2022年单片机期末复习资料 .pdf
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1、- 1 -主要复习知识点:第一章 微机计算机系统的基本知识1. 单片机就是在一片硅片上集成了中央处理器、随机存储器、只读存储器、中断系统、定时/计数器和多种I/O 口的微型计算机系统,该系统不带外部设备。从组成和功能上看,它已经具备了计算机系统的基本属性,所以也可以称其为单片微型计算机,简称单片机。2. 微型处理器是单片机的核心。它主要由三部分组成:寄存器阵列、运算器和控制器、3. 程序计数器PC,专门用于存放现行指令的16 位地址。 CPU就是根据PC中的地址到ROM 中读取程序指令。每当取出现行指令一个字节后,PC就自动加1,PC+1 PC ,当遇到转移指令或子程序时, PC内容会被指定的
2、地址取代,实现程序转移。PC用于存放 CPU下一条要执行的指令地址,是一个16 位的专用寄存器。(PC的功能与作用)4. 运算器用来完成算术运算和逻辑运算操作,是处理信息的主要部件。运算器主要由累加器A、状态寄存器PSW 、算术运算单元ALU组成。累加器 A,用来存放参与算术运算和逻辑运算的一个操作数和运算结果。状态字寄存器,用来保存ALU操作运算的条件标志,如进位标志、奇偶标志等。算术运算单元ALU ,由加法器和其他逻辑电路组成,其基本功能是进行加法和移位运算,由此实现其他各种算术和逻辑运算。5. 控制器是分析和执行指令的部件,控制器只要由程序计数器PC 、指令寄存器和指令译码器组成。6.
3、总线是用于传送信息的公共途径。总线可以分为数据总线、地址总线、控制总线。7. 数据总线DB :数据线D0D7共 8 位,由 P0提供,分时输送低8 位地址(通过地址锁存器锁存)和 8 位数据信息。数据总线是双向的,可以从CPU输出,也可以从外部输入到CPU 。8. 地址总线AB :地址线A0A15共 16 位, P2 口提供高8 位地址 A8A15,P0口经地址锁存器提供低 8 位地址 A0A7 。片外存储器可寻址范围达到64KB(即 65536 字节)。9. 控制总线CB :控制总线由P3口的第二功能P3.6 、P3.7H 和 3 根独立的控制线ALE、EA和PSEN组成。10. 存储器是用
4、来存储数据和程序的部件。按其功能来分,存储器可以分为随机存储器(RAM )和只读存储器(ROM )两大类。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 25 页- 2 -11.RAM :可以随机写入读出,读写速度快,读写方便。缺点是电源断电后,被存储的信息会丢失。 RAM 主要用于存放各种数据。12.ROM :一般用来存放固定的数据和程序。其特点是信息写入后,能长期保存,不会因断电而丢失。所谓“只读”指不能写入。13. (基本了解)ROM 的 5 种不同形式:MaskROM( 淹膜 ROM) OTPROM EPROM E2PROM F
5、lashROM 14. 单片机程序设计语言可分为三类:机器语言、汇编语言和高级语言机器语言:机器语言是计算机可以识别和直接执行的语言,它由一组二进制代码组成,不同的微处理器机器语言也不同。汇编语言:用助记符替代机器语言中的操作码,用十六进制数代替二进制数。计算执行时,必须将汇编语言翻译成机器语言。汇编语言和机器语言一样,微处理器不同,汇编语言也不同,即不同的微处理器采用不同的汇编语言。思考与练习:1.1 什么是单片机?答:单片机就是在一片硅片上集成了中央处理器、随机存储器、只读存储器、中断系统、定时/ 计数器和多种I/O 口的微型计算机系统,该系统不带外部设备。从组成和功能上看,它已经具备了计
6、算机系统的基本属性,所以也可以称其为单片微型计算机,简称单片机。1.2 单片机的基本组成有哪些?答:单片机由中央处理器、随机存储器、只读存储器、中断系统、定时/ 计数器和多种I/O 口组成。第二章 单片机的硬件结构 (重点复习)15. (简答题) 80C51单片机有4 个 8 位的双向并行输入/ 输出( I/O )端口,称为P0口、 P1口、 P2口和 P3口。P0 口: P0口是一个双功能的8 位并行 I/O 口,可用作输入/ 输出端口,又可作地址/ 数据总线分时传输时低8 位地址和 8 位数据。P1 口: P1口是单一功能的并行I/O 口,只用作通用的数据输入/ 输出口。P2 口: P2口
