最新陕西科技大学单片机期末考试复习资料和试题汇总

一，原码、补码与反码

原码与真值的关系为

［X］原＝X, 0≤X<2n

2n-1－X －2n＜X≤0

由补码的概念引伸,当用n位二进制数表示整数X(1位为符号位,n-1位为数值位),模为2n时,数Ｘ的补码可表示为:

[X]补＝X 0≤X＜2 n-1

2n＋X －2 n-1≤X≤0

反码[X]反

一个正数的反码,等于该数的原码；

一个负数的反码,等于该负数的原码符号位不变(即为1),数值位按位求反(即0变1,1变0)

[X]反＝X 0≤X＜2 n-1

(2n-1)+X -2 n-1

综上所述可归纳为:

正数的原码、反码、补码就是该数本身；

负数的原码其符号位为1,数值位不变；

负数的反码其符号位为1,数值位逐位求反；

负数的补码其符号位为1,数值位逐位求反并在末位加1。

二，溢出的判别

双高位判别法

利用符号位(Kn-1位)及最高数值位(Kn-2位)的进位情况来判断是否发生了溢出。

CS :若符号位发生进位,则CS＝1；

否则CS＝0。

CP :若最高数值位发生进位,则CP＝1；

否则CP＝0。

当两个正数补码相加时,若数值部分之和大于2n-1,则数值部分必有进位CP＝1;而符号位却无进位CS＝0。这时CSCP的状态为“01”,发生正溢出。

当两个负数补码相加时,若数值部分绝对值之和大于2n-1,则数值部分补码之和必小于2n-1,CP＝0；而符号位肯定有进位CS＝1,这时CSCP的状态为“10”,发生负溢出。

当不发生溢出时,CS和CP的状态是相同的,即CSCP的状态为“00”或“11”。

三，一台计算机具有的所有指令的集合称为该计算机的指令系统。

MCS—51系列单片机的指令系统共有111条指令，在储存空间与执行时间上都有较高的效率，还含有丰富的位操作指令。

按其功能可分为数据传送、算术运算、逻辑运算、程序转移、位操作等5个大类。

按指令执行时间：单机器周期指令64条，双机器周期指令45条，乘、除2条指令的执行时间为4个机器周期

四，指令格式。

一条汇编语言指令中最多包含5 个区段, 如下所示:

［标号:］操作码［目的操作数］［,源操作数］［;注释］LOOP: ADD A, #10H ;(A) ←(A)+10H

5个区段之间要用分隔符分开: 标号与操作码之间用“: ”隔开, 操作码与操作数之间用空格隔开, 操作数与注释之间用“;”隔开, 如果操作数有两个以上, 则在操作数之间要用逗号“,”隔开(乘法指令和除法指令除外)。

五，MCS-51单片机汇编指令常用符号

Rn—当前选定的寄存器区中的8个工作寄存器R0～R7, 即n=0～7。

Ri—当前选定的寄存器区中的2个寄存器R0、R1, i=0、1。

direct—表示直接寻址的地址；8位内部RAM单元的地址：内部数据区RAM单元(00H～7FH)或特殊功能寄存器地址（80H～0FFH)。

＃data—指令中的8位常数，＃表示立即数。

＃data16—指令中的16位常数。

addr16——16 位的目的地址, 用于LJMP, LCALL指令, 可指向64 KB程序存储器地址空间。

addr11——11位的目的地址, 用于AJMP, ACALL指令。目的地址必须与下一条指令的第一个字节在同一个2KB程序存储器地址空间范围之内。

rel——相对地址，8 位带符号的偏移量字节, 用于SJMP和所有条件转移指令中。偏移量相对于下一条指令的第一个字节计算, 在－128～+127 范围内取值。

bit——内部数据RAM或特殊功能寄存器中的可直接寻址位。DPTR——数据指针, 可用作16 位的地址寄存器。

A——累加器。

B——寄存器, 用于MUL和DIV指令中。

C——进位标志或进位位。

@——间接寻址寄存器或基址寄存器的前缀, 如@Ri,@DPTR。

/——位操作数的前缀, 表示对该位取反，但不影响该位原值。(X)——X中的内容。

((X))——由X寻址的单元中的内容。

←——箭头左边的内容被箭头右边的内容所代替。

六，在MCS -51单片机指令系统中, 有以下7种寻址方式:

