單片機(jī)考試提綱部分答案

1、第一部分微機(jī)基礎(chǔ)知識一、不同數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1，二進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)按權(quán)展開后在相加求和（2）把十六進(jìn)制數(shù)FA5H轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)。2，十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)，需要把整數(shù)部分和小數(shù)部分，分開分別轉(zhuǎn)換，然后拼合起來。整數(shù)部分采用“除基數(shù)取余”法；小數(shù)部分采用“乘基數(shù)取整”法。二、有符號數(shù)的表示方法1，機(jī)器數(shù)、真值、字長的概念機(jī)器數(shù)：計算機(jī)中以二進(jìn)制形式表示的數(shù)。真值|：機(jī)器數(shù)所代表的數(shù)值。字長：計算機(jī)在次運算中處理所對應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)稱為計算機(jī)的字長。2，原碼、反碼、補(bǔ)碼的概念（1）微型計算機(jī)采用補(bǔ)碼的

2、目的是什么（2）微型計算機(jī)采用補(bǔ)碼的目的是什么？計算機(jī)中的減法可以用補(bǔ)碼的加法運算三、微型計算機(jī)系統(tǒng)和單片機(jī)的概念1，微處理器MPU（Microprocessor Unit）微處理器簡稱為MPU或者P。微處理器是將計算機(jī)的核心部件運算器和控制器集成在一個芯片中。微處理器具有解釋指令、執(zhí)行指令和與外部交換數(shù)據(jù)的能力。在計算機(jī)中，運算器和控制器合起來稱為中央處理單元（CentralProcessing Unit），簡稱CPU。2，微處理器是構(gòu)成微型計算機(jī)的核心部件，就目前情況下，其基本組成包括那三個部分？運算器、控制器、寄存器3，內(nèi)部寄存器（Internal Storage），針對MCS51系列單

3、片機(jī)CPU內(nèi)部，從功能上講有那些寄存器？1 累加器（A）2 數(shù)據(jù)寄存器（DR）主要指ROM， 包括RAM3 指令寄存器IR及指令譯碼器ID4 程序計數(shù)器PC5 地址寄存器AR4，內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容15，微型計算機(jī)硬件系統(tǒng)的連接結(jié)構(gòu)（1） 畫出計算機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。ROMRAM時鐘數(shù)據(jù)總線DB地址總線ABCPU控制總線CBI/O接口I/O接口外設(shè)外設(shè)（2） 什么是總線（BUS）？總線是計算機(jī)各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線（3） 系統(tǒng)總線按功能分可以分成那三類？數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線第二部分89C51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)和原理單片機(jī)（SingleChip Micro Computer）是將微

4、處理器MPU、一定容量的RAM和ROM、I/O口、定時器、內(nèi)部總線等全部集成在一片大規(guī)模集成芯片中，而構(gòu)成的具有基本功能的計算機(jī)。1，89C51單片機(jī)的基本配置組成（1）89C51單片機(jī)在片內(nèi)包括那些基本配置單元？1 一個8位的80C51微處理器 CPU2 片內(nèi)256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器RAM/SFR，用以存放可以讀/寫的數(shù)據(jù)，如運算的中間結(jié)果、最終結(jié)果以及欲顯示的數(shù)據(jù)等3 片內(nèi)4KB程序存儲器Flash ROM ， 用以存放程序、一些原始數(shù)據(jù)和表格4 4個8位并行I/O端口P0P3，每個端口既可以用作輸入，可以刻用作輸出5 兩個16位的定時器/計數(shù)器，每個定時器/計數(shù)器都可以設(shè)置成計數(shù)方式，用以對

5、外部事件進(jìn)行計數(shù)，也可以設(shè)置成定時方式，并可以根據(jù)技術(shù)或定時的結(jié)果實現(xiàn)計算機(jī)控制6 具有5個中段源、兩個中斷優(yōu)先級的中斷控制系統(tǒng)7 一個全雙工UART的串行I/O口，用于實現(xiàn)單片機(jī)之間或單片機(jī)與PC機(jī)之間的串行通信8 片內(nèi)震蕩器和時鐘產(chǎn)生電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接，最高允許震蕩頻率為24MHz9 89C51/S51單片機(jī)與8051相比，具有節(jié)電工作方式，即休閑方式及掉電方式2，89C51單片機(jī)（MCS51）引腳及功能（1）89C51（MCS51）單片機(jī)的40只引腳按其功能來分，可分為那三部分？1 電源及時鐘引腳2 控制引腳3 I/O引腳3，89C51單片機(jī)存儲器配置MCS51系列單片機(jī)

