专题四 MCS -51 系列单片机的硬件结构（教案）-山东省职教高考《单片机技术与应用》（高教版） 专题复习讲练测

专题四 MCS -51 系列单片机的硬件结构（教案）-《单片机技术与应用》高教版-专题复习讲练测 [考纲要求] 1. 理解MCS-51单片机的基本硬件结构 2. 掌握各个功能模块的特点和作用 3. 了解内部和外部存储器的组织结构 4. 理解并行I/O口的工作原理和应用 5. 掌握定时器/计数器的工作模式和配置方法 6. 了解串行通信接口的特点和使用方法 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 一、CPU CPU(中央处理器)是整个单片机的核心，它由运算器和控制器组成，主要功能是完成指令的运行、控制、数据运算和位处理等。 二、内部存储器 存储器是用来存放序和据的，包括程序存储器 (ROM)和数据存储器(RAM)。 （1）程序存储器(ROM)要用于放序、常表格，单片机的序储器，就不会改变，掉电时也不会消失，只能被读出来执行。要想改变程序存储器中的内容，只能通过重新写入来实现。 （2）数据器存储器(RAM)要用于放可随机读写的据，电或复位时数据会丢失。 三、并行I/0口 并行I/0 口(输/输出接口) 的作用是把来自外部设备(简称外设)的信息传送给单片机，把单片机处理后的数据传回外设。并行是指可同时传送多位数据，一般为8 位。MCS -51系列单片机内部共有4个8位的双向并行 I/0 (POP1P2 用于实现数据的并行输人和输出。 四、定时器/计数器 MCS -51 系列单片机内部有2个16 位定时器/计数器，分别是定时器/计数器0和定时器计数器1，也称为T0、T1。它们的主要功能是实现定时或计数功能，并以其定时或计数的结果来完成控制功能。 五、可编程全双工串行口 可编程全双工串行口用于实现单片机与其他设备之间的串行数据传输。串行是指数据一位一位地传输，因而需要的数据线较少，可以降低成本，但传输速率较慢。MCS -51 系列单片机有1个全双工的串行口，可以同时接收数据和发送数据。 六、中断系统 中断是指单片机暂停正在执行的程序而转去处理其他操作，处理后返回暂停处继续执行程序。MCS -51 系列单片机共有 5 个中断源，即2 个外部中断源，2 个定时器/计数器中断源，1个串行口中断源。 七、内部数据存储器 内部数据存储器分为两个部分，低128 B 的数据存储器和高128 B 的专用寄存器。这两个部分的地址空间是连续的，低128 B 才真正提供给用户使用。内部数据存储器的地址分配情况见表2-1。 八、外部数据存储器 单片机进行连续的大量数据采集时，内部提供的数据存储器是远远不够的，这时可以利用MCS -51 系列单片机的扩展功能，在芯片外部扩展数据存储器，最大扩展容量为 64KB，地址范围为0000H~FFFFH。 九、程序存储器 MCS-51 系列单片机内部具有 4KB 的 ROM，地址范为0000H~OFFFH，一般不需要扩展外部 ROM。如果有特殊需要，才扩展外部程序存储器。单片机是通过EA引脚来控制使用内部ROM 和外部 ROM 的。当EA =1 时，单片机读取内部 ROM 的程序。若超过这个地址范围CPU自动读取外部程序存储器。当EA =时，CPU 完全读取外部程序存储器。当读取外部程序存储器时，单片机的PSEN端变为低电平。当读取内部程序存储器时，单片机的PSEN保持高电平。 在内部程序存储器中，用户在编写程序时要注意，0003H ~0023H有5个中断口地址主程序一定要存放在0023H 之后的存储单元中。因此，一般要在 0000H 单元放一条绝对跳转指令，用户程序则由转移之后的地址开始执行，以下是5 个中断人口地址: （1）0003H:外部中断0入口。 （2）000BH:定时器TO溢出中断入口。 （3）0013H:外部中断1入口。 （4）001BH:定时器T1溢出中断人口。 （5）0023H:串行口中断入口。 [真题练讲] 1.(2019年山东省统一考试)MCS-51单片机采用什么总线结构? A. 冯·诺依曼结构 B. 哈佛结构 C. RISC结构 D. CISC结构 答案: B 解析: MCS-51单片机采用哈佛结构,数据存储器和程序存储器使用独立的总线。 2.(2019年山东省统一考试)MCS-51单片机的内部数据存储器不包括以下哪个部分? A. 片内RAM B. 特殊功能寄存器 C. ROM D. 堆栈 答案: C 解析: MCS-51的内部数据存储器包括片内RAM和特殊功能寄存器,不包括ROM。 3.(2023年湖南省统一考试）MCS-51单片机最多可以扩展多大的外部数据存储器? A. 32KB B. 64KB C. 128KB D. 256KB 答案: B 解析: MCS-51单片机可以扩展最大64KB的外部数据存储器,受16位地址总线限制。 4.(2018年山东省统一考试)MCS-51单片机的程序存储器采用什么类型的存储器? A. RAM B. ROM C. EEPROM D. 以上都可以 答案: D 解析: MCS-51的程序存储器可以是ROM、EPROM、Flash等类型,根据具体型号而定。 5.(2019年辽宁省统一考试)MCS-51单片机的P0口除了作为I/O口外,还可以用作什么? A. 