江苏大学单片机复习资料.doc
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第一章概述
1、什么是SOC型的单片机？
在传统的单片机的基础上再集成了很多外部设备到芯片里，形成的片上系统（SystemOnChip）就是SOC型的单片机。
2、单片机分为：
•ROM型：
内容不可改
•EPROM型：
擦写不方便
•无ROM型：
需外接ROM
•OTPROM型：
低成本，一次可编程
•E2PROM型：
擦写较方便，不能ISP
•FlashROM（MTPROM型）型：
使用最方便，可以ISP
2、单片机的发展概况：
初级阶段、低性能阶段、高性能阶段、新一代阶段
3、单片机在哪些领域有应用？
举例说出10种含有单片机的产品或设备。
智能仪表、机电一体化、实时控制、分布式多机系统、家用电器等消费类领域
空调、冰箱、洗衣机、微波炉、彩电、音响、家庭报警器、电子宠物、手机、MP3
第2章C8051F单片机的结构与原理
1、CIP-51有哪些存储空间？
各个存储空间的功能及寻址范围是什么？
v 物理结构上可分为:
•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
v按功能和寻址可分为:
•程序存储器（64KB的flash，以512字节为一个扇区，通常是只读，但可用MOVX写入）
•内部数据存储器（256字节的RAM，0x00-0x1F通用寄存器4*80x20-0x2F可位寻址空间）
•外部数据存储器（64KB的外部数据空间，MOVX、DPTR、R0或R1用间接寻址方式访问；默认情况下MOVX指令访问XRAM，还可用于写Flash）
•特殊功能寄存器（0x80-0xFF直接寻址存储器空间，一般在内部RAM的0x30-0xFF单元中开辟堆栈）
•位地址空间（内部RAM中0x20-0x2F单元以及特殊功能寄存器中地址为8的倍数的特殊功能寄存器可以位寻址）
2、中断
22个，分外部中断、串口（UART0、UART1、SPI、SMBus等）、定时/计数器、电压比较器、A/D转换中断
中断使能控制（受中断允许寄存器IE、EIE1、EIE2控制）
中断优先级别的设定（每个中断源都可以设置为高优先级1和低优先级0，由中断优先级寄存器IP、EIP1、EIP2统一管理）
中断响应时间
v最快为5个时钟周期：
•1个周期用于检测中断；
•4个周期完成对ISR的长调用（LCALL）。
v如果申请中断时CPU正在执行RETI指令，则需要再执行一条指令才能进入中断服务程序。
v最长为18个时钟周期：
•1个时钟周期检测中断；
•5个时钟周期执行RETI；
•8个时钟周期完成DIV指令；
4个时钟周期执行对ISR的长调用（LCALL）
中断响应过程硬件动作
置位优先级状态触发器、断点入栈、执行LCALL转中断入口、清除中断请求标志、对RI、TI而言
相同优先级的硬件查询顺序
中断源 同级时的优先顺序
外部中断0
定时器0中断高
外部中断1
定时器1中断
串行口0中断
定时器2中断
……
串行口1中断
外部晶振准备好低
3、端口输入/输出（并行口）
C8051F020有8个8位I/O端口、64个数字I/O引脚；
低端端口（P0～P3）既可以按位寻址也可以按字节寻址
高端端口（P4～P7）只能按字节寻址
所有引脚都耐5V电压，都可以被配置为漏极开路或推挽输出方式和弱上拉
4、优先权交叉开关译码器
C8051F020内有大量的数字资源需要通过P0～P3才能使用（本身没有对外的引脚）。
引脚的分配通过优先权交叉开关译码实现的。
UART0优先权最高，而CNVSTR优先权最低
通过3个特殊功能寄存器XBR0、XBR1、XBR2实现
另外，牢记如果P0撤销勾选，P0后面的跟着缩进（看图，意会）
5、电源管理方式
CIP-51有两种可编程的电源管理方式（节电方式）：
a）空闲方式（等待方式）
i.CPU停止运行，而外设和时钟处于活动状态（10μA～5mA）。
内部寄存器和存储器内容保持不变。
ii.通过置位IDLE（PCON.0）进入
iii.中断和复位可结束空闲方式
b）停机方式（掉电方式）
i.CPU停止运行，所有的中断和定时器（除时钟丢失检测器）等外设都处于非活动状态，系统时钟停止。
（0.2μW）
ii.通过置位STOP（PCON.1）进入
iii.只有系统复位可退出停机方式
6、复位源（看图能说得出来）
总共7个（上电/掉电复位、外部/RST引脚复位、外部CNVSTR信号复位、软件命令复位比较器0复位、时钟丢失检测器、看门狗定时器超市复位）
第3章51单片机编程语言
1、C51存储器类型
如果在变量声明时未声明变量的存储器类型，则该变量的存储器类型，由程序的存储模式来决定。
