单片机原理及接口技术
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单片机原理及接口技术pdf单片机（Microcontroller Unit, MCU）是一种集成了中央处理器（CPU）、内存和输入输出接口等功能的微型计算机，它被广泛应用于嵌入式系统中。
在本文中，我们将介绍单片机的基本原理及接口技术。
一、单片机的基本原理单片机的基本原理是通过中央处理器（CPU）来执行程序代码，它包含了指令寄存器和程序计数器等关键部件。
通过程序计数器，CPU能够自动读取存储器中的指令，并根据指令中的操作码进行相应的操作。
同时，单片机还包含了一些寄存器，用于存放数据和临时结果。
单片机的工作过程可以大致分为以下几个步骤：1.初始化：在程序开始执行之前，单片机需要进行一些初始化操作，例如设置时钟源、端口方向等。
2.读取指令：单片机从存储器中读取一条指令，并将其存入指令寄存器中。
3.解码指令：CPU解析指令包含的操作码，并根据操作码执行相应的操作。
4.执行指令：根据指令中的操作码，CPU执行相应的操作，例如运算、存储数据等。
5.更新程序计数器：在执行一条指令后，CPU将程序计数器的值递增，以指向下一条指令。
二、单片机的接口技术单片机的接口技术是指单片机与外部设备之间的连接和通信方式。
常见的单片机接口技术包括串口、并口、I2C、SPI等。
1. 串口（Serial Port Interface）：串口是单片机与其他设备之间进行数据传输的一种常见接口技术。
串口通信包括异步串口和同步串口两种方式。
异步串口通信适用于短距离和低速度传输，同步串口通信适用于长距离和高速度传输。
2. 并口（Parallel Port Interface）：并口是一种广泛应用的单片机接口技术，它能够同时传输多位数据。
并口通常通过其中一种并口控制器与其他设备相连，该控制器负责将单片机内部的并行信号转换为相应的串行信号。
3. I2C（Inter-Integrated Circuit）：I2C是一种双线制的串行总线接口，用于连接单片机与其他设备。
单片机原理及接口技术
单片机原理及接口技术
单片机（Microcontroller）是集成了微处理器核心、存储器、输入输出接口和定时器等外设功能于一芯片之中的微型计算机。
单片机的工作原理是通过中央处理器（CPU）来执行存储于存储器中的程序，根据程序中的指令进行运算和控制。
它的输入输出接口用于与外部设备连接，如传感器、执行器等，完成信号的输入、输出和控制操作。
单片机的工作流程通常包括以下几个步骤：
1. 初始化：单片机启动时对各个外设进行初始化设置。
2. 输入数据：通过输入接口从外部设备或传感器中接收数据。
3. 运算处理：CPU对接收到的数据进行运算和处理，执行程序指令。
4. 输出数据：通过输出接口将处理后的数据送给外部设备
或执行器进行控制。
单片机的接口技术包括以下几种：
1. 数字输入输出（Digital I/O）：用于处理数字信号的输
入和输出，通过高低电平的变化来进行数据传输和控制。
2. 模拟输入输出（Analog I/O）：用于处理模拟信号的输
入和输出，通过模数转换器（ADC）将模拟信号转换为数
字信号进行处理。
3. 串口通信（Serial Communication）：通过串口接口与外部设备进行数据的收发和通信，如RS-232、RS-485等。
4. 并口通信（Parallel Communication）：通过并口接口与外部设备进行数据的并行传输和通信，如打印机接口。
5. 定时器计数器（Timer/Counter）：用于生成定时和计
数功能，可实现时间的测量、延时等操作。
单片机的接口技术可以根据应用需求进行选择和配置，以实现与外部设备的连接和通信，完成各种控制和数据处理任务。
单片机原理及接口技术
单片机原理及接口技术在当今数字化时代，单片机已经成为嵌入式系统设计中不可或缺的重要组成部分。
本文将介绍单片机的工作原理以及与外部设备进行通信的接口技术。
单片机工作原理单片机是一种集成了处理器、存储器和输入输出设备等功能模块的微型计算机系统。
它通常由中央处理器（CPU）、存储器（RAM和ROM）、计时器（Timer）、串行通信接口（UART）和引脚（Port）组成。
单片机的工作原理可以简要描述为以下几个步骤：1.初始化：单片机在上电时会执行初始化程序，设置各种工作模式、配置寄存器等。
