單片機(jī)-2 MCS-51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理ppt課件

1、第第2 2章章 MCS-51MCS-51單片機(jī)的構(gòu)造和原理單片機(jī)的構(gòu)造和原理2.1 MCS-51單片機(jī)的根本組成單片機(jī)的根本組成2.1.1 MCS-51單片機(jī)的根本組成單片機(jī)的根本組成根本型根本型8051子系列：子系列：8031 8051 89C51 89S51加強(qiáng)型加強(qiáng)型8052子系列：子系列：8032 8052 89C52 89S52MCS-51單片機(jī)的根本構(gòu)造框圖單片機(jī)的根本構(gòu)造框圖 MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造圖單片機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造圖 1. 1. 中央處置器中央處置器CPUCPU1 1運(yùn)算器運(yùn)算器 組成：組成： 8 8位算術(shù)邏輯運(yùn)算單元位算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALUALUArithmetic L

2、ogic UnitArithmetic Logic Unit、 8 8位累加器位累加器A AAccumulatorAccumulator、 8 8位存放器位存放器B B、 程序形狀字存放器程序形狀字存放器PSWPSWProgram Status WordProgram Status Word、 8 8位暫存存放器位暫存存放器TMP1TMP1和和TMP2TMP2等。等。 功能：完成算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。功能：完成算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。包括運(yùn)算器和控制器兩部分包括運(yùn)算器和控制器兩部分運(yùn)運(yùn)算算電電路路2 2控制器控制器組成：組成：程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器PCPCProgram CounterProgram

3、Counter、指令存放器指令存放器IRIRInstruction RegisterInstruction Register、指令譯碼器指令譯碼器IDIDInstruction DecoderInstruction Decoder、堆棧指針堆棧指針SPSP、數(shù)據(jù)指針、數(shù)據(jù)指針DPTRDPTR、定時(shí)控制邏輯和振蕩器、定時(shí)控制邏輯和振蕩器OSCOSC等電路。等電路。功能：功能：CPUCPU根據(jù)根據(jù)PCPC中的地址將欲執(zhí)行指令的指令碼從存儲(chǔ)器中取出，中的地址將欲執(zhí)行指令的指令碼從存儲(chǔ)器中取出，存放在存放在IRIR中，中，IDID對(duì)對(duì)IRIR中的指令碼進(jìn)展譯碼，定時(shí)控制邏輯中的指令碼進(jìn)展譯碼，定時(shí)控制

4、邏輯在在OSCOSC配合下對(duì)配合下對(duì)IDID譯碼后的信號(hào)進(jìn)展分時(shí)，以產(chǎn)生執(zhí)行本條譯碼后的信號(hào)進(jìn)展分時(shí)，以產(chǎn)生執(zhí)行本條指令所需的全部信號(hào)。指令所需的全部信號(hào)?？刂破麟娐房刂破麟娐?、內(nèi)部程序存儲(chǔ)器、內(nèi)部程序存儲(chǔ)器8031和和8032內(nèi)部沒(méi)有內(nèi)部沒(méi)有ROM；8051內(nèi)部有內(nèi)部有4KB的的ROM，8751內(nèi)部有內(nèi)部有4KB的的EPROM；8052內(nèi)部有內(nèi)部有8KB的的ROM，8752內(nèi)部有內(nèi)部有8KB的的EPROM； 8951內(nèi)部有內(nèi)部有4KB的的Flash ROM，8952內(nèi)部有內(nèi)部有8KB的的Flash ROM。 8031內(nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器內(nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器ROM；8051內(nèi)部設(shè)有內(nèi)部設(shè)有4K的掩膜

5、的掩膜ROM，8751內(nèi)部為內(nèi)部為PROM，AT89C51內(nèi)部為內(nèi)部為Flash ROM，AT89S51內(nèi)部那么是內(nèi)部那么是4K字節(jié)的支持字節(jié)的支持ISP的的Flash。52加強(qiáng)型產(chǎn)品存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量為根本型的一倍，加強(qiáng)型產(chǎn)品存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量為根本型的一倍，同時(shí)添加了一個(gè)定時(shí)器同時(shí)添加了一個(gè)定時(shí)器T2和一個(gè)中斷源和一個(gè)中斷源 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器內(nèi)部程序存儲(chǔ)器3、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 Internal RAM：內(nèi)部：內(nèi)部RAM根本型單片機(jī)芯片如根本型單片機(jī)芯片如89S51中共有中共有256個(gè)一致編址的個(gè)一致編址的RAM單元單元+SFR低低128單元：用于存放可讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)單元：用于存放可讀寫(xiě)

6、的數(shù)據(jù)RAM，供用戶運(yùn)用，供用戶運(yùn)用高高128單元：被公用存放器單元：被公用存放器SFR占用占用加強(qiáng)型的單片機(jī)加強(qiáng)型的單片機(jī)(如如89S52內(nèi)部共有內(nèi)部共有256個(gè)字節(jié)的個(gè)字節(jié)的RAM可可供用戶運(yùn)用。供用戶運(yùn)用。內(nèi)部數(shù)據(jù)存放器內(nèi)部數(shù)據(jù)存放器4、定時(shí)器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器根本型的單片機(jī)內(nèi)部有兩個(gè)根本型的單片機(jī)內(nèi)部有兩個(gè)16位的定時(shí)器位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 T0、T1加強(qiáng)型的單片機(jī)內(nèi)部有三個(gè)加強(qiáng)型的單片機(jī)內(nèi)部有三個(gè)16位的定時(shí)器位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T0、T1、T2 定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器5、并行、并行I/O口口共有共有4個(gè)個(gè)8位的位的I/O口口 ，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入輸出的

