【正文】 W 249。 X 單片機原理及應用 張?zhí)m紅9第 1 章 微型計算機的基本概念11 微型計算機由哪幾部分組成每一部分各起何作用解 微型計算機由微處理器芯片存儲器芯片輸入／輸出接口電路芯片與總線組成微處理器是微型計算機的核心它通常包括 3 個基本部分① 算術邏輯部件 ALU ArithmeticLogic Unit 對傳送到微處理器的數據進行算術運算或邏輯運算的電路如執(zhí)行加法減法運算邏輯與邏輯或運算等② 工作寄存器組用來存放操作數及運算的中間結果等③ 控制部件包括時鐘電路和控制電路時鐘電路產生時鐘脈沖用于計算機各部分電路的同步定時控制電路產生完成各種操作所需的控制信號存儲器是微型計算機的重要組成部分計算機有了存儲器才具備記憶功能I／O 接口是溝通 CPU 與外部設備的不可缺少的重要部件外部設備種類繁多其運行速度數據形式電平等各不相同常常與 CPU 不一致所以要用 I／O 接口作橋梁起到信息轉換與協調的作用總線是在微型計算機各芯片之間或芯片內部各部件之間傳輸信息的一組公共通信線12 什么是 CPU什么是主機解由于運算器控制器是計算機處理信息的關鍵部件所以常將它們合稱為中央處理單元 CPUCentral Processing Unit簡稱 CPU通常把運算器控制器存儲器這三部分稱為計算機的主機13 何謂計算機系統何謂單板機何謂單片機解計算機與外圍設備電源系統軟件一起構成應用系統稱為計算機系統在一塊印刷電路板上集成了中央處理單元 CPU只讀存儲器 ROM隨機存取存儲器 RAMIO 接口定時器計數器中斷系統等功能部件構成一臺完整的微型計算機稱為單板機在一塊半導體芯片上集成了中央處理單元 CPU只讀存儲器 ROM隨機存取存儲器 RAMIO 接口定時器計數器中斷系統等功能部件構成一臺完整的微型計算機稱為單片機14 為什么要采用總線結構芯片為什么要通過緩沖器才能掛在總線上解微型計算機采用總線結構后芯片之間不需單獨走線大大減少了連接線的數量掛在總線上的芯片不能同時發(fā)送信息否 則多個信息同時出現在總線上將發(fā)生沖突而造成出錯如果有幾塊芯片需要輸出信息就必須分時傳送為了實現這個要求掛在總線上的各芯片必須通過緩沖器與總線相連15 何謂程序計數器程序計數器中存放的是什么內容它對計算機的工作起什么作用在什么情況下程序的執(zhí)行順序發(fā)生轉移此時程序計數器的內容是怎么樣的解程序計數器 PC 是管理程序執(zhí)行次序的特殊功能寄存器程序計數器 PC 中存放的是下一條要執(zhí)行的指令的地址它管理程序執(zhí)行的次序在執(zhí)行轉移指令的情況下程序的執(zhí)行順序發(fā)生轉移此時程序計數器直接接受內部總線送來的數據并用該數據取代原有的內容16 評價存儲器有哪些重要的指標為什么說存儲器性能已成為計算機性能提高的關鍵10解存儲器的重要指標是容量和存取速度容量越大則記憶的信息越多計算機的功能就越強存儲器的存取速度比 CPU 的運算速度要低所以存儲器的工作速度是影響計算機工作速度的主要因素17 綜述存儲器的種類特點用途和優(yōu)缺點主要針對內存解按結構與使用功能分內存儲器可分為隨機存取存儲器 RAM 和只讀存儲器 ROM 兩類隨機存取存儲器 RAM 又稱讀寫存儲器它的數據讀取存入時間都很短因此計算機運行時既可以從 RAM 中讀數據又可以將數據寫入 RAM但掉電后 RAM 中存放的信息將丟失RAM 適宜存放原始數據中間結果及最后的運算結果因此又被稱作數據存儲器只讀存儲器 ROM 讀出一個數據的時間為數百納秒有時也可改寫但寫入一個數據的時間長達數十 ms因此在計算機運行時只能執(zhí)行讀操作掉電后 ROM 中存放的數據不會丟失ROM 適宜存放程序常數表格等因此又稱為程序存儲器只讀存儲器又可以分為下列四類① 掩膜 ROM在半導體工廠生產時已經用掩膜技術將程序做入芯片用戶只能讀出其內容而不能改寫掩膜 ROM 只能應用于有固定程序且批量很大的產品中② 可編程只讀存儲器 PROM用戶可將程序寫入 PROM僅程序一經寫入就不能改寫③ 可擦除可編程只讀存儲器 EPROM用戶可將程序寫入 EPROM 芯片如果要改寫程序先用紫外燈照射芯片擦去原先的程序然后寫入新程序與 PROM 芯片一樣寫入的速度很慢且要用到高壓所以必須用特定的 EPROM 編程器寫入信息在計算機運行時只能執(zhí)行讀操作④ 電擦除可編程只讀存儲器 