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MCS-51单片机的结构与原理

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。

功能：完成算术运算和逻辑运算。

（2）控制器

组成：程序计数器PC（Program Counter）、指令寄存器IR（Instruction Register）、指令译码器ID（Instruction Decoder）、堆栈指针SP、数据指针DPTR、定时控制逻辑和振荡器OSC等电路。

功能：CPU根据PC中的地址将欲执行指令的指令码从存储器中取出，存放在IR中，ID 对IR中的指令码进行译码，定时控制逻辑在OSC配合下对ID译码后的信号进行分时，以产生执行本条指令所需的全部信号。

MCS-51系列单片机配置一览表

2. 存储器

MCS-51的存储器可分为程序存储器和数据存储器,又有片内和片外之分。

（1）程序存储器

一般将只读存储器（ROM）用做程序存储器。可寻址空间为64KB，用于存放用户程序、数据和表格等信息。

MCS-51单片机按程序存储器可分为内部无ROM型（如8031）和内部有ROM型（如8051）两种，连接时引脚有区别。程序存储器结构如下图所示：

（2）数据存储器

一般将随机存储器（RAM）用做数据存储器。可寻址空间为64KB。MCS-51数据存储器可分为片内和片外两部分。

片外RAM：最大范围：0000H～FFFFH，64KB；用指令MOVX访问。

片内RAM：最大范围：00H～FFH，256B；用指令MOV访问。又分为两部分：低128B（00～7FH）为真正的RAM区，高128B（80～FFH）为特殊功能寄存器（SFR）区。如下图所示。

内部RAM的20H～2FH单元为位寻址区，既可作为一般单元用字节寻址，也可对它们的位进行寻址。位地址为00H～7FH。 CPU能直接寻址这些位（称MCS-51具有布尔处理功能），位地址分配如下表所示。

3．特殊功能寄存器（SFR）

MCS-51有21个特殊功能寄存器（也称为专用寄存器），包括算术运算寄存器、指针寄存器、I/O口锁存器、定时器/计数器、串行口、中断、状态、控制寄存器等，它们被离散地分布在内部RAM的80H～FFH地址单元中（不包括PC），共占据了128个存储单元，构成了SFR存储块。其字节地址可被8整除的SFR可位寻址。SFR反映了MCS-51单片机的运行状态。特殊功能寄存器分布如下表所示。

（1）程序计数器PC（Program Counter）

程序计数器PC在物理上是独立的，它不属于SFR存储器块。

PC是一个16位的计数器，专门用于存放CPU将要执行的指令

地址（即下一条指令的地址），寻址范围为64KB，PC有自动

加1功能，不可寻址，用户无法对它进行读写，但是可以通过

转移、调用、返回等指令改变其内容，以控制程序执行的顺序。

（2）累加器A （Accumulator）

累加器A是8位寄存器，又记做ACC，是一个最常用的专用寄存器。在算术/逻辑运算中用于存放操作数或结果。

（3）寄存器B

寄存器B 是8位寄存器，是专门为乘除法指令设计的，也作通用寄存器用。

（4）工作寄存器

内部RAM的工作寄存器区00H～1FH共32个字节被均匀地分成四个组（区），每个组（区）有8个寄存器，分别用R0～R7表示，称为工作寄存器或通用寄存器，其中，R0、R1还经常用于间接寻址的地址指针。在程序中通过程序状态字寄存器（PSW）第3、4位设置工作寄存器区。

（5）程序状态字PSW （Program Status Word）

程序状态字PSW是8位寄存器，用于存放程序运行的状态信息，PSW中各位状态通常是在指令执行的过程中自动形成的，但也可以由用户根据需要采用传送指令加以改变。其定义格式如下表所示。

其中：Cy：进借位标志；

AC：辅助进借位标志；

F0 ：用户标志；

RS1、RS0：工作寄存器组（区）选择（如下表所示）；

OV：溢出标志位，有溢出时置1；

P：奇偶标志位。A中有奇数个1时置1。

（6）数据指针DPTR（Data Pointer）

数据指针DPTR是16位的专用寄存器，即可作为16位寄存器使用，也可作为两个独立的8位寄存器DPH （高8位）、DPL （低8位）使用。 DPTR主要用作16位间址寄存器，访问程序存储器和片外数据寄存器。

（7）堆栈指针SP（Stack Pointer）

堆栈是一种数据结构，是内部RAM的一段区域。堆栈存取数据的原则是“后进先出”。堆栈指针SP是一个8位寄存器，用于指示堆栈的栈顶，它决定了堆栈在内部RAM中的物理位置。

MCS-51单片机的堆栈地址向大的方向变化（与微机堆栈地址向小的方向变化相反）。系统复位后，SP初值为07H，实际应用中通常根据需要在主程序开始处对堆栈指针SP进行初始化，一般设置SP为60H。

设立堆栈的目的是用于数据的暂存，中断、子程序调用时断点和现场的保护与恢复。

（8）I/O口专用寄存器（P0, P1, P2, P3）

8051片内有4个8位并行I/O接口P0, P1, P2和P3，在SFR中相应有4个I/O口寄存器P0, P1, P2和P3。

（9）定时器/计数器（TL0, TH0, TL1和TH1）

MCS-51单片机中有两个16位的定时器/计数器T0和T1，它们由4个8位寄存器（TL0, TH0, TL1和TH1）组成，2个16位定时器/计数器是完全独立的。可以单独对这4个寄存器进行寻址，但不能把T0和T1当做16位寄存器来使用。

