第四十九节 单片机编程与中断《电工技术模块》湖南省（对口招生）电工电子类 知识点讲解

湖南省（对口招生）电工电子类《电工技术模块》知识点讲解 单片机编程与中断 【考纲要求】 1.识记 MCS-51 单片机指令系统的基本格式、7 种寻址方式及常用指令功能，掌握核心指令的执行过程与结果分析。 2.理解 MCS-51 单片机中断系统的组成、5 个中断源的特性及中断优先级控制，掌握中断允许与触发方式的设置方法。 3.掌握定时器 / 计数器的 4 种工作方式，能进行定时 / 计数初值计算及初始化程序编写。 4.能编写简单的中断服务程序和定时器应用程序，具备基础的程序调试与故障分析能力。【知识网络】 【知识和技能要点】 考点 1 MCS-51 指令系统与寻址方式（识记 + 应用） 1. 指令基本格式 MCS-51 单片机指令由操作码和操作数两部分组成，标准格式为： [标号:] 操作码 [操作数1] [,操作数2] [,操作数3] [;注释] 2. 操作码：规定指令的功能（如 MOV 表示数据传送） · 操作数：指令的操作对象，可无操作数或最多 3 个操作数 2. 7 种寻址方式（高频考点） 寻址方式 操作数位置 符号标识 典型指令 易错提醒 立即寻址 指令中直接给出 # MOV A, #30H 立即数只能作源操作数，不能作目的操作数 直接寻址 内部 RAM 低 128B 或 SFR 直接地址 MOV A, 30H 注意与立即寻址的区别（无 #号） 寄存器寻址 通用寄存器 R0-R7、A、B、DPTR 寄存器名 MOV A, R0 仅指定寄存器可用，不能用 R8-R15 寄存器间接寻址 内部 / 外部 RAM，地址在寄存器中 @ MOV A, @R0 MOVX A, @DPTR R0/R1 仅寻址内部 RAM 低 128B 和外部 RAM 低 256B 变址寻址 程序存储器 @A+DPTR/@A+PC MOVC A, @A+DPTR 仅用于访问程序存储器中的常数表 相对寻址 程序存储器 rel SJMP 05H 偏移量范围 - 128~+127 位寻址 内部 RAM 位寻址区 (20H-2FH) 或 SFR 可寻址位 位地址 SETB P1.0 位地址可直接写或用 "寄存器。位" 表示 3. 常用指令分类详解 （1）数据传送类指令（最常用） · 内部 RAM 传送：MOV 目的操作数, 源操作数 例：MOV R0, #20H（将立即数 20H 送入 R0） 2. 外部 RAM 传送：MOVX（必须用 DPTR 或 R0/R1 间接寻址） 例：MOVX @DPTR, A（将 A 的内容送入外部 RAM DPTR 指向的单元） 3. 程序存储器传送：MOVC（仅变址寻址） 例：MOVC A, @A+DPTR（查表指令） · 堆栈操作：PUSH 直接地址（压栈）、POP 直接地址（弹栈） 易错点：堆栈操作遵循 "先压后弹" 原则，SP 先加 1 再压栈，先弹栈再减 1 （2）算术运算类指令 · 加法：ADD A, 源操作数（不带进位）、ADDC A, 源操作数（带进位） 2. 减法：SUBB A, 源操作数（必须带借位） · 乘除：MUL AB（A×B，低 8 位在 A，高 8 位在 B）、DIV AB（A÷B，商在 A，余数在 B） （3）控制转移类指令 · 无条件转移：SJMP（短转移，±127B）、AJMP（绝对转移，2KB）、LJMP（长转移，64KB） 4. 子程序调用：ACALL（短调用）、LCALL（长调用） · 返回指令：RET（子程序返回）、RETI（中断服务程序返回，必须用此指令） （4）位操作类指令 · 位传送：MOV C, bit、MOV bit, C · 位操作：SETB bit（置 1）、CLR bit（清零）、CPL bit（取反） 【练习题】 一、单项选择题 1.MCS-51 单片机指令中，立即寻址的操作数前必须加的符号是（ ） A. # B. @ C. $ D. & 2.下列指令中，属于寄存器间接寻址的是（ ） A. MOV A, R0 B. MOV A, 30H C. MOV A, @R0 D. MOV A, #30H 3.