7、是一个双功能的8 位并行 I/O ,可用作通用的输入/输出口,又可用作高8 位地址总线。P3 口: P3口是一个双功能的8 位并行 I/O 口,它的第一功能是通用输入/输出口,作第二功能用时,各引脚定义如下:P3.0 :RXD串行口输入;P3.1:TXD串行口输出;P3.2 :外部中断0 输入;精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 25 页- 3 -P3.3 :外部中断1 输入; P3.4 :T0定时 / 计数器 0 外部计数脉冲输入;P3.5 :T1定时 / 计数器 1 外部计数脉冲输入;P3.6 :片外数据存储器写选通讯号
8、输出;P3.7 :片外数据存储器读选通讯号输出。16. 基本时序单位单片机的时序单位有:振荡周期:晶振的振荡周期,又称时钟周期,为最小的时序单位。状态周期:振荡频率经单片机内的二分频器分频后提供给片内CPU的时钟周期。因此,一个状态周期包含2 个振荡周期。机器周期: 1 个机器周期由6 个状态周期即12 个振荡周期组成。是计算机执行一种基本操作(如取指令,读存储器,写存储器等)的时间单位。指令周期:执行一条指令所需的时间。一个指令周期由14 个机器周期组成,依据指令不同而不同。 4种时序单位中,振荡周期和机器周期是单片机内计算其他时间值(例如,波特率、定时器的定时时间等)的基本时序单位。例:单
9、片机外接晶振频率fosc= 12MHZ 时的各种时序单位:振荡周期 =1/fosc=1/12MHZ=0.0833us;状态周期 =2/fosc=2/12MHZ=0.167us;机器周期 =12/fosc=12/12MHZ=1us ;指令周期 =(1 4)机器周期 =14us 。17.MCS-51 的存储器结构与常见的微型计算机的配置方法不同, 采用哈佛结构它将程序存储器和数据存储器分开,各有自己的寻址方式、控制信号和功能。程序存储器用来存放程序、始终要保留的表格、常数。数据存储器存放程序运行中所需要的数据和结果(常数和变量)。18. 从物理空间(实际结构)看,MCS-51 有四个存储器地址空间
10、:片内数据存储器、片外数据存储器、片内程序存储器、片外程序存储器19. 从逻辑上(使用角度)看,MCS-51 有三个存储器空间:片内、片外统一编址的程序存储器,片外数据存储器,片内数据存储器20. 程序存储器中的几个特殊地址的使用:地址用途0000H 复位操作后的程序入口0003H 外部中断0 服务程序入口000BH 定时器 0 中断服务程序入口0013H 外部中断1 服务程序入口精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 25 页- 4 -001BH 定时器 1 中断服务程序入口0023H 串行口中断服务程序入口21. 外部数据存
11、储器作用:用于存放随机读写的数据。外部数据存储器包括两部分空间:外部RAM 扩展的I/O 口地址内部数据存储器(单元数少,但最复杂)特殊功能寄存器空间,离散分布,作数据缓冲器、标志位等22. 程序存储器与外部数据存储器的比较相同:地址线A15A0 不同:访问的指令不同,读写信号不同。访问程序寄存器的指令为MOVC 指令,访问外部数据存储器的指令为MOVX 指令;程序寄存器:只读,PSEN作为外部ROM 读信号;外部数据存储器:可读写, RD作为读信号, WR作为写信号。23. 工作寄存器区的选择RS1 :程序状态寄存器PSW 的 D4位; RS0 :程序状态寄存器PSW 的 D3位;RS1 R
12、S0 寄存器区R0R7 所占单元的地址0 00区00H07H0 11区08H0FH1 02区10H17H1 13区18H1FH复位时,自动选中0 区。一旦选中其中一个区,其它三区只能作为普通RAM 单元使用,而不能作为工作寄存器使用。设置多个工作寄存器区可以方便保护现场。24. 字节地址与位地址在使用上如何区别? 例: MOV C,20H MOV A,20H位操作指令 MOV C,20H 位地址只有1bit (小圆区域)字节操作指令 MOV A,20H 字节地址共8bit (大椭圆区域)25. 位地址空间组成及位地址表示法 内部数据存储器的20H2FH共 16 个单元可按位寻址,128 位;例
13、 1:位地址 1EH= 23H . 6即字节单元23H的 D6位精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 25 页- 5 - 专用寄存器地址能被8 整除的可按位寻址。例 2: 位地址 D4H= D0H . 4= PSW. 4= RS1 26. 特殊功能寄存器的地址分配(名称必须记住)27. 累加器ACC :累加器为8 位的寄存器,是程序中使用最频繁的寄存器,是用于存放中间结果和数据传送的渠道。程序状态字寄存器PSW :PSW 也称为标志寄存器CY:进 /借位标志。 CY=1,有进 / 借位 ; CY=0 ,无进 / 借位。AC:辅
