1、华中科技大学 微机原理与接口技术一、知识点1进制转换；KB、MB、GB、TB；原码、反码、补码；28051 知识点（ 1） 8051 内部 CPU 也是由运算器、控制器和寄存器（或存储器）三个部分电路组成？（2）8051 有 4KB ROM 存储器，地址范围 0000H-OFFFH。无论 8031 还是 8051，都可以外接外部 ROM，但片内和片外之和不能超过 64KB。（3）8051 的 5 个中断源有内部和外部之分，外部中断源有 2 个，INT0 和 INT1，内部中断源有 3 个，T0、T1 和串行口中断。中断按照功能通常分为：（1）实现中断响应和中断返回、（2）实现优先权排队（3）实
2、现中断嵌套。（ 1）屏蔽中断（ 2）非屏蔽中断。（ 3）软件中断）？）（定时器中断、串口中断和外部中断？）上电复位时，同级中断源的优先级别从高至低为 外部中断源 0 、 定时器 0 、 外部中断 1 、 定时器 1 和 串行口 ，若 IP=00010100B，则优先级别最高者为 外部中断 1 、最低者为 定时器 1 。（4）机器在加电或按钮复位后，总是到 初始状态 处执行程序。（5）机器周期是固定不变的，由 6 个时钟周期 T 组成，分为 6 个状态周期（12 个振荡周期） 。采用 6MHz 的晶体振荡器，则每个机器周期为 2us。（6）8051 的 111 条指令按照指令字节数和机器周期数可
3、分为 6 类，分别对应 6 种基本时序。这六类指令是：单字节单周期指令、单字节双周期指令、单字节四周期指令、双字节单周期指令、双字节双周期指令和三字节双周期指令。8051 在物理结构上只有四存储空间，它们分别是 片内程序存储器 、 片外程序存储器 、 片内数据存储器 、 片外数据存储器 ；但在逻辑结构上只有三个存储空间，它们分别是 片内外统一编址的 0000HFFFFH 64KB 程序存储器 、 片内 256B 的数据存储器 和 片外 64KB 的数据存储器 。在访问这三个不同的逻辑空间时，应采用（不同的）指令。（7）指令系统工使用 7 种寻址方式，它们是：立即寻址；直接寻址；寄存器寻址；寄存
4、器间接寻址；变址寻址；相对寻址；位寻址。（8）满量程为 10V 的 8 位 DAC 芯片的分辨率为：10/(2 8-1)=39mv；一个同样量程的 16 位 DAC 的分辨率高达：10/(2 16-1)=153uvD/A 转换器能分辨的最小输出模拟增量，取决于输入数字量的二进制位数。一个 n 位的 DAC 所能分辨的最小电压增量定义为满量程值的 2-n 倍。例如：满量程为 10V 的 8 位DAC 芯片的分辨率为 10V2-8=39mV；一个同样量程的 16 位 DAC 的分辨率高达 10V2-16=153V 。（9）当 P1 口作为输入口时，必须先向对应的锁存器写入 1（高电平） 。（10）
5、在满足串行口接收中断标志位 RISCON00 的条件下，置允许接收位REN(SCON4)1 就会启动接收一帧数据进入输入移位寄存器，并装载到接收 SBUF 中，同时使 RIl。当发读 SBUF 命令时(执行 MOV A，SBUF 指令)，即是由接收缓冲器(SBUF)取出信息通过 8051 内部总线送 CPU。（11）当 EA 引脚接高电平时， CPU 只访问 片内 EPROM/ROM（12）在高 128 字节 RAM 区，80H-FFH 地址为特殊功能寄存器 SFR 区，SFR 是用于对片内各功能模块进行管理、控制、 监视的控制寄存器和状态寄存器，是一个具有特殊功能的RAM 区。（13）MCS
6、-51 为用户提供了四个专用寄存器，来控制单片机的中断系统，这四个专用寄存器分别是（定时器控制寄存器（TCON） 、串行口控制寄存器（SCON） 、中断允许控制寄存器（IE） 、中断优先级控制寄存器（IP） ） 。（14）ALU 由 加法器和其他逻辑电路 等组成，它的功能是： 完成各种算术运算和逻辑运算。（15）MCS-51 单片机的堆栈，是在片内 RAM 中开辟的一个专用区，通常指定内部的数据存储器地址（07H-7FH ）中的一部分连续存储区作为堆栈。（16）数据指针 DPTR 是一个（16）位的地址寄存器，作为间接寄存器使用。（17）ALE 端可以驱动（8）个 TTL 负载。（18）MCS
7、-51 单片机中，特殊功能寄存器 IE 为（中断允许控制寄存器） ，通过向 IE 写入（中断控制字） ，控制 CPU 对（中断源）的开放和屏蔽。（19）异步串行通信通常一字符或者字节为单位组成字符帧传送，字符帧有发送端一帧一帧地传送，接收端通过传输线一帧一帧地接收，字符帧由四部分组成，分别为（起始位、数据位、奇偶校验位、停止位） 。（20）在满足串行口接收中断标准位（RI（SCON.0）0）的条件下，置允许接收位（REN（SCON.4）1）就会启动接收一帧数据进入输入移位寄存器，并装载到接收缓冲器（SBUF）中，同时使（RI1） 。当发出读 SBUF 命令（MOV A，SBUF ）时，即是从接