（10）串行数据缓冲器（SBUF）

串行数据缓冲器SBUF用于存放需要发送和接收的数据，它由两个独立的寄存器组成（发送缓冲器和接收缓冲器），要发送和接收的操作其实都是对串行数据缓冲器SBUF进行的。

（11）其他控制寄存器

除上述外，还有IP, IE, TCON, SCON和PCON等几个寄存器，主要用于中断、定时和串行口的控制，

4．I/O接口

I/O接口是MCS-51单片机对外部实现控制和信息交换的必经之路，用于信息传送过程中的速度匹配和增加它的负载能力。

8051内部有4个8位并行接口P0, P1, P2, P3，有1个全双工的可编程串行I/O接口。

5．定时器/计数器

8051内部有两个16位可编程序的定时器/计数器，均为二进制加1计数器，分别命名为T0和T1。

T0和T1均有定时器和计数器两种工作模式。在定时器模式下，T0和T1的计数脉冲可以由单片机时钟脉冲经12分频后提供。在计数器模式下，T0和T1的计数脉冲可以从P3.4

和P3.5引脚上输入。对T0和T1的控制由定时器方式选择寄存器TMOD和定时器控制寄存器TCON完成。

6．中断系统

中断：指CPU暂停原程序执行，转而为外部设备服务（执行中断服务程序），并在服务完后返回到原程序执行的过程。

中断系统：指能够处理上述中断过程所需要的硬件电路。

中断源：指能产生中断请求信号的源泉。

8051可处理5个中断源（2个外部，3个内部）发出的中断请求，并可对其进行优先权处理。外部中断的请求信号可以从P3.2, P3.3引脚上输入，有电平或边沿两种触发方式；内部中断源有3个，2个定时器/计数器中断源和1个串行口中断源。

8051的中断系统主要由中断允许控制器IE和中断优先级控制器IP等电路组成。

1.2.2 MCS-51单片机外部引脚

MCS-51系列单片机中，各类单片机都是相互兼容的，只是引脚功能略有差异。8051单片机有40个引脚，分为端口线、电源线和控制线三类。

1．电源线

GND：接地引脚。

VCC：正电源引脚。接＋5V电源。

2．端口线

P0～P3口：4×8=32条。

（1）P0口（ P0.0～P0.7 ）

8位双向三态I/O口，可作为外部扩展时的数据总线/低8位地址总线的分时复用口。又可作为通用I/O口，每个引脚可驱动8个TTL负载。

对EPROM型芯片（如8751）进行编程和校验时，P0口用于输入/输出数据。

（2）P1口（P1.0～P1.7）

8位准双向I/O口，内部具有上拉电阻，可作为通用I/O口。每个引脚可驱动4个TTL 负载。

（3）P2口（P2.0～P2.7）

8位准双向I/O口，内部具有上拉电阻，可作为外部扩展时的高8位地址总线。又可作为通用I/O口，每个引脚可驱动4个TTL负载。

对EPROM型芯片（如8751）进行编程和校验时，用来接收高8位地址。

（4）P3口（ P3.0～P3.7 ）

8位准双向I/O口，内部具有上拉电阻。它是双功能复用口，作为通用I/O口时，功能与P1口相同，常用第二功能。每个引脚可驱动4个TTL负载。作为第二功能使用时，各位

的作用如下页表所示。

3．控制线

（1）RST/VPD

RST/VPD引脚是复位信号/备用电源线引脚。当8051通电时，在RST引脚上出现24个

时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。

地址锁存允许/编程引脚。当访问外部程序存储器时，ALE的输出用于锁存地址的低位字节，以便P0口实现地址/数据复用。当不访问外部程序存储器时，ALE端将输出一个1/6时钟频率的正脉冲信号。

是复用引脚，其第二功能是对EPROM型芯片（如8751）进行编程和校验时，此引脚传送52ms宽的负脉冲选通信号，程序计数器PC的16位地址数据将出现在P0和P2口上，外部程序存储器则把指令码放到P0口上，由CPU读入并执行。

允许访问片外程序存储器/编程电源引脚。对于片内无程序存储器的MCS-51单片机（如8031），必须接地。片内有程序存储器的MCS-51单片机（如8051），

必须接高电平。

是复用引脚，其第二功能是片内EPROM编程/校验时的电源线，在编程时，VPP 脚需加上21V的编程电压。

（4）XTAL1和XTAL2

XTAL1脚为片内振荡电路的输入端，XTAL2脚为片内振荡电路的输出端。8051的时钟有两种方式，一种是片内时钟振荡方式，但需在XTAL1和XTAL2脚外接石英晶体（频率为1.2～12MHz）和振荡电容，振荡电容的值一般取10～30pF，典型值为30pF；另外一种是外部时钟方式，即将XTAL1接地，外部时钟信号从XTAL2脚输入，如下图所示。

