1.1 微型计算机的组成及工作原理1.1.1 微型计算机中的基本概念1. 微处理器2. 微型计算机 (1)单片微处理机 (2)通用微型计算机3. 微型计算机系统1.1.2 微机基本结构 微型计算机的基本组成如图1.1所示，它由中央处理器（CPU）、存储器（Memory）、输入输出接口（I/O接口）和系统总线（BUS）构成。 1.1.3 微型计算机的基本工作过程 微型计算机的基本工作过程是执行程序的过程，也就是CPU自动从程序存放的第1个存储单元起，逐步取出指令、分析指令，并根据指令规定的操作类型和操作对象，执行指令规定的相关操作。如此重复，周而复始，直至执行完程序的所有指令，从而实现程序的基本功能，这就是微型计算机的基本工作原理。 1.2 典型单片机产品简介1.2.1 MCS-51单片机系列 MCS-51可分为两个子系列和4种类型，如表1-1所示。按资源的配置数量，MCS-51系列分为51和52两个子系列，其中51子系列是基本型，而52子系列属于增强型。表1-1 MCS-51系列单片机分类
上传时间： 2013-11-07
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用51单片机设计的时钟电路毕业论文第一章电路原理分析1-1 显示原理1-2 数码管结构及代码显示1-3 键盘及读数原理1-4 连击功能的实现第 二 章 程序设计思想和相关指令介绍2-1 数据与代码转换2-2 计时功能的实现与中断服务程序2-3 时间控制功能与比较指令2-4 时钟误差的分析附录A 电路图附录B 存储单元地址表附录C 输入输出口功能分配表附录D 定时中断程序流程图附录F 调时功能流程图附录G 程序清单
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8051单片机系统扩展与接口技术:第一节 8051 单片机系统扩展概述第二节 单片机外部存储器扩展第三节 单片机输入输出（I/O）口扩展及应用第四节 LED显示器接口电路及显示程序第五节 单片机键盘接口技术第六节 单片机与数模（D／A）及模数（A／D）转换1、地址总线（Address Bus，简写为AB）地址总线可传送单片机送出的地址信号，用于访问外部存储器单元或I/O端口。A 地址总线是单向的，地址信号只是由单片机向外发出。B 地址总线的数目决定了可直接访问的存储器单元的数目。例如N位地址，可以产生2N个连续地址编码，因此可访问2N个存储单元，即通常所说的寻址范围为 2N个地址单元。MCS—51单片机有十六位地址线，因此存储器展范围可达216 = 64KB地址单元。C 挂在总线上的器件，只有地址被选中的单元才能与CPU交换数据，其余的都暂时不能操作，否则会引起数据冲突。2、数据总线（Data Bus，简写为DB）数据总线用于在单片机与存储器之间或单片机与I/O端口之间传送数据。A 单片机系统数据总线的位数与单片机处理数据的字长一致。例如MCS—51单片机是8位字长，所以数据总线的位数也是8位。B 数据总线是双向的，即可以进行两个方向的数据传送。3、控制总线（Control Bus，简写为CB）控制总线实际上就是一组控制信号线，包括单片机发出的，以及从其它部件送给单片机的各种控制或联络信号。对于一条控制信号线来说，其传送方向是单向的，但是由不同方向的控制信号线组合的控制总线则表示为双向的。总线结构形式大大减少了单片机系统中连接线的数目，提高了系统的可靠性，增加了系统的灵活性。此外，总线结构也使扩展易于实现，各功能部件只要符合总线规范，就可以很方便地接入系统，实现单片机扩展。
上传时间： 2013-10-18