8、收缓冲器 SBUF 中取出数据，并通过 8051 内部 总线送入 CPU。（21）微型计算机的基本组成由微处理器、存储器、I/O 接口电路和系统总线构成。（22）P0 口为 8 位双向 I/O 端口能带（8）个 TTL 门电路，P1、P2、P3 为（8 位准双向I/O 端口 ） ，负载能力为 （4） 个 TTL 门电路。（23）位操作指令对内部 RAM 中的位寻址区（20H2FH）和某些可位寻址的（特殊功能寄存器 SFR）进行位操作。（24）MCS-51 的指令分为（数据传送类指令、算术运算类指令、逻辑运算类指令、程序控制类指令、位（布尔）操作类指令）5 类。（25）该信号高电平有效，在输入端
9、保持（2 个）机器周期高电平后，就可以完成复位操作。（26）8098 单片机的 CPU 寄存器都是 16 位的，而外部数据总线却是 8 位，8098 单片机又称 准 16 位机。（27）8155 有 两个 8 位并行 I/O 和一个 6 位并行 I/O，256 个字节的静态随机存取存储器RAM，一个 14 位的定时器/计数器 以及控制逻辑电路。8155 由（I/O ，RAM，定时器/计数器）三部分构成。二、简答题1.MCS-96 系列单片机的性能：（1）16 位 CPU，具有高速处理能力，没有累加器，采用寄存器寄存器结构，具有 232 字节的寄存器阵列；（2）具有高效的指令系统，大大提高了编程
10、效率；（3） 4/8 通道的 10 位 A/D 转换器；（4）脉宽调制 PWM 输出装置；（5）全双工的串行口，并有专门的波特率发生器；（6）高速的 I/O 系统；（7）5 个 8 位的 I/O 端口；（8）可编程的 8 个优先级中断源；（9）16 位监视定时器；（10）可动态配置的总线；（11）ROM/EPROM 的内容可加密；（12）2 个 16 位的定时器/计数器，4 个 16 位的软件定时器。应用范围：应用于自动控制系统、测试系统、智能仪器、外设控制器、家用电器等。 2.MCS-51 单片机的内部结构其基本特性如下： （1）8 位 CPU，含片内振荡器；（2）4KB 的程序存储器 RO
11、M；（3）128B 的数据存储器 RAM；（4）64KB 的外部程序存储器寻址能力；（5）64KB 的外部数据存储器寻址能力；（6）32 根输入输出(I/O)线；（7）2 个 16 位定时/计数器；（8）1 个全双工异步串行口；（9）21 个特殊功能寄存器；（10）5 个中断源，2 个优先级；（11）具有位寻址功能。3. 8051 单片机的引脚及相关功能;40 个引脚按引脚功能大致可分为 4 个种类：电源、时钟、控制和 I/O 引脚。1）电源: （1）VCC - 芯片电源，接+5V；（2）VSS - 接地端；2）时钟:XTAL1 、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 3）控制线:
12、控制线共有 4 根： ALE/PROG:地址锁存允许/ 片内 EPROM 编程脉冲 ALE 功能：用来锁存 P0 口送出的低 8 位地址 PROG 功能：片内有 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，此引脚输入编程脉冲。 PSEN:外 ROM 读选通信号。 RST/VPD:复位/备用电源。 RST（Reset）功能：复位信号输入端。 VPD 功能：在 Vcc 掉电情况下，接备用电源。 EA/Vpp:内外 ROM 选择/ 片内 EPROM 编程电源。 EA 功能：内外 ROM 选择端。 Vpp 功能：片内有 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，施加编程电源 Vpp。4）I/O
13、线：80C51 共有 4 个 8 位并行 I/O 端口：P0、P1、P2、P3 口，共 32 个引脚。P3 口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）4. 简述单片机的典型应用（1）在智能仪器仪表中的应用；（2）在机电一体化产品中的应用（2）在过程控制中的应用；（4）在计算机网络及通信中的应用；（5）在家用电器中的应用；（6）单片机在医用设备领域中的应用；单片机在汽车设备，工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。5简述单片微型计算机的基本组成。以微处理器为核心，加上由大规模集成电路制作的存储器(ROM 和 RAM)，输入/输出 (I/O)接口和系统总
