【正文】 數(shù)據(jù)往返傳送、字節(jié)屏蔽和測(cè)試分支，大大簡(jiǎn)化了編程，增強(qiáng)了實(shí)時(shí)性能。還可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的組合邏輯處理功能。因此，一位機(jī)在開(kāi)關(guān)決策、邏輯電路仿真和實(shí)時(shí)控制方面非常有效。
可以位尋址的單元包括兩部分：一是內(nèi)部RAM位尋址區(qū)中的0～127位(20H～2FH)； 二是SFR中字節(jié)地址的低位地址為0H或8H的特殊功能寄存器。
【2一12】80C5l單片機(jī)的節(jié)拍、狀態(tài)、機(jī)器周期、指令周期是如何設(shè)置的?當(dāng)主頻為12 MHz時(shí)，各種周期等于多少微秒?
【答】把單片機(jī)振蕩脈沖的周期定義為節(jié)拍。節(jié)拍經(jīng)過(guò)二分頻后，就是單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)。時(shí)鐘信號(hào)周期定義為狀態(tài)S，其前半周期對(duì)應(yīng)的節(jié)拍叫P1，后半周期對(duì)應(yīng)的節(jié)拍叫P2。
一個(gè)機(jī)器周期寬度為6個(gè)狀態(tài)，并依次表示為S1～S6。由于一個(gè)機(jī)器周期共有12個(gè)振蕩脈沖周期，因此，機(jī)器周期就是振蕩頻率的1／12。機(jī)器周期是80C51單片機(jī)的最小時(shí)間單位。執(zhí)行一條指令的時(shí)間被稱(chēng)為“指令周期”，80C51單片機(jī)執(zhí)行一條指令的時(shí)間包含有1個(gè)、2個(gè)或4個(gè)機(jī)器周期。當(dāng)主頻為12 MHz時(shí)，振蕩脈沖的周期為1／12μs，狀態(tài)周期為1／6μs，機(jī)器周期為1 μs， 指令周期為1～4μs
【2一13】程序存儲(chǔ)器指令地址、堆棧地址和外接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址各使用什么指針?為什么?
【答】程序存儲(chǔ)器指令地址使用程序計(jì)數(shù)器PC指針，PC中存放的是下一條將要從程序存儲(chǔ)器中取出的指令的地址。程序計(jì)數(shù)器PC變化的軌跡決定程序的流程。PC最基本的工作方式是自動(dòng)加1。在執(zhí)行條件轉(zhuǎn)移或無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令時(shí)，將轉(zhuǎn)移的目的地址送入程序計(jì)數(shù)器，程序流向發(fā)生變化。在執(zhí)行調(diào)用指令或響應(yīng)中斷時(shí)，將子程序的入口地址或者中斷矢量地址送人PC，程序流向發(fā)生變化。 堆棧地址使用堆棧指針．SP。SP在80C51中存放當(dāng)前的堆棧棧頂所指存儲(chǔ)單元地址，是一個(gè)8位寄存器，對(duì)數(shù)據(jù)按照“先進(jìn)后出”原則進(jìn)行管理。外接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址使用數(shù)據(jù)指針DPTR。DPTR是一個(gè)16位特殊功能寄存器，主要功能是作為片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或I／0尋址用的地址寄存器，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生RD或wR控制信號(hào)，用于單片機(jī)對(duì)外擴(kuò)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或I／0的控制。數(shù)據(jù)指針DPTR也可以作為訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器時(shí)的基址寄存器，此時(shí)是尋址程序存儲(chǔ)器中的表格、常數(shù)等單元，而不是尋址指令。
【214】請(qǐng)說(shuō)明80C51單片機(jī)ALE引腳的時(shí)序功能，并舉例說(shuō)明其在系統(tǒng)中有哪些應(yīng)用?
