單片機原理及應(yīng)用期末考試必考知識點重點總結(jié)

單機述單片機是微單片微型計算機的簡稱，微型計算機的一種。它把中央處理（隨機存儲（RAM存儲（定時器計數(shù)器以及I\O接口，串并通信等接口電路的功能集成與一塊電路芯片的微型計算機。字在算機中有一組二進(jìn)制編碼表示一個信息組碼稱為計算機的字成字的位數(shù)稱為字長，字長標(biāo)志著精MCS-51是8位的微型計算機。是8位字長）單片機（系列為8）單片機硬件系統(tǒng)仍然依照體系結(jié)構(gòu)：包括進(jìn)運算、控制、RAM(據(jù)存儲器、ROM(程序儲器入備和輸出設(shè)備、內(nèi)部總線等。由于一塊尺寸有限的電路芯片實現(xiàn)多種功能，所以制作上要求單片機的高性能，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠穩(wěn)定。單片機軟件系統(tǒng)包括監(jiān)控程序，中斷、控制、初始化等用戶程序。一般編程語言有匯編語言和語，都是通過編譯后得到機器語言（二進(jìn)制代碼1.1單機半體工一種是HMOS工，密度短溝道MOS工具有高速度、高密度的特點；另一種是工藝互補金屬氧化物的工它有HMOS工藝的特點還具有CMOS的低功耗的特點。例如8051的耗是的耗只有右。1.2開步驟設(shè)計單片機系統(tǒng)的電路利用軟件開發(fā)工具（如：Keilc51）編輯程序，通過編譯得的機器語言。利用單片機仿真系統(tǒng)（例如：Protus）單片機最小系統(tǒng)及設(shè)計的外圍電路，進(jìn)行模擬的硬軟件聯(lián)合調(diào)試。借助單片機開發(fā)工具軟件（如載軟件）讀寫設(shè)備將仿真中調(diào)試好程拷到單片機的程序存儲器里面。根據(jù)設(shè)計實物搭建單片機系統(tǒng)。單機組：(有個時CPU(行運算、控制、RAM(據(jù)存儲器、程序存儲器I/O口串口、并口部總線和中系統(tǒng)等。工作過程框圖如下：運器組成：8算術(shù)邏輯運算單元ALU（ArithmeticLogicUnit位加器A位寄存器、程序狀態(tài)字寄存器（Word位存寄存器TMP1和TMP2等功能：完成算術(shù)運算和邏輯運算控器組成：程序計數(shù)器PC、指令寄存IR指令譯碼器ID堆棧指針SP、數(shù)據(jù)指針、定時控制邏輯和振蕩器等路。功能：CPU根中地址將欲執(zhí)行指令的令碼從存儲器中取出，存放在IR中ID對IR中指令碼進(jìn)行譯碼，定時控制邏輯在OSC配下對ID譯后的信號進(jìn)行分時，以產(chǎn)生執(zhí)行本條指令所需的全部信號。2.2存器MCS-51的儲器可分為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲又有片內(nèi)和片外分。（）序儲一般將只讀存儲器（）用做程序存儲器。可尋址空間為64KB用于存放用戶程序、數(shù)據(jù)和表格等信息MCS-51單片機按程序存儲器可分為內(nèi)部無ROM型如8031）和內(nèi)部有型如8051）兩種

