单片微型计算机原理2
单片微机原理及应用课件 第1章 单片微型计算机概述
控制总线决定了系统总线的特点，例如功能、适应性等
二、微型计算机
微型计算机是指，以微处理器为核心，配上存 储器、I/O接口电路和系统总线所组成的计算机。
微型计算机系统的硬件部分通常由五部分组成:
输入设备
运算器
输出设备
控制器
存储器
这种计算机系统通常由多块印刷电路板制成：
内存条
CPU
主板
多板机
1.3.2 主机板组成
系统 配置 开关
单板机
印
输入输出接口 芯片 CPU芯片 CPU
存储器芯片
A/D、/A 芯片
内存条
刷
电 路
定时计数器 芯片
板
单片机
存储器 时钟电路 控制电路 CPU 定时器
片
I / O口
晶
单 硅
三、微型计算机系统
微型计算机系统包括硬件和软件两大部 分，它以微型计算机为主体，配上系统软 件和外部设备组成。
硬件
微 型 计 算 机 系 统
软件
外围设备 辅助设备
系统软件(操作系统，编辑、编译程序，故障诊断,监控程序…) 应用软件(科学计算，工业控制，数据处理…) 程序设计语言(机器语言、汇编语言、高级语言)
1.4 微型计算机的工作过程
程序：为完成某项工作,将一系列指令有序地组合。 指令：计算机执行某种操作的命令。由操作码和操作数 两部分组成。 操作码表示计算机执行什么具体操作。 操作数表示参加操作的数或操作数所在地址。 计算机的工作过程就是执行程序的过程，即不断地取 指令、译码和执行指令的过程，直至遇到停机指令才暂 停工作。
第2代：中高档8位微机
M6800、 I8080、Z80、I8085 Apple-II 微机、MCS-48、MCS-51系列
单片微型计算机原理与接口技术第二版第章C单片微机的系统扩展原理与接口
定时器/计数器应用：定时器/计数器在单片机系统中的应用，如定时器/计数器在控制、测量、通信等领域的应用。
中断控制器接口
中断控制器：用于管理中断请求和响应的中央处理器部件
功能：接收中断请求，判断优先级，发出中断响应信号
接口：与CPU、内存、I/O设备等部件进行通信
应用：实现多任务处理，提高系统效率和实时性
扩展应用：在需要大量数据存储的应用中，如数据采集、数据记录等
I/O接口扩展
I/O接口：用于连接单片机和外部设备的硬件接口
扩展原理：通过增加I/O接口，实现单片机与更多外部设备的连接
扩展方法：使用I/O扩展芯片，如并行I/O扩展芯片、串行I/O扩展芯片等
应用：实现单片机与各种外部设备的数据传输和控制，如传感器、显示器、键盘等
软件编程：介绍PIC单片机系统扩展实例的软件编程，包括程序流程图、源代码、调试方法等。
PIC单片机简介：PIC单片机是一种高性能、低功耗的微控制器，广泛应用于各种电子设备中。
PIC单片机系统扩展实例：介绍一个具体的PIC单片机系统扩展实例，包括硬件设计和软件编程。
ARM单片微机系统扩展实例
ARM单片机概述：ARM是一种高性能、低功耗的微处理器，广泛应用于嵌入式系统
单片微机系统扩展实例
PART FOUR
8051单片机简介：8051是一种8位微控制器，广泛应用于工业控制、家电等领域。8051单片机系统扩展实例： a. 扩展I/O接口：通过扩展I/O接口，可以实现更多的输入输出功能。 b. 扩展存储器：通过扩展存储器，可以实现更大的数据存储能力。 c. 扩展通信接口：通过扩展通信接口，可以实现与其他设备的通信。 d. 扩展实时时钟：通过扩展实时时钟，可以实现时间控制功能。a. 扩展I/O接口：通过扩展I/O接口，可以实现更多的输入输出功能。b. 扩展存储器：通过扩展存储器，可以实现更大的数据存储能力。c. 扩展通信接口：通过扩展通信接口，可以实现与其他设备的通信。d. 扩展实时时钟：通过扩展实时时钟，可以实现时间控制功能。8051单片机系统扩展实例的应用：在家电、工业控制等领域有着广泛的应用。8051单片机系统扩展实例的特点：具有较高的集成度、可靠性和稳定性。
第二讲 第2章 MCS-51单片微型计算机结构
S1
S2
S3
读下一个操作 码（丢弃） P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 （a） 单字节，单周期指令 例：MOV A R1
读操作码 读操作码 读第二字节
2
P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 （b） 双字节，单周期指令 例：ADD A dir 读操作码
MCS-51单片机的结构原理
一、计算机的经典组成 计算机的经典结构见 图1.1 所示。这种结 构是由计算机的开 拓者——数学家约 翰· 诺依曼最先提 冯· 出的，所以就称之 为冯· 诺依曼计算机 体系结构，也叫普 林斯顿结构。
图 1.1 计算机经典结构
二、 MCS-51单片机的基本组成
(一) 8051单片机的结构
﹡IP B8H ﹡IE A8H TMOD ﹡TCON TL0 TH0 TL1 TH1 PCON ﹡SCON 寄存器 SBUF
IP.7～IP.0 BFH～B8H 中断优先控制器 IE.7～IE.0 AFH～A8H 中断允许控制器 89H 定时器方式选择 88H TCON.7～TCON.0 8FH～88H 定时控制寄存器 8AH 定时器T0低8位 8CH 定时器T0高8位 8BH 定时器T1低8位 8DH 定时器T1高8位 87H 电源控制及波特率选择 98H SCON.7～SCON.0 9FH～98H 串行口控制 99H 串行口数据缓冲器
F0H E0H D0H B8H B0H A8H A0H 98H 90H 88H 80H
特 殊 功 能 寄 存 器 中 位 寻 址
FFFFH 外部 RAM
单片微型计算机原理及接口技术答案
