合工大_魯昌華_單片機2011-2年講稿ppt

1、2022-3-311單片機原理與應用單片機原理與應用 魯昌華魯昌華 博士博士 教授教授 博導博導 (中科院、合工大中科院、合工大) J 電話電話: 2901404.: 2901404.逸夫樓逸夫樓6106102022-3-312課程安排課程安排l理論課:講述基本原理和軟硬件設計方法l實驗課:根據(jù)實驗指導書的要求完成實驗本課程是實踐性較強的課程。l通過課程的學習，掌握軟件編程和硬件電路設計的方法，能夠進行單片機系統(tǒng)的設計、調試工作l教學合計40 學時:講課28學時，實驗 12 學時 2022-3-313課程要求課程要求l考核考核:理論課理論課+實驗課實驗課=課程成績課程成績教材：教材：u單片機原

2、理及應用單片機原理及應用 王瓊編王瓊編 合工大合工大u單片機原理及應用實驗教程單片機原理及應用實驗教程 王瓊編王瓊編 合工大合工大 參考書參考書:u MCS-51MCS-51單片機應用系統(tǒng)設計單片機應用系統(tǒng)設計 何立民編何立民編 北航北航uMCS-51MCS-51單片機應用系統(tǒng)設計單片機應用系統(tǒng)設計 李建中編西電李建中編西電2022-3-314涉及內容涉及內容lMCS-51的基本硬件結構的基本硬件結構l程序設計程序設計l定時定時/計數(shù)器計數(shù)器l中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)l串行口串行口l存儲器存儲器l接口設計接口設計2022-3-315第一章單片機概述第一章單片機概述 單片機的概念單片機的概念 嵌入式系統(tǒng)

3、與單片機嵌入式系統(tǒng)與單片機 單片機的應用特點單片機的應用特點 常用單片機系列產(chǎn)品綜述常用單片機系列產(chǎn)品綜述 單片機的發(fā)展趨勢單片機的發(fā)展趨勢 2022-3-3161.1 1.1 單片機發(fā)展簡介單片機發(fā)展簡介l信息技術信息技術 1. 1. 測量技術測量技術-傳感器傳感器 2. 2. 計算技術計算技術-計算機計算機 3. 3. 通信技術通信技術-標準總線標準總線 2022-3-3171.1 1.1 單片機發(fā)展簡介單片機發(fā)展簡介2022-3-3181.1 單片機發(fā)展簡介l電子計算機是科技發(fā)展的產(chǎn)物電子計算機是科技發(fā)展的產(chǎn)物l電子計算機的飛速發(fā)展歸功于電子元件技術的發(fā)展電子計算機的飛速發(fā)展歸功于電子元

4、件技術的發(fā)展l計算機發(fā)展計算機發(fā)展.pptl單片機發(fā)展簡介單片機發(fā)展簡介2022-3-3191.1 1.1 單片機發(fā)展簡介單片機發(fā)展簡介1 1什么叫單片機什么叫單片機 中央處理器中央處理器CPUCPU、隨機存取存儲器、隨機存取存儲器( (數(shù)據(jù)數(shù)據(jù))RAM)RAM、只讀存儲器、只讀存儲器( (程程序序)ROM)ROM、并行接口、并行接口PIOPIO、串行接口、串行接口SIO SIO 、定時器、定時器/ /計數(shù)器計數(shù)器CTC CTC 、模數(shù)轉、模數(shù)轉換換A/D A/D 、數(shù)模轉換、數(shù)模轉換D/A D/A 等等集成在一塊芯片中集成在一塊芯片中( (即即: :組成微型計算機的各組成微型計算機的各功能部

5、件功能部件) ) ，構成一個完整的微型計算機。，構成一個完整的微型計算機。2.單片機的發(fā)展第一階段（1971-1974年）：1971年11月美國Fairchild F8+3851Fairchild F8+3851兩兩片集成芯片片集成芯片, ,雖說還不是單片機，但從此拉開了研制單片機的序幕。2022-3-31101.1 1.1 單片機發(fā)展簡介單片機發(fā)展簡介l第二階段（1974-1978年）：初級單片機階段。以Intel公司的MCS-48為代表。這個系列單片機內集成有8位CPU、并行I/O接口、8位定時器/計數(shù)器，尋址范圍不大于4K，且無串行口。l第三階段（第三階段（1978-19831978-1

