微机原理及应用视频辅导课件

微机原理及应用视频辅导微机原理及应用视频辅导微机原理及应用视频辅导课程内容要求第一部分计算机组成原理（选修）略第二部分单片微型计算机原理与应用第六章MCS—51系列单片机的结构和原理第七章MCS—51单片机的指令系统第八章汇编语言程序设计基础第九章定时器/计数器第十章中断系统第十一章串行接口（选修）第十二章单片机系统扩展第十三章单片机接口技术第十四章单片机应用系统设计

课程内容要求第一部分计算机组成原理（选修）略第二部分单片微型计算机原理与应用第六章MCS—51系列单片机的结构和原理第七章MCS—51单片机的指令系统第八章汇编语言程序设计基础第九章定时器/计数器第十章中断系统第十一章串行接口（选修）第十二章单片机系统扩展第十三章单片机接口技术第十四章单片机应用系统设计

考试形式及题型考试形式：开卷考试考试题型：一、填空二、选择三、简答四、程序判断五、按要求编程序六、综合题作业中的问题有些同学编写的汇编程序语法有问题，其实平时作业时可以用仿真软件验证，希望大家复习时用仿真软件验证自己的程序。例题演示仿真程序(li7-1)不少同学对一些概念性的填空题把握不准，现在一定要复习了，即使开卷也有可能做错（每年都有这样的先例）。第六章

MCS-51系列单片机的结构和原理

基本要求掌握MCS—51系列单片机的内部结构及特点，包括:存储器结构时钟电路和时序并行输入/输出端口结构复位特点和电路掌握芯片几种特殊的外部引脚功能。

基本要求难点：MCS—51系列单片机的时序；内部RAM的位寻址区

重点：MCS—51系列单片机的存储器结构（程序存储器地址空间、数据存储器地址空间、专用寄存器）特别是PC、A、B、PSW、DPTR、SP等名称及功能。

1、MCS-51系列单片机种类2、MCS-51系列单片机特性（1）8位字长CPU和指令系统；一个片内时钟振荡器和时钟电路；64K外部数据存储器的地址空间；64K外部程序存储器的地址空间；32条双向且分别可寻址的I/O口线；2、MCS-51系列单片机特性（2）128字节的片内RAM；2个16位定时器/计数器；具有2个优先级的5个中断源结构；一个全双工串行口；布尔处理器；3、MCS-51系列单片机内部结构CPU时钟电路内部RAM内部ROM（8031内部无）定时器、计数器并行接口串行接口中断系统4、MCS-51系列单片机引脚功能双列直插40引脚数据总线（8位）地址总线（16位）控制总线(WR、RD、PSEN)电源和地并行口线串行输入输出口5、MCS-51系列单片机存储器结构特点：(1)程序存储器和数据存储器的地址分开(2)程序存储器地址空间片内外统一编址（64K字节）(3)片内有256字节数据存储器空间(4)外部可扩展64K字节数据存储器空间程序存储器用于存放调试好的应用程序和表格常数51子系列（8031）无内部程序存储器(ROM)程序的起始地址是0000H6个中断入口地址（8031）数据存储器由内部和外部数据存储器组成访问时通过不同指令区别片外数据存储器与扩展的I/O口统一编址内部数据存储器低128字节

(1)工作寄存器区

(2)位寻址区

(3)数据缓冲区专用寄存器区专用寄存器区26个专用寄存器程序计数器PC不占据RAM单元累加器ACC程序状态字PSW（Cy、AC)堆栈指针SP数据指针DPTR6、时钟电路与时序时钟电路CPU时序振荡周期（振荡源的周期）时钟周期（两个振荡周期）机器周期（6个时钟周期）指令周期（1—4机器周期）单片机的复位使CPU和系统中的其他部件都处于一个初始状态，并从这个状态开始工作RST端至少保持两个机器周期的高电平复位状态（PC、SP、P0—P3口、WR、PSEN）单片机的复位电路简单复位电路并行输入输出口结构4个8位并行I/O口P0口可作低8位数据/地址线P2口可作高8位地址线P3口有第二功能第七章