单片微型计算机原理及接口技术答案【篇一：单片微型计算机原理与接口技术髙锋版课后答案第4章】txt>思考与练习题解析【4—1】简述下列基本概念：程序、程序设计、机器语言、汇编语言及高级语言。
【答】各基本概念如下。
【4—2】在单片机领域，目前最广泛使用的是哪几种语言?有哪些优越性?单片机能否直接执行这几种语言?【答】在单片机领域，目前最广泛使用的是汇编语言和高级语言。
汇编语言编写的程序效率高，占用存储空间小，运行速度快，而且能反映单片机的实际运行情况。
但编程比使用高级语言困难，通用性差。
单片机不能直接执行汇编语言程序，必须通过人工(或机器)汇编把汇编语言程序转换为机器语言程序。
高级语言不受具体机器的限制，而且使用了许多数学公式和习惯用语，从而简化了程序设计的过程，通用性强，易于移植到不同类型的单片机中。
单片机不能直接识别和执行高级语言，需要将其转换为机器语言程序才能识别和执行。
对于高级语言，这一转换工作通常称为“编译”或者“解释”。
进行编译或者解释的专用程序称为“编译程序”或者“解释程序”。
【4—3】什么叫伪指令?8oc51单片机程序设计中主要有哪些伪指令语句?【答】伪指令又称为“汇编程序控制译码指令”。
“伪”体现在汇编时不产生机器指令代码，不影响程序的执行，仅指明在汇编时执行一些特殊的操作。
例如．为程序指定一个存储区，将一些数据、表格常数存放在指定的存储单元，说明源程序开始或结束等．。
不同的单片机开发装置所定义的伪指令不全相同。
80c51单片机程序设计中主要有伪指令语句如下。
1．org(origin)一汇编起始地址伪指令，指令格式为：org 表达式’其含义是向汇编程序说明，下述程序段的起始地址由表达式指明。
表达式通常为十六进制地址码。
2．end(end 0f assembly)一汇编结束伪指令。
其含义是通知汇编程序，该程序段汇编至此结束。
3．equ(equate)—赋值伪指令。
指令格式为：标号 equ 表达式其含义是把表达式赋值于标号，这里的标号和表达式是必不可少的。
单片微型计算机原理及应用课后答案—华中科技大学.
习题22.1 MCS-51单片机内部包含哪些主要逻辑功能部件?答：微处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EPROM）、特殊功能寄存器（SFR）、并行I/O口、串行通信口、定时器/计数器及中断系统。
2.2 说明程序计数器PC和堆栈指针SP的作用。
复位后PC和SP各为何值?答：程序计数器PC中存放将要执行的指令地址，PC有自动加1功能，以实现程序的顺序执行。
它是SFR中唯一隐含地址的，因此，用户无法对它进行读写。
但在执行转移、调用、返回等指令时能自动改变其内容，以实现改变程序的执行顺序。
程序计数器PC中内容的变化决定程序的流程，在执行程序的工作过程中，由PC输出将要执行的指令的程序存储器地址，CPU读取该地址单元中存储的指令并进行指令译码等操作，PC则自动指向下一条将要执行的指令的程序存储器地址。
SP是一个8位的SFR，它用来指示堆栈顶部在内部RAM中的位置。
系统复位后SP为07H，若不对SP设置初值，则堆栈在08H开始的区域，为了不占用工作寄存器R0~R7的地址，一般在编程时应设置SP的初值（最好在30H~7FH区域）。
2.3 程序状态字寄存器PSW的作用是什么?其中状态标志有哪几位?它们的含义是什么？答：PSW是保存数据操作的结果标志，其中状态标志有CY（PSW.7）：进位标志，AC（PSW.6）：辅助进位标志，又称半进位标志，F0、F1（PSW.5、PSW.1）：用户标志；OV（PSW.2）：溢出标志；P（PSW.0）：奇偶标志。
2.4 什么是堆栈? 堆栈有何作用? 为什么要对堆栈指针SP重新赋值? SP的初值应如何设定?答：堆栈是一种数据结构，所谓堆栈就是只允许在其一端进行数据写入和数据读出的线性表。
其主要作用有两个：保护断点和保护现场。
堆栈区的设置原则上可以在内部RAM的任意区域，但由于MCS-51单片机内部RAM的00H~1FH 地址单元已被工作寄存器R0~R7占用，20H~2FH为位寻址区，故堆栈一般设在30H~7FH（对于8032系列芯片可为30H~0FFH）的区域内。
第4章 单片微型计算机的组成原理
在专用寄存器中有11个寄存器有专门的位地 址，可以按位寻址（参考图4-9）。
三、外部数据存储器
MCS51外部数据存储器寻址空间为64KB。 对外部数据存储器可用R0、R1及DPTR间接 寻址寄存器。 R0、R1为8位寄存器，寻址 范围为256B；DPTR为16位寄存器，寻址范 围为64KB。
第四节 时钟电路及时序 一般为频 外部晶振
需要掌握的问题：
1 单片微型计算机组成原理框图？ (Page.72 Page.75) 2 指令的执行过程？(Page.73~75) 3 MCS-51通用寄存器、专用寄存器作 用？(Page.76~79)
思考题：（不交作业）
习题1 习题4
第三节 MCS-51存储器配置
微处理器存储器结构：
98H 90H 8DH 8CH 8BH 8AH
表4-3 MCS-51专用寄存器 地址 特殊功能 功能名称 寄存器 定时器/计数器方式 89H TMOD
控制寄存器
复位后初态 00H 00H 00H 00H 00H 07H FFH
TCON PCON DPH DPL SP P0
定时器控制字
88H 电源控制寄存器 87H 地址寄存器高8位 83H 地址寄存器低8位 82H 堆栈指针寄存器 81H P0口数据 80H
执行指令过程：取指阶段；执行阶段。
第二节 MCS-51单片计算机组成原理
4KB 128B 振荡器 及定时器 程序存储器 数据存储器
8051 CPU 64KB 扩展控制器 可编程I/O 可编程 串行口
2*16位 定时/记数器