6、與一般的微機(jī)的存儲空間的配置方式很不相同。一般的微機(jī)（如X86系列）只有一個存儲地址空間，即ROM和RAM安排在一個地址空間的不同區(qū)域內(nèi)。CPU訪問存儲器時，一個地址對應(yīng)一個存儲單元，這個存儲單元可以是ROM也可以是RAM，而且使用同樣的訪問指令。這種存儲結(jié)構(gòu)成為普林斯頓結(jié)構(gòu)（Structure of Princeton）。MCS51系列單片機(jī)的存儲器在結(jié)構(gòu)上分為：程序存儲器空間和數(shù)據(jù)存儲器空間。而這兩大存儲器空間又可以分為4個存儲空間：片內(nèi)程序存儲器空間和片外程序存儲器空間；片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器空間和片外數(shù)據(jù)存儲器空間。這種把程序存儲器空間和數(shù)據(jù)存儲器空間分開的結(jié)構(gòu)，被稱為哈佛結(jié)構(gòu)（Structu

7、re ofHarvard）。（1）對使用者來說存儲空間可分為那三塊？地址又是如何編址的？存儲容量分別有多大？1. 片內(nèi)、片外統(tǒng)一地址0000HFFFFH的64KB程序儲存器地址空間（采用16為地址）2. 64KB片外數(shù)據(jù)存儲器地址空間，地址也在0000HFFFFH（采用16位地址）范圍內(nèi)編址3. 256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器地址空間（采用8位地址）（2）分別寫出用于三塊存儲空間的數(shù)據(jù)傳輸指令。4，片內(nèi)RAM2（1）低128字節(jié)RAM見教材P28，圖28可微尋址RAM區(qū)域的字節(jié)地址的起始字節(jié)地址為××H，終止字節(jié)地址為××H。（2）高128字節(jié)RAM見教材P28，

8、圖295，時鐘電路及89C51 CPU時序（1）振蕩周期與節(jié)拍、狀態(tài)S、時鐘周期、機(jī)器周期機(jī)器周期是指CPU訪問存儲器一次所用的時間。MCS51規(guī)定一個機(jī)器周期為6個狀態(tài)，并依次表示為S1S6。一個狀態(tài)S，包括了二個節(jié)拍P1和P2，所以一個機(jī)器周期共有12節(jié)拍，分別記為：S1P1、S1P2、.、S6P2。由于一個機(jī)器周期包含12個振蕩周期，因此機(jī)器周期就是振蕩脈沖-分頻后的周期信號。（3）指令周期計算機(jī)的一條指令由一個或多個字節(jié)構(gòu)成，執(zhí)行一條指令所需要的時間為指令周期。指令周期根據(jù)指令的不同而不同，可包含-個到-個機(jī)器周期。4時序定時單位振蕩周期是：晶振的振蕩周期，為最小的時序單位。時鐘周期（

9、狀態(tài)周期）是：振蕩頻率經(jīng)單片機(jī)內(nèi)的二分頻器分頻后提供給片內(nèi)CPU的時鐘周期。因此一個狀態(tài)周期包含2個振蕩周期機(jī)器周期：1個機(jī)器周期由6個狀態(tài)周期即12個振蕩周期組成，是計算機(jī)執(zhí)行一條指令所需時間的定時（計時）單位。指令周期：執(zhí)行一條指令所需的時間，可包含1個到4個機(jī)器周期。當(dāng)單片機(jī)外接12MHZ石英晶體時，各個周期的計算表達(dá)式如下：振蕩周期時鐘周期機(jī)器周期指令周期（14）機(jī)器周期14 s35，CPU取指令、執(zhí)行指令時序指令系統(tǒng)中的指令可按長度分為單字節(jié)指令、雙字節(jié)指令和3字節(jié)指令。執(zhí)行這些指令所需機(jī)器周期是不同的，概括起來有：單字節(jié)單機(jī)器周期指令，單字節(jié)雙機(jī)器周期指令，雙字節(jié)單機(jī)器周期指令，雙