連接時引有區(qū)別。程序存儲器結(jié)構(gòu)如圖所示：（）據(jù)儲一般將隨機存儲器（RAM用做數(shù)據(jù)存儲器?？蓪ぶ房臻g為64KB。MCS-51數(shù)據(jù)存儲器可分為片內(nèi)和片外兩部分。片外：大范圍0000H～64KB；用指令MOVX訪問。片內(nèi)：最大范圍00HFFH，256B用指令MOV訪問。又分為兩部分：低（007FH）為真正的區(qū)高（～FFH）為特殊功能寄存器）區(qū)。如圖所示。2.3定器計數(shù)器TL1和）MCS-51單機中有兩個16位定時器計數(shù)器T0和T1由個8位寄存TL0,TH0,和）成2位時器計數(shù)器是完全獨立的?？梢詥为殞@4個存器進(jìn)行尋址，但不能把和T1當(dāng)做位寄存器來使用。內(nèi)部兩16位編序定器計數(shù)，為二進(jìn)制加計數(shù)器，分別命名為T0和T1。和均定時器和計數(shù)器兩種工作模式。在定時器模式下和的計數(shù)脈沖可以由單片機時鐘脈沖經(jīng)分后提供。在計數(shù)器模式下和T1的計數(shù)脈沖可以從和P3.5引上輸入T0和的制由定時器方式選擇寄存器TMOD和時控制寄存器TCON完2.4中系中斷：指CPU暫原程序行，轉(zhuǎn)而為外部設(shè)備服務(wù)（執(zhí)行中斷服務(wù)程序務(wù)后返回到原程序執(zhí)行的過程。中斷系統(tǒng)：指能夠處理上述中斷過程所需要的硬件電路。中斷源：指能產(chǎn)生中斷請求信號的源泉?？商?個中（個外，個部）出中請并可對其進(jìn)行先權(quán)處理。外部中斷的請求信號可以從P3.2,P3.3（即

INT0和INT

）引腳上輸入，有電平或邊沿兩種觸發(fā)方式中源3個定時器計數(shù)器中斷源和1個行口中斷源的中斷系統(tǒng)主要由中斷允許控制器IE和斷優(yōu)先級控制器等路組成。單機部腳單片機有40個腳，分為端口線、電源線控制線三類。電源線GND：接地引腳。VCC正電源引腳40接＋電單機工方式系單機工方可為復(fù)位方式、程序執(zhí)行方式、單片執(zhí)行式、掉電保護(hù)方式、節(jié)電工作方式和EPROM編程/驗方式。復(fù)位電路有兩種：上電自動復(fù)位和上/按鍵手動復(fù)位，如圖所示。程序執(zhí)行方式是單片機基本工作方式，可分為連續(xù)執(zhí)行工作方式和單步執(zhí)行工作方式。節(jié)電工作方式是一種低功耗的工作方式，可分為空閑（等待）方式和掉電（停機）方式。是針對CHMOS類片而設(shè)計的HMOS型片機不能工作在節(jié)電方式，但它有一種掉電保護(hù)功能。．單機的掉電保護(hù)當(dāng)突掉電時，單片機通過中斷將必須保護(hù)的數(shù)據(jù)送入內(nèi)部，用電源VPD可維持內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。2單機的節(jié)電方式型片是一種低功耗器件，正常工作時電流為1122mA空閑狀態(tài)時為～，電方式～50A因此CHMOS型單片機特別適用于低功耗應(yīng)用場合，它的空閑方式和掉電方式都是由電源控制寄存器中相應(yīng)的位來控制?？臻e工作方式：將IDL位為（指令#01H進(jìn)入空閑工作方式，其內(nèi)部控制電路如右圖所示。此時進(jìn)空閑待機狀態(tài)，中斷系統(tǒng)、串行口、定時/計數(shù)器，仍有時鐘信號，仍繼續(xù)工作。退出空閑狀態(tài)有兩種方法：一是中斷退出，二是硬件復(fù)位退出。掉電工作方式將PD置（用指令MOV單片機進(jìn)入掉電工作方式。此時振蕩器停振，只有片內(nèi)的RAM和中的數(shù)據(jù)保持不變，而包括中斷系統(tǒng)在內(nèi)的全部電路都將處于停止工作狀態(tài)。退出掉電工作方式，只能采用硬件復(fù)位的方法。欲使從電方式退出后繼續(xù)執(zhí)行掉電前的程序必在掉電前預(yù)先把SFR中內(nèi)容保存到片內(nèi)中，并在掉電方式退出后恢復(fù)SFR掉前的內(nèi)容。2.7單機時時序CPU在行指令時所需控制信號的時間順序稱為時序。時序是用定時單位來描述的MCS-51的序單位有四個，分別是時鐘周期（節(jié)拍、器周期和指令周期。的序位時鐘周期為振蕩周期表片機提供時鐘信號的振蕩OSC）的周期。它是時序中的最小單位。狀態(tài)（用表片機振蕩脈沖經(jīng)過二分頻后即得到整個單片機工作系統(tǒng)的狀態(tài)。一個狀態(tài)有兩個節(jié)拍，前半周期對應(yīng)的節(jié)拍定義為，后半周期對應(yīng)的節(jié)拍定義為P2。機周期：通常將完成一個基本操作所需的時間稱為機器周期。MCS-51中規(guī)定一個機器周期包含12個鐘周期，即有個態(tài)，分別表示為S1。若晶振為6MHz，則機器周期為μ，若晶振為12MHz則機器周期為μ。指周期：執(zhí)行一條指令所需要的時間稱為指令周期。它是時序中的最大單位。一個指令周期通常含有1機器周期。指令所包含的機器周期數(shù)決定了指令的運算速度，機器周期數(shù)越少的指令，其執(zhí)行速度越快。以機器周期為單位，指令可分為單周期、雙周期和四周期指令。3.1單機統(tǒng)工程計設(shè)要：一、可靠性和穩(wěn)定性是衡量單片機系統(tǒng)工程設(shè)計指標(biāo)。提高系統(tǒng)可靠性的幾種基本方法包括1.統(tǒng)采用雙機系統(tǒng)采用集散式控制系統(tǒng)3.進(jìn)行軟硬件濾波：幾種常用的數(shù)字濾波方法包括中值濾波算術(shù)平均值濾波(3)防脈沖干擾平均值濾波提高元器件的可靠性提印制電板的質(zhì)量：設(shè)計是布線及接地要合理對供電電源采用抗干擾措施7.強輸入輸出通道的抗干擾性二、系統(tǒng)自診斷功能當(dāng)系統(tǒng)正常運行的時候，定時對各工作模塊進(jìn)行監(jiān)控，并對外界的情況作出快速應(yīng)變處理。應(yīng)能自己及時切換到后備裝置投入運行或及時發(fā)出信號，以便手動操作。三、操作維修方便盡量降低對操作人員的專業(yè)知識要求，于，控制開關(guān)盡量少順簡便，數(shù)據(jù)輸入與輸出顯示采用十進(jìn)制表示，能有效地定位故障，以便進(jìn)行維修和系統(tǒng)的推廣。四、性能價格比設(shè)計的時候盡量考慮花錢少，能用軟件實現(xiàn)的應(yīng)該采用軟件實現(xiàn)。設(shè)方：總體設(shè)計：1.掌握工作原理2.機器和元器件的選擇軟件功能的劃分：-提高工作速度，減少工作量，花錢多；花錢少，增加軟件復(fù)雜性，降低系統(tǒng)工作速度硬件設(shè)計任務(wù)掌握工作原軟件設(shè)計系定義軟結(jié)構(gòu)3.程序設(shè)計4.1模量入道的般成模擬量輸入通道一般由信號預(yù)處理、多路轉(zhuǎn)換器、前置放大器、采樣保持器、模/數(shù)換器和接口邏輯電路等組成。其核心是/數(shù)轉(zhuǎn)換器。過程參數(shù)