中断
一、寄存器
1 通用寄存器 共分4个区，每个区8个寄存器：R0R1R2...R7。 单片机每次只能选择一个区，由程序状态字 中的RS1、RS0来确定。
单片微型计算机原理及接口技术
单片微型计算机原理及接口技术在现代科技领域中，计算机技术的发展日新月异，而单片微型计算机无疑是其中的重要一环。
本文将介绍单片微型计算机的原理以及接口技术，以帮助读者更好地理解和运用这一领域的知识。
一、单片微型计算机的原理1.1 数据表示和处理在单片微型计算机中，数据的表示和处理是非常重要的。
计算机所处理的数据通常以二进制形式表示，通过位(bit)来表示数据的最小单元。
在微型计算机中，通常使用八位(bit)的字节(byte)作为数据的基本单位。
此外，计算机还可以通过不同的数据类型来表示和处理不同类型的数据，如整数、浮点数、字符等。
1.2 CPU和内存在单片微型计算机中，中央处理器(CPU)被视为计算机的大脑。
CPU负责执行指令、进行算术和逻辑运算等操作。
而内存则用于存储数据和指令，供CPU读取和写入。
常见的内存分类有随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)，其中RAM用于临时存储数据，而ROM则用于存储固定的指令和数据。
1.3 控制单元和指令控制单元是CPU的一个核心组成部分，它负责解析和执行指令。
指令是计算机执行操作的命令，可以进行数据的读取、写入、运算等操作。
常见的指令集结构有精简指令集(RISC)和复杂指令集(CISC)。
RISC的指令集相对较简单，执行速度快，而CISC的指令集相对较复杂，但可以实现更多功能。
二、单片微型计算机的接口技术2.1 输入输出接口在单片微型计算机中，输入输出（I/O）设备起着连接计算机与外部设备的重要作用。
常见的输入设备包括键盘、鼠标、触摸屏等，而输出设备包括显示器、打印机、扬声器等。
通过适当的接口技术，计算机可以与这些设备进行数据的输入和输出，并实现与用户的交互。
2.2 存储器接口技术存储器接口技术用于连接CPU和内存之间的数据传输。
根据不同的芯片架构和规范，存储器接口技术有所不同。
常见的接口技术包括地址总线、数据总线和控制总线。
地址总线用于指定内存的地址，数据总线用于传输数据，而控制总线则用于传输控制信号。
单片微型计算机原理与接口技术第二版课程设计
单片微型计算机原理与接口技术第二版课程设计1. 简介单片微型计算机是指把全部功能放在一个芯片上的微型计算机。
因为它集成度高、功耗低、体积小、可靠性高等特点，使得它在智能控制、嵌入式系统、物联网等领域得到广泛应用。
而单片微型计算机的原理和接口技术，是单片微型计算机应用的基石。
本文将围绕单片微型计算机原理和接口技术这两个方面，设计一个课程。
2. 课程目标通过本课程的学习，学生将能够：•掌握单片微型计算机工作原理、系统结构和指令作用等方面的基础知识。
•熟悉单片微型计算机的编程方法和工具，并能使用C语言编写单片微型计算机的应用程序。
•理解单片微型计算机的外设接口特点和工作原理，并能设计简单的接口电路。
•在实践中体验单片微型计算机的应用，掌握基本的单片微型计算机应用开发技能。
3. 课程大纲3.1 基础知识•单片微型计算机的基本概念和功能模块•单片微型计算机的体系结构和工作原理•单片微型计算机的指令系统3.2 编程方法•单片微型计算机的汇编语言和C语言编程方法•单片微型计算机的工具链和开发环境•单片微型计算机的应用开发过程3.3 外设接口•单片微型计算机的外设接口特点和分类•单片微型计算机的I/O接口和定时器接口•单片微型计算机的串口和中断服务3.4 实践操作•单片微型计算机的应用实验•单片微型计算机的应用调试•单片微型计算机的应用扩展4. 实验设计4.1 实验环境•集成开发环境：Keil uVision、IAR Embedded Workbench、Code Composer Studio等•模拟电路实验平台：Proteus、Multisim等•单片微型计算机实验板：STM32、AT89C51、PIC等4.2 实验内容•实验1：单片微型计算机的指令集和串口通讯应用•实验2：单片微型计算机的I/O口控制和延时函数应用•实验3：单片微型计算机的定时器应用和中断服务•实验4：单片微型计算机的多模式I/O和显示控制电路5. 课程评估课程评估包括理论考核和实验成绩两个方面。
单片微机原理及应用
单片微机原理及应用1. 概述单片微机是由微处理器和各种外围器件组成的一个完整的计算机系统，它是集成电路技术的重要应用之一。
单片微机具有体积小、功耗低、可编程性强等优点，在电子控制和信息处理方面被广泛应用。
本文将从单片微机的原理入手，介绍其结构、工作方式及应用。
2. 原理单片微机的核心是微处理器，即中央处理器（CPU)，它是单片微机的控制中心，负责执行程序、运算和控制其他器件工作。
微处理器由多个功能模块组成，包括指令寄存器、运算单元、存储器控制器等。
其中最核心的是指令寄存器（IR)和程序计数器（PC)。
指令寄存器用来存放当前正在执行的指令，程序计数器用来指示下一条指令的地址。
微处理器执行程序时的流程通常如下：（1）从程序计数器中读取下一条指令的地址；（2）将指令从存储器中读入指令寄存器；（3）解码指令，确定操作类型和位置；（4）根据指令对寄存器或内存进行数据操作；3. 应用单片微机在工业控制、仪器仪表、电子游戏、智能家居等领域有广泛的应用，下面介绍其中的几个应用案例。
（1）工业控制单片微机在工业控制中广泛应用。
工厂生产过程中需要对温度、湿度、压力等参数进行监控和控制，这就需要单片微机配合传感器、执行器等设备进行实时控制。
单片微机可以通过输入输出端口与外界设备通信，实现对生产过程的监控和调控，提高生产效率和质量。