2.执行程序：单片机会根据存储器中存储的程序指令序列来执行相应的操作，包括算术逻辑运算、控制流程等。
3.输入输出操作：单片机通过输入输出接口与外部设备进行通信，如传感器、执行器等。
4.中断处理：单片机可以在特定条件下触发中断请求，暂停当前执行的程序，转而执行中断服务程序，处理相应的事件或信号。
单片机接口技术单片机与外部设备的通信主要依赖于接口技术，包括数字输入输出接口、模拟输入输出接口以及通信接口等。
数字输入输出接口数字输入输出接口用于与二进制设备进行通信，通过配置相应的引脚工作在输入或输出模式，实现信号的采集与输出。
常用的数字输入输出方式包括GPIO口、SPI接口、I2C接口等。
模拟输入输出接口模拟输入输出接口用于处理模拟信号，包括模拟输入端口和模拟输出端口。
模拟输入端口通过模数转换器将模拟信号转换为数字信号，模拟输出端口则通过数模转换器将数字信号转换为模拟信号。
通信接口通信接口是单片机与外部设备进行数据交换的重要手段，主要有串行通信接口（UART）、并行通信接口（Parallel）、CAN接口等。
通过这些通信接口，单片机可以实现与其他设备的数据交换与通信。
结语单片机原理及接口技术是嵌入式系统设计的基础知识，通过深入了解单片机的工作原理和接口技术，可以更好地应用单片机进行系统设计与开发。
希望本文对读者有所帮助，谢谢！以上是关于单片机原理及接口技术的简要介绍，希望能对读者有所启发。
单片机原理及接口技术
SFR和RAM
ROM
定时/计数器
系统总线 CPU
并行I/O口
串行I/O口
中断系统
P0 P1 P2 P3
TXD RXD
INT0 INT1
图2—1 MCS—51单片机的功能模块框图
16
2.1.2 MCS-51系列单片机管脚排列
40脚分三类： 1、电源线和时钟信号线共4根
VCC，GND——电源和地+5V 电源供电，
存储器中取指令或读取数据时，该信 号有效。
EA——程序存储器有效地址，EA=1 从内部开始执行程序；EA=0从外部 开始执行程序；
3、I/O口线32根---- MCS-51系列
单片机
P0、P1、P2、P3共32位，对应着芯片 的32根引脚。
X1 X2
EA PSEN ALE
RST VCC GND
X1——时钟振荡器输入端，内 部振荡器输入端；
X2——时钟振荡器输出端，内 部振荡器输出端；
17
2、控制线4根
RST——复位信号，晶振工作后2个 机器周期的高电平复位CPU.
ALE——地址锁存信号访问外部存储 器时该信号锁存低8位地址；无RAM时， ALE为晶振6分频；
PSEN——外部程序存储器读从程序
P0
P1
8051
P2
P3P00~P07 P10~源自17 P20~P27 P30~P37
18
2.2 内部存储器的结构
2.2.1 存储器基本知识 MCS-51的程序存储器用于存放编好的程序和表
1.1.1 什么是单片机 一片半导体硅片集成：中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、
ROM）、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断系统、系 统时钟电路及系统总线的微型计算机。 具有微型计算机的属性，因而被称为单片微型计算机，简称单 片机。
单片机原理及接口技术
单片机原理及接口技术单片机（Microcontroller）是一种集成了微处理器核心、存储器、输入/输出端口和定时器等功能于一体的计算机系统。
它具有成本低廉、体积小巧、功耗低等优点，广泛应用于各个领域。
本文将介绍单片机的原理及接口技术。
一、单片机原理1. 单片机的组成结构单片机通常由CPU、存储器、输入/输出口、定时/计数器、中断系统等组成。
其中，CPU是单片机的核心，负责执行程序指令；存储器用于存储程序和数据；输入/输出口用于与外部设备进行数据交互；定时/计数器用于计时和计数；中断系统可以处理外部事件。
2. 单片机的工作原理单片机工作时，先从存储器中加载程序指令到CPU的指令寄存器中，然后CPU执行指令并根据需要从存储器中读取数据进行计算和操作，最后将结果写回存储器或输出到外部设备。
3. 单片机的编程语言单片机的程序可以使用汇编语言或高级语言编写。
汇编语言是一种低级语言，直接使用机器码进行编程，对硬件的控制更加精细，但编写和调试难度较大。
而高级语言（如C语言）可以将复杂的操作用简单的语句描述，易于编写和阅读，但对硬件的控制相对较弱。
