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单片机期末复习指南

前言

作者：小蜗牛向前冲

名言：我可以接受失败，但我不能接受放弃

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目录

一、单片机相关知识点

1、 MCS-5l单片机的堆栈在那个区域、片内ROM区、片外ROM区、片内RAM区、片外RAM区

​2、晶振频率和机器周期的计算 

3、单片机总线

4、单片机引脚功能

 二、单片机综合运用

1、流水灯

2、中断系统、定时器

3、AD\DA和串行口

这里为大家复习了部分期末单片机的知识，单片机的结构和综合运用，不喜勿喷

一、单片机相关知识点

1、 MCS-5l单片机的堆栈在那个区域、片内ROM区、片外ROM区、片内RAM区、片外RAM区

解析：

堆栈区建在07H以上的内部RAM区

 2、晶振频率和机器周期的计算 

晶振频率：晶振频率是指晶体振荡器（Crystal Oscillator）产生的振荡频率，在电子电路中广泛用于提供精确的时钟信号。

机器周期：是指执行一条基本的机器指令所需要的时间

公式：

T(机器周期) = 12*1/晶振频率

如常见的外接12M晶振：T（时钟周期）=1/12M。

注：时钟周期以时间动作重复的最小周期来度量

3、单片机总线

    单片机的总线分为控制总线、地址总线和数据总线等三种。而数据总线用于传送数据，控制总线用于传送控制信号， 地址总线则用于选择存储单元或外设。

三总线的功能：

数据总线（Data Bus）：

  • 数据总线是用于在CPU、内存、输入/输出（I/O）设备之间传输数据的通道。
  • 它决定了CPU与其他硬件组件之间的数据传输宽度，即一次能够传输多少位的数据。

    • 地址总线（Address Bus）：

  • 址总线用于传递CPU生成的内存地址，指示要读取或写入的存储器位置。
  • 地址总线的宽度决定了CPU能够寻址的内存空间的大小。例如，一个8位的地址总线可以寻址 (2^8 = 256) 个内存位置。

    • 控制总线（Control Bus）：

  • 控制总线用于传递控制信号，这些信号控制着各个硬件组件的操作。
  • 控制信号包括时钟信号、读/写控制信号、中断请求、总线请求/总线响应等。时钟信号用于同步整个系统的操作。

    •  4、单片机引脚功能

    VCC 和 GND：

  • VCC 是电源引脚，连接到正电源。
  • GND 是地引脚，连接到地。

    • XTAL1 和 XTAL2：

  • 连接晶振的引脚，用于提供单片机的时钟

    • RST：

  • 复位引脚，用于复位单片机。

    • ALE（Address Latch Enable）：

  • 地址锁存使能引脚，用于在地址总线（16位）和数据总线（8位）之间切换。

    • PSEN（Program Store Enable）：

  • 程序存储器使能引脚，用于选择外部程序存储器。

    • EA（External Access）：

  • 外部访问引脚，用于控制是否从外部程序存储器执行代码。

    • Port 0（P0）：

  • 8位的双向I/O端口。

    • Port 1（P1）：

  • 8位的双向I/O端口。

    • Port 3（P3）：

  • 8位的双向I/O端口。

    • RXD 和 TXD：

  • 串行通信端口引脚，用于串行通信。

    •  

     二、单片机综合运用

    这里的复习主要是考试大题，这里我们主要关心C51单机连接了哪些电路，和程序控制

    1、流水灯

    用Proteus绘制电路原理图；

     电路：

    时钟电路

    复位电路

    p1口和流水灯连接

     用Keil编写程序，输出hex文件；

    #include<reg51.h>
 
#define uchar unsigned char
	
 
void main()
{
	uchar arr[]={0xFE,0xFD,0xFB,0xF7,0xEF,0xDF,0xBF,0x7E};
	//01111111,10111111,11011111,···11111110实现0的右移
	int i,j;
	while(1)
	{
		for(i=0;i<8;i++)
		{
			P1=arr[i]; 
			for (j=0;j<10000;j++);//延时
		}
		
