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； 2．8051 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0000H~FFFFH 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/(28-1)=39mv；
一个同样量程的16位DAC的分辨率高达：10/(216-1)=153uv
D/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10V×2-8=39mV；一个同样量程的16位DAC的分辨率高达10V×2-16=153μV 。
（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）在满足串行口接收中断标志位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SBUF中，同时使RI＝l。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-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-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（RI＝1）。当发出读SBUF命令（MOV A，SBUF）时，即是从接收缓冲器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（20H~2FH）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ROM； （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:控制线共有4根： ⑴ ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲 ① ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址 ② 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。 ⑵ PSEN:外ROM读选通信号。 ⑶ RST/VPD:复位/备用电源。 ① RST（Reset）功能：复位信号输入端。
② VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。 ⑷ EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 ① EA功能：内外ROM选择端。 ② 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。
AB 时钟 DB CPU R O M R A M 定时器/ 计数器 中 断 系 统 I/O 口 CB复位
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～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2
M1M0 00 01 10 11 工作方式 方式0 方式1 方式2 方式3 功能 13位定时器计数器 16位定时器计数器 8位计数器，初值自动装入 两个8位计数器，仅适用T0 7．简述8251的主要组成部分。
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，送到指令寄存器。PC送地址经过地址总线。指令，DR~IR~ID。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）AR~AB； （4）CPU发出读指令； （5）00H~DB； （6）DB~DR；
（7）DR~IR~ID，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 5~8 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 5~8 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 0~64K ，异步方式下，波特率为 0 ~ 19.2K 。 （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