（2）仪器仪表单片微机在仪器仪表中也有极为广泛的应用。
多功能万用表、数字示波器、信号发生器等都是基于单片微机技术的。
单片微机可以通过输入输出端口接口各种传感器、测量器，并对测量结果进行处理和显示，提高测量精度和自动化程度。
（3）电子游戏电子游戏是单片微机最为人所知的应用之一。
单片微机可以驱动点阵屏幕显示图像和文字，并通过输入设备如按钮、摇杆等与玩家互动。
电子游戏具有需要制作成本低、易于批量生产等特点，成为单片微机的重要应用领域之一。
（4）智能家居单片微机在智能家居中也有广泛应用。
智能插座、智能家居中控系统等都是基于单片微机技术的。
单片微机原理与接口技术（第2版）-基于STC15系列单片机（习题部分与答案）（3）
单片微机原理与接口技术-基于STC15系列单片机（第2版）习题部分第1章一、填空题1. 125= 01111101B= 7d H=( 0001 0010 0101)8421BCD码=（0110001 0110010 0110101）ASCII码。
2. 微型计算机由CPU、存储器、I/O 接口以及连接他们的总线组成。
3. 微型计算机的CPU是通过地址总线、数据总线、控制总线与外围电路进行连接与访问的，其中，地址总线用于CPU寻址，地址总线的数据量决定CPU的最大寻址能力；数据总线用于CPU与外围器件爱存储器、I/O接口）交换数据，数据总线的数量决定CPU一次交换数据能力；控制总线用于确定CPU与外围器件的交换数据的类型。
4. I/O 接口的作用是CPU与输入/输出设备的连接桥梁，相当于一个数据转换器。
5. 按存储性质分，微型计算机存储器分为_ _程序存储器______和数据存储器两种类型。
6. 16位CPU是指数据总线的位数为16位。
7 若CPU地址总线的位数为16，那么CPU的最大寻址能力为64K 。
8. 微型计算机执行指令的顺序是按照在程序存储中的存放顺序执行的。
在执行指令时包含取指、指令译码、执行指令三个工作过程。
9. 微型计算机系统由微型计算机和输入/输出设备组成。
10. 微型计算机软件的编程语言包括高级语言、汇编语言和机器语言三种类型。
二、选择题1．当CPU的数据总线位数为8位时，标志着CPU一次交换数据能力为D。
A. 1位B. 4 位C. 16位D. 8位2. 当CPU地址总线为8位时，标志着CPU的最大寻址能力为 C 。
A. 8个空间B. 16个空间C. 256个空间D. 64K个空间3. 微型计算机程序存储器空间一般由 A 构成。
A. 只读存储器B. 随机存取存储器4. 微型计算机数据存储器空间一般由 B 构成。
A. 只读存储器B. 随机存取存储器三、判断题1. 键盘是微型计算机的基本组成部分。
单片微型计算机原理
累加器 乘法寄存器 程序状态字(标志) 堆栈指针
B.7～B.0 PSW.7～PSW.0
DPL
DPH * IE * IP
数据存储器指针(低8位)
数据存储器指针(高8位) 中断允许控制器 中断优先控制器 IE.7～IE.0 IP.7～IP.0 P0.7～P0.0 P1.7～P1.0 P2.7～P2.0 P3.7～P3.0 AFH～A8H BFH～B8H 87H～80H 97H～90H A7H～A0H B7H～B0H
3．2 寻址方式
一、 寄存器寻址
二、 直接寻址 三、 立即寻址 四、 寄存器间接寻址
五、 变址寻址
六、 相对寻址
七、 位寻址
读引脚 第二输入功能
图 2-8 P3口的结构图
（4） P3口的位结构
第二输出功能 读锁存器
VC C
内部上拉电阻 内部总线 写锁存器 D P3.n 锁存器 Q Q T P3.n
读引脚 第二输入功能
图 2-8 P3口的结构图
表格 2-3 P3口的第二功能表
I/O口 第二功能 注 释 串行口数据接收端 串行口数据发送端 外部中断请求0 外部中断请求1 定时/计数器0 定时/计数器1 外部RAM写信号 外部RAM读信号
二、 指令格式
汇编语言格式为：[标号：] 操作码助记符 [目的操作数，] [源操作数] [；注释]
单字节指令
INC A
双字节指令
ADD A，#22H
三字节指令
MOV 5EH，4FH
操作码 操作码 24H 源操作数 操作数 22H
85H
操作码 04H
4FH
目的操作数 5EH
图 3-1 机器码指令格式
1．3 单片机的主要品种及系 列
单片微型计算机原理-胡乾斌--课后习题答案
习题11.1什么是单片微型计算机?答：单片微型计算机是将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上的微型计算机，是计算机微型化的典型代表之一，通常片内都含有、、、并行、串行、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。
1.2单片机的发展经历了哪几个阶段？在哪一阶段确立了单片机在嵌入式应用中的地位。
答：单片机初级阶段（1974—1976年），芯片化探索阶段（1976—1978年），8位单片机成熟阶段（1978—1982年），从向过渡阶段（1983—1990年），百花齐放阶段（1990年—至今）。
其中，芯片化探索阶段（1976—1978年）确立了单片机在嵌入式应用中的地位。
1.3 单片机可分为几个系列？简述每个系列的主要特性。
答：单片机按系列可分为80C51系列、系列和系列等。
系列单片机是公司的产品，与51系列单片机不兼容。
1) 系列单片机最大的特点是从实际出发，重视产品的性能与价格比，发展多种型号来满足不同层次的应用要求。
2) 精简指令使其执行效率大为提高。
3) 产品上市零等待（）。
4) 有优越开发环境。
5) 其引脚具有防瞬态能力，通过限流电阻可以接至220V交流电源，可直接与继电器控制电路相连,无须光电耦合器隔离，给应用带来极大方便。
