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第一章 MCS-51单片机结构与原理.doc

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第一章 MCS-51 单片机结构与原理

1、单片机是把组成微型计算机的各功能部件即()、()、()、()、()及()等部件制作在一块集成电路芯片上,构成一个完整的微型计算机。

2、MCS51单片机是基于()结构的,其特点是()。

3、若不使用MCS-51片内程序存储器引脚()必须接地.。

4、在MCS-51单片机中,如果采用6MHz晶振,一个机器周期为()。

5、以下不是构成的控制器部件():

A 程序计数器、B指令寄存器、C指令译码器、D存储器

6、Intel公司生产的MCS-51系列单片机主要包括;()、()、()。

7、CPU由()和()组成。

8、8051内部RAM位寻址区的单元地址范围为(),其位地址范围为()。

9、8051芯片的引脚可以分为三类:()、()和()。

10、采用8031单片机必须扩展()。

A、数据存储器

B、程序存储器

C、I/O接口

D、显示接口

11、PC用来存放()。

A、指令

B、上一条的指令地址

C、下一条的指令地址

D、正在执行的指令地址

12、8051型单片机共有()的ROM。

A、4KB

B、6KB

C、256B

D、8KB

13、何谓单片机?单片机与一般微型计算机相比,具有哪些特点?

14、8051单片机的PSW寄存器各位标志的意义如何?

15、单片机的复位电路有哪两种形式?单片机复位后,各特殊功能寄存器的初始值为多少?

16、简述下列特殊功能寄存器的作用和性质:B、A、SP、DPTR、PSW、PC。

17、试述P3口各个管脚的第二功能。

18、MCS-51单片机的时钟周期、机器周期、指令周期是如何定义的?当主频为12MHz 的时候,一个机器周期是多长时间?执行一条最长的指令需要多长时间?

AT89C51单片机的基本结构和工作原理

AT89C51单片机的主要工作特性: ·内含4KB的FLASH存储器,擦写次数1000次; ·内含28字节的RAM; ·具有32根可编程I/O线; ·具有2个16位可编程定时器; ·具有6个中断源、5个中断矢量、2级优先权的中断结构; ·具有1个全双工的可编程串行通信接口; ·具有一个数据指针DPTR; ·两种低功耗工作模式,即空闲模式和掉电模式; ·具有可编程的3级程序锁定定位; AT89C51的工作电源电压为5(1±0.2)V且典型值为5V,最高工作频率为24MHz. AT89C51各部分的组成及功能: 1.单片机的中央处理器(CPU)是单片机的核心,完成运算和操作控制,主要包括运算器和控制器两部分。

(1)运算器 运算器主要用来实现算术、逻辑运算和位操作。其中包括算术和逻辑运算单元ALU、累加器ACC、B寄存器、程序状态字PSW和两个暂存器等。 ALU是运算电路的核心,实质上是一个全加器,完成基本的算术和逻辑运算。算术运算包括加、减、乘、除、增量、减量、BCD码运算;逻辑运算包括“与”、“或”、“异或”、左移位、右移位和半字节交换,以及位操作中的位置位、位复位等。 暂存器1和暂存器2是ALU的两个输入,用于暂存参与运算的数据。ALU的输出也是两个:一个是累加器,数据经运算后,其结果又通过内部总线返回到累加器;另一个是程序状态字PSW,用于存储运算和操作结果的状态。 累加器是CPU使用最频繁的一个寄存器。ACC既是ALU处理数据的来源,又是ALU运算结果的存放单元。单片机与片外RAM或I/O扩展口进行数据交换必须通过ACC来进行。 B寄存器在乘法和除法指令中作为ALU的输入之一,另一个输入来自ACC。运算结果存于AB寄存器中。 (2)控制器 控制器是识别指令并根据指令性质协调计算机内各组成单元进行工作的部件,主要包括程序计数器PC、PC增量器、指令寄存器、指令译码器、定时及控制逻辑电路等,其功能是控制指令的读入、译码和执行,并对指令执行过程进行定时和逻辑控制。AT89C51单片机中,PC是一个16位的计数器,可对64KB程序存储器进行寻址。复位时PC的内容是0000H. (3)存储器 单片机内部的存储器分为程序存储器和数据存储器。AT89C51单片机的程序存储器采用4KB的快速擦写存储器Flash Memory,编程和擦除完全是电器实现。 (4)外围接口电路 AT89C51单片机的外围接口电路主要包括:4个可编程并行I/O口,1个可编程串行口,2个16位的可编程定时器以及中断系统等。 AT89C51的工作原理: 1.引脚排列及功能 AT89C51的封装形式有PDIP,TQFP,PLCC等,现以PDIP为例。 (1)I/O口线 ·P0口 8位、漏极开路的双向I/O口。 当使用片外存储器及外扩I/O口时,P0口作为低字节地址/数据复用线。在编程时,P0口可用于接收指令代码字节;程序校验时,可输出指令字节。P0口也可做通用I/O口使用,但需加上拉电阻。作为普通输入时,应输出锁存器配置1。P0口可驱动8个TTL负载。 ·P1口 8位、准双向I/O口,具有内部上拉电阻。 P1口是为用户准备的I/O双向口。在编程和校验时,可用作输入低8位地址。用作输入时,应先将输出锁存器置1。P1口可驱动4个TTL负载。 ·P2 8位、准双向I/O口,具有内部上拉电阻。 当使用外存储器或外扩I/O口时,P2口输出高8位地址。在编程和校验时,P2口接收高字节地址和某些控制信号。 ·P3 8位、准双向I/O口,具有内部上拉电阻。 P3口可作为普通I/O口。用作输入时,应先将输出锁存器置1。在编程/校验时,P3口接收某些控制信号。它可驱动4个TTL负载。 (2)控制信号线

