微机原理与接口技术》期末复习.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,微机原理与接口技术,2004级,期末复习,微机原理与接口技术上,第一章 微处理机概论,第二章,MCS-51,硬件结构,第三章,MCS-51,指令系统,第四章 汇编语言程序设计,第五章,MCS-51,的,存储器,微机原理与接口技术下,第六章 输入输出与中断,第七章,MCS-51,的定时器,第八章 并行接口技术,第九章 串行接口技术,第十章 人-机接口技术,第十一章 模拟接口技术,第一章 微处理机概论,（1）,一、数制,二进制、十进制、十六进制,二、数码,定点数的原码、反码、补码（无符号数、有符号数、正数、负数）,ASCII,码,BCD,码（压缩,BCD,码、非压缩,BCD,码）,七段显示码（字形码、字位码）,指令机器码（操作码、地址码）,第一章 微处理机概论,（2）,三、基本概念,微处理机、微型计算机、微型计算机系统、单片机,四、计算机工作过程,取指令译码指令执行指令,第二章,MCS-51,硬件结构,（1）,一、,CPU,结构,运算器：8位,ALU、,布尔处理器,控制器：,PC、,取指令、译码、指令执行,寄存器：工作寄存器、位寻址区、通用,SFR,区：特殊寄存器（,A、B、PSW、SP、DPTR）、I/O,接口寄存器（,P0-P3、T0、T1、,串行口、电源控制、中断控制）,第二章,MCS-51,硬件结构,（2）,二、存储器组织,存储器结构组织：普林斯顿结构、哈佛结构,物理空间：四个物理空间,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,逻辑空间：三个逻辑空间,片内外统一的程序存储器区、片内数据存储器区、片外数据存储器区,第二章,MCS-51,硬件结构,（3）,三、堆栈,堆栈形式：硬件堆栈、软件堆栈（满顶、空顶、向上生成、向下生成）,MCS-51,堆栈：堆栈指针为7位的满顶法向上生成软件,使用特点：数据后进先出,第三章,MCS-51,指令系统,（1）,一、指令支持的操作数,位：存储单元中的某一个二进制位；,字节：8位无符号数，,表达范围为0255；,短整数：8位有符号数，,表达范围为-128+127；,字：16位无符号数，,表达范围为065535,（仅支持乘法的操作结果及地址）,第三章,MCS-51,指令系统,（2）,二、指令支持的寻址方式,七种寻址方式的操作与源数据支持区域,位寻址：位寻址区,立即寻址：,ROM,区,直接寻址：片内,RAM,低128,B,及,SFR,部分单元,寄存器寻址：片内,RAM,低128,B,及,SFR,寄存器间接寻址：,片内,RAM,及片外,RAM,区,变址寻址：,ROM,区,相对寻址：,ROM,区,第三章,MCS-51,指令系统,（3）,三、五大类指令,指令助记符、寻址方式、操作过程、操作结果、操作时间,数据传送类指令：,MOV A，DPL,算术运算类指令：,ADD A，R2,逻辑操作类指令：,OR A，#04H,程序控制类指令：,SJMP ,布尔操作类指令：,SETB P1.0,第四章 汇编语言程序设计,（1）,一、程序设计语言,机器语言、汇编语言、高级语言,二、汇编语言源语句,四要素的内容及其规定,标号段,操作码段,操作数段,注释段,第四章 