單片機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理

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1、第二章單片機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理2·180C51系列單片機在片內(nèi)集成了哪些主要邏輯功能都件?各個邏輯部件的主要功能是什么?答:80C51系列單片機在片內(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算器一起構(gòu)成。中央控制器是識別指令，并根據(jù)指令性質(zhì)控制計算機各組成部件進行工作的部件。(2)片內(nèi)RAM:128B功能:在單片機中，用隨機存取存儲器(RAM)來存儲程序在運行期間的工作變量和數(shù)據(jù)，所以稱為數(shù)據(jù)存儲器。一般，在單片機內(nèi)部設(shè)置一定容量(64B至25

2、6B)的RAM。這樣小容量的數(shù)據(jù)存儲器以高速RAM的形式集成在單片機內(nèi)，以加快單片機運行的速度。同時，這種結(jié)構(gòu)的RAM還可以使存儲器的功耗下降很多。(3)特殊功能寄存器:21個功能:特殊功能寄存器(SFR)是80C51單片機中各功能部件所對應(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系列單片機中最有特色的部分?，F(xiàn)在所有80C51系列功能的增加和擴展幾乎都是通過增加特殊功能寄存器(SFR)來達到的。80C51系列單片機設(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

3、數(shù)器PC和4個通用工作寄存器組外，其余所有的寄存器都在這個地址空間之內(nèi)。(4)程序存儲器:4KB功能:80C51單片機的程序存儲器用于存放經(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位的程序計數(shù)器PC和16位的地址總線，因而其可擴展的地址空間為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個功能:為了滿足"面向控制"實際應(yīng)用的需要，80C51系列單片機提供了數(shù)量多、功能強、使用靈活的并行I/O口。80C51系列單片機的并行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。

4、例如，它既是I/O口，又是系統(tǒng)總線或是控制信號線等，從而為擴展外部存儲器和I/O接口提供了方便，大大拓寬了單片機的應(yīng)用范圍。(6)串行接口:全雙工，1個功能:全雙工串行I/O口，提供了與某些終端設(shè)備進行串行通信，或者和一些特殊功能的器件相連的能力;甚至可用多個單片機相連構(gòu)成多機系統(tǒng)，使單片機的功能更強和應(yīng)用更廣。(7)定時器/計數(shù)器:16位，2個功能:在單片機的實際應(yīng)用中，定時器/計數(shù)器提供精確的定時，或者對外部事件進行計數(shù)。為了減少軟件開銷和提高單片機的實時控制能力，因而均在單片機內(nèi)部設(shè)置定時器/計數(shù)器電路，通過中斷

5、，實現(xiàn)定時/計數(shù)的自動處理。(8)片內(nèi)時鐘電路:1個功能:計算機的整個工作是在時鐘信號的驅(qū)動下，按照嚴格的時序有規(guī)律地一個節(jié)拍一個節(jié)拍地執(zhí)行各種操作的。各種計算機均有自己的固定時序和定時電路。同樣，80C51系列單片機內(nèi)部也設(shè)有定時電路，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，或用價廉的RC振蕩器，也可用外部時鐘源作振蕩元件。近來也有的單片機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的體積，同時也方便了使用。2·280C51系列單片機有哪些信號需要芯片引腳以第二功能的方式提供？答：第一功能第

6、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定時器/計數(shù)器（T0、T1）：P3.4T0（定時器/計數(shù)器0的外部輸入）P3.5T1（定時器/計數(shù)器1的外部輸入）數(shù)據(jù)存儲器選通：P3.6WR（外部存儲器寫選通，低電平有效，輸出）P3.7RD（外部存儲器讀選通，低電平有效，輸出）定時器/計數(shù)器（T2）：P1.0T2（定時器T2的計數(shù)端）P1.1T2EX（定時器T2的外部輸入端）2．3程序計數(shù)器PC作為不可尋址寄存器，它打哪些特點?地址指針DP

7、TR有哪些特點?與程存計數(shù)器PC有何異同?答(1)程序計數(shù)器PC作為不可尋址寄存器的特點程序計數(shù)器PC是中央控制器申最基本的寄存器，是一個獨立的計數(shù)器，存放著下一條將程序存儲器中取出的指令的地址。程序計數(shù)器PC變化的軌跡決定程序的流程。程序計數(shù)器的寬度決定了程序存儲器可以尋址的范圍。程序計數(shù)器PC的基本工作方式有:①程序計數(shù)器PC自動加1。這是最基本的工作方式，也是這個專用寄存器被稱為計數(shù)器的原因。②執(zhí)行條件或無條件轉(zhuǎn)移指令時，程序計數(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:帶符號的相對跳轉(zhuǎn)SJM

8、P、短跳轉(zhuǎn)AJMP、長跳轉(zhuǎn)LJMP及JMP@A+DPTR等。③在執(zhí)行調(diào)用指令或響應(yīng)中斷時:●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;●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，將棧頂?shù)膬?nèi)容送到PC寄存