單片機(jī)1參考模板

1、n 1.1單片機(jī)基本概念（1） CPU-單片機(jī)中央處理器（Central Processing Unit）的縮寫，即CPU，CPU是電腦中的核心配件，其功能主要是解釋計(jì)算機(jī)指令以及處理計(jì)算機(jī)軟件中的數(shù)據(jù) （2）SCM，MCU，ECU （3）單片機(jī)與通用微機(jī)主要區(qū)別（cpu、存儲(chǔ)器、I/O）微處理器（CPU）的區(qū)別:通用微機(jī)的CPU主要面向數(shù)據(jù)處理，其發(fā)展主要圍繞數(shù)據(jù)處理功能、計(jì)算速度和精度的進(jìn)一步提高。單片機(jī)主要面向控制，控制中的數(shù)據(jù)類型及數(shù)據(jù)處理相對(duì)簡(jiǎn)單，所以單片機(jī)的數(shù)據(jù)處理功能比通用微機(jī)相對(duì)要弱一些，計(jì)算速度和精度也相對(duì)要低一些。 存儲(chǔ)器區(qū)別:通用微機(jī)中存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu)主要針對(duì)增大存儲(chǔ)容量和

2、CPU對(duì)數(shù)據(jù)的存取速度。單片機(jī)中存儲(chǔ)器的組織結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，存儲(chǔ)器芯片直接掛接在單片機(jī)的總線上，CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫按直接物理地址來尋址存儲(chǔ)器單元，存儲(chǔ)器的尋址空間一般都為64 KBI/O接口:通用微機(jī)中I/O接口主要考慮標(biāo)準(zhǔn)外設(shè),用戶通過標(biāo)準(zhǔn)總線連接外設(shè)，能達(dá)到即插即用。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的外設(shè)都是非標(biāo)準(zhǔn)的，且千差萬別，種類很多。 （4）單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個(gè)部分組成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控

3、制、監(jiān)視或管理等功能。 （5）單片機(jī)系統(tǒng)單板機(jī)：將微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、I/O接口電路以及簡(jiǎn)單的輸入/輸出設(shè)備組裝在一塊印刷電路板上，稱其為單板微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單板機(jī)。單片機(jī)：將微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、I/O接口電路和相應(yīng)實(shí)時(shí)控制器件集成在一塊芯片上，稱其為單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。 微型計(jì)算機(jī)：微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、I/O接口電路由總線有機(jī)地連接在一起的整體，稱為微型計(jì)算機(jī)。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：微型計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備、電源、系統(tǒng)軟件一起構(gòu)成的系統(tǒng)，稱為微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。n 1.2 單片機(jī)的發(fā)展 （1）數(shù)據(jù)位發(fā)展 4位-8位-16位-32位 （2）單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展 體系結(jié)構(gòu)（SCU-

4、MCU-SOC） 速度 低功耗2 / 21 OTP-MTPn 1.3 單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用 特點(diǎn)：存儲(chǔ)器、指令系統(tǒng)和位處理、I/O、外部擴(kuò)展 優(yōu)點(diǎn)：體積小、面向控制、抗干擾、分布式n 1.4 單片機(jī)類型 MCS-51產(chǎn)品分類：基本型、增強(qiáng)型、低功耗型n 2.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳 ALE 、PSEN、RST、EA、WR、RDn 2.3 微處理器 CPU分為運(yùn)算部件和控制部件 （1）運(yùn)算部件 功能：邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算、位操作、數(shù)據(jù)傳輸 組成：ALU、A、B、暫存器等 PSW：C、AC、RS1、RS0、OV OV：有符號(hào)數(shù)和無符號(hào)數(shù)布爾機(jī)： 1位累加器：借用進(jìn)位標(biāo)制位CY。即作為數(shù)據(jù)源之一又是運(yùn)算結(jié)果的