单片机原理及应用在线考试(附答案)

一、单项选择题 1. 下面哪一种传送方式适用于处理外部事件( (A) 无条件传递进 (B) DMA (C) 中断 (D) 查询 分值:2.5 完全正确 得分:2.5 )
2.
在 MCS-51 单片机中,需要软件实现中断撤销的是:( ) (A) 电平触发的外部中断 (B) 脉冲触发的外部中断 (C) 定时中断 (D) 串行中断 分值:2.5 答题错误 得分:0
3.
十进制数 126 其对应的十六进制可表示为( )。 (A) 7E

(B) 8E (C) 8F (D) FE 分值:2.5 完全正确 得分:2.5
4.
在 LED 显示中,为了输出位控和段控信号,应使用的指令是:( ) (A) MOVC (B) MOV (C) MOVX (D) XCH 分值:2.5
5.
在单片机中,通常将一些中间计算结果放在( (A) 累加器 (B) 程序存储器 (C) 数据存储器 (D) 控制器
)中

分值:2.5 完全正确 得分:2.5
6.
MCS-51 单片机的堆栈区应建立在( )。 (A) 片内数据存储区 (B) 片内数据存储区的低 128 字节单元 (C) 片内数据存储区的高 128 字节单元 (D) 程序存储区 分值:2.5 完全正确 得分:2.5
7.
CPU 主要的组成部部分为( ) (A) 加法器、寄存器 (B) 运算器、控制器 (C) 运算器、寄存器 (D) 运算器、指令译码器 分值:2.5
完全正确 得分:2.5

51单片机原理及应用期末考试试题汇总7

一、选择题 从下列各题4个备选答案中选出一个或二个正确答案 并将其代号写在题干后面的括号内。 1、8051基本型单片机内部程序存储器容量为 C 。 A、16KB B、8KB C、4KB D、128B 2、8051基本型单片机内部RAM容量为D。 A、16KB B、8KB C、4KB D、128B 3、当优先级的设置相同时 若以下几个中断同时发生 A 中断优先响应。 A、外部中断0 B、T1 C、串口 D、T0 4、在80C51单片机应用系统中 可以作为时钟输出的是 C 引脚。 A、EA B、RST C、ALE D、PSEN 5、当CPU响应外部中断1 的中断请求后 将自动转向 B 。 A、0003H B、0013H C、000BH D、001BH 6、为了能够使MCS-51单片机在正常工作中及时服务于多个外设 以下传送方式最适用的是 D 。 A、异步 查询 传送 B、同步 无条件 传送 C、DMA传送 D、中断传送 7、已知1只共阴极LED显示器 其中a笔段为字形代码的最低位 若需显示数字1 它的字形代码应为(A )。A、06H B、0F9H C、30H D、0CFH 8、已知1只共阳极LED显示器 其中a笔段为字形代码的最低位 若需显示小数点“.” 它的字形码应为(A)。A、7FH B、0F9H C、30H D、80H 9、已知1只共阴极LED显示器 其中a笔段为字形代码的最低位 若需显示小数点“.”共阳极 它的字形码应为(A )。A、80H B、0F9H C、30H D、7FH 10、下列数据字定义的数表中 (C、D)是错误的。 A、DW “AA” B、DW “A” C、DW “OABC” D、DW 1ABC2H 11、若P1口接有一个4×4的行列键盘 则P1口一定有 C、D 。 A、8位输入口 B、8位输出口 C、4位输入口 D、4位输出口 12、以下指令中能够产生WR信号的是 B、D 。 A、MOV @R0,A B、MOVX @R0,A C、MOVX A @DPTR D、MOVX @DPTR,A 13、8031单片机的定时器T1用作定时方式时是 A、B 。 A、以内部时钟频率为定时基准 12个时钟周期加1 B、以内部时钟频率为定时基准 1个机器周期加1 C、以外部脉冲为定时基准 12个脉冲加1 D、以外部脉冲为定时基准 每个脉冲加1 14、DAC0832在单片机系统中是一种 B、D 器件。 A、输入 B、输出 C、将数字量转换成模拟量 D、将模拟量转换成数字量 15、家用电器中使用的单片机应属于计算机的 B 。 A、辅助设计应用B.测量、控制应用C.数值计算应用 D.数据处理应用 16、对程序存储器的读操作 只能使用 D 。 A MOV指令 B. PUSH指令 C. MOVX指令 D. MOVC指令 17、若82C55的PC口接有一个4×4的行列键盘 则PC口一定有 C、D 。 A、8位输入口 B、8位输出口 C、4位输入口 D、4位输出口 18、下列说法正确的是 A、B 。 A、立即数寻址方式是操作数本身就在指令中 而不是它的地址在指令中。

8051单片机的内部结构

8051是MCS-51系列单片机的典型产品,我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。 8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线,现在我们分别加以说明: 中央处理器(CPU)是整个单片机的核心 部件,是8位数据宽度的处理器,能处理 8位二进制数据或代码,CPU负责控制、 指挥和调度整个单元系统协调的工作,完 成运算和控制输入输出功能等操作。 ·数据存储器(RAM): 8051内部有128个8位用户数据存储 单元和128个专用寄存器单元,它们是统 一编址的,专用寄存器只能用于存放控制 指令数据,用户只能访问,而不能用于存 放用户数据,所以,用户能使用的的RAM 只有128个,可存放读写的数据,运算的 中间结果或用户定义的字型表。 ·程序存储器(ROM): 8051共有4096个8位掩膜ROM,用于存放用户程序,原始数据或表格。 ·定时/计数器(ROM): 8051有两个16位的可编程定时/计数器,以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。 ·并行输入输出(I/O)口: 8051共有4组8位I/O口(P0、P1、P2或P3),用于对外部数据的传输。 ·全双工串行口: 8051内置一个全双工串行通信口,用于与其它设备间的串行数据传送,该串行口既可以 用作异步通信收发器,也可以当同步移位器使用。 ·中断系统: 8051具备较完善的中断功能,有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断,可 满足不同的控制要求,并具有2级的优先级别选择。 ·时钟电路: 8051内置最高频率达12MHz的时钟电路,用于产生整个单片机运行的脉冲时序,但8051 单片机需外置振荡电容。