14、线组成的。 基本组成有三部分，即中央处理器 CPU (通常包括运算器和控制器)+存储器 +输入/输出 (I/O) 接口。若将组成计算机的基本部件集成在一块芯片上，则俗称为单片微型计算机机。 单片微处理机就是把（CPU、存储器和 I/O 接口电路）等部件都集成在电路芯片上，并具备一套功能完善的指令系统。C BD B A B C P U 、 、 、 、 R O MR A M、 、 、/ 、 、 、 、 、 、 、 I / O 、80C51 内部结构主要包括中央处理器 CPU (算术逻辑部件 ALU、控制器等) 、只读存储器 ROM、 随机存取存储器 RAM、定时器/ 计数器、并行 I/O 口 P0
15、P3、串行口、中断系统以及定时控制逻辑电路等。 6简述 8051 单片机定时器/计数器的工作方式和功能：8051 单片机内部有 2 个可编程的 16 位定时器/计数器 T0、T1；T0 由 TH0 和 TL0 构成，T1 由 TH1 和 TL1 构成。定时器 T0 有四种工作方式：方式 0、方式 1、方式 2 和方式 3定时器 T1 有三种工作方式：方式 0、方式 1、方式 2M1M0 工作方式 功能00 方式 0 13 位定时器计数器01 方式 1 16 位定时器计数器10 方式 2 8 位计数器，初值自动装入11 方式 3 两个 8 位计数器，仅适用 T07简述 8251 的主要组成部分。
16、整个 8251A 分为五个组成部分，接收器、发送器、调制控制、读/写控制以及 I/O 缓冲器。其中 I/O 缓冲器使 8251A 与系统数据总线连接起来；接收器的功能是接收在 RxD 脚上的串行数据并按规定把它转换为并行数据，存放在数据总线缓冲器中；发送器负责在不同的通信方式下按照不同的步骤发送数据；读写控制对 CPU 输出的控制信号进行译码以实现不同的读写功能，并实现对 MODEM 的控制。7.简述取指令阶段的具体操作过程。开始执行程序前,首先应把要执行的程序的第一条指令的地址送给 CPU 中的程序计数器 PC 取指令的任务是：根据程序计数器 PC 中的值从程序存储器读出现行指令，送到指令寄
17、存器。PC 送地址经过地址总线。指令，DRIRID。都是通过 DB 数据总线。再发出相应的控制命令，经控制总线。（1）将 PC 的内容 00H 送到 AR；（2）PC+1，00H 变成 01H；（3）ARAB；（4）CPU 发出读指令；（5）00HDB；（6）DBDR；（7）DRIRID，经过译码， CPU 识别指令。执行指令根据实际情况也是通过数据总线或地址总线或控制总线。8.简述 8098 的硬件组成并给出简单的硬件结构框图MCS-96 系列单片机的内部结构框图见图，它主要由寄存器算术逻辑单元RALU、232B 寄存器阵列以及一些外围子系统构成。外围子系统主要包括以下部分：高速输入/ 输出
18、口（HIS/HSO ）、带有采样/保持电路的 A/D 转换器、脉宽调制输出器（PWM）、定时器、监视定时器、中断控制、I/O 口（串行口和 5 个并行口）及时钟脉冲发生器等功能部件。9.简述 8251 基本性能。（1）可用于同步和异步传送；（2）在同步方式下，可以根据方式控制字设定传送 58 字符，也可以用外部或字符同步，自动插入同步字符。 （3）在异步方式下，可以根据方式控制字设定传送 58 字符，时钟频率为传输波特率的 1 、 16 或 64 倍 ，能自动为每个数据增加 1 个、 1.5 个或 2 个停止位。（4）数据传输速率：同步方式下，波特率为 064K ，异步方式下，波特率为 0 1
19、9.2K 。（5）全双工、双缓冲器的发送器和接收器。 （6）误差检测：具有奇偶、溢出和帧错误检测电路。10.简单设计手动上电复位电路。电平复位时通过 RST 端经电阻与电源 VCC 接通而实现的，按键手动电平复位电路如下图 11.简述 MCS-51 复位、中断入口地址。复位操作：复位是单片机的初始化操作，其主要功能是把 PC 初始化为 0000H，使单片机从 0000H 单元开始执行程序。中断响应就是对中断源提出的中断请求的接受，是在中断查询之后进行的。当查询到有效的中断请求时，紧接着就进行中断响应。0003H002AH 共 40 个单元被均匀地分为 5 段，每段 8 个单元，分别作为 5 个