（5）

片外ROM选通线。在执行访问片外ROM的指令MOVC时，8051自动在引脚产生一个负脉冲，用于对片外ROM的选通。其他情况下，该引脚均为高电平封锁状态。

1.3 MCS-51单片机的工作方式

MCS-51系列单片机的工作方式可分为：复位方式、程序执行方式、单片执行方式、掉电保护方式、节电工作方式和EPROM编程/校验方式。

1.3.1 复位方式

系统开始运行和重新启动靠复位电路来实现，这种工作方式为复位方式。

单片机在开机时都需要复位，以便CPU及其他功能部件都处于一种确定的初始状态，并从这个状态开始工作。

MCS-51单片机在RST引脚产生两个机器周期（即24个时钟周期）以上的高电平即可实现复位。

复位电路有两种：上电自动复位和上电/按键手动复位，如下图所示。

复位后，8051的各特殊功能寄存器的初始状态如下表所示。

1.3.2 程序执行方式

程序执行方式是单片机基本工作方式，可分为连续执行工作方式和单步执行工作方式。

1．连续执行工作方式

这是所有单片机都需要的一种方式。单片机复位后，PC值为0000H，因此单片机复位后立即转到0000H处执行程序。单片机按照程序事先编排的任务，自动连续地执行下去。

2．单步执行工作方式

这是用户调试程序的一种工作方式，在单片机开发系统上有一专用的单步按键（或软件调试环境）。按一次，单片机就执行一条指令（仅仅执行一条），这样就可以逐条检查程序，发现问题进行修改。

单步执行方式是利用单片机外部中断功能实现的。

1.3.3 节电方式

节电工作方式是一种低功耗的工作方式，可分为空闲（等待）方式和掉电（停机）方式。是针对CHMOS类芯片而设计的，HMOS型单片机不能工作在节电方式，但它有一种掉电保护功能。

1．HMOS单片机的掉电保护

当VCC突然掉电时，单片机通过中断将必须保护的数据送入内部RAM，备用电源VPD 可以维持内部RAM中的数据不丢失。

2．CHMOS单片机的节电方式

CHMOS型单片机是一种低功耗器件，正常工作时电流为11～22mA，空闲状态时为1.7～5mA，掉电方式为5～50 A。因此，CHMOS型单片机特别适用于低功耗应用场合，它的空闲方式和掉电方式都是由电源控制寄存器PCON中相应的位来控制。

（1）电源控制寄存器PCON

PCON各位的定义如下表所示。

IDL：空闲方式控制位，该位为1时，单片机进入空闲待机工作方式。

PD：掉电方式控制位，为1时，单片机进入掉电工作方式。

上面的IDL、PD同时为1，则进入掉电工作方式，同时为0，则工作在正常运行状态。

GF0, GF1：通用标志位，描述中断是来自正常运行还是来自空闲方式，用户可通过指令设定它们的状态。

SMOD：为串行口波特率倍率控制位，用于串行通信。

（2）空闲工作方式

将IDL位置为1（用指令MOV PCON, #01H），则进入空闲工作方式，其内部控制电路如右图所示。此时，CPU进入空闲待机状态，中断系统、串行口、定时器/计数器，仍有时钟信号，仍继续工作。

退出空闲状态有两种方法：一是中断退出，二是硬件复位退出。

（3）掉电工作方式

将PD置为1（用指令MOV PCON, #02H），可使单片机进入掉电工作方式。此时振荡器停振，只有片内的RAM和SFR中的数据保持不变，而包括中断系统在内的全部电路都将处于停止工作状态。退出掉电工作方式，只能采用硬件复位的方法。

欲使8051从掉电方式退出后继续执行掉电前的程序，则必须在掉电前预先把SFR中的内容保存到片内RAM中，并在掉电方式退出后恢复SFR掉电前的内容。

1.3.4 编程和校验方式

编程和校验方式用于内部含有EPROM的单片机芯片（如8751），一般的单片机开发系统都提供实现这种方式的设备和功能。

编程的主要操作是将原始程序、数据写入内部EPROM中。

校验的主要操作是在向片内程序存储器EPROM写入信息时或写入信息后，可将片内EPROM的内容读出进行校验，以保证写入信息的正确性。

1.4 单片机的时序

时序：CPU在执行指令时所需控制信号的时间顺序称为时序。

时序是用定时单位来描述的，MCS-51的时序单位有四个，分别是时钟周期（节拍）、状态、机器周期和指令周期。

1.4.1 MCS-51的时序单位

1. 时钟周期：又称为振荡周期、节拍（用P表示），定义为单片机提供时钟信号的振荡源（OSC）的周期。它是时序中的最小单位。

2. 状态（用S表示）：单片机振荡脉冲经过二分频后即得到整个单片机工作系统的状态。一个状态有两个节拍，前半周期对应的节拍定义为P1，后半周期对应的节拍定义为P2。

3. 机器周期：通常将完成一个基本操作所需的时间称为机器周期。 MCS-51中规定一个机器周期包含12个时钟周期，即有6个状态，分别表示为S1～S6。

若晶振为6MHz，则机器周期为2μs，若晶振为12MHz，则机器周期为1μs。

4. 指令周期：执行一条指令所需要的时间称为指令周期。它是时序中的最大单位。一个指令周期通常含有1～4个机器周期。指令所包含的机器周期数决定了指令的运算速度，机器周期数越少的指令，其执行速度越快。

以机器周期为单位，指令可分为单周期、双周期和四周期指令。

1.4.2 MCS-51指令的取指/执行时序

指令的集合称为程序，执行程序的过程就是执行指令的过程。单片机执行任何一条指令时都可以分为取指阶段和执行阶段。在取指阶段，CPU从程序存储器中取出指令操作码，送指令寄存器，再经指令译码器译码，产生一系列控制信号，完成本指令规定的操作。

