单片机与接口技术复习大纲

单片机与接口技术（第 3 版）复习大纲 第一章： 1、单片机由 CPU、RAM、ROM、定时/ 计数器、多功能 I/O 口等五部分组成。计算机由 控制器、运算器、存储器、输入接口、输出接口等五部分组成。其中运算器和控制器集成 在一个芯片上，称之为 CPU。若将这五部分集成在一个芯片上，则称之为单片机。 2、51 系列单片机内包含了下列几个部件： 一个 8 位 CPU； 一个片内振荡器及时钟电路； 4KB ROM 程序存储器； 128B RAM 数据存储器； 可寻址 64KB 外部数据存储器和 64KB 外部程序存储器的控制电路； 32 条可编程的 I/O 线（4 个 8 位并行 I/O 端口） ； 两个 16 位的定时/计数器； 一个可编程全双工串行口； 5 个中断源、两个优先级嵌套中断结构。 注：MCS51 系列单片机有 8031、8051、8071 三种基本型号。 注：1、2 可能考填空题。 3、时钟工作方式电路图：（ 、 一般为 530pF，晶振一般为1C2 6MHz、 12MHz、24MHz） P24 4、复位工作方式电路图：（一般选择 C=1030uF，R=10k。在 RST 引脚上加高电平， 单片机进入复位状态，复位后，SP=07H，PSW=00H ，P1 P3=0FFH，PC= 0000H。 ） P25 注：3、4 可能考简答题。 5、振荡周期 （ 为晶振频率）晶振振荡周期，又称时钟周期，为最小的时oscf1oscf 序单位。 状态周期 振荡频率经单片机内的二分频器分频后提供给片内 CPU 的时钟周oscf2 期。因此，一个状态周期包含 2 个振荡周期。 机器周期（MC） 1 个机器周期由 6 个状态周期即 12 个振荡周期组成，是计oscf 算机执行一种基本操作的时间单位。 指令周期=（14）机器周期执行一条指令所需的时间。 6、PSW：程序状态寄存器； SP：堆栈指针寄存器； DPTR：数据指针寄存器； PC：程序指针寄存器； ALE：地址锁存信号； ：程序存储器读信号。NESP 7、容量 32k 字节的存储器有 15 根地址线和 8 根数据线，若用 4k4 的存储芯片构成，需要 16 片。 第二章： 1、寻址方式：（重点） P30 （1） 、立即寻址：指令中直接给出操作数 例：MOV A，#64H ；(A) 立即数 64H ADD A，#0500H ；(A)(A)+ 0500H （2） 、直接寻址：指令中直接给出了操作数所在单元的地址或名称 寻址对象： 内部 RAM指令中以直接地址表示。 特殊功能寄存器既可使用它的地址也可以 直接使用寄存器名。 例：MOV R1，1FH ；(R1) （1FH） MOV 30H，4AH ；(30H) （4AH ） 访问特殊功能寄存器 SFR 只能采用直接寻址方式。例如： MOV A, SP ； (A) (SP) MOV A, 81H ； (A) (SP) MOV P1, #5AH ； (P1)(#5AH) MOV 90H,#5AH ； (P1)(#5AH) 注：前（后）两条所表示的内容是相同的。 （3） 、寄存器寻址：从寄存器中读取操作数或存放操作数进寄存器。寻址对象： A，B，DPTR， R0R7 例：MOV A，B ；（A ） （B ） MOV 30H， R0 ；（30H ）（R0） MOV A，R1 ；（A ） （R1 ） （4） 、寄存器间接寻址：寄存器中的内容是一个地址，由该地址单元寻址到所需的操作数 （间址寄存器 R0,R1,DPTR) 例： MOV R1，#30H ；(R1) 立即数 30H MOV R1，#0FH ；(30H)立即数 0FH MOV A，R1 ；(A)(30H)=#0FH （5） 、变址寻址：也称为:基址寄存器 +变址寄存器间接寻址。以 16 位的地址指针寄存器 DPTR 或 16 位的 PC 寄存器为基址寄存器，以累加器 A 为变址寄存器，两者中的“内容” 形成一个 16 位的“地址” ，该“ 地址”所指的存储单元中的内容才是操作数。 例:设：A 中已存有#A4H，DPTR 中已存有#1234H。 MOVC A，A+DPTR ；（A ）(A)+(DPTR) 操作：将 A4H+1234H=12D8H 单元中的数放进累加器 A （6） 、相对寻址：当前 PC 值加上指令中规定的偏移量 rel，构成实际的操作数地址 例： SJMP rel 操作：跳转到的目的地址 = 当前 16 位 PC 值 + rel 2、传送类指令： 内部存储器间传送：（MOV） 外部数据存储器与累加器间传送:（MOVX） 程序存储器向累加器传送：（MOVC） - 3 - 数据交换： （XCH，XCHD，SW AP） 堆栈操作： （PUSH，POP） （1） 、内部存储器间传送指令： Rn： R0R7 Ri： R0，R1 #data：8 位立即数 #data16：16 位立即数 direct：直接地址 rel： 8 位带符号偏移量 注：详见 P32。 （2） 、外部数据存储器与累加器间传送 : 3、堆栈操作： （1） 、入栈操作：PUSH dir ；SP+1SP， （dir）（SP） （2） 、出栈操作：POP dir ；（SP）（dir） ，SP-1SP 堆栈操作指令说明： 初始化时 SP=07H。若不重置 SP，将从内部数据存储器 08H 单元开始压入； 堆栈操作的字节数据操作，每次压入或弹出一个 8 位数； 堆栈的生长方向和 8086 相反，入栈时栈顶向地址增加的方向生长，即 SP 先加 1，再压入；弹出按地址减少的方向进行，即先弹出，SP 再减 1. 例：MOV A，#90H MOV SP，#15H PUSH A ；SP=16H， （16H）=90H POP 20H ；（20H）=90H，SP=15H 4、算术运算指令和逻辑运算指令: (1)、以 A 为目的操作数的算术运算和逻辑运算指令： P36 加： ADD 进位加： ADDC Ri 借位减： SUBB dir 与: ANL A， Rn 或： ORL #data 异或： XRL （2） 、以 dir 为目的操作数的逻辑运算指令： P37 与 ANL A 或 ORL dir， 异或 XRL #data （3） 、加 1、减 1 指令： P37 加 1 指令格式如下： A ；A+1A Ri ；（Ri）+1Ri DEC dir ；(dir)+1(dir) Rn ；Rn+1Rn DPTR ；DPTE+1DPTA 减 1 指令格式如下： A ；A-1A Ri ；（Ri）-1Ri INC dir ；(dir)-1(dir) Rn ；Rn-1Rn （4） 、专对 A 的指令： P38 A 取反： CPL A ； A 清零： CLR A ；0A A 左环移： RL A A 右环移： RR A A 左大环移： RLC A A 右大环移： RRC A （5） 、乘、除法指令： 乘法指令：MUL AB ；ABBA 说明：本指令实现 8 位无符号乘法。A ，B 各放一个 8 位乘数，指令执行后，16 位积 的高 8 位在 B 中， ，低 8 位在 A 中。 除法指令：DIV AB ；AB商在 A 中，余数在 B 中 说明：若除数 B=00H，则指令执行后 A、B 内容不变。 5、控制转移指令： 详见 P40P44 无条件转移：（LJMP,AJMP,SJMP,JMP4 条） 条件转移（判断跳转）：（JZ,JNZ,CJNE,DJNZ8 条） 子程序调用及返回：（LCALL,ACALL,RET,RETI4 条） 空操作:（NOP1 条） “耗时”一个机器周期。 do nothing! 6、关于标志位：P（奇偶） 、OV（溢出） 、CY（进位） 、 AC（辅助进位） 。 P36 （1） 、P（奇偶）标志仅对 A 操作的指令有影响，凡是对 A 操作的指令（包括传送指令） 都将 A 中“1”个数的奇偶性反映到 PSW 的 P 标志位上。即 A 中奇数个“1”时，P=1；偶数个 “1”时， P=0。 （2） 、传送指令、加 1、减 1 指令、逻辑运算指令不影响 CY、OV、AC 的标志位。 （3） 、加、减运算指令影响 P、CY、OV、AC4 个测试标志位，乘、除指令使 CY=0，当 乘积为 255，或除数为 0 时，OV=1。 例 1：设 A=97H，CY=1。 - 5 - 执行 ADD A，#95H 后，A=97H+95H=2CH，标志位 CY=1，OV=1，P=1，AC=0。 执行 ADDC A，#95H 后，A=97H+95H+CY=2DH ，标志位 CY=1，OV=1，P=1，AC=0。 例 2：设 A=95H，CY=1。 执行 SUBB A，#62H 后，A=95H-62H-CY=32H ，标志位 CY=0，OV=1，P=1，AC=0。 第五章： 1、接口的定义：计算机对外设进行数据操作时，外设的数据不能直接接到 CPU 的数据线 上，要通过一个过渡电路连接，这个连接 CPU 和外部设备之间的逻辑电路称为接口。 2、计算机需要接口的原因：计算机系统中，CPU 统一为 TTL 电平，并行数据格式，而外 设种类繁多，电平各异，信息格式各不相同，必须进行转换使之匹配，转换的任务需要接 口完成，而且 CPU 的数据线是外设或存储器与 CPU 进行数据传输的唯一公共通道，为了 使数据的使用对象不产生使用总线的冲突，以及快速的 CPU 和慢速的外设时间上协调， CPU 和外设之间必须要有接口电路。 