20、中断源的中断地址区。具体划分为： 8031/ 8051 的中断服务程序入口中断源 中断服务程序入口外部中断 0 ： 中断地址区INT00003H定时中断 0 T0 中断地址区 000BH外部中断 1 ：中断地址区10013H定时中断 1 T1 中断地址区 001BH串行中断 串行中断地址区 0023H12.简述 8098 的存储器及其使用方法。MCS- 96 的存储器是采用程序存储器和数据存储器合二为一的普林斯顿结构，直接寻址范围为 64KB；存储器控制器是用于管理 RALU 与内部、外部存储器（除 00H0FFH 单元）之间的通信。1FFEH2011H 留给 P3、P4 和中断矢量，其余的可
21、以由用户任意配置成EPROM 或者 ROM。由于 8098 单片机的引脚 AD7AD0 是复用的，故应先利用地址锁存允许信号 ALE，将先出现的信号作为 A7A0 锁存起来，然后当 ALE 为低电平时，AD7AD0 作为数据线从 EPROM 取出所选中单元的内容读入 CPU。13.简述单片机系统的开发过程单片机应用系统的开发过程应包括 4 部分工作内容，即总体设计、硬件设计、软件设计、系统仿真调试和脱机运行调试。（1）总体设计：明确设计任务和技术指标；建立被控对象的数学模型；总体方案的设计。（2）硬件设计：在总体方案的指导下，对构成单片机系统的所有功能部分进行详细具体的电路设计。首先要设计出各
22、部分硬件电路原理图，然后在面包板上搭出电路进行具体实验(一些简单、成熟的方案可不用单独实验) 。 在硬件设计和调试过程中，当按总体方案的设想满足不了要求时，可更改设计方案并进行实验，直到满足技术指标要求为止。 （3）软件设计：程序的结构设计；程序流程图；程序的编制；程序的检查与修改。（4）系统的仿真调试与脱机运行调试：系统调试包括硬件调试和软件调试，而且两者是密不可分的。我们设计好的硬件电路和软件程序，只有经过联合调试，才能验证其正确性；软硬件的配合情况以及是否达到设计任务的要求，也只有经过调试，才能发现问题并加以解决、完善，最终开发成实用产品。14.简述运算器电路及其功能。运算器电路包括算术
23、逻辑运算部件 ALU、累加器 ACC、B 寄存器、暂存寄存器 TMP1和 TMP2、程序状态字 PSW、 BCD 码运算调整电路。为了提高数据处理和位操作能力，片内设有一些专用寄存器，而且还增强了位处理逻辑电路功能，在进行位操作时，进位位CY 作为位操作累加器，这个位操作系统构成一台布尔处理机。运算逻辑部件，可以执行定点或浮点的算术运算操作、移位操作以及逻辑操作，也可执行地址的运算和转换。15.简述中断优先级的控制原则。（1）低优先级中断请求不能打断高优先级请求；高优先级中断请求可以打断低先级中断请求。 （2）如果一个中断请求已被响应，则同级的其它中断响应将被禁止。 （3）如果同级的多个中断请
24、求同时出现，则近 CPU 查询次序确定哪个中断请求被响应。16.单片机串行通信的 4 种工作方式方式 0方式 0 为同步移位寄存器输入/输出方式。该方式并不用于两个 AT89S51 单片机之间的异步串行通信，而是用于串行口外接移位寄存器，扩展并行 I/O 口。8 位数据为一帧，无起始位和停止位，先发送或接收最低位。波特率固定，为 fosc/12。方式 1 为双机串行通信方式， 当 SM0、SM1=01 时，串行口设为方式 1 的双机串行通信。TXD 脚和 RXD 脚分别用于发送和接收数据。方式 1 一帧数据为 10 位，1 个起始位（0） ，8 个数据位，1 个停止位（1） ，先发送或接收最低
25、位。方式 2 和方式 3，为 9 位异步通信接口。每帧数据为 11 位，1 位起始位 0，8 位数据位（先低位） ，1 位可程控为 1 或 0 的第 9 位数据和 1 位停止位。SM0、SM1=11 时，方式 3。为波特率可变的 9 位异步通信方式，除了波特率外，方式 3 和方式 2 相同。17简述 8155 的内部逻辑结构8155 的内部逻辑结构如图所示。由图可以看出，8155 由三部分组成，即：存储单元为256 字节的静态 RAM；3 个可编程的 I/O，其中 2 个口（A 口和 B 口）为 8 位口，1 个口（C 口）为 6 位口；1 个 14 位的定时器 /计数器。由以上可知 8155
26、 有 A 口、B 口、C 口和定时器/ 计数器低 8 位以及定时器/计数器高 8位五个端口，另外 8155 内部还有一个命令/状态寄存器，所以 8155 内部共有 6 各端口。对它们只需要使用 即可实现编址18.简述 MCS-51 系列单片机按照功能划分的类型。（1）基本型；（2）增大内部存储器容量的基本型；（3）低功耗基本型；（4）高级语言型；（5）可编程计数器阵列型；（6）A/D 型；（7 ）DMA 型；（8）多并行接口型 。19.简述程序状态字寄存器 PSW 八个标志位的定义。PSW 各位的定义如下：位 序 PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.