二、单片机的接口技术1. 数字输入/输出接口（GPIO）GPIO是单片机与外部设备进行数字信号交互的通道。
通过配置GPIO的输入或输出状态，可以读取外部设备的状态或者输出控制信号。
GPIO的配置包括引脚的模式、电平状态和中断功能等。
应根据具体需求合理配置GPIO，以实现与外部设备的稳定通信。
2. 模拟输入/输出接口单片机通常具有模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC），用于模拟信号的输入和输出。
ADC将模拟信号转换为数字信号，以便单片机进行处理。
而DAC则将数字信号转换为模拟信号，用于驱动模拟设备。
模拟输入/输出接口的配置需要考虑转换精度、采样率和信噪比等因素。
3. 串行通信接口串行通信接口允许单片机与其他设备进行数据交换。
常见的接口包括UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）和I2C（串行外设接口），它们具有不同的通信速率和传输协议。
单片机原理及接口技术(余锡存)
1. 8255A
8255A内部结构包括三个并行数据输入/输出端口, 两个工
作方式控制电路, 一个读/写控制电路和 8 位总线缓冲器。
图 7.15 8255A （a） 内部结构; （b） 引脚
（1） 端口A、 B、 C。 A口: 是一个8位数据输出锁存器/缓冲器和一个8位数据
输入锁存器。
B口: 是一个8位数据输出锁存器/缓冲器和一个8位数据 输入缓冲器。 C口: 是一个8位数据输出锁存器/缓冲器和一个8位数据 输入缓冲器。
表 7.5 8255A的C口联络控制信号线
3. 8255A 的控制字 （1）
图 7.17 8255A的方式控制字
（2） 端口C置位/复位控制字
图 7.18 8255A端口C置位/复位控制字
例 1 要求A口工作在方式0输入, B口为方式1输出, C口高 4位PC7~PC4为输入, C口低4位PC3~PC0为输出。实现上述要 求的初始化程序为: MOV R1, ＃03H MOV A, ＃9CH ; 03H为 8255A 控制寄存器地址 ; 8255A工作方式字为 9CH
图 7.20 8031扩展打印机接口8255A
8255A 的方式1中OBF为低电平有效, 而打印机STB要求 下降沿选通。所以8255A采用方式0, 由PC0 模拟产生STB信号。
因PC7输入, PC0输出, 则方式选择命令字为: 10001110B=8EH。
自内部RAM 20H单元开始向打印机输出80个数据的程序 如下: MOV R0, ＃7FH ; R0
例 要求用 2764 芯片扩展 8031 的片外程序本例采用完全译码方法。
(1） 确定片数。
因0000H ~ 3FFFH的存储空间为16 KB,
所需芯片数=实际要求的存储容量/单个芯片的存储容量 = 16 KB/ 8 KB = 2（片）
单片机原理及接口技术
单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术（上）一、单片机基本原理单片机（Microcontroller）是由中央处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输入/输出接口（I/O）和定时/计数器等模块所组成的一个微型计算机系统。
单片机通过程序控制，能够完成各种控制任务和数据处理任务。
目前，单片机已广泛应用于计算机、通讯、电子、仪表、机械、医疗、军工等领域。
单片机的基本原理是程序控制。
单片机执行的程序，是由程序员以汇编语言或高级语言编制而成，存放在存储器中。
当单片机加电后，CPU按指令序列依次从存储器中取得指令，执行指令，并把执行结果存放到存储器中。
程序员通过编写的程序，可以对单片机进行各种各样的控制和数据处理。
单片机的CPU是整个系统的核心，它负责执行指令、处理数据和控制系统的各种操作。
CPU通常包括运算器、控制器、指令译码器和时序发生器等模块。
其中，运算器主要用于执行算术和逻辑运算；控制器用于执行指令操作和控制系统的运行；指令译码器用于识别指令操作码，并将操作码转化为相应的操作信号；时序发生器用于产生各种时序信号，确保系统按指定的时间序列运行。
存储器是单片机的重要组成部分，用于存储程序和数据。
存储器一般包括ROM、EPROM、FLASH和RAM等类型。
