《微机考试重点》PPT课件.ppt

1,名词解释,CPU、MPU(Micro processor Unit)存储器：ROM（只读，程序代码和常数）RAM：随机存储器（程序代码和数据）I/O Interface：连接外设（输入与输出）BUS：总线(体系结构：字长，容量，控制功能和构成 AB,DB,CB)MCU：微控制器（学名单片机，含CPU,ROM,RAM,I/O接口）,2,MCS-51核的应用,基本的内核：8位CPUROM（264k），RAM(128/256字节)定时器（23个）串行通信数据口并行I/O口,扩展：16位CPU模拟信号输入/输出SOC发展方向（IP核）,堆栈和堆栈指示器,堆栈是在存储器中分配的、具有连续地址的一片存储区域。FILO(First In Last Out)CPU按堆栈指示器SP访问堆栈中的内容压栈:先调整SP中的地址,在存入新的数据到栈顶位置;弹栈:先从栈顶取数,再反向调整SP地址内容.SP始终指向栈顶位置.,内存地址与高级语言变量的关系,变量（数组）依据其类型占据一定的字节数char/unsigned char 1字节int/unsigned int 2 字节long/unsigned long/float 4字节编址是按字节为单位，一个字节占一个地址数组所占的地址单元=数组长度数据类型字节数存储模式big endian 变量的最高位字节先行分配little endian 变量的最低位字节先行分配,ROM（Read Only Memory）,只读指运行期间只读,信息不易挥发，掉电也不丢失按初始信息的写入方法和技术进步，可以分为以下几类：掩膜ROM:半导体制造过程的最后一道掩膜工艺，根据用户提交的存储内容决定MOS管的连接方式，制作成芯片后用户不能更改。掩膜适合于成熟大批量生产；PROM（Programmable Read Only Memory）出厂时空白,未存储信息，采用通用编程器，将程序或数据一次性写入，以后无法更改，现在PROM实际应用不多；EPROM（Eraseable Programmable Read Only Memory）是可擦除、可编程只读存储器。UVEPROM 紫外线擦除EEPROM 电擦除(目前实际应用较多),RAM（Random Access Memory）,读取,原数不变;写入,原数被新数覆盖RAM存放数据,程序代码,也可分配为堆栈按存储原理RAM可以分为静态和动态两类SRAM(Static RAM)每一位是个触发器,双稳态结构 写入SRAM,如果电源正常，不会自行挥发 但在同样的芯片体积下，集成度较低DRAM(Dynamic RAM依靠MOS管的极间电容存储信息，集成度高,动态RAM的存储容量大.由于电荷容易泄漏，所以需要周期性刷新，刷新电路通过“读出写入”电路来再生极间电容上的电荷。一般2ms刷新一次。集成度高。,新型存储器,OTP ROMOne Time Programmble ROMFLASH ROM也即闪存，快速编程的EEPROM。在MP3，CF卡，U盘中的芯片基于FLASH的ISP(In System Program)和IAP(In Application Program)技术，可以远程升级嵌入式系统的程序。串行FLASH ROM控制简单、容量大，价格低廉，用来存储工作参数等。动态RAM方面(内存条技术)早期的快速页方式FPM（Fast Page Mode），70ns；可扩展数据输出方式EDO（Extended Data Output）可达60ns；同步DRAM，即SDRAM（Synchronous DRAM）能与系统总线时钟同步工作，读写速度可达10nS，甚至7nS。,中断,中断（Interrupt）因事件发生，程序中止正常的执行流程，转入到该事件的处理程序。中断服务例程（ISR,Interrupt service routine）完成事件处理的代码,称为中断服务过程ISR。中断返回 事件处理完毕（ISR执行完毕）返回正常的流程。与子程序调用的区别调用是程序主动的，响应事件是被动的。无法预知事件何时发生，与程序流程是异步的。都会形成断点，并需要保存，以便返回，中断的断点是随机的。,关于DMA的应用,MCS-51 CPU是否支持DMA?答：本身不支持。MCS-51的CPU不能放弃对其总线的控制权，自身也不能挂起；哪些场合使用DMA?