【答】80C51單片機(jī)ALE引腳是地址鎖存允許信號(hào)。在系統(tǒng)中主要有兩種應(yīng)用：
①在訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器或I／O時(shí)，用于鎖存低8位地址，以實(shí)現(xiàn)低8位地址A0～A7與數(shù)據(jù)DO～D7的隔離。在ALE的下降沿將P0口輸出的地址A0～A7通過(guò)鎖存器鎖存，然后在PO口上出現(xiàn)DO～D7。
②由于ALE以1／6振蕩頻率的固定速率輸出，因此，可以作為對(duì)外輸出的時(shí)鐘或外部定 時(shí)脈沖，比如ALE信號(hào)可以做ADC0809的時(shí)鐘。
【2—15】說(shuō)明80C51單片機(jī)的程序狀態(tài)字PSW的主要功能。
【答】程序狀態(tài)字PSW(Program Status Word)是一個(gè)程序可訪問(wèn)的8位寄存器，其內(nèi)容的主要部分是算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU的輸出，例如，奇偶校驗(yàn)位P、溢出標(biāo)志位OV、輔助進(jìn)位標(biāo)志位AC及進(jìn)位標(biāo)志位CY，都是ALU運(yùn)算結(jié)果的直接輸出。一些條件轉(zhuǎn)移指令就是根據(jù)PSW中的相關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)程序的條件轉(zhuǎn)移。
程序狀態(tài)字PSW如圖21所示。
CY AC FO Rsl l RS0 OV — P l
圖2—1程序狀態(tài)字PSW
1．P——奇偶標(biāo)志位
該位表示累加器A中值為1的個(gè)數(shù)的奇偶性。若累加器A中值為1的個(gè)數(shù)是奇數(shù)，則P 置位(奇校驗(yàn))；否則，P清除(偶校驗(yàn))。
在串行通信中，常以傳送奇偶校驗(yàn)位來(lái)檢驗(yàn)傳輸數(shù)據(jù)的可靠性。通常將P置入串行幀中的奇偶校驗(yàn)位。
2．OV——溢出標(biāo)志位
當(dāng)執(zhí)行運(yùn)算指令時(shí)，由硬件置位或清除，以指示運(yùn)算是否產(chǎn)生溢出。OV置位表示運(yùn)算結(jié)果超出了目的寄存器A所能表示的帶符號(hào)數(shù)的范圍(一128～+127)。
若以Ci表示位i向位i+1有進(jìn)位，則0V=C6①C7。當(dāng)位6向位7有進(jìn)位(或借位)，而位7不向cY進(jìn)位(或借位)；或當(dāng)位7向c進(jìn)位(或借位)，而位6不向位7進(jìn)位(或借位)時(shí)，OV標(biāo)志置位，表示帶符號(hào)數(shù)運(yùn)算時(shí)運(yùn)算結(jié)果是錯(cuò)誤的；否則，清除0V標(biāo)志，運(yùn)算結(jié)果正確。
對(duì)于MUL乘法，當(dāng)A、B兩個(gè)乘數(shù)的積超過(guò)255時(shí)，OV置位；否則，OV=0。
對(duì)于DIV除法，若除數(shù)為0，OV=l；否則，OV=O。
3．RSl、RS0——4組工作寄存器組選擇位
用于設(shè)定當(dāng)前工作寄存器的組號(hào)，參見(jiàn)表2—1。
4．AC——輔助進(jìn)位標(biāo)志位
當(dāng)進(jìn)行加法或減法運(yùn)算時(shí)，若低4位向高4位數(shù)發(fā)生進(jìn)位(或借位)，．AC將被硬件置位；否則，被清除。在十進(jìn)制調(diào)整指令DA中要用到AC標(biāo)志位狀態(tài)。
5．CY——進(jìn)位標(biāo)志位
在進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算時(shí)，可以被硬件置位或清除，以表示運(yùn)算結(jié)果中高位是否有進(jìn)位(或借位)。在布爾處理器中，CY被認(rèn)為是位累加器。
6．F0——用戶(hù)標(biāo)志位
開(kāi)機(jī)時(shí)該位為0。用戶(hù)可根據(jù)需要，通過(guò)位操作指令將FO置1或者清0。當(dāng)CPU執(zhí)行對(duì)F0位測(cè)試條件轉(zhuǎn)移指令時(shí)，根據(jù)FO的狀態(tài)實(shí)現(xiàn)分支轉(zhuǎn)移，相當(dāng)于“軟開(kāi)關(guān)”。
【2—16】80C51單片機(jī)的片內(nèi)外最大存儲(chǔ)容量可達(dá)多大? ’
【答】80C51單片機(jī)存儲(chǔ)容量應(yīng)包括程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器兩部分。80C51具有16條地址線(xiàn)，PC指針為16位，因此，程序存儲(chǔ)器最大容量為64 KB。數(shù)據(jù)指針DPTR為16位，因此，外擴(kuò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器最大容量為64 KB，再加上片內(nèi)具有的256個(gè)存儲(chǔ)單元，80C51單片機(jī)的