•小模式（smallmodel）：
默认data区，缺省模式。
•紧凑模式（compactmodel）：
默认pdata区
•大模式（largemodel）：
默认xdata区
2、C51特殊数据类型
•bit：
位类型（直接声明），如：
bitflag;
•sbit：
可位寻址的对象（在bdata中声明的变量）如：
intbdataibase;sbitmybit15=ibase^15;
•sfr：
8位特殊功能寄存器，如：
sfrACC=0xE0;sbitsignbit=ACC^7;
•sfr16：
16位特殊功能寄存器，如：
sfr16T2=0xCC;
第4章C8051F单片机的片内功能部件
v定时/计数器
定时器工作方式
定时器0和定时器1
定时器2
定时器3
定时器4
方式0
13位定时器/计数器
自动重装载的16位定时器/计数器
自动重装载的16位计数器/定时器
自动重装载的16位定时器/计数器
方式1
16位定时器/计数器
带捕捉的16位定时器/计数器
带捕捉的16位定时器/计数器
方式2
8位自动重装载的定时器/计数器
UART0的波特率发生器
UART1的波特率发生器
方式3
两个8位定时器/计数器（只限于定时器0）
能用公式求出定时器初值
例4.1若fOSC=12MHz，用系统时钟的十二分频作为计数源，请计算定时2ms所需的初值，并给出初始化程序。
解：
∵fOSC=12MHz，用系统时钟的十二分频作为计数源时，方式2、3的最大定时时间只有0.256ms，因此要想获得2ms的定时时间，必须用方式0或方式1。
方式0
•TC=213－2ms/1us=6192=1830H
•即：
TH0=0C1H；TL0=10H（高三位为0）
方式1
•TC=216－2ms/1us=63536=F830H
•即：
TH0=0F8H；TL0=30H
voidT0_mode1_2ms_init（）
{
CKCON&=0xf7; //T0计数源选择系统脉冲的12分频
TMOD=0x01; //T0方式1定时
TH0=0xf8; //初值
TL0=0x30;
TCON|=0x10; //启动T0，可用TR0=1代替
}
v给定时器赋初值的语句也可以采用如下方法：
TH0=（65536-2000）/256;
TL0=（65536-2000）%256;
或
TH0=-2000/256;
TL0=-2000%256;
例4.2若fOSC=12MHz，T1工作于方式1，产生50ms的定时中断，TF1为高级中断源。
试编写主程序和中断服务程序，使P1.0产生周期为1s的方波。
解：
让P1.0每500ms取反一次即可实现。
定时器的单次定时时间不可能达到500ms，但可通过多次定时产生500ms的定时时间，如让T1工作在方式1，单次定时时间为50ms，那么T1中断10次就是500ms的时间。
（1）确定定时常数
•假设使用fOSC的12分频作为计数源，则T计数＝12/fOSC＝12/（12×106）＝1μs
•由公式TC=M－T/T计数，可知TC=216-50×103＝15536=3CB0H
•∴TH1=0x3c，TL0=0xb0。
程序清单如下（中断方式）
#include
sbitP1_0=P1^0;
intcount=10; //10次T1中断为500ms
voidmain（void）
{ CKCON&=0xef; //T1的计数源选择系统脉冲的12分频
TMOD=0x10; //T1方式1
XBR2=0x40;//并行端口输出使能
P1_0=0;
TH1=0x3c; //初值
TL1=0xb0;
IE|=0x88; //允许T1中断
IP|=0x08; //TF1中断为高级中断
TCON|=0x40; //启动T1
While
（1）; //死循环，等待中断，产生方波
}
voidTimer1_ISR（void）interrupt3
{
TH1=0x3c; //重装初值
TL1|=0xb0;//提高计数精度
count--; //中断计数
if（count==0） //500ms到，重赋计数初值，P1.0取反
{
count=10;P1_0=!
P1_0;
}
}
程序清单如下（查询式程序）
v#include
sbitP1_0=P1^0;
voidmain（）
{
intcount=10; //10次T1中断为500ms
CKCON&=0xef; //T1的计数源选择系统脉冲的12分频
XBR2=0x40;
TMOD=0x10; //T1方式1
P1_0=0;
TR1=1; //启动T1
For（;;） //死循环，产生方波
{
TH1=-50000/256; //T1初值
TL1=-50000%256;
Do{}while（!