7、并行輸入輸出0P1P2P3P并行并行I/O口口6、串行口、串行口全雙工串行口，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其他數(shù)據(jù)設(shè)備之間的串行全雙工串行口，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其他數(shù)據(jù)設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)傳送串行口串行口7、中斷控制系統(tǒng)、中斷控制系統(tǒng)80C51共有共有5個(gè)中斷源：個(gè)中斷源：外中斷外中斷2個(gè)，定時(shí)個(gè)，定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷計(jì)數(shù)中斷2個(gè)，串行中斷個(gè)，串行中斷1個(gè)個(gè)5個(gè)中斷分為高級(jí)和低級(jí)共兩個(gè)優(yōu)先級(jí)別個(gè)中斷分為高級(jí)和低級(jí)共兩個(gè)優(yōu)先級(jí)別中斷控制系統(tǒng)中斷控制系統(tǒng)8、時(shí)鐘電路、時(shí)鐘電路MCS-51芯片的內(nèi)部有時(shí)鐘電路，需外接石英晶體和微調(diào)電容芯片的內(nèi)部有時(shí)鐘電路，需外接石英晶體和微調(diào)電容時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路9、位處置器、位處置器又稱

8、布爾處置器，單片機(jī)有較強(qiáng)的位處置功能，用于控制又稱布爾處置器，單片機(jī)有較強(qiáng)的位處置功能，用于控制10、內(nèi)部總線、內(nèi)部總線內(nèi)部總線把上述部件銜接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)完好的單片機(jī)系內(nèi)部總線把上述部件銜接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)完好的單片機(jī)系統(tǒng)，用于傳送地址信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)統(tǒng)，用于傳送地址信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)2.1.2 MCS-51單片機(jī)的封裝與信號(hào)引腳單片機(jī)的封裝與信號(hào)引腳 1. 芯片封裝方式芯片封裝方式雙列直插式雙列直插式DIPDual In line Package44引腳方形扁平式引腳方形扁平式QFPQuad Flat Package帶引線的塑料芯片載體帶引線的塑料芯片載體PLCCPlastic

9、 Leaded chip carrier 2. 芯片引腳引見(jiàn)芯片引腳引見(jiàn)1分類(lèi)分類(lèi)主電源引腳主電源引腳VCC和和VSS外接晶振引腳外接晶振引腳XTAL1和和XTAL2控制或電源復(fù)用引腳控制或電源復(fù)用引腳RST/ VPD、ALE/PROGEA/VPP、PSEN輸入輸入/輸出引腳輸出引腳(共共32根根) P0、P1、P2、P34EA 訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)EA =0，讀外部程序存儲(chǔ)器，讀外部程序存儲(chǔ)器1，讀內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，并延續(xù)至外部程序存儲(chǔ)器，讀內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，并延續(xù)至外部程序存儲(chǔ)器2) XTAL1和和XTAL2 外接晶體引線端外接晶體引線端當(dāng)運(yùn)用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，用于外接石英晶

10、體和微調(diào)電容當(dāng)運(yùn)用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，用于外接石英晶體和微調(diào)電容當(dāng)運(yùn)用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)當(dāng)運(yùn)用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)1 Vss 地線地線 Vcc 電源線電源線3RST 復(fù)位信號(hào)復(fù)位信號(hào)當(dāng)輸入的復(fù)位信號(hào)延續(xù)當(dāng)輸入的復(fù)位信號(hào)延續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上高電平常即為有個(gè)機(jī)器周期以上高電平常即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位操作。效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位操作。7輸入輸入/輸出口線輸出口線4個(gè)個(gè)8位雙向口線位雙向口線5ALE 地址鎖存控制信號(hào)地址鎖存控制信號(hào) 在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，用于控制把在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，用于控制把P0口輸出的低口輸出的低8位地址位地址 送入鎖存器鎖存起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分送入鎖

11、存器鎖存起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分 時(shí)傳送。時(shí)傳送。 輸出六分之一晶振頻率的固定頻率輸出正脈沖輸出六分之一晶振頻率的固定頻率輸出正脈沖6 外部程序存儲(chǔ)器讀選通訊號(hào)外部程序存儲(chǔ)器讀選通訊號(hào)PSEN在讀外部在讀外部ROM時(shí)時(shí) PSEN 有效低電平，實(shí)現(xiàn)外部有效低電平，實(shí)現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。單元的讀操作。3、芯片引腳的第二功能、芯片引腳的第二功能1P3口的第二功能口的第二功能2EPROM存儲(chǔ)器程序固化所需求的信號(hào)存儲(chǔ)器程序固化所需求的信號(hào)PROG：編程脈沖：編程脈沖Vpp: 編程電壓編程電壓25V3備用電源引入備用電源引入VPD：當(dāng)電源發(fā)生缺點(diǎn)時(shí)，當(dāng)電源發(fā)生缺點(diǎn)時(shí)，電壓降低到下限值時(shí)，電壓