變送器

信預(yù)理

多轉(zhuǎn)器

前放器

采保器

轉(zhuǎn)器

接邏電

PC總線模輸通DOEDOE4.2A／D轉(zhuǎn)器及術(shù)標(biāo)轉(zhuǎn)器的作用是將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量是擬量輸入通道的核心部件，是模擬系統(tǒng)和計算機之間的接口。分率通常用數(shù)字量的位數(shù)n字長）來表示，若n＝8，滿量程輸入為，對應(yīng)于模擬電壓。轉(zhuǎn)時：從發(fā)出轉(zhuǎn)換命令信號到換結(jié)束信號有效的時間間隔，即完成位換所需要的時間。轉(zhuǎn)精絕對精度指滿量程輸出情下模擬量輸入電壓的實際值與理想值之間的差值對精度指在滿量程已校準(zhǔn)的情況下轉(zhuǎn)范圍內(nèi)任一數(shù)字量輸出所對應(yīng)的模擬量輸入電壓的實際值與理想值之間的最大差值。轉(zhuǎn)換精度用的分?jǐn)?shù)值來表示。線性誤差在量程輸入范圍內(nèi)離理想轉(zhuǎn)換特性的最大誤差定義為線性誤差性差常用LSB的數(shù)表示，如1/2LSB、。轉(zhuǎn)換量程：所能轉(zhuǎn)換的模擬量輸入電壓范圍，如～，0~10V－～十5V等4.3A／D轉(zhuǎn)器與算的口與的連接接口電路：+5V