TF1）; //查询等待TF1置位，
TF1=0;count--;
If（count==0）
{count=10;P1_0=!
P1_0;}
}
}
2、并行通信和串行通信
并行通信是指数据的各位同时进行传送（发送或接收）的通信方式。
串行通信指数据是一位一位按顺序传送的通信方式
3、串行通信的传送方向
单工（或单向）配置，只允许数据向一个方向进行传送；
半双工（或半双向）配置，允许数据向两个方向中的任何一个方向传送，但一次只能有一个发送，一个接收；
全双工（或全双向）配置，允许同时双向传送数据
4、异步通信和同步通信
异步通信以字符为单位，每个字符用起始位0开始，然后从低位到高位逐位传送数据，最后用停止位1表示字符结束
同步通信以数据块为单位，每一数据块开头时发送一个或两个同步字符，使发送与接收双方取得同步。
数据块的各个字符间取消了起始位和停止位。
5、UART
发送电路+接收电路+波特率发生器、错误校验电路、多机通信控制电路和交叉开关
TI0：
发送中断标志位，该位必须由软件清0
RI0：
接收中断标志位，该位必须由软件清0
6、波特率设计和初值X
例4.6已知C8051F单片机时钟振荡频率为11.0592MHz，选用定时器T1工作方式2作波特率发生器，波特率为2400bit/S，求初值X。
解：
设波特率控制位SMOD0=0，定时器T1计数脉冲控制位T1M=0，则有：
查询方式接收程序
#include
voidmain（void）
{ chardata*p; //接收缓冲区地址指针
unsignedchari;
TMOD=0x20; //初始化并启动T1
TH1=0xfd;
TL1=0xfd;
TR1=1;
SCON0=0x50; //UART0初始化，方式1、允许接收
p=0x20; //地址指针初始化
for（i=0;i<32;i++）
{
while（!
RI0）; //等待UART0接收一个字符
RI0=0;
*p=SBUF0; //放入接收缓冲区
p++;
}
}
中断方式发送主程序
#include
chardata*p;//发送数据块地址指针
voidmain（void）
{
TMOD=0x20; //初始化并启动T1
TH1=0xfd;
TL1=0xfd;
TR1=1;
SCON0=0x40; //UART0初始化，方式1
p=0x20; //地址指针初始化
EA=1; //开中断
ES0=1;
SBUF0=*p; //发送第一个字符
while
（1）; //等待发送中断
}
voidinterrupt_UART0（void）interrupt4
{
TI0=0; //清发送中断标志
p++;
if（p<0x40）
SBUF0=*P; //发送下一字节
else
ES0=0; //关串口中断,和查询不一样的另一个地方
}
例4.8试编写一个UART0带奇偶校验的发送程序。
设SYSCLK=11.0592MHz,波特率=9600，UART0工作于方式1，发送字符的ASCII码最高位作校验位，用T2作波特率发生器，T2的时间常数计算如下：
#include
#include
chars[]=“C8051F020SerialCommunication”;
charbdatac;sbitc7=c^7;
voidmain（void）
{
chara,b=0;
T2CON=0x14;//T2作发送波特率发生器,TCLK0=1,TR2=1
SCON0=0x40;//SM20=SM00=0,SM10=1,REN0=0;
RCAP2H=0xff;RCAP2L=0xdc;
a=strlen（s）;//包含在string.h中
for（;b {
c=s[b];
ACC=c;//形成校验位
c7=P; //最高位作校验位
SBUF0=c;
while（!
TI0）;
TI0=0;
}
}
接收端的核心代码：
RI=0;
ACC=SBUF; //执行此指令，P是接收8位数据的奇偶信息
if（c7==P） //c7是发送端数据的奇偶消息，P是实际收到8位数据的奇偶消息
{
dat=SBUF;
}
方式2、3中也可以使用TB8、RB8作校验位
发送端：
TB8=P; //以上2句将dat的奇偶信息放入TB8，随数据发送
接收端：
if（RB8==P）//RB8是发送端数据的奇偶消息，P是实际收到8位数据的奇偶消息
第5章模数和数模转换器
1、模数转换原理及性能指标
A/D转换器的种类很多，根据转换原理可以分计数式、并行式、双积分式、逐次逼近式等
衡量A/D性能的主要参数：
分辨率（resolution）指输出的数字量变化一个相邻的值所对应的输入模拟量的变化值
转换精度（conversionaccuracy）由模拟误差和数字误差组成
C8051F020的ADC0功能结构：
包括一个9通道的可编程模拟多路选择器（AMUX0），一个可编程增益放大器（PGA0）和一个100ksps、12位分辨率的逐次逼近型ADC，ADC中集成了跟踪保持电路和可编程窗口检测器（看图说话）
C8051F020的ADC0有4种转换启动方式，由ADC0CN中的ADC0启动转换方式位（AD0CM1，AD0CM0）的状态决定。
•00：
向AD0BUSY写1时启动
•01：
定时器3溢出时启动
•10：
CNVSTR上升沿启动
•11：
定时器2溢出时启动
2、查询方式编程步骤
（1）写0到AD0INT；
（2）向AD0BUSY写1，启动转换；
（3）查询并等待AD0INT变1；
（4）处理ADC0数据
AD0INT=0;
AD0BUSY=1;
while（!
