机械系统微机控制复习题及总结

机械系统微机控制复习题及总结单片机内容纵览单片机的发展经历了由单片机的发展经历了由 4位位 机到机到 8位位 机机 ,再到再到 16位位 机的发展过程机的发展过程单片机（ 嵌入式应用 ）属于专用计算机，主要应用于智能仪表、智能传感器、智能家电、智能办公设备、汽车及军事电子设备等应用系统。单片机 体积小、价格低、可靠性高 ，其非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。nMCS-51单片机的种类 8051、 8751、 8031 8051、 8751、 8031提供的资源：它们均具有 8 位 CPU 、 4个并行 I/O口、 2个 T/C、 1个全双工的串行口、 5个中断源、 21个SFR、 128个字节 RAM。8051内部有 4KROM 程序存储器；8751内部有 4KEPROM 程序存储器；8031内部 外接 EPROM程序存储器。它们均可以构成一个完整的 8位计算机。什么是单片机 ?在一块芯片体上集成了中央处理器 CPU、随机存储器RAM、程序存储器 ROM或 EPROM、定时器计数器、中断控制器以及串行和并行 I O接口等功能部件，单芯片微型计算机，即单片机。MCS-51单片机的基本结构8 8微处理器（运算部件）控制部件数据存储器RAMP0口 P2口 程序存储器P1口 P3口串行口定时 /计数器中断系统特殊功能寄存器（SFR）88ROM/EPROMXTAL1XTAL2PSEN ALEEA RESETCPU时钟电路P3口线的第二功能口线的第二功能VCCVSSXTAL2XTAL1RSTP0. 0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7P1. 0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0ALEP3. 0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.72、振荡电路：、振荡电路： XTAL1、 XTAL23、复位引脚：、复位引脚： RST4、并行口：、并行口： P0、 P1、 P2、 P37、 ALE：地址锁存控制信号：地址锁存控制信号1、电源线：、电源线： VCC(+5V)、 VSS(地地 )EAPSEN 5、 EA：访问程序存储控制信号：访问程序存储控制信号6、 PSEN：外部：外部 ROM读选通信号读选通信号RXD/TXD/INT0/ INT1/ T0/ T1/WR/RD/1234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222180318051 875189C511. 中央处理器 CPU： 8位，运算和控制功能2. 内部 RAM： 共 256个 RAM单元，用户使用前 128个单元，用于存放可读写数据，后 128个单元被专用寄存器占用。3. 内部 ROM： 4KB掩膜 ROM，用于存放程序、原始数据和表格。4. 定时 /计数器： 两个 16位的定时 /计数器，实现定时或计数功能。5. 并行 I/O口： 4个 8位的 I/O口 P0、 P1、 P2、 P3。6. 串行口： 一个全双工串行口。7. 中断控制系统： 5个中断源（外中断 2个，定时 /计数中断 2 个，串行中断 1个）8. 时钟电路： 可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率 6MHZ和12MHZ9. 复位电路： 上电复位和手动复位MCS-51硬件资源硬件资源1.CPU作用 ：读入和分析每条指令，根据每条指令的功能要求，控制各个部件执行相应的操作。组成 ：运算器和控制 器。算术、逻辑运算部件 ALU、累加器 ACC、寄存器 B、暂存器 TMP1、 TMP2、程序状态寄存器 PSW、布尔处理器、十进制调整电路时钟发生器、定时控制逻辑、指令寄存器、指令译码器 、程序计数器 PC、程序地址寄存器、数据指针寄存器 DPTR、堆栈指针 SP运算器 控制器算术、逻辑运算部件 ALU指令寄存器 指令译码器2.