汇编语言程序设计,（2）,三、汇编语言伪指令,常用伪指令,ORG、EQU、DB、DW、DS、bit、END,等,四、汇编语言程序设计方法,三种基本模块和子程序结构,顺序结构模块,条件结构模块,循环结构模块,子程序,第五章,MCS-51,的存储器,（1）,一、存储器的分类,内存：主存储器，通过三总线寻址,外存：辅存储器，通过,I/O,方式寻址,RAM：,随机存取存储器,ROM：,只读存储器,第五章,MCS-51,的存储器,（2）,二、存储器的寻址,总线寻址、,I/O,寻址、三总线、译码方法、译码器件,数据总线：双向，,DB，,地址总线：单向，,AB，,控制总线：定向，,CB，,全译码、线性译码、特殊译码,74,LS138、74LS139、74LS32、74LS08,第五章,MCS-51,的存储器,（3）,三、存储器的扩展,程序存储器的扩展,8031构成系统时，扩展2764,数据存储器的扩展,扩展8,K,的,RAM,芯片6264,第六章 输入输出与中断,(1),一、,微型计算机的构成形式,CPU,存储器,I/O,接,口,I/O,接,口,输,入,设,备,输,出,设,备,数据,图表,控制,程序,数据,采样,主 机,第六章 输入输出与中断,(2),二、,MCS-51,最小系统,P2。4,P2。3,P2。2,P2。1,P2。0,P0。7,P0。0,ALE,PSEN,EA,74,LS,373,A12,A8,A7,A4,A3,A0,D7,D4,D3,D0,OE,CS,8031,2764,复位,晶振,IN7 Q7,IN6 Q6,IN5 Q5,IN4 Q4,IN3 Q3,IN2 Q2,IN1 Q1,IN0 Q0,G,OE,8031,P2.4,P2.0,P0.7,P0.6,P0.5,P0.4,RST P0.3,P0.2,P0.1,P0.0,ALE,XTAL1,RD,XTAL2 WR,EA,PSEN,A12,A8,A7,A6,A5,A4,A3,A2,A1,A0,D7,D0,OE,WE CE2,CE1,6264,74,LS138,的,Y3,至2764的,OE,+5V,+5V,第六章 输入输出与中断,(3),三、,MCS-51,的三总线结构,1、地址总线：,AB,特点：单向 16位,P0,口与地址、数据总线分时复用概念；,透明型8,D,锁存器与,ALE,下降沿配合低8位地址分离概念；,2、数据总线：,DB,特点：双向 8位,3、控制总线：,CB,特点：定向 6根,第六章 输入输出与中断,(4),四、,MCS-51CPU,的读写时序：,1、四种周期；,振荡周期,P、,时钟周期,S、,机器周期,T、,指令周期的定义；,振荡周期,P、,时钟周期,S、,机器周期,T、,指令周期与主振频率之间的关系；,2、读写时序；,第六章 输入输出与中断,(6),五、接口技术的三信息：,1、数据信号,数字或符号，如二进制数、,BCD,码、,ASCII,码等,2、状态信号,设备的运行状态，例如打印机是否“忙”、打印纸是否用完等,3、控制信号,CPU,在传送数据过程中发给外设的命令,第六章 输入输出与中断,(6),六、,CPU,与外设的硬件连接图,CPU,I/O,设,备,数据（端口）寄存器,状态（端口）寄存器,控制（端口）寄存器,地,址,译,码,第六章 输入输出与中断,(7),七、,CPU,对外设的访问方式,1、端口独立寻址,I/O,方式：,端口单独编址构成,I/O,空间，,CPU,用专门设置的输入输出指令来访问,I/O,端口。,2、存储器映象的,I/O,方式：,I/O,端口与寄存器、数据存储器单元统一编址，即存储空间划出一部分给外设端口，,CPU,不设置专门的输入输出指令，将外设端口当作一个寄存器或数据存储器的单元来对待。,第六章 输入输出与中断,(8),八、对外设访问的指令：,1、指令类型：,MOVXA，DPTR,MOVXA，,Rj,；j=0、1,MOVXDPTR，A,MOVX,Rj,，A ；j=0、1,2、,指令时序：,MCS-51CPU,读片外存储器的时序图,P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2,S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6,第 一 机 器 周 期 第 二 机 器 周 期 ,F0,ALE,PSEN,P2,口,P0,口,373出,RD,PCH,出,PCH,输出,PCH,或,P2,输出,PCH,出,指令,PCL,指令,PCL,数据,PCL,指令,PCL,出,PCL,输出,PCL,输出,PCL,输出,MOVX,的读指令时序,返回,输入输出指令的硬件反映,1、,MOVX A，DPTR,DPLP0.0P0.7,DPHP2.0P2.7,RD,的上升沿将,P0,口上的数据取入,A,中,2、,MOVX DPTR，A,DPLP0.0P0.7,DPHP2.0P2.7,WR,的上升沿将,A,中的数据挂放到,P0,口上,第六章 输入输出与中断,(9),九、,CPU,与外设数据传送方式：,1、无条件传送方式,特点：外设必须已经准备好，简单但易出错,2、查询方式,特点,：,CPU,有足够的时间查询联线上状态，工作效率低下,3、中断方式,特点：,CPU,须有硬件中断系统，效率高,4、直接存储器存取（,DMA）,方式,特点：硬件控制数据传送过程，更快,第六章 输入输出与中断,(10),十、,I/O,接口的作用,锁存作用：解决速度匹配问题。,隔离作用：解决总线竞争问题。,变换作用：解决数据匹配问题。,联络作用：解决传输同步问题。,第六章 输入输出与中断,(11),十一、,I/O,接口的分类,1、按使用角度分：系统接口、应用接口,2、按使用范围分：通用接口、专用接口,3、按传输形式分：并行接口、串行接口,4、按信号类型分：数字接口、模拟接口,第六章 输入输出与中断,(12),十二、中断的基本概念,1、中断的本质,硬件调用子程序的过程,2、中断源,能够产生中断的内部或外部事件,3、中断优先级,同时申请中断时响应的次序,4、中断的嵌套,中断过程中响应另一次中断,第六章 输入输出与中断,(13),十三、,MCS-51,中断系统,1、,MCS-51,中断系统的组成,MCS-51,中断系统由5个（或6个）中断源及中断允许、中断屏蔽、中断优先权选择三级控制组成。,2、,MCS-51,中断入口,程序存储器中的67个特殊地址,3、,MCS-51,中断控制,相关的特殊功能寄存器,SCON、TCON、IE、IP,的,使用方法,第六章 输入输出与中断,(14),4、,MCS-51,中断的检测、阻断与响应,每个机器周期检测、三种情况下阻断、响应中断后同级和低优先级不能打断。,5、,MCS-51,中断的应用编程,CPU,开中断与关中断；,某个中断源中断请求的允许或屏蔽；,各中断源优先级别的设定；,外部中断请求的触发方式设定。,第七章,MCS-51,的定时器,（1）,一、定时器/计数器概念,1、定时器/计数器的结构方法,加法计数器、减法计数器,2、定时器/计数器的应用及扩展应用,定时、计数、可靠性定时、输入事件计时、定时输出事件,第七章,MCS-51,的定时器,（2）,二、,MCS-51,的 定时器/计数器,1、,MCS-51,的 定时器/计数器结构,两个16位可编程定时器/计数器，即由两个特殊功能寄存器,TCON,和,TMOD,及,T0、T1,组成,2、,MCS-51,定时器/计数器的四种工作方式,T0,的四种工作方式和,T1,的三种工作方式,3、,MCS-51,定时器/计数器的应用编程,工作方式选择、初始化编程、初值的计算、运行过程中计数值的读取,第八章 并行接口技术,(1),一、,MCS-51,的片内并行,I/O,口：,1、,P0,口,AD0AD7、,准双向口,2、,P1,口,准双向口,3、,P2,口,D8D15、,准双向口,4、,P3,口,准双向口、第二功能,第八章 并行接口技术,(2),二,、,可用于片内并行,I/O,口的指令：,1、位寻址指令：,位传送（2条）,位,逻辑操作（7条）,位,测试转移（3条）,2、字节寻址指令：,字节数据传送（9条）,字节逻辑操作（6条）,字节增量、减量（2条）,字节比较、控制（2条）,第八章 