MCS-51单片机的指令系统

基本要求掌握七种寻址方式的名称、含义及对应的寻址空间；掌握MCS—51单片机指令系统的分类及具体指令的功能；能理解和编写简单的汇编程序。难点：MCS—51单片机各种指令对标志位的影响

重点：MCS—51单片机各种指令的功能

1、指令格式单字节指令二字节指令三字节指令2、寻址方式立即寻址直接寻址寄存器寻址寄存器间接寻址变址寻址相对寻址位寻址3、指令系统数据传送类指令（29条）算术运算类指令（24条）逻辑运算类指令（24条）控制转移类指令（17条）位操作指令（17条）数据传送类指令MOV指令MOVX指令MOVC指令PUSH、POP指令（堆栈指令）XCH、XCHD、SWAP指令（交换指令）MOV指令举例例7-1：8031内部RAM的40H单元内容与50H单元的内容互换。(参考程序为li7-1.a51）例7-2：写出下列程序运行后A=？（程序为li7-2.a51)MOVX指令举例例7-3：将8031内部RAM的40H单元内容与外部RAM0250H单元的内容互换。(参考程序为li7-3.a51）例7-4：将外部RAM中0120H的内容传送到0174H中。（参考程序为li7-4.a51)堆栈指令举例例7-5：写出下列程序运行后A=？(程序为li7-5.a51）交换指令举例例7-6：写出下列程序运行后A=？R0=？(程序为li7-6.a51）算术运算类指令ADD和ADDC指令（加法）SUBB指令（带借位减法指令）INC和DEC指令（加1和减1指令）MUL和DIV指令（乘除指令）DA指令（十进制调整指令）加法指令举例例7-7：16位无符号二进制数相加，设被加数放在内部RAM的30H和31H单元（30H单元为低位），加数放在内部RAM的40H和41H单元，相加结果存放在30H、31H及32H单元。(参考程序为li7-7.a51）乘除指令举例例7-8：写出下列程序运行后A=？(程序为li7-8.a51）逻辑运算类指令ANL指令（逻辑与）ORL指令（逻辑或）XRL指令（逻辑异或）CLR与CPL指令RL、RR、RLC、RRC指令（移位指令）逻辑运算类指令举例例7-9：若R2=18H，用移位指令实现乘2运算。(参考程序为li7-9.a51）例7-10：写出下列程序运行后A=？(程序为li7-10.a51）控制转移类指令AJMP、LJMP、SJMP、JMP指令(无条件转移)JZ、JNZ指令（累加器判零转移）CJNE指令（比较转移）DJNZ指令（减1条件转移）ACALL、LCALL指令（子程序调用）RET、RETI指令（返回）NOP指令控制转移类指令举例例7-11：将外部RAM地址为0000H—00FFH的256个单元清零。（利用DJNZ指令进行循环程序的控制，参考程序为li7-11.a51）位操作类指令MOV指令（位传送）CLR、SETB、CPL指令（位修正）ANL、ORL指令（位逻辑）JC、JNC指令（以C状态为条件转移）JB、JNB指令（以直接寻址位状态为条件转移）JBC指令位操作类指令举例例7-12：写出下列程序运行后A=？（参考程序为li7-12.a51）第八章