单片机原理与应用赵德安习题答案

第一章习题 2. 根据程序存储器的差别,单片机可以分为哪几种类型? 答:MCS-51 系列单片机按片内不同程序存储器的配置来分,可以分为以下 3 种类型: ①片内带Mask ROM(掩膜ROM)型:8051 、80C51 、8052 、80C52 。此类芯片是由半导体厂家在芯片生产过程中,将用户的应用程序代码通过掩膜工艺制作到ROM 中。其应用程序只能委托半导体厂家“写入” ,一旦写入后不能修改。此类单片机适合大批量使用。 ②片内带EPROM 型:8751、87C51 、8752 。此类芯片带有透明窗口,可通过紫外线擦除存储器中的程序代码,应用程序可通过专门的编程器写入到单片机中,需要更改时可擦除重新写入。此类单片机价格较贵,不宜于大批量使用。 ③片内无ROM(ROMLess)型:8031、80C31 、8032 。此类芯片的片内没有程序存储器,使用时必须在外部并行扩展程序存储器存储芯片。此类单片机由于必须在外部并行扩展程序存储器存储芯片,造成系统电路复杂,目前较少使用。 3. 单片机的主要特点是什么?它适宜构成通用微机系统还是专用微机系统?为什么? 答:单片机是一种集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据 处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O 口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。其主要特点如下: 1、价格便宜。10 元以内计算机。 2、功能不大。只能专用在适用的领域。但在适用的领域中,性价比却是最 佳。 3、可靠性高,抗干扰能力强。 4 、功耗比较低。对电源要求低。适用面广。 5、外围扩展能力强。可以应用到不同的控制系统中。根据其特点可知,单片机功能不

基于AT8951单片机原理及应用

◎<习题一>◎<习题二>◎<习题三> ◎<习题四>◎<习题五>◎<习题六> ◎<习题七>◎<习题八>◎<习题九> ◎<习题十>◎<总复习题> ※<习题一> 第一章习题答案 一、选择题 DCABD DACAC ACDBA BCCBA BB (ABE) B 二、计算题 1、将下列十进制数分别转换成二进制、十六进制和BCD码的 形式 (1)33D=00100001B=21H=00110011BCD (2)22 .37D=00010110.0101B=16.5H=00100010.00110111BCD 2、将下列二进制数分别转换成十进制、十六进制的形式。(1) 10101100 B=172D=ACH (2) 1001.01 B= 9.25D=9.4H (3)11001100. 011B=CC.6H=204.375D 3、将下列十六进制数分别转换成二进制、十进制的形式。(1)7B H=01111011B=123D (2)0E7.2 H=231.125D=11100111.0010B (3)21A9H=8617D=0010000110101001B 4、将下列BCD码转换成十进制数。 (1)10010010BCD=92D (2)01010010=52D (3)1000111. 0110=47.6D 5、将下列带符号数分别用原码、反码、补码来表示。 (1)+39 原码、反码、补码为00100111B

(2)-121 原码为11111001B,反码为10000110B,反码为10000111B 三、填空题 1、带符号数在机器中可用_原_码、_反_码和_补_码表示。 2、___运算器___和_控制器_____是计算机硬件的核心,称为中央处理器(CPU)。 3. CPU一次可处理的二进制数的位数称为___字长___。 4、字长为___8___的整数倍。 5、.MCS-51的最基本时间单位是_ 时钟___周期。 6、.8051的一个机器周期由___12___个时钟周期组成。 7、半导体存储器分为__ROM__和__RAM____。 8、根据信息传送的属性,总线可分为___地址总线___、_数据总线_____和__控制总线____。 四、问答题 1、什么是字长?Intel公司的MCS-51系列单片机的字长是多少?答:字长是指计算机能一次处理二进制数码的位数,MCS—51系列单片机字长为8位,又称8位机。 2、简述半导体存储器的分类及各类存储器的功能。 答:(1)只读存储器(ROM) ROM在使用过程中,存储的信息只能被读出,而不能用通常的方法写入。在系统断电时,ROM中的信息并不会丢失。因此,这类存储器适用于存放各种固定的系统程序、应用程序和常数等。 ROM按制造工艺的不同可分为以下几种: A)掩膜ROM 存储在ROM中的信息是在生产过程中用“掩膜”工艺固化在ROM芯片中的,一旦做好,不能更改。只适用于存储成熟的固定程序和数据,在大批量生产时,可降低成本。 B)可编程ROM(PROM) PROM中的信息是由用户写入,但只能写一次,写入后的信息以后不能更改。 C)可擦除ROM 允许用户对已写入的信息进行多次修改,但修改之前要先将原来的内容擦除掉,按擦除方法不同,又分为两种: 紫外线擦除的ROM(EPROM):在芯片上有一窗口,用紫外线擦抹器照射该窗口约20分钟后就可擦除,然后加规定的编程电压可重新写入程序。 电擦除的ROM(EEPROM):它允许用户利用+5V的电压擦除已存入的信息,并可进行重新写入,擦除和写入过程可在线完成,不需将芯片从用户系统中取出。