执行指令MOV A, #20H后，累加器 A 的内容是（ ） A. 00H B. 20H C. 30H D. 不确定 4.下列指令中，能访问外部 RAM 的是（ ） A. MOV A, 30H B. MOVX A, @DPTR C. MOVC A, @A+DPTR D. PUSH ACC 5.MCS-51 单片机中，堆栈操作的指令是（ ） A. MOV 和 MOVX B. PUSH 和 POP C. ADD 和 SUBB D. RL 和 RR 6.执行指令CLR A后，累加器 A 的内容是（ ） A. 00H B. FFH C. 01H D. 不确定 7.下列指令中，属于位操作指令的是（ ） A. MOV A, R0 B. SETB P1.0 C. ADD A, #10H D. SJMP $ 8.执行指令MUL AB后，乘积的高 8 位存放在（ ） A. 累加器 A B. 寄存器 B C. 寄存器 DPTR D. 程序计数器 PC 9.下列寻址方式中，能访问程序存储器的是（ ） A. 直接寻址 B. 寄存器间接寻址 C. 变址寻址 D. 相对寻址 10.执行指令ANL A, #0FH后，累加器 A 的（ ） A. 高 4 位清零，低 4 位不变 B. 低 4 位清零，高 4 位不变 C. 全部位清零 D. 全部位置 1 二、填空题 1.MCS-51 单片机指令由（ ）和（ ）两部分组成。 2.立即寻址的操作数前必须加（ ）符号，寄存器间接寻址的操作数前必须加（ ）符号。 3.MCS-51 单片机共有（ ）种寻址方式，其中访问外部 RAM 用（ ）指令。 4.执行指令MOV A, #10H后，A 的内容是（ ）；执行指令MOV A, 10H后，A 的内容是（ ）。 5.堆栈操作指令中，压栈指令是（ ），弹栈指令是（ ）。 6.乘法指令MUL AB执行后，乘积的低 8 位存放在（ ），高 8 位存放在（ ）。 7.位寻址区位于内部 RAM 的（ ）单元，共（ ）位。 8.控制转移类指令中，原地跳转指令是（ ）。 9.访问程序存储器的指令是（ ），只能用（ ）寻址方式。 10.算术运算类指令中，带进位加法指令是（ ），带借位减法指令是（ ）。 三、综合题 1.简述 MCS-51 单片机的 7 种寻址方式，并各举一条典型指令。 2.分析下列指令序列执行后，累加器 A、R0 和内部 RAM 40H 单元的内容： （1）MOV A, #30H （2）MOV R0, #40H （3）MOV @R0, A （4）ADD A, #10H （5）XCH A, @R0 3.编写一段程序，将内部 RAM 30H 单元的内容与 31H 单元的内容进行交换。 4.编写一段程序，将外部 RAM 2000H 单元的内容传送到内部 RAM 50H 单元。 【答案】 一、单项选择题 1.A 2. C 3. B 4. B 5. B 6. A 7. B 8. B 9. C 10. A 二、填空题 1.操作码；操作数 2.#；@ 3.7；MOVX 4.10H；内部 RAM 10H 单元的内容 5.PUSH；POP 6.累加器 A；寄存器 B 7.20H~2FH；128 8.SJMP $ 9.MOVC；变址 10.ADDC；SUBB 三、综合题 1.答：7 种寻址方式及典型指令如下： （1）立即寻址：MOV A, #20H （2）直接寻址：MOV A, 30H （3）寄存器寻址：MOV A, R0 （4）寄存器间接寻址：MOV A, @R1 （5）变址寻址：MOVC A, @A+DPTR （6）相对寻址：SJMP NEXT （7）位寻址：SETB P1.0 2.答：执行结果： （1）A=30H （2）R0=40H （3）内部 RAM 40H 单元 = 30H （4）A=40H （5）A=30H，内部 RAM 40H 单元 = 40H 最终：A=30H，R0=40H，内部 RAM 40H 单元 = 40H 3.答：参考程序： MOV A, 30H XCH A, 31H MOV 30H, A 4.答：参考程序： MOV DPTR, #2000H MOVX A, @DPTR MOV 50H, A 考点 2 中断系统与定时器 / 计数器（理解 + 应用） 1. 