AD0INT）;
result=ADC0;
3、跟踪方式（每次ADC转换之前必须有一段最小的跟踪时间，以保证得到精确的转换结果）
连续跟踪（默认）
当AD0TM=1，ADC0工作在低功耗跟踪保持方式。
每次转换之前都有3个SAR时钟的跟踪周期（在启动转换信号有效之后）。
当CNVSTR信号用于在低功耗跟踪保持方式启动转换时，ADC0只在CNVSTR为低电平时跟踪；在CNVSTR的上升沿开始转换。
当整个芯片处于低功耗待机或休眠方式时，跟踪可以被禁止（关断）
4、转换结果格式
12位转换结果存放在ADC0H、ADC0L中
AD0LJST＝0：
数据右对齐，ADC0H的位7-4为位3的符号扩展位、位3-0是12位ADC0数据字的高4位。
ADC0L的位7-0为12位ADC0数据字的低8位。
AD0LJST＝1：
数据左对齐，ADC0H位7-0为12位ADC0数据字的高8位。
ADC0L的位7-4为12位ADC0数据字的低4位，ADC0L的位3-0恒为0。
4、可编程窗口检测器（提供一个中断）
下限值<上限值时，检测值位于极限值内时有效，可引起中断。
下限值>上限值时，检测值位于极限值以外时有效，可引起中断。
5、程序应用举例（片内温度传感器数据采集）
（1）查询法程序
voidmain（void）{
longtemperature; //温度
inttemp_int,temp_frac; //温度的整数和小数部分
WDTCN=0xde; //禁止看门狗定时器
WDTCN=0xad;
SYSCLK_Init（）; //初始化振荡器
PORT_Init（）; //初始化数据交叉开关和通用IO口
UART0_Init（）; //初始化UART0
ADC0_Init（）; //初始化和使能ADC
while
（1）{
AD0INT=0; //清除转换结束标记，见P208步骤
AD0BUSY=1; //启动转换
while（AD0INT==0）; //等待转换结束
temperature=ADC0; //读ADC0数据
temperature=temperature-41857; //减去偏移量，对应0℃的值。
temperature=（temperature*100L）/154; //计算出对应的温度值
temp_int=temperature/100; //得到温度值的整数部分
temp_frac=temperature-（temp_int*100）; //得到温度值的小数部分
printf（“Temperatureis%+02d.%02d\n”,temp_int,temp_frac）;//串口输出
}
}
问题：
temperature为什么要定义成long类型？
因为要乘以100,2个字节不够存放，先放大100倍，再除以100，商为整数
（2）中断方式
主程序
Timer3_Init（SYSCLK/SAMPLERATE0）;//初始化定时器3溢出为采样速率
ADC0_Init（）; //初始化ADC
AD0EN=1; //使能ADC
EA=1; //使能所有中断
while
（1）{
EA=0; //禁止中断
temperature=result;
EA=1; //重新使能中断
temperature=temperature-41857;//计算温度（百分之一精度）
temperature=（temperature*100L）/154;
temp_int=temperature/100;
temp_frac=temperature-（temp_int*100）;
printf（“Temperatureis%+02d.%02d\n”,temp_int,temp_frac）;
}
中断服务程序
//得到ADC0采样值,将它加到运行总数accumulator中,
//当int_dec为0时,在全局变量result放置数字滤波后的结果
voidADC0_ISR（void）interrupt15
{staticunsignedint_dec=INT_DEC;//数字滤波计数器，
//int_dec=0时重设新值
staticlongaccumulator=0L;
AD0INT=0; //清除ADC转换结束标志
accumulator+=ADC0; //读ADC值并加到运行总数中
int_dec--; //更新数字滤波计数器
if（int_dec==0）{ //如果为0，计算结果
int_dec=INT_DEC; //重设计数器
result=accumulator>>8; //除以256，求平均值（数字滤波）
accumulator=0L; //复
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