选修-单片机作业第1/2次

第一次作业

第二次作业

1、51 系列单片机片内由哪几个部分组成？各个部件的最主要功能是什么？

51系列单片机的内部主要由以下几个部分组成，每个部件的主要功能如下：

1. **中央处理器（CPU）**：这是单片机的核心，负责执行程序指令和处理数据。它通常是一个8位的微处理器，具有布尔处理能力和位处理能力。

2. **存储器**：

   - **ROM（只读存储器）**：用于存储程序代码，通常是掩膜ROM或EPROM，用户在编程后无法更改。

   - **RAM（随机存取存储器）**：用于存储运行时的数据，如变量和临时数据。

3. **并行I/O接口**：提供多个8位并行端口（如P0、P1、P2、P3），用于与外部设备进行数据通信。

4. **串行接口**：通常包括一个全双工的串行端口（TXD、RXD），用于与其他设备进行串行通信。

5. **定时器/计数器**：提供至少两个16位的定时器/计数器（T0、T1），用于执行定时或计数任务。

6. **中断系统**：包含多个中断源和优先级控制，允许单片机在特定事件发生时暂停当前任务，转而处理中断请求。

7. **特殊功能寄存器（SFR）**：一组用于控制单片机特定功能的寄存器，如I/O端口控制、定时器设置、中断控制等。

8. **系统时钟电路**：提供时钟信号，是单片机运行的基础，确保指令的同步执行。

9. **电源电路**：为单片机提供稳定的电源供应。

这些部件共同协作，使得51系列单片机能够执行各种嵌入式应用任务。由于其结构简单、成本低廉且易于编程，51系列单片机在工业控制、家用电器、汽车电子等领域得到了广泛应用。

2、某51单片机系统的程序存储器用量约20KB，除使用片内的4KB ROM外，另外扩展16KB。请问EA信号应如何连接？

在51系列单片机中，EA（External Access）信号用于控制是否访问外部存储器。当EA信号连接到高电平（Vcc）时，单片机将访问外部存储器；当EA信号连接到低电平（GND）时，单片机将访问内部存储器。

对于您提到的系统，程序存储器总用量为20KB，其中片内ROM为4KB，需要额外扩展16KB的外部存储器。在这种情况下，您应该将EA信号连接到低电平（GND），以便单片机在执行程序时能够访问到外部扩展的存储器。

这样设置的原因是，当EA为低电平时，单片机的地址线可以直接访问外部存储器，而不需要通过内部ROM。由于片内ROM只有4KB，而程序需要的存储空间为20KB，所以必须使用外部存储器来提供额外的16KB空间。通过将EA连接到GND，确保了单片机在执行程序时会首先尝试从外部存储器中读取指令。

3、51 单片机程序状态字寄存器 PSW 各位的功能是什么？

51单片机的程序状态字寄存器（PSW）是一个8位的寄存器，用于存储程序执行过程中的状态信息。PSW的各位及其功能如下：

1. **CY (Carry Flag) - 位 7**：

   - 进位标志位。在算术运算中，如果产生了进位（例如加法中的进位或减法中的借位），CY位将被置为1。在逻辑运算中，如果结果为0，CY位也被置为1。

2. **AC (Auxiliary Carry Flag) - 位 6**：

   - 辅助进位标志位。在4位二进制运算中，如果产生了进位（例如BCD码的加法），AC位将被置为1。在某些特定的指令中，如ADD A, @Ri（带进位的寄存器间接寻址加法）指令，AC位也会被使用。