MCS—51单片机原理与结构

一、填空题: 1、当MCS-51引脚ALE有效时,表示从P0口稳定地送出了低8位地址。 2、MCS-51的堆栈是软件填写堆栈指针临时在片内数据存储器内开辟的区域。 3、当使用8751且EA=1,程序存储器地址小于1000H 时,访问的是片内ROM。 4、MCS-51系统中,当PSEN信号有效时,表示CPU要从外部程序存储器读取信息。 5、MCS-51有4组工作寄存器,它们的地址范围是00H~1FH 。 6、MCS-51片内20H~2FH范围内的数据存储器,既可以字节寻址又可以位寻址。 7、PSW中RS1 RS0=10时,R2的地址为12H 。 8、PSW中RS1 RS0=11时,R2的地址为1AH 。 9、单片机系统复位后,(PSW)=00H,因此片内RAM寄存区的当前寄存器是第0 组,8个寄存器的单元地址为00H ~ 07H 。 10、PC复位后为0000H 。

11、一个机器周期= 12 个振荡周期= 6 个时钟周期。 12、PC的内容为将要执行的的指令地址。 13、在MCS-51单片机中,如果采用6MHz晶振,1个机器周期为2us 。 14、内部RAM中,位地址为30H的位,该位所在字节的字节地址为26H 。 15、若A中的内容为63H,那么,P标志位的值为0 。 16、8051单片机复位后,R4所对应的存储单元的地址为04H ,因上电时PSW= 00H 。这时当前的工作寄存器区是第0 工作寄存器区。 17、使用8031芯片时,需将/EA引脚接低电平,因为其片内无程序存储器。 18、片内RAM低128个单元划分为哪3个主要部分:工作寄存器区、位寻址区 和用户RAM区。 19、通过堆栈操作实现子程序调用,首先就要把PC 的内容入栈,以进行断点保护。 调用返回时,再进行出栈保护,把保护的断点送回到PC 。 20、MCS-51单片机程序存储器的寻址范围是由程序计数器PC的位数所决定的,因为MCS -51的PC是16位的,因此其寻址的范围为64 KB。 21、MCS-51单片机片内RAM的寄存器共有32 个单元,分为 4 组寄存器,每组8 个单元,以R0~R7作为寄存器名称。 22、但单片机的型号为8031/8032时,其芯片引线EA一定要接低电平。 二、选择题: 1、当MCS-51复位时,下面说法正确的是( A )。 A、PC=0000H B、SP=00H C、SBUF=00H D、P0=00H 2、PSW=18H时,则当前工作寄存器是( D )。 A、0组 B、1组 C、2组 D、3组 3、MCS-51上电复位后,SP的内容应是( B )。 A、00H B、07H C、60H D、70H 4、当ALE信号有效时,表示( B )。 A、从ROM中读取数据 B、从P0口可靠地送出低8位地址 C、从P0口送出数据 D、从RAM中读取数据 5、MCS—51单片机的CPU主要的组成部分为(A)。 A、运算器、控制器 B、加法器、寄存器 C、运算器、加法器 D、运算器、译码器 6、单片机上电复位后,PC的内容和SP的内容为(B)。 A、0000H,00H B、0000H,07H C、0003H,07H D、0800H,08H 7、单片机8051的ALE引脚是( B )。 A、输出高电平 B、输出矩形脉冲,频率为fosc的1/6 C、输出低电平 D、输出矩形脉冲,频率为fosc的1/2 8、访问外部存贮器或其它接口芯片时,作数据线和低8位地址线的是( A )。 A、P0口 B、P1口 C、P2口 D、P0口和P2口 9、PSW中的RS1和RS0用来( A )。 A、选择工作寄存器区号 B、指示复位 C、选择定时器 D、选择工作方式 10、上电复位后,PSW的值为( D )。 A、1 B、07H C、FFH D、0 11、单片机上电复位后,堆栈区的最大允许范围是( B )个单元。 A、64 B、120 C、128 D、256 12、单片机上电复位后,堆栈区的最大允许范围是内部RAM的( D )。

MCS-51单片机的结构与原理

第1章MCS-51单片机的结构与原理主要内容:典型单片机( MCS-51, MSP430, EM78, PIC, Motorola, AVR )的性能,MCS-51内部结构、特点、工作方式、时序和最小应用系统。为学生后续学习单片机应用系统设计、利用单片机解决工程实际问题打下坚实的基础。重点在于基本概念、组成原理、特点及MCS-51的最小应用系统,难点在于时序。 1.1 典型单片机性能概览 典型单片机有MCS-51、MSP430、EM78、PIC、Motorola、AVR等。MSP430为低功耗产品,功能较强。EM78为低功耗产品,价格较低。PIC为低电压、低功耗、大电流LCD驱动、低价格产品。Motorola是世界上最大的单片机生产厂家之一,品种全、选择余地大、新产品多。其特点是噪声低,抗干扰能力强,比较适合于工控领域及恶劣的环境。AVR为高速、低功耗产品,支持ISP、IAP,I/O口驱动能力较强。 1.2 MCS-51单片机硬件结构及引脚 MCS-51系列单片机都是以Intel公司最早的典型产品8051为核心,增加了一定的功能部件后构成的,因此,本章以8051为主介绍MCS-51系列单片机。 1.2.1 MCS-51单片机的内部结构 MCS-51单片机的组成: CPU(进行运算、控制)、RAM(数据存储器)、ROM(程序存储器)、I/O口(串口、并口)、内部总线和中断系统等。组成框图如下: 内部结构如下:

