单片机原理与接口技术复习重点.ppt
《单片机原理与接口技术复习重点.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《单片机原理与接口技术复习重点.ppt(216页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、单片机原理及应用,试卷构成,1 选择题 1分*1515分 2 填空题 1分*1515分 3 阅读程序 5分4=20分 4 简单程序设计 10分2=20分 5 应用题 152=30分 试题范围: 课本相关理论知识与编程设计、实验、作业,第2章 MCS-51系列单片机的结构和原理,1掌握单片机的基本结构(CPU、ROM、RAM、 定时/计数器、并行I/O、全双工串行口、中断系统、 总线结构)。 2掌握特殊功能寄存器SFR的功能、作用及它们复位后的状态。 3掌握存储器的组织结构(分ROM和RAM)及对应的寻址方式。 4了解单片机的工作时钟与时序。,2.1 单片机内部组成及引脚功能,MCS-51系列单
2、片机有3种类型的产品:8051、8751和8031,其主要差别:8051内设有4KB的掩膜ROM;8751内设有4KB的EPROM;8031内没有ROM。,51子系列的主要特点为: 8位CPU。 片内带振荡器,频率范围1.212MHZ。 片内带256字节的数据存储器。 片内带4K的程序存储器。 程序存储器的寻址空间为64K字节。 片外数据存储器的寻址空间内64K字节。 128个用户位寻址空间。,2.1.1 单片机内部结构,1.微处理器 即CPU,包括运算器和控制器。 (1)运算器ALU:进行算术或逻辑运算部件; (2)控制器:产生各种控制信号,控制计算机工作的部件。,2.内部数据存储器 共有2
3、56B(00HFFH),其中低128B(00H7FH)用户使用;高128B(80HFFH)为专用寄存器。 3.内部程序存储器 8051有4KB(0000H0FFFH)ROM,用于存放程序、原始数据或表格常数。 4. 定时器/计数器 2个16位定时/计数器。 5.并行I/O口 共有4个8位I/O口(P1、P2、P3、P4)。 6.串行口 1个全双工的异步串行口,实现串行数据传送。 7. 中断控制系统 2个外中断、2个定时/计数中断和1个串行口中断。 8. 时钟电路 为单片机产生时钟脉冲序列,1.2MHz12MHz。,2.1.2 MCS-51的引脚功能,MCS-51单片机的40引脚双列直插式(DI
4、P)封装结构如下图。,表2-1 P3各口线的第二功能表,片外总线结构,1数据总线 数据总线宽度为8位,由P0口直接提供。 2地址总线 地址总线宽度为16位,寻址范围都为64KB。由P0口经地址锁存器提供低8位(A7A0),P2口提供高8位(A15A8)而形成。可对片外程序存储器和片外数据存储器寻址。 3控制总线 控制总线由第二功能状态下的P3口和4根独立的控制线RST、EA、ALE和PSEN组成。,2.3 存储器组织,2.3.1 MCS-51储存器特点,物理上分为:4个空间,即片内ROM、片外ROM 片内RAM、片外RAM 逻辑上分为:3个空间, 即程序内存(片内、外)统一编址 MOVC 数据
5、存储器(片内) MOV 数据存储器(片外) MOVX,2.3.2 片内数据存储器,1、片内数据存储器低128B (字节地址为00H7FH),(1)通用寄存器区00H1FH R0R7;单片机复位后自动选择工作寄存器0区。,8051的片内8位地址寻址,寻址范围为256个单元(00HFFH),(2)位寻址区20H2FH: 可进行128位的位寻址 (3)用户RAM区30H7FH: 用户RAM区,字节寻址,用作数据缓冲区以及堆栈区。,表2-3 8051RAM区位地址分配表,(1)位寻址区的访问 SETB 7FH ; 7FH1 等价于 SETB 2FH.7,两点说明:,(2)堆栈 堆栈是在内存RAM中开辟
