考点1 硬件组成结构与特点《单片机原理与应用》四川省（对口招生）电子信息类 知识点讲解

四川省（电子信息大类）对口招生《单片机原理与应用》 复习讲义 模块 2 单片机硬件结构 考点一 硬件组成结构及特点 【考纲要求】 1. 掌握单片机的硬件组成结构。 2. 掌握ROM和RAM的结构特点。 【知识网络】 【知识和技能要点】 一、单片机内部结构 单片机内部有1个8位的CPU,4KB的ROM,128B的RAM(用户可用区),2个16位定时器/计数器(TO,T1),4个8位双向并行I/O口(PO-P3),1个可编程全双工串行口，5个中断源，1个时钟电路，3条总线(地址总线，数据总线和控制总线)。 二、单片机存储器 1.单片机的存储器有两种：数据存储器(RAM)和程序存储器(ROM)。每种存储器又有内外之分，故单片机的存储器包括内部数居存储器，外部数据存储器，内部程序存储器和外部程序存储器。 2.内部数据存储器 (1)内部数据存储器共有256B，地址范围为00H~FFH. (2)内部数据存储器分为低128B(用户可用区)和高128B(特殊功能寄存器). (3)低128B地址范围为00H~7FH，分为三个部分：通用寄存器区，位寻址区和用户区。 ①通用寄存器区：地址范围为00H~1FH，共32B，分为4组通用寄存器，每组8个寄存器，寄存器名称为RO~R7。 ②位寻址区：地址范围为20H~2FH，共16B：可以位寻址，共有128位，位地址范围为20H~7FH. ③用户区：地址范围为30H~7FH，共80B，只能字节寻址。 (4)高128B的地址范围为80H~FFH，为21个特殊功能寄存器(SFR)，常用特殊功能寄存器如下： ①累加器A(ACC):8位特殊功能寄存器，是单片机中使用非常频繁的寄存器。 ②程序状态字(PSW):8位特殊功能寄存器，可以位寻址。 Cy（PSW.7）进位标志位 Ac(PSW.6)辅助进位标志位 F0（PSW.5）标志位：由用户使用的一个状态标志位。 RS1、RS0（PSW.4、PSW.3） ：4组工作寄存器区选择控制位1和位0。 OV（PSW.2）溢出标志位，指示运算是否产生溢出。 PSW.1位 : 保留位，未用 P(PSW.0)奇偶标志位： P=1，A中“ 1”的个数为奇数 ；P=0，A中“ 1”的个数为偶数 ③堆栈指针(SP):8位特殊功能寄存器，始终指向堆栈栈顶。SP 定位栈顶，复位默认 07H 且可手动配置。入栈 SP+1，出栈 SP-1，支撑中断和函数调用，遵循先进后出规则。 ④数据指针(DPTR)：是单片机中唯一供用户使用的16位特殊功能寄存器，由DPR(高8位)和DPL(低8位)两个寄存器构成。 3. 内部程序存储器：共有4KB，地址范围为0000H~OFFFH。在内部程序存储器中有5个中断入口地址，具体如下： 注意：当EA=0时，单片机访问外部程序存储器；当EA=1时，单片机访问内部程序存储器。 5.当内部存储器不够用时，可在片外扩展，最大扩展容量为64KB. 【练习题】 一、填空题 1.MCS-51系列单片机的内部存储器分为用来存放程序和常数的__________________存储器和用来存放程序运行中所需要的常数和变量的存储器。内部数据存储器低128B可分为__________________和__________________。 2.MCS-51系列单片机片内部数据存储器中可进行位寻址的空间，其字节地址范围是__________________；位地址范围是__________________。 3.DPTR是由__________________和__________________两个8位特殊寄存器组成的。 4.MCS-51系列单片机的存储器分为__________________，__________________，__________________和__________________4个存储空间。 5.MCS-51系列单片机有个双向位1/O口，记作_________，_________，_________和_________。 6.单片机复位后，堆栈单元从_________单元开始。 7.CPU是单片机的核心部件，它由_________________和_________________两部分组成。 二、选择题 1.在单片机中，通常将一些中间计算结果放在( ）中 A.累加器 B．控制器 C. 程序存储器 D.数据存储器 2.MCS-51单片机中既可位寻址，又可字节寻址的单元是（ ）。 A．20H B．30H C．00H D．70H 3.MCS-51单片机中片内RAM共有（ ）字节。 A．128 B．256 C．4K D．64K 4.当标志寄存器PSW的RS0、RS1分别为1和0时，系统选用的工作寄存器组为（ ）。 A. 组0 B．组1 C．组2 D. 组3 5.AT89C51的内部RAM中，可以进行位寻址的地址空间为（ ）。 A. 00H~2FH B．20H~2FH C.00H~FFH D. 20H~FFH 6.特殊功能寄存器中唯一的16位SFR是（ ）。 A.DPTR B.PC C.SP D. A 7.定时器/计数器TO溢出中断入口地址为（ ）。 A.0003H B.0013H C.000BH D.001BH 8. MCS-51系列单片机中反映指令执行后状态的寄存器是（ ）。 A. PC B.ACC C.SP D.PSW 9.若PSW=08H，则当前工作寄存器是（ ）。 A.第0组 B.第1组 C.第2组 D.第3组 10.MCS-51系列单片机中，PSW的RSI和RSO用来（ ）。 A.选择工作寄存器组 B.选择堆栈指针SP的地址 C.选择定时器 D.以上都不对 三、简答题 1.MCS-51系列单片机内部有哪些功能部件? 2. MCS-51系列单片机内部RAM低128B单元可以划分为哪三大部分?各部分的功能是什么? 3. 位地址20H与字节地址20H有什么区别?