10、字節(jié)雙機(jī)器周期指令，3字節(jié)都是雙機(jī)器周期指令，乘、除法指令則為4個機(jī)器周期指令6，輸入輸出端口（并行IO口）MCS51系列單片機(jī)共有 4 個 I/O口，每個I/O端口由鎖存器、輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器器組成，其中的鎖存器屬于SFR。這4個I/O端口分別記為 P0 P 3 ，這4個8位并行I/O口不但可以按字節(jié)尋址，而且還可以按位尋址。故而使用這些端口可以很方便地實現(xiàn)CPU與外部設(shè)備的連接與信息交換。7，準(zhǔn)雙向口的概念P0P3都是準(zhǔn)雙向口，準(zhǔn)雙向口的意思是作為輸入口使用時先要向端呈“1”。第三部分指令系統(tǒng)1，指令和程序設(shè)計語言指令是CPU根據(jù)人的意圖來執(zhí)行某種操作的命令。一臺計算機(jī)所能執(zhí)行的全部指

11、令的集合稱為這個CPU的指令系統(tǒng)。能被計算機(jī)直接識別和執(zhí)行的程序，稱為目標(biāo)程序（Object Program）。用二進(jìn)制碼直接編寫目標(biāo)程序是很困難和費時的事情。于是人們采用了英文縮寫的符號，即指令助記符來表示指令。這樣就一種程序語言-匯編語言（AssemblyLanguage）。2，指令構(gòu)成及格式微型計算機(jī)的指令系統(tǒng)由幾十條至幾百條指令構(gòu)成，每條指令由兩個字段構(gòu)成，即操作碼（OpCode）字段和操作數(shù)（Operand）字段。操作碼字段是表明指令執(zhí)行何種性質(zhì)的操作。例如加法操作、減法操作、傳送操作等。在匯編語言中用助記符（Mnemonic）代表。操作數(shù)字段是指明指令執(zhí)行的操作所需要的操作數(shù)。在操

12、作數(shù)字段中，可以是操作數(shù)本身或操作數(shù)地址。指令中操作數(shù)可以是一個或者兩個，前者稱為單操作數(shù)指令，后者稱為雙操作數(shù)指令。而雙操作數(shù)又分為源操作數(shù)SRC（Source）和目的操作數(shù)DST（Destination），在指令執(zhí)行之前，SRC和DST均為參加運算處理的兩個操作數(shù)，指令執(zhí)行之后，DST中存放運算處理的結(jié)果。操作碼目的操作數(shù)，源操作數(shù)操作碼和操作數(shù)都對應(yīng)著二進(jìn)制代碼，指令代碼有若干字節(jié)組成。對于不同的指令，指令的字節(jié)數(shù)或許相同、或許不同。MCS51的指令系統(tǒng)中，有單字節(jié)指令、雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令。3，尋址方式尋址方式就是在指令中說明操作數(shù)所在地址的方法。即按什么方式找到操作數(shù)所在的地址。M

13、CS51系列單片機(jī)共有7種尋址方式：寄存器尋址（RegisterAddressing）直接尋址（DirectAddressing）立即尋址（ImmediateAddressing）寄存器間接尋址（RegisterAddressing）變址尋址（IndexedAddressing）相對尋址（RelativeAddressing）位尋址（BitAddressing）4，89C51單片機(jī)的指令系統(tǒng)MCS51指令系統(tǒng)共有111條指令，分為5大類；數(shù)據(jù)傳送類指令（29條）；算術(shù)運算類指令（24條）；邏輯運算及位移類指令（24條）；控制轉(zhuǎn)移類指令（17條）；位操作類指令（17條）；第四部分中斷系統(tǒng)1，中斷