单周期和双周期指令的取指时序图如下页图所示。

ALE信号是用于锁存低8位地址的选通信号，每出现一次该信号，单片机即进行一次读指令操作。当指令为多字节或多周期指令时，只有第一个ALE信号进行读指令操作，其余的

ALE信号为无效操作（或读操作数操作）。

1.4.3 访问片外ROM/RAM指令的时序

1．外部程序存储器读时序

从外部程序存储器读取指令，必须有两个信号进行控制：ALE信号和信号（外部ROM读选通脉冲）。

2．外部数据存储器读时序

第一个机器周期是取指周期，是从ROM中读取指令数据，第二个机器周期才开始读取外部数据存储器RAM中的内容。有三个信号进行控制：ALE信号、信号（外部ROM读选通脉冲）和信号（外部RAM读选通脉冲）。

1.5 C8051F系列片上系统（SOC）简介

Cygnal的C8051F带有SOC色彩，集成了嵌入式系统的许多先进技术。

1.5.1 概述

Cygnal公司生产的C8051Fxxx系列单片机，与MCS-51内核及指令集完全兼容。是MCS-51单片机的典型代表，也是目前功能最全、速度最快的8051衍生单片机。C8051F已成为一个完善的、系统级的芯片。到目前为止，Cygnal共提供有41个型号工业级的C8051F片上系统单片机，其典型芯片性能概览见教材P32表1.5.1所示。

1.5.2 基本结构与特点

Cygnal公司的C8051F单片机具有以下特点：

1．高速CIP-51 内核

以CIP-51（Cygnal公司的专利产品）为内核而集成的混合信号片上系统SOC（System On Chip）

2. 丰富的模拟和数字资源

8路高性能的12位ADC（速度为100kHz）数据采集系统，2路12位高精度DAC，2路模拟比较器和ADC可编程窗口检测器；电压基准、温度传感器、SMBUS/I2C、UART、CAN、SPI、PCA（带比较/捕捉模块PCA，可实现捕捉、软件定时、高速输出、PWM），22个中断源，8～64KB的Flash/电可擦除程序存储器，256～8448B的SRAM。定时器/计数器、片内可编程定时器/计数器阵列（PCA）、WDT、电源监视器等。

3. 多源复位

具有多达7个复位源：片内电源监视器、CNVSTR外部引脚、强制软件复位、时钟丢失检测器、比较器0提供的电压检测器、看门狗定时器WDT和外部复位引脚等。

4. 双重系统时钟

C8051F单片机建立了完善的、先进的时钟系统，片内设置有一个可编程的时钟振荡器，可设置不同的时钟频率；片外振荡器可选择四种方式（晶振、陶瓷谐振器、RC电路或外部

时钟源）。

5. 可编程数字I/O和交叉开关

C8051F单片机中引入了数字交叉开关，允许用户根据自己的特定应用选择通用I/O端口和所需数字资源的组合。

6. 在应用编程和Flash安全机制

C8051F单片机中具有在系统和在应用编程的Flash程序存储器。

7. 系统调试

C8051F单片机指令与MCS-51指令兼容，有KeilC支持，先进的JTAG（Joint Test Action Group）非侵入式在线调试，可以进行非侵入式全速在系统编程（ISP）和在应用编程（IAP）调试。

8. 低功耗设计

C8051F单片机具有最小功耗的最佳支持。3V供电标准降低了系统的功耗，但I/O口仍然允许5V输入，经上拉后也可驱动5V逻辑器件。完善的时钟系统可使系统平均时钟频率最低，众多的复位源可灵活实现零功耗系统的设计。

作业与练习：

1.1 1.2

1.4 1.6

1.7 1.11

1.16 1.17

51单片机实训报告

“51单片机”精简开发板的组装及调试实训报告

为期一周的单片机实习已经结束了。通过此次实训，让我们掌握了单片机基本原理的基础、单片机的编程知识以及初步掌握单片机应用系统开发实用技术，了解“51”单片机精简开发板的焊接方法。同时培养我们理论与实践相结合的能力，提高分析问题和解决问题的能力，增强学生独立工作能力；培养了我们团结合作、共同探讨、共同前进的精神与严谨的科学作风。此次实训主要有以下几个方面：一、实训目的 1．了解“51”精简开发板的工作原理及其结构。 2．了解复杂电子产品生产制造的全过程。 3．熟练掌握电子元器件的焊接方法及技巧，训练动手能力，培养工程实践概念。4．能运用51单片机进行简单的单片机应用系统的硬件设计。 5．掌握单片机应用系统的硬件、软件调试方法二、实验原理流水灯实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的硬件组成的单个单片机。它的电气性能指标：输入电压：DC4.5~6V，典型值为5V。可用干电池组供电，也可用直流稳压电源供电。如图所示：本流水灯实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即为由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的硬件组成的单个单片机。三、硬件组成 1、晶振电路部分单片机系统正常工作的保证，如果振荡器不起振，系统将会不能工作；假如振荡器运行不规律，系统执行程序的时候就会出现时间上的误差，这在通信中会体现的很明显：电路将无法通信。他是由一个晶振和两个瓷片电容组成的，x1和x2分别接单片机的x1和x2，晶振的瓷片电容是没有正负的，注意两个瓷片电容相连的那端一定要接地。 2、复位端、复位电路给单片机一个复位信号（一个一定时间的低电平）使程序从头开始执行；一般有两中复位方式：上电复位，在系统一上电时利用电容两端电压不能突变的原理给系统一个短时的低电平；手动复位，同过按钮接通低电平给系统复位，时如果手按着一直不放，系统将一直复位，不能正常。当要对晶体重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个及其周期以上的时间便能完成系统重置的各