27、1 PSW.0位标志 C AC F0 RS1 RS0 OV - P 进位标志 C（PSW.7） ； 半进位标志 AC（PSW.6 ） ； 软件标志位 F0（PSW.5） ； 工件寄存器组指针 RS1、RS0（PSW.4、PSW.3 ） ； 溢出标志位 OV（PSW.2） ； 奇偶标志 P（PSW.0） 。程序状态字是一个 8 位寄存器，它包括（当前指令执行结果的各种状态和存放控制信息）等程序的状态信息。20.简述中断允许控制寄存器的地址和控制位的作用。特殊功能寄存器 IE 为中断允许寄存器，通过向 IE 写入中断控制字，控制 CPU 对中断源的开放或屏蔽。中断允许寄存器 IE 的地址为 0A8
28、H，8051 系统复位后，IE 中各位均被清 0，即禁止所有中断。其功能如下： IE.7 IE.6 IE.5 IE.4 IE.3 IE.2 IE.1 IE.0IE EA / / ES ET1 EX1 ET0 EX0位地址 AF AE AD AC AB AA A9 A8功能CPU 中断允许总控制位串行中断允许控制位定时器/计数器T1 中断允许控制位外部中断 INT1允许控制位定时器/计数器T0 中断允许控制位外部中断 INT0允许控制位状态 0 禁止1 允许 0 禁止1 允许 0 禁止1 允许 0 禁止1 允许 0 禁止1 允许 0 禁止1 允许 21.简述 P3 口的特殊功能。P3 口除作为通
29、用 I/O 口外，还有第二种功能。P3 口的第二种功能定义如下：引脚 第二功能P3.0 RXD（串行输入口）P3.1 TXD（串行输出口）P3.2 （外部中断 0 请求输入端）INTP3.3 （外部中断 1 请求输入端）P3.4 T0（定时器/计数器 0 请求脉冲输入端）P3.5 T1（定时器/计数器 1 请求脉冲输入端）P3.6 （片外数据存储器写选通信号输出端）WRP3.7 （片外数据存储器读选通信号输出端）D22.简述 MCS-51 系列单片机的内部主要包含的器件。CPU、存储器、可编程 I/O、定时器/ 计数器、串行口等 5 个基本部分组成，各部分通过内部总线相连，如下图所示。23堆栈
30、指针原指向 32H，内部 RAM 地址单元 30H 到 32H 的内容分别为 20H、 23H 和01H， （ R0） =20H， （ A） =3FH， （ 20H） =80H，执行如下指令，表明数据指针 DPTR，堆栈指针 SP、 （ A）和（ 20H）的内容：POP DPHPOP DPLPOP SPXCH A, R024设堆栈指针 SP 中的内容为 60H，内部 RAM 中 30H 和 31H 单元的内容分别为 24H和 10H，执行下列程序段后， 61H= 24H ，62H= 10H ，30H= 00H，31H= 0FFH，DPTR= 2410H 及 SP= 60H 。 PUSH 30H；（SP）=61H，（61H）=24HPUSH 31H；（SP）=62H，（62H）=10HPOP DPL；（DPL）=10H ，（SP）=61HPOP DPH；（DPH ）=24H，（SP）=60HMOV 30H，#00H；（30H）=00HMOV 31H，#0FFH；（31H）=FFH