14、的概念計算機(jī)的中斷處理技術(shù)解決了兩個根本問題。第一個問題是在輸入輸出過程中提高了CPU的執(zhí)行效率，；第二個問題是在算計系統(tǒng)工作中能對外界隨機(jī)發(fā)生的事件做出及時的處理，。當(dāng)CPU正在運行主程序時，外界隨機(jī)發(fā)生了某一事件（如一個電平發(fā)生變化、一個脈沖沿的產(chǎn)生或一個計數(shù)器的計數(shù)溢出等）請求CPU即刻去處理，于是CPU暫時中止當(dāng)前運行的程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行處理所發(fā)生事件的程序。中斷事件處理完成后，CPU再回到原來運行程序被中止的地方，繼續(xù)運行原來的程序。這樣的過程稱 中斷 。實現(xiàn)這種功能的部件稱 中斷系統(tǒng) 。產(chǎn)生中斷的請求的源，稱為 中段源 。中斷源向CPU提出數(shù)據(jù)、信息處理請求 ，稱為中斷服務(wù)處理。CPU

15、暫時中止當(dāng)前運行的程序，轉(zhuǎn)去處理中斷請求處理的事件，稱為CPU的。對中斷事件的整個處理過程，稱為。中斷處理完畢，再回到原來被中止的地方，稱為 中斷返回 。2，89C51中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及中斷控制89C51單片機(jī)中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖53所示。從圖中可以看出，89C51單片機(jī)有5個中斷源，4個中斷控制寄存器（IE、IP、TCON和SCON），用來控制中斷的類型、中斷的開與關(guān)和中斷的優(yōu)先級。89C51單片機(jī)的中段系統(tǒng)有兩個優(yōu)先級，每個中斷源都可以編程為高優(yōu)先級或低優(yōu)先級中斷源?？梢詫崿F(xiàn)二級中段服務(wù)程序的嵌套。1，89C51單片機(jī)的中斷源89C51共有個中斷源：個外部中斷源；個定時器溢出中斷源；個串行中

16、斷源。外部中斷（INT0和INT1）：外部中斷包括外部中斷0和外部中斷1。外部中斷的中斷請求信號是由89C51單片引腳INT0（P3.2）和INT1（P3.3）輸入。外部中斷請求信號有二種信號方式：1， 方式；2， 方式。內(nèi)部定時和外部計數(shù)中斷：單片機(jī)內(nèi)部有二個定時器計數(shù)器（T0T1），對脈沖信號進(jìn)行計數(shù)。設(shè)記數(shù)，則每來一個脈沖，記一次記在和內(nèi)，這種計數(shù)方式稱為定時方式。 這種計數(shù)方式稱為計數(shù)方式。有以上的兩種方式可見，定時器計數(shù)器是同一個脈沖計數(shù)結(jié)構(gòu)，僅僅因為輸入脈沖的方式不同而被稱為定時器或計數(shù)器。就其實質(zhì)T0和T1都是計數(shù)器。當(dāng)計數(shù)器計數(shù)滿后再計數(shù)就會發(fā)生溢出（計數(shù)值為FFFFH再加1）

17、，單片機(jī)硬件會自動設(shè)置一個溢出標(biāo)志位，CPU查到這個標(biāo)志位為1時，便激活定時器計數(shù)器中斷。串行口中斷：串行口中斷是為了串行口通訊而設(shè)置的。每當(dāng)串行口發(fā)送或接受完一幀數(shù)據(jù)時，就自動將串行口發(fā)送或接收中斷標(biāo)志位置1。當(dāng)CPU查到發(fā)送或接收中斷標(biāo)志位是1時，便激活串行中斷。串行中斷是單片機(jī)內(nèi)部自動發(fā)生的，不需要在芯片外設(shè)置引入端。2，中斷控制中斷控制是單片機(jī)提供給用戶控制中斷的一些手段，要實現(xiàn)對中斷的控制，用戶只能通過以下4個SFR寄存器來實施：定時器控制寄存器TCON（用6位）；串行口控制寄存器SCON（用2位）；中斷允許寄存器IE；中斷優(yōu)先級寄存器IP；通過對以上4個特殊功能寄存器的各位進(jìn)行置位

18、或復(fù)位操作，可以實現(xiàn)對中斷的控制。3，中斷響應(yīng)及中斷處理過程中斷響應(yīng)就是CPU對中斷源提出的中斷請求予以接收。中斷處理過程包括3個過程階段：中斷響應(yīng)、中斷處理和中斷返回。當(dāng)CPU執(zhí)行主程序的第K條指令時，外設(shè)向CPU提出中斷請求，CPU接收中斷請求，在第K條指令執(zhí)行完后，中斷主程序的執(zhí)行，保存斷點地址（第K+1條指令的地址），轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)程序，這即為中斷響應(yīng)。CPU執(zhí)行中斷服務(wù)程序，即為中斷服務(wù)。CPU執(zhí)行完中斷服務(wù)程序之后，CPU返回到主程序第K+1條指令處繼續(xù)執(zhí)行主程序，即為中斷返回。4，中斷響應(yīng)的自主操作過程中斷響應(yīng)自主操作過程從一般用戶的使用出發(fā)大致可以簡述如下：CPU按IP設(shè)定的優(yōu)先