（1）立即寻址;

（2）直接寻址;

（3）寄存器寻址;

（4）寄存器间接寻址;

（5）基址寄存器加变址寄存器间接寻址;

（6）相对寻址;

（7）位寻址。

七，例题。

例：设内部RAM单元(30H)＝40H，(40H)＝10H, (l0H)=00H，端口(P1)=CAH，分析一下程序执行后各个单元及寄存器、P2口的内容

MOV R0,#30H ; (R0)←30H, 78 30

MOV A,@R0 ; (A)←((R0)), E6

MOV R1, A ; (R1)←(A), F9

MOV B,@R1 ; (B)←((R1)), 87 F0

MOV @R1, P1 ; ((Rl))←(P1), A7 90

(PC)=1FF1H,

(A)＝51H(81的十六进制数)

例设(R0)=30H, (30H)=4AH, (A)=28H,则:

XCH A,@R0

结果为: (A)=4AH, (30H)=28H

XCHD A,@R0

结果为: (A)=2AH, (30H)=48H

SW AP A

结果为: (A)=82H

例：若在外部ROM/EPROM中2000H单元开始依次存放0～9的平方值，数据指针(DPTR)=3A00H，用查表指令取出2003H单元的数据后，要求保持DPTR中的内容不变。完成以上功能的程序如下:

MOV A, #03H ; (A)←03H, 7403

PUSH DPH ; C083

PUSH DPL ; C082

MOV DPTR, #2000H ; (DPTR)←2000H, 90 20 00

MOVC A, @A+DPTR ; (A)←(2000H+03H),93

POP DPL ; D0 82

POP DPH ; D0 83

执行结果: (A)=09H ，(DPTR)=3A00H。

例: 进入中断服务子程序时, 把程序状态寄存器PSW、累加器A、数据指针DPTR进栈保护。设当前SP为60H。则程序段

PUSH PSW

PUSH ACC

PUSH DPL

PUSH DPH

执行后, SP内容修改为64H, 而61H、62H、63H、64H单元中依次栈入PSW、A、DPL、DPH的内容。当中断服务程序结束之前, 如下程序段(SP保持64H不变)

POP DPH

POP DPL

POP ACC

POP PSW

执行之后, SP内容修改为60H, 而64H、63H、62H、61H单元中的内容依次弹出到DPH、DPL、A、PSW中。

MCS -51 提供一个向上升的堆栈, 因此SP设置初值时要充分考虑堆栈的深度, 要留出适当的单元空间, 满足堆栈的使用。

例1:双字节无符号数加法(R0 R1)+(R2 R3)→(R4 R5)；R0、R2、R4存放16位数的高字节,R1、R3、R5存放低字节。假设其和不超过16位,其编程如下。

