单片机原理及应用总结

单片机原理及应用第一章引言1.什么是微控制器？它的主要特点是什么？微处理器、存储器和输入输出接口电路集成在一个集成电路芯片上，从而形成一个单片微型计算机，即单片微型计算机。特点：控制性能和可靠性高，体积小，价格低，易于生产，性价比好。第二章80C51的结构和原理1.80C51的基本结构A.中央处理器系统带布尔处理器的18位中央处理器；l时钟电路；l总线控制逻辑。B.存储系统1 4K字节的程序存储器(只读存储器/可编程只读存储器/闪存，可扩展至64kb)；128字节的数据存储器(内存，可扩展到64kb)；特殊功能寄存器。C.输入/输出端口和其他功能单元L 4个并行输入输出端口；L 2 16位定时/计数器；L 1全双工异步串行端口；l中断系统(5个中断源，2个优先级)2.80C51的应用模式A.总线微控制器的应用模式U总线应用的“三总线”模式；非总线应用的多重输入输出模式3.80C51单片机的封装和引脚A.总线型DIP40引脚封装RST/VPO:复位信号输入引脚/备用电源输入引脚；左ALE/:数据锁存允许信号输出引脚/程序脉冲输入引脚；VPP:内部和外部存储器选择引脚/片上可编程只读存储器编程电压输入引脚；l:外部程序存储器选通信号输出引脚B.非总线DIP20封装中的引脚RST:复位信号输入引脚4.80C51片内存储器增强型单片机的片上数据存储器为256字节，地址范围为00HFFH。较低的128字节的配置与基本微控制器的配置相同。最高的128字节通常是随机存取存储器，只能通过寄存器间接寻址来查询。注：特殊功能寄存器的SFR空间与该地址范围重叠，通过直接寻址进行查询。5.80C51时钟信号晶体振荡器周期是最小的计时单位。一个时钟周期包含2个晶体振荡器周期。晶体振荡器信号除以12形成一个机器周期。也就是说，一个机器周期包括12个晶体振荡器周期或6个时钟周期。6.80C51单片机的复位定义：复位是使系统中的单片机或其他部件处于一定的初始状态。A.重接电路有两种形式：一种是上电复位；另一个是电源和按键的有效复位。B.复位后单片机的状态单片机的复位操作使单片机进入初始化状态。初始化后，程序计数器PC=0000H，因此程序从0000H地址单元开始。复位后特殊功能寄存器的状态被确定。P0至P3为FFH，SP为07H，SBUF不确定，IP、IE和PCON的有效位为0，其他特殊功能寄存器的状态为00H。相应的含义是：L P0P3=FFH，这意味着每个锁存器已被写入1。此时，它可以用于输出和输入。堆栈指针指向片内随机存取存储器的单元07；1IP、IE、PCON的有效位为0，各中断源优先级低，已关闭，串行通信波特率不加倍；L PSW=00H，当前工作寄存器为0组。7.80C51内存组织功能：存储信息(程序和数据)A.程序存储器低端的一些地址被固定地用作特定的入口地址：0000H:微控制器复位后的入口地址；0003H:外部中断0的中断服务程序入口地址；000BH:定时器/计数器0溢出中断服务程序入口地址；0013H:外部中断1的中断服务程序入口地址；001BH:定时器/计数器1溢出中断服务程序入口地址；0023H:串行端口的中断服务程序入口地址。8.80C51单片机的数据存储器配置80C51单片机数据存储器分为两部分：片外随机存储器和片内随机存储器。80C51片上随机存储器的128B部分分为三部分：工作寄存器区、位寻址区和通用随机存储器。基本单片机的片上随机存储器的地址范围是00H7FH。除了地址范围为00H7FH的128B随机存取存储器之外，80HFFH高128B随机存取存储器已被添加到增强型微控制器芯片中。增加的这部分内存只能通过间接寻址来访问。