	}
}

    在这个程序中，数组arr的每个元素都是一个8位的二进制数。每个位代表P1端口上的一个引脚的状态，从而决定连接到P1端口的LED的亮灭状态。在这里，数组的每个元素都是一个特定的二进制模式，它们之间的不同位的值导致LED灯在流水灯效果中不同的位置亮起。 

     具体来说，数组arr中的每个元素可以表示为一个二进制数，其中每个位对应P1端口上的一个引脚。对于arr数组的定义：

    uchar arr[]={0xFE,0xFD,0xFB,0xF7,0xEF,0xDF,0xBF,0x7E};

    这里使用的二进制数都是从最高位到最低位依次递减的，每个元素都是前一个元素右移一位，并在最低位添0。以第一个元素 0xFE 为例，它的二进制表示是 11111110，表示P1端口上有8个引脚，其中7个引脚是高电平（1），而最低位的引脚是低电平（0）。

    下面是每个元素的二进制表示和相应的亮灭状态：

    1. 0xFE -> 11111110 -> LED在最高位亮。
    2. 0xFD -> 11111101 -> LED在次高位亮。
    3. 0xFB -> 11111011 -> 以此类推，流水灯效果循环。

    如果给P1端口不同的值，实际上就是通过改变P1端口的输出状态，从而控制连接到P1端口的LED的亮灭状态。每个元素的二进制表示中的每一位都对应一个LED的状态，通过在数组中循环切换不同的元素，可以实现LED在P1端口上的流水灯效果。

    2、中断系统、定时器

    在了解中断系统时，我们要先了解一下定时器。

    定时器

    时器是一种特殊的硬件模块，用于在固定的时间间隔内生成定时中断或执行一些计数操作。

    1. 计时功能： 定时器可以用于测量时间间隔，从而实现一定的时间延迟或精确的时间测量。

    2. 产生定时中断： 定时器可以配置为在计数到特定值时生成中断。这使得程序可以在固定的时间间隔内执行特定的任务，例如定时采样传感器数据、定时更新显示等。

    3. PWM生成： 定时器可以用于生成脉冲宽度调制（PWM）信号，用于控制电机速度、调光LED等。

    4. PWM生成： 定时器可以用于生成脉冲宽度调制（PWM）信号，用于控制电机速度、调光LED等。

    下面是一个简单的C51程序示例，演示如何配置和使用定时器：

    #include <reg51.h>

void initTimer() {
    // 配置定时器模式为模式1（16位计数器）
    TMOD = 0x01;
    
    // 设置定时器初值，假设要产生1ms的定时
    TH0 = 0xFC;
    TL0 = 0x18;
    
    // 启用定时器中断
    ET0 = 1;
    
    // 启动定时器
    TR0 = 1;
}

void timerInterrupt() interrupt 1 {
    // 定时器中断服务程序
    // 在这里添加定时器中断处理的代码
}

void main() {
    // 初始化定时器
    initTimer();

    // 主程序
    while (1) {
        // 在这里添加主程序的代码
    }
}

    为了更好的理解上面的程序，我们还需要了解下面的知识： 

    TMOD是定时器模式寄存器 ，用于配置8051单片机的定时器/计数器工作模式。TMOD寄存器的每个位对应一个定时器/计数器，因为8051单片机可以包含两个独立的定时器/计数器：定时器0（T0）和定时器1（T1）。

    TMOD寄存器的位布局如下：

    ----------------------------------------------------------------
| GATE | C/T | M1 | M0 | GATE | C/T | M1 | M0 |
----------------------------------------------------------------
  7     6     5    4     3     2     1    0

  • GATE: 定时器/计数器的门控位。当GATE位为1时，定时器/计数器在TR寄存器位（定时器运行控制位）为1且外部引脚INTx为高电平时计数。当GATE位为0时，TR位的状态不影响计数。

  • C/T: 定时器/计数器模式位。当C/T位为1时，为定时器模式；当C/T位为0时，为计数器模式。

  • M1和M0: 定时器/计数器模式位。这两位一起确定了工作模式，共有四种工作模式（00、01、10、11）。

    • 下面是一些常见的定时器模式配置：

    M1=0, M0=0: 13位定时器模式。
M1=0, M0=1: 16位定时器/计数器模式。
M1=1, M0=0: 8位自动重载定时器/计数器模式。
M1=1, M0=1: 2个8位定时器/计数器模式。