(A)=56H,

(B)=lCH,

OV=1,

CY=0 ,

P=0。

1）逻辑"与"指令

ANL A, Rn;(A)←(A)AND(Rn), 58～5F

ANL A, direct;(A)←(A)AND（direct), 55 direct

ANL A, @Ri;(A)←(A)AND(Ri), 56～57

ANL A, ＃data;(A)←(A)AND #data , 54 data

ANL direct, A;(direc)←(direct)AND(A), 52 direct

ANL direct, ＃data

;(direct)←(direct) AND #data , 53 direct data

功能: 将两个操作数的内容按位进行逻辑与操作, 并将结果送回目的操作数的单元中。

例如(A)=FAH=11111010B,(R1)=7FH=01111111B

ANL A,Rl; (A)←11111010A01111111

结果为:(A)=01111010B=7AH。

逻辑“与”ANL指令常用于屏蔽(置位)字节中某些位。若清除某位,则用“0”和该位相与；若保留某位,则用“1”和该位相与。

例如:(Pl)=C5H=11000101B，屏蔽P1口高4位

ANL P1,#0FH;(Pl)←(P0)AND 00001111

结果为:(P1)=05H=00000101B。

2）逻辑“或”指令

ORL A, Rn;(A)←(A)OR(Rn), 48～4F

ORL A, direct;(A)←(A)OR(direct), 45 direct

ORL A, @Ri;(A)←(A)OR((Ri)), 46～47

ORL A, ＃data;(A)←(A)OR#data , 44 data

ORL direct, A;(direct)←(direct)OR (A), 42 direct

ORL direct, ＃data

;(direct)←(direc)OR #data ,43 direct data

功能：将两个操作数的内容按位进行逻辑或操作, 并将结果送回目的操作数的单元中。

例: 若(A)=C0H, (R0)=3FH, (3F)=0FH

执行指令:ORL A,@R0 ；(A)←(A)OR((R0)

结果为:(A)=CFH

例: 根据累加器A中4～0位的状态,用逻辑与、或指令控制P1口4～0位的状态,Pl口的高3位保持不变。

ANL A,#00011111B；屏蔽A的高3位

ANL P1,#11100000B；保留P1的高3位。

ORL P1 A；

若上述程序执行前:

(A)=B5H=10110101B,(Pl)=6AH=01101010B,

则执行程序后

(A)=15H=00010101B,(Pl)=75H=01110101B

3）逻辑“异或”指令

XRL A, Rn;(A)←(A) XRL(Rn), 68 ～6F

XRL A, direct ;(A)←(A) XRL (direct), 65 direct

XRL A, @Ri;(A)←(A) XRL ((Ri)), 66 ～67

XRL A, ＃data;(A)←(A) XRL #data, 64 data

XRL direct, A;(direct)←(direct) XRL(A), 62 direct

XRL direct, ＃data

; (direct)←(direct) XRL #data, 63 direct data

功能: 将两个操作数的内容按位进行逻辑异或操作, 并将结果送回到目的操作数的单元中。

例如:若(A)=B5H=10110101B,

执行下列指令:

XRL A,#0F0H ; A的高4位取反,低4位保留

MOV 30H,A ;(30H)←(A)=45H,

XRL A,30H ; 自身异或使A清零

执行后结果:

(A)=00H。

4）简单逻辑操作指令

CLR A ; 对累加器A清“0”E4

CPL A ; 对累加器A按位取反F4

上例中用异或指令使累加器清零,需要两条双字节指令

MOV 30H, A 和XRL A, 30H

共占用四字节存储空间。

MOV A,#00H

实现累加器清零,也需一条双字节指令

不影响Cy, AC, OV等标志

例：双字节数求补码。

解：对于一个16位数，R3存高8位，R2存低8位，求补结果仍存R3、R2求补的参考程序如下:

MOV A,R2 ; 低8位数送A

CPL A ;低8位数取反

ADD A, #01H ; 加1得低8位数补码

例:设(SP)=30H,标号为SUB1的子程序首址在2500H, 执行指令:

3000H: LCALL SUBl ；(PC)=3000H

结果: (SP)=32H,(31H)=03H,(32H)=30H,(PC)=2500H。

2300H :ACALL SUB2 ; (PC)=2300H

执行该指令后：(PC)+2=2302H,(0010 0011 0000 0010)

可调用子程序的2KB范围为2000H～27FFH.

07FEH:ACALL SUB3 ;(PC)=07FEH

执行该指令后,(PC)+2=0800H ,(0000 1000 0000 0010)

可调用子程序的2KB范围为0800H～0FFFH。

十，程序设计。

例 1 两个无符号双字节数相加。

设被加数存放于内部RAM的40H（高位字节）, 41H（低位字节）, 加数存放于50H（高位字节）, 51H（低位字节）, 和数存入40H和41H单元中。

程序如下:

