單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理

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1、第二章單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理2·180C51系列單片機(jī)在片內(nèi)集成了哪些主要邏輯功能都件?各個(gè)邏輯部件的主要功能是什么?答:80C51系列單片機(jī)在片內(nèi)集成了以下主要邏輯功能部件及分別有如下的主要功能。(l)CPU(中央處理器):8位功能:中央處理器由中央控制器與運(yùn)算器一起構(gòu)成。中央控制器是識(shí)別指令，并根據(jù)指令性質(zhì)控制計(jì)算機(jī)各組成部件進(jìn)行工作的部件。(2)片內(nèi)RAM:128B功能:在單片機(jī)中，用隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)來存儲(chǔ)程序在運(yùn)行期間的工作變量和數(shù)據(jù)，所以稱為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。一般，在單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置一定容量(64B至256B)的RAM。這樣小容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器以高速RAM

2、的形式集成在單片機(jī)內(nèi)，以加快單片機(jī)運(yùn)行的速度。同時(shí)，這種結(jié)構(gòu)的RAM還可以使存儲(chǔ)器的功耗下降很多。(3)特殊功能寄存器:21個(gè)功能:特殊功能寄存器(SFR)是80C51單片機(jī)中各功能部件所對(duì)應(yīng)的寄存器，用以存放相應(yīng)功能部件的控制命令、狀態(tài)或數(shù)據(jù)的區(qū)域。這是80C51系列單片機(jī)中最有特色的部分?，F(xiàn)在所有80C51系列功能的增加和擴(kuò)展幾乎都是通過增加特殊功能寄存器(SFR)來達(dá)到的。80C51系列單片機(jī)設(shè)有128B內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM結(jié)構(gòu)的特殊功能寄存器(SFR)空間區(qū)。除程序計(jì)數(shù)器PC和4個(gè)通用工作寄存器組外，其余所有的寄存器都在這個(gè)地址空間之內(nèi)。(4)程序存儲(chǔ)器:4KB功能

3、:80C51單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器用于存放經(jīng)調(diào)試正確的應(yīng)用程序和表格之類的固定常數(shù)。由于采用16位的程序計(jì)數(shù)器PC和16位的地址總線，因而其可擴(kuò)展的地址空間為64KB，而且這64KB地址空間是連續(xù)、統(tǒng)一的。(5)并行I/O口:8位，4個(gè)功能:為了滿足"面向控制"實(shí)際應(yīng)用的需要，80C51系列單片機(jī)提供了數(shù)量多、功能強(qiáng)、使用靈活的并行I/O口。80C51系列單片機(jī)的并行I/O口，不僅可靈活地選作輸人或輸出，而且還具有多種功能。例如，它既是I/O口，又是系統(tǒng)總線或是控制信號(hào)線等，從而為擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器和I/O接口提供了方便，大大拓寬了單片機(jī)的應(yīng)用范圍。(6)串行接口:全雙工，1

4、個(gè)功能:全雙工串行I/O口，提供了與某些終端設(shè)備進(jìn)行串行通信，或者和一些特殊功能的器件相連的能力;甚至可用多個(gè)單片機(jī)相連構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)，使單片機(jī)的功能更強(qiáng)和應(yīng)用更廣。(7)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器:16位，2個(gè)功能:在單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用中，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器提供精確的定時(shí)，或者對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)。為了減少軟件開銷和提高單片機(jī)的實(shí)時(shí)控制能力，因而均在單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置定時(shí)器/計(jì)數(shù)器電路，通過中斷，實(shí)現(xiàn)定時(shí)/計(jì)數(shù)的自動(dòng)處理。(8)片內(nèi)時(shí)鐘電路:1個(gè)功能:計(jì)算機(jī)的整個(gè)工作是在時(shí)鐘信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，按照嚴(yán)格的時(shí)序有規(guī)律地一個(gè)節(jié)拍一個(gè)節(jié)拍地執(zhí)行各種操作的。各種計(jì)算機(jī)均有自己的固定時(shí)序和定時(shí)電路。同樣，8

5、0C51系列單片機(jī)內(nèi)部也設(shè)有定時(shí)電路，只須外接振蕩元件即可工作。外接振蕩元件一般選用晶體振蕩器，或用價(jià)廉的RC振蕩器，也可用外部時(shí)鐘源作振蕩元件。近來也有的單片機(jī)將振蕩元件也集成在芯片內(nèi)部，這樣不僅大大縮小了單片機(jī)的體積，同時(shí)也方便了使用。2·280C51系列單片機(jī)有哪些信號(hào)需要芯片引腳以第二功能的方式提供？答：第一功能第二功能串行口：P3.0RXD（串行輸入口）P3.1TXD（串行輸出口）中斷：P3.2INT0外部中斷0P3.3INT1外部中斷1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（T0、T1）：P3.4T0（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的外部輸入）P3.5T1（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的外部輸入）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

6、器選通：P3.6WR（外部存儲(chǔ)器寫選通，低電平有效，輸出）P3.7RD（外部存儲(chǔ)器讀選通，低電平有效，輸出）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（T2）：P1.0T2（定時(shí)器T2的計(jì)數(shù)端）P1.1T2EX（定時(shí)器T2的外部輸入端）2．3程序計(jì)數(shù)器PC作為不可尋址寄存器，它打哪些特點(diǎn)?地址指針DPTR有哪些特點(diǎn)?與程存計(jì)數(shù)器PC有何異同?答(1)程序計(jì)數(shù)器PC作為不可尋址寄存器的特點(diǎn)程序計(jì)數(shù)器PC是中央控制器申最基本的寄存器，是一個(gè)獨(dú)立的計(jì)數(shù)器，存放著下一條將程序存儲(chǔ)器中取出的指令的地址。程序計(jì)數(shù)器PC變化的軌跡決定程序的流程。程序計(jì)數(shù)器的寬度決定了程序存儲(chǔ)器可以尋址的范圍。程序計(jì)數(shù)器PC的

7、基本工作方式有:①程序計(jì)數(shù)器PC自動(dòng)加1。這是最基本的工作方式，也是這個(gè)專用寄存器被稱為計(jì)數(shù)器的原因。②執(zhí)行條件或無條件轉(zhuǎn)移指令時(shí)，程序計(jì)數(shù)器將被置入新的數(shù)值，程序的流向發(fā)生變化。變化的方式有下列幾種:帶符號(hào)的相對(duì)跳轉(zhuǎn)SJMP、短跳轉(zhuǎn)AJMP、長(zhǎng)跳轉(zhuǎn)LJMP及JMP@A+DPTR等。③在執(zhí)行調(diào)用指令或響應(yīng)中斷時(shí):●PC的現(xiàn)行值，即下一條將要執(zhí)行的指令的地址送入堆棧，加以保護(hù);●將子程序的入口地址或者中斷矢量地址送入PC，程序流向發(fā)生變化，執(zhí)行子程序或中斷服務(wù)程序;●子程序或中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢，遇到返回指令RET或RETI時(shí)，將棧頂?shù)膬?nèi)容送到PC寄存