19、級響應(yīng)中斷，對于設(shè)定為同優(yōu)先級的中斷響應(yīng)順序按片內(nèi)硬件的查詢順序響應(yīng)中斷。CPU接收一個中斷請求后，會自動阻止除高優(yōu)先級以外的一切中斷請求。如果CPU接收的中斷源在IP中設(shè)為高優(yōu)先級，那么一切中斷請求都會被阻止。CPU接收中斷請求后，CPU會自動將主程序的斷點地址壓入堆棧保存。程序計數(shù)器PC的內(nèi)容會自動裝入中斷源對應(yīng)的矢量地址。所謂矢量地址就是與中斷源對應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址。中斷矢量地址表，見表51。表51中斷源及其對應(yīng)的矢量地址第五部分定時器89C51內(nèi)部有兩個可編程的定時器計數(shù)器，分別稱為定時計數(shù)器T0和定時計數(shù)器T1（簡稱定時T0；定時器T1）。T0和T1有四種工作模式可供用戶編程

20、選擇。1，定時計數(shù)器結(jié)構(gòu)及概述定時計數(shù)器的結(jié)構(gòu)圖如圖61所示。CPU是通過內(nèi)部總線與定時計數(shù)器交換數(shù)據(jù)。定時計數(shù)器T0由兩個8位寄存器TH0和TL0組成；而定時計數(shù)器T1也是由兩個8位寄存器TH1和TL1組成。TH0（TH1）存儲高8位數(shù)；TL0（TL1）存儲低8位數(shù)。這4個寄存器都是SFR寄存器。TMOD寄存器用于確定定時計數(shù)器的工作模式；TCON寄存器用來控制T0和T1定時計數(shù)器的啟動、停止和保存定時計數(shù)器的T0和T1的溢出標(biāo)志位。圖61 89C51定時器結(jié)構(gòu)1計數(shù)功能設(shè)置為計數(shù)工作方式時，89C51有T0（P34）和T1（P35）兩個引腳，分別用于計數(shù)器的計數(shù)脈沖輸入端。輸入的計數(shù)脈沖在

21、負(fù)跳變時有效，計數(shù)器加1.。CPU在每個機(jī)器周期的S5P2期間采樣T0和T1引腳的輸入電平，若前一個機(jī)器周期采樣為高電平；后一個機(jī)器周期采樣為低電平，則緊接著的下一個機(jī)器周期S3P1期間，計數(shù)器計數(shù)（加1計數(shù)）。由此可見，檢測1到0的電平變化需要兩個機(jī)器周期，所以最高計數(shù)頻率為震蕩頻率的124。計數(shù)器的計數(shù)長度與計數(shù)器裝入的初值有關(guān)，初值為0時，最大計數(shù)值為：216=65536。2定時功能設(shè)置為定時工作方式時，計數(shù)脈沖來自89C51片內(nèi)振蕩器經(jīng)12分頻后的脈沖，也就是每個機(jī)器周期，計數(shù)器加1計數(shù)，直到計數(shù)器記滿，記滿后，在計數(shù)計數(shù)器計數(shù)值歸零，溢出標(biāo)志位由硬件自動置1。因為機(jī)器周期的時間是固定不變的，所以從開始計數(shù)到計數(shù)溢出的時間也是固定不變的。這樣計數(shù)器也就成了定時器了。在機(jī)器周期一定的條件下，每次定時的長短與定時器裝入的初值有關(guān)。初值為0時，最大計數(shù)值為：=65536。若晶振為12MHZ，則機(jī)器周期為1S，最大定時長即為，65536 ms。第六部分程序設(shè)計一，清零程序首先使7000H70FFH，RAM的內(nèi)容都為FFH，然后把7000H70FFH，RAM的內(nèi)容全部清零。