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

单片机原理与应用及C51程序设计实验报告

《单片机原理与应用及C51程序设计》实验报告

一．软件仿真 1.实验要求基本要求：用串口输出“hello word”语句。增加的要求：延时或定时输出语句，采用查询/中断的方式控制启动/停止。 2.源程序：（1）.采用延时函数，延迟输出语句，p0_0控制启动/停止。 #include #include sbit p0_0=P0^0; void Delay(unsigned int Delaytime); void main(void) { SCON = 0x50; //串口方式1,允许接收 TMOD = 0x20; //定时器1 定时方式2 TCON = 0x40; //设定时器1 开始计数 TH1 = 0xE8; //11.0592MHz 1200 波特率 TL1 = 0xE8; TI = 1; TR1 = 1; //启动定时器 while(1) { if(p0_0==0) {Delay(10000); printf ("Hello World!\n"); //显示Hello World } } } void Delay(unsigned int Delaytime) {unsigned int j=0; for(;Delaytime>0;Delaytime--) for(j=0;j<100;j++); } （2）.采用定时器定时，延迟输出语句。P0_0控制启动/停止。 #include

#include sbit p0_0=P0^0; #define uchar unsigned char #define uint unsigned int uchar count; void main() { SCON = 0x50; //串口方式1,允许接收 TMOD = 0x21; TCON = 0x40; //设定时器1 开始计数 TH1 = 0xE8; //11.0592MHz 1200 波特率 TL1 = 0xE8; TH0=0X3C; TL0=0XB0; EA=1; ET0=1; TI = 1; TR1 = 1; //启动定时器 while(1) { if(p0_0==0) { TR0=1; if(count==200) { count=0; printf("hello world!\n"); } } } } void timer0()interrupt 1 { TH0=0X3C; TL0=0XB0; count++; } 3.实验心得：第一次实验不需要硬件实现，只需要用软件仿真，串口输出“hello word”语句就ok，所以此次实验比较简单，不需要费太多时间就能把实验完成。二．键控流水灯 1.实验要求： 8051单片机的P1口的P1.0—P1.7分别接有LED(D1—D8)，当某一端口输出，为“0”

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。

单片机原理及应用89c51期末复习资料

单片机期末复习资料实验3 数码管显示设计 1*功能描述：本程序集中体现数码管的静态显示，完成数码管由0到F 的静态显示 ************************************************************/ #include//包含头文件 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int //宏定义 sbit dula=P1^4; //端口定义 uchar num,y; uint x; //定义变量 uchar code table[]={ 0xfc,0x60,0xda,0xf2,0x66,0xb6, 0xbe,0xe0,0xfe,0xf6,0xee,0x3e, 0x9c,0x7a,0x9e,0x8e};//0到F的数码管管码 /********************主函数**********************/ void main() { while(1)//进入大循环 { for(num=0;num<16;num++) //判断是否到F { dula=1;//开启锁存器 P0=table[num];//送数码管管码 dula=0;//关闭锁存器 for(x=2000;x>0;x--) for(y=220;y>0;y--);//延时 } } } 2 *功能描述：本程序集中体现数码管的动态扫描显示2009，通过改变数组的值可完成对任意四个数的显示 ************************************************************/ #include #include //包含头文件 #define uchar unsigned char #define uint unsigned int //宏定义 sbit Dula=P1^4; //端口定义 uchar code table[]={ 0xfc,0x60,0xda,0xf2, 0x66,0xb6,0xbe,0xe0, 0xfe,0xf6}; //0到F对应的数码管显示代码 uchar x,i,temp;