5、存放處，位數(shù)據(jù)傳送的中心。2 位尋址的RAM：內(nèi)部RAM位尋址區(qū)0127位(20H2FH)3 位尋址寄存器：SFR中可位尋址的位。4 位尋址的I/O口：并行I/O口中可以位尋址的位（如P1.0）5 位操作指令系統(tǒng)：置位、清零、取反、位狀態(tài)判跳、位邏輯運(yùn)算、位輸入/輸出等。 （2）控制器 定時(shí)控制功能：片內(nèi)時(shí)鐘和定時(shí)電路 片內(nèi)時(shí)鐘：內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘 （3）時(shí)序 時(shí)序定義 節(jié)拍、狀態(tài)周期、機(jī)器周期、指令周期 51單片機(jī)分 單周期指令、雙周期指令、四周期指令n 2.4 存儲(chǔ)器2.4.1 程序存儲(chǔ)器 2.4.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 2 片內(nèi)RAM 結(jié)構(gòu) 三個(gè)區(qū)塊：工作寄存器區(qū)（001FH） RS1和RS0

6、位尋址區(qū)（20H2FH） 數(shù)據(jù)緩沖區(qū)（30HFFH） 堆棧 SP： 07H開始-30H 過程：入棧 先SP+1，再入棧 出棧 先出棧，再SP-1 SFR：（80HFFH）功能 專用寄存器n 2.5 并行I/O口 P0、P2分別地址低8位和高8位 P3多功能口、P1用戶口 （1）P0 通用I/O和地址/數(shù)據(jù)復(fù)用 當(dāng)作通用I/O口使用時(shí) 輸出“1”需要接上拉電阻 輸入“1”需要先輸出“1” “準(zhǔn)雙向口” 讀端口操作 “讀-修改-寫” （2）P1 無需上拉電阻n 2.9 復(fù)位 （1）復(fù)位狀態(tài) 改變：SFR，PC （P0P3口-FFH，SP=07H） 不改變：片內(nèi)RAM （2）復(fù)位電路：上電復(fù)位、按鈕

7、復(fù)位n 2.10 51低功耗 HMOS，CMOS，CHMOS CHMOS提供兩種節(jié)電工作方式 空閑和掉電n 3.1 概述 指令：能完成特定功能的命令。指令描述的兩種基本形式：機(jī)器語言和匯編語言 指令系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)能夠執(zhí)行的全部操作所對(duì)應(yīng)的指令集合。編寫程序?qū)嶋H上是從指令系統(tǒng)中挑選一個(gè)指令子集的過程指令的屬性指令一般有功能、時(shí)間和空間三種屬性。功能屬性是指每條指令都對(duì)應(yīng)一個(gè)特定的操作功能；時(shí)間屬性是指一條指令執(zhí)行所用的時(shí)間，一般用機(jī)器周期來表示；空間屬性是指一條指令在程序存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)所占用的字節(jié)數(shù)。n 3.2 尋址方式尋址方式定義CPU尋找操作數(shù)或操作數(shù)地址的方法。尋址方式越多，計(jì)算機(jī)指令功能越強(qiáng)

8、，靈活性越大 七種尋址方式 n 3.3 數(shù)據(jù)傳送指令 1、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 mov 目的操作數(shù) 源操作數(shù) Rn 立即尋址 Ri Rn direct Ri A direct A2 片外RAM MOVX A，DPTR MOVX A，Ri MOVX DPTR ，A MOVX Ri ，A3 片外ROM MOVC A,A+DPTR MOVC A,A+PCn 3.4 算術(shù)運(yùn)算指令 ADD、ADDC、SUBB、INC、DEC PSW： OV、C、AC、P MUL和DIVn 3.5 邏輯運(yùn)算及移位指令 ANL、ORL、XRL RR、RL、RLCn 3.6控制轉(zhuǎn)移指令 AJMP，SJMP 例：判斷AJMP目標(biāo)的合

9、法性 0000H AJMP 0111H 07FEH AJMP 0C10H 0100H AJMP 0B11H JZ、CJNE（條件判斷） DJNZ（循環(huán)）n 3.7 子程序調(diào)用和返回 LCALL、ACALL 入棧 RET、RETI出棧n 3.8 位操作指令 P95 3-19n 中斷的定義所謂中斷是指CPU對(duì)系統(tǒng)中或系統(tǒng)外發(fā)生的某個(gè)事件的一種響應(yīng)過程，即CPU暫時(shí)停止現(xiàn)行程序的執(zhí)行，而自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行預(yù)先安排好的處理該事件的服務(wù)子程序。當(dāng)處理結(jié)束后，再返回到被暫停程序的斷點(diǎn)處，繼續(xù)執(zhí)行原來的程序。實(shí)現(xiàn)這種中斷功能的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)統(tǒng)稱為中斷系統(tǒng)。 中斷要解決的三個(gè)基本問題 51中斷系統(tǒng) 2、5、4n