3、计算机系统中接口的功能：缓冲、锁存数据、地址译码识别设备、电平转换、信号格式 转换、发布命令、信息传递。 4、P0P3 端口的功能： P0 口：可以作为输入/ 输出口，但在实际应用中，常作为地址 /数据总线口，即低 8 位 地址与数据线分时使用 P0 口。低 8 位地址由 LEA 信号的下跳沿锁存到外部地址锁存器中， 而高 8 位地址由 P2 口输出。 P1 口：每一位都能作为可编程的输入或输出接线。 P2 口：可以作为输入口或输出口使用，外接存储器 I/O 接口时，又作为扩展系统的地 址总线，输出高 8 位地址，与 P0 口一起组成 16 位地址总线。对于无程序存储器的单片机 来说，P2 口一般只作为地址总线使用，而不作为 I/O 线直接与外设相连接。 P3 口：为双功能 I/O 口，内部结构中增加了第二输入/ 输出功能。 注：可能考简答题。 5、P0P3 端口的内部结构：（详见 P92，了解即可） 6、使用 P0 口时应注意：（1） 、当作为输入接口使用时，应先对该口写入“1”，使场效应管 VT2 截止，再进行读入操作，以防止场效应管处于导通状态，使引脚钳位拉到零而引起误 读。 （2） 、当作为 I/O 口使用时， VT1 截止，输出驱动级漏极开路，在 P0 口引脚上需外接 19k的上拉电阻，否则 VT2 管无电源供电而无法操作。 第六章： 1、中断的定义：CPU 和外设并行工作，当外设数据准备好或有某种突发事件发生时，向 CPU 提出请求，CPU 暂停正在执行的程序转而为该外设服务（或处理紧急事件） ，处理完 毕再回到原断点继续执行原程序，这个过程称为中断。 2、中断源的定义：引起中断的原因或发出中断请求的来源，称为中断源。中断源可以是外 设（通过接口） 、紧急事件、定时器或人为设置用于单步或断点调试程序。 3、8051 单片机的中断源及其对应的中断入口地址： 外部中断 0 中断入口地址是 0003H 定时器中断 0 中断入口地址是 000BH 外部中断 1 中断入口地址是 0013H 定时器中断 1 中断入口地址是 001BH 串行口中断 中断入口地址是 0023H 注：8052 和 8051 相比，增加了一个中断源，即定时器中断 2，中断入口地址为 002BH。 注：可能考简答题。 4、中断处理过程：中断请求、中断响应、中断服务、中断返回。 注：中断请求和中断响应都是由硬件来完成的。 5、外部中断：就是在单片机外部引脚上加触发信号，才有可能引起中断。 内部中断：单片机内部中断源产生的中断请求，不需要外部引脚上加请求信号。 第七章： 1、定时/计数器方式寄存器 TMOD（考试时已给出）： P117 TMOD 为 8 位寄存器，其高 4 位用于选择 T1 的工作方式，低 4 位用于选择 T0 的工作 方式。TMOD 寄存器格式如下表： T1 T0GATEC/1M0GATEC/1M0 门控开/关 计数/定时 方式选择 门控开/关 计数/定时 方式选择 GATE：门控信号。GATE=0 ，TR X=1 时启动定时/计数工作，是一种自启动方式。 ：定时、计数选择。 =1，为计数方式； =0，为定时方式。T/ T/ T/ ：工作方式选择位，定时/计数器的 4 种工作方式由 设定。1M0 10 0 0 工作方式 0（13 位方式） 0 1 工作方式 1（16 位方式） 1 0 工作方式 2（8 位自动装入计数初值方式） 1 1 工作方式 3（T0 为 2 个 8 位方式） 2、定时/计数器的工作方式：（ 重点是方式 1 和方式 2） P119 方式 1：当 TMOD 中 =01 时，工作在方式 1。1M0 方式 2：当 TMOD 中 =10 时，工作在方式 2。 3、 、定时/计数器初值 C 的计算和装入： P119 计数初值的计算及装入请参考课本 P120124 相关例题 71、72、73。 第八章： 1、并行通信：所传送数据的各位同时发送或接收。 串行通信：所传送数据的各位按顺序一位一位的发送或接收。 2、在串行通信中，如果某机的通信接口只能发送或接收，这种单向传送的方法称为单工传 送，而通常数据需在两机之间双向传送，这种方式称为双工传送。 3、串行接口的任务：实现数据格式化、进行串行数据与并行数据的转换、控制数据的传输 速率、进行传送错误检测。 4、串行口的工作方式：（注意波特率的计数） P141 方式 0（移位寄位器方式）：波特率= ( 为单片机外接的晶振频率)12/oscfoscf - 7 - 方式 1：波特率= = （根据给定的波特的 溢 出 率 ）1(32TSMOD)256(132XfoscSMOD 率，可以计算 T1 的计数初值 X） 方式 2：波特率= 64/)(oscSODf 相关练习：（答案仅供参考） 一、阅读程序，填空。 