单片机原理与应用复习大纲.docx

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单片机原理与应用复习大纲

《单片机原理与应用》课程复习大纲

一、考试题型及分值

1.填空题（20分）

2.选择题（10分）

3.判断题（10分）

4.程序设计题（20分）

5.简答分析题（40分）

二、各章复习要点

第一章：

基础知识

1.数在计算机内的表示方法

（1）进制转换

（2）机器数的三种表示方法

【例】求+67、-25的原码、反码、补码（机器字长8位）

（3）补码的加减运算

补码的加法运算规则：

[X+Y]补=[X]补+[Y]补

[X-Y]补=[X]补+[-Y]补=[X]补+{[Y]补}求补

（4）求补运算

一个二进制数，符号位和数值位一起取反，末位加1。

2.微型计算机的基本结构

中央处理器+存储器+输入/输出设备及I/O接口电路+总线

3.单片机的基本概念

将微处理器CPU、存储器（RAM、ROM）、定时器/计数器、输入/输出（I/O）接口电路、中断系统、串行通信接口等主要计算机部件集成在一块大规模集成电路芯片上，组成单片微型计算机。

4.单片机的主要特点

（1）在存储器结构上，单片机的存储器采用哈佛（Harvard）结构。

ROM和RAM是严格分开的。

ROM称为程序存储器，只存放程序、固定常数和数据表格。

RAM则为数据存储器，用作工作区及存放数据。

（2）在芯片引脚上，大部份采用分时复用技术。

（3）在内部资源访问上，通过用特殊功能寄存器（SFR）的形式。

（4）在指令系统上，采用面向控制的指令系统。

（5）内部一般都集成一个全双工的串行接口。

（6）单片机有很强的外部扩展能力。

第二章单片机的基本原理

1.MCS-51系列单片机的中央处理器（CPU）

标志寄存器PSW：

8位的寄存器，用于保存指令执行结果的状态，以供程序查询和判别。

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

C

AC

F0

RS1

RS0

OV

-

P

2.51系列单片机的存储器结构

（1）程序存储器的编址与访问

（2）程序存储器的7个特殊地址

中断源

入口地址

外部中断0

0003H

定时/计数器0

000BH

外部中断1

0013H

定时/计数器1

001BH

串行口

0023H

定时/计数器2（仅52子系列有）

002BH

（3）数据存储器（片内数据存储器）

3.MCS-51系列单片机的输入/输出口

（1）MCS-5l单片机内有四个8位并行I/O端口，分别记作P0、P1、P2和P3。

每个端口都是8位准双向I/O口，共占32根引脚。

每个端口都包含一个锁存器、一个输出驱动器和一个输入缓冲器。

（2）P0~P3口的作用

在具有片外扩展存储器的系统中：

（a）P0口访问外部存储器时分时作为低8位地址/数据总线复用口。

（b）P1口只能作通用I/O接口使用。

（c）P2口访问外部存储器时作为高8位地址总线口。

（d）P3口的每位具有第二功能

4.MCS-51系列单片机的时序

（1）时钟周期：

指为单片机提供定时信号的振荡源的周期，若为内部产生方式时，为石英晶体的振荡周期。

（2）状态周期：

用S表示。

状态周期是计算机中最基本的时间单位，在一个状态周期内，CPU完成一个最基本的动作。

（3）机器周期：

完成一个基本操作（例如，取指令、存储器读、存储器写等）所需要的时间称为机器周期。

MCS—51的一个机器周期含有6个状态周期。

（4）指令周期：

完成一条指令所需要的时间称为指令周期。

MCS-5l的指令周期含1～4个机器周期不等，其中多数为单周期指令，还有2周期和4周期指令。

4周期指令只有乘、除两条指令。

相关练习

1.MCS-51的标志寄存器有多少位，各位的含义是什么？

2.8051的存储器结构中，内部数据存储器可分成几个区域？

各有什么特点？

3.什么是堆栈？

说明MCS-51单片机的堆栈处理过程。

第三章单片机汇编程序设计

1.程序设计语言

（1）机器语言：

用二进制代码表示指令和数据，CPU可直接识别。