并行接口技术,(3),三,、,简单并行口扩展：,1、简单并行输入口扩展,使用,TTL,电路：74,LS244,2、,简单并行输出口扩展,使用,TTL,电路：74,LS273,第八章 并行接口技术,(4),四、可编程并行接口8255：,1、8255的结构特点,A,组：8位,A,口、4位,C,上口,B,组：8位,B,口、4位,C,下口,2、8255的寄存器,工作方式控制字,C,端口置位/复位控制字,A、B、C,端口的输入输出数据寄存器,第八章 并行接口技术,(5),3、8255的工作方式,基本输入/输出工作方式,即方式0：,A、B、C,口均可实现,选通输入/输出工作方式,即方式1：,A,口、,B,口均可实现,C,上口供,A,口、,C,下口供,B,口联络,双向传送工作方式,即方式2：仅,A,口可实现,C,口的5根线供,A,口联络,第八章 并行接口技术,(6),五、可编程并行接口8155：,8155的内部资源,14位减法计数器构成的定时器,256单元8位的静态随机存取存储器（,RAM）,三个并行,I/O,端口：8位的,A,端口和,B,端口及6位的,C,端口,A,口,B,口,C,下4,C,上4,A,组,控制,B,组,控制,读/写,控制,逻辑,数据,总线,缓冲,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,RD,WR,A1,A0,RESET,CS,PA7,PA0,PC7,PC4,PC3,PC0,PB7,PB0,8,8,8,8,8,8,4,4,4,4,4,3,CPU,接口,内部逻辑,外设接口,8255,A,的结构框图,第九章 串行接口技术,(1),一、通讯的一般概念：,1、通讯方法：,并行通讯,串行通讯 同步通讯、异步通讯,2、串行通讯的三种方法：,单工传送方式,半双工传送方式,全双工传送方式,第九章 串行接口技术,(2),二、,MCS-51,片内串行通讯口：,1、片内串行通讯口结构：,串行接收器,串行发送器,2、串行通讯口的端口寄存器,串行口控制寄存器,SCON（,地址为98,H）,电源控制寄存器,PCON（,地址为97,H）,PCON,的最高位,SMOD,串行口,接收、发送数据缓冲器（99,H）,SM0,SM1,SM2,REN,TB8,RB8,TI,RI,第九章 串行接口技术,(3),三、串行口的四种工作方式：,1、工作方式0,同步通讯方式，波特率固定,2、工作方式1,异步通讯方式（8位数据），波特率可变,3、工作方式2,异步通讯方式（9位数据），波特率半固定,4、工作方式3,异步通讯方式（9位数据），波特率可变,第九章 串行接口技术,(4),四、多机通讯：,1、多机通讯采用的工作方式,工作方式2或工作方式3,2、多机通讯的工作过程,给从机分配序号、主机发地址帧,TB8=1、,从机设,SM2=1,接收、接收到自己地址的从机使,SM2=0、,主机发数据帧,TB8=0、,只有,SM2=0,的从机才能接收数据帧,第九章 串行接口技术,(5),五、片内串行口的应用：,1、工作方式0的应用,扩展并行输入口,扩展并行输出口,2、工作方式1的应用,终端设备,双机通讯,3、工作方式2、3的应用,多机通讯,双机通讯,第十章 人-机接口技术,(1),一、常用输入设备与特点：,1、扳动开关,特点是两种状态，以手的扳动来转换；,2、拨盘开关,特点是8、4、2、1,BCD,编码，拨动后半个字节内容改变；,3、按钮开关,特点是两种状态，手动按下为暂态，手放开后恢复常态（常开、常闭）；,4、,非编码键盘,特点是多个按钮构成矩阵式结构。,第十章 人-机接口技术,(2),二、非编码键盘的接口方法：,1、硬件接口,行列矩阵方式,2、软件接口,键盘输入的软件工作过程：,判断有否键按下,有键按下则键去抖动,防串键措施,被按下的键的键值处理,第十章 人-机接口技术,(3),三、常用输出设备与特点：,1、发光二极管,LED,本质上是一个,PN,结，流过一定电流发光。