微机原理与接口技术》期末复习.ppt

1、微机原理与接口技术2004级,期末复习,微机原理与接口技术上,第一章 微处理机概论 第二章 MCS-51硬件结构 第三章 MCS-51指令系统 第四章 汇编语言程序设计 第五章 MCS-51的存储器,微机原理与接口技术下,第六章 输入输出与中断 第七章 MCS-51的定时器 第八章 并行接口技术 第九章 串行接口技术 第十章 人-机接口技术 第十一章 模拟接口技术,第一章 微处理机概论（1）,一、数制 二进制、十进制、十六进制 二、数码 定点数的原码、反码、补码（无符号数、有符号数、正数、负数） ASCII码 BCD码（压缩BCD码、非压缩BCD码） 七段显示码（字形码、字位码） 指令机器码（

2、操作码、地址码）,第一章 微处理机概论（2）,三、基本概念 微处理机、微型计算机、微型计算机系统、单片机 四、计算机工作过程 取指令译码指令执行指令,第二章 MCS-51硬件结构（1）,一、CPU结构 运算器：8位ALU、布尔处理器 控制器：PC、取指令、译码、指令执行 寄存器：工作寄存器、位寻址区、通用 SFR区：特殊寄存器（A、B、PSW、SP、DPTR）、I/O接口寄存器（P0-P3、T0、T1、串行口、电源控制、中断控制）,第二章 MCS-51硬件结构（2）,二、存储器组织 存储器结构组织：普林斯顿结构、哈佛结构 物理空间：四个物理空间 片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器、

3、片外数据存储器 逻辑空间：三个逻辑空间 片内外统一的程序存储器区、片内数据存储器区、片外数据存储器区,第二章 MCS-51硬件结构（3）,三、堆栈 堆栈形式：硬件堆栈、软件堆栈（满顶、空顶、向上生成、向下生成） MCS-51堆栈：堆栈指针为7位的满顶法向上生成软件 使用特点：数据后进先出,第三章 MCS-51指令系统（1）,一、指令支持的操作数 位： 存储单元中的某一个二进制位； 字节： 8位无符号数， 表达范围为0255； 短整数： 8位有符号数， 表达范围为-128+127； 字： 16位无符号数， 表达范围为065535 （仅支持乘法的操作结果及地址）,第三章 MCS-51指令系统（2）

4、,二、指令支持的寻址方式 七种寻址方式的操作与源数据支持区域 位寻址： 位寻址区 立即寻址： ROM区 直接寻址： 片内RAM低128B及SFR部分单元 寄存器寻址： 片内RAM低128B及SFR 寄存器间接寻址：片内RAM及片外RAM区 变址寻址： ROM区 相对寻址： ROM区,第三章 MCS-51指令系统（3）,三、五大类指令 指令助记符、寻址方式、操作过程、操作结果、操作时间 数据传送类指令：MOV A，DPL 算术运算类指令：ADD A，R2 逻辑操作类指令：OR A，#04H 程序控制类指令：SJMP 布尔操作类指令：SETB P1.0,第四章 汇编语言程序设计（1）,一、程序设计

5、语言 机器语言、汇编语言、高级语言 二、汇编语言源语句 四要素的内容及其规定 标号段 操作码段 操作数段 注释段,第四章 汇编语言程序设计（2）,三、汇编语言伪指令 常用伪指令ORG、EQU、DB、DW、DS、bit、END等 四、汇编语言程序设计方法 三种基本模块和子程序结构 顺序结构模块 条件结构模块 循环结构模块 子程序,第五章 MCS-51的存储器（1）,一、存储器的分类 内存： 主存储器，通过三总线寻址 外存： 辅存储器，通过I/O方式寻址 RAM： 随机存取存储器 ROM： 只读存储器,第五章 MCS-51的存储器（2）,二、存储器的寻址 总线寻址、I/O寻址、三总线、译码方法、译