12、降低到下限值時(shí)，備用電源經(jīng)此端向內(nèi)備用電源經(jīng)此端向內(nèi)部部RAM提供電壓，以提供電壓，以維護(hù)內(nèi)部維護(hù)內(nèi)部RAM中的信中的信息不喪失息不喪失第一功能與第二功能的區(qū)分：第一功能與第二功能的區(qū)分：1P3口線按需求優(yōu)先選用第二功能，剩下不用的才作為口口線按需求優(yōu)先選用第二功能，剩下不用的才作為口 線運(yùn)用線運(yùn)用2對(duì)于對(duì)于9、30、31引腳：引腳：由于單片機(jī)在不同任務(wù)方式的信號(hào)，不會(huì)發(fā)生運(yùn)用上的由于單片機(jī)在不同任務(wù)方式的信號(hào)，不會(huì)發(fā)生運(yùn)用上的矛盾矛盾2.2 MCS-512.2 MCS-51單片機(jī)并行單片機(jī)并行I/OI/O端口電路端口電路I/OI/O口口P0P0、P1P1、P2P2、P3P3集數(shù)據(jù)輸入緩沖、數(shù)

13、據(jù)輸出驅(qū)動(dòng)及鎖集數(shù)據(jù)輸入緩沖、數(shù)據(jù)輸出驅(qū)動(dòng)及鎖存等多項(xiàng)功能于一體存等多項(xiàng)功能于一體截截止止01111.P11.P1口口輸出輸出“1內(nèi)有電阻，內(nèi)有電阻，輸出時(shí)無(wú)需輸出時(shí)無(wú)需外接上拉電外接上拉電阻阻8 8位口線的電路完全一樣但相互獨(dú)立位口線的電路完全一樣但相互獨(dú)立導(dǎo)導(dǎo)通通1000輸出輸出“0輸入時(shí)要區(qū)分：輸入時(shí)要區(qū)分：讀引腳讀引腳P1.x指令：指令：MOV A, P1 MOV C, P1.x讀端口讀端口Q指令：指令：ANL P1, #0FH CPL P1.x導(dǎo)導(dǎo)通通1000讀引腳時(shí)，當(dāng)數(shù)據(jù)線輸出為讀引腳時(shí)，當(dāng)數(shù)據(jù)線輸出為0時(shí)能夠會(huì)讀到錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)時(shí)能夠會(huì)讀到錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)導(dǎo)通的場(chǎng)效應(yīng)管那么將輸入設(shè)備的高

14、電平導(dǎo)通的場(chǎng)效應(yīng)管那么將輸入設(shè)備的高電平1下拉到低電平下拉到低電平0，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)呵斥短路，損壞設(shè)備嚴(yán)重時(shí)還會(huì)呵斥短路，損壞設(shè)備 截截止止0111P1P1口作輸入口運(yùn)用時(shí)，先向鎖存器寫(xiě)入口作輸入口運(yùn)用時(shí)，先向鎖存器寫(xiě)入1 1，使輸出驅(qū)動(dòng)，使輸出驅(qū)動(dòng)電路的電路的FETFET截止截止2.P22.P2口口可作通用可作通用I/OI/O口運(yùn)用，也可作地址輸出口運(yùn)用口運(yùn)用，也可作地址輸出口運(yùn)用3. P33. P3口口可作通用可作通用I/OI/O口運(yùn)用，而第二功能更重要口運(yùn)用，而第二功能更重要作為普通輸出口第一輸出功能運(yùn)用時(shí)作為普通輸出口第一輸出功能運(yùn)用時(shí) 1翻開(kāi)翻開(kāi)作為普通輸出口第一輸出功能運(yùn)用時(shí)作為普通輸

15、出口第一輸出功能運(yùn)用時(shí) 1翻開(kāi)翻開(kāi)中選擇第二輸出功能時(shí)，中選擇第二輸出功能時(shí)， 1翻開(kāi)翻開(kāi)作為普通輸入口第一輸入功能運(yùn)用時(shí)作為普通輸入口第一輸入功能運(yùn)用時(shí) 110截止截止作為普通輸入口第一輸入功能運(yùn)用時(shí)作為普通輸入口第一輸入功能運(yùn)用時(shí) 或第二輸入功能時(shí)或第二輸入功能時(shí) 110截止截止4.P04.P0口口1P0口作為通用的口作為通用的I/O口運(yùn)用口運(yùn)用P0P0口作通用口作通用I/OI/O口輸出運(yùn)用口輸出運(yùn)用0封鎖封鎖0截截止止P0P0口作通用口作通用I/OI/O口輸出運(yùn)用口輸出運(yùn)用0封鎖封鎖0截截止止11001截截止止P0P0口作通用口作通用I/OI/O口輸出運(yùn)用口輸出運(yùn)用0封鎖封鎖0截截止止0

16、0110導(dǎo)導(dǎo)通通P0P0口作通用口作通用I/OI/O口輸入運(yùn)用口輸入運(yùn)用0封鎖封鎖0截截止止讀讀引引腳腳讀鎖存器讀鎖存器2P0口作為地址口作為地址/數(shù)據(jù)總線運(yùn)用數(shù)據(jù)總線運(yùn)用 1翻開(kāi)翻開(kāi)傳送地址或數(shù)據(jù)時(shí)傳送地址或數(shù)據(jù)時(shí)1翻開(kāi)翻開(kāi)110導(dǎo)導(dǎo)通通截截止止10傳送地址或數(shù)據(jù)時(shí)傳送地址或數(shù)據(jù)時(shí)1翻開(kāi)翻開(kāi)001導(dǎo)導(dǎo)通通截截止止01輸入數(shù)據(jù)信息時(shí)輸入數(shù)據(jù)信息時(shí)截截止止0負(fù)載才干負(fù)載才干P0 P0 驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)8 8個(gè)個(gè)TTLTTLP1P1、P2P2、P2 P2 驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)4 4個(gè)個(gè)TTLTTL2.3 MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器構(gòu)造單片機(jī)的存儲(chǔ)器構(gòu)造 MCS-51單片機(jī)存儲(chǔ)器地址空間分配圖單片機(jī)存儲(chǔ)器地址空間分配圖

