51單片機(jī)原理與實(shí)踐_C語(yǔ)言版_高衛(wèi)東_第二章_單片機(jī)的組成及結(jié)構(gòu)分析綜述

1、單片機(jī)原理與實(shí)踐單片機(jī)原理與實(shí)踐第第2 2章章 單片機(jī)組成及結(jié)構(gòu)分析單片機(jī)組成及結(jié)構(gòu)分析【學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)】1 1、理解單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部引腳、理解單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、外部引腳 2 2、理解存儲(chǔ)器的基本知識(shí)及、理解存儲(chǔ)器的基本知識(shí)及80C5180C51系列單片機(jī)的系列單片機(jī)的存儲(chǔ)器系統(tǒng)存儲(chǔ)器系統(tǒng) 3 3、理解并行、理解并行I/OI/O端口的工作原理端口的工作原理 4 4、了解、了解80C5180C51的各特殊功能寄存器的各特殊功能寄存器 5 5、了解時(shí)鐘與復(fù)位電路的接法、了解時(shí)鐘與復(fù)位電路的接法【重點(diǎn)內(nèi)容重點(diǎn)內(nèi)容】1 1、80C5180C51系列單片機(jī)的引腳系列單片機(jī)的引腳 2 2、80C5

2、180C51系列單片機(jī)的存儲(chǔ)空間配置系列單片機(jī)的存儲(chǔ)空間配置 3 3 、80C5180C51系列單片機(jī)并行口的功能系列單片機(jī)并行口的功能 MCS-51單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)硬件硬件基本配置：基本配置：1. 8位位CPU2. 片內(nèi)片內(nèi)ROM/EPROM、RAM3. 片內(nèi)片內(nèi)16位定時(shí)器位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器4. 片內(nèi)中斷處理系統(tǒng)片內(nèi)中斷處理系統(tǒng)5. 片內(nèi)并行片內(nèi)并行 I/O接口接口6. 片內(nèi)全雙工串行片內(nèi)全雙工串行I/O口口不同型號(hào)不同型號(hào)MCS-51單片機(jī)單片機(jī)CPU處理能力和指令系統(tǒng)處理能力和指令系統(tǒng)完全兼容，只是存儲(chǔ)器和完全兼容，只是存儲(chǔ)器和I/O接口的配置有所不同接口的配置有所不同。一個(gè)一個(gè)8位

3、的位的CPU振蕩器和振蕩器和時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路64KB 總線(xiàn)總線(xiàn)擴(kuò)展控制器擴(kuò)展控制器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器256B RAM/SFR216位位定時(shí)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器可編程可編程I/O程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器4KB ROM可編程全雙工可編程全雙工串行口串行口外中斷外中斷2個(gè)個(gè)內(nèi)中斷內(nèi)中斷3個(gè)個(gè)控制控制并行口并行口串行通信串行通信外部時(shí)鐘源外部時(shí)鐘源外部事件計(jì)數(shù)外部事件計(jì)數(shù)單片機(jī)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖單片機(jī)的核心部件，包含了運(yùn)算器、控制器、若干寄存器等單片機(jī)的核心部件，包含了運(yùn)算器、控制器、若干寄存器等分為高分為高128B和低和低128B，用于存放可讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)。，用于存放可讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)。 用于存放

4、程序、原始數(shù)據(jù)或表格。地址范圍用于存放程序、原始數(shù)據(jù)或表格。地址范圍0000H0FFFH4個(gè)個(gè)8位并行位并行I/O口口(P1、P2、P3、P4)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出實(shí)現(xiàn)定時(shí)和計(jì)數(shù)功能，以此對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)定時(shí)和計(jì)數(shù)功能，以此對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制用來(lái)控制單片機(jī)擴(kuò)展的外用來(lái)控制單片機(jī)擴(kuò)展的外ROM、RAM的讀寫(xiě)的讀寫(xiě)實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其他設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其他設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送 為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)MCS51系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 2.2.1 1 80C51 80C51系列單片機(jī)存儲(chǔ)系列單片機(jī)存儲(chǔ)

5、器結(jié)構(gòu)器結(jié)構(gòu) 存儲(chǔ)器的基本概念存儲(chǔ)器的基本概念 存儲(chǔ)器由大量緩沖寄存器組成，其用途是存儲(chǔ)器由大量緩沖寄存器組成，其用途是存放程序和數(shù)據(jù)，存放程序和數(shù)據(jù)，使計(jì)算機(jī)具有記憶功能。這些程序和數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中以二進(jìn)制使計(jì)算機(jī)具有記憶功能。這些程序和數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器中以二進(jìn)制代碼表示，根據(jù)計(jì)算機(jī)的命令，按照指定地址，可以把代碼取代碼表示，根據(jù)計(jì)算機(jī)的命令，按照指定地址，可以把代碼取出來(lái)或存入新代碼。出來(lái)或存入新代碼。只讀存儲(chǔ)器（只讀存儲(chǔ)器（ROMROM） 掩膜掩膜ROMROM。( (不能更改程序不能更改程序) ) 可編程的只讀存儲(chǔ)器可編程的只讀存儲(chǔ)器(PROM)(PROM)。( (一次性寫(xiě)入一次性寫(xiě)入) )

