单片机原理及接口技术课后答案李朝青第三版.doc

单片机是一种将微处理器、RAM、ROM、I/O口、定时器等集成在同一芯片上的微型计算机。单片机在工业控制、消费电子、通信设备等领域广泛应用，因其体积小、功耗低、集成度高、可靠性强和控制功能丰富而受到青睐。 在单片机中，指令寄存器（IR）用于保存当前正在执行的指令，指令译码器（ID）则负责对指令的操作码进行译码。程序计数器（PC）指出下一条要执行指令的地址，它由两个8位计数器PCH和PCL构成。 80C31单片机片内没有程序存储器，而80C51内置了4KB的掩膜ROM程序存储器。87C51将80C51片内的ROM换成可擦除可编程只读存储器（EPROM），89C51则使用4KB的闪存（FLASHROM），并且51系列增强型的程序存储器容量是一般型的两倍。 以89C51单片机为例，它是一种8位微处理器，片内有256字节数据存储器RAM/SFR，4KB程序存储器FLASHROM，4个8位并行I/O端口P0-P3，两个16位定时器/计数器，5个中断源以及两级中断优先级的中断控制系统，一个全双工的UART串行口，片内振荡器和时钟产生电路，睡眠模式和掉电模式等。其片内程序存储器容量为4KB，地址范围从0000H到0FFFH，片外可扩展最多64KB ROM。 在89C51单片机内部，数据存储器分为256字节单元，包括低128字节和高128字节。低128字节分为工作寄存器区、位寻址区和用户RAM区。高128字节为特殊功能寄存器区（SFR），只能用直接寻址方式访问。 89C51的内部程序存储器地址范围为0000H-0FFFH，片外程序存储器地址范围为1000H-FFFFH，片内外统一编址。程序计数器PC在超过0FFFH或1FFFH时，会自动切换到访问外部程序存储器。在使用8031时，因为其片内无程序存储器，所以引脚必须接低电平。 RST复位信号输入端在高电平时有效，复位后，CPU和系统都处于初始状态，所有专用寄存器都被赋予默认值，其中SP=07H，P0~P3口为FFH。ALE/输出正脉冲，频率为振荡周期的1/6，用于锁存片外存储器低8位地址的控制信号。PSEN信号用来读取片外ROM中的指令。 P0口作为输出口时需要外接上拉电阻才能输出高电平，作为输入口时，必须先向锁存器写入“1”。P1口有上拉电阻，用于接受低八位地址。P2口在作为高8位地址线使用时，用于访问外部程序存储器和16位地址的外部数据存储器。P3口具有准双向I/O功能和第二功能。上述四个端口作为输入口使用时，应先向端口写入“1”。 单片机的架构分为普林斯顿架构和哈佛架构。普林斯顿架构下，地址和数据使用同一总线，而哈佛架构下程序存储器和数据存储器是分开的。CPU访问片内外ROM使用MOVC指令，访问片外RAM使用MOVX指令，访问片内RAM使用MOV指令。 89C51的RS1和RS0用于选择寄存器组，SP初始化到内部RAM地址07H，用于堆栈操作。DPTR是一个16位的数据指针寄存器，由高位字节DPH和低位字节DPL构成，用于间接寻址片外64KB RAM。 指令周期是执行一条指令所需要的时间，机器周期是CPU完成一种基本操作所需的时间，由六个状态周期和十二个振荡周期组成。 单片机技术的接口技术包括硬件接口和软件接口，硬件接口主要由各种I/O端口、定时器/计数器、串行通信接口等构成，而软件接口则主要由编程方式和数据操作构成。学习单片机原理及接口技术，对于掌握电子系统设计和嵌入式系统开发具有重要意义。通过理解单片机的组成、工作原理、编程方法和应用开发，可以加深对电子设备和智能系统设计的理解，为未来的创新和技术发展打下坚实的基础。