外部事件脈沖計數(shù)。 （3）計數(shù)器工作模式的計數(shù)引腳：T0(P3.4),T1(P3.5) 4種工作方式：方式0-方式3。 例：當定時/計數(shù)器選定為定時器方式時，是對 對片內(nèi)機器周期脈沖計數(shù) 進行計數(shù)，選定為計數(shù)器方式時，是對 對外部事件脈沖計數(shù) 進行計數(shù)。 2、 作為計數(shù)器使用時對應的引腳？ T0(P3.4),T1(P3.5) 3、4種工作方式的區(qū)別？分別可以定時和計數(shù)的最大范圍是多少？（見課本P140~142） 4、 溢出后51單片機會有什么操作？ 首先，把中斷標志TF1或TF0清“0”，并重新計數(shù)；接著，如果有相應定時器中斷服務子程序，就執(zhí)行中斷服務子程序里的程序。 5、應用 1）初值的計算 定時器/計數(shù)器初值計算 計數(shù)器 公式：2n－x＝所要計的數(shù) 定時器 公式：（2n－x）T＝所要定時時間 n—8、13、16； X—計算的初值； T—機器周期 2） 初始化：TCON，TMOD，THX，TLX，IE，IP 定時器/計數(shù)器編程步驟 （1）設置工作模式、工作方式TMOD （2）賦初值THX、TLX （3）開中斷IE和定義中斷優(yōu)先級IP（若有） （4）啟動定時器/計數(shù)器TCON（SETB TRX） （5）等待中斷或查詢中斷標志TCON.TFX 3） 程序編寫：中斷方式、查詢方式 4）查詢方式中注意標志位的清除 例：在P1.7口接有1個發(fā)光二極管，要求利用定時器T0控制使LED亮1S停1S，周而復始。 解：這是長延時例子，一般采用定時器定時和軟件計數(shù)相結(jié)合的辦法。 設T0為方式1，定時值為100ms，計數(shù)為10次，即100ms10=1S。 （216－X）2us =100000us 解得X=15536=3CB0H 則TH0=3CH； TL0=B0H ORG 1000H START：MOV R7，#0AH MOV TMOD，#01H CPL P1.7 LOOP： MOV TH0，#3CH MOV TL0，#0B0H SETB TR0 Wait： JBC TF0，Next ；軟件查詢方式 SJMP Wait Next： DJNZ R7，LOOP ；1S延時到否？ SJMP START 四、串行口 1、概念：串行通信，并行通信，同步通信、異步通信，波特率，通信制式 通信方式 （1)并行通信：是指數(shù)據(jù)的各位同時進行傳送的通信方式。 優(yōu)點：傳輸速度快。 缺點：占用I/O線多，傳輸距離短（＜30m）。 (2)串行通信：是指數(shù)據(jù)一位一位順序傳送的通信方式。 優(yōu)點：占用I/O線少（一對），傳輸距離遠。 缺點：傳輸速度低。 (3)異步通信（Asynchronous Communication） 數(shù)據(jù)以字節(jié)為單位組成字符幀傳送。字符幀由發(fā)送端一幀一幀地發(fā)送。兩相鄰字符幀之間可以無空閑位，也可以有若干空閑位。這就是異步概念。發(fā)送端和接收端的時鐘各自獨立。實現(xiàn)雙方同步接收是靠字符幀的起始位和停止位。 字符幀格式：起始位（1位）、數(shù)據(jù)位（1～8位）、奇偶校驗位（1位）和停止位（1～2位）。 優(yōu)點：不需要傳送同步時鐘。 缺點：字符幀中包含有起始位和停止位從而降低了有效數(shù)據(jù) 的傳輸速率，適用低速通信。 (4)同步通信（Synchronous Communication） 是一種連續(xù)串行傳送數(shù)據(jù)的通信方式。1個信息幀中包含有若干數(shù)據(jù)字符。發(fā)送端和接收端的時鐘必須同步。實現(xiàn)雙方同步接收是靠信息幀中同步字符。數(shù)據(jù)字符之間無間隔。 信息幀格式：同步字符n、數(shù)據(jù)字符n、CRCH、CRCL 優(yōu)點：高速傳送數(shù)據(jù)。缺點：發(fā)送時鐘和接收時鐘保持嚴格同步，發(fā)送時鐘傳送到接收端。 波特率（baud rate）每秒鐘傳送二進制數(shù)碼的位數(shù)（bit），單位bps（bit persecond），bit/s。 串行通信的制式 單工方式（Simplex）：只允許數(shù)據(jù)向一個方向傳送（A→B）。 半雙工方式（Half Duplex）：允許數(shù)據(jù)向兩個方向中的一個方向傳送，但每次只能一個站發(fā)送。 全雙工方式（Full Duplex）：允許數(shù)據(jù)同時雙向傳送。 例：串行通信根據(jù)通信的數(shù)據(jù)格式分有兩種方式，分別是 異步通信 和 同步通信 。（p155） 2、51單片機的串行口通信的幀格式？ 見上面紅色字體 3、4種工作方式的區(qū)別？（課本P159) 方式 數(shù)據(jù)幀格式 0 用于拓展I/O，沒有規(guī)定的格式，我們一般從SBUF每8位一個段操作 1 1位起始位’0’ + 8位數(shù)據(jù) + 1位停止位’1’ 2 與方式1相同 3 1位起始位’0’ + 9位數(shù)據(jù)（最后一位在TB8或RB8中） + 1位停止位’1’ 說明：起始位和停止位的發(fā)送都是通過拉高或拉低數(shù)據(jù)線拉實現(xiàn)的。 波特率= T1溢出率 T1工作于方式0 機器周期T＝12/fosc，x——初值 T1溢出周期＝（213－x）T＋執(zhí)行T1中斷服務程序機器周期數(shù)T T1溢出周期＝T（213－x＋執(zhí)行T1中斷服務程序機器周期數(shù)） T1溢出率＝1/T1溢出周期 T1工作在方式1 溢出周期＝T（216-x+執(zhí)行T1中斷服務程序機器周期數(shù)） T1工作在方式2 溢出周期＝T（28－x＋執(zhí)行T1中斷服務程序機器周期數(shù)） 由于方式2的初值可自動裝入，所以可以不產(chǎn)生中斷，這時： 溢出周期＝T（28－x） 溢出率＝1/溢出周期＝1/T（28－x） 4、應用 波特率的計算 初始化 程序編寫：中斷方式，查詢方式 注意：標志位必須軟件清除 第八章 1、 總線構(gòu)造 系統(tǒng)總線按其功能通常把系統(tǒng)總線分為三組： 1.地址總線（Adress Bus,簡寫AB） 2.數(shù)據(jù)總線(Data Bus，簡寫DB) 3.控制總線（Control Bus，簡寫CB） 2、存儲器擴展 地址分配：單元選擇，片選 地址范圍的確定：看芯片連到單片機的哪些地址線上。 3、 I/O芯片的擴展 通過總線擴展與存儲器擴展方法相同。 注意： 1、片外I/O設備與片外數(shù)據(jù)存儲器采用的是統(tǒng)一編址，共同占用64K空間，因此，當系統(tǒng)既要擴展多片片外RAM，又要擴展多片片外I/O設備芯片時，因綜合考慮存儲器地址的分配問題。 2、訪問方式與片外RAM的訪問方式相同，用的是MOVX。 4、訪問操作（MOVX） 例：下圖為8031擴展3片8K的程序存儲器2764，圖中硬件電路已經(jīng)連接了一部分，請用片選法將剩下的相關(guān)硬件電路連接完成，并寫出每一片2764的地址范圍。