17、 內(nèi)部存儲(chǔ)器內(nèi)部存儲(chǔ)器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM內(nèi)部程序存儲(chǔ)器內(nèi)部程序存儲(chǔ)器ROM低低128單元單元高高128單元單元2.3.1 程序存儲(chǔ)器ROM類(lèi)型腌膜ROMEPROMEEPROMFlash ROM片內(nèi)尋址范圍EA=1時(shí)： 否那么64KB全部限定在片外)51系列，4KB，0000H 0FFFH52系列，8KB，0000H 1FFFH一組特殊單元RESET 地址：0000H中斷向量：0003H 000AH 外部中斷INT0地址區(qū) 000BH 0012H 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷T0地址區(qū) 0013H 001AH 外部中斷INT1地址區(qū) 001BH 0022H 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷T1地址區(qū)00

18、23H 002AH 串行中斷Serial地址區(qū)中斷呼應(yīng)后，系統(tǒng)能按中斷種類(lèi)，自動(dòng)轉(zhuǎn)到各中斷區(qū)的首中斷呼應(yīng)后，系統(tǒng)能按中斷種類(lèi)，自動(dòng)轉(zhuǎn)到各中斷區(qū)的首地址去執(zhí)行程序地址去執(zhí)行程序但但8個(gè)單元難以存下一個(gè)完好的中斷效力程序，個(gè)單元難以存下一個(gè)完好的中斷效力程序，故普通在中斷地址區(qū)首地址開(kāi)場(chǎng)存放一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令故普通在中斷地址區(qū)首地址開(kāi)場(chǎng)存放一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令JMP、 AJMP以便中斷呼應(yīng)后，經(jīng)過(guò)中斷地址區(qū)，轉(zhuǎn)到以便中斷呼應(yīng)后，經(jīng)過(guò)中斷地址區(qū)，轉(zhuǎn)到中斷效力程序的實(shí)踐入口地址去中斷效力程序的實(shí)踐入口地址去系統(tǒng)復(fù)位后，系統(tǒng)復(fù)位后，PC=0000H單片機(jī)從單片機(jī)從0000H單元開(kāi)場(chǎng)取指令執(zhí)行程序單元開(kāi)場(chǎng)取

19、指令執(zhí)行程序普通在這三個(gè)單元中存放一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令普通在這三個(gè)單元中存放一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令 JMP、 AJMP2.3.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)MOV指令指令MOVX指令指令用于存放運(yùn)算的中間用于存放運(yùn)算的中間結(jié)果、標(biāo)志位以及數(shù)結(jié)果、標(biāo)志位以及數(shù)據(jù)的暫存和緩沖等據(jù)的暫存和緩沖等 1. 根本根本RAM區(qū)區(qū)按用途分三個(gè)區(qū)按用途分三個(gè)區(qū)任務(wù)存放器區(qū)任務(wù)存放器區(qū)位尋址區(qū)位尋址區(qū)用戶用戶RAM區(qū)區(qū)1任務(wù)存放器區(qū)任務(wù)存放器區(qū)001FH 30H2FH00H20H1FH7FH通用寄存器區(qū)(4組)位尋址區(qū)128bit00H7FH堆棧/數(shù)據(jù)緩沖區(qū)80Byte16Byte32Byte4組任務(wù)存放器組組任務(wù)

20、存放器組地址范圍：地址范圍：00H1FH，共，共4組，組，每組每組R0R7。當(dāng)前存放器組選擇：當(dāng)前存放器組選擇：經(jīng)過(guò)設(shè)置經(jīng)過(guò)設(shè)置PSW中的位中的位 RS1、RS0完成。完成。僅當(dāng)前僅當(dāng)前R組以存放器方式組以存放器方式任務(wù)任務(wù),其他組以存儲(chǔ)器方式其他組以存儲(chǔ)器方式功能：功能：存放常用變量，提高訪問(wèn)速度存放常用變量，提高訪問(wèn)速度;在中斷或程序調(diào)用時(shí)運(yùn)用，可在中斷或程序調(diào)用時(shí)運(yùn)用，可減少堆棧中的數(shù)據(jù)維護(hù)減少堆棧中的數(shù)據(jù)維護(hù)30H2FH07H00H20H1FH7FH3組2組1組0組位尋址區(qū)128bit00H7FH堆棧/數(shù)據(jù)緩沖區(qū)80Byte16ByteRS1 RS01 11 00 10 0任務(wù)存放器組