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

51单片机原理及应用期末考试试题汇总6

广西工学院2010—2011 学年第2 学期课程考核试题考核课程单片机技术（B卷）考核班级通信081，082 考核类型闭卷学生人数80人打印份数85份一、填空题（每小题2分，共20分） 1．若累加器A中的数据为67H，则PSW中的P=_1__。 2. 一个机器周期＝_6_个状态周期＝12个振荡周期。 3．89C51的堆栈是按照先进后出的原则进行存取的RAM区。 4. 用一条指令实现以下功能: 若A中数据不等于200，则程序转至PROM_ CJNZ A，#200H，PROM__。 5. 为了使10H—17H作工作寄存器使用RS1，RS0的取值为__1，0。 6. 89C51中21个特殊功能寄存器，其地址凡是能被8整除的都有位寻址功能。 7. 89C51单片机有片内ROM容量_4KB , RAM容量128。 8. 某串行通信中有1个起始位,8个数据位和1个停止位,应选择的异步串行通信方式为方式1。 9. 在89C51单片机初始化时，SP存放的是07H。 10. 当89C51引脚ALE信号有效时,表示从P0口稳定地送出了_数据和地信息。四、判断题（每小题2分，共20分） 1．如果发生除法溢出错误，则PSW标志位P置1。（∨） 5．对于89C51单片机，当CPU对内部程序存储器寻址超过4K时，系统会自动在外部程序存储器中寻址（∨）。 6．外加晶振频率越高，系统运算速度也就越快，系统性能也就越好（∨）。 7. 位TF0是定时器T1的溢出中断标志位。（∨） 8．在定时器T0和外部中断1都设为高优先级时，外部中断1优先级高于定时器T0。（×）9．子程序的返回指令是RETI ，中断程序的返回指令是RET。（×） 10．波特率是数据传输的速率，指每秒传送的字节数。（∨） 3、51有5个中断源，有2个中断优先级，优先级由软件填写特殊功能寄存器IP 加以选择 4、中断请求信号有电平触发和脉冲触发两种触发方式。 6、74LS273通常用来作简单输出接口扩展；而74LS244则常用来作简单输入接口扩展。 7、A/D转换器的三个重要指标是转换速度、分辨率和转换精度。二、选择题（从备选答案中选择一个正确答案，并将代号写在括号内。每题2分，共10分） 1、MCS-51单片机外扩存储器芯片时，4个I/O口中用作数据总线的是（ B ）。（A）P0和P2口（B）P0口（C）P2和P3口（D）P2口 2、访问外部数据存储器时，不起作用的信号是（ C ）。（A）（B）（C）（D）ALE 3、使用定时器T1时，有几种工作模式（ C ）。（A）1种（B）2种（C）3种（D）4种 4、MCS-51响应中断时，下面哪一个条件不是必须的（ C ）。 A、当前指令执行完毕 B、中断是开放的 C、没有同级或高级中断服务 D、必须有RETI 指令 5、当MCS-51进行多机通讯时，串行接口的工作方式应选为（ C ）。

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。

51单片机实习报告

（电子工艺实习）实习报告院（部）：轨道交通学院实习地点：工程训练中心D309 班级：自动化141 学生姓名：巩龙波学号140816112 指导教师：张吉卫时间：2015 年11 月9 日到2015 年11 月13 日山东交通学院

目录 1. 555电路控制二极管闪烁 (1) 1.1 焊接注意事项 (1) 1.2 设计内容与步骤 (1) 1.2.1 设计电路 (1) 1.2.2 画实物电路图 (1) 1.2.3 焊接成果显示 (2) 1.3 设计材料与成果要求 (2) 1.3.1 设计材料 (2) 1.3.2 实验成果 (2) 2. 555单稳态触发器 (3) 2.1 555定时器工作原理 (3) 2.2 555单稳态触发器 (3) 2.3 画实物电路图 (3) 2.4 实验成果 (3) 3. 万用表的组装与应用 (3) 3.1 实验仪器 (3) 3.2 实验原理 (4) 3.3 试验部件与检测方法 (4) 3.4 安装调试与故障检测 (4) 3.4.1安装 (5) 3.4.2调试与故障检测 (5) 3.5 焊装成果显示 (5) 4 实践收获与体会 (6) 5 实验总结 (6)

实习任务

1.555电路控制二极管闪烁 1.1焊接注意事项 ①掌握好加热时间在保证焊料润湿焊件的前提下时间越短越好。 ②保持合适的温度保持烙铁头在合适的温度范围。一般经验是烙铁头温度比焊料熔化温度高50℃较为适宜。 ③用烙铁对焊点加力加热是错误的。会造成被焊件的损伤，例如电位器、开关、接插件的焊接点往往都是固定在塑料构件上，加力的结果容易造成元件失效。 1.2设计内容与步骤 1.2.1设计电路 1.2.2画实物电路图

单片机的基本结构与工作原理

第二章单片机的基本结构与工作原理 2·1 80C51 系列单片机在片内集成了哪些主要逻辑功能都件?各个逻辑部件的主要功能是什么? 答:80C51 系列单片机在片内集成了以下主要逻辑功能部件及分别有如下的主要功能。 (l)CPU(中央处理器):8 位功能:中央处理器由中央控制器与运算器一起构成。中央控制器是识别指令，并根据指令性质控制计算机各组成部件进行工作的部件。 (2)片内RAM:128B 功能:在单片机中，用随机存取存储器(RAM)来存储程序在运行期间的工作变量和数据，所以称为数据存储器。一般，在单片机内部设置一定容量(64B 至256B)的RAM。这样小容量的数据存储器以高速RAM 的形式集成在单片机内，以加快单片机运行的速度。同时，这种结构的RAM 还可以使存储器的功耗下降很多。 (3)特殊功能寄存器:21 个功能:特殊功能寄存器(SFR)是80C51 单片机中各功能部件所对应的寄存器，用以存放相应功能部件的控制命令、状态或数据的区域。这是80C51 系列单片机中最有特色的部分。现在所有80C51 系列功能的增加和扩展几乎都是通过增加特殊功能寄存器(SFR)来达到的。 80C51 系列单片机设有128B 内部数据RAM 结构的特殊功能寄存器(SFR)空间区。除程序计数器PC 和 4 个通用工作寄存器组外，其余所有的寄存器都在这个地址空间之内。(4)程序存储器:4KB 功能:80C51 单片机的程序存储器用于存放经调试正确的应用程序和表格之类的固定常数。由于采用16 位的程序计数器PC 和16 位的地址总线，因而其可扩展的地址空间为 64KB，而且这64KB 地址空间是连续、统一的。 (5)并行I/O 口:8位，4 个功能:为了满足面向控制实际应用的需要，80C51 系列单片机提供了数量多、功能强、使用灵活的并行I/O 口。80C51 系列单片机的并行I/O 口，不仅可灵活地选作输人或输出，而且还具有多种功能。例如，它既是I/O 口，又是系统总线或是控制信号线等，从而为扩展外部存储器和I/O 接口提供了方便，大大拓宽了单片机的应用范围。 (6)串行接口:全双工，1 个功能:全双工串行I/O 口，提供了与某些终端设备进行串行通信，或者和一些特殊功能的器件相连的能力;甚至可用多个单片机相连构成多机系统，使单片机的功能更强和应用更广。 (7)定时器/计数器:16 位，2 个功能:在单片机的实际应用中，定时器/计数器提供精确的定时，或者对外部事件进行计数。为了减少软件开销和提高单片机的实时控制能力，因而均在单片机内部设置定时器/计数器电路，通过中断，实现定时/计数的自动处理。 (8)片内时钟电路:1 个功能:计算机的整个工作是在时钟信号的驱动下，按照严格的时序有规律地一个节拍一个节拍地执行各种操作的。各种计算机均有自己的固定时序和定时电路。同样，80C51 系