    上面的程序表示我们现在了模式1 

    TH0（Timer 0 High Byte）和TL0（Timer 0 Low Byte）是定时器/计数器0的高字节和低字节寄存器。这两个寄存器一起形成了16位的计数器，用于计时或计数操作。

    上面我们是产生1ms的定时，这里是怎么产生的呢？

    首先，我们需要计算定时器0的初值。定时器0的初值可以通过以下公式来计算：
    初值 = 65536 – (定时时间 / 机器周期)
    其中，定时时间是你所期望的定时时间，单位为毫秒；机器周期是单片机的时钟周期，可以通过晶振频率来计算，公式为：
    机器周期 = 1 / (晶振频率 / 12)
    假设你期望的定时时间为1毫秒，晶振频率为12MHz，则计算过程如下：
    机器周期 = 1 / (12MHz / 12) = 1μs
    初值 = 65536 – (1ms / 1μs) = 65536 – 1000 = 64536
    因此，你可以将定时器0的初值设置为64536，即可实现1毫秒的定时。

    转换为16进制0xFC68,所以，TH0=oxFC和TL0=0x18

    中断 

         当单片机正在执行某程序时，如果突然出现意外情况，它就需要停止当前正在执行的程序，转而去执行处理意外情况的程序（又称中断子程序），执行处理完后又接着执行原来的程序。

    中断流程：中断请求、中断响应、中断处理、中断返回

    MCS-51共有五个中断源

    外部中断 0（INT0）：

  • 中断源描述： INT0是外部中断0，连接到P3.2引脚。
  • 中断触发条件： 当P3.2引脚上的电平由高变为低（下降沿触发）时，INT0中断被触发。

    • 外部中断 1（INT1）：

  • 中断源描述： INT1是外部中断1，连接到P3.3引脚。
  • 中断触发条件： 当P3.3引脚上的电平由高变为低（下降沿触发）时，INT1中断被触发。

    • 定时器/计数器 0 溢出中断（TF0）：

  • 中断源描述： TF0是定时器/计数器0（T0）的溢出中断。
  • 中断触发条件： 当T0溢出时，TF0中断被触发。

    • 定时器/计数器 1 溢出中断（TF1）

  • 中断源描述： TF1是定时器/计数器1（T1）的溢出中断。
  • 中断触发条件： 当T1溢出时，TF1中断被触发。

    • 串行口中断（RI/TI）：

  • 中断源描述： RI（接收中断）和 TI（发送中断）是与串行通信相关的中断。
  • 中断触发条件： 当串行口接收到数据时（RI），或当串行口发送完数据时（TI），相应的中断被触发。

    • 上面我们用的是定时器/计数器 0 溢出中断（TF0）。

    3、AD\DA和串行口

    这里的知识点其实是非常重要的，但是这里不做为复习重点，我们了解一下即可。

    AD\DA

    AD和DA分别代表模数转换（Analog-to-Digital，AD）和数模转换（Digital-to-Analog，DA），是在电子系统中用于将模拟信号和数字信号相互转换的过程。

    8051串行口的设置和相关的寄存器：

    SCON（串行控制寄存器）： 用于设置串行口的工作模式和控制串行通信的各个方面

    SCON = 0x50;  // 设置串行口为模式 1，启用接收

    MOD（定时/计数器模式寄存器）： 用于设置定时器模式，因为在串行通信中，通常使用定时器来生成波特率。

    TMOD = 0x20;  // 设置定时器 1 为模式 2（8 位自动重装定时器）

    TH1 和 TL1（定时/计数器1的高字节和低字节寄存器）： 用于设置定时器1的初值，以实现正确的波特率。

    TH1 = 0xFD;   // 根据波特率设置 TH1 的值
TL1 = 0xFD;   // 根据波特率设置 TL1 的值

    TI 和 RI 位（SCON寄存器中的位）： 用于标志发送中断和接收中断。

    TI = 0;  // 发送中断标志位，初始设为0
RI = 0;  // 接收中断标志位，初始设为0

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