21、設(shè)置參數(shù)30H2FH00H20H1FH7FH通用寄存器區(qū)(4組)位尋址區(qū)堆棧/數(shù)據(jù)緩沖區(qū)80Byte16Byte(128bit)32Byte00H7FH2位尋址區(qū)位尋址區(qū)16Byte地址范圍：地址范圍：20H2FH對(duì)應(yīng)位地址：對(duì)應(yīng)位地址：00H7FH功能：功能：可進(jìn)展位操作，設(shè)置用戶標(biāo)志；未作可進(jìn)展位操作，設(shè)置用戶標(biāo)志；未作位操作單元，可進(jìn)展字節(jié)操作位操作單元，可進(jìn)展字節(jié)操作30H2FH00H20H1FH7FH通用寄存器區(qū)(4組)位尋址區(qū)堆棧/數(shù)據(jù)緩沖區(qū)80Byte16Byte(128bit)32Byte00H7FH3堆棧堆棧/用戶數(shù)據(jù)區(qū)用戶數(shù)據(jù)區(qū)地址范圍：地址范圍：30H7FH功能功能程序堆

22、棧區(qū)程序堆棧區(qū)常選高端延續(xù)地址如：常選高端延續(xù)地址如：50H7FH用戶數(shù)據(jù)區(qū)用戶數(shù)據(jù)區(qū)2.特殊功能存放器SFR高128單元地址范圍：物理地址分布在80HFFH中；未作定義單元，操作無(wú)效。數(shù)量：51系列共有SFR 21個(gè)，如圖； 52系列SFR 26個(gè)。操作方式：訪問(wèn)時(shí)，可用存放器符號(hào)或地址；字節(jié)操作位操作表中帶*號(hào)的SFR公用存放器簡(jiǎn)介1. 程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器 Program Counter16位計(jì)數(shù)器，尋址范圍位計(jì)數(shù)器，尋址范圍64KB；存放下一條要執(zhí)行的指令的地址；存放下一條要執(zhí)行的指令的地址；自動(dòng)加自動(dòng)加1，保證指令順序執(zhí)行；，保證指令順序執(zhí)行；PC無(wú)地址，不能直接操作。無(wú)地址，不能直

23、接操作。2. 累加器累加器AAccAccumulator8位存放器位存放器 The most versatile運(yùn)用頻率最高運(yùn)用頻率最高 register)3. B存放器存放器8位存放器，用于乘除運(yùn)算。位存放器，用于乘除運(yùn)算。也可作普通數(shù)據(jù)存放器也可作普通數(shù)據(jù)存放器 。公用存放器簡(jiǎn)介公用存放器簡(jiǎn)介前往本節(jié)4. 數(shù)據(jù)指針數(shù)據(jù)指針DPTRData Pointer16位存放器，尋址范圍位存放器，尋址范圍64KB;由兩個(gè)由兩個(gè)8位存放器位存放器DPH DPL組成；組成；用于存放用于存放ROM及片外及片外RAM地址。地址。如：如：MOV DPTR,#2000H無(wú)符號(hào)數(shù)無(wú)符號(hào)數(shù)5 程序形狀字程序形狀字Pr

24、ogram Status Word 8位存放器，存放指令執(zhí)行的形狀信息。位存放器，存放指令執(zhí)行的形狀信息。堆棧只允許在其一端進(jìn)展數(shù)據(jù)插入和數(shù)據(jù)刪除操作的線性表堆棧只允許在其一端進(jìn)展數(shù)據(jù)插入和數(shù)據(jù)刪除操作的線性表數(shù)據(jù)寫(xiě)入堆棧稱為插入運(yùn)算入棧，數(shù)據(jù)寫(xiě)入堆棧稱為插入運(yùn)算入棧，PUSH從堆棧中讀出數(shù)據(jù)稱為刪除運(yùn)算出棧，從堆棧中讀出數(shù)據(jù)稱為刪除運(yùn)算出棧，POP堆棧的特點(diǎn)：后進(jìn)先出堆棧的特點(diǎn)：后進(jìn)先出 LIFOLast-In Firt-Out)1堆棧的功用堆棧的功用堆棧是為子程序調(diào)用和中斷操作而設(shè)立的堆棧是為子程序調(diào)用和中斷操作而設(shè)立的功能功能維護(hù)斷點(diǎn)：調(diào)用子程序時(shí)或中斷效力之前先把主程序維護(hù)斷點(diǎn)：調(diào)用子

25、程序時(shí)或中斷效力之前先把主程序 的斷點(diǎn)維護(hù)起來(lái)的斷點(diǎn)維護(hù)起來(lái)維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)：轉(zhuǎn)子程序或中斷效力程序前把有關(guān)存放單維護(hù)現(xiàn)場(chǎng)：轉(zhuǎn)子程序或中斷效力程序前把有關(guān)存放單 元的內(nèi)容保管起來(lái)元的內(nèi)容保管起來(lái)6 堆棧指針堆棧指針 SPStack Pointer2堆棧的開(kāi)辟堆棧的開(kāi)辟堆棧開(kāi)辟在芯片的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，即內(nèi)堆棧堆棧開(kāi)辟在芯片的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，即內(nèi)堆棧內(nèi)堆棧優(yōu)點(diǎn)：操作速度快內(nèi)堆棧優(yōu)點(diǎn)：操作速度快缺陷：容量有限缺陷：容量有限3堆棧指示器堆棧指示器SPStack Pointer8位公用存放器位公用存放器 SP的內(nèi)容就是堆棧棧頂?shù)牡膬?nèi)容就是堆棧棧頂?shù)拇鎯?chǔ)單元地址存儲(chǔ)單元地址系統(tǒng)復(fù)位后，系統(tǒng)復(fù)位后，SP的內(nèi)容為