10、 中斷源 可硬件撤銷中斷：外部中斷、T0、T1 軟件撤銷中斷：串行口n 中斷控制 n 中斷優(yōu)先級(jí)外部中斷0 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0中斷 外部中斷1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1中斷 串行口中斷 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2中斷 （1） 三原則正在進(jìn)行的中斷過程不能被新的同級(jí)或低優(yōu)先級(jí)的中斷請(qǐng)求所中斷，一直到該中斷服務(wù)程序結(jié)束，返回了主程序且執(zhí)行了主程序中的一條指令后，CPU才響應(yīng)新的中斷請(qǐng)求。正在進(jìn)行的低優(yōu)先級(jí)中斷服務(wù)程序能被高優(yōu)先級(jí)中斷請(qǐng)求所中斷，實(shí)現(xiàn)兩級(jí)中斷嵌套。CPU同時(shí)接收到幾個(gè)中斷請(qǐng)求時(shí)，首先響應(yīng)優(yōu)先級(jí)最高的中斷請(qǐng)求。 （2）中斷的自然序 EX0、ET0、EX1、ET1、ESn 中斷響應(yīng)條件和響應(yīng)過程n 響應(yīng)時(shí)間

11、最長(zhǎng)8T，最短3Tn 5.1 概述 定時(shí)的方法：硬件、軟件、可編程 定時(shí)與計(jì)數(shù)的關(guān)系：T=N*Tcy 初值：N=2n-xn 5.2結(jié)構(gòu) 16位T0、T1；加計(jì)數(shù)器n 5.3 工作方式n 5.4 定時(shí)計(jì)數(shù)器程序設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用程序三步驟： (1) 根據(jù)定時(shí)或計(jì)數(shù)要求確定適當(dāng)?shù)亩〞r(shí)/計(jì)數(shù)方式、計(jì)算初值，設(shè)定特殊功能寄存器TMOD、THx、TLx。 (2) 根據(jù)對(duì)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的要求設(shè)置中斷系統(tǒng)，即設(shè)置中斷允許控制寄存器IE和中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IP (3) 啟動(dòng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，即置位TCON中的TRx位。 P85 例33n 6.1基本概念 計(jì)算機(jī)通信、并行通信、串行通信 異步傳輸方式：

12、異步的含義、字符格式、波特率 同步傳輸方式 全雙工、單工、半雙工、UART n 6.2 工作方式MOV SBUF,A MOV A, SBUFn 6.3 波特率的計(jì)算n 6.4 多機(jī)通信 P87 例35n 7.1 概述 最小系統(tǒng)，系統(tǒng)擴(kuò)展的內(nèi)容和基本方法n 7.2 存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 譯碼方式：全譯碼和部分譯碼 程序存儲(chǔ)器：1）確定地址范圍2）計(jì)算擴(kuò)展片數(shù)3）確定譯碼方式4）地址線、數(shù)據(jù)線、控制線（PSEN、EA） 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：1）確定地址范圍2）計(jì)算擴(kuò)展片數(shù)3）確定譯碼方式4）地址線、數(shù)據(jù)線、控制線（WR、RD） n 8.1 概述 鍵輸入流程 鍵盤接口和輸入要解決的幾個(gè)問題 1）消除鍵抖動(dòng) （硬件、

