华中科技大学微机原理与接口技术历年考研真题复习资料.docx
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华中科技大学微机原理与接口技术历年考研真题复习资料
华中科技大学微机原理与接口技术
一、知识点
1.进制转换;KB、MB、GB、TB;原码、反码、补码;
2.8051知识点
(1)8051内部CPU也是由运算器、控制器和寄存器(或存储器)三个部分电路组成?
?
?
(2)8051有4KBROM存储器,地址范围0000H-OFFFH。
无论8031还是8051,都可以外接外部ROM,但片内和片外之和不能超过64KB。
(3)8051的5个中断源有内部和外部之分,外部中断源有2个,INT0和INT1,内部中断源有3个,T0、T1和串行口中断。
中断按照功能通常分为:
(1)实现中断响应和中断返回、
(2)实现优先权排队(3)实现中断嵌套。
(
(1)屏蔽中断
(2)非屏蔽中断。
(3)软件中断)?
?
?
)
(定时器中断、串口中断和外部中断?
)
上电复位时,同级中断源的优先级别从高至低为外部中断源0、定时器0、外部中断1 、定时器1和 串行口,若IP=00010100B,则优先级别最高者为外部中断1、最低者为定时器1。
(4)机器在加电或按钮复位后,总是到初始状态处执行程序。
(5)机器周期是固定不变的,由6个时钟周期T组成,分为6个状态周期(12个振荡周期)。
采用6MHz的晶体振荡器,则每个机器周期为2us。
(6)8051的111条指令按照指令字节数和机器周期数可分为6类,分别对应6种基本时序。
这六类指令是:
单字节单周期指令、单字节双周期指令、单字节四周期指令、双字节单周期指令、双字节双周期指令和三字节双周期指令。
8051在物理结构上只有四存储空间,它们分别是片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器、片外数据存储器 ;但在逻辑结构上只有三个存储空间,它们分别是片内外统一编址的0000H~FFFFH64KB程序存储器、片内256B的数据存储器和片外64KB的数据存储器 。
在访问这三个不同的逻辑空间时,应采用(不同的)指令。
(7)指令系统工使用7种寻址方式,它们是:
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。
(8)满量程为10V的8位DAC芯片的分辨率为:
10/(28-1)=39mv;
一个同样量程的16位DAC的分辨率高达:
10/(216-1)=153uv
D/A转换器能分辨的最小输出模拟增量,取决于输入数字量的二进制位数。
一个n位的DAC所能分辨的最小电压增量定义为满量程值的2-n倍。
例如:
满量程为10V的8位DAC芯片的分辨率为10V×2-8=39mV;一个同样量程的16位DAC的分辨率高达10V×2-16=153µV。
(9)当P1口作为输入口时,必须先向对应的锁存器写入1(高电平)。
(10)在满足串行口接收中断标志位RI〔SCON.0〕=0的条件下,置允许接收位REN(SCON.4)=1就会启动接收一帧数据进入输入移位寄存器,并装载到接收SBUF中,同时使RI=l。
当发读SBUF命令时(执行MOVA,SBUF指令),即是由接收缓冲器(SBUF)取出信息通过8051内部总线送CPU。
(11)当EA引脚接高电平时,CPU只访问片内EPROM/ROM
(12)在高128字节RAM区,80H-FFH地址为特殊功能寄存器SFR区,SFR是用于对片内各功能模块进行管理、控制、监视的控制寄存器和状态寄存器,是一个具有特殊功能的RAM区。
(13)MCS-51为用户提供了四个专用寄存器,来控制单片机的中断系统,这四个专用寄存器分别是(定时器控制寄存器(TCON)、串行口控制寄存器(SCON)、中断允许控制寄存器(IE)、中断优先级控制寄存器(IP))。