其中，ROM是只读存储器，用于存储程序代码；EPROM是可擦写可编程存储器，用于存储不经常改变的程序代码；FLASH是可擦写可编程存储器，用于存储经常改变的程序代码；RAM是随机存储器，用于存储数据。
输入/输出接口（I/O）用于与外部设备进行数据交换和通信。
单片机的I/O口可分为并行I/O和串行I/O两类。
并行I/O通常包括数据总线、地址总线和控制总线等，用于与外部设备进行高速数据传输。
串行I/O通常通过串口、I2C总线、SPI总线等方式实现，用于与外部设备进行低速数据传输。
定时/计数器是单片机中的重要组成部分，它可以产生各种时间、周期和脉冲信号，用于实现各种定时和计数操作。
单片机原理及接口技术
单片机原理及接口技术单片机是一种集成了微处理器、存储器和各种输入输出接口的微型计算机系统，它在现代电子设备中起着至关重要的作用。
单片机的原理和接口技术是单片机应用的核心，对于学习和应用单片机的人来说，深入了解单片机的原理和接口技术是非常重要的。
首先，让我们来了解一下单片机的原理。
单片机的核心是微处理器，它包括中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出端口（I/O口）等。
其中，中央处理器是单片机的大脑，负责执行程序和控制各种操作；存储器用于存储程序和数据；输入输出端口则是单片机与外部设备进行通信的接口。
单片机通过这些部件的协同工作，实现了各种功能和应用。
其次，让我们深入了解单片机的接口技术。
单片机的接口技术包括数字接口技术和模拟接口技术两大部分。
数字接口技术主要涉及数字输入输出、定时器、串行通信等方面，它是单片机与数字设备进行通信的重要手段；而模拟接口技术则涉及模拟输入输出、模数转换、比较器等方面，它是单片机与模拟设备进行通信的关键技术。
掌握好单片机的接口技术，可以让我们更灵活地应用单片机，实现更多样化的功能。
在实际应用中，单片机的原理和接口技术是紧密联系的。
只有深入理解单片机的原理，才能更好地应用其接口技术；而只有掌握了单片机的接口技术，才能更好地发挥单片机的功能和作用。
因此，学习单片机的原理和接口技术是至关重要的，它不仅可以帮助我们更好地理解单片机，还可以让我们更灵活地应用单片机，实现更多样化的功能。
总之，单片机原理及接口技术是单片机应用的核心，它对于学习和应用单片机的人来说至关重要。
通过深入了解单片机的原理和接口技术，我们可以更好地掌握单片机的工作原理和应用技巧，从而更好地应用单片机，实现更多样化的功能。
希望本文对大家对单片机原理及接口技术有所帮助。
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《单片机原理及接口技术》试卷（闭卷A卷）
一.单项选择题（每题1分，共20分）
1.DPTR为（）
A.程序计数器
B.累加器
C.数据指针寄存
器 D.程序状态字寄存
2.PSW的Cy位为（）
A.辅助进位标志
B.进位标志
C.溢出标志位
D.奇偶标志位
3.MCS－51单片机片内ROM容量为（）
A.4KB
B.8KB
C.128B
D.256B
4.MCS－51单片机片要用传送指令访问片外数据存储器，它的指令操作码助记符是以下哪个？（
）
A.MUL
B.MOVX
C.MOVC
D.MOV
5.direct表示（）
A.8位立即数
B.16位立即数
C.8位直接地址
D.16位地址
6.堆栈指针SP是一个（）位寄存器
A.8
B.12
C.13
D.16
7.定时器/计数器工作方式选择中，当M1M0＝11时，其工作方式为（）
A.方式0
B.方式1
C.方式2
D.方式3
8.定时器/计数器工作方式0为（）
A.13位定时/计数方式
B.16位定时/计数方式
C.8位可自动装入计数初值方式
D.2个8位方式
9.MCS－51的最小时序定时单位是（）
A.节拍
B.状态
C.机器周期
D.指令周期
10.＃data表示（）
A.8位直接地址
B.16位地址
C.8位立即数
D.16位立即数
11.主频为12MHz的单片机它的机器周期为（）
A.1/12微秒
B.0.5微秒
C.1微秒
D.2
微秒
12.MCS-51单片机在同一优先级的中断源同时申请中断时，CPU首先响应（）。
A.外部中断0
B.外部中断1
C.定时器0中断
D.定时器1中断
13.MOVC A ,@A+PC指令对于源操作数的寻址方式是（）
A.寄存器间接寻址
B.寄存器寻址
C.立即寻址
D.变地寻址
14. PSEN为（）A.复位信号输入端 B.地址锁存允许信