6、可改寫(xiě)的只讀存儲(chǔ)器可改寫(xiě)的只讀存儲(chǔ)器EPROMEPROM。( (紫外線(xiàn)照射擦除紫外線(xiàn)照射擦除) ) 可電改寫(xiě)只讀存儲(chǔ)器可電改寫(xiě)只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)(EEPROM)。( (電寫(xiě)入和清除電寫(xiě)入和清除) )1 1存儲(chǔ)器的類(lèi)型存儲(chǔ)器的類(lèi)型隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM(RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器) ) 靜態(tài)靜態(tài)SRAMSRAM。( (只要不斷電，數(shù)據(jù)可永久保存只要不斷電，數(shù)據(jù)可永久保存) ) 動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)DRAMDRAM。( (只能保存若干毫秒時(shí)間只能保存若干毫秒時(shí)間) )可現(xiàn)場(chǎng)改寫(xiě)的非易失性存儲(chǔ)器可現(xiàn)場(chǎng)改寫(xiě)的非易失性存儲(chǔ)器 快擦寫(xiě)存儲(chǔ)器快擦寫(xiě)存儲(chǔ)器(FLASH)(FLASH)。( (斷電后信

7、息不丟失斷電后信息不丟失) ) 鐵電存儲(chǔ)器鐵電存儲(chǔ)器FRAMFRAM。( (集成度高、讀寫(xiě)快等集成度高、讀寫(xiě)快等) )一、存儲(chǔ)器空間分類(lèi)一、存儲(chǔ)器空間分類(lèi)v根據(jù)作用分類(lèi)：根據(jù)作用分類(lèi)：2.1 單片機(jī)存儲(chǔ)器分配（1 1）程序存儲(chǔ)器（）程序存儲(chǔ)器（ROMROM）（2 2）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAMRAM）2地址從地址從0000H0000H開(kāi)始。開(kāi)始。2用于存放程序和表格常數(shù)。用于存放程序和表格常數(shù)。2 地址為地址為00H00H7FH7FH。2 用于存放運(yùn)算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存以及數(shù)據(jù)用于存放運(yùn)算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存以及數(shù)據(jù)緩沖等。緩沖等。一、存儲(chǔ)器空間分類(lèi)一、存儲(chǔ)器空間分類(lèi)v根據(jù)作用分類(lèi)：根

8、據(jù)作用分類(lèi)： 程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器ROM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAMv根據(jù)位置分類(lèi)：根據(jù)位置分類(lèi)： 片內(nèi)存儲(chǔ)器片內(nèi)存儲(chǔ)器 片外存儲(chǔ)器片外存儲(chǔ)器構(gòu)成了構(gòu)成了4個(gè)結(jié)構(gòu)獨(dú)立的存儲(chǔ)器空間個(gè)結(jié)構(gòu)獨(dú)立的存儲(chǔ)器空間2.1 單片機(jī)存儲(chǔ)器分配1、片內(nèi)程序存儲(chǔ)器（片內(nèi)、片內(nèi)程序存儲(chǔ)器（片內(nèi)ROM）2、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（片內(nèi)、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（片內(nèi)RAM）3、片外、片外ROM擴(kuò)展擴(kuò)展4、片外、片外RAM擴(kuò)展擴(kuò)展 8051、8751有有4KB的片內(nèi)的片內(nèi)ROM（0000H0FFFH）共有共有256B007FH：128B片內(nèi)片內(nèi)RAM80HFFH：21個(gè)特殊功能寄存器（占個(gè)特殊功能寄存器（占21B） 最多最多64K片外片外

9、ROM，地址為，地址為0000HFFFFH或者或者1000HFFFFH 地址：地址：0000HFFFFH 注：注：8051、8751芯片根據(jù)芯片根據(jù)EA狀態(tài)狀態(tài)2.1 單片機(jī)存儲(chǔ)器分配2.1 2.1 存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)振蕩與定時(shí)振蕩與定時(shí)電路電路4KB4KB程序存程序存儲(chǔ)器儲(chǔ)器128B128B數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器CPUCPU兩個(gè)兩個(gè)1616位定時(shí)位定時(shí)器器/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器并行端口并行端口總線(xiàn)控制總線(xiàn)控制串行端口串行端口系系 統(tǒng)統(tǒng) 總總 線(xiàn)線(xiàn)時(shí)鐘源時(shí)鐘源T T0 0 T T1 1P P0 0 P P1 1 P P2 2 P P3 3TXD RXDTXD RXD128B128B特殊功特殊功能寄

10、存器能寄存器內(nèi)部中內(nèi)部中斷信號(hào)斷信號(hào)外部中外部中斷信號(hào)斷信號(hào)控制信號(hào)控制信號(hào)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)部程序存內(nèi)部程序存儲(chǔ)器儲(chǔ)器外部數(shù)據(jù)存外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器儲(chǔ)器外部程序存外部程序存儲(chǔ)器儲(chǔ)器vMCS-51（8051）存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖所示）存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖所示單片機(jī)原理與應(yīng)用2.1 單片機(jī)存儲(chǔ)器分配v片內(nèi)外統(tǒng)一編址的片內(nèi)外統(tǒng)一編址的64KB的程序存儲(chǔ)器地址空間的程序存儲(chǔ)器地址空間 片內(nèi)片外的程序存貯器在同一邏輯空間中，地址片內(nèi)片外的程序存貯器在同一邏輯空間中，地址從從0000HFFFFH，共有，共有64K字節(jié)范圍字節(jié)范圍v片內(nèi)片內(nèi)256B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址空間 片內(nèi)數(shù)據(jù)存貯器為片內(nèi)數(shù)據(jù)存貯器為0