汇编语言程序设计

基本要求掌握MCS—51单片机的汇编语言规则及常用的几种汇编语言程序设计方法。较熟练掌握单片机汇编程序的编制方法。

难点：MCS—51单片机汇编语言的查表程序设计方法。

重点：MCS—51单片机汇编语言常用的几种程序设计方法。

1、程序设计语言机器语言：计算机硬件系统能识别汇编语言：用字母、数字、符号编写高级语言：面向问题或过程的语言2、语言处理程序汇编程序：把汇编语言的源程序翻译成机器语言程序编译程序：把高级语言的源程序翻译成机器语言程序或汇编语言程序解释程序：对用算法语言编写的程序逐句分析并立即得到结果3、汇编语言规则语句格式[<标号>]:<操作码>[<操作数>]；[<注释>]汇编语言伪指令ORG指令（起始）DB指令（定义字节）DW指令（定义字）EQU指令（赋值）DATA指令（数据地址赋值）DS指令（定义存储区）BIT指令（位字节）END指令（汇编结束）4、顺序结构程序设计每一条指令按顺序执行，无分支和循环例8-1：16位无符号二进制数相加，设被加数放在内部RAM的30H和31H单元（30H单元为低位），加数放在内部RAM的40H和41H单元，相加结果存放在30H、31H、32H单元。(参考程序为li7-7.a51）5、分支结构程序设计根据实际问题的不同作出判断，根据判断的结果决定程序的流向正确选择转移指令（无条件、条件转移和散转指令）无条件转移/条件转移程序设计无条件转移：程序的转移方向是编程人员预先安排，与已执行的程序结果无关一般通过指令LJMP、SJMP、AJMP实现条件转移：通过条件转移指令对已执行程序的结果进行判断，满足条件则转移，否则顺序执行。散转程序设计散转指令为JMP@A+DPTRDPTR决定分支转移程序的首地址累加器A的内容动态选择不同的散转入口地址例题见课件6、循环结构程序设计循环程序的结构：（1）循环初值（2）循环体（3）循环修改（4）循环控制（5）结束处理部分循环控制方法（1）计数法例8-2：把8031内部RAM30H以后10个单元的数与40H以后的10个单元的数互换。(参考程序为li8-2.a51）循环控制方法（2）条件控制法例题见课件多重循环程序注意嵌套例8-3：设8031单片机晶振为6MHz，要求用软件设计60ms延时(提示：一个机器周期为2微秒，执行一条DJNZ指令需4微秒）（参考程序为li8-3.a51）7、子程序设计通过指令ACALL和LCALL来实现返回通过RET实现例8-4：用一个基本的延时程序（例8-3的60ms）来满足不同的定时要求，如定时120ms、240ms。（参考程序为li8-4.a51）第九章

定时器/计数器1、定时器/计数器结构2、定时器/计数器功能实质是加法计数器计数频率为一个机器周期定时方式：从初值开始计数直到溢出计数方式：通过引脚T0、T1对外部脉冲计数3、方式选择寄存器（TMOD）

工作方式选择位M1、M0方式0（M1、M0=00）：13位方式1（M1、M0=01）：16位方式2（M1、M0=10）：8位常数自动重装方式3（M1、M0=11）：T0为2个8位定时器和外部计数方式选择位

（C/T）

当C/T＝0时，作为定时器使用；

当C/T＝1时，作为计数器使用。

门控位GATE当GATE＝0时，不受外部引脚电平控制，使用软件将TR0或TR1置1就可以启动定时器工作

当GATE＝1时，只有在引脚为高电平，且将TR0或TR1置1时，才能启动定时器T0或T1工作4、控制寄存器（TCON）控制寄存器（TCON）TF1（TCON.7）：定时器T1溢出标志TR1（TCON.6）：定时器T1运行控制位，当TR1置1，T1启动工作；当TR1置0，T1停止工作。

IE1（TCON.3）：外部中断1请求标志。

IT1（TCON.2）：外部中断1触发方式选择位。

5、定时器/计数器工作方式0由TLx的低5位（高3位未用）和THx的8位组成13位计数器,当TLx的低5位溢出时向THx进位定时方式：定时时间＝（213－Tx初值）×振荡周期×12计数方式：计数最大值=213

6、定时器/计数器工作方式116位定时/计数器定时方式：定时时间＝（216－Tx初值）×振荡周期×12计数方式：计数最大值=216=65536

7、定时器/计数器工作方式2可以自动重装载的8位定时/计数器，THx为常数缓冲器定时方式：定时时间＝（28－TLx初值）×振荡周期×12计数方式：计数最大值=28=256定时器/计数器工作方式3不作要求8、定时器/计数器编程初始化步骤确定定时器／计数器的工作方式,编程TMOD寄存器计算T0或T1中的计数初值，并将其写入TH0、TLO或TH1、TL1根据需要控制CPU对定时器/计数器中断源的开放,编程IE寄存器。启动定时器/计数器工作,若要求用软件启动，则编程将TCON中TR0或TR1位置1，若由外中断引脚电平启动，则需给外引脚加启动电平。9、定时器/计数器应用举例例9-1：利用定时器T0方式1产生一个50Hz的方波，假设8031晶振频率为12MHz,且CPU不作其它工作。（采用查询方式）（参考程序为li9-1.a51）定时器/计数器应用举例例9-2：利用定时器T0方式2计数，每计数150次，使P1.0取反。外部计数信号由P3.4脚引入（参考程序为li9-2.a51）第十章