(14)ALU由加法器和其他逻辑电路等组成,它的功能是:
完成各种算术运算和逻辑运算。
(15)MCS-51单片机的堆栈,是在片内RAM中开辟的一个专用区,通常指定内部的数据存储器地址(07H-7FH)中的一部分连续存储区作为堆栈。
(16)数据指针DPTR是一个(16)位的地址寄存器,作为间接寄存器使用。
(17)ALE端可以驱动(8)个TTL负载。
(18)MCS-51单片机中,特殊功能寄存器IE为(中断允许控制寄存器),通过向IE写入(中断控制字),控制CPU对(中断源)的开放和屏蔽。
(19)异步串行通信通常一字符或者字节为单位组成字符帧传送,字符帧有发送端一帧一帧地传送,接收端通过传输线一帧一帧地接收,字符帧由四部分组成,分别为(起始位、数据位、奇偶校验位、停止位)。
(20)在满足串行口接收中断标准位(RI(SCON.0)=0)的条件下,置允许接收位(REN(SCON.4)=1)就会启动接收一帧数据进入输入移位寄存器,并装载到接收缓冲器(SBUF)中,同时使(RI=1)。
当发出读SBUF命令(MOVA,SBUF)时,即是从接收缓冲器SBUF中取出数据,并通过8051内部总线送入CPU。
(21)微型计算机的基本组成由微处理器、存储器、I/O接口电路和系统总线构成。
(22)P0口为8位双向I/O端口能带(8)个TTL门电路,P1、P2、P3为(8位准双向I/O端口),负载能力为(4)个TTL门电路。
(23)位操作指令对内部RAM中的位寻址区(20H~2FH)和某些可位寻址的(特殊功能寄存器SFR)进行位操作。
(24)MCS-51的指令分为(数据传送类指令、算术运算类指令、逻辑运算类指令、程序控制类指令、位(布尔)操作类指令)5类。
(25)该信号高电平有效,在输入端保持(2个)机器周期高电平后,就可以完成复位操作。
(26)8098单片机的CPU寄存器都是16位的,而外部数据总线却是8位,8098单片机又称准16位机。
(27)8155有两个8位并行I/O和一个6位并行I/O,256个字节的静态随机存取存储器RAM,一个14位的定时器/计数器以及控制逻辑电路。
8155由(I/O,RAM,定时器/计数器)三部分构成。
二、简答题
1.MCS-96系列单片机的性能:
(1)16位CPU,具有高速处理能力,没有累加器,采用寄存器——寄存器结构,具有232字节的寄存器阵列;
(2)具有高效的指令系统,大大提高了编程效率;
(3)4/8通道的10位A/D转换器;
(4)脉宽调制PWM输出装置;
(5)全双工的串行口,并有专门的波特率发生器;
(6)高速的I/O系统;
(7)5个8位的I/O端口;
(8)可编程的8个优先级中断源;
(9)16位监视定时器;
(10)可动态配置的总线;
(11)ROM/EPROM的内容可加密;
(12)2个16位的定时器/计数器,4个16位的软件定时器。
应用范围:
应用于自动控制系统、测试系统、智能仪器、外设控制器、家用电器等。
2.MCS-51单片机的内部结构其基本特性如下:
(1)8位CPU,含片内振荡器;
(2)4KB的程序存储器ROM;
(3)128B的数据存储器RAM;
(4)64KB的外部程序存储器寻址能力;
(5)64KB的外部数据存储器寻址能力;
(6)32根输入输出(I/O)线;
(7)2个16位定时/计数器;
(8)1个全双工异步串行口;
(9)21个特殊功能寄存器;
(10)5个中断源,2个优先级;
(11)具有位寻址功能。
3.8051单片机的引脚及相关功能;
40个引脚按引脚功能大致可分为4个种类:
电源、时钟、控制和I/O引脚。
1)电源:
(1)VCC-芯片电源,接+5V;
(2)VSS-接地端;
2)时钟:
XTAL1、XTAL2-晶体振荡电路反相输入端和输出端。