26、的內(nèi)容為07H07H是是R7的地址，的地址，普通用普通用30H7FH單元比較好單元比較好30H2FH00H20H1FH7FH通用寄存器區(qū)(4組)位尋址區(qū)128bit00H7FH堆棧/數(shù)據(jù)緩沖區(qū)80Byte16Byte32Byte4堆棧類(lèi)型堆棧類(lèi)型兩種類(lèi)型兩種類(lèi)型向上生長(zhǎng)型向上生長(zhǎng)型向下生長(zhǎng)型向下生長(zhǎng)型進(jìn)棧操作：先進(jìn)棧操作：先SP加加1，后寫(xiě)入數(shù)據(jù)，后寫(xiě)入數(shù)據(jù)出棧操作：先讀出數(shù)據(jù)，后出棧操作：先讀出數(shù)據(jù)，后SP減減1進(jìn)棧操作：先進(jìn)棧操作：先SP減減1，后寫(xiě)入數(shù)據(jù)，后寫(xiě)入數(shù)據(jù)出棧操作：先讀出數(shù)據(jù)，后出棧操作：先讀出數(shù)據(jù)，后SP加加15、堆棧運(yùn)用方式、堆棧運(yùn)用方式兩種運(yùn)用方式兩種運(yùn)用方式自動(dòng)方式：即

27、在調(diào)用子程序或中斷時(shí)，自動(dòng)方式：即在調(diào)用子程序或中斷時(shí)， 前往地址斷點(diǎn)自動(dòng)進(jìn)棧，前往地址斷點(diǎn)自動(dòng)進(jìn)棧， 程序前往時(shí)，斷點(diǎn)再自動(dòng)彈程序前往時(shí)，斷點(diǎn)再自動(dòng)彈 回回PC指令方式：即使用公用的堆棧操作指令，指令方式：即使用公用的堆棧操作指令， 進(jìn)展進(jìn)出棧操作進(jìn)展進(jìn)出棧操作 進(jìn)棧指令進(jìn)棧指令 PUSH 出棧指令出棧指令 POP堆棧的操作堆棧的操作維護(hù)恢復(fù)斷點(diǎn)，維護(hù)恢復(fù)斷點(diǎn)，SP自動(dòng)加自動(dòng)加1或減或減1；入棧入棧PUSH ACCPUSH B出棧出棧POP B ；后入先出；后入先出PUSH ACC2.4 MCS-51單片機(jī)的時(shí)鐘電路與時(shí)序單片機(jī)的時(shí)鐘電路與時(shí)序時(shí)鐘電路：產(chǎn)生單片機(jī)任務(wù)所需求的時(shí)鐘信號(hào)時(shí)鐘電路

28、：產(chǎn)生單片機(jī)任務(wù)所需求的時(shí)鐘信號(hào)時(shí)序：指令執(zhí)行中各信號(hào)之間的相互時(shí)間關(guān)系時(shí)序：指令執(zhí)行中各信號(hào)之間的相互時(shí)間關(guān)系2.4.1 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路1. 振蕩電路振蕩電路C1、C2：30pF晶振頻率：晶振頻率：1.2MHz33MHz40MHzPD電源控制存放器電源控制存放器PCON.1的掉電方式位的掉電方式位PD=0正常任務(wù)，正常任務(wù)，PD=1進(jìn)入掉電任務(wù)方式進(jìn)入掉電任務(wù)方式XTAL2XTAL1SSV外部時(shí)鐘XTAL2XTAL1SSV浮空外部時(shí)鐘圖圖2.4.2 HMOS工藝器件外部時(shí)鐘方式工藝器件外部時(shí)鐘方式圖圖2.4.3 CHMOS工藝器件外部時(shí)鐘方式工藝器件外部時(shí)鐘方式外接脈沖的要求：高低電平繼續(xù)

29、時(shí)間大于外接脈沖的要求：高低電平繼續(xù)時(shí)間大于20ns， 脈沖頻率小于脈沖頻率小于12MHz2.分頻電路分頻電路振蕩信號(hào)并不能直接為單片機(jī)所用，而要進(jìn)展分頻，經(jīng)振蕩信號(hào)并不能直接為單片機(jī)所用，而要進(jìn)展分頻，經(jīng)分頻后才干得到單片機(jī)各種相關(guān)的時(shí)鐘信號(hào)分頻后才干得到單片機(jī)各種相關(guān)的時(shí)鐘信號(hào)2.4.2 時(shí)序時(shí)序四個(gè)有關(guān)的單位：四個(gè)有關(guān)的單位：振蕩周期、形狀周期、機(jī)器周期、指令周期振蕩周期、形狀周期、機(jī)器周期、指令周期1、振蕩周期、振蕩周期P拍節(jié)定義：拍節(jié)定義：震蕩脈沖的周期。用震蕩脈沖的周期。用“P表示表示時(shí)序：指令執(zhí)行中各信號(hào)之間的相互時(shí)間關(guān)系時(shí)序：指令執(zhí)行中各信號(hào)之間的相互時(shí)間關(guān)系P時(shí)鐘信號(hào)的周期定