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keil 使用笔记:在Memory窗口上输入address_type:address才能看到正确地址的变量debug～perfermance analyzer加入要察看的模块名称，然后view～perfermance analyzer window 可以察看各个模块运行时间①Display address_type:address B:Bit address C:Code Memory Bx:Code Bank D D：80H 命令可以查看特殊寄存器 data D I：0 命令可以查看内部RAM数据iData； D X：0 命令可以查看外部RAM数据xData； ②R1 //显示R1 register ~R1 //显示变量R1 R1 = R7 //对寄存器Rx操作R1 = --R7 R1 = 0x20 ③main //显示main()的开始地址d main //显示main()的代码④向RAM.ROM中写数据Enter data_type address_type:address expr,expr.... data_type:int char double float long E char data:0x20 1,2,3,4 //向data区0x20开始的地址写1,2,3,4 变量放在RAM的30H，要把定义放在main前面!另外特别注意，内部RAM通常供C程序存放中间变量等，所以一定要看看编译后的程序中是否存在存储单元冲突的情况，比如如果程序中 使用了别的寄存器组的话，08-1FH单元就不能用了unsigned long data i _at_ 0x30
上传时间： 2013-11-05
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AT89C2051是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含2k bytes的可反复擦写的只读Flash程序存储器和128 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大AT89C2051单片机可为您提供许多高性价比的应用场合。AT89C2051是一个功能强大的单片机，但它只有20个引脚，15个双向输入/输出（I/O）端口，其中P1是一个完整的8位双向I/O口，两个外中断口，两个16位可编程定时计数器,两个全双向串行通信口，一个模拟比较放大器。
上传时间： 2014-04-16
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计算机的指令系统是表征计算机性能的重要指标，每种计算机都有自己的指令系统。MCS—51单片机的指令系统是一个具有255种代码的集合，绝大多数指令包含两个基本部分：操作码和操作数。操作码表明指令要执行的操作的性质；操作数说明参与操作的数据或数据所存放的地址。MCS—51指令系统中所有程序指令是以机器语言形式表示，可分为单字节、双字节、三字节3种格式。用二进制编码表示的机器语言由于阅读困难，且难以记忆。因此在微机控制系统中采用汇编语言指令来编写程序。本章介绍MCS—51指令系统就是以汇编语言来描述的。 一条汇编语言指令中最多包含4个区段，如下所示： 标号： 操作码目的操作数，源源操作数；注释 标号与操作码之间“：”隔开； 操作码与操作数之间用“空格”隔开； 目的操作数和源源操作数之间有“，”分隔； 操作数与注释之间用“；”隔开。 标号是由用户定义的符号组成，必须用英文大写字母开始。标号可有可无，若一条指令中有标号，标号代表该指令所存放的第一个字节存储单元的地址，故标号又称为符号地址，在汇编时，把该地址赋值给标号。 操作码是指令的功能部分，不能缺省。MCS—51指令系统中共有42种助记符，代表了33种不同的功能。例如MOV是数据传送的助记符。 操作数是指令要操作的数据信息。根据指令的不同功能，操作数的个数有3、2、1或没有操作数。例如MOV A，#20H，包含了两个操作数A和#20H，它们之间用“，”隔开。注释可有可无，加入注释主要为了便于阅读，程序设计者对指令或程序段作简要的功能说明，在阅读程序或调试程序时将会带来很多方便。
上传时间： 2013-11-04