PA7PA0PC78255A

VVREFREFD0ADC0809EOC

ININ

和緩號A/D(START=1)接總線

PC3PC2PC0

CVCCACLKGND

+5V

讀EOC狀態(tài)？

CLK

分頻

YPA讀果采用查詢方式完成8路擬量數(shù)據(jù)采集的程序框圖(假設(shè)在主程序中已完成對的始化編)。

號值通？

編程：ORGAJMPORG2000HMAIN:MOVR1,#DATASETBIT1SETBEA

YOUTOUTSETBEX1MOVMOVX@DPTR,AAJMPORG2100HPINT1:PUSHPUSHDPL按兩個一組豎直向下寫）PUSHDPHMOVXA,@DPTRINCR1MOVX@DPTR,APOPDPHPOPPOPACC轉(zhuǎn)換的要術(shù)標(biāo):分率D/A換器的分辨串定義為基準(zhǔn)電壓與之比值，其中為轉(zhuǎn)器的位數(shù)。穩(wěn)時：入二進(jìn)制數(shù)變化量是滿刻度時，輸出達(dá)到離終值時所需的時間。數(shù)字量時，D/A轉(zhuǎn)換器的實際輸出值與理論值之間的最大偏差；相對精度是指在滿刻度己校準(zhǔn)的情況下個換范圍內(nèi)對應(yīng)于任一入數(shù)據(jù)的實際輸出值與理論值之間的最大偏差換精度用最低有效位的數(shù)來表示，如土1/2LSB、土1/4。線度理想的轉(zhuǎn)換器的輸入輸出特性應(yīng)是線性的。在滿刻度范圍內(nèi)，實際特性與理想特性的最大偏移稱為非線性度，用的數(shù)來表示，如土1/2、LSB等雙極模量出實方法為極性輸出，若為入字量Vref為準(zhǔn)參考電壓，且為位／A轉(zhuǎn)器，則有