START: CLR C ; 将Cy清零

MOV R0, ＃41H ; 将被加数地址送数据指针R0

MOV R1, ＃51H ; 将加数地址送数据指针R1

AD1: MOV A, @R0 ; 被加数低字节的内容送入A

ADD A,@R1 ; 两个低字节相加

MOV @R0, A ; 低字节的和存入被加数低字节中

DEC R0 ; 指向被加数高位字节

DEC R1 ; 指向加数高位字节

MOV A, @R0 ; 被加数高位字节送入A

ADDC A, @R1 ; 两个高位字节带Cy相加

MOV @R0, A ; 高位字节的和送被加数高位字节

RET

例2 将两个半字节数合并成一个一字节数。

设内部RAM 40H, 41H单元中分别存放着8 位二进制数, 要求取出两个单元中的低半字节, 并成一个字节后, 存入50H单元中。

START: MOV R1, ＃40H ; 设置R1为数据指针

MOV A, @R1 ; 取出第一个单元中的内容

ANL A, ＃0FH ; 取第一个数的低半字节

SW AP A ; 移至高半字节

INC R1 ; 修改数据指针

XCH A, @R1 ; 取第二个单元中的内容

ANL A, ＃0FH ; 取第二个数的低半字节

ORL A, @R1 ; 拼字

MOV 50H, A ; 存放结果

RET

ADD A,R6

MOV R4,A

MOV A,R5

ADDC A,#00H

MOV R5,A

RET

例5 3个无符号单字节整数分别存于R1、R2、R3中,找出其中最大数放于R0中。算法：首先将R0清零；

然后进行(R1 )与(R0)减法,若(R1)-(R0)>0,则

(R1)>(R0〉,把( R1)送(R0);否则(R0)保持不变。

将(R0)分别与(R2)和(R3)比较,比较处理的方法

与上面相同；

比较3次后,R0中即为3数中的最大数。

采用地址译码器的多片程序存储器的扩展。

例要求用2764芯片扩展8031的片外程序存储器空间,

分配的地址范围为0000H～3FFFH。

解:采用完全译码的方法,每个单元只占用唯一的1个地址。

宇片数：

(末地址-首地址)+1=(3FFFH-0000H)+1=4000H=214

字片数=4000H÷2000H=2(片)

位片数:

位片数=单元位数/芯片位数=1

总片数=字片数×位片数=2×1=2(片)

分配地址范围:

第1片: 0000 0000 0000 0000 (0000H)

0001 1111 1111 1111 (1FFFH)

第2片: 0010 0000 0000 0000 (2000H)

0011 1111 1111 1111 (3FFFH)

十一，中断

1) 外部中断源

INT0(P3.2)端口、INT1 (P3.3)

TCON的IE0、IE1，中断请求标志。

触发方式：

脉冲下降沿触发

电平触发

由TCON寄存器中的IT0、IT1来决定。

IE0：外部中断INT0的请求标志位。

IT0：外部中断INT0触发方式控制位。软件置1或清0:

IT0=1 时，外部中断INT0为下降沿触发。

IT0=0时，外部中断INT0为电平触发。

IE1：为外部中断INT1的请求标志位。功能与IE0相同。

IT1：外部中断INT1触发方式控制位。功能与IT0相同。

2) 内部中断源

定时器T0和T1溢出中断源、串行口发送／接收中断源。

2个定时器／计数器：T0和T1。

当计数器计满溢出时，分别产生溢出中断，使各自的中断标志位TF0、TF1置1，产生中断请求标志。

TF0和TF1为TCON寄存器中的2位。

TF0：定时器T0的溢出中断标志位。由T0回零溢出引起。TF1：定时器T1的溢出中断标志位。由T1回零溢出引起。

8031复位后，TCON被清0。

TI/RI：串行I/O中断，完成一帧字符发送/接收引起。

串行口发送／接收中断源。其中断标志位占用SCON寄存器中的2位，它们是发送中断请求标志TI和接收中断请求

TI：串行口内部发送中断请求标志位。当串行口发送完一个字符后，由内部硬件使发送中断标志TI置位。产生中断请求标志。

RI：串行口内部接收中断请求标志位。当串行口接收到一个字符后，由内部硬件使接收中断请求标志位RI置位。产生中断请求标志。

串行口的发送中断TI，和接收中断RI，共用一个内部中断源。它们逻辑“或”后，作为一个内部的串行口中断源。

TI RI：CPU 响应中断后，执行中断服务程序时，并不自动清0，需要在中断服务程序中用清零指令完成

1) 中断允许控制

MCS - 51单片机有5个中断源, 为了使每个中断源都能独立地被允许或禁止, 以便用户能灵活使用, 它在每个中断信号的通道中设置了一个中断屏蔽触发器。

只有该触发器无效, 它所对应的中断请求信号才能进入CPU, 即此类型中断开放。否则, 即使其对应的中断标志位置1, CPU也不会响应中断, 即此类型中断被屏蔽了。同时CPU 内还设置了一个中断允许触发器, 它控制CPU能否响应中断。