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数据传送的控制 数据传送涉及的3个问题1）数据的来源；2）数据的去处；3）数据本身以及如何控制数据的传送。 DMA方式控制的数据传送 DMA传送方式通常用来高速传送大批量的数据块。如： 硬盘和软盘I/O； 快速通信通道I/O； 多处理机和多程序数据块传送； 在图像处理中，对CRT屏幕送数据； 快速数据采集； DRAM的刷新操作。 DMA传送包括：（1）存储单元传送：存储器→存储器。（2）DMA读传送：存储器→I/O设备。（3）DMA写传送：I/O设备→存储器。4.1.2 DMA传送的工作过程 1）I/O设备向DMAC发出DMA请求；2） DMAC向CPU发出总线请求；3）CPU在执行完当前指令的当前的总线周期后，向DMAC发出总线响应信号；4）CPU脱离对系统总线的控制，由DMAC接管对系统总线的控制； 为什么DMA传送方式能实现高速传送？DMA传送的过程是什么样的？画出流程。DMA有哪些操作方式？各有什么特点。简述DMA控制器的两个工作状态的特点。试设计一种在8088大模式下与8237连接的基本电路图。并说明你的设计中8237各个端口的实际地址。DMA控制器的时序包括哪几个状态周期？试画出正常读传输的时序。DMAC的内部地址寄存器是16位的，如何扩展地址来访问16MB的地址空间？
标签： DMA
上传时间： 2013-11-18
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在单片机应用开发中，代码的使用效率问题、单片机抗干扰性和可靠性等问题仍困扰着 工程师。为帮助工程师解决单片机设计上的难题，《电子工程专辑》网站特邀Holtek香 港分公司工程部处长邓宏杰先生担任《单片机应用编程技巧》专题讨论的嘉宾，与广大 设计工程师交流单片机设计开发经验。现根据论坛中的讨论归纳出单片机开发中应掌握 的几个基本技巧。一、 如何提高C语言编程代码的效率邓宏杰指出，用C语言进行单片机程序设计是单片机开发与应用的必然趋势。他强调:“ 如果使用C编程时，要达到最高的效率，最好熟悉所使用的C编译器。先试验一下每条C语言编译以后对应的汇编语言的语句行数，这样就可以很明确的知道效率。在今后编程的 时候，使用编译效率最高的语句。” 他指出，各家的C编译器都会有一定的差异，故编译效率也会有所不同，优秀的嵌入式系统C编译器代码长度和执行时间仅比以汇编语言编写的同样功能程度长5-20％。他说：“对于复杂而开发时间紧的项目时，可以采用C语言，但前提是要求你对该MCU系统的C语言和C编译器非常熟悉，特别要注意该C编译系统所能支持的数据类型和算法。虽然C语言是最普遍的一种高级语言，但由于不同的MCU厂家其C语言编译系统是有所差别的，特别是在一些特殊功能模块的操作上。所以如果对这些特性不了解，那么调试起来问题就会很 多，反而导致执行效率低于汇编语言。” 二、 如何减少程序中的bug？ 对于如何减少程序的bug，邓宏杰给出了一些建议，他指出系统运行中应考虑的超范围管理参数有： 1．物理参数。这些参数主要是系统的输入参数，它包括激励参数、采集处理中的运行参 数和处理结束的结果参数。合理设定这些边界，将超出边界的参数都视为非正常激励或 非正常回应进行出错处理。 2．资源参数。这些参数主要是系统中的电路、器件、功能单元的资源，如记忆体容量、 存储单元长度、堆叠深度。在程式设计中，对资源参数不允许超范围使用。 3．应用参数。这些应用参数常表现为一些单片机、功能单元的应用条件。如E2PROM的擦 写次数与资料存储时间等应用参数界限。 4．过程参数。指系统运行中的有序变化的参数。
上传时间： 2013-10-21