答：当输入/输出为高速设备时，非DMA方式数据存取使用程序循环（每个数据的处理包含硬件操作、指针修改、结束判断等）；DMA方式完成这些工作是依靠硬件的，能发挥高速设备的效率。以FIFO缓冲队列为媒介的DMA：1 硬件将高速设备连接到FIFO的一端，CPU为另一端。不要求CPU出让总线，CPU与DMA异步工作；2 ADI的BLACK Fin 系列MCU自带多媒体数据采集，具有DMA功能，每秒采集25帧图象，配备MP4图象压缩芯片，可以实现视频数字录象,复位与复位状态,复位：使CPU处于已知的初试状态；复位电路：高电平连续维持24个以上的时钟周期，使内部有关寄存器为默认值；图中PC等的初值意味着什么？（main高级语言运行之前，引导程序要做的若干工作与此有关）128/256字节内部RAM中的内容是否被复位到00H?没有说！理解为与复位无关。,程序存储器映像,PC是16位，所以能寻址64KB ROM。每个地址单元是8位的，所以是1字节宽：单字节指令占一个地址，多字节指令占多个字节 无论物理存储器是掩膜ROM/FLASH ROM，内部是否有ROM，程序存储器的映像是编程模型的一部分。,MCS-51系列微控制器的P0P3,P1口的结构（锁存器，三态门和驱动）写状态“1”或“0”到引脚；读引脚、读锁存器；“读修改写”操作；可以字节操作，也可位操作。,准双向I/O口,P1口是通用的准双向I/O口。输出高电平时，能向外提供拉电流负载，不必再接上拉电阻；当口用作输入时，须向口锁存器写入1。,P3的结构,类似于P1，P3也是准双向口；具有第二功能，其操作通过相应的特殊功能寄存器；剩余的第一功能用位操作。,P3口的第二功能引脚分布,P2口的结构,作为端口，与P1类似，准双向口；根据指令的需要，控制MUL开关；输出高8位地址A8A15，是总线功能（有些系统只需要低8位地址）,P0口的结构,端口功能低8位地址功能数据总线功能,P0用作通用I/O口,当系统既不进行片外的ROM扩展，也不进行片外RAM扩展时，P0用作通用I/O口。在这种情况下，硬件自动使MUX开关接向锁存器的反相输出端。与门输出的“0”使输出驱动器的上拉场效应管T1处于截止状态。因此，输出级工作在漏极开路方式。外接上拉电阻可构成准双向口。,P0作地址/数据总线,在外部存储器访问周期，P0口分时传输低8位地址信息和数据信息，用作总线；在地址（或数据）的输出阶段，硬件自动将MUL开关接至反相器的输出端，T1，T2呈推挽方式驱动，引脚电平跟随内部地址线（或数据线）的状态；CPU读总线阶段，硬件自动将MUX开关拨向锁存器、自动向锁存器写入FFH并且置“读引脚”信号有效；P0.X引脚的状态经缓冲器进入内部数据总线。,作地址/数据总线时P0口是一个真正的双向口。,P1P3口的电平及驱动能力：,P0、P1、P2、P3口的电平与CMOS和TTL电平兼容。P0口的每一位口线可以驱动8个LSTTL负载。在作为通用I/O口时，由于输出驱动电路是开漏方式，由集电极开路（OC门）电路或漏极开路电路驱动时需外接上拉电阻；当作为地址/数据总线使用时，口线输出不是开漏的，无须外接上拉电阻。P1、P2、P3口的每一位能驱动4个LSTTL负载。它们的输出驱动电路设有内部上拉电阻，所以可以方便地由集电极开路（OC门）电路或漏极开路电路所驱动，而无须外接上拉电阻。由于单片机口线仅能提供几毫安的电流，当作为输出驱动一般的晶体管的基极时，应在口与晶体管的基极之间串接限流电阻。,指令分类 33种功能，111条指令 按指令字节数分：1字节、2字节、3字节。按指令的机器周期数分类：1、2、4个周期最频繁的指令为单周期，故 fosc=12MHz,Tm=1s。1.0 MIPS,7.1 指令系统概述,4 栈操作指令,进栈指令 PUSH direct；(SP)(SP)+1，(SP)(direct)功能：堆栈指针SP加1，然后将直接地址direct单元的内容送到SP所指向的栈顶。出栈指令 POP direct；(direct)(SP),(SP)(SP)1 功能：将SP所指向的堆顶的内容送到直接地址direct指向的单元中，然后堆栈指针SP减1。