中断系统组成 MCS-51 单片机有5 个中断源，2 级中断优先级，可实现中断嵌套。 （1）5 个中断源及特性 中断源 符号 触发方式 中断请求标志 中断向量地址 外部中断 0 INT0 低电平 / 下降沿 IE0 0003H 定时器 0 中断 T0 计数溢出 TF0 000BH 外部中断 1 INT1 低电平 / 下降沿 IE1 0013H 定时器 1 中断 T1 计数溢出 TF1 001BH 串行口中断 UART 发送 / 接收完成 TI/RI 0023H （2）核心控制寄存器 · 中断允许寄存器 IE（可位寻址，地址 A8H）：控制中断的打开与关闭 · EA（IE.7）：总中断允许位，置 1 允许所有中断，置 0 禁止所有中断（必须打开） 1. ET0（IE.1）：定时器 0 中断允许位 2. EX0（IE.0）：外部中断 0 中断允许位 例：SETB EA SETB ET0（打开总中断和定时器 0 中断） · 中断优先级寄存器 IP（可位寻址，地址 B8H）：设置中断优先级 · PT0（IP.1）：定时器 0 优先级位，置 1 为高优先级，置 0 为低优先级 · 高优先级中断可打断低优先级中断，同级中断不能相互打断 · 定时器 / 计数器控制寄存器 TCON（可位寻址，地址 88H）：控制外部中断触发方式和定时器运行 2. IT0（TCON.0）：外部中断 0 触发方式，置 1 为下降沿触发，置 0 为低电平触发 3. TR0（TCON.4）：定时器 0 运行控制位，置 1 启动定时器，置 0 停止定时器 4. TF0（TCON.5）：定时器 0 溢出标志位，计数溢出时置 1，申请中断 2. 定时器 / 计数器 MCS-51 单片机有两个 16 位定时器 / 计数器 T0 和 T1，可实现定时或外部脉冲计数功能。 （1）工作方式寄存器 TMOD（不可位寻址，地址 89H） · 高 4 位控制 T1，低 4 位控制 T0 · GATE 位：置 0 时仅由 TRx 控制定时器启动；置 1 时需 TRx 和 INTx 同时为 1 才能启动 · C/T 位：置 0 为定时模式（对内部机器周期计数）；置 1 为计数模式（对外部脉冲计数） · M1M0 位：工作方式选择 M1M0 工作方式 位数 特点 应用场景 00 方式 0 13 位 计数范围小，兼容性设计 极少使用 01 方式 1 16 位 计数范围大，需手动重装初值 最常用，定时 / 计数 10 方式 2 8 位 自动重装初值，无需手动干预 精确脉冲产生、串口波特率 11 方式 3 双 8 位 仅 T0 可用，分为两个独立 8 位定时器 需多个定时器时 （2）定时初值计算（高频考点） 4. 机器周期：Tcy = 12 / fosc（fosc 为晶振频率，常用 12MHz，此时 Tcy=1μs） · 定时时间公式：T = (2ⁿ - X) × Tcy 其中：n 为定时器位数（方式 1 n=16，方式 2 n=8），X 为定时器初值 · 初值计算公式：X = 2ⁿ - T / Tcy 例：晶振频率 12MHz，用 T0 方式 1 定时 1ms，计算初值： Tcy=1μs，T=1ms=1000μs，n=16 X=2¹⁶ - 1000/1 = 65536-1000=64536=FC18H 所以 TH0=0FCH，TL0=18H （3）定时器初始化步骤 · 设置 TMOD 寄存器，确定工作方式 · 计算初值，写入 THx 和 TLx · 设置 IE 寄存器，打开总中断 EA 和对应定时器中断 · 设置 TRx，启动定时器 【练习题】 一、单项选择题 1.MCS-51 单片机共有（ ）个中断源。 A. 3 B. 5 C. 7 D. 9 2.定时器 / 计数器 0 的中断向量地址是（ ） A. 0003H B. 000BH C. 0013H D. 001BH 3.下列寄存器中，用于控制中断允许的是（ ） A. TCON B. TMOD C. IE D. IP 4.定时器 / 计数器工作方式 1 是（ ）位定时器 / 计数器。 A. 8 B. 13 C. 16 D. 32 5.