6、码器件 数据总线：双向，DB， 地址总线：单向，AB， 控制总线：定向，CB， 全译码、线性译码、特殊译码 74LS138、74LS139、74LS32、74LS08,第五章 MCS-51的存储器（3）,三、存储器的扩展 程序存储器的扩展 8031构成系统时，扩展2764 数据存储器的扩展 扩展8K的RAM芯片6264,第六章 输入输出与中断(1),一、微型计算机的构成形式,CPU,存储器,I/O 接 口,I/O 接 口,输 入 设 备,输 出 设 备,数据,图表,控制,程序 数据 采样,主 机,第六章 输入输出与中断(2),二、MCS-51最小系统,P2。4 P2。3 P2。2 P2。1 P

7、2。0 P0。7 P0。0 ALE PSEN EA,74LS 373,A12 A8 A7 A4 A3 A0 D7 D4 D3 D0 OE CS,8031,2764,复位,晶振,IN7 Q7 IN6 Q6 IN5 Q5 IN4 Q4 IN3 Q3 IN2 Q2 IN1 Q1 IN0 Q0 G OE,8031 P2.4 P2.0 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 RST P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 ALE XTAL1 RD XTAL2 WR EA PSEN,A12 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D7 D0 OE WE CE2 CE1 6264,74LS13

8、8的Y3 至2764的OE,+5V,+5V,第六章 输入输出与中断(3),三、MCS-51的三总线结构 1、 地址总线： AB 特点：单向 16位 P0口与地址、数据总线分时复用概念； 透明型8D锁存器与ALE下降沿配合低8位地址分离概念； 2、 数据总线： DB 特点：双向 8位 3、 控制总线： CB 特点：定向 6根,第六章 输入输出与中断(4),四、MCS-51CPU的读写时序： 1、 四种周期； 振荡周期P 、时钟周期S、机器周期T、指令周期的定义； 振荡周期P 、时钟周期S、机器周期T、指令周期与主振频率之间的关系； 2、 读写时序；,第六章 输入输出与中断(6),五、接口技术的三

9、信息： 1、数据信号 数字或符号，如二进制数、BCD码、ASCII码等 2、状态信号 设备的运行状态，例如打印机是否“忙”、打印纸是否用完等 3、控制信号 CPU在传送数据过程中发给外设的命令,第六章 输入输出与中断(6),六、 CPU与外设的硬件连接图,CPU,I/O 设 备,数据（端口）寄存器,状态（端口）寄存器,控制（端口）寄存器,地 址 译 码,第六章 输入输出与中断(7),七、CPU对外设的访问方式 1、端口独立寻址I/O方式： 端口单独编址构成I/O空间，CPU用专门设置的输入输出指令来访问I/O端口。 2、存储器映象的 I/O方式： I/O端口与寄存器、数据存储器单元统一编址，即

10、存储空间划出一部分给外设端口，CPU不设置专门的输入输出指令，将外设端口当作一个寄存器或数据存储器的单元来对待。,第六章 输入输出与中断(8),八、对外设访问的指令： 1、指令类型： MOVXA，DPTR MOVXA，Rj ；j=0、1 MOVXDPTR，A MOVXRj，A ；j=0、1 2、指令时序：,MCS-51CPU读片外存储器的时序图,P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6, 第 一 机 器 周 期 第 二 机

11、 器 周 期 ,F0 ALE PSEN P2口 P0口 373出 RD,PCH出 PCH输出 PCH或P2输出 PCH出,指令 PCL 指令 PCL 数据 PCL 指令,PCL出 PCL输出 PCL输出 PCL输出,MOVX的读指令时序,返回,输入输出指令的硬件反映,1、MOVX A，DPTR DPLP0.0P0.7 DPHP2.0P2.7 RD的上升沿将P0口上的数据取入A中 2、MOVX DPTR，A DPLP0.0P0.7 DPHP2.0P2.7 WR的上升沿将A中的数据挂放到P0口上,第六章 输入输出与中断(9),九、 CPU与外设数据传送方式： 1、无条件传送方式 特点：外设必须已经

12、准备好，简单但易出错 2、查询方式 特点：CPU有足够的时间查询联线上状态，工作效率低下 3、中断方式 特点：CPU须有硬件中断系统，效率高 4、直接存储器存取（DMA）方式 特点：硬件控制数据传送过程，更快,第六章 输入输出与中断(10),十、 I/O 接口的作用 锁存作用：解决速度匹配问题。 隔离作用：解决总线竞争问题。 变换作用：解决数据匹配问题。 联络作用：解决传输同步问题。,第六章 输入输出与中断(11),十一、 I/O 接口的分类 1、按使用角度分：系统接口、应用接口 2、按使用范围分：通用接口、专用接口 3、按传输形式分：并行接口、串行接口 4、按信号类型分：数字接口、模拟接口,