11、0HFFH v片外片外64KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間 片外為片外為0000HFFFFH從用戶(hù)使用的角度，即從邏輯上劃分3個(gè)存儲(chǔ)器地址空間：2.1 單片機(jī)存儲(chǔ)器分配二、區(qū)分四個(gè)獨(dú)立空間的方法EA引腳接地，程序從片外引腳接地，程序從片外ROM開(kāi)始開(kāi)始 0000H0FFFH位于片外位于片外ROMEA引腳接高電平，程序從片內(nèi)引腳接高電平，程序從片內(nèi)ROM開(kāi)始開(kāi)始 0000H0FFFH位于片內(nèi)位于片內(nèi)ROM 硬件連接決定空間硬件連接決定空間:2.2.1 1.2 80C51.2 80C51的程序存儲(chǔ)器（的程序存儲(chǔ)器（ROMROM） 地址范圍：地址范圍：0000H0000HFFFFHFFF

12、FH，共，共64KB64KB。 低段低段4KB4KB：0000H0000H0FFFH0FFFH 80C5180C51和和87C5187C51在片內(nèi)，在片內(nèi)，80C3180C31內(nèi)部無(wú)，在片外。內(nèi)部無(wú)，在片外。 高段高段60KB60KB：1000H1000HFFFFHFFFFH。在片外。在片外。 讀寫(xiě)讀寫(xiě)ROMROM用用MOVCMOVC指令，指令，控制信號(hào)是控制信號(hào)是PSENPSEN和和EAEA。2.2.1 1.3 80C51.3 80C51的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAMRAM）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分為外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分為外RAMRAM和內(nèi)和內(nèi)RAMRAM。外外RAMRAM地址范圍：地址范圍：0000H0

13、000HFFFFH FFFFH 共共64KB64KB。內(nèi)內(nèi)RAMRAM地址范圍：地址范圍：00H00HFFHFFH共共256 B256 B。分為兩個(gè)部分：分為兩個(gè)部分：地址為地址為00H00H7FH7FH（低（低128 B128 B）的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間地址為地址為80H80HFFHFFH（高（高128 B128 B）的特殊功能寄存器區(qū)。的特殊功能寄存器區(qū)。訪(fǎng)問(wèn)片外訪(fǎng)問(wèn)片外RAMRAM用用“MOVX”MOVX”指指令令訪(fǎng)問(wèn)片內(nèi)訪(fǎng)問(wèn)片內(nèi)RAMRAM用用“MOV”MOV”指令。指令。（一）片內(nèi)（一）片內(nèi)RAM地址空間地址空間尋址：用指令尋址：用指令MOV最大可尋址最大可尋址256個(gè)

14、單元。個(gè)單元。低低128B（00H-7FH）：）：真正真正RAM區(qū)區(qū)高高128B（80H-FFH）：）：特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFR）區(qū)）區(qū)地址：地址：00H-FFHvMCS-51（8051）存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖所示）存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如圖所示2.1 單片機(jī)存儲(chǔ)器分配（二）低（二）低128字節(jié)字節(jié)RAM（00H7FH）1、工作寄存器區(qū)（、工作寄存器區(qū)（00H1FH）2、位尋址區(qū)（、位尋址區(qū)（20H2FH） 3、用戶(hù)、用戶(hù)RAM區(qū)（區(qū)（30H7FH）1 1、工作區(qū)寄存器、工作區(qū)寄存器共共3232字節(jié)，地址字節(jié)，地址00H-1FH00H-1FH分成分成4 4組寄存器區(qū)；組寄存器區(qū)；每組寄存器區(qū)每組寄存器區(qū)

15、8 8個(gè)字節(jié)，個(gè)字節(jié)，R0-R7R0-R7；當(dāng)前使用的工作寄存器組由當(dāng)前使用的工作寄存器組由RS1RS1、RS0RS0選擇；選擇；在任何時(shí)刻在任何時(shí)刻CPUCPU只能使用其中只能使用其中一個(gè)一個(gè)區(qū)區(qū)（當(dāng)前寄存器組當(dāng)前寄存器組） 每個(gè)區(qū)有每個(gè)區(qū)有8個(gè)單元，都用個(gè)單元，都用R0R7編號(hào)。編號(hào)。 在任何時(shí)刻在任何時(shí)刻CPU只能使用其中一個(gè)區(qū)（當(dāng)前寄只能使用其中一個(gè)區(qū)（當(dāng)前寄存器組），即將這個(gè)區(qū)的存器組），即將這個(gè)區(qū)的8個(gè)單元作為工作寄個(gè)單元作為工作寄存器，其他區(qū)仍是一般的存器，其他區(qū)仍是一般的RAM。具體使用哪個(gè)。具體使用哪個(gè)區(qū)，由程序狀態(tài)寄存器區(qū)，由程序狀態(tài)寄存器PSW中的中的RS1、RS0兩位的

16、狀態(tài)來(lái)決定。兩位的狀態(tài)來(lái)決定。單片機(jī)原理與應(yīng)用2 2、位尋址區(qū)、位尋址區(qū)共共1616字節(jié)，地址字節(jié)，地址20H-2FH20H-2FH；可位尋址，即每一位進(jìn)行單獨(dú)讀寫(xiě)；可位尋址，即每一位進(jìn)行單獨(dú)讀寫(xiě)；共共128128位位, ,位地址位地址00H-7FH00H-7FH；這些可尋址位，通過(guò)執(zhí)行指令可直接對(duì)這些可尋址位，通過(guò)執(zhí)行指令可直接對(duì)某一位操作，如置某一位操作，如置1、清、清0、判斷轉(zhuǎn)移等、判斷轉(zhuǎn)移等。位尋址是位尋址是80C51的一個(gè)重要特點(diǎn)。的一個(gè)重要特點(diǎn)。表表2 RAM位尋址區(qū)位地址表位尋址區(qū)位地址表字節(jié)地址 MSB 位地址 LSB 2FH 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78 2