30、義為形狀，用時(shí)鐘信號(hào)的周期定義為形狀，用“S表示表示一個(gè)形狀包含兩個(gè)拍節(jié)：一個(gè)形狀包含兩個(gè)拍節(jié)：前半周期對(duì)應(yīng)的拍節(jié)叫拍節(jié)前半周期對(duì)應(yīng)的拍節(jié)叫拍節(jié)1P1后半周期對(duì)應(yīng)的拍節(jié)叫拍節(jié)后半周期對(duì)應(yīng)的拍節(jié)叫拍節(jié)2P22、時(shí)鐘周期、時(shí)鐘周期SS3. 機(jī)器周期：完成一個(gè)根本操作所需求的時(shí)間機(jī)器周期：完成一個(gè)根本操作所需求的時(shí)間一個(gè)機(jī)器周期的寬度為一個(gè)機(jī)器周期的寬度為6個(gè)形狀：個(gè)形狀：S1S6一個(gè)機(jī)器周期總共有一個(gè)機(jī)器周期總共有12個(gè)拍節(jié)：個(gè)拍節(jié)： S1P1，S1P2，S6P2當(dāng)震蕩脈沖頻率為當(dāng)震蕩脈沖頻率為12MHz時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期為時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期為1s當(dāng)震蕩脈沖頻率為當(dāng)震蕩脈沖頻率為6MHz時(shí)，一個(gè)機(jī)器周

31、期為時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期為2s4、指令周期、指令周期執(zhí)行一條指令所需求的時(shí)間稱為指令周期執(zhí)行一條指令所需求的時(shí)間稱為指令周期指令周期以機(jī)器周期的數(shù)目來(lái)表示，包括：指令周期以機(jī)器周期的數(shù)目來(lái)表示，包括：?jiǎn)螜C(jī)器周期、雙機(jī)器周期、四機(jī)器周期單機(jī)器周期、雙機(jī)器周期、四機(jī)器周期單字節(jié)單機(jī)器周期指令、單字節(jié)單機(jī)器周期指令、單字節(jié)雙機(jī)器周期指令、單字節(jié)雙機(jī)器周期指令、雙字節(jié)單機(jī)器周期指令、雙字節(jié)單機(jī)器周期指令、雙字節(jié)雙機(jī)器周期指令、雙字節(jié)雙機(jī)器周期指令、三字節(jié)雙機(jī)器周期指令和三字節(jié)雙機(jī)器周期指令和單字節(jié)四機(jī)器周期指令等。單字節(jié)四機(jī)器周期指令等。按指令代碼在存儲(chǔ)器中所占的存儲(chǔ)長(zhǎng)度可分為按指令代碼在存儲(chǔ)器中所占的存

32、儲(chǔ)長(zhǎng)度可分為單字節(jié)指令、雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令。單字節(jié)指令、雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令。 2.5 MCS-512.5 MCS-51單片機(jī)的任務(wù)方式單片機(jī)的任務(wù)方式2.5.1 2.5.1 復(fù)位方式復(fù)位方式每個(gè)機(jī)器周期的每個(gè)機(jī)器周期的S5P21. 復(fù)位信號(hào)復(fù)位信號(hào)2. 2. 復(fù)位操作復(fù)位操作抑制外部干擾信號(hào)抑制外部干擾信號(hào)在每個(gè)機(jī)器周期的在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2時(shí)辰采樣施密特觸發(fā)器的輸出，時(shí)辰采樣施密特觸發(fā)器的輸出，延續(xù)兩次采樣到高電平才確認(rèn)是復(fù)位信號(hào)。延續(xù)兩次采樣到高電平才確認(rèn)是復(fù)位信號(hào)。故要求復(fù)位信號(hào)高電平在故要求復(fù)位信號(hào)高電平在RST端至少堅(jiān)持兩個(gè)機(jī)器周期。端至少堅(jiān)持兩個(gè)機(jī)器周期。CPU呼應(yīng)復(fù)位

33、信號(hào)后，使內(nèi)部特殊功能存放器的形狀置為呼應(yīng)復(fù)位信號(hào)后，使內(nèi)部特殊功能存放器的形狀置為初始形狀，以后，每個(gè)機(jī)器周期復(fù)位一次，直到復(fù)位信號(hào)初始形狀，以后，每個(gè)機(jī)器周期復(fù)位一次，直到復(fù)位信號(hào)消逝為止消逝為止3. 復(fù)位方式復(fù)位方式1上電自動(dòng)復(fù)位上電自動(dòng)復(fù)位2按鍵手動(dòng)復(fù)位按鍵手動(dòng)復(fù)位2.5.2 程序執(zhí)行方式程序執(zhí)行方式 延續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)： 程序從PC = 0000H單元開(kāi)場(chǎng)順序運(yùn)轉(zhuǎn)。0000H0000H主程序入口主程序入口0003H0003H外部中斷外部中斷0 0入口地址入口地址000BH000BH定時(shí)器計(jì)數(shù)器定時(shí)器計(jì)數(shù)器0 0溢出中斷入口地址溢出中斷入口地址0013H0013H外部中斷外部中斷1 1入口地址入

