单片机考试提纲部分答案

1、第一部分微机基础知识一、不同数制之间的转换1, 二进制、十六进制数转换为十进制数 二进制、八进制、十六进制数十进制数 按权展开后在相加求和(2)把十六进制数 FA. 5H 转换为十进制数。2, 十进制数转换为二进制、八进制、十六进制数 十进制数转换为二进制、十六进制数，需要把整数部分和小数部分，分开分 别转换，然后拼合起来。整数部分采用“除基数取余”法；小数部分采用“乘基 数 取整”法。二、有符号数的表示方法1, 机器数、真值、字长的概念 机器数：计算机中以二进制形式表示的数。真值 I： 机器数所代表的数值。 字长：计算机在次运算中处理所对应的二进制数的位数称为计算机的字长。2, 原码、反码、

2、补码的概念(1) 微型计算机采用补码的目的是什么(2) 微型计算机采用补码的目的是什么？ 计算机中的减法可以用补码的加法运算三、微型计算机系统和单片机的概念1, 微处理器 MPU (Microprocessor Unit)微处理器简称为 MPU 或者 uPo 微处理器是将计算机的核心部件运算器和 控制器集成在一个芯片中。微处理器具有解释指令、执行指令和与外部交换数据 的 能力。在计算机中，运算器和控制器合起来称为中央处理单元 ( Central Processing Unit), 简称 CPU 。2, 微处理器是构成微型计算机的核心部件，就目前情况下，其基本组成包括那 三 个部分？运算器、控制

3、器、寄存器3, 内部寄存器(Internal Storage),针对MCS 51系列单片机 CPU内部，从功 能上讲 有那些寄存器?累加器(A)数据寄存器(DR)主要指ROM,包括RAM指令寄存器IR及指令译码器ID程序计数器PC地址寄存器AR4, 内存单元的地址和内容15,微型计算机硬件系统的连接结构DBABCB>(1)画岀计算机结构示意图。(2) 什么是总线(BUS) ?总线是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线(3) 系统总线按功能分可以分成那三类？数据总线、地址总线、控制总线第二部分89C51单片机硬件结构和原理单片机(Single Chip Micro Computer

4、)是将微处理器 MPU、一定容量的而构成的具有RAM和ROM、I/O 口、定时器、内部总线等全部集成在一片大规模集成芯片中 基本功能的计算机。1, 89C51单片机的基本配置组成(1) 89C51单片机在片内包括那些基本配置单元？ 一个8位的80C51微处理器CPU 片内 256 字节数据存储器 RAM/SFR, 用以存放可以读 / 写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据等 片内 4KB 程序存储器 Flash ROM , 用以存放程序、一些原始数据和表格 4 个 8 位并行 I/O 端口 P0P3, 每个端口既可以用作输入，可以刻用作输出 两个 16 位的定时器 / 计数器，每

5、个定时器 / 计数器都可以设置成计数方式，用以对 外 部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据技术或定时的结果实现计算机控 制 具有 5 个中段源、两个中断优先级的中断控制系统 一个全双工 UART 的串行 I/O 口，用于实现单片机之间或单片机与 PC 机之间的 串行 通信 片内震荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接，最高允许震荡频 率为 24MHz 89C51/S51 单片机与 8051 相比，具有节电工作方式，即休闲方式及掉电方式2, 89C51 单片机 (MCS 51)引脚及功能( 1) 89C51 (MCS 51)单片机的 40 只引脚按其功能来分，可分为那二部分

6、？1. 电源及时钟引脚2. 控制引脚3. I/O 引脚3, 89C51 单片机存储器配置MCS-51 系列单片机与一般的微机的存储空间的配置方式很不相同。一般的微机 (如 X86 系列 )只有一个存储地址空间，即 ROM 和 RAM 安排在一个地 址空间的不同区 域内。 CPU 访问存储器时，一个地址对应一个存储单元，这个 存储单元可以是 ROM 也可以是 RAM, 而且使用同样的访问指令。这种存储结 构成为普林斯顿结构 ( Structure of Princeton) o MCS-51 系列单片机的存储器在结构上分为：程序存储器空间和数据存储 器空间。而这两大存储器空间又可以分为 4 个存