17、EH 77 76 75 74 73 72 71 70 2DH 6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68 2CH 67 66 65 64 63 62 61 60 2BH 5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 58 2AH 57 56 55 54 53 52 51 50 29H 4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48 28H 47 46 45 44 43 42 41 40 27H 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38 26H 37 36 35 34 33 32 31 30 25H 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28 24H 27 26 25 24 23 22

18、 21 20 23H 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18 22H 17 16 15 14 13 12 11 10 21H 1F 1E 0D 0C 0B 0A 09 08 20H 07 06 05 04 03 02 01 00 3 3、通用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)、通用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)共共8080字節(jié)，地址字節(jié)，地址30H-7FH30H-7FH，用戶(hù)用戶(hù)RAMRAM區(qū)，用于存放運(yùn)算數(shù)區(qū)，用于存放運(yùn)算數(shù)據(jù)和結(jié)果；據(jù)和結(jié)果；只能進(jìn)行字節(jié)讀寫(xiě)；只能進(jìn)行字節(jié)讀寫(xiě)；一般將堆棧也設(shè)在該區(qū)域。一般將堆棧也設(shè)在該區(qū)域。例：例：MOV SPMOV SP，#5FH #5FH 則從則從60607FH7FH單元為堆棧區(qū)單元為堆

19、棧區(qū)4 4、特殊功能寄存器、特殊功能寄存器共共128128字節(jié)，地址字節(jié)，地址80H-FFH80H-FFH；每個(gè)每個(gè)SFRSFR寄存器都與特定功能有關(guān)；寄存器都與特定功能有關(guān)；對(duì)單片機(jī)的控制，實(shí)際就是通過(guò)向?qū)纹瑱C(jī)的控制，實(shí)際就是通過(guò)向SFRSFR 寄存器里寫(xiě)入不同的值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。寄存器里寫(xiě)入不同的值來(lái)實(shí)現(xiàn)的。部分部分SFRSFR有位尋址功能，位地址有位尋址功能，位地址80H-FFH80H-FFH； SFRSFR中共有中共有1111個(gè)專(zhuān)用寄存器可以位尋址，個(gè)專(zhuān)用寄存器可以位尋址，它們字節(jié)地址的低半字節(jié)都為它們字節(jié)地址的低半字節(jié)都為0H0H或或8H(8H(即即可位尋址的特殊功能寄存器字節(jié)地址具有可

20、位尋址的特殊功能寄存器字節(jié)地址具有能被能被8 8整除的特征整除的特征) ) 。4 4、特殊功能寄存器、特殊功能寄存器4 4、特殊功能寄存器、特殊功能寄存器4 4、特殊功能寄存器、特殊功能寄存器注：vSFR中的寄存器都有復(fù)位值，用到的寄存器中的寄存器都有復(fù)位值，用到的寄存器在復(fù)位后應(yīng)考慮到是否重新賦值；在復(fù)位后應(yīng)考慮到是否重新賦值；vSFR可視為專(zhuān)用可視為專(zhuān)用RAM，有，有11個(gè)可以位尋址個(gè)可以位尋址（可以由布爾處理器控制），共（可以由布爾處理器控制），共21單元，其單元，其余余107單元用戶(hù)不能使用；單元用戶(hù)不能使用；v8052另有另有3個(gè)個(gè)SFR，占據(jù)，占據(jù)5個(gè)單元個(gè)單元。單片機(jī)原理與應(yīng)用2

21、.1.5 幾個(gè)特殊功能寄存器幾個(gè)特殊功能寄存器1）累加器累加器ACC 累加器累加器ACC是最常用的專(zhuān)用寄存器。是最常用的專(zhuān)用寄存器。用用A作為作為ACC的助記符。的助記符。 用于存放第一個(gè)操作數(shù)及運(yùn)算結(jié)果。用于存放第一個(gè)操作數(shù)及運(yùn)算結(jié)果。 單片機(jī)原理與應(yīng)用2）B寄存器寄存器 是特殊功能寄存器之一。是特殊功能寄存器之一。l 在乘法指令中，在乘法指令中，B用于存放乘數(shù)和乘積的高用于存放乘數(shù)和乘積的高8位。位。 AB=B（高位）（高位）A（低位）（低位）l 在除法指令中用于存放除數(shù)和余數(shù)。在除法指令中用于存放除數(shù)和余數(shù)。 AB=（商（商A，余數(shù)，余數(shù)B）l 在其它指令中用作一般的寄存器或在其它指令中

22、用作一般的寄存器或RAM單元。單元。單片機(jī)原理與應(yīng)用3 ）程序狀態(tài)字程序狀態(tài)字PSW程序狀態(tài)字程序狀態(tài)字PSW是一個(gè)是一個(gè)8位寄存器，位寄存器，PSW包含了程序執(zhí)行后的狀態(tài)信息，供程序查詢(xún)或包含了程序執(zhí)行后的狀態(tài)信息，供程序查詢(xún)或判斷用。判斷用。PSW的格式的格式：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理與應(yīng)用PSW（D0H）D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0ACCYF0RS1RS0OVP3、程序狀態(tài)程序狀態(tài)寄存器寄存器PSW(地址為地址為D0H) 用來(lái)保存用來(lái)保存ALU運(yùn)算結(jié)果的特征（如：結(jié)果是否為運(yùn)算結(jié)果的特征（如：結(jié)果是否為0，是否有溢出等）和處理器狀態(tài)。它的各位包含了，是否有溢出等）和處理器狀態(tài)。它的各