13、第六章 输入输出与中断(12),十二、中断的基本概念 1、中断的本质 硬件调用子程序的过程 2、中断源 能够产生中断的内部或外部事件 3、中断优先级 同时申请中断时响应的次序 4、中断的嵌套 中断过程中响应另一次中断,第六章 输入输出与中断(13),十三、MCS-51 中断系统 1、 MCS-51 中断系统的组成 MCS-51 中断系统由5个（或6个）中断源及中断允许、中断屏蔽、中断优先权选择三级控制组成。 2、 MCS-51 中断入口 程序存储器中的67个特殊地址 3、 MCS-51 中断控制 相关的特殊功能寄存器SCON、TCON、IE、IP 的使用方法,第六章 输入输出与中断(14),4

14、、 MCS-51 中断的检测、阻断与响应 每个机器周期检测、三种情况下阻断、响应中断后同级和低优先级不能打断。 5、 MCS-51 中断的应用编程 CPU开中断与关中断； 某个中断源中断请求的允许或屏蔽； 各中断源优先级别的设定； 外部中断请求的触发方式设定。,第七章 MCS-51的定时器（1）,一、定时器/计数器概念 1、定时器/计数器的结构方法 加法计数器、减法计数器 2、定时器/计数器的应用及扩展应用 定时、计数、可靠性定时、输入事件计时、定时输出事件,第七章 MCS-51的定时器（2）,二、MCS-51的 定时器/计数器 1、 MCS-51的 定时器/计数器结构 两个16位可编程定时器

15、/计数器，即由两个特殊功能寄存器TCON和TMOD及T0、T1组成 2、 MCS-51 定时器/计数器的四种工作方式 T0的四种工作方式和T1的三种工作方式 3、 MCS-51 定时器/计数器的应用编程 工作方式选择、初始化编程、初值的计算、运行过程中计数值的读取,第八章 并行接口技术(1),一、MCS-51的片内并行I/O口： 1、P0口 AD0AD7、准双向口 2、P1口 准双向口 3、P2口 D8D15、准双向口 4、P3口 准双向口、第二功能,第八章 并行接口技术(2),二、可用于片内并行 I/O口的指令： 1、位寻址指令： 位传送（2条） 位逻辑操作（7条） 位测试转移（3条） 2、

16、字节寻址指令： 字节数据传送（9条） 字节逻辑操作（6条） 字节增量、减量（2条） 字节比较、控制（2条）,第八章 并行接口技术(3),三、简单并行口扩展： 1、简单并行输入口扩展 使用TTL电路：74LS244 2、简单并行输出口扩展 使用TTL电路：74LS273,第八章 并行接口技术(4),四、可编程并行接口8255： 1、8255的结构特点 A组：8位A口、4位C上口 B组：8位B口、4位C下口 2、8255的寄存器 工作方式控制字 C端口置位/复位控制字 A、B、C端口的输入输出数据寄存器,第八章 并行接口技术(5),3、8255的工作方式 基本输入/输出工作方式 即方式0：A、B、

17、C口均可实现 选通输入/输出工作方式 即方式1：A口、B口均可实现 C上口供A口、C下口供B口联络 双向传送工作方式 即方式2：仅A口可实现 C口的5根线供A口联络,第八章 并行接口技术(6),五、可编程并行接口8155： 8155的内部资源 14位减法计数器构成的定时器 256单元8位的静态随机存取存储器（RAM） 三个并行I/O端口：8位的A端口和B端口及6位的C端口,A口,B口,C下4,C上4,A组 控制,B组 控制,读/写 控制 逻辑,数据 总线 缓冲,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 RD WR A1 A0 RESET CS,PA7 PA0 PC7 PC4 PC3 PC