14、助进位标志,反映高半字节与低半字节之间的进/ 借位。 AC=1有进 /借位; AC=0无进 /借位。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 25 页- 6 -F0:用户标志位RS1,RS0:工作寄存器的控制位OV :溢出标志位。有溢出 OV=1,无溢出OV=0 。P:奇偶标志位。运算结果有奇数个“1”, P=1;偶数个“ 1”, P=0 。D1:无效位,一般不用。数据指针DPTR :数据指针DPTR是一个 16 位的专用寄存器,DPTR 主要用来存放16 位地址。PC用于存放CPU下一条要执行的指令地址,是一个16 位的专用寄存
15、器。27. 访问不同的存储器空间使用不同的指令:程序存储器,使用MOVC 指令;外部数据存储器,使用 MOVX 指令;内部数据存储器, 使用 MOV 指令;特殊功能寄存器, 使用 MOV 指令;位地址空间,使用MOV 、 SETB 、CLR等指令。28. 堆栈是在单片机内部RAM 中从某个选定的存储单元开始划定的一个地址连续的区域。堆栈操作是在内存RAM区专门开辟出来的按照“先进后出”原则进行数据存取的一种工作方式,主要用于子程序调用及返回和中断处理断点的保护和返回。SP用来指示堆栈所处的位置。当数据堆入栈区后,SP的值也自动随之变化。51 单片机属于向上生长型堆栈(即向高地址方向生成)。29
16、. 用一个称为堆栈指针SP的特殊功能寄存器来给出栈顶存储单元的地址。堆栈指针SP中存储的总是堆栈栈顶存储单元的地址,即堆栈指针SP总是指向堆栈栈顶。30. 向上生长型堆栈出栈入栈的操作原则是“先进后出”或“后进先出”。31. 实现复位操作,必须使RST引脚( 9)保持两个机器周期以上的高电平。32. 复位是单片机的初始化操作,其主要功能是程序计数器PC值变为 0000 好,使单片机从0000H开始执行程序。上电复位后,RAM 的内容是随机的。寄存器初始状态寄存器初始状态PC 0000H ACC 00H PSW 00H SP 07H 思考与练习:2.1 51单片机内部包括哪些主要部件?答: 51
17、 单片机包括中央处理器CPU 、数据存储器RAM 、只读存储器ROM 、并行输入输出口P1P3口、串行口、并行口、定时/ 计数器、中断系统及特殊功能寄存器等8个部件。2.2 80C51 单片机的存储器有哪几种类型?可以划分为哪几个部分?精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 25 页- 7 -答: 80C51单片机的存储器按功能可以划分为两大类:随机存储器(RAM )和只读存储器(ROM )。可以划分为以下五部分:片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器、特殊功能寄存器、片外数据存储器。2.3 80C51 如何确定和改变当
18、前工作寄存器区?答:在选择工作寄存器区时,可通过对特殊功能寄存器中的程序状态寄存器PSW 的 RS1和 RS0的状态设置,来选择哪一组工作寄存器作为当前的工作寄存器组。单片机复位时,当前工作寄存器默认为0 组。2.4 位地址和字节地址如何区分?位地址 00H7FH与片内 RAM 的字节地址编址相同,容易混淆。区分方法 :在 80C51的指令系统中,有专门的位操作指令和字节操作指令来区分。(位操作指令 MOV C,20H 位地址只有1bit ;字节操作指令 MOV A,20H 字节地址共8bit )。2.6 PC 在执行指令过程中,起什么作用?答: PC在执行指令过程中,PC用于存放CPU下一条
19、要执行的指令地址,是一个16 位的专用寄存器。第三章 51单片机的指令系统33. 计算机所有的指令集合称为该计算机的指令系统。34. 指令是基本格式: 标号: 操作码 目的操作数 ,源操作数 ;注释 标号:指令的符号地址;操作码:规定指令的操作功能,是指令格式中唯一不能空缺的部分;操作数:用于给指令的操作提供数据或地址。把左边的操作数称为目的操作数,右边的操作数称为源操作数;注释:注释是对语句或程序段功能的说明。注释用“:”开头,可空缺。35. 按指令的功能分类:数据传送指令(28 条)、算术运算类指令(24 条)、逻辑运算与移位类指令( 25 条)、控制转移类指令(17 条)、位操作类指令(