中断系统

基本要求基本要求：掌握中断源及中断请求标志；掌握中断控制及中断处理过程；掌握外中断源的扩展及中断系统的应用

难点：中断处理过程

重点：中断处理过程和中断系统的应用

1、输入/输出控制方式程序控制方式（完全由CPU控制）中断控制方式DMA方式（不经过CPU，直接在内存和外设之间传数据）中断的概念CPU以外某一事件发生（中断源）CPU停止正在执行的程序CPU执行为该事件服务的程序（预先安排）中断传送方式中断请求中断优先权判别中断响应中断处理中断返回中断请求中断源向CPU发出中断申请（中断的第一步）不同的中断源根据不同原因产生中断请求CPU响应中断后，才能清除中断请求信号中断优先权判别多个中断源同时出现时的问题软件判优（软件查询，为查询的次序）硬件判优（优先权排队电路）中断响应CPU得到申请中断允许寄存器中有关位置1断点地址压入堆栈中断服务程序地址装入PC中断处理由中断服务程序完成首先保护现场执行中断服务子程序恢复现场中断返回恢复断点地址执行主程序2、MCS-51单片机中断系统5个中断源2个中断优先级可以用关中断指令屏蔽所有的中断可以用开中断指令使CPU接收中断申请每个中断源可单独控制每个中断级别均可用软件设置中断源INT0：外部中断0（P3.2脚输入、低）INT1：外部中断1（P3.3脚输入、低）TF0：片内定时器/计数器T0溢出TF1：片内定时器/计数器T1溢出TI/RI：片内串口发送/接收中断请求标志TCONTF0（D5）：T0溢出中断标志（为1）TF1（D7）：T1溢出中断标志IE1（D3）：外部中断1请求源标志IE0（D1）：外部中断0请求源标志IT1（D2）：外部中断1触发控制位0：电平触发1：负边沿触发IT0（D0）：外部中断1触发控制位中断允许寄存器IEEA（D7）:CPU中断开放标志（为1开放）ES（D4）:串口中断允许值ET1（D3）:T1溢出中断允许值EX1（D2）:外部中断1中断允许值ET0（D1）:T0溢出中断允许值EX0（D0）:外部中断0中断允许值中断优先级两个中断优先级低优先级中断可被高优先级中断任何一种中断，一旦得到响应，不会被它的同级中断所中断中断优先级顺序（由高至低）外部中断0T0溢出中断外部中断1T1溢出中断串行口中断优先级寄存器IP可位寻址PS（D4）：串行口中断优先级控制位PT1（D3）：T1中断优先级控制位PX1（D2）：外部中断1优先级控制位PT0（D1）：T0中断优先级控制位PX0（D0）：外部中断0优先级控制位中断处理过程中断响应中断处理中断返回中断响应条件有中断源发出中断请求；

EA＝1，即CPU开放中断；

请求中断的中断源的中断允许位置1，即该中断源可以向CPU发出申请。

中断响应被阻止条件CPU在执行同级或高一级的中断服务程序；现行机器周期不是正在执行指令的最后一个机器周期，即现行指令完成前，不响应任何中断请求；

当前正在执行的是中断返回指令RETI或访问专用寄存器IE、IP的指令。

中断响应过程将响应的优先级状态触发器置1；由硬件清除相应的中断请求标志；执行一条由硬件生成的长调用指令LCALL，自动将断点地址保存起来，将对应的中断入口地址送PC中断入口地址

中断源

入口地址

外部中断0

0003H

定时器T0中断

000BH

外部中断1

0013H

定时器T1中断

001BH

串行口中断

0023H中断服务与返回保护现场；入口程序为长跳转；禁止更高级中断，服务程序关闭中断，返回后再开；RETI影响PC、SP的值。中断请求撤除

采用边沿触发的外部中断标志IEO、IE1和定时器中断标志TF0或TF1，在CPU响应中断后，硬件自动清除，无需其它措施。电平触发时，IE0、IE1受外部引脚直接控制，需通过外加硬件电路配合软件。TI、RI（串口中断请求标志）也不能用硬件自动清除，需在中断服务程序中，用软件清除。外部中断方式的选择电平触发方式

边沿触发方式

3、中断系统的应用中断控制的功能

中断控制就是对4个与中断有关的专用寄存器TCON、SCON、IE、IP进行运行管理和控制，中断服务程序编写中断控制CPU中断的开放与关闭

某中断源的请求允许与禁止各中断源优先级别的设定外部中断请求的触发方式中断服务程序编写CLREA；对于多重中断嵌套更实用

PUSHPSW

PUSHA；保护现场

.............