晶振频率为 12MHz 时，机器周期为（ ） A. 1μs B. 2μs C. 12μs D. 1ms 6.下列关于定时器方式 2 的描述，正确的是（ ） A. 16 位定时器，溢出后需手动重装初值 B. 8 位自动重装初值定时器 C. 仅 T0 可用 D. 用于计数模式时不能产生中断 7.外部中断 0 的触发方式由（ ）位控制。 A. IT0 B. IE0 C. IT1 D. IE1 8.中断优先级寄存器 IP 中，PT0 位置 1 表示（ ） A. 外部中断 0 为高优先级 B. 定时器 0 为高优先级 C. 外部中断 1 为高优先级 D. 定时器 1 为高优先级 9.启动定时器 0 的指令是（ ） A. SETB TR0 B. SETB TF0 C. SETB ET0 D. SETB EA 10.中断服务程序返回必须使用的指令是（ ） A. RET B. RETI C. LJMP D. SJMP 二、填空题 1. MCS-51 单片机的 5 个中断源分别是（ ）、（ ）、（ ）、（ ）、（ ）。 2. 中断允许寄存器 IE 中，总中断允许位是（ ），定时器 0 中断允许位是（ ）。 3. 定时器 / 计数器的工作方式由（ ）寄存器设置，运行控制寄存器是（ ）。 4. 定时器方式 1 是（ ）位定时器，方式 2 是（ ）位自动重装初值定时器。 5. 晶振频率为 12MHz 时，用 T0 方式 1 定时 1ms，初值应为（ ）H，TH0=（ ）H，TL0=（ ）H。 6. 外部中断 0 的中断向量地址是（ ），串行口中断的中断向量地址是（ ）。 7. 外部中断的触发方式有（ ）触发和（ ）触发两种。 8. 定时器 / 计数器有（ ）模式和（ ）模式两种工作模式，由 C/T 位控制。 9. 中断优先级分为（ ）级和（ ）级，通过（ ）寄存器设置。 10. 定时器溢出时，（ ）标志位置 1，（ ）申请中断，CPU 响应中断后该标志位。 三、综合题 1.简述 MCS-51 单片机中断响应的基本过程。 2.已知晶振频率为 12MHz，用 T0 方式 1 定时 50ms，计算定时器初值，并写出完整的初始化程序。 3.编写一段程序，实现外部中断 0（下降沿触发）控制 P1.0 引脚的 LED，每触发一次中断，LED 状态翻转一次。 4.比较定时器方式 1 和方式 2 的主要区别，并说明各自的典型应用场景。 【答案】 一、单项选择题 1.B 2. B 3. C 4. C 5. A 6. B 7. A 8. B 9. A 10. B 二、填空题 1.外部中断 0；定时器 0 中断；外部中断 1；定时器 1 中断；串行口中断 2.EA；ET0 3.TMOD；TCON 4.16；8 5.FC18；FC；18 6.0003H；0023H 7.低电平；下降沿 8.定时；计数 9.高；低；IP 10.TF（溢出）；自动清零 三、综合题 1.答：中断响应基本过程： （1）中断源发出中断请求，对应中断请求标志位置 1； （2）CPU 检测到中断请求，若总中断允许位 EA=1 且对应中断允许位为 1，则响应中断； （3）CPU 自动将当前程序计数器 PC 的值压入堆栈保护； （4）自动转入对应中断源的中断向量地址执行中断服务程序； （5）执行到 RETI 指令时，自动将堆栈中的 PC 值弹出，返回原程序断点处继续执行。 2.答：初值计算： 晶振 12MHz，Tcy=1μs，T=50ms=50000μs，方式 1 n=16 X=2¹⁶ - 50000/1 = 65536-50000=15536=3CB0H 初始化程序： MOV TMOD, #01H ; 设置T0为方式1定时 MOV TH0, #3CH ; 装入初值高8位 MOV TL0, #0B0H ; 装入初值低8位 SETB EA ; 开总中断 SETB ET0 ; 开定时器0中断 SETB TR0 ; 启动定时器0 3.