（2）汇编语言：

用助记符表示指令操作功能，用标号表示操作对象，与机器语言一一对应。

（3）高级语言：

独立于机器,面向过程,接近自然语言和数学表达式。

2.MCS-51单片机的寻址方式

（1）数的寻址：

常数寻址（立即数寻址）、寄存器数寻址（寄存器寻址）

存储器数寻址（直接寻址方式、寄存器间接寻址、变址寻址方式）、位数据寻址（位寻址）。

（2）指令寻址

指令寻址得到转移的目的地址，根据目的地址提供方式分为：

绝对寻址和相对寻址

3.MCS-51单片机指令系统

111条指令，按功能分类，可以分为以下5大类：

1、数据传送类（28条）

2、算术操作类（24条）

3、逻辑运算类（25条）

4、控制转移类（17条）

5、位操作类（17条）

第七章51单片机的内部资源及编程

并行输入/输出接口

MCS-51单片机：

4个8位的并行输入/输出接口：

P0、P1、P2和P3口。

可并行输入或输出8位数据，又按位方式使用（位逻辑指令），即每一位均能独立作为输入或输出接口用。

P0口访问外部存储器可分时作为低8位地址/数据总线复用口。

P2口访问外部存储器作为高8位地址总线。

定时/计数器接口

1.定时/计数器的方式寄存器TMOD

TMOD

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

（89H）

GATE

C/T

M1

M0

GATE

C/T

M1

M0

←

定时器1

→

←

定时器0

→

M1

M0

工作方式

方式说明

0

0

0

13位定时/计数器

0

1

1

16位定时/计数器

1

0

2

8位自动重置定时/计数器

1

1

3

两个8位定时/计数器（T0）

2.定时/计数器的控制寄存器TCON

TCON用于控制定时/计数器的启动与溢出，其字节地址88H，可进行位寻址。

TCON

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

（88H）

TF1

TR1

TF0

TR0

IE1

IT1

IE0

IT0

3.定时/计数器的工作方式

（1）方式0，13位定时/计数器方式

（2）方式1，16位定时/计数器方式

（3）方式2，8位自动重置定时/计数器

（4）方式3，定时/计数器T0分成两部分：

TL0和TH0

4.定时/计数器的初始化编程及应用

MCS-51单片机定时/计数器初始化过程如下：

（1）．根据要求选择方式，确定方式控制字，写入方式控制寄存器TMOD。

（2）．根据要求计算定时/计数器的计数值，再由计数值求得初值，写入初值寄存器。

（3）．根据需要开放定时/计数器中断（后面须编写中断服务程序）。

（4）．设置定时/计数器控制寄存器TCON的值，启动定时/计数器开始工作。

（5）.等待定时/计数时间到，到则执行中断服务程序；如用查询处理则编写查询程序判断溢出标志，溢出标志等于1，则进行相应处理。

相关练习：

（1）定时/计数器的四种工作方式各自的计数范围是多少？

若要计10个单位，不同的方式初值是多少？

（2）假设振荡频率为12MHz，若用定时/计数器产生周期为100ms的方波，可以选择哪几种方式，其初值分别设为多少？

MCS-51单片机的串行接口

1.并行通信与串行通信的特点

2.串行通信的分类：

按照数据格式和传输方向

3.波特率：

表征串行口数据传送速率的量，每秒钟传送二进制数的位数。

单位（bit/s）

[例]假如数据传送的速率是120个字符/秒，每一个字符规定包含10个位（1个起始位、8个数据位和1个停止位），则传送的波特率为：

120×10＝1200比特/秒

4.80C51串行口有关的特殊功能寄存器

（1）串行口控制寄存器SCON

（2）PCON：

电源控制寄存器

PCON

8E

8D

8C

8B

8A

89

88

87

SMOD

—

—

—

GF1

GF0

PD

IDL

5.定时器T1溢出率的计算

T1溢出率由计数速率和定时器的预置值决定。

通常采用T1工作于方式2，即自动重装载方式作为波特率发生器。

（1）波特率计算公式