6) 彻底的保密性。
7) 自带看门狗定时器，可以用来提高程序运行的可靠性。
8) 睡眠和低功耗模式。
单片机是1997年由公司研发出的增强型内置的( ) 精简指令集高速8位单片机。
单片机的主要特性1) 单片机以字作为指令长度单位，将内容丰富的操作数与操作码安排在一字之中(指令集中占大多数的单周期指令都是如此)，取指周期短，又可预取指令，实现流水作业，故可高速执行指令。
2) 单片机硬件结构采取8位机与16位机的折中策略，即采用局部寄存器堆(32个寄存器文件)和单体高速输入/输出的方案(即输入捕获寄存器、输出比较匹配寄存器及相应控制逻辑)。
提高了指令执行速度(1)，克服了瓶颈现象；同时又减少了对外设管理的开销，相对简化了硬件结构，降低了成本。
单片微型计算机原理及应用_课后习题答案
《单片微型计算机原理及应用》习题参考答案姜志海刘连鑫王蕾编著电子工业出版社目录第1章微型计算机基础 (2)第2章半导体存储器及I/O接口基础 (4)第3章MCS-51系列单片机硬件结构 (11)第4章MCS-51系列单片机指令系统 (16)第5章MCS-51系列单片机汇编语言程序设计 (20)第6章MCS-51系列单片机中断系统与定时器/计数器 (26)第7章MCS-51系列单片机的串行口 (32)第8章MCS-51系列单片机系统扩展技术 (34)第9章MCS-51系列单片机键盘/显示器接口技术 (36)第10章MCS-51系列单片机模拟量接口技术 (40)第11章单片机应用系统设计 (44)第1章微型计算机基础1．简述微型计算机的结构及各部分的作用微型计算机在硬件上由运算器、控制器、存储器、输入设备及输出设备五大部分组成。
运算器是计算机处理信息的主要部分；控制器控制计算机各部件自动地、协调一致地工作；存储器是存放数据与程序的部件；输入设备用来输入数据与程序；输出设备将计算机的处理结果用数字、图形等形式表示出来。
通常把运算器、控制器、存储器这三部分称为计算机的主机，而输入、输出设备则称为计算机的外部设备（简称外设）。
由于运算器、控制器是计算机处理信息的关键部件，所以常将它们合称为中央处理单元CPU（Central Process Unit）。
2．微处理器、微型计算机、微型计算机系统有什么联系与区别？微处理器是利用微电子技术将计算机的核心部件（运算器和控制器）集中做在一块集成电路上的一个独立芯片。
它具有解释指令、执行指令和与外界交换数据的能力。
其内部包括三部分：运算器、控制器、内部寄存器阵列（工作寄存器组）。
微型计算机由CPU、存储器、输入/输出（I/O）接口电路构成，各部分芯片之间通过总线（Bus）连接。
以微型计算机为主体，配上外部输入/输出设备、电源、系统软件一起构成应用系统，称为微型计算机系统。
单片微型计算机原理及应用第二版答案
单片微型计算机原理及应用第二版答案单片微型计算机原理及应用第二版是一本非常重要的计算机学科教材，它由多位专业人士联合编写而成，并旨在帮助广大学生和从业人员深入理解单片微型计算机的基本原理和应用技术。
本文将对该教材提出的一些问题进行一定的解答，并且介绍一些关于实际应用方面的内容，希望能对读者有所帮助。
首先，本书讲述了单片微型计算机的基本结构和工作原理，包括单片微型计算机的内部结构、输入输出控制、数据总线和地址总线等方面的知识。
这些理论知识对于想要深入理解计算机原理的学生和从业人员来说非常重要，因为它们可以帮助大家深入了解计算机基本原理，从而更好地分析和解决计算机应用中遇到的一些问题。
其次，本书还介绍了单片微型计算机的编程方法，包括汇编语言程序设计、C语言程序设计以及外部设备的驱动程序设计等方面的内容。
这些知识点非常实用，因为它们可以帮助读者了解计算机程序设计的基本方法和技巧。
另外，本书还详细介绍了单片微型计算机的外设接口及应用，例如7885控制器、LCD显示器、键盘、鼠标等，这些内容对于想要应用单片微型计算机进行系统设计的学生和从业人员来说也非常重要。
最后，本书还对单片微型计算机在实际应用中的应用进行了深入的讲解。
例如，本书介绍了智能家居控制系统的设计，电子秤的设计与实现，电子门禁系统的设计，及时供水系统的设计等等。
这些实际案例非常有用，因为它们帮助我们更好地了解单片微型计算机在现实生活中的应用，以及如何应用单片微型计算机进行系统设计和测试。
总之，单片微型计算机原理及应用第二版是一本非常有价值的计算机学科教材，它既详细介绍了单片微型计算机的基本原理和编程方法，又详细介绍了单片微型计算机在实际应用中的应用。
希望读者能够通过学习本书深入了解单片微型计算机，从而更好地应用它，为自己的事业和社会发展做出贡献。
单片微型计算机原理与应用教案
单片微型计算机原理与应用教案一、教学目标1. 了解单片微型计算机的基本概念、发展历程和应用领域。
2. 掌握单片微型计算机的组成原理、工作原理及其编程方法。
3. 学会使用单片微型计算机进行简单的设计与开发。
4. 培养学生的创新意识、团队协作能力和实际操作能力。
二、教学内容1. 单片微型计算机概述1.1 单片微型计算机的基本概念1.2 单片微型计算机的发展历程1.3 单片微型计算机的应用领域2. 单片微型计算机的组成原理2.1 中央处理器（CPU）2.2 存储器2.3 输入/输出接口2.4 时钟电路与电源电路3. 单片微型计算机的工作原理3.1 指令系统3.2 程序执行过程3.3 中断与中断处理4. 单片微型计算机的编程方法4.1 编程语言与工具4.2 编程步骤与技巧4.3 常用编程实例5. 单片微型计算机的设计与开发5.1 系统设计与需求分析5.2 硬件选型与电路设计5.3 软件开发与调试5.4 系统测试与优化三、教学方法1. 讲授法：讲解单片微型计算机的基本概念、组成原理、工作原理和编程方法。