51单片机经典教程

单片机经典教程目录
第一课第二课第三课第四课第五课第六课第七课第八课第九课第十课第十一课第十二课第十三课第十四课第十五课第十六课第十七课第十八课第十九课第二十课第二十一课第二十二课第二十三课第二十四课单片机的概述单片机的硬件结构与开发过程单片机的内部结构一半导体存储器单片机的内部结构二工作寄存器单片机的内部结构三时序与时钟单片机的内部结构四并行口单片机的内部结构五数据与地址单片机的内部结构六特殊功能存储器单片机的工作方式单片机的寻址单片机的指令一数据传递类指令单片机的指令二数据传递类指令单片机的指令三算术逻辑运算类指令单片机的指令四控制转移类指令单片机的指令五位及位操作指令单片机的程序设计方法单片机的定时计数器单片机的中断系统单片机的定时/中断实验一单片机的定时/中断实验二键盘接口及编程方法一独立式按键键盘接口及编程方法二矩阵式按键单片机显示器接口及编程方法数码管的静态扫描与编程方法 6 9 11 15 18 20 24 27 29 32 35 38 42 47 51 55 64 68 73 78 81 87 90 94
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第一课单片机的概述
因为我们的主要课程是单片机的应用本来不想讲解单片机的历史与发展这话说现状更确切些但为了兼顾大多数朋友我还是简单的介绍一下这方面的相关知识一单片机的由来单片机专业名称—Micro Controller Unit(微控制器件) 它是由大名鼎鼎的 INTEL 公司发明的最早的系列是 MCS-48 后来有了 MCS-51 我们经常说的 51 系列单片机就是 MCS-51 micro controller system 它是一种 8 位的单片机 8 位是什么意思我们以后再讲后来 INTEL 公司把它的核心技术转让给了世界上很多的小公司不过再小也有几个亿的销售/ 年哦所以世界上就有许多公司生产 51 系列兼容单片机比如飞利浦的 87LPC 系列华邦的 W78 系列达拉斯的 DS87 系列现代的 GSM97 系列等等目前在我国比较流行的就是美国 ATMEL 公司的 89C51 它是一种带 Flash ROM 的单片机至于什么是 Flash ROM 我在这儿先不作介绍等以后大家学到相关的知识时自然就会明白我们的讲座就是以该型号的单片机来作实验的讲到这里也许有的人会问我平时在各种书上看到全是讲解 8031 8051 等型号的单片机它们又有什么不同呢其实它们同属于一个系列只是 89C51 的单片机更新型一点(事实上,89C51 目前正在用 89S51 代替我们的实验系统采用就是 89S52 的兼容 89C52) 这里随便说一下目前国内的单片机教材都是以 8051 为蓝本的尽管其内核也是 51 系列的但毕竟 8051 的单片机已经属于淘汰产品在市场上也很少见到了所以由此感叹国内的高等教育是如此的跟不上时代的发展需要这话可能会引起很多人的不满,所以大家别说是我讲的哦二主要单片机的分类接着上面的话题再给大家介绍一下我们经常在各种刊物上看到的 AVR 系列和 PIC 系列单片机是怎么回事以便让大家对单片机的发展有一个较全面的认识在没有学习单片机之前这是一个令很多初学者非常困惑的问题这么多的单片机我该先学哪一种呢 AVR 系列单片机也是 ATMEL 公司生产的一种 8 位单片机它采用的是一种叫 RISC 精简指令集单片机的结构所以它的技术和 51 系列有所不同开发设备也和 51 系列是不通用的它的一条指令的运行速度可以达到纳秒级即每秒 1000000000 次是 8 位单片机中的高端产品由于它的出色性能目前应用范围越来越广大有取代 51 系列的趋势所以学完了 51 系列的看来必须学会 AVR 的才行可叹知识爆炸人生苦短说完了 AVR 的再来说说另一种--PIC 系列单片机它是美国 MICROCHIP 公司唉又是老美叫微芯公司的生产的另一种 8 位单片机它采用的也是 RISC 的指令集它的指令系统和开发工具与 51 系列更是不同但由于它的低价格和出色性能目前国内使用的人越来越多国内也有很多的公司在推广它不过它的影响力远没有 51 系列的大所以作为初学者 51 系列当然是首选以上几种只是比较多见的系列其实世界上还有许多的公司生产各种各样的单片机比如 MOTOROLA 的 MC68H 系列老牌的单片机 TI 的 MSP430C 系列极低功耗的单片机德国的西门子 SIEMENS 等等它们都有各自的结构体系并不与 51 系列兼容为了不搞大家的脑筋这里就不介绍了等大家入了门以后自己去研究它吧我们还是回来了解一下 51 系列单片机到底是个什么东西它有那些部分组成请接着往下看三单片机的结构及组成单片机到底是一种什么 DD 它究竟能做什么呢其实它就是一种能进行数学和逻辑运算根据不同使用对象完成不同控制任务的面向控制而设计的集成电路此话好象有点绕口没关系大家都应该知道我们经常使用的电脑吧在电脑上我们可以用不同的软件在相同的硬件上实现不同的工作比如我们用 WORD 可以打字用 PROTEL 可以设计图纸等等单片机其实也是如此同样的芯片可以根据我们不同的要求做出截然不同的产品只不过电脑是面向应用的而单片机是面向控制的比如控制一个指
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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单片机原理期末考试题