片內(nèi)外最大存儲(chǔ)容量可達(dá)128．256 KB。采用其他地址譯碼方法，80C51單片機(jī)存儲(chǔ)容量會(huì)得到更大的擴(kuò)展。
【217】80C51單片機(jī)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址允許重復(fù)，并與程序存儲(chǔ)器地址也允許重復(fù)，如何區(qū)分?
【答】80C5l單片機(jī)對(duì)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及程序存儲(chǔ)器采用不同的指令，會(huì)產(chǎn)生不同的控制信號(hào)。片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器有讀RD和寫(xiě)WR控制信號(hào)，程序存儲(chǔ)器有讀PSEN控制信號(hào)，因此，擴(kuò)展時(shí)雖然數(shù)據(jù)線(xiàn)和地址線(xiàn)重復(fù)，但由不同的控制信號(hào)加以區(qū)別。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址采用MOVC指令，不會(huì)產(chǎn)生讀RD和寫(xiě)WR控制信號(hào)。
【218】使80C51單片機(jī)復(fù)位有哪幾種方法?復(fù)位后單片機(jī)的初始狀態(tài)，即各寄存器及RAM中的狀態(tài)如何?
【答】復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位、按鍵電平復(fù)位和外部脈沖復(fù)位3種方式。上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的；按鍵電平復(fù)位是通過(guò)按壓鍵使復(fù)位端經(jīng)電阻與VCC接通而實(shí)現(xiàn)的；外部脈沖復(fù)位是由外部提供一個(gè)寬度大于兩個(gè)機(jī)器周期復(fù)位脈沖而實(shí)現(xiàn)的。 復(fù)位操作把Pc初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開(kāi)始執(zhí)行程序。當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，可以按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)，也可以通過(guò)監(jiān)視定時(shí)器來(lái)強(qiáng)迫復(fù)位。
除PC之外，復(fù)位操作還對(duì)其他一些特殊功能寄存器有影響，SFR的復(fù)位狀態(tài)如表22所列。復(fù)位操作還對(duì)單片機(jī)的個(gè)別引腳信號(hào)有影響。例如在復(fù)位期間，ALE和PSEN信號(hào)變?yōu)闊o(wú)效狀態(tài)，即ALE=1，PSEN=1。復(fù)位操作對(duì)RAM內(nèi)容沒(méi)有影響。

表22 SFR的復(fù)位狀態(tài)
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┃ 寄存器 ┃ 復(fù)位時(shí)的內(nèi)容 ┃ 寄存器 ┃ 復(fù)位時(shí)的內(nèi)容 ┃
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┃ PC ┃ 00H ┃ TCON ┃ 0X000000B ┃
┣━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━━━━━┫
┃ ACC ┃ 00H ┃ TLO ┃ OOH ┃
┣━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━━━━━┫
┃ B ┃ 00H ┃THO ┃ OOH ┃
┣━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━━━━━┫
┃ PSW ┃ 00H ┃ TLl ┃ 00H ┃
┣━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━━━━━┫
┃ SP ┃ 07H ┃ THl ┃ 00H ┃
┣━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━━━━━┫
┃ DPTR ┃ 00H ┃SCON ┃ 00H ┃
┣━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━━━━━┫
┃ PO~P3 ┃ FFH ┃ SBUF ┃ 不定 ┃
┣━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━╋━━━━━━━━┫
┃TMOD ┃ XX000000B ┃ PCON ┃ 0XXX0000B ┃
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【2一19】80C51單片機(jī)的4個(gè)I／O口在使用上有哪些分工和特點(diǎn)?