1、 已知 A=38H，执行指令 CPL A 后，结果为 A=0C7H。 2、 已知 R0=20H，A=3FH，内部 RAM 中（20H）=55H，执行指令 MOV A，R0 后， 结果为 A=55H。 3、 已知（30H）=10110111B，A=00001111B ，执行指令 ANL 30H，A 后，结果为 A=0FH。 4、 已知 A=11100011B，(40H)=00001111B，执行指令 XCH A，40H 后，结果为 A=0FH。 5、 已知 A=85H，(30H)=80H ，CY=1，执行指令 ADDC A，30H 后，结果为 A=8EH，C=0，AC=0，OV=0，P= 0。 6、 已知 SP=30H，(50H)=60H，执行指令 PUSH 50H 后，结果为 SP=31H。 二、阅读程序，给每条指令加注释，并指出程序执行后 A 的内容。 1、 MOV RO, #30H ；R0=30H MOV 30H,#08H ；（30H）=08H MOV A, #00H ；A=00H MOV A, R0 ；A=08H 程序执行后 A=08H 2、 MOV A， #66H ；A=66H MOV 30H，#08H ；(30H)=08H ADD A， 30H ；A=A+(08H) DA A ；进行十进制调整 程序执行后 A=74H 3、 MOV 30H，#39H ；（30H）=39H PUSH A ；将 30H 单元内容推入堆栈 POP A ；将堆栈内容取出送给 A 中 XRL A， 30H ；A 与 30H 单元做异或运算，结果送给 A 程序执行后 A=00H 三、MCS-51 单片机有哪 5 个存储空间：各自对应的存储容量为多少： 程序存储器 64k8 片外数据存储器 64k8 片内数据存储器 1288 特殊功能寄存器 218 位寄存器区 2561 四、阅读程序，给每条指令加注释，说明程序功能，并画出流程图。 （注释的形式不唯一） MOV R0， #32H ；R0=32H MOV R0，#00H ；（32H）=00H MOV A, 30H ；A=(30H) XCHD A, R0 ；A 与 32H 单元的内容做低 4 位变换 ORL 32H, #30H ；将 32H 单元的内容转换为 ASCII 码 SWAP A ；A 的高低 4 位互换 ORL A, #30H ；将 A 的内容换成 ASCII 码 MOV 31H ,A ；（31H）=A STOP:SJMP STOP ；程序结束 本程序的功能是将 30H 单元 2 位 BCD 码转换为 ASCII 码并存入 32H 和 31H 单元 中。 五、（1） 、从 30H 单元开始存入 10 个有符号数，编写程序检查这些数，对其中的整数求 和，并存入 40H 单元，假设和小于 127。 参考程序如下：（答案不唯一） ORG 1000H START:MOV R2， 10 MOV R0， 30H MOV 40H, #OOH LOOP:MOV A, #RO JB ACC.7，LOOP1 ADD A, 40H MOV 40H, A LOOP1:INC R0 DJNZ R2， LOOP STOP:SJMP SYOP END START （2） 、设有 10 个单字节无符号数，存放在 2000H 单元中为首址的数据缓冲区中，试编 写程序，要求找出其中最大的一个数，并存入 2100H 单元中。 参考程序如下：（答案不唯一） ORG 1000H START:MOV DPTR，#2000H MOV 20H， #00H MOV R0, #10 LOOP1:MOV A, DPTR CJNE A, 20H,NEXT NEXT:JC LOOP2 MOV 20H,A - 9 - LOOP2:INC DPTR DJNZ R0, LOOP1 MOV A,20H MOV DPTR,#2100H MOV DPTR,A STOP:SJMP SYOP END 六、（1） 、利用 T0 的方式 1 定时，由 P1.0 引脚输出 50Hz 方波，晶振频率为 12MHz，请 计算定时初值，并编写程序。 计算计数初值： 机器周期：MC=12/fosc =1us 计数初值 X= -（100ms1us）=65536-10000=55536=0D8F0H162 参考程序如下：（答案不唯一） ORG 1000H START:MOV TMOD, #01H MOV TL0, #0F0H MOV TH0, #OD8H SETB TR0 LOOP:JBC TF0, NEXT SJMP LOOP