广西工学201 2011学年 2学期课程考核试考核课单片机技卷）考核班通08082 考核类闭学生人 8 打印份 8 一、填空题（每小分，2分 1．若累加器A中的数据为67H，则PSW中的P=_1__。 2. 一个机器周期＝ _6_个状态周期＝12个振荡周期。 3．89C51的堆栈是按照先进后出的原则进行存取的RAM区。 4. 用一条指令实现以下功能: 若A中数据不等于200，则程序转至PROM_ CJNZ A，#200H，PROM__。 5. 为了使10H—17H作工作寄存器使用RS1， RS0的取值为__1，0。 6. 89C51中21个特殊功能寄存器，其地址凡是能被8整除的都有位寻址功能。 7. 89C51单片机有片内ROM容量_4KB , RAM容量128。 8. 某串行通信中有1个起始位,8个数据位和1个停止位,应选择的异步串行通信方式为方式1。 9. 在89C51单片机初始化时，SP存放的是07H。 10. 当89C51引脚ALE信号有效时,表示从P0口稳定地送出了_数据和地信息。四、判断题（每小题2分，共20分） 1．如果发生除法溢出错误，则PSW标志位P置1。（∨） 5．对于89C51单片机，当CPU对内部程序存储器寻址超过4K时，系统会自动在外部程序存储器中寻址（∨）。 6．外加晶振频率越高，系统运算速度也就越快，系统性能也就越好（∨）。 7. 位TF0是定时器T1的溢出中断标志位。（∨） 8．在定时器T0和外部中断1都设为高优先级时，外部中断1优先级高于定时器T0。（×） 9．子程序的返回指令是RETI ，中断程序的返回指令是RET。（×） 10．波特率是数据传输的速率，指每秒传送的字节数。（∨） 3、51有 5个中断源，有2个中断优先级，优先级由软件填写特殊功能寄存器 IP 加以选择 4、中断请求信号有电平触发和脉冲触发两种触发方式。 6、74LS273通常用来作简单输出接口扩展；而74LS244则常用来作简单输入接口扩展。 7、A/D转换器的三个重要指标是转换速度、分辨率和转换精度。二、选择题（从备选答案中选择一个正确答案，并将代号写在括号内。每题2分，共10分） 1、MCS-51单片机外扩存储器芯片时，4个I/O口中用作数据总线的是（ B ）。（A）P0和P2口（B）P0口（C）P2和P3口（D）P2口 2、访问外部数据存储器时，不起作用的信号是（ C ）。 WRPSENRD（D）（CA））（B）ALE （3、使用定时器T1时，有几种工作模式（ C ）。（A）1种（B）2种（C）3种（D）4种 4、MCS-51响应中断时，下面哪一个条件不是必须的（ C ）。 A、当前指令执行完毕 B、中断是开放的 C、没有同级或高级中断服务 D、必须有RETI指令 5、当MCS-51进行多机通讯时，串行接口的工作方式应选为（ C ）。（A）方式0 （B）方式1 （C）方式2 （D）方式0或方式2 三、简答题（每题15分，共30分） 1、MCS-51单片机内部有几个定时/计数器？它们由哪些寄存器组成？答：MCS-51单片机内部有两个16位可编程的定时/计数器，简称定时器0（T0）和定时器1（T1）。它们分别由方式寄存器TMOD、控制寄存组成。TL1、TH1，TL0、TH0和数据寄存器TCON器．一、填空题（每空1分，共20分） 1、计算机的系统总线有地址总线、控制总线和数据总线。 2、通常、单片机上电复位时PC= 0000H ，SP= 07H ；而工作寄存器则缺省采用第 00 组，这组寄存器的地址范围是从000H~007H 。 3、JZ e 的操作码地址为1000H，e=20H，它转移的目标地址为 1022H 。 4、汇编语言中可以使用伪指令，它们不是真正的指令，只是用来对汇编过程进行某种控制进行某种控制。