20、17 条)。36. 寻址方式?立即寻址指令中跟在操作码后面的数据就是实际参与运算的操作数,称为立即数。MCS-51指令系统中允许使用8 位和 16 位立即数,立即数之前加“#”予以标识。例:MOV A,#6DH MOV A,#3AH MOV DPTR,#0DFFFH MOV 40H,#30H MOV A,#60H MOV DPTR,#3400H MOV 30H,#40H ?直接寻址精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 25 页- 8 -指令中包含了操作数的地址,该地址直接给出了参加运算或传送的单元的地址。直接寻址可访问两种地址
21、空间:特殊功能寄存器SFR (又叫做专用寄存器)内部数据存储器 RAM 中的 128 个字节单元。例:MOV A,52H MOV A,P1 MOV 30H,20H MOV P0,P1 ?寄存器寻址把指定的某一可寻址的工作寄存器R0R7或 A,B (乘、除指令中),DPTR ,的内容作为操作数。例: MOV 53H,A MOV B,A MOV 20H,R1 MOV P0,R0 ?寄存器间接寻址指令指定的某一寄存器的内容作为操作数地址。可用来间接寻址的寄存器有R0、R1和数据指针 DPTR ,前面加表示间接寻址。可访问内部RAM 或外部数据存储器。堆栈指针SP在执行指令中也起到寄存器间接寻址的作用
22、,但它不出现在指令表达形式中。实现间接寻址的地址指针:(1)Ri(R0 、 R1):寻址对象为片内RAM 的 128 个单元;( 1)DPTR :寻址对象为外部数据存储器。例:MOV A,R0 MOV B,R1 MOVX A,DPTR PUSH 20H POP ACC MOV R0,A MOVX A,R1 MOVX DPTR,A ?变址寻址基址寄存器 (DPTR或 PC): 存放基准地址;变址寄存器 (A): 存放偏移量 ; 基址寄存器的内容与变址寄存器的内容的和为可寻址单元的地址。该类寻址方式用于访问程序存储器,对查表访问特别有用。注意: A中内容为无符号数。例:MOVC A,A+DPTR
23、MOVC A,A+PC JMP A+DPTR ?位寻址采用位寻址方式的操作数是8 位二进制数中的某1 位,指令中给出的是位址。寻址对象:片内数据存储器位寻址区中,位地址为00H7FH的 128 位 11 个可位寻址的特殊功能寄存器中的82 个有效可寻址位。例: MOV C,3AH SETB PSW,4 MOV C,00H MOV C,20H 思考与练习:3.4 下列哪些指令是非法指令,并改正。CJNE A,#30H,ABC ;合法CJNE A,30H,ABC ;合法CJNE 30H,A,ABC ;非法 CJNE A,30H,ABC 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结
24、 - - - - - - -第 8 页,共 25 页- 9 -CJNE R7,#30H,ABC ;合法CJNE R5,#30H,ABC ;合法CJNE A,R4,ABC ;非法不存在这种格式CJNE A,R4,ABC ;非法不存在这种格式(CJNE A,#data,rel/CJNE A,direct,rel/CJNE Ri,#data,rel/CJNE Rn,#data,rel) DJNZ ACC,ABC ;合法DJNZ 30H,ABC ;合法 (DJNZ Rn,rel/DJNZ direct,rel) INC DPTR ;合法 (INC A/INC direct/INC Ri/INC Rn/
25、INC DPTR) MOV A,R3 ;合法MOVX A,DPTR ;非法 MOVX A,DPTR (MOVX A,DPTR/MOVX A,Ri/MOVX DPTR,A/MOVX Ri,A) DEC DPTR ;非法不存在这种格式(DEC A/DEC direct/DEC Ri/DEC Rn )JB 70H ;非法不存在这种格式(JB bit,rel )ADDC B,DIRECT1 ;非法不存在这种格式(ADDC A,#data/ADDC A,direct/ADDC A,Ri/ADDC A,Rn)3.5 指出源操作数的寻址方式。MOV A,#30H (立即寻址)MOV A,B (直接寻址)MO
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