单片机复试面试（一）

一、单片机基础知识

单片机概述

1.计算机系统组成

2.计算机工作过程

取指令阶段
在CPU的控制下，从存储器取出指令到指令寄存器。
执行指令阶段
在CPU的控制下，由指令译码器对指令进行译码，然后执行指令。

3.单片机及其特点

定义

单片机是将CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种I/O接口电路集成到一块集成电路芯片上构成的微型计算机。

特点

芯片容量小，但可拓展。
可靠性高。
易扩展。
控制功能强。
体积小、功耗低、价格便宜、易于产品化。

4.单片机应用

单机应用
智能产品、智能仪表、测控系统、数控机床、智能接口
多机应用

二、MCS-51单片机的结构

MCS-51单片机的基本组成

一个8位微处理器CPU
片内数据存储器RAM
片内程序存储器ROM/EPROM
4个8位并行I/O接口
2或3个定时/计数器
5个中断源的中断控制系统
一个全双工的串行I/O口
片内振荡器和时钟产生电路

中央处理器CPU

1.控制器

程序计数器

用于存放下一条指令的地址。

指令寄存器

用于暂存待执行的执行，等待译码。

指令译码器

用于对指令寄存器中的指令进行译码，将指令转变为执行指令所需的电信号，根据译码器输出的信号，再经定时控制电路定时产生执行该指令所需要的各种控制信号。

数据指针DPTR

16位专用地址指针寄存器，主要用来存放16位地址，作间址寻址寄存器使用。

2.运算器

由算术逻辑单元ALU、累加器ACC、暂存器、程序状态寄存器PSW、BCD码运算调整电路组成。

引脚与功能

1.电源引脚Vcc和Vss

Vcc接+5V，Vss接地。

2.时钟电路引脚XTAL1和XTAL2

3.控制信号引脚

RST/Vpd

RST为复位信号输入引脚，高电平有效。第二功能为备用电源的输入端，当主电源发生故障时为RAM提供备用电源，保证其内容不消失。

4.I/O端口

P0口

作外部三总线的地址总线（低8位）/数据总线。

P1口

作扩展型芯片的外部引脚，例如52的C/T2外部信号输入，S52之WDT的报警输出等。

P2口

作外部三总线的地址总线（高8位）。

P3口

作串口、定时器、外部中断的输入/出线，及外部RAM读写的控制信号（外部控制总线的一部分）。

外部三总线是如何分配的：
数据总线：P0口；
地址总线：P0口，外部地址总线（低8位，需锁存）；P2口，外部地址总线（高8位）；
控制总线有：P3.6（外部RAM /WR)、P3.7(外部RAM /RD）、EA、ALE、PSEN等。

存储器结构

1.程序存储器

用于存放编好的程序、表格和常数；64KB；片内外统一编址。
从片内程序存储器和片外存储器取指令执行速度相同。

2.内部数据存储器

用于存放运算中间结果，数据堆栈和缓冲、标志位、待调试的程序等；片内256字节RAM，片外可扩展到64KB。

3.特殊功能寄存器SFR

程序计数器PC

用于存放下一条需要执行的指令地址。

累加器A

算术运算的第一位操作数（被数）和运算结果都存放在累加器A或AB寄存器中。

B寄存器

用在乘除法运算中。乘法指令两个操作数取自A和B，其结果存储在AB寄存器中；除法指令中，被除数取自A，除数取自B，商存在A中，余数存在B中。

程序状态寄存器PSW

8位寄存器，存放程序状态信息CF、SF、AF、OF等。

栈指针SP

8位专用寄存器。始终指示栈顶位置。

数据指针DPTR

16位寄存器，可以拆成两个独立的8位寄存器使用。

端口P0~P3

I/O口和RAM统一编址，所有能访问RAM单元的指令，都可以用来访问I/O口。

串行数据缓冲器SBUF

用于存放欲发送或已接收的数据。

定时器/计数器

两个16位定时器/计数器T0和T1。

4.位地址空间

5.外部数据存储器

时钟和复位

1.CPU时序逻辑

时钟周期

最小的单位，不再分割。

机器周期

执行指令的基本单位。
指令的运算速度和其机器周期直接相关，机器周期数较少则执行速度快。

指令周期

每条指令由一个或多个机器周期组成。
单周期指令、双周期指令、四周器指令。
四周期指令只有乘除两条指令。其余都是单周期或双周期指令。

一般地，指令周期>=机器周期>时钟周期。

2.复位

概念

复位是使CPU和系统中的其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。

方式

上电自动复位和手动复位。