3)控制线:
控制线共有4根:
⑴ALE/PROG:
地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲
①ALE功能:
用来锁存P0口送出的低8位地址
②PROG功能:
片内有EPROM的芯片,在EPROM编程期间,此引脚输入编程脉冲。
⑵PSEN:
外ROM读选通信号。
⑶RST/VPD:
复位/备用电源。
①RST(Reset)功能:
复位信号输入端。
②VPD功能:
在Vcc掉电情况下,接备用电源。
⑷EA/Vpp:
内外ROM选择/片内EPROM编程电源。
①EA功能:
内外ROM选择端。
②Vpp功能:
片内有EPROM的芯片,在EPROM编程期间,施加编程电源Vpp。
4)I/O线:
80C51共有4个8位并行I/O端口:
P0、P1、P2、P3口,共32个引脚。
P3口还具有第二功能,用于特殊信号输入输出和控制信号(属控制总线)
4.简述单片机的典型应用
(1)在智能仪器仪表中的应用;
(2)在机电一体化产品中的应用
(2)在过程控制中的应用;(4)在计算机网络及通信中的应用;(5)在家用电器中的应用;(6)单片机在医用设备领域中的应用;单片机在汽车设备,工商,金融,科研、教育,国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。
5.简述单片微型计算机的基本组成。
以微处理器为核心,加上由大规模集成电路制作的存储器(ROM和RAM),输入/输出(I/O)接口和系统总线组成的。
基本组成有三部分,即中央处理器CPU(通常包括运算器和控制器)+存储器+输入/输出(I/O)接口。
若将组成计算机的基本部件集成在一块芯片上,则俗称为单片微型计算机机。
单片微处理机就是把(CPU、存储器和I/O接口电路)等部件都集成在电路芯片上,并具备一套功能完善的指令系统。
80C51内部结构主要包括中央处理器CPU(算术逻辑部件ALU、控制器等)、只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、定时器/计数器、并行I/O口P0~P3、串行口、中断系统以及定时控制逻辑电路等。
6.简述8051单片机定时器/计数器的工作方式和功能:
8051单片机内部有2个可编程的16位定时器/计数器T0、T1;T0由TH0和TL0构成,T1由TH1和TL1构成。
定时器T0有四种工作方式:
方式0、方式1、方式2和方式3
定时器T1有三种工作方式:
方式0、方式1、方式2
M1M0
工作方式
功能
00
方式0
13位定时器计数器
01
方式1
16位定时器计数器
10
方式2
8位计数器,初值自动装入
11
方式3
两个8位计数器,仅适用T0
7.简述8251的主要组成部分。
整个8251A分为五个组成部分,接收器、发送器、调制控制、读/写控制以及I/O缓冲器。
其中I/O缓冲器使8251A与系统数据总线连接起来;接收器的功能是接收在RxD脚上的串行数据并按规定把它转换为并行数据,存放在数据总线缓冲器中;发送器负责在不同的通信方式下按照不同的步骤发送数据;读写控制对CPU输出的控制信号进行译码以实现不同的读写功能,并实现对MODEM的控制。
7.简述取指令阶段的具体操作过程。
开始执行程序前,首先应把要执行的程序的第一条指令的地址送给CPU中的程序计数器PC取指令的任务是:
根据程序计数器PC中的值从程序存储器读出现行指令,送到指令寄存器。
PC送地址经过地址总线。
指令,DR~IR~ID。
都是通过DB数据总线。
再发出相应的控制命令,经控制总线。
(1)将PC的内容00H送到AR;
(2)PC+1,00H变成01H;
(3)AR~AB;
(4)CPU发出读指令;
(5)00H~DB;
(6)DB~DR;