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6.1 存储器概述1、存储器定义 在微机系统中凡能存储程序和数据的部件统称为存储器。2、存储器分类 微机系统中的存储器分为内存和外存两类。3、内存储器的组成 微机系统中的存储器由半导体存储器芯片组成。 单片机内部有存储器，当单片机内部的存储器不够用时，可以外扩存储器。外扩的存储器就是由半导体存储器芯片组成的。 当用半导体存储器芯片组成内存时必须满足个要求：①每个存储单元一定要有8个位。②存储单元的个数满足系统要求。注意：内存的容量是指它所含存储单元的个数（每个存储单元一定要有8个位，可以存储8位二进制信息）。6.2 半导体存储器由于集成工艺水平的限制，一个半导体存储器芯片上所集成的单元个数和每个单元的位数有限，用它构成内存时必须满足：内存容量和一个存储单元有8个位的要求，因此内存常常由多个半导体存储器芯片构成。 半导体存储器芯片的存储容量是指其上所含的基本存储电路的个数，用单元个数×位数表示。掌握：① 已知内存容量和半导体存储器芯片的容量，求用半导体存储器芯片构成内存时需要的芯片个数。② 内存的容量=末地址—首地址+1 半导体存储器芯片分成ROM和RAM两类。6.2.1 ROM芯片6.2.2 RAM芯片6.3 MCS-51单片机存储器扩展 在微机系统中存储器是必不可少。MCS51系列单片机内部的存储器不够用时需要外扩半导体存储器芯片，外扩的半导体存储器芯片与MCS51系列单片机通过三总线交换信息。二者连接时必须考虑如下问题：1．二者地址线、数据线、控制线的连接。2．工作速度的匹配。CPU在取指令和存储器读或写操作时，是有固定时序的，用户要根据这些来确定对存储器存取速度的要求，或在存储器已经确定的情况下，考虑是否需要Tw周期，以及如何实现。3．片选信号的产生。目前生产的存储器芯片，单片的容量仍然是有限的，通常总是要由许多片才能组成一个存储器，这里就有一个如何产生片选信号的问题。4．CPU的驱动能力 。在设计CPU芯片时，一般考虑其输出线的直流负载能力，为带一个TTL负载。现在的存储器一般都为MOS电路，直流负载很小，主要的负载是电容负载，故在小型系统中，CPU是可以直接与存储器相连的，而较大的系统中，若CPU的负载能力不能满足要求，可以（就要考虑CPU能否带得动，需要时就要加上缓冲器，）由缓冲器的输出再带负载。6.3.1 ROM芯片的扩展6.3.2 RAM芯片的扩展
标签： 存储器接口
上传时间： 2013-11-22
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九.输入/输出保护为了支持多任务，80386不仅要有效地实现任务隔离，而且还要有效地控制各任务的输入/输出，避免输入/输出冲突。本文将介绍输入输出保护。 这里下载本文源代码。 <一>输入/输出保护80386采用I/O特权级IPOL和I/O许可位图的方法来控制输入/输出，实现输入/输出保护。 1.I/O敏感指令输入输出特权级(I/O Privilege Level)规定了可以执行所有与I/O相关的指令和访问I/O空间中所有地址的最外层特权级。IOPL的值在如下图所示的标志寄存器中。 标 志寄存器 BIT31—BIT18 BIT17 BIT16 BIT15 BIT14 BIT13—BIT12 BIT11 BIT10 BIT9 BIT8 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 00000000000000 VM RF 0 NT IOPL OF DF IF TF SF ZF 0 AF 0 PF 1 CF I/O许可位图规定了I/O空间中的哪些地址可以由在任何特权级执行的程序所访问。I/O许可位图在任务状态段TSS中。 I/O敏感指令 指令 功能 保护方式下的执行条件 CLI 清除EFLAGS中的IF位 CPL<=IOPL STI 设置EFLAGS中的IF位 CPL<=IOPL IN 从I/O地址读出数据 CPL<=IOPL或I/O位图许可 INS 从I/O地址读出字符串 CPL<=IOPL或I/O位图许可 OUT 向I/O地址写数据 CPL<=IOPL或I/O位图许可 OUTS 向I/O地址写字符串 CPL<=IOPL或I/O位图许可 上表所列指令称为I/O敏感指令，由于这些指令与I/O有关，并且只有在满足所列条件时才可以执行，所以把它们称为I/O敏感指令。