V

OUT

D2n

V

為雙極性輸出，且可推導(dǎo)得到OUT2

3R1

VREF

D(1)21這種雙極性輸出方式，是把最高位當(dāng)作符號位使用，與單極性輸出比較，使分辨率降低1位。V

RRR13

fb總

D/A

II

OUT1OUT2

A

ROUT1

A

OUT2AGND5.1干的源分類一外部擾自然界的現(xiàn)象，如：閃電、雷擊等對通信設(shè)備，導(dǎo)航儀無線傳輸模塊的影響。各種電氣設(shè)備所產(chǎn)生的電磁場、電火花、電弧焊接、高頻加熱、晶閘管整流等干擾通過供電電源對系統(tǒng)產(chǎn)生影響。地磁場的影響及來之電源本身的高頻干擾。一內(nèi)部擾計算機控制系統(tǒng)內(nèi)部的各種元器件的各種干擾包括固定干擾和過渡干擾按干擾的特性來分，干擾又分為直流干擾，交流干擾和隨機干擾，其中交流干擾最易出現(xiàn)。1.固干電阻中B隨性電子熱運動引起的熱噪聲；(2)半體及電子管截流子的隨機運動引起的散粒噪聲(3)兩導(dǎo)電材料之間的不完全接觸，接觸面的電產(chǎn)的不一致而產(chǎn)生的接觸噪聲因線不合理生參數(shù)露電阻等耦合形成寄生反饋電流所造成的干擾；(5)多點接地造成的電位差引起的干擾；寄振蕩引起的干擾；(7)熱動聲干擾等。5.2硬件干能電系抗擾法采用低通濾波器：抑制電網(wǎng)侵入的外部高頻干擾；采用隔離變壓器：控制系統(tǒng)與供電電源之間加入一個三相隔離變壓器，其中一次側(cè)接三角形揭發(fā)，二次側(cè)按星形連接，有利于工頻的3以上鞋包對控制系統(tǒng)的干擾；采用能抑制交流電源干擾的計算機控制系統(tǒng)電源；采用電源分組供電：輸入通道電源和其他設(shè)備電源分開，防止設(shè)備間干擾；采用直流電源抗干擾措施：每次邏輯印刷制電路板的電源與地線的弧處接電容，以防止板間的互相干擾；過通抗擾法串干：疊加在被測信號上得干擾噪聲。它的抑制方法包括選用低通、高通、帶通濾波器；雙積分A轉(zhuǎn)器制串模尖峰干擾；采用高抗擾度邏輯器件；采用雙絞線做信號引入線減少電磁感應(yīng)。共干：輸入端上公共的干擾電壓。它的抑制方法包括變壓器隔離；光電隔離。利用屏蔽方法使輸入信號“擬地浮空。長傳抗擾滯后；波形減變化；界電磁干擾；線路終端阻抗不匹配，有用信號產(chǎn)生反射波與原有用信號疊加產(chǎn)“線效”抑制方法包括雙絞線傳輸抑制電磁干擾；采用終端阻抗匹配和始端阻抗匹配抑制“長線效應(yīng)。5.3單機接技術(shù)(1)一點接地(2)浮地系統(tǒng)：設(shè)備整個地線系統(tǒng)和大地之間無導(dǎo)體連接，以懸浮的地作為系統(tǒng)的參考電平。(3)接系統(tǒng)：設(shè)備的整個地線系統(tǒng)和大地之間通過導(dǎo)體連接，對人員比較安全。交流地與直流地分別匯流以后接到接地板(4)模地數(shù)字地分別匯流接地；加寬印刷電路板地線，以降低地線阻抗；(6)屏地域放大器的公共端連接起來。4軟抗擾法1.數(shù)濾波設(shè)立軟件陷阱時間監(jiān)視器門狗電路控制系統(tǒng)周期性地復(fù)位。1串接控器SCON，8位分代表么（SerialRegister)串行口控制寄存器，它是個可尋址的專用寄存器，用于串行數(shù)據(jù)的通信控制，單元地址是98H其結(jié)構(gòu)格式如下：D7D6D2D1D0SM0RENTB8TIRI位地址9DH9BH9AH99H、：行口工作方式控制位。，工方式00方，方式，10方2，方式：多機通信控制位：許接收位。：送接收數(shù)據(jù)位。(5).RB8接收數(shù)據(jù)位8。(6).TI發(fā)送中斷標(biāo)志位(7).RI：接收中斷標(biāo)志位。波率每秒鐘傳送的信息位的數(shù)位數(shù)所送代碼的最短碼元占有時間的倒數(shù)。例如一個代碼的最短時間碼元寬度為20毫波率是每秒50波。毫=0.02秒波特1/0.02=50波。：20根址16根據(jù)的cpu的址圍20根址線，根線傳輸0或，20根有2^20總合尋址范圍00000-FFFFF總節(jié)數(shù)為2^2016^5=1048576Byte=1024KB=1MB一為字，所以。而數(shù)據(jù)線決定cpu與界傳輸速度16根據(jù)線，只能傳輸4位16進(jìn)，所以在表示地址時我們使用4位地址和4偏移地址來表示，用表段地址，SA表示偏移地，物理地址即為16*EA+SA6.3線選，分碼，譯法線選法CPU的某條地址線直接接存儲器片的片選端特點各儲器芯片地址范圍不續(xù)是會造成地址堆疊空間利用率低且具體編程時不易編織部分譯碼法的分地址線參加譯碼輸出控制片選端特點一存儲器單元有多個地值分譯碼法介于兩者之間也產(chǎn)生一定程度的地址堆疊，但是有相對連續(xù)的地址空間。全譯碼法：的部地址線參加譯碼輸出控制片選端特點一存儲器單元僅有一個址值全譯碼法的芯片利用率高，不會出現(xiàn)地址堆疊，但是電路比起線選法復(fù)雜得多；6.4溢率定時器溢出率，也叫定時器的出頻率，從設(shè)定初值開始計數(shù)，當(dāng)計數(shù)到FFH再個計數(shù)脈沖到來時刻就溢出越大溢出率也越高使這個溢出率確定通信波特率。在使用晶時SMOD=0,C/T=0,=2,波特=，定時器重裝載數(shù)值是0FDH溢出速=技術(shù)速率）∕—TH1初）溢出速=fosc[12*（—TH1初）]6.5怎在c語里入編語----C語言嵌匯：方法是這樣的ASM;