脉冲计数：C= 100ms/2μs =5 ×104

则计数初值：TC= 216- 5 ×104 =15536

=3CB0H

TMOD：T0 M1M0 =01，C/T=0，GA TE=0

T1可任意设置

TMOD= 0000001

1) 方式0 的应用

例1 利用定时器输出周期为 2 ms的方波, 设单片机晶振频率为6 MHz。

选用定时器/计数器T0 作定时器, 输出为P1.0 引脚, 2 ms 的方波可由间隔 1 ms的高低电平相间而成, 因而只要每隔 1 ms对P1.0 取反一次即可得到这个方波。

定时 1 ms的初值:

因为机器周期=12÷6 MHz= 2 μs

所以 1 ms内T0 需要计数N次:

N= 1 ms÷2 μs = 500

使用方式0 的13 位计数器即可, T0 的初值X为：

X=M－N=8192－500=7692=1E0CH

（0001111000001100）

但是, 因为13 位计数器中, 低8 位TL0 只使用了5 位, 其余码均计入高8 位TH0 的初值, 则T0 的初值调整为

（0001111000001100）

TH0=0F0H, TL0=0CH

TMOD初始化: TMOD=00000000B=00H

（GATE=0, C/T=0, M1=0, M0=0）

TCON初始化: 启动TR0=1

IE初始化: 开放中断EA=1, 定时器T0 中断允许ET0=1

程序清单如下:

ORG 0000H

AJMP START; 复位入口

ORG 000BH

AJMP T0INT ; T0中断入口

ORG 0030H

START: MOV TH0, ＃0F0H ; T0赋初值

MOV TL0, ＃0CH

MOV TMOD, ＃00H

SETB ET0 ; 开T0中断

SETB EA ; 开总允许中断

SETB TR0 ; 启动T0

MAIN: AJMP MAIN ; 主程序

T0INT: CPL P1.0

MOV TL0, ＃0CH

MOV TH0, ＃0F0H

RETI

2) 方式1应用

方式1 与方式0 基本相同, 只是方式1 改用了16 位计数器。要求定时周期较长时, 13 位计数器不够用, 可改用16 位计数器。

例2 已知某生产线的传送带上不断地有产品单向传送, 产品之间有较大间隔。使用光电开关统计一定时间内的产品个数。假定红灯亮时停止统计, 红灯灭时才在上次统计结果的基础上继续统计, 试用单片机定时器/计数器T1的方式1完成该项产品的计数任务。

(1) 初始化: TMOD=11010000B=0D0H

（GA TE=1, C/T=1, M0M1=01）

TCON=00H

(2) T1在方式1时, 溢出产生中断, 且计数器回零, 故在中断服务程序中, 需用R0计数中断次数, 以保护累积计数结果。

(3) 启动T1计数, 开T1中断。

程序清单如下: ORG 0000H

AJMP START ; 复位入口

ORG 001BH

AJMP T1INT ; T1中断入口

ORG 0100H

START: MOV SP, ＃60H ; 初始化程序

MOV TCON, ＃00H

MOV TMOD, ＃0D0H

MOV TH1, ＃00H

MOV TL1, ＃00H

MOV R0, ＃00H ; 清中断次数计数单元

MOV P3, ＃28H; 设置P3.5第二功能

SETB TR1 ; 启动T1

SETB ET1; 开T1中断

SETB EA ; 开总中断

MAIN: ACALL DISP ; 主程序, 调显示子程序

…

ORG 0A00H

T1INT: INC R0 ; 中断服务子程序

RETI

DISP: …; 显示子程序

RET

3) 方式 2 应用

方式2 是定时器自动重装载的操作方式, 在这种方式下, 定时器0 和 1 的工作是相同的, 它的工作过程与方式0、方式 1 基本相同, 只不过在溢出的同时, 将8 位二进制初值自动重装载, 即在中断服务子程序中, 不需要编程送初值, 这里不再举例。定时器T1 工作在方式 2 时, 可直接用作串行口波特率发生器,