6、983年）年）：在這一階段推出的單片機普遍帶有串行口，：在這一階段推出的單片機普遍帶有串行口，有多級中斷處理系統(tǒng)、有多級中斷處理系統(tǒng)、1616位定時器位定時器/ /計數(shù)器。片內計數(shù)器。片內RAMRAM、ROMROM容量加大，容量加大，且尋址范圍可達且尋址范圍可達64KB64KB，有的片內還帶有，有的片內還帶有A/DA/D轉換器接口。這類單片機有轉換器接口。這類單片機有IntelIntel公司的公司的MCS-51MCS-51、MotorolaMotorola公司的公司的68016801和和ZilogZilog公司的公司的Z8Z8等。這類等。這類單片機的應用領域極其廣泛，這個系列的各類產(chǎn)品仍然是目

7、前國內外單片機的應用領域極其廣泛，這個系列的各類產(chǎn)品仍然是目前國內外產(chǎn)品的主流。產(chǎn)品的主流。其中其中MCS-51MCS-51系列產(chǎn)品，以其優(yōu)良的性能價格比，成為我系列產(chǎn)品，以其優(yōu)良的性能價格比，成為我國廣大科技人員的首選國廣大科技人員的首選。 2022-3-31111.1 1.1 單片機發(fā)展簡介單片機發(fā)展簡介l第四階段（第四階段（19831983年年- -現(xiàn)在）現(xiàn)在）： 16位單片機問世，代表產(chǎn)品是INTEL公司的MCS-96(98)系列，數(shù)據(jù)寬度增加了一倍，集成度達到了12萬只晶體管，RAM增加到了232字節(jié)，ROM則達到了8kB，并且有8個中斷源，同時配置了多路的A/D轉換通道，高速的I/

8、O處理單元，適用于更復雜的控制系統(tǒng)2022-3-31121.1 1.1 單片機發(fā)展簡介單片機發(fā)展簡介l世界各大半導體公司相繼開發(fā)了功能更為強大的單片機。美國世界各大半導體公司相繼開發(fā)了功能更為強大的單片機。美國MicrochMicrochipip公司發(fā)布了一種完全不兼容公司發(fā)布了一種完全不兼容MCS-51MCS-51的新一代的新一代PICPIC系列單片機，引起了系列單片機，引起了業(yè)界的廣泛關注，特別它的產(chǎn)品只有業(yè)界的廣泛關注，特別它的產(chǎn)品只有3333條精簡指令集吸引了不少用戶，條精簡指令集吸引了不少用戶，使人們從使人們從INTELINTEL的的111111條復雜指令集中走出來。條復雜指令集中走

9、出來。PICPIC單片機獲得了快速的單片機獲得了快速的發(fā)展，在業(yè)界中占有一席之地。發(fā)展，在業(yè)界中占有一席之地。2022-3-31131.2 MCS-511.2 MCS-51單片機性能特點單片機性能特點（1 1）集成度高）集成度高（2 2）系統(tǒng)結構簡單）系統(tǒng)結構簡單（3 3）可靠性高可靠性高: :軍用品、工業(yè)品和商用品。軍用品、工業(yè)品和商用品。（4 4）處理功能強，速度快）處理功能強，速度快（5 5）容易產(chǎn)品化）容易產(chǎn)品化2022-3-3114產(chǎn)品等級的概念產(chǎn)品等級的概念一、民用級產(chǎn)品一、民用級產(chǎn)品主要是用于機房、辦公環(huán)境，其工作環(huán)境溫度為主要是用于機房、辦公環(huán)境，其工作環(huán)境溫度為070；二、軍