(7)DR~IR~ID,经过译码,CPU识别指令。
执行指令根据实际情况也是通过数据总线或地址总线或控制总线。
8.简述8098的硬件组成并给出简单的硬件结构框图
MCS-96系列单片机的内部结构框图见图,它主要由寄存器算术逻辑单元RALU、232B寄存器阵列以及一些外围子系统构成。
外围子系统主要包括以下部分:
高速输入/输出口(HIS/HSO)、带有采样/保持电路的A/D转换器、脉宽调制输出器(PWM)、定时器、监视定时器、中断控制、I/O口(串行口和5个并行口)及时钟脉冲发生器等功能部件。
9.简述8251基本性能。
(1)可用于同步和异步传送;
(2)在同步方式下,可以根据方式控制字设定传送5~8字符,也可以用外部或字符同步,自动插入同步字符。
(3)在异步方式下,可以根据方式控制字设定传送5~8字符,时钟频率为传输波特率的1、16或64倍,能自动为每个数据增加1个、1.5个或2个停止位。
(4)数据传输速率:
同步方式下,波特率为0~64K,异步方式下,波特率为0~19.2K。
(5)全双工、双缓冲器的发送器和接收器。
(6)误差检测:
具有奇偶、溢出和帧错误检测电路。
10.简单设计手动上电复位电路。
电平复位时通过RST端经电阻与电源VCC接通而实现的,按键手动电平复位电路如下图
11.简述MCS-51复位、中断入口地址。
复位操作:
复位是单片机的初始化操作,其主要功能是把PC初始化为0000H,使单片机从0000H单元开始执行程序。
中断响应就是对中断源提出的中断请求的接受,是在中断查询之后进行的。
当查询到有效的中断请求时,紧接着就进行中断响应。
0003H~002AH共40个单元被均匀地分为5段,每段8个单元,分别作为5个中断源的中断地址区。
具体划分为:
8031/8051的中断服务程序入口
中断源
中断服务程序入口
外部中断0
:
中断地址区
0003H
定时中断0
T0中断地址区
000BH
外部中断1
:
中断地址区
0013H
定时中断1
T1中断地址区
001BH
串行中断
串行中断地址区
0023H
12.简述8098的存储器及其使用方法。
MCS-96的存储器是采用程序存储器和数据存储器合二为一的普林斯顿结构,直接寻址范围为64KB;存储器控制器是用于管理RALU与内部、外部存储器(除00H~0FFH单元)之间的通信。
1FFEH~2011H留给P3、P4和中断矢量,其余的可以由用户任意配置成EPROM或者ROM。
由于8098单片机的引脚AD7~AD0是复用的,故应先利用地址锁存允许信号ALE,将先出现的信号作为A7~A0锁存起来,然后当ALE为低电平时,AD7~AD0作为数据线从EPROM取出所选中单元的内容读入CPU。
13.简述单片机系统的开发过程
单片机应用系统的开发过程应包括4部分工作内容,即总体设计、硬件设计、软件设计、系统仿真调试和脱机运行调试。
(1)总体设计:
明确设计任务和技术指标;建立被控对象的数学模型;总体方案的设计。
(2)硬件设计:
在总体方案的指导下,对构成单片机系统的所有功能部分进行详细具体的电路设计。
首先要设计出各部分硬件电路原理图,然后在面包板上搭出电路进行具体实验(一些简单、成熟的方案可不用单独实验)。
在硬件设计和调试过程中,当按总体方案的设想满足不了要求时,可更改设计方案并进行实验,直到满足技术指标要求为止。
(3)软件设计:
程序的结构设计;程序流程图;程序的编制;程序的检查与修改。
(4)系统的仿真调试与脱机运行调试:
系统调试包括硬件调试和软件调试,而且两者是密不可分的。
我们设计好的硬件电路和软件程序,只有经过联合调试,才能验证其正确性;软硬件的配合情况以及是否达到设计任务的要求,也只有经过调试,才能发现问题并加以解决、完善,最终开发成实用产品。
14.简述运算器电路及其功能。