EEPROM這是近年發(fā)展起來的一種只讀存儲器由于采用電擦除方式而且擦除寫入讀出的電源都用十 5V故能在應用系統中在線改寫但目前寫入時間較長約需 10ms 左右讀出時間約為幾百 ns18 何謂堆棧為什么要設置堆棧棧區(qū)是怎樣確定的數據進棧出棧按照何種規(guī)律進棧用什么指令出棧用什么指令進棧出棧時棧指針如何變化通常棧底所指是什么內容解微型計算機中的堆棧是讀寫存儲器 RAM 中的一個特殊的區(qū)域是一組按照先進后出的方式工作的用于暫存信息的存儲單元設置堆棧的目的是便于保護斷點地址與現場信息用堆棧指針指示堆棧所在的位置數據進棧出棧按先進后出的原則工作進棧用 PUSH 指令出棧用 POP 指令進棧時指針向地址增加的方向變化出棧時指針向地址減小的方向變化棧底是最先進棧的信息所在的單元19 請解釋下列名詞1 字長字字節(jié)BCD 碼ASCII 碼2 指令指令地址指令系統程序解1一臺計算機一次所能處理的二進制代碼的位數稱為該計算機的字長16 位二進制數稱為一個字8 位二進制數稱為一個字節(jié)二進制編碼的十進制數簡稱二十進制數又稱 BCD 碼 Binary Coded Decimal 11ASCII 碼是美國標準信息交換代碼 American Standard Code for Information Interchange 的縮寫2指令控制計算機進行各種操作的命令稱為指令指令地址指令所在存儲單元的地址指令系統一臺計算機所具有的所有指令的結合稱為該計算機的指令系統程序一系列指令的有序集合稱為程序110 計算機中常用的計數制有哪些解二進制十進制 BCD 十六進制111 什么是機器碼 什么是真值解把符號數值化的數稱為機器數或機器碼原來的數值叫做機器數的真值112 完成下列數制的轉換 1 10100110B＝ D＝ H 2 011B＝ D 3 25325＝ B＝ H 4 10ll011101B＝ H＝ BCD解 1 166A6 2 075 3 1111110101FD4 4 5BA10010001．01XXXXXXXXXX113 8 位和 16 位二進制數的原碼補碼和反碼可表示的數的范圍分別是多少解8 位二進制數原碼 127～127 16 位二進制數原碼 32767～32767 8 位二進制數補碼 128～127 16 位二進制數補碼 32768～32767 8 位二進制數反碼 127～127 16 位二進制數反碼 32767～32767 114 寫出下列真值對應的原碼和補碼的形式 1 X＝111001lB 2 X＝71D 3 X＝1001001B解 1 原碼11110011B 補碼10001101B 2 原碼11000111B 補碼10111001B 3 原碼01001001B 補碼01001001B115 寫出符號數 10110101B 的反碼和補碼解11001010B11001011B116 已知 X 和 Y 的真值求[X 十 Y]的補碼 1 X＝1110111BY＝l011010B 2 X＝56D Y＝21D12解 1 11100011B 2 00100011B117 己知 X＝1101001BY＝1010110B．用補碼求 XY的值解11101101B118 請寫出下列字符的 ASCII 碼4A3＝解34H41H33H3DH21H119 若給字符 4 和 9 的 ASCII 碼加奇校驗應是多少解34HB9H120 上題中若加偶校驗結果如何解B4H39H121 計算下列表達式 1 4EH 十 10110101B 00101 BCD＝ D 2 4EH 2408H 十B2 ＝ B解 1 129．5D 2 101010B13第 2 章 MCS51單片機的硬件結構21 請結合課本中 MCS51系列單片機的結構圖闡明其大致組成解按功能部件分51 子系列單片機由 CPU數據存儲器 RAM程序存儲器 ROM特殊功能寄存器4 個并行 IO 口1 個串行口定時器計數器中斷系統等八個功能部件組成CPU 由累加器 A暫存器 12ALUPSW 等組成數據存儲器由 RAM 地址寄存器RAM 單元等組成程序存儲器指 EPROM 或 ROMSFR 指 P0P1P2P3 鎖存器BDPTR 等22 綜述 MCS51系列單片機各引腳的作用并進行分類解 1 主電源引腳Vcc接5V 電源正端Vss接5V 電源地端 2 外接晶體引腳XTAL1片內反相放大器輸入端XTAL2 片內反相放大器輸出端 3 輸入／輸出引腳P0 