18、0 PB7 PB0,8,8,8,8,8,8,4,4,4,4,4,3,CPU接口,内部逻辑,外设接口,8255A的结构框图,第九章 串行接口技术(1),一、通讯的一般概念： 1、通讯方法： 并行通讯 串行通讯 同步通讯、异步通讯 2、串行通讯的三种方法： 单工传送方式 半双工传送方式 全双工传送方式,第九章 串行接口技术(2),二、 MCS-51片内串行通讯口： 1、片内串行通讯口结构： 串行接收器 串行发送器 2、串行通讯口的端口寄存器 串行口控制寄存器SCON（地址为98H） 电源控制寄存器PCON（地址为97H） PCON的最高位SMOD 串行口接收、发送数据缓冲器（99H）,第九章 串行

19、接口技术(3),三、串行口的四种工作方式： 1、工作方式0 同步通讯方式，波特率固定 2、工作方式1 异步通讯方式（8位数据），波特率可变 3、工作方式2 异步通讯方式（9位数据），波特率半固定 4、工作方式3 异步通讯方式（9位数据），波特率可变,第九章 串行接口技术(4),四、多机通讯： 1、多机通讯采用的工作方式 工作方式2或工作方式3 2、多机通讯的工作过程 给从机分配序号、主机发地址帧TB8=1、从机设SM2=1接收、接收到自己地址的从机使SM2=0、主机发数据帧TB8=0、只有SM2=0的从机才能接收数据帧,第九章 串行接口技术(5),五、片内串行口的应用： 1、工作方式0的应用

20、扩展并行输入口 扩展并行输出口 2、工作方式1的应用 终端设备 双机通讯 3、工作方式2、3的应用 多机通讯 双机通讯,第十章 人-机接口技术(1),一、常用输入设备与特点： 1、 扳动开关 特点是两种状态，以手的扳动来转换； 2、 拨盘开关 特点是8、4、2、1BCD编码，拨动后半个字节内容改变； 3、 按钮开关 特点是两种状态，手动按下为暂态，手放开后恢复常态（常开、常闭）； 4、非编码键盘 特点是多个按钮构成矩阵式结构。,第十章 人-机接口技术(2),二、非编码键盘的接口方法： 1、硬件接口 行列矩阵方式 2、软件接口 键盘输入的软件工作过程： 判断有否键按下 有键按下则键去抖动 防串键

21、措施 被按下的键的键值处理,第十章 人-机接口技术(3),三、常用输出设备与特点： 1、发光二极管LED 本质上是一个PN结，流过一定电流发光。 2、 LED七段数码管 八个LED按一定规律构成的数码显示管。 3、 LED矩阵显示器 多个LED按行列式矩阵规律构成的显示器 4、LCD显示器 电压型器件，功耗极小。为防止液晶失效，需用交流驱动。,第十章 人-机接口技术(4),四、七段LED数码管应用： 1、硬件接口 共阳极七段LED数码管，控制极为低电平时点亮 共阴极七段LED数码管，控制极为高电平时点亮 静态显示，每个数码管都需一个锁存器 动态显示，字形码锁存与字位码锁存,第十章 人-机接口技

22、术(5),2、软件接口 静态显示：只需向每位数码管的锁存器的地址上送入显示内容的七段显示码 动态显示：按显示内容的次序送出字型码（七段显示码）后送出显示位置的字位码，显示停留若干时间（通常为1毫秒）后再显示下一位,第十一章 模拟接口技术(1),一、模拟通道的构成： 1、模拟输入通道 由传感器、放大器、多路转换开关、采样保持器、A/D转换器、I/O接口等部分组成 2、模拟输出通道 由I/O接口、缓冲锁存器、D/A转换器、模拟滤波器、功率放大器等部分组成,第十一章 模拟接口技术(2),二、常用D/A转换器芯片（DAC0832）： 1、DAC0832的结构特点 8位输入寄存器、 8位DAC寄存器、 8位D/A转换器三大部分组成 即有二级缓冲器可分别控制用以锁存用于转换的数字信号 所以可以有双缓冲、单缓冲、直通这三种工作方式,2、DAC0832结构框图（1）,DAC0832结构框图,8位 输入 寄 存 器,8位 DAC 寄 存 器,8位 D/A 转 换 器,RFB,VREF RFB IOUT1 IOUT2 AGND VCC DGND,ID7 ID0 ILE CS W