13、軟件） 2）鍵盤碼識(shí)別 3）鍵盤監(jiān)測(cè)（中斷、查詢）n 行列鍵盤 流程圖n 8.2 顯示及顯示器接口 常用顯示器包括：LED、LCD、CRT 七段LED分共陰極和共陽極 顯示方式：靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示 動(dòng)態(tài)顯示原理及程序設(shè)計(jì)n 8.3 A/D轉(zhuǎn)換器 1、概述 量化間隔、量化誤差 常用的轉(zhuǎn)換逐次逼近和雙重積分 2、ADC0809 結(jié)構(gòu)：8路模擬開關(guān)、地址鎖存器、8位轉(zhuǎn)換器、三態(tài)緩沖器 時(shí)序： 與51連接 程序設(shè)計(jì)n 8.4 D/A轉(zhuǎn)換器 1、概述 分辨率、建立時(shí)間 2、DAC0832 結(jié)構(gòu)：雙緩沖 工作方式：直通、單緩沖、雙緩沖 時(shí)序 程序設(shè)計(jì)： 例1 設(shè)內(nèi)部RAM(30H)=40H，(40H)=1

14、0H，(10H)=00H(P1)=CAH，分析以下程序執(zhí)行后各單元及寄存器、P2口的內(nèi)容。MOV R0，#30H；(R0)30HMOV A，R0；(A)(R0)MOV R1，A；(R1)(A)MOV B，R1；(B)(R1)MOV R1，P1；(R1)(P1)MOV P2，P1；(P2)(P1)MOV 10H，#20H；(10H)20H 執(zhí)行上述指令后的結(jié)果為：(R0)=30H，(R1)=(A)=40H，(B)=10H，(40H)=(P1)=(P2)=CAH，(10H)=20H例2 若在外部程序存儲(chǔ)器中2000H單元開始依次存放09的平方值，數(shù)據(jù)指針(DPTR)=3A00H，用查表指令取得20

15、03H單元的數(shù)據(jù)后，要求保持DPTR中的內(nèi)容不變。完成上述功能的程序如下：MOV A，#03H；(A)03HPUSH DPH；保護(hù)DPTR高8位入棧PUSH DPL；保護(hù)DPTR低8位入棧MOV DPTR，#2000H；(DPTR)2000HMOVC A，A+DPTR；(A)(2000H+03H)POP DPL ；彈出DPTR低位POP DPH ；彈出DPTR高位執(zhí)行結(jié)果：(A)09H，(DPTR)=3A00H例3 設(shè)(R0) = 30H，30H = 4AH，(A) = 28H，則執(zhí)行XCH A， R0后，結(jié)果為(A) = 4AH，(30H) = 28H。執(zhí)行XCHD A，R0后，結(jié)果為(A)

16、 = 2AH，(30H) = 48H。執(zhí)行SWAP A后，結(jié)果為(A) = 82H。例4 設(shè)外部RAM(0203H)= FFH，分析以下指令執(zhí)行后的結(jié)果。MOV DPTR，#0203H ；(DPTR)0203HMOVX A，DPTR ；(A)(DPTR)MOV 30H，A ；(30H)(A)MOV A，#0FH ；(A)0FHMOVX DPTR，A ；(DPTR)(A)執(zhí)行結(jié)果為：(DPTR)=0203H，(30H)=FFH，(0203H)=(A)=0FH例5 從片外程序存儲(chǔ)器2000H單元開始存放09的平方值，以PC作為基址寄存器進(jìn)行查表得9的平方值。 設(shè)MOVC指令所在地址(PC)=1FF

17、0H，則偏移量=2000H-(1FF0H+1)=0FH。 相應(yīng)的程序如下：MOV A，#09H ；(A)09HADD A，#0FH ；用加法指令進(jìn)行地址調(diào)整MOVC A，A+PC ；(A)(A)+(PC)+1)執(zhí)行結(jié)果為：(PC)=1FF1H，(A)=51H。 試分析以下程序的執(zhí)行結(jié)果。(A)=_,(B)=_。 MOV SP，#3AHMOV A，#20HMOV B，#30HPUSH APUSH BPOP APOP B 例6 設(shè)(A) = 49H，(R0)=6BH，分析執(zhí)行指令A(yù)DD A，R0后的結(jié)果。 結(jié)果為：(A)=B4H，OV=1，CY=0，AC=1，P=0。 例7 設(shè)(A)=C3H，數(shù)據(jù)