1. 中央处理器(CPU) 组成:运算器、控制器。8051的CPU包含以下功能部件: (1)8位CPU。 (2)布尔代数处理器,具有位寻址能力。 (3)128B内部RAM数据存储器,21个专用寄存器。 (4)4KB内部掩膜ROM程序存储器。 (5)2个16位可编程定时器/计数器。 (6)32个(4×8位)双向可独立寻址的I/O口。 (7)1个全双工UART(异步串行通信口)。 (8)5个中断源、两级中断优先级的中断控制器。 (9)时钟电路,外接晶振和电容可产生1.2MHz~12 MHz的时钟频率。 (10)外部程序/数据存储器寻址空间均为64KB。 (11)111条指令,大部分为单字节指令。 (12)单一+5V电源供电,双列直插40引脚DIP封装。 (1)运算器 组成:8位算术逻辑运算单元ALU(Arithmetic Logic Unit)、8位累加器A(Accumulator)、8位寄存器B、程序状态字寄存器PSW(Program Status Word)、8位暂存寄存器TMP1和TMP2 等。

51单片机串口通信的原理与应用流程解析

51单片机串口通信的原理与应用流程解析 一、原理简介 51 单片机内部有一个全双工串行接口。什么叫全双工串口呢?一般来说,只能接受或只能发送的称为单工串行;既可接收又可发送,但不能同时进行的称为半双工;能同时接收和发送的串行口称为全双工串行口。串行通信是指数据一位一位地按顺序传送的通信方式,其突出优点是只需一根传输线,可大大降低硬件成本,适合远距离通信。其缺点是传输速度较低。 与之前一样,首先我们来了解单片机串口相关的寄存器。 SBUF 寄存器:它是两个在物理上独立的接收、发送缓冲器,可同时发送、接收数据,可通过指令对SBUF 的读写来区别是对接收缓冲器的操作还是对发送缓冲器的操作。从而控制外部两条独立的收发信号线RXD(P3.0)、TXD(P3.1),同时发送、接收数据,实现全双工。 串行口控制寄存器SCON(见表1)。 表1 SCON寄存器 表中各位(从左至右为从高位到低位)含义如下。 SM0 和SM1 :串行口工作方式控制位,其定义如表2 所示。 表2 串行口工作方式控制位 其中,fOSC 为单片机的时钟频率;波特率指串行口每秒钟发送(或接收)的位数。 SM2 :多机通信控制位。该仅用于方式2 和方式3 的多机通信。其中发送机SM2 = 1(需要程序控制设置)。接收机的串行口工作于方式2 或3,SM2=1 时,只有当接收到第9 位数据(RB8)为1 时,才把接收到的前8 位数据送入SBUF,且置位RI 发出中断申请引发串行接收中断,否则会将接受到的数据放弃。当SM2=0 时,就不管第位数据是0 还是1,都将数据送入SBUF,并置位RI 发出中断申请。工作于方式0 时,SM2 必须为0。

51单片机CPU的内部结构

51单片机CPU的内部结构 在前面的课程中,我们已知道了单片机内部有一个8位的CPU,同时知道了CPU 内部包含了运算器,控制器及若干寄存器。在这节课,我们就与大家一起来讨论一下51单片机CPU的内部结构及工作原理。 从上图中我们可以看到,在虚线框内的就是CPU的内部结构了,8位的MCS-51单片机的CPU内部有数术逻辑单元ALU(Arithmetic Logic Unit)、累加器A (8位)、寄存器B(8位)、程序状态字PSW(8位)、程序计数器PC(有时也称为指令指针,即IP,16位)、地址寄存器AR(16位)、数据寄存器DR(8位)、指令寄存器IR(8位)、指令译码器ID、控制器等部件组成。 1、运算器(ALU)的主要功能 A)算术和逻辑运算,可对半字节(一个字节是8位,半个字节就是4位)和单字节数据进行操作。 B)加、减、乘、除、加1、减1、比较等算术运算。 C)与、或、异或、求补、循环等逻辑运算。 D)位处理功能(即布尔处理器)。 由于ALU内部没有寄存器,参加运算的操作数,必须放在累加器A中。累加器A 也用于存放运算结果。 例如:执行指令 ADD A,B 执行这条指令时,累加器A中的内容通过输入口In_1输入ALU,寄存器B通过内部数据总线经输入口In_2输入ALU,A+B的结果通过ALU的输出口Out、内部

数据总线,送回到累加器A。 2、程序计数器PC PC的作用是用来存放将要执行的指令地址,共16位,可对64K ROM直接寻址,PC低8位经P0口输出,高8位经P2口输出。也就是说,程序执行到什么地方,程序计数器PC就指到哪里,它始终是跟蹿着程序的执行。我们知道,用户程序是存放在内部的ROM中的,我们要执行程序就要从ROM中一个个字节的读出来,然后到CPU中去执行,那么ROM具体执行到哪一条呢?这就需要我们的程序计数器PC来指示。 程序计数器PC具有自动加1的功能,即从存储器中读出一个字节的指令码后,PC自动加1(指向下一个存储单元)。 3、指令寄存器IR 指令寄存器的作用就是用来存放即将执行的指令代码。 在这里我们先简单的了解下CPU执行指令的过程,首先由程序存储器(ROM)中读取指令代码送入到指令寄存器,经译码器译码后再由定时与控制电路发出相应的控制信号,从而完成指令的功能。关于指令在单片机内部的执行过程,我们在后面将会以另一节课来进行详细的讲解。 4、指令译码器ID 用于对送入指令寄存器中的指令进行译码,所谓译码就是把指令转变成执行此指令所需要的电信号。当指令送入译码器后,由译码器对该指令进行译码,根据译码器输出的信号,CPU控制电路定时地产生执行该指令所需的各种控制信号,使单片机正确的执行程序所需要的各种操作。 5、地址寄存器AR(16位) AR的作用是用来存放将要寻址的外部存储器单元的地址信息,指令码所在存储单元的地址编码,由程序计数器PC产生,而指令中操作数所在的存储单元地址码,由指令的操作数给定。从上图中我们可以看到,地址寄存器AR通过地址总线AB与外部存储器相连。 6、数据寄存器DR 用于存放写入外部存储器或I/O端口的数据信息。可见,数据寄存器对输出数据具有锁存功能。数据寄存器与外部数据总线DB直接相连。 7、程序状态字PSW 用于记录运算过程中的状态,如是否溢出、进位等。 例如,累加器A的内容83H,执行: ADD A,#8AH ;累加器A与立即数8AH相加,并把结果存放在A中。 指令后,将产生和的结果为[1]0DH,而累加器A只有8位,只能存放低8位,即0DH,元法存放结果中的最高位B8。为些,在CPU内设置一个进位标志位C,当执行加法运算出现进位时,进位标志位C为1。 8、时序部件 由时钟电路和脉冲分配器组成,用于产生微操作控制部件所需的定时脉冲信号在后面的课程中我们将会安排一节课来讲解这些专用的寄存器。