口的 8 個引腳在不接片外存儲器與不擴展 I／O 接口時作為準雙向輸入／輸出接口在輸入時需要附加條件的雙向輸入輸出口稱為準雙向 IO 口在接有片外存儲器或擴展IO 接口時P0 口分時復用為低 8 位地址總線和雙向數據總線P1 口的8 個引腳可作為準雙向 I／O 接口使用對于 52 子系列P10 與 P11 還有第二種功能P10 可用作定時器／計數器2 的計數脈沖輸入端 T2P11 可用作定時器／計數器 2 的外部控制端 T2EXP2 口的 8 個引腳一般可作為準雙向 I／O 接口在接有片外存儲器或擴展 I／O 接口且尋址范圍超過 256 個字節(jié)時P2 口用為高 8 位地址總線P3 口的 8 個引腳① 一般可作為準雙向 I／O 接口② P3 口的第二功能如表 21所示表 21引腳 第二功能P30P31P32P33P34P35P36P37RXD 串行輸入口RXD 串行輸出口INT0 外部中斷 0 請求輸入端INT1 外部中斷 1 請求輸入端T0 定時器計數器 0 計數脈沖輸入端T1 定時器計數器 1 計數脈沖輸入端WR 片外數據存儲器寫選通信號輸出端RD 片外數據存儲器讀選通信號輸出端1423 EA 引腳的作用是什么在下列四種情況下 EA 引腳各應該接何種電平 1 只有片內 ROM 2 只有片外 ROM 3 有片內 ROM 和片外 ROM 4 有片內 ROM 和片外 ROM片外 ROM 所存為調試程序解 EA ／VDD片外程序存儲器選用端 1 EA 1 2 EA 0 3 若片外 ROM 和片內 ROM 編址不重疊則EA 1 4 若片外 ROM和片內 ROM 編址重疊則 訪問片內ROM 時EA 1訪 問片外 ROM 時EA 024 MCS51系列單片機的引腳中有多少根IO 線它們與單片機對外的地址總線和數據總線之間有什么關系其地址總線和數據總線各有多少位對外可尋址的地址空間有多大解MCS51系列單片機有 4 個 IO 端口每個端口都是 8 位雙向口共占 32 根引腳在無片外擴展的存儲器的系統中這 4 個端口的每一位都可以作為雙向通用 IO 端口使用在具有片外擴展存儲器的系統中P2 口作為高 8 位地址線P0 口分時作為低 8 位地址線和雙向數據總線P3 口作為控制線使用地址和數據線分別是 16 位和 8 位對外可尋址的地址空間是 64KB25 程序計數器的符號是什么MCS51系列單片機的程序計數器有幾位它的位置在哪里解 程序計數器的符號是 PCMCS51系列單片機的程序計數器有 16 位為一個專用寄存器在CPU 內部26 何謂程序狀態(tài)字它的符號是什么它的位置在哪里它各位的含義是什么為 1為 0各代表什么各在何種場合有用解程序狀態(tài)字是一個 8 位寄存器它包含了程序運行的狀態(tài)信息它的符號是 PSW它的位置在CPU 中各位含義如下D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0C AC F0 RS1 RS0 O2 P 1 進位標志位 C PSW7 作用在執(zhí)行某些算術操作類邏輯操作類指令時可被硬件或軟件置位或清零例如 8 位加法運算時如果運算結果的最高位D7 有進位則 C 1否則 C＝0又如 8 位減法運算時如果運算結果的最高位D7 有借位則 C＝1否則 C＝0 2 輔助進位標志 Ac PSW6 作用8 位加法運算時如果低半字節(jié)的最高位 D3 有進位則 Ac＝1否則 Ac＝08 位減法運算時如果 D3 有借位則 Ac＝1否則 Ac＝0Ac 在作 BCD 碼運算而進行二十進制調整時有用 3 軟件標志 F0 PSW5 作用是用戶定義的一個狀態(tài)標志可通過軟件對它置位或清零編程時也常測試其是否建起而進行程序分支15 4 工作寄存器組選擇位 RS1RS0 PSW4PSW3 作用用軟件置位或清零以確定四組工作寄存器中的哪一組工作它們與各組的對應關系為RS1 RS00 0 0 組地址從 0007H0 1 1 組地址從 080FH1 0 2 組地址從 1017H1 1 3 組地址從 181FH 5 溢出標志 OV PSW2 作用當執(zhí)行算術運算時由硬件置位或清零以指示溢出狀態(tài)各種算術指令對該位的影響情況在指令系統中詳細介紹 6 奇偶標志 P PSW0 每執(zhí)行一條指令單片機都能根據 A 中 1 的個數的奇偶自動令 P 置位或清零奇為