存储器 片内程序存储器（ 4KB） 片外程序存储器（扩展 64KB） 片内数据存储器（ 256B） 片外数据存储器（扩展 64KB）51系列单片机在物理上有 4个存储空间：SFRRAM位寻址区工作寄存器0-3组外部RAMRAM0000FFFF00H20H30H80HFF外部ROM内部ROMEA=1外部ROMEA=000000FFF1000FFFF1FH2FH7FHmov movxmovc(1)程序存储器程序存储器程序 存储器内部 外部0000HFFFFH(64K)0000H0FFFH(4K)0000H0001H0002H(PC)中断 5中断 4中断 3中断 2中断 10003H000BH0013H001BH0023H002BH外部中断 0定时器 0中断外部中断 1定时器 1中断串行口中断8位0FFFH0FFEHEA=1 EA=0程序 存储器资源分布中断入口地址 0000H 系统复位入口地址 0003H 外部中断 0入口地址 000BH 定时器 /计数器 T0中断入口地址 0013H 外部中断 1入口地址 001BH 定时器 /计数器 T0中断入口地址 0023H 串行口中断地址程序存储器的扩展程序存储器的扩展（ 8k）（ 8k）0000HFFFFH(64K)内部外部(2)数据存储器数据存储器数据 存储器00HFFH7FH80HRAM专用寄存器00H07H08H0FH10H17H18H1FH0区R0R7R0R7R0R7R0R71区2区3区工作寄存器区可位寻址区20H2FH 7F 7807 0030H7FH 数据缓冲区 /堆栈区内部 RAM存储器D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0CY AC F0 RS1RS0 OV P pswMCS-51的专用指针 DPTR 外部数据存储器地址指针 R0、 R1外 /内部数据存储器地址低 8位指针 SP 堆栈地址指针 PC 程序存储器地址指针离散分布有 21个特殊功能寄存器 SFR。11个可以进行位寻址。特别提示：对SFR只能使用直接寻址方式，书写时可使用寄存器符号，也可用寄存器单元地址。高高 128个单元个单元Mov A ， #07HMov E0H， #07H单元地址2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H7F776F675F574F473F372F271F170F07MSB 位地址 LSB7E766E665E564E463E362E261E160E067D756D655D554D453D352D251D150D057C746C645C544C443C342C241C140C047B736B635B534B433B332B231B130B037A726A625A524A423A322A221A120A027971696159514941393129211911090178706860585048403830282018100800 在 MCS-51系列单片机中，位地址有以下几种表示方式： （ 1） 直接使用位地址 。 （ 2） 用单元地址加位序号表示 。如 25H.5表示 25H单元的 D5位（位地址是2DH），而 PSW中的 D3可表示为 D0H.3。这种表示方法可以避免查表或计算，比较方便。 （ 3） 用位名称表示 。特殊功能寄存器中的可寻址位均有位名称，可以用位名称来表示该位。如可用RS0表示 PSW中的 D3位：D0H.3 （ 4）对特殊功能寄存器可直接 用寄存器符号加位序号 表示。如 PSW中的D3位，又可表示为 PSW.3。数据存储器的扩展数据存储器的扩展3. 定时 /计数器微处理器（ CPU）TH1TMODTCONTL0TH0TL1T1部分 T0部分P3.5(T1) P3.4(T0)1、定时 /计数器的结构1、模式控制寄存器 TMODGATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0控制 T1 控制 T0TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT02、控制寄存器 TCON计数初值： X=M-计数值 =28-200=56D=38H（ M-X） T=定时值 即（ 213-X） 10 -6=110 -389H88H8253可编程定时 /计数器P0（ 80H）口有两个用途，第一是作为普通 I/O口使用；第二作为地址 /数据总线使用。当用作第二个用途时，在这个口上分时送出低 8位地址和传送数据P1（ 90H）口只用作普通 I/O口，所以它没转换开关 MUXP2（ A0H）口也有两种用途，一是作为普通 I/O口，二是作为高 8位地址线。P3（ B0H）口是一个多功能端口， P3口除了有准双向I/O功能外，还具有第二功能4个 8位的 I/O口 P0、 P1、 P2、 P3。