23、位包含了程序執(zhí)行后的狀態(tài)信息，供程序查詢(xún)或判別之用。程序執(zhí)行后的狀態(tài)信息，供程序查詢(xún)或判別之用。 PSW除有確定的字節(jié)地址除有確定的字節(jié)地址(0D0H)外，每一位均有外，每一位均有位地址。位地址。PSW（D0H）D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0ACCYF0RS1RS0OVP（1）CY(PSW.D7)進(jìn)位標(biāo)志位 8051在進(jìn)行位操作在進(jìn)行位操作(布爾操作布爾操作)時(shí)，時(shí)，CY作為位累作為位累加器加器C。在。在MOV指令中，判斷是否為位操作，主要指令中，判斷是否為位操作，主要看是否對(duì)看是否對(duì)C操作。操作。 在執(zhí)行加法在執(zhí)行加法(或減法或減法)運(yùn)算指令時(shí)，如果運(yùn)算結(jié)果最運(yùn)算指令時(shí)，如果

24、運(yùn)算結(jié)果最高位高位(位位7)向前有進(jìn)位向前有進(jìn)位(或借位或借位)，CY位由硬件置位由硬件置“1”；如運(yùn)算結(jié)果最高位如運(yùn)算結(jié)果最高位(位位7)無(wú)進(jìn)位無(wú)進(jìn)位(或借位或借位)，則，則CY由硬件由硬件清清“0”。1 0PSW（D0H）D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0ACCYF0RS1RS0OVP（2）AC(PSW.D6)半進(jìn)位標(biāo)志位半進(jìn)位標(biāo)志位1 0PSW（D0H）D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0ACCYF0RS1RS0OVP（4）RS0和和RSl工作寄存器組選擇控制位工作寄存器組選擇控制位 決定選擇哪一組工作寄存決定選擇哪一組工作寄存器為當(dāng)前工作寄存器組。器為當(dāng)前工作寄存

25、器組。00PSW（D0H）D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0ACCYF0RS1RS0OVP（5）OV(PSW.D2)溢出標(biāo)志位溢出標(biāo)志位1 01 0v4、數(shù)據(jù)指針、數(shù)據(jù)指針DPTR（83H，82H）：）：vDPTR是一個(gè)是一個(gè)16位的特殊功能寄存器。位的特殊功能寄存器。v由由DPH（83H），），DPL（82H）組成。）組成。vDPH，DPL可以單獨(dú)使用。可以單獨(dú)使用。4、數(shù)據(jù)指針、數(shù)據(jù)指針DPTR（83H，82H）：）：堆堆棧棧 5、堆棧指針、堆棧指針SP (81H)SP RAM中底端固定，頂端浮動(dòng)中底端固定，頂端浮動(dòng)的特殊寄存器區(qū)的特殊寄存器區(qū)堆棧。用來(lái)堆棧。用來(lái)臨時(shí)存放還需使

26、用的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)臨時(shí)存放還需使用的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的存取遵循的存取遵循“先進(jìn)后出先進(jìn)后出”的原則。的原則。 堆棧指針堆棧指針SP用來(lái)指示棧頂，用來(lái)指示棧頂，數(shù)據(jù)壓入時(shí)，數(shù)據(jù)壓入時(shí)，SP先加先加1，棧區(qū)向，棧區(qū)向地址增大方向生成；數(shù)據(jù)彈出時(shí)，地址增大方向生成；數(shù)據(jù)彈出時(shí)，先彈出數(shù)據(jù)，先彈出數(shù)據(jù)，SP再減再減1。 SP總是指示棧頂。總是指示棧頂。:7FH:07H00H : : : ： : :內(nèi)部?jī)?nèi)部RAM 81H:80H:7FH : P0 SP : ： : : ：60H ： : :SP81HSP如：如：MOV SP，#60H 使用堆棧時(shí)，為防止與工作使用堆棧時(shí)，為防止與工作寄存器重疊沖突，將寄存器重疊沖突

27、，將30H7FH設(shè)為棧區(qū)。需先給設(shè)為棧區(qū)。需先給SP賦值。賦值。單片機(jī)復(fù)位后單片機(jī)復(fù)位后SP指向堆底指向堆底07H。5、堆棧指針、堆棧指針SP (81H)SP81H0000011101100000堆堆棧棧:7FH:07H00H : : : ： : :內(nèi)部?jī)?nèi)部RAM 81H:80H:7FH : P0 SP : ： : : ：60H ： : :程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器PCPC PCPC是單片機(jī)是單片機(jī)CPUCPU內(nèi)一個(gè)物理結(jié)構(gòu)獨(dú)立的特殊寄存器。內(nèi)一個(gè)物理結(jié)構(gòu)獨(dú)立的特殊寄存器。作用就是用來(lái)存放將要從作用就是用來(lái)存放將要從ROMROM中讀出的下一指令的地址，共中讀出的下一指令的地址，共1616位，可對(duì)位，