运算器电路包括算术逻辑运算部件ALU、累加器ACC、B寄存器、暂存寄存器TMP1和TMP2、程序状态字PSW、BCD码运算调整电路。
为了提高数据处理和位操作能力,片内设有一些专用寄存器,而且还增强了位处理逻辑电路功能,在进行位操作时,进位位CY作为位操作累加器,这个位操作系统构成一台布尔处理机。
运算逻辑部件,可以执行定点或浮点的算术运算操作、移位操作以及逻辑操作,也可执行地址的运算和转换。
15.简述中断优先级的控制原则。
(1)低优先级中断请求不能打断高优先级请求;高优先级中断请求可以打断低先级中断请求。
(2)如果一个中断请求已被响应,则同级的其它中断响应将被禁止。
(3)如果同级的多个中断请求同时出现,则近CPU查询次序确定哪个中断请求被响应。
16.单片机串行通信的4种工作方式
方式0
方式0为同步移位寄存器输入/输出方式。
该方式并不用于两个AT89S51单片机之间的异步串行通信,而是用于串行口外接移位寄存器,扩展并行I/O口。
8位数据为一帧,无起始位和停止位,先发送或接收最低位。
波特率固定,为fosc/12。
方式1为双机串行通信方式,
当SM0、SM1=01时,串行口设为方式1的双机串行通信。
TXD脚和RXD脚分别用于发送和接收数据。
方式1一帧数据为10位,1个起始位(0),8个数据位,1个停止位
(1),先发送或接收最低位。
方式2和方式3,为9位异步通信接口。
每帧数据为11位,1位起始位0,8位数据位(先低位),1位可程控为1或0的第9位数据和1位停止位。
SM0、SM1=11时,方式3。
为波特率可变的9位异步通信方式,除了波特率外,方式3和方式2相同。
17.简述8155的内部逻辑结构
8155的内部逻辑结构如图所示。
由图可以看出,8155由三部分组成,即:
存储单元为256字节的静态RAM;3个可编程的I/O,其中2个口(A口和B口)为8位口,1个口(C口)为6位口;1个14位的定时器/计数器。
由以上可知8155有A口、B口、C口和定时器/计数器低8位以及定时器/计数器高8位五个端口,另外8155内部还有一个命令/状态寄存器,所以8155内部共有6各端口。
对它们只需要使用
即可实现编址
18.简述MCS-51系列单片机按照功能划分的类型。
(1)基本型;
(2)增大内部存储器容量的基本型;(3)低功耗基本型;(4)高级语言型;(5)可编程计数器阵列型;(6)A/D型;(7)DMA型;(8)多并行接口型。
19.简述程序状态字寄存器PSW八个标志位的定义。
PSW各位的定义如下:
位序
PSW.7
PSW.6
PSW.5
PSW.4
PSW.3
PSW.2
PSW.1
PSW.0
位标志
C
AC
F0
RS1
RS0
OV
---
P
1进位标志C(PSW.7);②半进位标志AC(PSW.6);③软件标志位F0(PSW.5);
④工件寄存器组指针RS1、RS0(PSW.4、PSW.3);⑤溢出标志位OV(PSW.2);
⑥奇偶标志P(PSW.0)。
程序状态字是一个8位寄存器,它包括(当前指令执行结果的各种状态和存放控制信息)等程序的状态信息。
20.简述中断允许控制寄存器的地址和控制位的作用。
特殊功能寄存器IE为中断允许寄存器,通过向IE写入中断控制字,控制CPU对中断源的开放或屏蔽。
中断允许寄存器IE的地址为0A8H,8051系统复位后,IE中各位均被清0,即禁止所有中断。
其功能如下:
IE.7
IE.6
IE.5
IE.4
IE.3
IE.2
IE.1
IE.0
IE
EA
/
/
ES
ET1
EX1
ET0
EX0
位地址
AF
AE
AD
AC
AB
AA
A9
A8
功能
CPU中断允许
总控制位
串行中断允许控制位
定时器/计数器T1中断允许控制位
外部中断INT1允许控制位
定时器/计数器T0中断允许控制位
外部中断INT0允许控制位
状态
0禁止
1允许