4.并行 I/O口8255可编程通用并行接口5.串行接口发送SBUF（ 99H）发送控制器接收控制器输入移位寄存器串行控制寄存器（ 98H）门定时器T11接收SBUF（ 99H）串行口中断888TXD(P3.1)RXD(P3.0)TIRI内部总线图 6-4 串行口结构框图SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RID0 D2D1 D3 D4 D5 D6 D71 串行口控制寄存器 SCON98H2电源控制寄存器 PCON（ 低 4位： CHMOS器件的掉电方式控制位 ）。SMOD GF1 GF0 PD IDLD7 D5D6 D4 D3 D2 D1 D087H模式 0的波特率 =fosc/12模式 2的波特率 =2SMODfosc /64模式 1和模式 3的波特率 = 2SMODT1的溢出率 /32fosc12（ 256-X）（ 3） RS-422A、 RS-485电平信号传输当通信双方距离较远时（大于 15 m以上），可采用 RS-422或 RS-485C串行标准进行数据传输。（ 2） RS-232C电平信号传输 当通信双方距离较近时（ 15 m），可采用 RS-232C 电平信号传输。 RS-232C通信接口是一种标准的串行接口，在电气特性上 RS-232C采用负逻辑：它规定 逻辑 “1”： -5V -15V 逻辑 “0”： +5V +15V（ 1） TTL电平信号直接传输当通信双方传输距离近时（小于 5 m），可以采用单片机自身的TTL电平直接传输信息单片机信号是 TTL电平 逻辑 “1”：大于 +2.4V逻辑 “0”：小于 +0.4V6.中断系统TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT08F 888A8C 898B8D8E1、定时器控制寄存器 TCON的中断标志 (88H)/ / / / / / TI RI9F 989A9C 999B9D9E2、串行口控制寄存器 SCON的中断标志（ 98H）EA / / ES ET1 EX1 ET0 EX0AF A8AAAC A9ABADAE中断允许控制寄存器 IE（ A8H）/ / / PS PT1 PX1 PT0 PX0BF B8BABC B9BBBDBE中断优先级控制寄存器 IP（ B8H）7.时钟电路XTAL2XTAL18051C1C2CYS 1至内部时钟电路外部时信号源XTAL2XTAL18051VCCVSSTTL1图 2-10 振荡电路 图 2-11 外部时钟脉冲源接法1. 可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率 6MHZ和 12MHZ 一条指令可以分解为若干基本的微操作，而这些微操作所对应的脉冲信号，在时间上有严格的先后次序，这些次序就是计算机的时序。时序是非常重要的概念，它指明单片机内部以及内部与外部互相联系所遵循的规律 1、拍（ P） ：振荡脉冲的周期，用 P表示。是晶体的振荡周期，或是外部振荡脉冲的周期，是 MCS-51单片机中最小的时序单位。 2、状态或时钟周期（ S） ：振荡脉冲经二分频后得到的时钟信号，把时钟信号的周期称为状态，用 S表示。一个状态包括两个拍 P1和 P2（前拍和后拍）。是最基本的时间单位。 3、机器周期 ： CPU完成一个基本操作所需的时间称为机器周期。由 6个状态（ 12拍）组成。 4、指令周期 ：是执行一条指令所需要的时间。是 MCS-51单片机最大的时序单位。一个指令周期通常含有 14个机器周期。 单片机各种周期的相互关系 若外接晶振为 12MHZ， MCS-51单片机的四个周期的具体值为： 振荡周期 =1/12s ； 时钟周期 =1/6s ； 机器周期 =1s ； 指令周期 =14 s； 单片机复位条件单片机复位条件 : 必须使必须使 RST引脚持续引脚持续 2微秒微秒 高电平高电平 (外部时钟外部时钟 12MHz) 复位电路寄存器 复位状态 寄存器 复位状态PC 0000HACC 00HB 00HPSW 00HSP 07HDPTR 0000HP0P3 FFHIP ( 00000)IE (000000)TMOD 00HTCON 00HTH0 00HTL0 00HTH1 00HTL1 00HSCON 00HSBUF ()IE (00000)8051进入复位状态后，除 SP为 07H， P0 P3为 FFH外，其余均为 0。80C51的掉电