位地址20H在内存中的具体位置是什么? 4. 特殊寄存器PSW的作用是什么?其中状态标志位有哪些?它们的作用是什么? 5.解释PSW=8FH的具体含义。 【答案】 一、填空题 1. 程序；工作寄存器区；位寻址区；用户RAM区（或通用RAM区） 2. 20H~2FH；00H~7FH 3. DPH；DPL 4. 片内程序存储器；片外程序存储器；片内数据存储器；片外数据存储器 5. P0；P1；P2；P3 6. 08H 7. 运算器；控制器 二、选择题 1. A. 累加器 解析：累加器（ACC）用于暂存运算中间结果和操作数。 2. A. 20H 解析：MCS-51中可位寻址的片内RAM字节地址范围是20H~2FH，只有20H在此区间内。 3. B. 256 解析：MCS-51片内RAM共256字节，低128B为通用RAM，高128B为特殊功能寄存器区。 4. C. 组2 解析：RS1=1、RS0=0时，对应工作寄存器组2（地址10H~17H）。 5. B. 20H~2FH 解析：AT89C51内部RAM可位寻址的地址空间为20H~2FH，共16字节、128位。 6. A. DPTR 解析：DPTR（数据指针）是唯一的16位特殊功能寄存器，由DPH和DPL组成。 7. C. 000BH 解析：定时器/计数器T0溢出中断的入口地址固定为000BH。 8. D. PSW 解析：程序状态字寄存器（PSW）用于反映指令执行后的状态（如进位、溢出、奇偶等）。 9. B. 第1组 解析：PSW=08H，即RS1=0、RS0=1，对应工作寄存器组1（地址08H~0FH）。 10. A. 选择工作寄存器组 解析：PSW的RS1和RS0两位用于选择4组工作寄存器中的一组。 三、计算题 1.MCS-51单片机内部主要包含以下功能部件： - 中央处理器（CPU）：由运算器和控制器组成，负责指令执行和运算控制。 - 内部数据存储器（RAM）：256字节，用于存放临时数据、变量和堆栈。 - 内部程序存储器（ROM/Flash）：4KB~64KB，用于存放程序和常数。 - 特殊功能寄存器（SFR）：用于控制和管理片内外设（如I/O口、定时器、串口等）。 - 并行I/O口：P0、P1、P2、P3共4个8位双向口，用于数据输入输出。 - 定时器/计数器：2个16位定时器/计数器，用于定时或计数操作。 - 全双工串行通信口（UART）：用于串行数据收发。 - 中断系统：5个中断源，支持中断优先级管理。 - 时钟电路：提供系统时钟信号。 2.内部RAM低128B分为三部分： （1） 工作寄存器区（00H~1FH）：共32字节，分为4组（每组8个寄存器R0~R7），通过PSW的RS1、RS0选择当前组，用于快速暂存数据。 （2） 位寻址区（20H~2FH）：共16字节，128位，可按位或字节寻址，用于位操作（如置位、清零、位判断）。 （3） 用户RAM区（30H~7FH）：共80字节，用于存放程序运行中的变量、数据缓冲区和堆栈（堆栈通常从30H开始向上生长）。 3. 区别： 字节地址20H：指向片内RAM中一个完整的8位存储单元，可读写8位数据。 位地址20H：指向片内RAM中某一单元的某一位，仅可对该位进行置位、清零、取反等操作。 具体位置： 位地址20H对应字节地址24H单元中的第0位（即24H.0）。 4.PSW（程序状态字） 是一个8位特殊功能寄存器，用于存放程序运行的状态信息，包括运算结果的特征标志和CPU的工作状态。其各位定义如下： CY（PSW.7）：进位标志。在进行算术运算时，若最高位（位7）有进位或借位，则CY=1，否则为0。 AC（PSW.6）：辅助进位标志。用于BCD码运算，若低四位向高四位有进位或借位（即位3向位4），则AC=1。 F0（PSW.5）：用户标志位。可由用户通过软件自定义用途。 RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）：工作寄存器组选择位。用于选择当前使用的寄存器组（00对应0组，01对应1组，10对应2组，11对应3组）。 OV（PSW.2）：溢出标志。用于有符号数运算，若结果超出-128~+127范围，则OV=1。 P（PSW.0）：奇偶标志。每个指令周期由硬件根据累加器A中1的个数自动置位或清零，若A中1的个数为奇数，则P=1，否则为0。PSW.1位为保留位，未用。 5. PSW = 8FH 的含义：8FH转换为二进制为10001111，即PSW的各位为： CY=1（位7） AC=0（位6） F0=0（位5） RS1=0（位4） RS0=1（位3）→ 选择工作寄存器组1（地址08H~0FH） OV=1（位2） 保留位（位1）为1（通常为任意值，但此处为1） P=1（位0）表示累加器A中1的个数为奇数。 综合起来，表示当前程序状态：有进位，有溢出，使用寄存器组1，且A中1的个数为奇数。 【真题演练】 1.（24单招，单选）MCS-51系列单片机内部有几个定时器。（ ） A.1 B.2 C.3 D.4 2. (24单招，判断)MCS-51系列单片机中，外部中断0的中断人口地址为0003H。（ ） 3.（25单招，单选）MCS-51单片机中断服务程序的入口地址为001BH，对应的中断源是（ ） A.外部中断0 B.外部中断1 C.定时器/计数器TO D.定时器/计数器T1 【答案】 1.答案：B. 2MCS-51 单片机内部有 2 个定时器 / 计数器：T0、T1。 2.答案：√（正确）外部中断 0 的中断入口地址就是 0003H。 3.答案：D. 定时器 / 计数器 T1中断入口地址： 0003H：外部中断 0 000BH：定时器 T0 0013H：外部中断 1 001BH：定时器 T1 0023H：串口中断 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 学科网（北京）股份有限公司 $