18、指針低位(DPL)=ABH，CY=1，分析執(zhí)行指令A(yù)DDC A，DPL后的結(jié)果。 結(jié)果為：(A)=6FH，CY=1，AC=0，P=0。 例8 設(shè) (A) = 52H，(R0)=B4H，分析執(zhí)行如下指令后的結(jié)果 CLR C ；是位操作指令，是進(jìn)位位清零 SUBB A，R0 結(jié)果為：(A)=9EH，CY=1，AC=1，OV=1，P=1例9 設(shè) (R0) = 7EH，(7EH)=FFH，(7FH)=38H，(DPTR)=10FEH，分析逐條執(zhí)行下列指令后各單元的內(nèi)容。INC R0 ；使7EH單元內(nèi)容由FFH變?yōu)?0HINC R0 ；使R0的內(nèi)容由7EH變?yōu)?FHINC R0 ；使7FH單元內(nèi)容由38

19、H變?yōu)?9HINC DPTR ；使DPL為FFH，DPH不變INC DPTR ；使DPL為00H，DPH為11HINC DPTR ；使DPL為01H，DPH不變例10 對(duì)BCD碼加法65 + 58DBH，進(jìn)行十進(jìn)制調(diào)整。 參考程序如下：MOV A，#65H ；(A)65ADD A，#58H ；(A)(A)+58DA A ；十進(jìn)制調(diào)整例11 設(shè)片內(nèi)RAM 30H，31H單元中分別存放著兩位BCD碼表示的被減數(shù)和減數(shù)，兩數(shù)相減的差仍以BCD碼的形式存放在32H單元中?？捎孟旅娴某绦?qū)崿F(xiàn)：CLR CMOV A，#9AHSUBB A，31H ；求減數(shù)的十進(jìn)制補(bǔ)碼ADD A，30H ；作十進(jìn)制補(bǔ)碼加法D

20、A A ；進(jìn)行BCD調(diào)整MOV 32H，A ；將BCD碼的差送存32H單元例12 (P1)=C5H=11000101B，屏蔽P1口高4位而保留低4位。 執(zhí)行指令：ANL P1，#0FH 結(jié)果為：(P1)=05H=00000101B。 邏輯“或”指令常用來使字節(jié)中某些位置“1”，其它位保持不變。則欲置位的位用1與該位相或，保留不變的位用0 與該位相或。例13 若(A)=C0H，(R0)=3FH，(3FH)=0FH, 執(zhí)行指令：ORL A，R0 結(jié)果為：(A)=CFH=11001111B。 邏輯異或指令常用來使字節(jié)中某些位進(jìn)行取反操作，其它位保持不變。欲某位取反該位與1相異或；欲某位保留則該位與0

21、 相異或。還可利用異或指令對(duì)某單元自身異或，以實(shí)現(xiàn)清零操作。例14 若(A)=B5H=10110101B，執(zhí)行下列操作： XRL A，#0F0H ； A的高4位取反，低4位保留， (A)=01000101B=45H MOV 30H，A ；(30H)=45H XRL A，30H ；自身異或使A清零 用移位指令還可以實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算，左移一位相當(dāng)于原內(nèi)容乘以2，右移一位相當(dāng)于原內(nèi)容除以2，但這種運(yùn)算關(guān)系只對(duì)某些數(shù)成立(請(qǐng)讀者自行思考)。例15 設(shè)(A)=5AH=90，且CY=0，則執(zhí)行指令RL A后，(A)=B4H=90。執(zhí)行指令 RR A后，(A)=2DH=45。執(zhí)行指令 RLC A后，(A)=B4

22、H=90。執(zhí)行指令 RRC A后，(A)=2DH=45。 數(shù)據(jù)拆分與拼裝 要求：從(30H)=x7x6x5x4x3x2x1x0中取出高5位，從(31H)=y7y6y5y4y3y2y1y0中取出低3位，拼裝后存入40H中，(40H)=y2y1y0x7x6x5x4x3。編寫程序?qū)崿F(xiàn)。 ORG 0000H MOV A,30H SWAP A ;(X3X2X1X0 X7X6X5X4) RL A ;X2X1X0X7X6X5X4X3 MOV 40H,AANL 40H,#00011111B MOV A,31H MOV B,#20H MUL A,B ANL A,11100000B ORL 40H,A例16 根據(jù)累