从表中可见，当前特权级不在I/O特权级外层时，可以正常执行所列的全部I/O敏感指令；当特权级在I/O特权级外层时，执行CLI和STI指令将引起通用保护异常，而其它四条指令是否能够被执行要根据访问的I/O地址及I/O许可位图情况而定(在下面论述)，如果条件不满足而执行，那么将引起出错码为0的通用保护异常。 由于每个任务使用各自的EFLAGS值和拥有自己的TSS，所以每个任务可以有不同的IOPL，并且可以定义不同的I/O许可位图。注意，这些I/O敏感指令在实模式下总是可执行的。 2.I/O许可位图如果只用IOPL限制I/O指令的执行是很不方便的，不能满足实际要求需要。因为这样做会使得在特权级3执行的应用程序要么可访问所有I/O地址，要么不可访问所有I/O地址。实际需要与此刚好相反，只允许任务甲的应用程序访问部分I/O地址，只允许任务乙的应用程序访问另一部分I/O地址，以避免任务甲和任务乙在访问I/O地址时发生冲突，从而避免任务甲和任务乙使用使用独享设备时发生冲突。 因此，在IOPL的基础上又采用了I/O许可位图。I/O许可位图由二进制位串组成。位串中的每一位依次对应一个I/O地址，位串的第0位对应I/O地址0，位串的第n位对应I/O地址n。如果位串中的第位为0，那么对应的I/O地址m可以由在任何特权级执行的程序访问；否则对应的I/O地址m只能由在IOPL特权级或更内层特权级执行的程序访问。如果在I/O外层特权级执行的程序访问位串中位值为1的位所对应的I/O地址，那么将引起通用保护异常。 I/O地址空间按字节进行编址。一条I/O指令最多可涉及四个I/O地址。在需要根据I/O位图决定是否可访问I/O地址的情况下，当一条I/O指令涉及多个I/O地址时，只有这多个I/O地址所对应的I/O许可位图中的位都为0时，该I/O指令才能被正常执行，如果对应位中任一位为1，就会引起通用保护异常。 80386支持的I/O地址空间大小是64K，所以构成I/O许可位图的二进制位串最大长度是64K个位，即位图的有效部分最大为8K字节。一个任务实际需要使用的I/O许可位图大小通常要远小于这个数目。 当前任务使用的I/O许可位图存储在当前任务TSS中低端的64K字节内。I/O许可位图总以字节为单位存储，所以位串所含的位数总被认为是8的倍数。从前文中所述的TSS格式可见，TSS内偏移66H的字确定I/O许可位图的开始偏移。由于I/O许可位图最长可达8K字节，所以开始偏移应小于56K，但必须大于等于104，因为TSS中前104字节为TSS的固定格式，用于保存任务的状态。 1.I/O访问许可检查细节保护模式下处理器在执行I/O指令时进行许可检查的细节如下所示。 (1)若CPL<=IOPL，则直接转步骤(8)；(2)取得I/O位图开始偏移；(3)计算I/O地址对应位所在字节在I/O许可位图内的偏移；(4)计算位偏移以形成屏蔽码值，即计算I/O地址对应位在字节中的第几位；(5)把字节偏移加上位图开始偏移，再加1，所得值与TSS界限比较，若越界，则产生出错码为0的通用保护故障；(6)若不越界，则从位图中读对应字节及下一个字节；(7)把读出的两个字节与屏蔽码进行与运算，若结果不为0表示检查未通过，则产生出错码为0的通用保护故障；(8)进行I/O访问。设某一任务的TSS段如下： TSSSEG SEGMENT PARA USE16 TSS <> ;TSS低端固定格式部分 DB 8 DUP(0) ;对应I/O端口00H—3FH DB 10000000B ;对应I/O端口40H—47H DB 01100000B ;对用I/O端口48H—4FH DB 8182 DUP(0ffH) ;对应I/O端口50H—0FFFFH DB 0FFH ;位图结束字节TSSLen = $TSSSEG ENDS 再假设IOPL=1，CPL=3。那么如下I/O指令有些能正常执行，有些会引起通用保护异常： in al,21h ;(1)正常执行 in al,47h ;(2)引起异常 out 20h,al ;(3)正常实行 out 4eh,al ;(4)引起异常 in al,20h ;(5)正常执行 out 20h,eax ;(6)正常执行 out 4ch,ax ;(7)引起异常 in ax,46h ;(8)引起异常 in eax,42h ;(9)正常执行 由上述I/O许可检查的细节可见，不论是否必要，当进行许可位检查时，80386总是从I/O许可位图中读取两个字节。