片外随机存取存储器的地址空间为64KB，地址范围为0000小时至10000小时。与程序存储器的地址空间不同，片外随机存取存储器地址空间和片上随机存取存储器地址空间在地址的低端从0000 h到007 fh重叠。当访问片外随机存取存储器时，使用指令MOVX，而当访问片内随机存取存储器时，使用指令MOV，并且不产生读写信号。A.工作登记区80C51单片机片上随机存储器低端的00H1FH总共为32B，分为4个工作寄存器组，每组8个单元。l寄存器组0:地址00H 07H；l寄存器组1:地址08H 0FH；l寄存器2组：地址10H 17H；l寄存器3组：地址18H1FH。当程序运行时，只有一个工作寄存器组可以用作当前的工作寄存器组。当前工作寄存器组的选择由特殊功能寄存器中程序状态字寄存器PSW的RS1和RS0决定。B.位寻址区从20h到2fh的内部随机存取存储器总共有16个字节是位寻址区。它的128位地址范围是00H7FH。C.通用随机存取存储器区域位寻址区之后30h到7fh的总共80字节是通用随机存取存储器区。这些单元可以用作数据缓冲器。在实际应用中，通常需要在内存区域建立一个堆栈。80C51的堆栈通常设置在30H7FH的范围内，堆栈顶部的位置由堆栈指针SP指示。复位期间，SP的初始值为07H，可在系统初始化期间复位。9.80C51单片机专用功能寄存器A.程序状态字寄存器PSW，8位。其含义如下：携带和借用标记。当有进位或借位时，CY=1，否则CY=0；辅助进位和借用标记F0:用户标志位，由用户自己定义RS1，RS0:当前工作寄存器组选择位OV:溢出标志位。溢出时OV=1，否则0V=0p:奇偶校验标志位。当ACC中存储的运算结果中有奇数“1”时，P=1，否则P=0。10.P0和P2港的结构端口P0用作时分复用的低8位地址/数据总线，端口P2用作高8位地址总线。A.p0端口的结构L P0用作通用输入/输出端口。输出驱动级工作在开漏模式，需要外部拉电阻；P0端口用作通用输入输出端口，属于准双向端口。L P0用作地址/数据总线。B.端口p2的结构P2端口的输出驱动电路与P0端口不同，内部有一个上拉电阻。P2被用作通用输入输出端口。P2端口用作通用输入/输出端口，属于准双向端口。P2被用作地址总线。11.P3港口结构A.P3被用作第一个功能的通用输入/输出端口B.P3被用作第二个函数Lp3.0: rxd(串行端口输入)。Lp3.1: txd(串行端口输出)。L P3.2:(外部中断0输入)；L P3.3:(外部中断1输入)；Lp3.4: t0(定时器0的外部输入)。Lp3.5: t1(定时器1的外部输入)。L P3.6:(写片外数据存储器的选通控制输出)；L P3.7:(读取片外数据存储器的选通控制输出)。第三章80C51指令系统1.80C51寻址模式表3.1对应于寻址方法的寄存器和存储空间序列号选址方式寄存器或内存空间1基本方式寄存器寻址寄存器r0至r7、a、AB、DPTR和c(布尔累加器)2直接定址片内随机存储器128字节低，SFR3注册间接寻址片内随机存取存储器(R0，R1，SP)片外随机存取存储器(R0，R1，DPTR)4直接选址罗姆5扩展模式索引寻址只读存储器( DPTR，个人电脑)6相对寻址只读存储器(128 127字节的计算机当前值)7位寻址可寻址位(内部随机存取存储器20H2FH单元的位和部分随机存取存储器的位)2.特殊传输指令表3.3特殊转移说明编号指令分类说明机器代码字节机器循环次数1只读存储器查找表MOVC阿DPTR93H22MOVCA，一台电脑83H23读取片外随机存取存储器“摩凡陀”，DPTRE0H24MOVX甲，RiE2H(E3H)25写片外随机存取存储器美国DPTR市F0H26MOVXRi，AF2H(F3H)27堆栈操作直接推送C0H2直接的8流行音乐直接D0H2直接的l堆栈操作在80C51单片机中，堆栈增长的方向是向上的。