34、口地址001BH001BH定時(shí)器計(jì)數(shù)器定時(shí)器計(jì)數(shù)器1 1溢出中斷入口地址溢出中斷入口地址0023H0023H串行口中斷入口地址串行口中斷入口地址2.5.2 單步執(zhí)行方式單步執(zhí)行方式按一次鍵執(zhí)行一條指令，通常用于：按一次鍵執(zhí)行一條指令，通常用于：調(diào)試程序、調(diào)試程序、跟蹤程序執(zhí)行、跟蹤程序執(zhí)行、了解程序執(zhí)行過(guò)程。了解程序執(zhí)行過(guò)程。硬件設(shè)計(jì)：硬件設(shè)計(jì)：以按鍵產(chǎn)生脈沖信號(hào)經(jīng)以按鍵產(chǎn)生脈沖信號(hào)經(jīng) 端輸入端輸入0INT不按鍵時(shí)為低電平，按下鍵時(shí)為高電平不按鍵時(shí)為低電平，按下鍵時(shí)為高電平軟件設(shè)計(jì)：軟件設(shè)計(jì)： JNB P3.2， ；假設(shè)；假設(shè)=0，那么等待，那么等待 JB P3.2， ；假設(shè)；假設(shè)=1，那么等

35、待，那么等待 RETI ；前往主菜單；前往主菜單2.5.4 低功耗方式低功耗方式 降低功耗可使電源輕便又保證長(zhǎng)期供電；降低功耗可使電源輕便又保證長(zhǎng)期供電； 低功耗可降低芯片的發(fā)熱量，使芯片陳列嚴(yán)密，提高低功耗可降低芯片的發(fā)熱量，使芯片陳列嚴(yán)密，提高芯片的集成度，降低芯片的封裝本錢(qián)；芯片的集成度，降低芯片的封裝本錢(qián)； 低功耗芯片任務(wù)時(shí)發(fā)熱量少，有利于提高芯片任務(wù)的低功耗芯片任務(wù)時(shí)發(fā)熱量少，有利于提高芯片任務(wù)的可靠性；可靠性； 單片機(jī)芯片的低功耗，使單片機(jī)系統(tǒng)的整體低功耗。單片機(jī)芯片的低功耗，使單片機(jī)系統(tǒng)的整體低功耗。兩種低功耗任務(wù)方式：兩種低功耗任務(wù)方式：HMOS：掉電任務(wù)方式：掉電任務(wù)方式CH

36、MOS：節(jié)電運(yùn)轉(zhuǎn)方式：節(jié)電運(yùn)轉(zhuǎn)方式1. HMOS的掉電任務(wù)方式的掉電任務(wù)方式掉電任務(wù)方式下，只需內(nèi)部掉電任務(wù)方式下，只需內(nèi)部RAM和公用存放器繼續(xù)任務(wù)，和公用存放器繼續(xù)任務(wù)，以堅(jiān)持其內(nèi)容以堅(jiān)持其內(nèi)容當(dāng)電源當(dāng)電源VCC恢復(fù)時(shí)，備用電源還應(yīng)堅(jiān)持一段時(shí)間約恢復(fù)時(shí)，備用電源還應(yīng)堅(jiān)持一段時(shí)間約10ms單片機(jī)恢復(fù)任務(wù)的第一件事是現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)，把被維護(hù)的數(shù)據(jù)送單片機(jī)恢復(fù)任務(wù)的第一件事是現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)，把被維護(hù)的數(shù)據(jù)送回原處回原處2. CHMOS的節(jié)電運(yùn)轉(zhuǎn)方式的節(jié)電運(yùn)轉(zhuǎn)方式待機(jī)方式待機(jī)方式掉電維護(hù)方式掉電維護(hù)方式時(shí)鐘發(fā)生器至CPUOSC至中斷系統(tǒng)、串行接口和定時(shí)器XTAL1XTAL2PDIDL位序PCON.7PCON.

37、6PCON.5PCON.4PCON.3PCON.2PCON.1PCON.0位符號(hào)SMODGF1GF0PDIDLPD=1，進(jìn)入掉電方式，進(jìn)入掉電方式IDL=1，進(jìn)入待機(jī)方式，進(jìn)入待機(jī)方式SMOD： 波特率倍頻位。假設(shè)此位為波特率倍頻位。假設(shè)此位為1，那么串行口方式，那么串行口方式1、方式、方式2和方式和方式3的波特率加倍。的波特率加倍。GF1和和GF0： 通用標(biāo)志位。通用標(biāo)志位。PD： 掉電方式位。此位寫(xiě)掉電方式位。此位寫(xiě)1即啟動(dòng)掉電方式，時(shí)鐘凍結(jié)。即啟動(dòng)掉電方式，時(shí)鐘凍結(jié)。IDL： 待機(jī)方式位。此位寫(xiě)待機(jī)方式位。此位寫(xiě)1即啟動(dòng)待機(jī)方式。這時(shí)即啟動(dòng)待機(jī)方式。這時(shí)CPU因無(wú)時(shí)因無(wú)時(shí)鐘控制而停頓運(yùn)作。假好像時(shí)向鐘控制而停頓運(yùn)作。假好像時(shí)向PD和和IDL兩位寫(xiě)兩位寫(xiě)1，那么，那么PD優(yōu)先。優(yōu)先。80C51中中PCON的復(fù)位值為的復(fù)位值為00000B。時(shí)鐘發(fā)生器至CPUOSC至中斷系統(tǒng)、串行接口和定時(shí)器XTAL1XTAL2PDIDLCPU執(zhí)行完置執(zhí)行完置IDL=1(PCON.1的指令后，系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)任務(wù)方式。的指令后，系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)任務(wù)方式。0CPU得不到時(shí)鐘停頓任務(wù)，與得