7、储空间：片内程序存储器空间和 片外程序存储 器空间；片内数据存储器空间和片外数据存储器空间。这种把程序 存储器空间和数据存储器空 间分开的结构，被称为哈佛结构 ( Structure ofHarvard )。( 1) 对使用者来说存储空间可分为那三块？地址又是如何编址的？存储容量分别有多大？L 片内、片外统一地址 OOOOH-FFFFH 的 64KB 程序储存器地址空间(采用 16 为地址)2.64KB 片外数据存储器地址空间，地址也在 OOOOH-FFFFH （采用 16 位地址）范围内编址3.256 字节数据存储器地址空间（采用 8 位地址）（ 2）分别写出用于三块存储空间的数据传输指令。

8、4, 片内 RAM2 （ 1）低 128 字节 RAM见教材P28,图2 8可微寻址 RAM 区域的字节地址的起始字节地址为X XH, 终止字节地址为 X XH 。（2）高 128 字节 RAM见教材P28,图2 95, 时钟电路及 89C51 CPU 时序（1 ）振荡周期与节拍、状态S、时钟周期、机器周期机器周期是指 CPU 访问存储器一次 所用的时间。 MCS-51 规定一个机器周期为 6 个状态，并依次表示为 S1S6。一个状态S,包括了二个节拍 P1和P2,所以一个机器周期共有12节拍，分别记为：S1P1、S1P2、S6P2。由于一个机器周期包含12 个振荡周期，因此机器周期就是振荡脉

9、冲分频后的周期信号。（ 3）指令周期计算机的一条指令由一个或多个字节构成，执行一条指令所需要的时间为指 令周期。指令周期根据指令的不同而不同，可包含 - 个到 - 个机器周期。4. 时序定时单位 振荡周期是： 晶振的振荡周期，为最小的时序单位。 时钟周期（状态周期）是： 振荡频率经单片机内的二分频器分频后提供给片内CPU 的时钟周期。因此一个状态周期包含 2个振荡周期 机器周期： 1 个机器周期由 6 个状态周期即 12个振荡周期 组成，是计算机执行一条指令 需时间的定时（计时）单位。 指令周期： 执行一条指令所需的时间， 可包含 1 个到 4个机器周期。O 当单片机外接 12MHZ 石英晶体

10、时，各个周期的计算表达式如下：振荡周期 =-=0.0833/zs fosc 12MHz2 ?时钟周期 = =0.167/zsfosc 12MHz12 I? 机器周期 = = sfosc 12MHz指令周期 =(14)机器周期 =14 u s 35, CPU 取指令、执行指令时序 指令系统中的指令可按长度分为单字节指令、双字节指令和 3 字节指令。执 行这些指令所需机器周期是不同的，概括起来有：单字节单机器周期指令，单字 节双机器周期指令，双字节单机器周期指令，双字节双机器周期指令， 3 字节都 是双机器周期指令，乘、除法指令则为 4 个机器周期指令6, 输入/输出端口(并行 I/O )MCS

11、51 系列单片机共有 4个 I/O 口，每个 I/O 端口由锁存器、输岀驱动器和输入缓冲器器组成，其中的锁存器属于SFR。这4个I/O端口分别记为 P0P3 ,这 4 个 8位并行 I/O 口不但可以按字节寻址，而 且还可以按位寻址。故而使用这些端口可以很方便地实现CPU 与外部设备的连 接与信息交换。7, 准双向口的概念P0-P3都是准双向口，准双向口的意思是作为输入口使用时先要向端呈 “1第三部分指令系统1, 指令和程序设计语言指令是 CPU 根据人的意图来执行某种操作的命令。一台计算机所能执行的全部指令的集合称为这个 CPU 的指令系统。能被计算机直接识别和执行的程序，称为目标程序(Ob

12、jectProgram )。用 二进制码直接编写目标程序是很困难和费时的事情。于是人们采用了英文缩写的符号，即指令助记符来表示指令。这样就一种程序语言 - 汇编语言( Assembly Language )。2, 指令构成及格式微型计算机的指令系统由几十条至几百条指令构成，每条指令由两个字段构成，即操作码(Op Code)字段和操作数(Opera nd)字段。 操作码字段是表明指令执行何种性质的操作。例如加法操作、减法操作、传 送操作等。在汇编语言中用助记符 (Mnemonic) 代表。操作数字段是指明指令执行的操作所需要的操作数。在操作数字段中，可以是操作数本身或操作数地址。指令中操作数可以