答：参考程序： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0003H ; 外部中断0中断向量地址 LJMP INT0_ISR ORG 0100H MAIN: SETB IT0 ; 设置外部中断0为下降沿触发 SETB EA ; 开总中断 SETB EX0 ; 开外部中断0 SJMP $ ; 等待中断 INT0_ISR: ; 中断服务程序 CPL P1.0 ; 翻转P1.0引脚状态 RETI ; 中断返回 4.答：主要区别及应用场景： 特性 方式 1 方式 2 位数 16 位 8 位 初值重装 溢出后需手动重装 溢出后自动重装 THx 内容到 TLx 计数范围 0~65535 0~255 精度 较高，适合长定时 极高，适合精确短定时 典型应用 秒表、延时程序、脉冲计数 串口波特率发生器、精确方波产生 【真题演练】 1.已知 MCS-51 单片机内部 RAM 中，30H=25H，R0=40H，40H=3AH，累加器A=10H，寄存器B=05H。请依次执行下列指令，写出每一步执行后A、R0、30H、40H 单元的内容，并判断每条指令的寻址方式。 1.MOV A, @R0 2.ADD A, 30H 3.MOV @R0, A 4.MUL AB 【答案】 1.执行后：A=3AH，R0=40H，30H=25H，40H=3AH；寻址方式：寄存器间接寻址 2.执行后：A=5FH，R0=40H，30H=25H，40H=3AH；寻址方式：直接寻址 3.执行后：A=5FH，R0=40H，30H=25H，40H=5FH；寻址方式：寄存器间接寻址 4.执行后：A=1DH，B=02H，R0=40H，30H=25H，40H=5FH；寻址方式：寄存器寻址 【解析】 本题考查7 种寻址方式判断和数据传送、算术运算指令执行，是湖南对口必考基础题，易错点：混淆直接寻址与寄存器间接寻址、乘法指令结果存储规则（低 8 位存 A，高 8 位存 B）。 2.MCS-51 单片机采用12MHz 晶振，使用定时器 T0 的工作方式 1实现定时 20ms，请完成： 1.计算机器周期Tcy； 2.计算定时器 T0 的初值X（十六进制形式）； 3.编写 T0 的完整初始化程序（开启中断、启动定时器）。 【答案】 1.机器周期：Tcy=12/fosc=12/12MHz=1μs 2.初值计算：方式 1 为 16 位定时器，X=216−T/Tcy=65536−20000=45536=0B1E0H 即：TH0=0B1H，TL0=0E0H 3.初始化程序： MOV TMOD, #01H ; 设置T0为方式1定时模式 MOV TH0, #0B1H ; 装入初值高8位 MOV TL0, #0E0H ; 装入初值低8位 SETB EA ; 开启总中断 SETB ET0 ; 开启T0中断 SETB TR0 ; 启动定时器T0 【解析】 本题考查定时器核心计算 + 初始化编程，是湖南对口选考模块最高频考点，易错点：晶振与机器周期换算、初值十六进制转换、TMOD/IE/TCON 寄存器配置。 3.设计 MCS-51 单片机应用程序：采用外部中断 0（下降沿触发），每触发一次中断，将P1.0引脚输出电平翻转（实现 LED 亮灭切换）。 要求： 1.画出程序结构（主程序 + 中断服务程序）； 2.编写完整汇编程序（包含中断向量地址配置）。 【答案】 完整汇编程序： ORG 0000H ; 程序入口地址 LJMP MAIN ; 跳转到主程序 ORG 0003H ; 外部中断0中断向量地址 LJMP INT0_PRO ; 跳转到中断服务程序 ORG 0100H ; 主程序起始地址 MAIN: SETB IT0 ; 设置INT0为下降沿触发 SETB EA ; 开启总中断 SETB EX0 ; 开启外部中断0 SJMP $ ; 原地等待中断触发 INT0_PRO: ; 外部中断0服务程序 CPL P1.0 ; 翻转P1.0引脚电平 RETI ; 中断返回（必须用RETI） END 【解析】 本题考查中断向量配置、触发方式设置、中断服务程序编写，是湖南对口中断模块核心应用题，易错点：中断向量地址写错、用 RET 代替 RETI、忘记开启总中断 EA。 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 $