在堆栈进入期间，首先存储SP 1，然后由指令指定的直接地址单元的内容被存储在由SP1指向的单元中；在堆栈推送操作期间，由服务点指向的单元的内容被传送到指令指定的直接地址单元，然后传送到服务点-1。当系统复位时，SP的内容位为07H。SP值越小，堆栈深度越深。直接推送：直接播放：通常，堆栈操作发生在中断和MOV:单片机内部数据传输；单片机与片外存储器和输入输出端口电路之间的数据传输；MOVC:只读存储器查找表3.逻辑运算和循环指令逻辑和：编号指令分类说明1逻辑和ANL导演2ANL直销，#数据3ANL学院4ANL甲，直接5ANL阿里6ANL甲，#数据前两个表示源操作数的内容阶段和直接地址；最后四个是将源操作数和累加器的内容相加逻辑或：编号指令分类说明1逻辑或ORL导演2ORL直销，#数据3ORL学院4ORL甲，直接5ORL阿里6ORL甲，#数据逻辑异或：编号指令分类说明1逻辑异或XRL导演2XRL直销，#数据3XRL学院4XRL甲，直接5XRL阿里6XRL甲，#数据累加器清零并反转CLRA清除0CPLA收回累加器循环移位阻力比向右移动RRCRL向左移动RLC4.控制转移类指令短距离跳跃：AJMP；跳远：LJMP；相对跳跃：SJMP。由于LJMP指令提供了一个16位地址，程序可以移动到64KB程序内存地址空间中的任何位置。累加器评估0传输：JZ rel:(A)=0，那么；JNZ rel:(A)比较不相等的传输(如果目标字节不等于源字节，则传输):CJNE A，直接，相对小于1不等于0的传输：新西兰Rn，rel新西兰直接，依赖操作数的循环控制单元的内容减1，并判断其是否为0。如果不是0，它将一直循环。如果为0，程序将会停止运行。呼叫：ACALL短电话；长期通话返回：RET子程序返回指令；RETI中断服务子程序返回指令共线反转第四章1.表格查找过程一个变量存储在片内随机存储器的20H单元中，其取值范围为00H05H。需要编译一个程序来根据变量值找到平方值，并将其存储在片内RAM的21H单元中。程序如下：组织1000小时开始：MOVDPTR，2000年MOV，20HMOVC阿DPTRMOV 21H，ASJMP美元组织2000小时表：DB 00，01，04，09，16，25目标2.双字节无符号数加法设置要存储在内部随机存取存储器的51H和50H单元中的加数，要存储在内部随机存取存储器的61H和60H单元中的加数，要存储在内部随机存取存储器的51H和50H单元中的加法结果，以及要存储在位寻址区的00H位中的进位。实现该功能的程序段如下：MOV R0，# 50H加法器的低位字节地址MOVR1，# 60H寻址低字节地址MOV甲， R0取总和的低位字节R1说：添加几个低字节MOV R0，A；保存低字节加法结果INC R0指向总和高字节R1公司；指向加数高位字节MOV甲， R0取和高字节“ADDC阿，”R1；添加加数高位字节(带进位加法)MOV R0，A；保存高字节加法结果MOV 00H，C；保存进位3.双分支程序让变量x以补码的形式存储在片内随机存储器的30H单元中。变量y和x之间的关系是：当x0时，y=x；当x=0时，y=20h当x0时，y=x 5。编译一个程序，根据x的大小找到y，并返回到原来的单位。程序如下：开始：MOV，30HJZNEXTANL甲，80H判断符号位JZ唱片公司MOV 05H加一，30HMOV 30H，ASJMP唱片公司下一个：MOV 30H，#