13、是一个或者两个，前者称为单操作数指令，后者称为双操作数指 令。而双操作数又分为源操作数 SRC (Source) 和目的操作数 DST (Destination), 在指令执行之DST 中存放运算处理的结前， SRC 和 DST 均为参加运算 处理的两个操作数，指令执行之后， 果。操作码目的操作数 , 源操作数 操作码和操作数都对应着二进制代码，指令代码有若干字节组成。对于不同 的指令，指令的字 节数或许相同、或许不同。 MCS51 的指令系统中，有单字 节指令、双字节指令和三字节指 令。3, 寻址方式寻址方式就是在指令中说明操作数所在地址的方法。即按什么方式找到操作 数所在的地址。MCS 5

14、1 系列单片机共有 7种寻址方式： 寄存器寻址 ( RegisterAddressing) 直接寻址 ( Direct Addressing) 立即寻址 (ImmediateAddressing) 寄存器间接寻址 ( RegisterAddressing) 变址寻址 ( IndexedAddressing) 相对寻址 ( RelativeAddressing) 位寻址 ( BitAddressing)4, 89C51 单片机的指令系统MCS 51 指令系统共有 111条指令，分为 5 大类；。数据传送类指令 (29 条)；。算术运算类指令 (24 条)；。逻辑运算及位移类指令 ( 24 条)；

15、。控制转移类指令 (17 条)；O 位操作类指令 (17 条) ； 第四部分中断系统1, 中断的概念 计算机的中断处理技术解决了两个根本问题。第一个问题是在输入输出过程中提高了 CPU 的执行效率 , ； 第二个问题 是在算计系统工作中能对外界随机发生的事件做出及时的处 理, 。 当 CPU 正在运行主程序时，外界随机发生了某一事件（如一个电平发生变 化、一个脉冲沿的产生或一个计数器的计数溢出等）请求CPU 即刻去处理，于是 CPU 暂时中止当前运行的程序，转去执行处理所发生事件的程序。中断事件 处理完成后， CPU 再回到原来运行程序被中止的地方，继续运行原来的程序。 这样的过程称 中断 。

16、实现这种功能的部件称 中断系统 。产生中断的请求的源 , 称为 中段源 o 中断源向 CPU 提出数据、信息处理请求，称为中 断服务处理。 CPU 暂时中止当前运行的程序， 转去处理中断请求处理的事件，称为 CPU 的。 对中断事件的整个处理过程，称为。中断处理完毕，再回到原来被中止 的地方，称为中断返 回。2, 89C51 中断系统结构及中断控制89C51 单片机中断系统结构的结构如图53 所示。从图中可以看出， 89C51单片机有 5个中断源， 4个中断控制寄存器（ IE、IP、TCON 和 SCON ） ,用来控 制中断的类型、中断的开与关和中断的优先级。 89C51 单片机的中段系统有

17、两个 优先级，每个中断源都可以编程为高优先级或低优先级中断源。可以实现二级中 段服务程序的 嵌套。引脚面定时器TO引脚而?定时器TL串口发串口收TCOMIEIT0=0 r-ITO=1ETUIT1=OIE1TF1ETlTXD .RXD总允许凡礼疑IT1=1ILRI注：ITO?IT1 SCON也在TCON中中断标志残兀十P71K 低報中斷诵求PC 引Ifei忧盏就一目然忧蛊X碗1,89C51单片机的中断源89C51共有个中断源：个外部中断源；个定时器溢岀中断源；个串行中断源。 外部中断（INTO和INT1 ）:外部中断包括外部中断0和外部中断1。外部中断的中断请求信号是由89C51单片引脚INTO

18、 （ P3.2）和INTI （ P3.3）输入。外部中断请求信号有二种信号方式：1,方式；2,方式。 内部定时和外部计数中断：单片机内部有二个定时器/计数器（TO/T1）,对脉冲信号进行计数。设7。记数，则尸 3、4每来一个脉冲，To记一次记在THo和町。内， 这种计数方式称为定时 方式。 这种计数方式称为计数方式o有以上的两种方式可见，定时器/计数器是同一个脉冲计数结构，仅仅因为输入脉冲的方式不同而被称为定时器或计数器。就其实质TO和T1都是计数器。当计数器计数满后再计数就会发生溢岀（计数值为FFFFH再加1）,单片机硬件会自动设置一个溢岀标志位，CPU查到这个标志位为 1时，便激活定时器/

19、计数器中断。 串行口中断：串行口中断是为了串行口通讯而设置的。每当串行口发送或接受完一帧数据时，就自动将串行口发送或接收中断标志位置1'当CPU查到发送或接收中断标志位是 '1'时，便激活串行中断。串行中断是单片机内部自动发生的，不需要在芯片外设置引入端。2, 中断控制 中断控制是单片机提供给用户控制中断的一些手段，要实现对中断的控制， 用户只能通过以下 4 个 SFR 寄存器来实施：。定时器控制寄存器 TCON （用 6 位）；。串行口控制寄存器 SCON （用 2 位）；。中断允许寄存器 IE ；。中断优先级寄存器 IP;通过对以上 4 个特殊功能寄存器的各位进行置