0禁止
1允许
0禁止
1允许
0禁止
1允许
0禁止
1允许
0禁止
1允许
21.简述P3口的特殊功能。
P3口除作为通用I/O口外,还有第二种功能。
P3口的第二种功能定义如下:
引脚
第二功能
P3.0
RXD(串行输入口)
P3.1
TXD(串行输出口)
P3.2
(外部中断0请求输入端)
P3.3
(外部中断1请求输入端)
P3.4
T0(定时器/计数器0请求脉冲输入端)
P3.5
T1(定时器/计数器1请求脉冲输入端)
P3.6
(片外数据存储器写选通信号输出端)
P3.7
(片外数据存储器读选通信号输出端)
22.简述MCS-51系列单片机的内部主要包含的器件。
CPU、存储器、可编程I/O、定时器/计数器、串行口等5个基本部分组成,各部分通过内部总线相连,如下图所示。
23.堆栈指针原指向32H,内部RAM地址单元30H到32H的内容分别为20H、23H和01H,(R0)=20H,(A)=3FH,(20H)=80H,执行如下指令,表明数据指针DPTR,堆栈指针SP、(A)和(20H)的内容:
POPDPH
POPDPL
POPSP
XCHA,@R0
24.设堆栈指针SP中的内容为60H,内部RAM中30H和31H单元的内容分别为24H和10H,执行下列程序段后,61H=24H,62H=10H,30H= 00H,31H=0FFH,DPTR= 2410H及SP=60H 。
PUSH 30H;(SP)=61H,(61H)=24H
PUSH 31H;(SP)=62H,(62H)=10H
POP DPL;(DPL)=10H,(SP)=61H
POP DPH;(DPH)=24H,(SP)=60H
MOV 30H,#00H;(30H)=00H
MOV 31H,#0FFH;(31H)=FFH
25.设A=40H,R1=23H,(40)=05H。
执行下列两条指令后,累加器A和R1以及内部RAM中40H单元的内容各为何值?
XCH A,R1;(A)=23H,(R1)=40H
XCHDA,@R1;(A)=25H,(40H)=03H
26.指出下列程序段的每条指令的源操作数是什么寻址方式,并写出每步运算的结果。
(相关单元的内容)设程序存储器(1050H)=5AH.
1)MOV A,#0FH
;立即寻址方式,A=0FH
2)MOV 30H,#0F0H
;立即寻址,(30H)=0F0H
3)MOV R2,A
;寄存器寻址方式,R2=A
4)MOV R1,#30H
;立即寻址,执行后R1=30H
5)MOV A,@R1
;寄存器间接寻址,A=(30H)
6)MOV DPTR,#1000H
;立即寻址,DPTR=1000H
7)MOV A,#50H
;立即寻址,A=50H
8)MOVC A,@A+DPTR
;寄存器间接寻址,A=(1050H)=5AH
9)JMP @A+DPTR
;寄存器间接寻址,PC=A+DPTR
10)CLR C
;位寻址,C=0
11)MOV 20H,C
;寄存器寻址方式,(20H)=C
三、计算编程题
1.已知内部RAM的BLOCK单元开始有一无符号数据块,块长在LEN单元,请编出数据块中各数累加和并存入SUM单元的框图和程序。
(1)先判断后处理
(2)先处理后判断
[例4-3]从BLOCK单元开始存放一组无符号数,一般称为一个数据块。
数据块长度放在LEN单元,编写一个求和程序,将和存入SUM单元,假设和不超过8位二进制数。
在置初值时,将数据块长度置入一个工作寄存器,将数据块首地址送入另一个工作寄存器,一般称它为数据块地址指针。
每做一次加法之后,修改地址指针,以便取出下一个数来相加,并且使计数器减1。
到计数器减到0时,求和结束,把和存入SUM即可。
参考程序:
各
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