SETBEA；开中断，允许CPU响应高级中断

服务程序

CLREA；关中断

.............

POPA；恢复现场POPPSW

SETBEA

RETI例题见课件相应章节第十一章串行接口（选修）（略）第十二章单片机系统扩展

基本要求基本要求：掌握单片机的片外总线结构；掌握外部程序存储器、外部数据存储器、外部EEPROM、I/O接口的扩展方法难点：外部程序存储器和外部数据存储器扩展时地址的选择

重点：外部程序存储器和外部数据存储器扩展时地址的选择

1、单片机的片外总线结构

地址总线数据总线控制总线（WR、RD、PSEN、ALE、EA）2、外部程序存储器扩展程序存储器有单独的地址编号（0000H—FFFFH），可寻址64KB范围片内EPROM与片外EPROM采用相同的操作指令程序存储器使用单独的控制信号和指令地址选择大多采用线选法，而不用地址译码法外部程序存储器扩展原理图

单片外部程序存储器扩展举例多片程序存储器扩展线选法译码法线选法举例译码法举例3、外部数据存储器扩展

RAM与EPROM地址重叠编号I/O口及外设与RAM实行统一编址RAM只使用WR与RD控制线，而EPROM使用PSEN控制线访问内部RAM和外部RAM，应选用不同的指令外部数据存储器扩展原理图单片外部数据存储器扩展举例4、外部EEPROM扩展外部EEPROM特点：能在线修改无需设置单独的擦抹操作能快速读出。读取指令码或数据的操作与普通EPROM相同。外部EEPROM扩展举例5、I/O接口的扩展

外部RAM和I/O口统一编址I/O口扩展用芯片主要有通用可编程的I/O芯片和TTL、CMOS锁存器、缓冲器电路芯片两大类。通用可编程I/O扩展芯片有Intel公司的8155、8255、8243、8279等。I/O扩展用74LSTTL芯片有74LS373、377、244、273、367等。简单I/O口扩展举例第十三章单片机接口技术

基本要求掌握单片机键盘的接口原理；掌握LED显示器的接口原理；掌握微型打印机的接口设计；掌握MCS—51单片机与8位A/D转换器的接口设计；掌握MCS—51单片机与DAC0832的接口设计。

基本要求难点：用8155实现键盘/显示器接口的设计；MCS—51单片机与8位A/D转换器的接口电路时序及MCS—51单片机与DAC0832的接口电路。

重点：单片机键盘的接口原理；MCS—51单片机与8位A/D转换器的接口电路与编程；LED显示器的接口原理。

1、键盘的工作原理一组按键开关的集合为机械弹性开关，均利用机械触点的合、断作用平时键的两个触点处于断开状态按下键时，它们被短接在闭合及断开的瞬间均伴随着一连串的抖动抖动的时间长短由按键的机械特性决定，一般为5—10ms，这是一个重要的时间参数按键的确认反应在电压上就是呈现高、低电平通过高、低电平状态的检测，便可确认按键按下与否消除抖动的影响消除按键抖动的措施硬件法软件法（利用延时程序）键盘的扫描为逐行逐列地检查键盘状态的过程扫描由键盘的扫描程序来完成，解决下列问题:

监测有无按键按下有键按下后，在无硬件去抖电路时，应用软件延时的方法消除抖动的影响有可靠的、满足要求的逻辑处理方法。如锁定功能。输出确定的键值以满足散转程序的要求。

键盘的控制方式

程序控制扫描方式中断控制方式，有两种：定时控制方式外部中断控制方式2、显示器接口原理

显示器是最常用的输出设备发光二极管显示器(LED