20、位或复位操作，可以实现对中 断的控制。3, 中断响应及中断处理过程中断响应就是 CPU 对中断源提出的中断请求予以接收。中断处理过程包括3 个过程阶段：中断响应、中断处理和中断返回。当 CPU 执行主程序的第 K 条指令时，外设向 CPU 提出中断请求， CPU 接 收中断请求，在第 K 条指令执行完后，中断主程序的执行，保存断点地址（第 K+1 条指令的地址），转向中断服务 程序，这即为中断响应。 CPU 执行中断服务 程序，即为中断服务。 CPU 执行完中断服务程序之 后， CPU 返回到主程序第 K+1 条指令处继续执行主程序，即为中断返回。4, 中断响应的自主操作过程 中断响应自主操作

21、过程从一般用户的使用出发大致可以简述如下： CPU 按 IP 设定的优先级响应中断，对于设定为同优先级的中断响应顺序 按片内硬件的查 询顺序响应中断。 CPU 接收一个中断请求后，会自动阻止除高优先级以外的一切中断请求。 如果 CPU 接收 的中断源在 IP 中设为高优先级，那么一切中断请求都会被阻止。 CPU 接收中断请求后， CPU 会自动将主程序的断点地址压入堆栈保存。中断源对应的程序计数器 PC 的内容会自动装入中断源对应的矢量地址。所谓矢量地址就是与中断服务程序的入口地址。中断矢量地址表，见表5lo 表 51 中断源及其对应的矢量地址中断源中断矢量地址夕卜部中断0( INT 0 )0

22、003H定时器TO中断OOOBH夕卜部中断K INT1 )0013H定时器T1中断OO1BH串行口中断0023H第五部分定时器89C51内部有两个可编程的定时器 /计数器，分别称为定时 /计数器TO和定时/计数器T1 (简称 定时TO;定时器TI)。TO和T1有四种工作模式可供用户编程选择。1,定时/计数器结构及概述定时/计数器的结构图如图 6-1所示。CPU是通过内部总线与定时 /计数器交换数据。定时/计 数器TO由两个8位寄存器TH0和TL0组成；而定时/计数器T1也是由两个8位寄存器TH1和TL1组成。THO (TH1)存储高8位数；TLO (TL1)存储低8位数。这4个寄存器都是 SF

23、R寄存器。TMOD寄存器用于 确定定时/计数器的工作模式；TCON寄存器用来控制 TO和T1定时/计数器 的启动、停止和保存定时 /计数器的TO和T1的溢岀标志位。图6 1 89C51定时器结构T0( r3 4)001tcoi < 68H)WOD< BMj iIi i1IKT1 IMTO (F3.n <rj 2>(fiDK)(8CM>1. 计数功能设置为计数工作方式时，89C51有TO (P3. 4)和T1 (P3. 5)两个引脚，分别用于计数器的计数脉冲输入端。输入的计数脉冲在负跳变时有效，计数器加1. o CPU在每个机器周期的S5P2期间采样TO和T1弓I脚

24、的输入电平，若前一个机器周期采样为高电平；后一个机器周期采样为低电平，则紧接着的下一个机器周期S3P1期间，计数器计数(加1计数)。由此可见，检测 1到0的电平变化 需要两个机器周期，所以最高计数 频率为震荡频率的1 /24。计数器的计数长度与计数器装入的初值有关，初值为。时，最大计数值为：216=65536。2.定时功能设置为定时工作方式时，计数脉冲来自89C51片内振荡器经12分频后的脉冲，也就是每个机器周期，计数器加1计数，直到计数器记满，记满后，在计数计数器计数值归零，溢岀标志位由硬件自动置1。因为机器周期的时间是固定不变的，所以从开始计数到计数溢岀的时间也是固定不变的。这样计数器也就成了定时器了。在机器周期一定的条件下，每次定时的长短与定时器装入的初值有关。初值为0时，最大计数值为：=65536=若晶振为12MHZ,则机器周期为1u S,最大定时长即为，65. 536 mso第六部分程序设计一，清零程序首先使7000H-70FFH, RAM 的内容都为 FFH,然后把7000H-7