（2）计数初值的计算公式

6.串行口的编程

（1）确定T1的工作方式（编程TMOD寄存器）

（2）计算T1的初值，装载TH1、TL1

（3）启动T1（编程TCON中的TR1位）

（4）确定串行口控制（编程SCON寄存器）

（5）串行口在中断方式工作时，要进行中断设置（编程IE、IP寄存器）

MCS-51中断系统概述

1.MCS-51中断源

8051有5个中断源：

2个外部中断源INT0和INT1，2个片内定时器／计数器溢出中断源，1个片内串行口中断源。

2.MCS-51中断控制寄存器

（1）中断允许寄存器IE

IE

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

（A8H）

EA

ET2

ES

ET1

EX1

ET0

EX0

中断允许寄存器IE对中断的开放和关闭实现两级控制。

所谓两级控制，就是一个总的控制位EA和各中断源自己的中断允许控制位，当EA=0时，屏蔽所有的中断申请，即任何中断申请都不接受；当EA=1时，CPU开放中断，但各个中断源是否允许开放还要由IE的低5位的各对应控制位的状态进行中断允许控制。

（2）中断优先级寄存器IP

IP

D7

D6

D5

D4

D3

D2

D1

D0

（B8H）

PT2

PS

PT1

PX1

PT0

PX0

同一级的几个中断源同时向CPU申请中断，CPU便通过内部硬件查询逻辑按自然优先级决定响应顺序。

不同级的中断源同时申请中断时，先高后低。

处理低级中断又收到高级中断请求时，停低就高。

处理高级中断时却收到低级中断请求时，高不睬低。

同级的中断源同时申请中断时：

按照同级中断内部自然优先级顺序进行查询。

中断源

同级内的优先级

外部中断0（IE0）

定时器T0中断（TF0）

外部中断1（IE1）

定时器T1中断（TF1）

串行口中断（RI+TI）

定时器T2中断（TF2）

最高级

最低级

3.响应中断的条件及过程

CPU响应中断的基本条件如下：

（1）有中断源发出中断申请；

（2）中断总允许位EA＝1，即CPU开放中断；

（3）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发中断申请。

•中断处理过程一般分为三个阶段，即中断响应、中断处理和中断返回。

4.中断程序设计的一般方法

•

（1）主程序中的中断系统初始化

（a）设置中断系统特殊功能寄存器（例中断源的触发方式）；

（b）设置中断优先极；

（c）设置中断允许寄存器（开中断）；

（d）中断服务程序的前期初始化（例如入口参数等）。

•

（2）中断服务程序的设计

一般中断服务程序的结构包括：

现场保护，处理程序，恢复现场，返回等。

由于各中断服务程序的入口地址之间只有8个字节的空间，因此一般在中断入口处要安排一转移指令。

相关练习：

8051有几个中断源？

中断请求如何提出？

第8章51单片机常用接口

1.MCS-51单片机的最小系统

（1）8051/8751的最小系统

8051/8751片内有4KB的ROM/EPROM，只需外接晶体振荡器和复位电路，就能构成最小系统

（2）8031的最小系统

2.典型ROM芯片2764

3.典型RAM芯片6264

4.存储器扩展的一般方法

（1）部分译码

（2）全译码

5.程序存储器扩展

（1）单片程序存储器的扩展

（2）多片程序存储器的扩展

单片机引脚与存储器芯片对应引脚的连接

芯片的地址空间范围

6.数据存储器的扩展

7.输入/输出口扩展

8.LED显示器的基本结构与原理

9.LED数码管的显示方式----静态显示和动态显示

（1）LED静态显示：

公共端直接接地（共阴极）或接电源（共阳极），各段选线分别于I/O接口线相连。

（2）动态显示

10.键盘的基本原理

11.抖动的消除方法

相关练习：

1.简述存储器扩展的一般方法？

2.何为键抖动？

键抖动对键识别有什么影响？

怎样消除键抖动？

3.共阴极数码管与共阳极数码管有何区别？

4.使用2764（8K*8）芯片通过部分译码法扩展24KB程序存储器，画出硬件连接图，指明各芯片的地址空间范围。