28、可對(duì)64K ROM64K ROM直接尋址。直接尋址。PCPC具備的功能：具備的功能： （1 1）自動(dòng)加）自動(dòng)加1 1功能，即功能，即CPUCPU從存儲(chǔ)器中讀出一個(gè)字節(jié)的指令碼從存儲(chǔ)器中讀出一個(gè)字節(jié)的指令碼后，后，PCPC自動(dòng)加自動(dòng)加1 1（指向下一個(gè)存儲(chǔ)單元）。（指向下一個(gè)存儲(chǔ)單元）。（2 2）執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時(shí)，）執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時(shí)，PCPC能根據(jù)該指令的要求修改下一個(gè)能根據(jù)該指令的要求修改下一個(gè)指令的地址。指令的地址。（3 3）在執(zhí)行調(diào)用子程序或發(fā)生中斷時(shí)，）在執(zhí)行調(diào)用子程序或發(fā)生中斷時(shí)，CPUCPU會(huì)自動(dòng)將當(dāng)前會(huì)自動(dòng)將當(dāng)前PCPC值壓入堆棧，將子程序或中斷入口地址裝入值壓入堆棧，將子程序或中斷入

29、口地址裝入PCPC；子程序或中斷；子程序或中斷返回時(shí)，恢復(fù)原壓入堆棧的返回時(shí)，恢復(fù)原壓入堆棧的PCPC值，繼續(xù)執(zhí)行原順序程序指令。值，繼續(xù)執(zhí)行原順序程序指令。 2.2.2 2 外部引腳功能外部引腳功能2 2時(shí)鐘引腳時(shí)鐘引腳XTAL1XTAL1、XTAL2XTAL2：晶體振蕩電路反相輸入端和輸出晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。端。 1 1電源引腳電源引腳VCCVCC：芯片電源，芯片電源，+5 V+5 V。VSSVSS：接地。接地。 3 3控制引腳控制引腳RST/VPDRST/VPD：復(fù)位信號(hào)輸入端復(fù)位信號(hào)輸入端/ /備用電源輸入端備用電源輸入端EA/VPPEA/VPP：內(nèi)外內(nèi)外ROMROM選擇端

30、選擇端/ /片內(nèi)片內(nèi)EPROMEPROM編程電源。編程電源。ALE/PROGALE/PROG：地址鎖存允許地址鎖存允許/ /片內(nèi)片內(nèi)EPROMEPROM編程脈沖。編程脈沖。PSENPSEN：外部外部ROMROM讀選通信號(hào)。讀選通信號(hào)。 3、控制信號(hào)引腳：、控制信號(hào)引腳： RSTRST、EAEA、ALEALE、PSENPSENvRST/VRST/VPDPD（9 9腳）：腳）：RSTRST：復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)此輸入端保持復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)此輸入端保持兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位操作。 V VPDPD ：RSTRST引腳的

31、第二功能，備用電源輸入端。當(dāng)主電源引腳的第二功能，備用電源輸入端。當(dāng)主電源Vcc Vcc 發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時(shí)，將發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時(shí)，將+5V+5V電源自動(dòng)接入電源自動(dòng)接入該引腳，為該引腳，為RAMRAM提供備用電源，以保證提供備用電源，以保證RAMRAM中的信息不丟失，中的信息不丟失，使得復(fù)位后能繼續(xù)正常運(yùn)行。使得復(fù)位后能繼續(xù)正常運(yùn)行。vEA/Vpppp（31腳）：腳）：EAEA：內(nèi)外內(nèi)外ROMROM選擇端選擇端V Vpppp：對(duì)對(duì)80C5180C51片內(nèi)片內(nèi) Flash ROMFlash ROM固化編程時(shí)，編程固化編程時(shí)，編程電壓輸入端（電壓輸入端（12-21V12-

32、21V）。）。vALE/PROGALE/PROG（3030腳）：腳）：ALEALE：地址鎖存允許信號(hào)端。地址鎖存允許信號(hào)端。CPUCPU訪(fǎng)問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，該引腳輸出信號(hào)作訪(fǎng)問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，該引腳輸出信號(hào)作為鎖存低為鎖存低8 8位地址的控制信號(hào)。它的負(fù)載能位地址的控制信號(hào)。它的負(fù)載能力為力為8 8個(gè)個(gè)LSLS型型TTLTTL負(fù)載。負(fù)載。ALEALE接高電平，接高電平，P0P0口上信息視為地址信息；口上信息視為地址信息；ALEALE接低電平，接低電平，P0P0口上信息視為數(shù)據(jù)信息?？谏闲畔⒁暈閿?shù)據(jù)信息。vPSEN（29腳）：腳）：程序存儲(chǔ)器允許信號(hào)輸出端。程序存儲(chǔ)器允許信號(hào)輸出端。在訪(fǎng)問(wèn)片外在訪(fǎng)問(wèn)

33、片外ROMROM時(shí)，定時(shí)輸出負(fù)脈沖作為時(shí)，定時(shí)輸出負(fù)脈沖作為讀讀片外片外ROMROM的選通信號(hào)的選通信號(hào)，接片外，接片外ROMROM 的的OEOE端。端。它的負(fù)載能力為它的負(fù)載能力為8 8個(gè)個(gè)LSLS型型TTLTTL負(fù)載。負(fù)載。EPROM存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路：存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路2.2.2.22.2 并行并行I/OI/O端口端口四個(gè)四個(gè)8 8位的雙向并行端口位的雙向并行端口:P0:P0、P1P1、P2P2、P3P3。 P0 P0、P1P1、P2P2、P3P3口對(duì)應(yīng)四個(gè)數(shù)據(jù)鎖存器：口對(duì)應(yīng)四個(gè)數(shù)據(jù)鎖存器：P0P0、P1P1、P2P2、P3P3，對(duì)應(yīng)內(nèi)部，對(duì)應(yīng)內(nèi)部RAMRA