6、的一个特定的存储区,专门用来暂存数据或断点地址,并按照“先进后出,后进先出”的原则进行操作。,栈底是固定的,栈顶会自动地向地址递增的方向变化。,系统复位后,SP被初始化位07H。,2、片内数据存储器高128B,表2-4 特殊功能寄存器SFR地址表,特殊功能寄存器(SFR)也称专用寄存器,专门用于控制、管理片内算术逻辑部件、并行I/O口、串行口、定时/计数器、中断系统等功能模块的工作。,(1)累加器ACC 累加器ACC(简称为A)为一个8位的寄存器,它是CPU中使用最频繁的寄存器,ALU进行运算时,数据绝大多数时候都来自于累加器ACC,运算结果也通常送回累加器ACC。,(3)堆栈指针SP 堆栈指
7、针SP是一个8位寄存器,用它存放栈顶的地址。 数据入栈时,先SP自动加1,后写入数据;数据出栈时,先读出数据,后SP自动减 1;SP始终指向栈顶地址。 复位时 SP=07H。但在程序设计时应将SP值初始化为30H以后,以免占用宝贵的寄存器区和位地址区。,(2)B寄存器 主要用于乘法和除法运算。,(4)程序状态字PSW 程序状态字PSW是一个8位的寄存器,它用于保存指令执行结果的状态,以供程序查询和判别。,Cy 进位/借位标志;位累加器。 AC 辅助进/借位标志;用于十进制调整。 F0 用户定义标志位;软件置位/清零。 OV 溢出标志; 硬件置位/清零。 P 奇偶标志;A中1的个数为奇数 P =
8、 1;否则 P = 0。 RS1、RS0 寄存器区选择控制位。 0 0 : 0区 R0 R7 0 1 : 1区 R0 R7 1 0 : 2区 R0 R7 1 1 : 3区 R0 R7,(5)数据指针DPTR DPTR为16位寄存器,也可按两个8位寄存器使用: DPH:DPTR高位字节 DPL:DPTR低位字节,(6)程序计数器PC PC用于存放下一条执行的指令地址,是一个16位专用寄存器,可寻址64KB。 PC有自动加1的功能,PC没有地址,不可寻址。 复位后,PC0000H。,67H=01100111B 58H=01011000B 0 1 1 0 0 1 1 1B + 0 1 0 1 1 0
9、 0 0B 1 0 1 1 1 1 1 1 =0BFH 则执行后累加器A中的值为0BFH,由相加过程得Cy=0、AC=0、OV=1、P=1。,例: 试分析下面指令执行后,累加器A,标志位Cy、AC、OV、P的值? MOV A,#67H ADD A,#58H,分析:第一条指令执行时把立即数67H送入累加器A,第二条指令执行时把累加器A中的立即数67H与立即数58H相加,结果回送到累加器A中。加法运算过程如下:,2.3.3 片内程序存储器,寻址范围:0000H FFFFH 容量64KB,即地址长度:16位,,寻址内部ROM;,,寻址外部ROM。,当PC值超过片内ROM容量时会自动转向外部存储器空间
10、。,作 用: 存放程序及程序运行时所需的常数。,0000H 系统复位,PC指向此处; 0003H 外部中断0入口 000BH T0溢出中断入口 0013H 外中断1入口 001BH T1溢出中断入口 0023H 串口中断入口,1. P0 口(P0.0P0.7,3932 脚)为三态双向口 (1)P0口作地址/数据复用总线使用(低8位) (2)P0口作通用I/O端口使用 (3)P0口线上的“读修改写”功能 2. P1 口(P1.0P1.7、18 脚)准双向口 3. P2 口(P2.0P2.7,2128 脚)准双口 (1)P2口作通用I/O端口使用 (2)P2口作地址总线口使用(高8位) 4. P3
11、 口(P3.0P3.7、1017 脚)双功口 (1)P3口作第一功能口(通用I/O端口)使用 (2)P3口作第二功能口使用,2.4 并行I/O端口,多路开关 1)功能:用于控制选通I/O方式还是地址/数据输出方式 控制信号为0,I/O状态; 控制信号为1,地址/数据总线 2)方式控制:由内部控制信号产生,1个输出锁存器 锁存,就是把信号暂存以维持某种电平状态,2个输入缓冲器(BUF1和BUF2) 将外设送来的数据暂时存放,I/O驱动器,2.4 并行I/O端口,共有4个8位双向I/O口,共32口。每位均有自己的锁存器,输出驱动器和输入缓冲器。,1,0,2.4.1 P0口位图内部结构,(1)通用输