3. **F0 (Flag 0) - 位 5**：

   - 保留位。在51单片机的标准指令集中，F0位没有定义的功能，通常保持为0。但是，某些扩展指令集或特定应用可能会使用这个位。

4. **RS1 (Register Bank Select 1) - 位 4**：

   - 寄存器组选择位1。用于选择寄存器组，与RS0一起，可以提供4个不同的寄存器组（0、1、2、3），以便在不同的寄存器组之间切换。

5. **RS0 (Register Bank Select 0) - 位 3**：

   - 寄存器组选择位0。与RS1一起，用于选择寄存器组。

6. **OV (Overflow Flag) - 位 2**：

   - 溢出标志位。在算术运算中，如果结果超出了8位的范围，OV位将被置为1。例如，当两个正数相加得到一个负数，或者两个负数相加得到一个正数时，就会发生溢出。

7. **P (Parity Flag) - 位 1**：

   - 奇偶校验标志位。这个位反映了累加器（Accumulator）中1的个数的奇偶性。如果1的个数是偶数，P位为1；如果是奇数，P位为0。

8. **SF (Sign Flag) - 位 0**：

   - 符号标志位。这个位是累加器的最高位（即符号位），用于表示结果的正负。如果SF位为1，表示结果为负；如果为0，表示结果为正。

PSW寄存器的这些位在程序执行过程中非常重要，它们提供了程序状态的重要信息，可以用于条件跳转、中断处理和状态检查等。

4、51 单片机内部 RAM 可分为几个区？各区的地址区间及主要作用是什么？

51单片机的内部RAM（随机存取存储器）通常可以分为以下几个区域，每个区域的地址区间和主要作用如下：

1. **数据存储区（Data Memory）**：

   - 地址区间：通常从00H到1FH（即0x00到0x1F），共32个字节。

   - 主要作用：用于存储程序执行过程中的临时数据，如局部变量、中间计算结果等。

2. **特殊功能寄存器区（SFR）**：

   - 地址区间：从20H到2FH（即0x20到0x2F），共16个字节。

   - 主要作用：用于存储控制单片机各种功能的寄存器，如I/O端口控制寄存器、定时器/计数器控制寄存器、中断控制寄存器等。

3. **位寻址区（Bit Addressable Memory）**：

   - 地址区间：从20H到2FH（与SFR区重叠），但位寻址区是针对SFR区中的某些寄存器的特定位进行寻址。

   - 主要作用：允许程序员直接访问和操作SFR中特定寄存器的特定位，提供了更细粒度的控制。

4. **栈区（Stack Memory）**：

   - 地址区间：从30H到7FH（即0x30到0x7F），共128个字节。

   - 主要作用：用于存储程序执行过程中的返回地址和临时数据，如中断服务程序的返回地址、函数调用的局部变量等。

5. **外部数据存储器扩展区（External Data Memory Extension）**：

   - 地址区间：从80H到FFH（即0x80到0xFF），这部分地址空间用于访问外部RAM或ROM。

   - 主要作用：扩展单片机的存储能力，允许程序访问更大的数据存储空间。

需要注意的是，51单片机的标准内部RAM大小为128字节，但这个数字可能会根据不同的51系列单片机型号而有所不同。例如，某些型号可能具有更大的内部RAM。此外，外部数据存储器扩展区的大小和地址区间也会根据单片机的型号和外部存储器的配置而变化。

5、MCS-51 单片机的 PC 和 DPTR 都是 16 位寄存器，各有什么功能？

在MCS-51单片机中，PC（程序计数器）和DPTR（数据指针）都是16位寄存器，但它们的功能和用途有所不同：

1. **程序计数器（PC, Program Counter）**：

   - **功能**：PC用于存储下一条要执行的指令的地址。在执行指令时，CPU会自动从当前指令的地址（即PC的当前值）读取指令，然后更新PC以指向下一条指令的地址。这样，CPU就可以顺序地执行程序中的指令。

   - **特点**：PC是一个只读寄存器，程序员不能直接写入PC的值。它由CPU内部的指令执行流程控制。

2. **数据指针（DPTR, Data Pointer）**：

   - **功能**：DPTR用于存储外部数据存储器或程序存储器（ROM）的地址。它通常用于间接寻址模式，特别是在需要访问外部存储器或执行长地址空间操作时。DPTR由两个8位寄存器组成，分别是DPH（数据指针高字节）和DPL（数据指针低字节），它们共同组成一个16位地址。

   - **特点**：DPTR可以被程序员通过指令直接读写，以设置特定的外部数据存储器地址或ROM地址。在某些指令中，如MOVX A, @DPTR（将外部数据存储器的地址指向的数据移动到累加器A），DPTR用于指定操作的地址。

总结来说，PC是用于指令流控制的寄存器，它确保CPU能够顺序地执行程序中的指令；而DPTR则用于数据存储器的间接寻址，它允许CPU访问外部存储器或ROM中的特定位置。两者都是MCS-51单片机中非常重要的寄存器，对于程序的执行和数据访问起着关键作用。

第二次作业手写版