号输出端
C.程序存储允许输出端
D.程序存储器地址
允许输入端
15.MCS－51单片机的一个机器周期由（）个振荡脉冲组成。
A.2
B.4
C.6
D.12
16.MOVC A ,#30H指令对于源操作数的寻址方式
是（）
A.寄存器间接寻址
B.寄存器寻址
C.立即寻址
D.变地寻址
17.计算机能直接识别的语言为（）
A.汇编语言
B. 机器语言
C.自然语言
D.硬件和软件
18．PSW的OV位为（）
A.辅助进位标志
B.进位标志
C.溢出标志位
D.奇偶标志位
19．在单片机中（）为程序存储器。
A．ROM B. RAM C.EPROM D.EEPROM 20．能用紫外线光擦除ROM中的程序的只读存储器为（）
A.掩膜ROM
B.PROM
C.EPROM
D.EEPROM
二、填空（每题 2 分，共 10 分）
1、从单片机系统扩展的角度出发，单片机的引脚可以构成三总线结构，即总线、地址总线和总线。
2、ALE信号的作用是。
3、MOV A，40H 指令对于源操作数的寻址方式是
寻址。
4、PC存放的内容为：。
5、MCS-8051系列单片机字长是位，有
根引脚。
三、简答题：（共 25 分）
1、什么是单片机？简述单片机的应用领域。
（15 分）
2、什么叫中断？中断有什么特点？（10 分）
四.已知：（R1）=32H,(30H)=AAH,(31H)=BBH,(32H) =CCH,求执行下列指令后累加器A.50H.R6.32H.和P 1口中的内容。
(10分)
MOV A ,#30H
MOV 50H ,A
MOV R6 ,31H
MOV @R1 ,31H
MOV P1,32H
五、分析执行如下指令后，PSW中的Cy 、Ac、OV、P各为多少？ A中的结果用十进制表示是多少？（1 5分）
MOV A,#85H
ADD A，#0AEH
六、编程题：（每小题10分，共20分）
1、在程序中定义一个0——9的平方表，利用查表指令找出累加器A＝03的平方值。
（10分）
2、试采用两种方法编制程序，开放定时器T1的溢出中断。
（10分）
《单片机原理及接口技术》试卷（闭卷A卷）答案：一、单项选择题单项选择题（每题2 分，共 30 分）1-5 C B A B C 6-10 A D A A A 11-15 C A D C
D 16-20 C B C A C
二、填空（每题 2 分，共 10 分）
1、数据，控制
2、锁存低8位地址信号（或低8位地址锁存）
3、直接
4、下一条要执行的指令的地址
5、8，40
三、简答题：（每题 10 分，共 20 分
1、什么是单片机？单片机有何特点？课本1页答：单片微型计算机简称单片机，它是把微型计算机的各个功能部件：中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、定时/计数器及I/O接口电路等集成在一块芯片上，构成一个完整的微型计算机。
应用领域：（1）单片机在智能仪器仪表中的应用；（2）单片机在工业控制中的应用；（3）单片机在计算机网络与通信技术中的应用；（4）单片机在日常生活及家电中的应用。
2、什么叫中断？中断有什么特点？
答：(1)“中断”是指计算机在执行某段程序的过程中，由于计算机系统内、外的某种原因，当出现CPU以外的某种情况时，由服务对象向CPU发出中断请求信号，要求CPU暂时中断当前程序的执行而转去执行相应的处理程序，待处理程序执行完毕后，再返回继续执行原来被中断的程序。
(2)特点：分时操作；实时处理；故障处理。
四、（10分）
解：上述指令执行后的操作结果为：
（A）=AAH, （50H）＝AAH，
（R6）＝BBH,
（32H）=BBH,
（P1）＝CCH
五、( 10分) Cy=1,Ac=1,OV=1,P=0。
（A）=307
六、编程题：（每小题10分，共20分）
1、在程序中定义一个0——9的平方表，利用查表指令找出累加器A＝03的平方值。
解：编程如下：
ORG 0050H
MOV DPTR,#TABLE ；表首地址→DPTR
MOV A,# ；03→A
MOVC A ,@A+DPTR ；查表指令，25→A
SJMP $ ；程序暂停
TABLE:DB 0,1,4,9,16,25,36,49,64,81 ；定义0——9平方表
END
2、试采用两种方法编制程序，开放定时器T1的溢出中断。
解：编程如下：
MOV IE,88H
或者MOV A8H,88H
或者 SETB EA
SETB ET1。