12、出 此时必须外接上拉电阻。 (2)通用输入 读引脚:CPU在执行“MOV”类输入指令时(如:MOV A , P0),内部产生的操作信号是“读引脚”。P0.X引脚上的数据经过缓冲器2读入到内部总线。,1、P0口作通用I / O口使用,2、 P0口作地址/数据总线 不必外接上拉电阻。,读锁存器:CPU在执行“读-改-写”类输入指令时(如:ANL P0, A ),锁存器中的数据经过缓冲器1送到内部总线,然后与A的内容进行逻辑“与”,结果送回P0锁存器并出现在引脚。,注意:在读引脚时,必须先向电路中的锁存器写入1。 MOV P0, #0FFH MOV A, P0,P1口内部结构如下图所示 输出部分有内
13、部上拉电阻R*约为20K。 其他部分与P0端口使用相类似(读引脚时先写入1)。,写数据,读端口,MOV P1, #0FFH JNB P1.1, $ CLR P1.0,2.4.2 P1口内部结构,2.4.3 P2口内部结构,说明: 1、P2可以作为通用的I/O,也可以作为高8位地址输出。 2、当控制信号为1时 P2口输出地址信息, 此时单片机完成外部的取指操作或对外部数据存储器16位地址的读写操作。 3、当P2口作为普通I/O口使用时用法和P1口类似。,2.4.4 P3口内部结构,说明: 1、做普通端口使用时,第二功能应为“1”。,2、使用第二功能时,输出端口锁存器应为“1”。 3、第二功能(
14、) P3.0 TXD P3.4 T0 P3.1 RXD P3.5 T1 P3.2 INT0 P3.6 WR P3.3 INT1 P3.7 RD,2.5.2 时序定时单位,1、振荡周期:也称为节拍(用P表示),Tosc = 1/fosc 2、状态周期:用S表示,是振荡周期的2倍,分为P1和P2两个节拍。 3、机器周期:CPU完成一个基本操作所需要的时间。 执行一条指令分为几个机器周期。每个机器周期完成一个基本操作。MCS-51单片机每12个振荡周期为一个机器周期。 4、执令周期:即从取指到执行完一条指令所需时间。,CPU执行一条指令的各个微操作所对应时间顺序称为CPU时序。,8031对片外RAM
15、和ROM的连接,(1)对片外ROM的读操作 MOVC A, A+DPTR (2)对片外RAM的写操作 MOVX DPTR, A,第一阶段是根据程序计数器PC到片外ROM中取指令码; 第二阶段是对累加器A和DPTR中16位地址进行运算,并把运算得到的和的地址去片外ROM取出所需要常数送到累加器A。,读片外ROM的指令时序: MOVC A, A+DPTR,读片外RAM的指令时序: MOVX A, DPTR,2.6 MCS-51 单片机工作方式,2.6.1 复位电路与复位方式,1、复位方式 在RST/VPD端持续给出2个机器周期的高电平就可以完成复位操作(一般复位正脉冲宽度大于10 ms)。,使单片
16、机内各寄存器的值变为初始状态的操作称为复位。,1、 8051 的引脚RST是_(IN脚还是OUT脚),当其端出现_电平时,8051进入复位状态;复位后PC=_。8051一直维持这个值,直到RST脚收到_电平, 8051脱离复位状态, 进入程序运行状态。 2、 MCS51单片机的CPU每取一个指令字节,立即使( ) A.堆栈指针SP自动加1 B.数据指针DPTR自动加1 C.程序计数器PC自动加1 D.累加器A自动加1 3MCS51单片机的主程序应该从哪个单元开始存放?为什么? 4、单片机上电后或复位后,工作寄存器R2是在( ) A、0区01H单元 B、0区02H单元 C、0区0BH单元 D、S
17、FR 58051复位后,PC与SP的值为( ) A、0000H,00H B、0000H,07H C、0003H,07H D、0800H,00H,知识总结,1、掌握寻址方式 2、掌握指令的含义和使用方法,做到程序注释清晰准确。,第三章 MCS-51单片机指令系统,3.1.3 寻址方式及寻址空间 寻址方式即寻找操作数存放单元的地址的方式,共7种方式。,1、立即寻址方式 所谓立即寻址,就是指令中直接给出参与操作的数据本身,即操作数出现在指令中,用“#”作前缀。 MOV A,#40H,FFH,ROM,74H,40H,SFR,FFH,A,FAH,RAM,FFH,06H,SFR,FFH,A,06H,32H