51单片机原理及应用pdf51单片机的入门及简单应用

51单片机原理及应用pdf51单片机的入门及简单应用摘要在中国,高校的单片机课程大多数都是51,而51经过这么多年的发展,也增长了许多的系列,功能上有许多改进,也扩展出不少分支。芯片的控制在单片机应用中重要性不言而喻,51单片机的入门首先学会DS18B20芯片的控制与使用。 关键词51单片机;入门;应用 TP3A1673-9671-(xx)041-0013-01 51单片机已经有30多年的历史了,在中国,高校的单片机课程大多数都是51,而51经过这么多年的发展,也增长了许多的系列,功能上有了许多改进,也扩展出了不少分支。而国内书店的单片机专架上,也大多数都是51系列。可以预见,51单片机在市场上只会越来越多,功能只会越来越丰富,在可以预见的数十年内是不可能会消失的。 1功能特性概述 AT89S51提供以下标准功能:4k字节Flash闪速存储器,128字节内部RAM,32个I/O口线,看门狗(WDT),两个数据指针,两个16位定

时/计数器,一个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内 振荡器及时钟电路。同时,AT89S51可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作,但允许RAM,定时/计数器,串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容,但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 251单片机结构原理 引脚功能说明 1)V:电源电压●GND:地。 2)P0口:P0口是一组8位漏极开路型双向I/0口,也即地址/数据总线复用口。作为输出口用时,每位能驱动8个TTL逻辑门电路, 对端口写“l”可作为高阻抗输入端用。在访问外部数据存储器或程序存储器时,这组口线分时转换地址(低8位)和数据总线复用,在访 问期间激活内部上拉电阻。在F1ash编程时,P0口接收指令字节,而在程序校验时,输出指令字节,校验时,要求外接上拉电阻。 3)P1口:Pl是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,Pl的输出缓冲级可驱动(吸收或输出电流)4个TTL逻辑门电路。对端口写“l”,

80C51单片机内部结构和工作原理

第2章80C51单片机内部结构和工作原理 本章要点 80C51系列单片机内部结构 外部引脚功能 存储空间配置和功能 片内RAM结构和功能 特殊功能寄存器的用途和功能 程序计数器PC的作用和基本工作方式 I/O端口结构、工作原理及功能 时钟和时序 复位电路、复位条件和复位后状态 低功耗工作方式的作用和进入退出的方法 §2-1 内部结构和引脚功能 一、 二、引脚功能 40个引脚大致可分为4类:电源、时钟、控制和I/O引脚。

⒈电源: ⑴VCC - 芯片电源,接+5V; ⑵VSS - 接地端; ⒉时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 ⒊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。 ⒋I/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)。 P3.0 ——RXD:串行口输入端; P3.1 ——TXD:串行口输出端; P3.2 ——INT0:外部中断0请求输入端; P3.3 ——INT1:外部中断1请求输入端; P3.4 ——T0:定时/计数器0外部信号输入端; P3.5 ——T1:定时/计数器1外部信号输入端; P3.6 ——WR:外RAM写选通信号输出端; P3.7 ——RD:外RAM读选通信号输出端。 §2-1 存储空间配置和功能 80C51的存储器组织结构可以分为三个不同的存储空间,分别是: ⑴64KB程序存储器(ROM),包括片内ROM和片外ROM; ⑵64KB外部数据存储器(外RAM); ⑶256B内部数据存储器(内RAM) (包括特殊功能寄存器)。 80C51存储空间配置图 一、程序存储器(ROM) 地址范围:0000H~FFFFH,共64KB。其中:

单片机原理及应用习题答案 (第三版)