2. 演示法：展示单片微型计算机的实际应用案例，让学生了解其在现实生活中的应用。
3. 实践法：引导学生动手操作，进行单片微型计算机的设计与开发，培养实际操作能力。
4. 讨论法：组织学生分组讨论，分享学习心得和设计经验，提高团队协作能力。
四、教学资源1. 教材：单片微型计算机原理与应用。
2. 实验设备：单片微型计算机开发板、编程器、仿真器等。
3. 网络资源：相关论文、教程、案例等。
五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的出勤、课堂表现、作业完成情况。
2. 实践成绩：评价学生在实验过程中的操作技能、设计思路和解决问题能力。
3. 期末考试：测试学生对单片微型计算机原理与应用的掌握程度。
六、教学计划1. 课时安排：共计32课时，其中理论教学24课时，实践教学8课时。
2. 教学进度安排：第1-8课时：单片微型计算机概述及组成原理第9-16课时：单片微型计算机的工作原理与编程方法第17-24课时：单片微型计算机的设计与开发实践第25-28课时：案例分析与讨论第29-32课时：实验与实践七、教学注意事项1. 确保学生掌握基本概念和理论知识，为实践环节打下基础。
单片微型计算机原理
单片微型计算机原理摘要：单片机，89C51，动态扫描显示接口，键盘接口。
我们应首先了解何谓单片机：一台能够工作的计算机要有这样几个部份构成：CPU（进行运算、控制）、RAM（数据存储）、ROM（程序存储）、输入/输出设备（例如：串行口、并行输出口等）。
在个人计算机上这些部份被分成若干块芯片，安装一个称之为主板的印刷线路板上。
而在单片机中，这些部份，全部被做到一块集成电路芯片中了，所以就称为单片（单芯片）机，而且有一些单片机中除了上述部份外，还集成了其它部份如A/D，D/A等。
PC中的CPU一块就要卖几千块钱，这么多东西做在一起，还不得买个天价！再说这块芯片也得非常大了。
不，价格并不高，从几元人民币到几十元人民币，体积也不大，一般用40脚封装，当然功能多一些单片机也有引脚比较多的，如68引脚，功能少的只有10多个或20多个引脚，有的甚至只8只引脚。
为什么会这样呢？功能有强弱，打个比方，市场上面有的组合音响一套才卖几百块钱，可是有的一台功放机就要卖好几千。
另外这种芯片的生产量很大，技术也很成熟，51系列的单片机已经做了十几年，所以价格就低了。
既然如此，单片机的功能肯定不强，干吗要生产它呢？话不能这样说，实际工作中并不是任何需要计算机的场合都要求计算机有很高的性能，一个控制电冰箱温度的计算机难道要用酷睿2吗？应用的关键是看是否够用，是否有很好的性能价格比。
所以8051出来十多年，依然没有被淘汰，还在不断的发展中。
MCS51单片机和8051、8031、89C51等的关系我们平常老是讲8051，又有什么8031，现在又有89C51，它们之间究竟是什么关系? MCS51是指由美国INTEL 公司生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了好些品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS51系列单片机，而8031是前些年在我国最流行的单片机，所以很多场合会看到8031的名称。
单片微型计算机原理及接口技术硬件结构
2-2 P3
口 的 第
•12
•INT0（外部中断0）
P3.2 P3.3
•13
•INT1（外部中断1）
二
•P3.4
功
•14
•T0（定时器0的计数输入
）
能 表
•P3.5
•15
•T1（定时器1的计数输入
）
•16
•WR（外部数据存储器写脉
P3.6
冲）
•17
•RD（外部数据存储器读脉
P3.7
冲）
单片微型计算机原理及接口技术硬件结 构
4．P3口的结构
P3.X
读锁存器
第二输出功 能
内部总线 写锁存器
D P3.X Q CL 锁存器Q
VCC 内部上拉电 阻
T
读引脚
第二输入功 能
图2-6 P3口的一位结构图
单片微型计算机原理及接口技术硬件结 构
•位线
•引脚
•第二功能
表
•P3.0
•P3.1
•10
•RXD（串行输入口）
•11
•TXD（串行输出口）
2．控制器
主要由程序计数器PC、指令寄存器IR、指
令译码器
ID
、堆栈指针SP、 单片微型计算机原理及接口技术硬件结 构
数
据指针DPTR、
P0.0～P0.7
P2.0～P2.7
VCC (+5V)
GND
RAM地址 锁存器
RAM
通道0驱动器
通道0锁 存器
通道2驱动器
通道2锁 存器
ROM/ EPROM
程序地址寄存器
读引脚
VCC 内部上拉电 阻
T
P1.X
图2-4 P1口的一位结构图
单片微型计算机原理及接口技课后习题答案
单⽚微型计算机原理及接⼝技课后习题答案习题⼆2-1 试述8051单⽚机主要由哪⼏个部分构成?1.⼀个8位微处理器CPU2.数据存储器RAM和特殊功能寄存器3.内部程序存储器ROM4.两个定时/计数器5.四个8位可编程的I/O并⾏端⼝6.⼀个串⾏端⼝7.中断控制系统8.内部时钟电路2-2 MCS-51单⽚机的⽚外总线是怎样构成的?试画出其结构⽰意图。