4) 方式3 的应用

定时器T0 工作在方式 3 时是 2 个8 位定时器/计数器。且TH0 借用了定时器T1 的溢出中断标志TF1和运行控制位TR1。

例3 假设有一个用户系统中已使用了两个外部中断源, 并置定时器T1 于方式2, 作串行口波特率发生器用, 现要求再增加一个外部中断源, 并由P1.0 口输出一个5K Hz 的方波（假设晶振频率为6 MHz）。

在不增加其它硬件开销时, 可把定时器/计数器T0 置于工作方式3, 利用外部引脚T0端作附加的外部中断输入端, 把TL0 预置为0FFH, 这样在T0 端出现由1至0 的负跳变时, TL0 立即溢出, 申请中断, 相当于边沿激活的外部中断源。在方式3下, TH0 总是作8 位定时器用, 可以靠它来控制由P1.0 输出的 5 kHz方波。

由P1.0 输出5 kHz的方波, 即每隔100 μs使P1.0 的电平发生一次变化。则TH0中的初始值X=M－N=256－100/2=206。

MOV TL0, ＃0FFH

MOV TH0, ＃206

MOV TL1, ＃BAUD ; BAUD根据波特率要求设置常数

MOV TH1, ＃BAUD

MOV MOD, ＃27H ; 置T0工作方式3

; TL0工作于计数器方式

MOVTCON, ＃55H ; 启动定时器T0、T1, 置外部中断0 和1

; 为边沿激活方式

MOVIE, ＃9FH ; 开放全部中断

TL0 溢出中断服务程序（由000BH单元转来）:

TL0INT: MOV TL0, ＃0FFH

…; 外部引脚T0 引起中断处理程序

RETI

TH0 溢出中断服务程序（由001BH转来）:

TH0INT: MOVTH0, ＃206

CPL P1.0

RETI

此处串行口中断服务程序、外中断0和外中断1的中断服务程序没有列出。

例

设MCS-51单片机系统时钟频率ФCLK为6MHZ，请编出利用定时/计数器T0在P1.0引脚上产生周期为2秒，占空比为50%的方波信号的程序

（1）主程序

1）T0工作方式的设定：选择方式1（16位方式）

（最大定时131ms）

2）定时常数的设定：

TC=216-100ms/2μs =15536=3CB0H

即：TH0应装3CH，TL0应装B0H。

MOV A,@R0 ; 寄存器，寄存器间址

MOV RI,#50H ; 寄存器，立即寻址

MOV DPTR,#1000H ; 寄存器，立即数

MOVX @DPTR,A ; 寄存器间址，寄存器寻址

MOVC A,@A+PC ; 寄存器，变址寻址

ADD A,R0 ; 寄存器，寄存器寻址

MOV C,20H ; 位寄存器，位地址寻址

●已知内部数据存储器40H单元中的内容为67H，4lH单元中的内容为68H，试分析下段程序执行后，

各有关单元中的内容。

MOV A,40H

MOV R1,A

MOV R0,#4lH

MOV A,@R0

MOV 40H,A

MOV R1,A

MOV R0,#66H

(40H)= 68H (41H)= 68H A= 68H R0= 66H R1= 68H

●试比较指令SJMP rel、AJMP addrl和LJM addrl6的不同之处。

SJMP rel ;相对转移，rel是相对PC的8位偏移地址。

AJMP addr11 ;绝对转移，转移时PC10~PC0被11位addr11地址替换。

LJMP addrl6 ;长转移，转移时PC被16位addr11地址替换。

●写出共阴和共阳极LED显示器的“0267”的字形码。（共阴：3FH 5BH 7DH 07H）（共阳：C0H C4H 82H

F8H

三、应用设计

●画出MCS-51单片机上电复位电路图。

●画出MCS-51单片机按纽复位电路图。