,关键词 存储空间 地址范围data 直接寻址片内RAM0 x00-0 x7fidata 间接寻址片内RAM0 x00-0 xffbdata 可位寻址片内RAM0 x20-0 x2F 按字节访问bit 在bdata空间定义0 x00-0 x7F 按位访问sfr 特殊功能寄存器0 x80-0 xff sbit 特殊功能寄存器中的可位寻址的位xdata 扩展 RAM 0 x0000-0 xffff pdata 页式寻址扩展RAM0 xPP00-0 xPPff PP=(P2)code 程序ROM 0 x0000-0 xffff 中的常数表,C-51数据的存储类型,存储模式,SMALL默认的存储类型是dataCOMPACT默认的存储类型是pdataLARGE默认的存储类型是xdata开发环境默认的初始状态是SMALL可以修改,C51的基本数据类型,C-51的常用头文件,reg51.h 定义特殊功能寄存器和位寄存器math.h 浮点运算库ctype.h 字符函数stdio.h 标准输入输出stdlib.h 标准库函数absacc.h 辅助宏，支持绝对地址说明例：I/O口定义#include#define port XBYTE0 x1000/扩展RAM区的端口,定时与计数的原理,MCS-51的计数是加；计数值+初值=容量；,没有位寻址功能只能使用字节传送MOV TMOD,#.,T0,T1的方式控制字,TMOD 89H,启用P3.2/P3.3（分别对应于T0/T1）作为外部控制引脚,0为定时1为计数,M1,M0为方式 0，1，2，3的编码,控制字寄存器,TCON 88H,语句TR0=0；TR0=1；分别表示开启或关闭定时器,方式0 13位计数，范围0213-1；方式1 16位计数，范围0-216-1；方式2，3为8位计数，范围0255；最小定时单位：fosc/12,T0/T1的初始化,计数,初值,范围,例,晶体频率为12MHz，欲每5ms能向CPU发出一个定时处理请求。试编程完成处始化任务。解：选T0,定时方式；硬件预分频是固定的1/12，计数频率是f=fosc/12=1M;即计数周期为tc=1/f=1us;5ms需要的计数值是 510-3/110-6=5000;可选方式0（13位方式），计算范围 213=8192初值为：8192 5000=31923192=0 x0C78h=01100011,11000(Binary)高8位0 xc3,低5位0 x18,另解,选用方式1(16位方式)，计算范围为216=65536,计数初值为：655365000=61536=0 xF060初始化语句：TMOD=0 x01;/00000001；/T0 无GATE,Timer,Mode 0TH0=0 xF0;/低8位TL0=0 x60；/高8位TR0=1;思考：如果是采用T1，应该怎样做？,TMOD=0 x01;/00000001BTH0=0 x1Fh;TL0=0;TR0=1;COUNT=0;/计数清0,用MCS-51 MCU构成一个石英时钟,fosc=11.0592MHz，每秒需要计数921600次；1/16秒需要计数57600次，在T0或T1的允许范围之内；硬件计数每个周期57600个时钟，再用软件与之结合，对一个变量进行累加，计满16就是一秒；60秒为一分，60分为1小时，计数时间间隔初值的计算 65536-57600=7936=1F00h，高8位是1Fh，低8位是00h,方式1、定时、结合计数变量,例9-2,以P1.0，P1.1，P1.3分别控制三相步进电机的A,B,C三相依次通电，通电规律为“A-AB-B-BC-C-CA-A-”，换相时间间隔为0.5ms（CPU时钟为6MHz）。采用T0定时，查询方式工作。,解：,CPU时钟为6MHz，则计数频率为6MHz/12=0.5MHz，周期为2s；定时间隔为0.5ms=500s；计数值为500s/2s=250；只需要8位计数就够了，选用方式2。初值为28-250=6,程序,#includeunsigned char code Table6=1,3,2,6,4,5;/通电相序void main()P1=0；/步进电机各相断电TMOD=(TMOD/指针+1调整,例9-3,在某牛奶自动灌装线上，每检测到20瓶，产生一个装箱指令脉冲，使相关设备动作。试用MCS-51型微控制器的计数器实现该控制要求。检测信号从T1引脚（P3.5）输入，指令脉冲从P1.2输出。