1.⽚外总线构成: 1)地址总线AB 2)数据总线DB 3)控制总线CB2.结构⽰意图2-3 MCS-51单⽚机四组并⾏I／O⼝在使⽤时各有什么特点?1.P0⼝特点:1) 作输出⼝使⽤时,由于输出驱动为漏极开路式,需外接上拉电阻,阻值⼀般为5~10K.2) 作输⼊⼝使⽤时,在输⼊数据时,应先向端⼝写⼊”1”,使引脚处于悬浮状态,再读⼊数据.3) 扩展ROM和(或)RAM时,作为地址/数据总线使⽤(地址A7~A0,数据D7~D0)2.P1⼝特点:1)作输出⼝使⽤时,⽆需外接上拉电阻(内部有上拉电阻)2)作输⼊⼝使⽤时,在输⼊数据时,应先向端⼝写⼊”1”,使引脚处于悬浮状态,再读⼊数据.3.P2⼝特点:1)作输出⼝使⽤时,⽆需外接上拉电阻(内部有上拉电阻)2)作输⼊⼝使⽤时,在输⼊数据时,应先向端⼝写⼊”1”,使引脚处于悬浮状态,再读⼊数据.3)扩展ROM和(或)RAM时,作为地址/数据总线使⽤(地址A15~A8,数据D15~D8)4.P3⼝特点:1)作输出⼝使⽤时,⽆需外接上拉电阻(内部有上拉电阻)2)作输⼊⼝使⽤时,在输⼊数据时,应先向端⼝写⼊”1”,使引脚处于悬浮状态,再读⼊数据.3)第⼆功能如下表2-4 MCS-51单⽚机的存储器有⼏个存储空间?各⾃的地址范围和容量是多少?使⽤时各有什么特点?四个存储空间:(不同的单⽚机有所不同)1.⽚内RAM,地址范围:00H~FFH,共256个字节1) 00H~1FH为通⽤寄存器区,共分四组(0组1组2组3组,由PSW的RS1 RS0决定,复位时⾃动选中0组) 每组8个寄存器R0~R72) 20H~2FH为位寻址区,共128位(16*8)3)30H~7FH为通⽤RAM区,共64个字节4)80H~FFH为特殊功能寄存器(SFR)区,共128个字节并⾏⼝串⾏⼝中断系统定时/计数器等功能单元和状态寄存器等共21个单元离散的分布在这个区中,其他空闲单元不能使⽤2.⽚外RAM,地址范围:0000H~FFFFH,共64K字节3.⽚内ROM(EA=1),地址范围:0000H~0FFFH,共4K字节4.⽚外ROM(EA=0),地址范围:0000H~FFFFH,共64K字节2-5 在单⽚机内RAM中哪些字节有位地址?哪些字节没有位地址?特殊功能寄存器中安排位地址的作⽤何在?有位地址的字节:20H~2FH 80H 88H 90H 98H A0H A8H B0H B8H D0H E0H F0HSFR安排地址位的作⽤:可按位访问,⽅便使⽤2-6 什么叫振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期?振荡周期----为单⽚机提供时钟信号的振荡源的周期时钟(状态)周期----振荡源信号经⼆分频后形成的时钟脉冲信号机器周期-----完成⼀个基本操作所需的时间,由6个时钟(状态)周期组成指令周期----CPU执⾏⼀条指令所需的时间时钟(状态)周期=2振荡周期机器周期=6时钟(状态)周期=12振荡周期指令周期=1个或2个或4个机器周期2-7 若单⽚机使⽤的晶振为6MHz，那么振荡周期、机器周期和指令周期分别是多少?fosc=6MHZT振荡=1/fosc=0.167µsT机器=12* T振荡=2µsT指令=(1~4) T机器=2~8µs2-8 当单⽚机使⽤的晶振为12MHz时，执⾏⼀条指令所需的最长时间为多少?fosc=12MHZT指令=1~4µsT MAX指令<=4µs2-9 说出单⽚机复位后，各特殊功能寄存器的初始化状态是什么各特殊功能寄存器的初始化状态如表特别SP=07H,P0~P3=FFH注意: 复位后要先给SP赋值(30H~7FH), P0~P3置初值习题三3-1 说明下列各条指令划线部分的寻址⽅式，并⽤图说明指令实现的操作。
单片微型计算机原理与接口技术
单片微型计算机原理与接口技术单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer，简称SCM）是一种将中央处理器（CPU）、存储器、输入输出（I/O）接口和定时器等功能模块集成在一块芯片上的计算机系统。
它在体积小、功耗低、成本低的同时，具备强大的计算和控制能力，被广泛应用于各行各业。
本文将介绍单片微型计算机的原理和接口技术。
一、单片微型计算机的原理单片微型计算机由CPU、存储器和I/O接口等主要组成部分构成。
在单片微型计算机的原理中，CPU负责执行指令和数据处理，存储器用于存储程序和数据，I/O接口则实现计算机与外部设备之间的数据交互。
1. CPUCPU是单片微型计算机的核心部分，它包含运算器、控制器和寄存器等组件。
运算器负责进行算术和逻辑运算，控制器则协调和控制各个组件的工作，寄存器用于临时存储数据和指令。
2. 存储器存储器是单片微型计算机用来存储程序和数据的地方，主要包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
RAM具有读写功能，用于存储程序和运行时数据；ROM则用于存储只读数据和程序。
3. I/O接口I/O接口是单片微型计算机与外部设备进行数据交互的通道，常见的接口有串行口、并行口、键盘接口和显示接口等。
通过I/O接口，单片微型计算机能够与各类外设进行数据的输入和输出操作。
二、接口技术单片微型计算机的接口技术是实现计算机与外部设备之间数据交换的重要手段，合理选择和设计接口技术可以提高数据传输效率和系统稳定性。
1. 串行口串行口是一种将数据以比特流的形式进行传输的接口技术。
它适用于数据传输速率较低、线路成本较高、距离较远的场景。
串行口的特点是简单、稳定，适用于与单片微型计算机之间的数据通信。
2. 并行口并行口是一种将数据同时以多位的形式进行传输的接口技术。
它适用于高速数据传输，但在线路布局和噪声干扰等方面有一定的要求。
并行口常用于打印机、显示器等外设与单片微型计算机之间的数据传输。
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3. 存储器
MCS－51系列单片机的存储器包括数据存 储器和程序存储器，其主要特点是程序存储器 和数据存储器的寻址空间是相互独立的，物理 结构也不相同。
4. 并行I/O口