18、,2、直接寻址方式 所谓直接寻址,就是在指令中直接给出参与操作的数据所在内部RAM单元的地址。 MOV A,32H,直接寻址方式中可以访问: (1)内部数据存储器的低 128 个字节单元(00H7FH)。 (2)特殊功能寄存器, 特殊功能寄存器只能用直接寻址方式进行访问。 ,3、寄存器寻址方式 所谓寄存器寻址,就是操作数存放在指定的寄存器中。 MOV A, R7,FAH,RAM,FFH,22H,SFR,FFH,A,40H,R7,40H,规定:按字节访问特殊功能寄存器只能用直接寻址方式。 MOV A,P0 等同于 MOV A, 80H,寄存器寻址方式的寻址范围包括: 通用工作寄存器有4组共32个
19、通用工作寄存器,R0R7。 部分专用寄存器累加器A、B寄存器、DPTR寄存器。,4、寄存器间接寻址方式 指令中寄存器的内容作为操作数存放的地址,在工作上间接寻址寄存器前用“”表示前缀。 MOV A, R0,FAH,RAM,FFH,22H,SFR,FFH,A,40H,40H,22H,R0,寻址范围: (1)访问内部RAM低128个单元,其通用形式为Ri (2)对片外数据存储器的64K字节的间接寻址, 例如:MOVX A,DPTR (3)片外数据存储器的低256字节 例如:MOVX A,Ri,5、基址变址寄存器间接寻址方式 基地址寄存器 DPTR 或 PC 变址寄存器 A 该寻址方式常用于访问程序
20、存储器,查表。 如 MOVC A,A + DPTR,56H,ROM,DPTR,+ =,2042H,2030H,12H,A,地址,56H,56H,说明: (1)本寻址方式是专门针对程序存储器的寻址方式,寻址范围可达到64KB。 (2)本寻址方式的指令只有3条: MOVC A,A+DPTR MOVC A,A+PC JMP A+DPTR,6、相对寻址 把指令中给定的相对偏移量与本指令所在单元地址(PC内容)相加得到真正有效的操作数所存放的地址。 例如(rel75H) 2000H: SJMP rel,PC=2000H,2,+ 75,PC=2077H,2077H,2002H,2001H,200,0H,8
21、0H,75H,ROM,7位寻址方式 MCS-51有位处理功能,可以对数据位进行操作,例如: MOV C,40H 是把位40H的值送到进位标志位C。,目标地址PC当前值 指令字节数相对偏移量rel,rel是8位带符号数,正数则程序向下,负数向上转移,在程序中一般用标号代替。 128B127B,Rn 工作寄存器R0 R7 Ri 间接寻址寄存器R0、R1 direct 直接地址,包括内部128B RAM单元地址、 21个SFR地址。 #data 8位常数; #data16 16位常数 addr11 11位目的地址; addr16 16位目的地址 rel 8位带符号的偏移地址 DPTR 16位外部数据
22、指针寄存器 bit 可直接位寻址的位; /bit 指定位求反 (x) x中的内容 (x) x中的地址中的内容 $ 当前指令存放的地址,3.1.5 指令系统标识符,下列各条指令其源操作数的寻址方式是什么? (1)MOV A,#48H (2)ADD A,60H (3)ANL A,R0 (4)XCHD A,R0 (5)MOVX A,DPTR (6)MOV A,R0 (7)MOVC A,A+DPTR (8)PUSH DPH,3.2 数据传送类指令,使用最频繁的一类指令,通用格式: MOV , 属“复制”性质,而不是“剪切” 此类指令不影响标志位, Cy、Ac和OV,只影响奇偶标志位P。,1以累加器为目
23、的操作数的指令 MOV A, Rn ; A (Rn) ,n=07 MOV A, Ri ; A (Ri),i=0,1 MOV A, direct ; A (direct) MOV A, #data ; A #data,3.2.1 内部RAM单元之间的数据传送,27H,38H,33H,ROM,E6H,FFH,FFH,FFH,A,SFR,FFH,R0,38H,27H,RAM,MOV A, R0 (E6H ),27H,40H,33H,ROM,E5H,40H,FFH,SFR,FFH,A,RAM,FFH,R5,40H,27H,MOV A ,40H ; (E5H 40H ),例3-1:假设(R0)30H,内
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 单片机 原理 接口 技术 复习 重点
链接地址:https://www.31doc.com/p-2797138.html