,2、,LED,七段数码管,八个,LED,按一定规律构成的数码显示管。,3、,LED,矩阵显示器,多个,LED,按行列式矩阵规律构成的显示器,4、,LCD,显示器,电压型器件，功耗极小。为防止液晶失效，需用交流驱动。,第十章 人-机接口技术,(4),四、七段,LED,数码管应用：,1、硬件接口,共阳极七段,LED,数码管，控制极为低电平时点亮,共阴极七段,LED,数码管，控制极为高电平时点亮,静态显示，每个数码管都需一个锁存器,动态显示，字形码锁存与字位码锁存,第十章 人-机接口技术,(5),2、软件接口,静态显示,：只需向每位数码管的锁存器的地址上送入显示内容的七段显示码,动态显示,：按显示内容的次序送出字型码（七段显示码）后送出显示位置的字位码，显示停留若干时间（通常为1毫秒）后再显示下一位,第十一章 模拟接口技术,(1),一、模拟通道的构成：,1、模拟输入通道,由传感器、放大器、多路转换开关、采样保持器、,A/D,转换器、,I/O,接口等部分组成,2、模拟输出通道,由,I/O,接口、缓冲锁存器、,D/A,转换器、模拟滤波器、功率放大器等部分组成,第十一章 模拟接口技术,(2),二、常用,D/A,转换器芯片（,DAC0832）：,1、DAC0832,的结构特点,8位输入寄存器、8位,DAC,寄存器、8位,D/A,转换器三大部分组成,即有二级缓冲器可分别控制用以锁存用于转换的数字信号,所以可以有双缓冲、单缓冲、直通这三种工作方式,2、,DAC0832,结构框图（1）,DAC0832,结构框图,8,位,输入,寄,存,器,8,位,DAC,寄,存,器,8,位,D/A,转,换,器,R,FB,V,REF,R,FB,I,OUT1,I,OUT2,AGND,V,CC,DGND,ID,7,ID,0,ILE,CS,WR1,X,FER,WR2,LE1,LE2,返回,第十一章 模拟接口技术,(3),三、,D/A,转换的应用：,1、用于产生锯齿波、三角波、正弦波、方波等波形；,2、直流电机转速控制；,3、,PWM,方式的直流电机转速控制；,4、利用,DAC0832,等的双缓冲特性组成,X-Y,记录仪等多维运动座标控制。,第十一章 模拟接口技术,(4),四、,A/D,转换原理：,1、逐次逼近式,A/D,转换器,特点：转换速度较快,转换时间固定,抗干扰能力差,2、双积分,A/D,转换器,特点：转换精度较高,抗干扰能力好,转换速度较慢,第十一章 模拟接口技术,(5),五,、,常用,A/D,转换器芯片,ADC0809：,1、ADC0809,功能,8路模拟量输入、8位数字量转换结果、逐次逼近式原理的,A/D,转换器,2、,ADC0809,的8路输入控制,由,ALE,引脚锁存,ADD A、ADD B、ADD C,的电平选择8路模拟量输入中的一路作为,A/D,转换的模拟量输入,第十一章 模拟接口技术,(6),3、,ADC0809,的转换结果读取方法,定时读取：启动,A/D,转换后，经略大于其转换时间的延时后读取转换结果；,查询读取：启动,A/D,转换后，经约2个机器周期的延时后，查询,EOC,上的电平以确定转换是否完成，完成后读取；,中断读取：启动,A/D,转换后，,CPU,可干其他事情，,A/D,完成后硬件向,CPU,申请中断，在中断服务子程序中读取,A/D,转换结果。,片外,ROM,EA=0,片内,ROM,EA=1,SFR,直接,位,寄存器,片内,RAM,间接,片内,RAM,直接、间接,位、寄存器,片外,RAM,间接,FFFFH,0000H,1FFFH,0000H,FFH,80H,7FH,00H,FFFFH,0000H,MOV,MOVC,变址,立即,相对,MOVX,80,C52,单片机存储器结构与指令寻址方式图,返回,