【答】4個(gè)I／O口的分工和特點(diǎn)如下：
P0口是一個(gè)多功能的8位口，可按字節(jié)訪問(wèn)也可按位訪問(wèn)。
用作I／0口。相當(dāng)于一個(gè)真正的雙向口：輸出鎖存，輸入緩沖，但輸入時(shí)須先將口置l；每根口線(xiàn)可以獨(dú)立定義為輸入或輸出。
用作地址／數(shù)據(jù)復(fù)用總線(xiàn)。作數(shù)據(jù)總線(xiàn)使用時(shí)，輸入／輸出8位數(shù)據(jù)D0～D7；作地址總 線(xiàn)用時(shí)，輸出低8位地址AO～A7。
② P1口是一個(gè)8位口，可按字節(jié)訪問(wèn)也可按位訪問(wèn)，因此，P1口不僅可以8位一組進(jìn)行 輸入、輸出操作，還可以逐位分別定義各口線(xiàn)為輸入線(xiàn)或輸出線(xiàn)。輸入時(shí)有條件，即需要先輸出1，將該口設(shè)為輸入狀態(tài)。一般作I／o口用。
③ P2口是一個(gè)多功能的8位口，可按字節(jié)訪問(wèn)也可按位訪問(wèn)。在單片機(jī)采用并行擴(kuò)展方式時(shí)，P2口作為地址總線(xiàn)的高8位D8～D15。
④ P3口是一個(gè)多功能的8位口，可按字節(jié)訪問(wèn)，也按可位訪問(wèn)?？勺鳛镮／0口使用，為準(zhǔn)雙向口。既可以字節(jié)操作，也可以位操作；既可以8位口操作，也可以逐位定義口線(xiàn)為輸入線(xiàn)或輸出線(xiàn)。
P3可替代輸入、輸出功能。
替代輸入功能：
P3．0一一RXD，串行輸入口。
P3．2一一IN39。I、0，外部中斷O的請(qǐng)求。
P3．3一一INTl，外部中斷1的請(qǐng)求。
P3．4一TO，定時(shí)器／計(jì)數(shù)器O外部計(jì)數(shù)脈沖輸入。
P3．5一一T1，定時(shí)器／計(jì)數(shù)器1外部計(jì)數(shù)脈沖輸入。
替代輸出功能：
P3．1一一TXD，串行輸出口。
P3．6一一wR，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通，輸出，低電平有效。
P3．7～RD，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通，輸出，低電平有效。
【2—20】80C51單片機(jī)的I／0口．P0～P3用作通用I／O口時(shí)，要注意什么?