,解：,自动灌装线上装有传感装置，每检测到一瓶牛奶向T1引脚发送一个脉冲信号；使用计数功能，可实现该控制要求；选T1的方式2；初值为256-20=236=0 xEC。,程序：,sbit Out=P12;void main()T1=0;/清除输出TMOD=0 x60;/T1,无GATE/计数,方式2TL1=0 xEC;/初值TH1=0 xEC;/初值TR1=1;/启动while(1)while(!TF1)TF1=0;Out=1;/高电平Out=1;/重复送数，少许等待Out=1;Out=0;,更多定时器/计数器(T/C)应用的C语言编程,例：设fosc=12 MHz晶振，要求在P1.0脚上输出周期为2 ms的方波。解：设高电平时间与低电平时间各1 ms，每隔1msP1.0取反。预分频12，计数频率为1MHz，计数周期1 s（即机器周期），计数次数=1000，计数初值=-1000的补码；用定时器0的方式1编程，采用查询方式，程序如下：#include sbit P1_0=P10；,void main(void)TMOD=0 x01；/*设置定时器1，无门控，方式1*/TR0=1;/*启动 T/C0*/for(;)TH0=(-1000)/256；/*装载计数器初值*/TL0=(-1000)%256；do while(!TF0)；/*查询等待TF0置位*/P1_0=!P1_0；/*定时时间到P1.0反相*/TF0=0；/*软件清 TF0*/,矢量中断,所谓矢量中断，就是一个中断对应一个入口地址；被开放的、且经过优先级判别而胜出的中断请求信号送到CPU；CPU用硬件的方法生成一条CALL指令，调用相关的矢量地址。隐含的工作：保留断点到堆栈；记录中断状态和当前优先级下一个机器周期 转ISR执行（事件的处理）,中断的条件,无同级、或高优先级中断正在服务中；当前指令已执行到最后一个机器周期并将结束；当前正在执行的不是 RETI，IE，IP等指令可能导致改变中断系统状态的指令,C51的中断函数,void 函数名 interrupt 中断号 using 寄存器组号函数名由编译器使用，是形式上的，但要求唯一中断号0，1，2，3，4，对应于中断源；寄存器组号可以是03，但实际为1，2，因为0保留给正常程序；1为低优先级中断；2高低优先级中断；3为用户保留,初始化部分,#includeint rpm,m;unsigned char Tc;void main(void)TMOD=1;/方式1，16位计数TH0=0 x1F;/计数57600，初值7936=0 x1F00TL0=0;ET0=1;/T0 允许中断TR0=1;/T0走时开始IT0=1;/INT0中断为边沿触发方式EX0=1;/INT0允许中断EA=1;/CPU允许中断m=0;/转速脉冲计数初值清0rpm=0;/转速清0Tc=0;/1/16秒累计While(1)/add your other code here,单工通信,单工（Simplex)特点：仅能进行一个方向的数据传送,半双工通信,半双工（Half Duplex）特点：数据可以在两个方向上进行传送，但是这种传送绝不能同时进行。【双向，但不同时】,全双工通信,全双工（Full Duplex）特点：能够在两个方向同时进行数据传送。,通信速率,比特率每秒传输的二进制位数，单位为bps（bit per second）。波特率每秒传输的离散状态数（也称离散状态）。在一个信道上，如果只有高、低电平两种离散状态（分别代表“1”和“0”），则波特率与比特率刚好一致。如果在某个信道中可以传输多种不同的离散状态，则每个状态可以携带两位或两位以上的二进制数，此时，波特率就不等于比特率。波特率有标准值,MCS-51的串行控制器,相关资源TxD RxD 引脚 SBUF SCON寄存器波特率时钟发生器T1 or T2固定（相对于fosc）用途全双工串行通信串行方式I/O口扩展典型应用（实用）,8255与MCS-51的接口和编程,MCS-51扩展8255控制打印机的C语言编程,例7 8255控制打印机。扩展8255与打印机接口的电路。8255的片选线为A7，打印机与MCS-51采用查询方式交换数据。打印机的状态信号输入给PC7，打印机忙时BUSY=1，微型打印机的数据输入采用选通控制，当-STB上负跳变时数据被输入。8255采用方式0由PC0模拟产生-STB信号。