第一章习题参考答案 1-1:何谓单片机?与通用微机相比,两者在结构上有何异同? 答:将构成计算机的基本单元电路如微处理器(CPU)、存储器、I/O接口电路和相应实时控制器件等电路集成在一块芯片上,称其为单片微型计算机,简称单片机。 单片机与通用微机相比在结构上的异同: (1)两者都有CPU,但通用微机的CPU主要面向数据处理,其发展主要围绕数据处理功能、计算速度和精度的进一步提高。例如,现今微机的CPU都支持浮点运算,采用流水线作业,并行处理、多级高速缓冲(Cache)技术等。CPU的主频达到数百兆赫兹(MHz),字长普遍达到32位。单片机主要面向控制,控制中的数据类型及数据处理相对简单,所以单片机的数据处理功能比通用微机相对要弱一些,计算速度和精度也相对要低一些。例如,现在的单片机产品的CPU大多不支持浮点运算,CPU还采用串行工作方式,其振荡频率大多在百兆赫兹范围内;在一些简单应用系统中采用4位字长的CPU,在中、小规模应用场合广泛采用8位字长单片机,在一些复杂的中、大规模的应用系统中才采用16位字长单片机,32位单片机产品目前应用得还不多。 (2) 两者都有存储器,但通用微机中存储器组织结构主要针对增大存储容量和CPU对数据的存取速度。现今微机的内存容量达到了数百兆字节(MB),存储体系采用多体、并读技术和段、页等多种管理模式。单片机中存储器的组织结构比较简单,存储器芯片直接挂接在单片机的总线上,CPU对存储器的读写按直接物理地址来寻址存储器单元,存储器的寻址空间一般都为64 KB。 (3) 两者都有I/O接口,但通用微机中I/O接口主要考虑标准外设(如CRT、标准键盘、鼠标、打印机、硬盘、光盘等)。用户通过标准总线连接外设,能达到即插即用。单片机应用系统的外设都是非标准的,且千差万别,种类很多。单片机的I/O接口实际上是向用户提供的与外设连接的物理界面。用户对外设的连接要设计具体的接口电路,需有熟练的接口电路设计技术。 另外,单片机的微处理器(CPU)、存储器、I/O接口电路集成在一块芯片上,而通用微机的微处理器(CPU)、存储器、I/O接口电路一般都是独立的芯片 1-4 IAP、ISP的含义是什么? ISP:In System Programable,即在系统编程。用户可以通过下载线以特定的硬件时序在线编程(到单片机内部集成的FLASH上),但用户程序自身不可以对内部存储器做修改。 IAP:In Application Programable,即在应用编程。用户可以通过下载线对单片机进行在线编程,用户程序也可以自己对内部存储器重新修改。 1-6 51单片机与通用微机相比,结构上有哪些主要特点? (1)单片机的程序存储器和数据存储器是严格区分的,前者为ROM,后者为RAM; (2)采用面向控制的指令系统,位处理能力强; (3)I/O引脚通常是多功能的; (4)产品系列齐全,功能扩展性强; (5)功能是通用的,像一般微处理机那样可广泛地应用在各个方面。 1-7 51单片机有哪些主要系列产品? (1)Intel公司的MCS-51系列单片机:功能比较强、价格比较低、较早应用的单片机。此系列三种基本产品是:8031/8051/8751; (2)ATMEL公司的89系列单片机:内含Flash存储器,开发过程中可以容易地进

单片机原理及应用习题答案

思考与练习题1 1.1单项选择题 (1)单片机又称为单片微计算机,最初的英文缩写是( D ) A.MCP B.CPU C.DPJ D.SCM (2)Intel公司的MCS-51系列单片机是( C )的单片机。 A.1位 B.4位 C.8位 D.16位 (3)单片机的特点里没有包括在内的是( C ) A.集成度高 B.功耗低 C.密封性强 D.性价比高 (4)单片机的发展趋势中没有包括的是( B ) A.高性能 B.高价格 C.低功耗 D.高性价比 (5)十进制数56的二进制数是( A ) A.00111000B B.01011100B C.11000111B D.01010000B (6)十六进制数93的二进制数是( A ) A.10010011B B.00100011B C.11000011B D.01110011B (7)二进制数11000011的十六进制数是( B ) A. B3H B.C3H C.D3H D.E3H (8)二进制数11001011的十进制无符号数是( B ) A. 213 B.203 C.223 D.233 (9)二进制数11001011的十进制有符号数是( B ) A. 73 B.-75 C.-93 D.75 (10)十进制数29的8421BCD压缩码是( A ) A.00101001B B.10101001B C.11100001B D.10011100B (11)十进制数-36在8位微机中的反码和补码是( D ) A.00100100B、11011100B B.00100100B、11011011B C.10100100B、11011011B D.11011011B、11011100B (12)十进制数+27在8位微机中的反码和补码分别是( C ) A.00011011B、11100100B B.11100100B、11100101B C.00011011B、00011011B D.00011011B、11100101B (13)字符9的ASCII码是( D ) A.0011001B B.0101001B C.1001001B D.0111001B (14)ASCII码1111111B的对应字符是( C ) A. SPACE B.P C.DEL D.{ (15)或逻辑的表达式是( B ) A.A?B=F B. A+B=F C. A⊕B=F D.(A?B)=F (16)异或逻辑的表达式是( C ) A.A?B=F B. A+B=F C. A⊕B=F D.(A?B)=F (17)二进制数10101010B与00000000B的“与”、“或”和“异或”结果是( B ) A.10101010B、10101010B、00000000B B.00000000B、10101010B、10101010B C.00000000B、10101010B、00000000B D.10101010B、00000000B、10101010B (18)二进制数11101110B与01110111B的“与”、“或”和“异或”结果是( D ) A.01100110B、10011001B、11111111B B.11111111B、10011001B、01100110B C.01100110B、01110111B、10011001B D.01100110B、11111111B、10011001B (19)下列集成门电路中具有与门功能的是( D ) A.74LS32 B.74LS06 C.74LS10 D.74LS08

51单片机原理介绍

51单片机原理介绍 单片机是一种控制芯片,一个微型的计算机,而加上晶振,存储器,地址锁存器,逻辑门,七段译码器(显示器),按钮(类似键盘),扩展芯片,接口等那是单片机系统,以下是8051系列单片机原理和内部结构基础介绍 外部引脚功能 存储空间配置和功能 片内RAM结构和功能 特殊功能寄存器的用途和功能 程序计数器PC的作用和基本工作方式 I/O端口结构、工作原理及功能  时钟和时序  复位电路、复位条件和复位后状态  低功耗工作方式的作用和进入退出的方法§2-1 单片机原理简介和引脚功能 一、内部结构