【答】PO～P3用作通用I／0口時(shí)，輸入時(shí)都須先將相應(yīng)端口鎖存器置1，類(lèi)似于置為輸入方式。
I／O口：Po～P3都具有位地址，所以每根I／o口線(xiàn)可以獨(dú)立定義為輸入或輸出。
PO口輸出時(shí)為漏極開(kāi)路輸出，與NM0S的電路接口時(shí)，必須要用電阻上拉，才能有高電平輸出；輸入時(shí)為懸浮狀態(tài)，為一個(gè)高阻抗的輸入口。P1～P3口輸出級(jí)接有內(nèi)部上拉負(fù)載電阻，能向外提供上拉負(fù)載電流，所以不必外接上拉電阻。
【2—2l】80C51單片機(jī)有哪幾種工作方式?簡(jiǎn)單說(shuō)明其應(yīng)用場(chǎng)合和特點(diǎn)。
【答】80C51單片機(jī)共有復(fù)位、程序執(zhí)行、低功耗以及編程和校驗(yàn)4種工作方式。
復(fù)位方式：是單片機(jī)的初始化操作，其主要功能是把程序計(jì)數(shù)器Pc初始化為0000H，使單片機(jī)從000H單元開(kāi)始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，可以按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)，也可以通過(guò)監(jiān)視定時(shí)器WDT來(lái)強(qiáng)迫復(fù)位。
程序執(zhí)行方式：是單片機(jī)的基本工作方式。
低功耗方式：80C5l單片機(jī)有兩種低功耗方式，即待機(jī)方式和掉電保護(hù)方式。用于降低功耗，提高可靠性。
編程和校驗(yàn)方式：對(duì)于片內(nèi)具有EPROM型程序存儲(chǔ)器的87C51(87C52)和片內(nèi)具有 閃速存儲(chǔ)器的89C51(89C52)、78E51(78E52)等單片機(jī)，可以通過(guò)編程來(lái)修改程序儲(chǔ)器中的程序。
【2—22】舉例說(shuō)明80C51單片機(jī)在工業(yè)控制系統(tǒng)中低功耗工作方式的意義及實(shí)現(xiàn)方法。
【答】有些產(chǎn)品和系統(tǒng)要求工作時(shí)功耗盡量低，有的要求在停電時(shí)采用備用電池能工作較長(zhǎng)時(shí)間，以上這些設(shè)計(jì)和要求往往與工業(yè)控制系統(tǒng)的低功耗設(shè)計(jì)密切相連。工業(yè)控制系統(tǒng)低功耗設(shè)計(jì)除了降低功耗，節(jié)省能源，滿(mǎn)足綠色電子的基本要求之外，還能提高系統(tǒng)的可靠性，滿(mǎn)足便攜式、電池供電等特殊應(yīng)用場(chǎng)合產(chǎn)品的要求。
80C51單片機(jī)有兩種低功耗方式，即待機(jī)(空閑)方式和掉電(停機(jī))保護(hù)方式。待機(jī)(空閑)方式和掉電(停機(jī))保護(hù)方式都是由電源控制寄存器PCON的有關(guān)位來(lái)控制的。電源控制寄存器是一個(gè)逐位定義的8位寄存器，其格式如圖22所示。
┏━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━┓
┃SMOD————— ┃GFl GF0 PD IDl。 ┃
┗━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━━━━┛
圖22電源控制寄存器PCON
SMOD 波特率倍增位，在串行口工作方式時(shí)，設(shè)SMOD=1，則波特率加倍。
GFl、GF0 通信標(biāo)志位O，由軟件置位或復(fù)位。
PD 掉電方位式，PD=1，則進(jìn)入掉電工作方式。
IDL 待機(jī)方式位，IDL=1，則進(jìn)入待機(jī)工作方式。
若PD位和IDL位同時(shí)為1，則先激活掉電方式。復(fù)位時(shí)PCON中所有位均為0。
1．待機(jī)方式
① 使用指令使PCON寄存器IDL位置1，則80C51進(jìn)入待機(jī)方式。
此時(shí)振蕩器仍然運(yùn)行，并向中斷邏輯、串行口和定時(shí)器／計(jì)數(shù)器電路提供時(shí)鐘，中斷功 能繼續(xù)存在。
向CPU提供時(shí)鐘的電路被阻斷，因此，CPU不能工作，與CPU有關(guān)的SP、PC、PSW、ACC以及全部通用寄存器都被凍結(jié)在原狀態(tài)。
② 可以采用中斷方式或硬件復(fù)位來(lái)退出待機(jī)方式。
在待機(jī)方式下，若產(chǎn)生一個(gè)外部中斷請(qǐng)求信號(hào)，在單片