按照接口电路，口A地址为7CH，口C地址为7EH，命令口地址为7FH，PC7PC4输入，PC3PC0输出。方式选择命令字为8EH。,unsigned char xdata PortA _at_ 0 x007C;unsigned char xdata PortB _ar_ 0 x007D;unsigned char xdata PortC _at_ 0 x007E;unsigned char xdata CtrlW _at_ 0 x007F;void Init8255(void)/8255初始化子程序CtrlW=0 x8A;/方式控制字CtrlW=0 x01;/位控字，PC0置1，/STB置高Void CharPRN(unsigned char x4prt)/字符打印子程序unsigned char Tmp;do/检查是否忙Tmp=PortC;while(Tmp/PC0变高,（紧接前页）,void main(void)unsigned char code Hello=“Hello,world!”,0 x0D,0 x0A,0 x00;unsigned char i=0;doCharPRN(Helloi+);while(Helloi!=0);,7.13.2 七段数码显示与MCS-51的接口,数码显示器有静态显示和动态显示两种显示方式。数码显示器有发光管的LED和液晶的LCD两种。LED显示器工作在静态方式时，其阴极(或其阳极)点连接在一起接地(或+5 V)，每一个的端选线(a，b，c，d，e，f，g，dp)分别与一个8位口相连。LCD数码显示只能工作在静态显示，并要求加上专门的驱动芯片4056。LED显示器工作在动态显示方式时，段选码端口I/O1用来输出显示字符的段选码，I/O2输出位选码。I/O1不断送待显示字符的段选码，I/O2不断送出不同的位扫描码，并使每位显示字符停留显示一段时间，一般为15 ms，利用眼睛的视觉惯性，从显示器上便可以见到相当稳定的数字显示。,例18 8155控制的动态LED显示。,图 7.23 经8155扩展端口的6位LED动态显示,确定的8155片内4个端口地址如下：,命令/状态口：FFF0H口A：FFF1H口B：FFF2H口C：FFF3H,6位待显示字符从左到右依次放在dis_buf数组中，显示次序从右向左顺序进行。程序中的table 为段选码表，表中段选码表存放的次序为0F等。以下为循环动态显示6位字符的程序，8155命令字为07H。#include#include#define uchar unsigned char#define COM8155 XBYTE 0 xfff0#define PA8155 XBYTE 0 xfff1#define PB8155 XBYTE 0 xfff2#define PC8155 XBYTE 0 xfff3,uchar idata dis_buf6=2,4,6,8,10,12；uchar code table18=0 x3f,0 x06,0 x5b,0 x4f,0 x66,0 x6d,0 x7d,0 x07,0 x7f,0 x6f,0 x77,0 x7c,0 x39,0 x5e,0 x79,0 x71,0 x40,0 x00；void dl_ms(uchar d)；void display(uchar idata*p)uchar sel,i；COM8155=0 x07；/*送命令字*/sel=0 x01；/*选出右边的LED*/for(i=0；i6；i+)PB8155=table*p；/*送段码*/,PA8155=sel；/*送位选码*/dl_ms(1)；p-；/*缓冲区下移1位*/sel=sel 1/*左移1 位*/void main(void)display(dis_buf+5)；,8255的特点,3个可编程的8位并行I/O口，可提供24个I/O控制引脚。控制分为两组：A组控制端口 A以及端口C的高4位，B组控制 端口B以及端口C的低4位。方式字寄存器。3个端口的特点各不相同：PA，包括数据输出锁存/缓冲器和一个8位的数据输入锁存器，可选方式0，1，2可选；PB，包括数据输出锁存/缓冲器和一个8位的数据输入锁存器，可作为数据输入或输出端口，有方式0和1可选；端口C，8位的数据输出锁存/缓冲器，一个8位的数据输入缓冲器，其高4位和低4位从属于不同的控制组，不能独立设置工作方式,