只能作为数据总线 B. 只能作为地址总线 C. 可以作为数据总线和地址低8位 D. 只能作为I/O口 答案: C 解析: P0口具有多功能性,可作为I/O口,也可在访问外部存储器时作为数据总线和地址低8位。 [限时练讲] 1. MCS-51系列单片机的CPU是多少位的? A. 4位 B. 8位 C. 16位 D. 32位 答案: B 解析: MCS-51系列单片机采用8位CPU,这是其基本特征之一。 2. MCS-51单片机内部RAM的总容量是多少? A. 128字节 B. 256字节 C. 512字节 D. 1024字节 答案: B 解析: MCS-51单片机内部RAM总容量为256字节,其中低128字节为通用数据存储器。 3. MCS-51单片机有多少个8位并行I/O口? A. 2个 B. 3个 C. 4个 D. 5个 答案: C 解析: MCS-51单片机有4个8位并行I/O口,分别是P0、P1、P2和P3。 4. MCS-51单片机内部有几个16位定时器/计数器? A. 1个 B. 2个 C. 3个 D. 4个 答案: B 解析: MCS-51单片机内部有2个16位定时器/计数器,分别是T0和T1。 5. MCS-51单片机的串行通信接口采用什么方式工作? A. 同步 B. 异步 C. 半双工 D. 单工 答案: B 解析: MCS-51单片机的串行通信接口采用异步方式工作,可实现全双工通信。 6. MCS-51单片机共有多少个中断源? A. 3个 B. 4个 C. 5个 D. 6个 答案: C 解析: MCS-51单片机有5个中断源,包括2个外部中断、2个定时器中断和1个串行口中断。 7. MCS-51单片机常用的晶振频率是多少? A. 8MHz B. 10MHz C. 12MHz D. 16MHz 答案: C 解析: MCS-51单片机通常使用12MHz的晶体作为时钟源,但也可以使用其他频率的晶体。 8. MCS-51单片机的P0口和P2口在访问外部存储器时有什么特殊功能？ 解析：P0和P2在访问外部存储器时的功能： (1) P0：作为8位数据总线和地址低8位(复用) (2) P2：作为地址高8位 (3) 访问外部存储器时,P0先输出地址低8位,然后输出/输入数据 (4) P2保持地址高8位不变,直到访问结束 9. 描述MCS-51单片机的定时器中断过程。 解析：定时器中断过程： (1) 定时器计数溢出,产生中断请求 (2) CPU响应中断,保存当前程序状态 (3) 跳转到相应的中断服务程序 (4) 执行中断服务程序 (5) 返回主程序,恢复之前的程序状态 (6) 继续执行被中断的程序 10. MCS-51单片机如何实现外部存储器的扩展？需要哪些信号？ 解析：外部存储器扩展： (1) 使用P0作为数据总线,P2作为地址高8位 (2) 需要的信号：ALE(地址锁存使能)、PSEN(程序存储器读取)、RD(读信号)、WR(写信号) (3) 使用74系列锁存器锁存地址低8位 (4) 根据需要选择合适容量的存储芯片 (5) 可能需要地址译码器选择不同的存储芯片 11. 解释MCS-51单片机的看门狗定时器的作用和工作原理。 解析：看门狗定时器： (1) 作用：防止程序跑飞,提高系统可靠性 (2) 原理：定时器定期复位,如果程序正常运行,会在定时器溢出前重置 (3) 如果程序出错,没有及时重置定时器,系统将自动复位 (4) 通过特殊功能寄存器WDTRST控制 (5) 需要在程序中定期写特定值到WDTRST 12. MCS-51单片机的串行通信如何实现不同的波特率？ 解析：串行通信波特率设置： (1) 使用定时器1产生波特率时钟 (2) 通过SMOD位和定时器1的模式选择波特率 (3) 常用模式：定时器1的模式2(8位自动重装) (4) 波特率计算公式：波特率 = (2^SMOD * 振荡频率) / (32 * 12 * (256-TH1)) (5) 通过调整TH1值可以得到不同的波特率 [学法建议] 重点复习知识点： 1. CPU(中央处理器)是整个单片机的核心，它由运算器和控制器组成，主要功能是完成指令的运行、控制、数据运算和位处理等。 2. 并行I/0 口(输/输出接口) 的作用是把来自外部设备(简称外设)的信息传送给单片机，把单片机处理后的数据传回外设。并行是指可同时传送多位数据，一般为8 位。MCS -51系列单片机内部共有4个8位的双向并行 I/0 (POP1P2 用于实现数据的并行输人和输出。 3. 可编程全双工串行口用于实现单片机与其他设备之间的串行数据传输。串行是指数据一位一位地传输，因而需要的数据线较少，可以降低成本，但传输速率较慢。MCS -51 系列单片机有1个全双工的串行口，可以同时接收数据和发送数据。 4. 内部数据存储器分为两个部分，低128 B 的数据存储器和高128 B 的专用寄存器。这两个部分的地址空间是连续的，低128 B 才真正提供给用户使用。 5. MCS-51 系列单片机内部具有 4KB 的 ROM，地址范为0000H~OFFFH，一般不需要扩展外部 ROM。如果有特殊需要，才扩展外部程序存储器。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$