目的是为了尽快地执行I/O许可检查。一方面，常常要读取I/O许可位图的两个字节。例如，上面的第(8)条指令要对I/O位图中的两个位进行检查，其低位是某个字节的最高位，高位是下一个字节的最低位。可见即使只要检查两个位，也可能需要读取两个字节。另一方面，最多检查四个连续的位，即最多也只需读取两个字节。所以每次要读取两个字节。这也是在判别是否越界时再加1的原因。为此，为了避免在读取I/O许可位图的最高字节时产生越界，必须在I/O许可位图的最后填加一个全1的字节，即0FFH。此全1的字节应填加在最后一个位图字节之后，TSS界限范围之前，即让填加的全1字节在TSS界限之内。 I/O许可位图开始偏移加8K所得的值与TSS界限值二者中较小的值决定I/O许可位图的末端。当TSS的界限大于I/O许可位图开始偏移加8K时，I/O许可位图的有效部分就有8K字节，I/O许可检查全部根据全部根据该位图进行。当TSS的界限不大于I/O许可位图开始偏移加8K时，I/O许可位图有效部分就不到8K字节，于是对较小I/O地址访问的许可检查根据位图进行，而对较大I/O地址访问的许可检查总被认为不可访问而引起通用保护故障。因为这时会发生字节越界而引起通用保护异常，所以在这种情况下，可认为不足的I/O许可位图的高端部分全为1。利用这个特点，可大大节约TSS中I/O许可位图占用的存储单元，也就大大减小了TSS段的长度。 <二>重要标志保护输入输出的保护与存储在标志寄存器EFLAGS中的IOPL密切相关，显然不能允许随便地改变IOPL，否则就不能有效地实现输入输出保护。类似地，对EFLAGS中的IF位也必须加以保护，否则CLI和STI作为敏感指令对待是无意义的。此外，EFLAGS中的VM位决定着处理器是否按虚拟8086方式工作。 80386对EFLAGS中的这三个字段的处理比较特殊，只有在较高特权级执行的程序才能执行IRET、POPF、CLI和STI等指令改变它们。下表列出了不同特权级下对这三个字段的处理情况。 不同特权级对标志寄存器特殊字段的处理 特权级 VM标志字段 IOPL标志字段 IF标志字段 CPL=0 可变(初POPF指令外) 可变 可变 0 不变 不变 可变 CPL>IOPL 不变 不变 不变 从表中可见，只有在特权级0执行的程序才可以修改IOPL位及VM位；只能由相对于IOPL同级或更内层特权级执行的程序才可以修改IF位。与CLI和STI指令不同，在特权级不满足上述条件的情况下，当执行POPF指令和IRET指令时，如果试图修改这些字段中的任何一个字段，并不引起异常，但试图要修改的字段也未被修改，也不给出任何特别的信息。此外，指令POPF总不能改变VM位，而PUSHF指令所压入的标志中的VM位总为0。 <三>演示输入输出保护的实例(实例九)下面给出一个用于演示输入输出保护的实例。演示内容包括：I/O许可位图的作用、I/O敏感指令引起的异常和特权指令引起的异常；使用段间调用指令CALL通过任务门调用任务，实现任务嵌套。 1.演示步骤实例演示的内容比较丰富，具体演示步骤如下：(1)在实模式下做必要准备后，切换到保护模式；(2)进入保护模式的临时代码段后，把演示任务的TSS段描述符装入TR，并设置演示任务的堆栈；(3)进入演示代码段，演示代码段的特权级是0；(4)通过任务门调用测试任务1。测试任务1能够顺利进行；(5)通过任务门调用测试任务2。测试任务2演示由于违反I/O许可位图规定而导致通用保护异常；(6)通过任务门调用测试任务3。测试任务3演示I/O敏感指令如何引起通用保护异常；(7)通过任务门调用测试任务4。测试任务4演示特权指令如何引起通用保护异常；(8)从演示代码转临时代码，准备返回实模式；(9)返回实模式，并作结束处理。
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