MCS－51单片机共有4个8位的I/O口 （P0、P1、P2和P3），每一条I/O线都能独 立地用作输入或输出。P0口为三态双向口， 能带8个TTL门电路，P1、P2和P3口为准双 向口，负载能力为4个TTL门电路。
P1.0 1
P1.1 2
P1.2 3
P1.3 4
P1.4 5
P1.5 6
P1.6 7
P1.7 8
RST/ VPD
9
RXD/ P3.0 10
TXD/ P3.1 11
INT0/ P3.2 12
INT1/ P3.3 13
T0/ P3.4 14
T1/ P3.5 15
WR/ P3.6 16
RD/ P3.7 17
单片微型计算机原理2
MCS-51的逻辑结构
由图可以看出，单片机内部主要包含下列几个 部件：
– 一个8位CPU； – 一个时钟电路； – 4Kbyte程序存储器； – 128byte数据存储器； – 两个16位定时/计数器； – 64Kbyte扩展总线控制电路； – 四个8-bit并行I/O端口； – 一个可编程串行接口； – 五个中断源，其中包括两个优先级嵌套中断
1. CPU
CPU即中央处理器的简称，是单片机的核心部件， 它完成各种运算和控制操作，CPU由运算器和控制器 两部分电路组成。 （1）运算器电路
运算器电路包括ALU（算术逻辑单元）、ACC （累加器）、B寄存器、状态寄存器、暂存器1和暂存 器2等部件，运算器的功能是进行算术运算和逻辑运 算。 （2）控制器电路
5. 串行I/O口
MCS－51单片机具有一个采用通用异步工 作方式的全双工串行通信接口，可以同时发送 和接收数据。
6. 中断控制系统
8051共有5个中断源，即外中断2个，定 时/计数中断2个，串行中断1个。
7. 时钟电路
MCS－51芯片内部有时钟电路，但晶体振荡器 和微调电容必须外接。时钟电路为单片机产生时钟 脉冲序列，振荡器的频率范围为1.2MHz～12MHz， 典型取值为6MHz。
1) 电源引脚Vcc和Vss Vcc：电源端，接＋5V。 Vss：接地端。
2) 时钟电路引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1：接外部晶振和微调电容的一端，在片
内它是振荡器倒相放大器的输入，若使用外部TTL 时钟时，该引脚必须接地。
XTAL2：接外部晶振和微调电容的另一端，在 片内它是振荡器倒相放大器的输出，若使用外部 TTL时钟时，该引脚为外部时钟的输入端。
MCS-51单片机芯片内部结构框图
P0.0～P0.7
P2.0～P2.7
Vcc （＋5V）
Vss
端口0驱动器
端口2驱动器
RAM地址 寄存器
RAM （128×8）
端口0锁存器
端口2锁存器
ROM （4K×8）
程序地址寄存器
PSEANL E
EA RST
ACC
堆栈指示器SP
B寄存器
定时 指令 与 寄存
控制 器
XTAL2 18
XTAL1 19
Vss 20
8031 8051 8751
40 Vcc 39 P0.0 38 P0.1 37 P0.2 36 P0.3 35 P0.4 34 P0.5 33 P0.6 32 P0.7 31 EA/ Vpp 30 ALE/ PROG 29 PSEN 28 P2.7 27 P2.6 26 P2.5 25 P2.4 24 P2.3 23 P2.2 22 P2.1 21 P2.0
8. 总线
以上所有组成部分都是通过总线连接起来，从而 构成一个完整的单片机。系统的地址信号、数据信号 和控制信号都是通过总线传送的，总线结构减少了单 片机的连线和引脚，提高了集成度和可靠性。
2.2 MCS-51的引脚及片外总线结构
图为MCS-51系列单片机引脚图及逻辑符号， 它们为标准的40脚DIP封装。
6) 复位信号RST
该信号高电平有效，在输入端保持两个机器周期的高电平 后，就可以完成复位操作。
7) 输入/输出口引脚P0、P1、P2和P3
P0口(P0.0～P0.7)：该端口为漏极开路的8位准双向口， 负载能力位8高LSTTL负载，它为8位地址线和8位数据线的 复用端口。
P1口(P1.0～P1.7)：它是一个内部带上拉电阻的8位准 双向I/O口，P1口的驱动能力为4个LSTTL负载。
Vcc Vss RST/ VPD XTAL1
XTAL2 EA/ Vpp
PSEN ALE/ PROG
第
二
P3
功
口
能
8031 8051 8751
地
址
P0 口
数 据 总
线
P1 口
地
P2
址
口
总
线
1. 芯片的封装-DIP
1. 芯片的封装- PQFP/TQFP
1. 芯片的封装- PLCC/LCC
2. 引脚信号
暂存器2
暂存器1
ALU 状态寄存器
PCO SCO TM TCO N N OD N TH0 TL0 TH1 TL1
SBUF SBUF （TX）（RX） IE
中断、串行口和定时器
端口1锁存器
端口3锁存器
端口1驱动器
端口3驱动器
XTA L1
XTA L2
P1.0～P1.7
P3.0～P3.7
缓冲器 PC加1寄存器 程序计数器PC 数据指针DPTR
3) 地址锁存允许ALE/PROG
系统扩展时，ALE用于控制地址锁存器锁存P0口输出的低 8位地址，从而实号PSEN
是读外部程序存储器的选通信号，低电平有效。
5) 程序存储器地址允许输入端 EA/VPP
当为高电平时，CPU执行片内程序存储器指令，但当PC 中的值超过0FFFH时，将自动转向执行片外程序存储器指令。 当为低电平时，CPU只执行片外程序存储器指令。
控制器电路包括程序计数器PC、PC加1寄存器、 指令寄存器、指令译码器、数据指针DPTR、堆栈指 针SP、缓冲器以及定时与控制电路等。控制电路完成 指挥控制工作，协调单片机各部分正常工作。
2. 定时器/计数器
MCS－51单片机片内有两个16位的定时/ 计数器，即定时器0和定时器1。它们可以用 于定时控制、延时以及对外部事件的计数和 检测等。