34、M地址分別為地址分別為80H80H、90H90H、A0HA0H、B0H B0H 訪(fǎng)問(wèn)并行訪(fǎng)問(wèn)并行I/OI/O端口除了可以用字節(jié)地址訪(fǎng)端口除了可以用字節(jié)地址訪(fǎng)問(wèn)外，還可以按位尋址。當(dāng)單片機(jī)復(fù)位時(shí)，問(wèn)外，還可以按位尋址。當(dāng)單片機(jī)復(fù)位時(shí)，P0P0P3P3鎖存器的內(nèi)容均為鎖存器的內(nèi)容均為1 1。 vP1、P2 和P3 口為準(zhǔn)雙向口, 在內(nèi)部差別不大, 但使用功能有所不同。 v P1口是用戶(hù)專(zhuān)用 8 位準(zhǔn)雙向I/O口, 具有通用輸入/輸出功能, 每一位都能獨(dú)立地設(shè)定為輸入或輸出。當(dāng)有輸出方式變?yōu)檩斎敕绞綍r(shí), 該位的鎖存器必須寫(xiě)入“1”, 然后才能進(jìn)入輸入操作。 v P2口是 8 位準(zhǔn)雙向I/O口。外接I

35、/O設(shè)備時(shí), 可作為擴(kuò)展系統(tǒng)的地址總線(xiàn), 輸出高8位地址, 與P0 口一起組成 16 位地址總線(xiàn)。 對(duì)于 8031 而言, P2 口一般只作為地址總線(xiàn)使用, 而不作為I/O線(xiàn)直接與外部設(shè)備相連。 2 2P3P3口口第二功能第二功能2.2.3 3 振蕩電路和復(fù)位電路振蕩電路和復(fù)位電路 2.2.3 3.1 .1 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路 1 1內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生2 2引入外部時(shí)鐘信號(hào)引入外部時(shí)鐘信號(hào) 80C51芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反相芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。反相放大器的輸入端為放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為，輸出端為XTAL2，兩

36、端跨接石英晶體及兩個(gè)，兩端跨接石英晶體及兩個(gè)電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。 電容器和通常取電容器和通常取30 pF左右，可穩(wěn)定頻率并對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用。左右，可穩(wěn)定頻率并對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用。振蕩脈沖頻率范圍為振蕩脈沖頻率范圍為fOSC=024 MHz。 振蕩器的頻率為振蕩器的頻率為fOSC，振蕩信號(hào)從，振蕩信號(hào)從XTAL2端輸入到片內(nèi)的時(shí)鐘發(fā)生器上端輸入到片內(nèi)的時(shí)鐘發(fā)生器上片內(nèi)時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生片內(nèi)時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生2.2.3 3.2 CPU.2 CPU時(shí)序時(shí)序 v執(zhí)行一條指令需要多長(zhǎng)時(shí)間則以執(zhí)行一條指令需要多長(zhǎng)時(shí)間則以機(jī)器周期機(jī)器周期為單位。為單位。v一個(gè)機(jī)器周

37、期是指一個(gè)機(jī)器周期是指CPU訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器一次所需的時(shí)間。訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器一次所需的時(shí)間。例如，取指令、讀存儲(chǔ)器、寫(xiě)存儲(chǔ)器等等。v一個(gè)機(jī)器周期包括一個(gè)機(jī)器周期包括12個(gè)振蕩周期，分為個(gè)振蕩周期，分為6個(gè)個(gè)S狀態(tài)：狀態(tài)：S1S6。v每個(gè)狀態(tài)又分為兩拍，稱(chēng)為每個(gè)狀態(tài)又分為兩拍，稱(chēng)為P1和和P2。v因此，一個(gè)機(jī)器周期中的因此，一個(gè)機(jī)器周期中的12個(gè)振蕩周期表示為個(gè)振蕩周期表示為S1P1，S1P2，S2P1，S6P1，S6P2。v若采用6MHz晶體振蕩器，則每個(gè)機(jī)器周期為多少？MCS-51MCS-51的時(shí)序單位有的時(shí)序單位有4 4個(gè)，分別是振蕩周期個(gè)，分別是振蕩周期P P、時(shí)鐘周期、時(shí)鐘周期S S、機(jī)、機(jī)器周期

38、和指令周期器周期和指令周期4設(shè)設(shè): :晶體振蕩器頻率晶體振蕩器頻率 fosc=6MHz fosc=6MHz, ,4則則: :振蕩周期振蕩周期=1/fosc=1/6 s=1/fosc=1/6 s（微秒）（微秒）4因?yàn)橐驗(yàn)? :一個(gè)機(jī)器周期包括一個(gè)機(jī)器周期包括1212個(gè)振蕩周期個(gè)振蕩周期, ,4所以所以: :一個(gè)機(jī)器周期一個(gè)機(jī)器周期=12=12* *(1/6) s(1/6) s（微秒）（微秒） = = 2 2ss（微秒）（微秒）問(wèn)問(wèn): :如果如果fosc=12MHz,fosc=12MHz, 一個(gè)機(jī)器周期為多少一個(gè)機(jī)器周期為多少? ?答案1s1s（微秒）（微秒）4每條指令都由一個(gè)或幾個(gè)機(jī)器周期組成。