二、引脚功能

40个引脚大致可分为4类:电源、时钟、控制和I/O 引脚。 ⒈ 电源: ⑴ VCC - 芯片电源,接+5V; ⑵ VSS - 接地端; ⒉ 时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 ⒊ 控制线:控制线共有4根, ⑴ ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲 ① ALE功能:用来锁存P0口送出的低8位地址 ② PROG功能:片内有EPROM的芯片,在EPROM编程期间,此引脚输入编程脉冲。 ⑵ PSEN:外ROM读选通信号。 ⑶ RST/VPD:复位/备用电源。 ① RST(Reset)功能:复位信号输入端。 ② VPD功能:在Vcc掉电情况下,接备用电源。 ⑷ EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 ① EA功能:内外ROM选择端。

② Vpp功能:片内有EPROM的芯片,在EPROM编程期间,施加编程电源Vpp。 ⒋ 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)。 §2-1 存储空间配置和功能 80C51的存储器组织结构可以分为三个不同的存储空间,分别是: ⑴ 64KB程序存储器(ROM),包括片内ROM和片外ROM; ⑵ 64KB外部数据存储器(外RAM); ⑶ 256B内部数据存储器(内RAM) (包括特殊功能寄存器)。 8051单片机存储空间配置原理 一、程序存储器(ROM)

51单片机IO口工作原理

51单片机I/O口工作原理 一、P0端口的结构及工作原理 P0端口8位中的一位结构图见下图: 由上图可见,P0端口由锁存器、输入缓冲器、切换开关、一个与非门、一个与门及场效应管驱动电路构成。再看图的右边,标号为P0.X引脚的图标,也就是说P0.X引脚可以是P0.0到P0.7的任何一位,即在P0口有8个与上图相同的电路组成。 下面,我们先就组成P0口的每个单元部份跟大家介绍一下: 先看输入缓冲器:在P0口中,有两个三态的缓冲器,在学数字电路时,我们已知道,三态门有三个状态,即在其的输出端可以是高电平、低电平,同时还有一种就是高阻状态(或称为禁止状态),大家看上图,上面一个是读锁存器的缓冲器,也就是说,要读取D锁存器输出端Q的数据,那就得使读锁存器的这个缓冲器的三态控制端(上图中标号为…读锁存器?端)有效。下面一个是读引脚的缓冲器,要读取P0.X引脚上的数据,也要使标号为…读引脚?的这个三态缓冲器的控制端有效,引脚上的数据才会传输到我们单片机的内部数据总线上。 D锁存器:构成一个锁存器,通常要用一个时序电路,时序的单元电路在学数字电路时我们已知道,一个触发器可以保存一位的二进制数(即具有保持功能),在51单片机的32根I/O口线中都是用一个D触发器来构成锁存器的。大家看上图中的D锁存器,D端是数据输入端,CP是控制端(也就是时序控制信号输

入端),Q是输出端,Q非是反向输出端。 对于D触发器来讲,当D输入端有一个输入信号,如果这时控制端CP没有信号(也就是时序脉冲没有到来),这时输入端D的数据是无法传输到输出端Q及反向输出端Q非的。如果时序控制端CP的时序脉冲一旦到了,这时D端输入的数据就会传输到Q及Q非端。数据传送过来后,当CP时序控制端的时序信号消失了,这时,输出端还会保持着上次输入端D的数据(即把上次的数据锁存起来了)。如果下一个时序控制脉冲信号来了,这时D端的数据才再次传送到Q端,从而改变Q端的状态。 多路开关:在51单片机中,当内部的存储器够用(也就是不需要外扩展存储器时,这里讲的存储器包括数据存储器及程序存储器)时,P0口可以作为通用的输入输出端口(即I/O)使用,对于8031(内部没有ROM)的单片机或者编写的程序超过了单片机内部的存储器容量,需要外扩存储器时,P0口就作为…地址/数据?总线使用。那么这个多路选择开关就是用于选择是做为普通I/O口使用还是作为…数据/地址?总线使用的选择开关了。大家看上图,当多路开关与下面接通时,P0口是作为普通的I/O口使用的,当多路开关是与上面接通时,P0口是作为…地址/数据?总线使用的。 输出驱动部份:从上图中我们已看出,P0口的输出是由两个MOS管组成的推拉式结构,也就是说,这两个MOS管一次只能导通一个,当V1导通时,V2就截止,当V2导通时,V1截止。 与门、与非门:这两个单元电路的逻辑原理我们在第四课数字及常用逻辑电路时已做过介绍,不明白的同学请回到第四节去看看。 前面我们已将P0口的各单元部件进行了一个详细的讲解,下面我们就来研究一下P0口做为I/O口及地址/数据总线使用时的具体工作过程。 1、作为I/O端口使用时的工作原理 P0口作为I/O端口使用时,多路开关的控制信号为0(低电平),看上图中的线线部份,多路开关的控制信号同时与与门的一个输入端是相接的,我们知道与门的逻辑特点是“全1出1,有0出0”那么控制信号是0的话,这时与门输出的也是一个0(低电平),与让的输出是0,V1管就截止,在多路控制开关的控制信号是0(低电平)时,多路开关是与锁存器的Q非端相接的(即P0口作为I/O口线使用)。 P0口用作I/O口线,其由数据总线向引脚输出(即输出状态Output)的工作过程:当写锁存器信号CP 有效,数据总线的信号→锁存器的输入端D→锁存器的反向输出Q非端→多路开关→V2管的栅极→V2的漏极到输出端P0.X。前面我们已讲了,当多路开关的控制信号为低电平0时,与门输出为低电平,V1管是截止的,所以作为输出口时,P0是漏极开路输出,类似于OC门,当驱动上接电流负载时,需要外接上拉

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