39、每條指令都由一個(gè)或幾個(gè)機(jī)器周期組成。4指令周期：執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間。指令周期：執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間。4每條指令由一個(gè)或若干個(gè)字節(jié)組成每條指令由一個(gè)或若干個(gè)字節(jié)組成。有單字有單字節(jié)指令，雙字節(jié)指令，節(jié)指令，雙字節(jié)指令，多字節(jié)指令等。字節(jié)數(shù)多字節(jié)指令等。字節(jié)數(shù)少則占存儲(chǔ)器空間少。少則占存儲(chǔ)器空間少。4每條指令的每條指令的都由一個(gè)或幾個(gè)都由一個(gè)或幾個(gè) 組成。組成。有單周期指令、雙周期指令、有單周期指令、雙周期指令、和四周期指令。機(jī)器周期數(shù)少則執(zhí)行速度快和四周期指令。機(jī)器周期數(shù)少則執(zhí)行速度快。v設(shè)振蕩周期為設(shè)振蕩周期為6MHz，則一個(gè)機(jī)器周期為，則一個(gè)機(jī)器周期為 2 2ss（微秒）。（微秒）。v

40、單周期指令：指令周期為單周期指令：指令周期為 2 2ss（微秒）（微秒）v雙周期指令：指令周期為雙周期指令：指令周期為 4 4ss（微秒）（微秒）v四周期指令：指令周期為四周期指令：指令周期為 8s8s（微秒）（微秒）v控制控制P0.0口的燈時(shí)亮?xí)r暗：口的燈時(shí)亮?xí)r暗： v ORG 0000Hv JMP STARTv ORG 0030HSTART: SETB P0.0 ；P0.0=1v CALL DELAYv CLR P0.0 ;P0.0=0v CALL DELAYv JMP STARTDELAY: MOV R3,#20 ;延時(shí)延時(shí)0.2sD1: MOV R4,#20D2: MOV R5,#25

41、0v DJNZ R5,$v DJNZ R4,D2v DJNZ R3,D1v RET vEND START 2.2.3 3 80C51 80C51系列單片機(jī)的工作方式系列單片機(jī)的工作方式 2.2.3 3. .4 4 復(fù)位復(fù)位電路電路 1 1復(fù)位條件復(fù)位條件 復(fù)位（復(fù)位（RSTRST）引腳（）引腳（9 9腳）上加一個(gè)持續(xù)時(shí)間為兩個(gè)機(jī)器周期腳）上加一個(gè)持續(xù)時(shí)間為兩個(gè)機(jī)器周期的高電平。的高電平。若單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為若單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為12 MHz12 MHz，則機(jī)器周期為，則機(jī)器周期為1 s1 s，那么需，那么需要持續(xù)要持續(xù)2 s2 s以上的時(shí)間；以上的時(shí)間；若單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為若單片機(jī)的時(shí)鐘頻率為6

42、 MHz6 MHz，則機(jī)器周期為，則機(jī)器周期為2 s2 s，那么需要，那么需要持續(xù)持續(xù)4 s4 s以上的時(shí)間。以上的時(shí)間。 復(fù)位就是對(duì)單片機(jī)或系統(tǒng)中其它部件設(shè)置初始狀復(fù)位就是對(duì)單片機(jī)或系統(tǒng)中其它部件設(shè)置初始狀態(tài)，以便單片機(jī)從復(fù)位后開(kāi)始工作。態(tài)，以便單片機(jī)從復(fù)位后開(kāi)始工作。2、復(fù)位電路、復(fù)位電路 3 3復(fù)位后內(nèi)部寄存器狀態(tài)復(fù)位后內(nèi)部寄存器狀態(tài)預(yù)備知識(shí)二、數(shù)制二、數(shù)制 計(jì)算機(jī)只識(shí)別和處理數(shù)字信息，數(shù)字是以二進(jìn)制數(shù)的形式表計(jì)算機(jī)只識(shí)別和處理數(shù)字信息，數(shù)字是以二進(jìn)制數(shù)的形式表示的。它易于物理實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，資料存儲(chǔ)、傳送和處理簡(jiǎn)單可靠；示的。它易于物理實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，資料存儲(chǔ)、傳送和處理簡(jiǎn)單可靠；運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單

43、，使邏輯電路的設(shè)計(jì)、分析、綜合方便，使計(jì)算器運(yùn)算規(guī)則簡(jiǎn)單，使邏輯電路的設(shè)計(jì)、分析、綜合方便，使計(jì)算器具有邏輯性。具有邏輯性。1 1、常用數(shù)制、常用數(shù)制 （1.1.）十進(jìn)制數(shù)：）十進(jìn)制數(shù)： 1985 = 1000+900+80+5 1985 = 1000+900+80+5 = 1 = 110103 3+9+910102 2+8+810101 1+5+510100 0 特點(diǎn)：特點(diǎn)：有有0 -9 0 -9 十個(gè)不同的符號(hào)。十個(gè)不同的符號(hào)。 逢十進(jìn)一。逢十進(jìn)一。 一般用下腳標(biāo)一般用下腳標(biāo) D D 表示，如表示，如 1985 1985D D , ,或無(wú)下腳標(biāo)。或無(wú)下腳標(biāo)。預(yù)備知識(shí)（ 2. 2.）二進(jìn)制數(shù)：）二進(jìn)制數(shù)：特點(diǎn)：有特點(diǎn)：有0 0，1 1兩個(gè)不同的符號(hào)。兩個(gè)不同的符號(hào)。 逢二進(jìn)一。二進(jìn)制數(shù)的下腳標(biāo)為逢二進(jìn)一。二進(jìn)制數(shù)的下腳標(biāo)為B B例如：對(duì)于整數(shù)，例如：對(duì)于整數(shù)， 10011001B B=1=