10、用級產(chǎn)品二、軍用級產(chǎn)品工作環(huán)境有求較高，其工作環(huán)境溫度要求在工作環(huán)境有求較高，其工作環(huán)境溫度要求在-65+125 ；三、工業(yè)級產(chǎn)品三、工業(yè)級產(chǎn)品工作環(huán)境在工作環(huán)境在-4085 ，在生產(chǎn)流程上具有：，在生產(chǎn)流程上具有：1、采用密封式封裝；、采用密封式封裝；2、在規(guī)定的溫度范圍內進行電氣特性測試；、在規(guī)定的溫度范圍內進行電氣特性測試；3、產(chǎn)品經(jīng)過、產(chǎn)品經(jīng)過125 溫度下溫度下44小時老化；小時老化；4、老化后、老化后100%進行電氣特性測試及最終質量檢查。進行電氣特性測試及最終質量檢查。2022-3-31151.2 MCS-511.2 MCS-51單片機單片機lMCS-51MCS-51單片機系列產(chǎn)

11、品單片機系列產(chǎn)品資源配置子系列片內ROM形式片內ROM容量片內RAM容量定時器/計數(shù)器中斷源無ROMEPROME2PROMMCS-51子系列80318051875189514KB128B2165MCS-52子系列80328052875289528KB256B31662022-3-3116微型計算機與單片機在硬件結構上的比較微型計算機與單片機在硬件結構上的比較 微型計算機微型計算機 單片機單片機數(shù)據(jù)RAMCPU并行I/O程序ROM定時/計數(shù)器串型端口中斷控制器擴展I/O端口系統(tǒng)總線（DB、AB、CB）微型計算機的組成框圖（由多個IC芯片組裝在一個主電路板上）MCS-51單片機所有單元都組裝在一個

12、IC芯片上返回2022-3-3117嵌入式系統(tǒng)與單片機嵌入式系統(tǒng)與單片機l什么是嵌入式系統(tǒng)什么是嵌入式系統(tǒng) Embedded system 個人電腦嵌入式系統(tǒng) 簡單的講，嵌入式系統(tǒng)是指操作系統(tǒng)和功能軟件集成于計算機硬件系統(tǒng)之中。 廣義的講，可以認為凡是帶有微處理器的專用軟硬件系統(tǒng)都可以稱為嵌入式系統(tǒng)2022-3-31182022-3-3119嵌入式系統(tǒng)的定義l以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)2022-3-3120嵌入式系統(tǒng)的基本組成嵌入式系統(tǒng)的基本組成l嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器嵌入式處理器

13、、相關支撐硬件相關支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)及及應用軟件系統(tǒng)應用軟件系統(tǒng)等組成，它是集軟等組成，它是集軟硬件于一體的可獨立工作的硬件于一體的可獨立工作的“器件器件”2022-3-3121嵌入式系統(tǒng)的組成要素（嵌入式系統(tǒng)的組成要素（4 4個個）l嵌入式處理器及其硬件平臺嵌入式處理器及其硬件平臺l嵌入式軟件系統(tǒng)嵌入式軟件系統(tǒng)l嵌入式操作系統(tǒng)（可選嵌入式系統(tǒng)的組成要素（嵌入式操作系統(tǒng)（可選嵌入式系統(tǒng)的組成要素（4個）個） ）-實時操作系統(tǒng)實時操作系統(tǒng)RTOSlI/O接口系統(tǒng)接口系統(tǒng)2022-3-3122嵌入式系統(tǒng)的組成要素（嵌入式系統(tǒng)的組成要素（4 4個）個）以嵌入式處理器為核心的硬件平

14、臺嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式應用軟件系統(tǒng)應用系統(tǒng)的I/O接口2022-3-3123嵌入式微處理器的分類l嵌入式微處理器的分類2022-3-3124數(shù)字式測角儀數(shù)字式測角儀交直流電壓電流表交直流電壓電流表位移傳感器位移傳感器單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點，廣泛應用于儀器儀表中，結合不同類型的傳感器，可實現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強大。例如精密的測量設備（功率計，示波器，各種分析儀）。 2022-3-3125數(shù)控

15、車床數(shù)控車床數(shù)控線切割機床數(shù)控線切割機床用單片機可以構成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機聯(lián)網(wǎng)構成二級控制系統(tǒng)等。 2022-3-31261. 智能冰箱 2智能飯煲 3智能食品配料機 可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機控制，從電飯褒、洗衣機、電冰箱、空調機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備，五花八門，無所不在。 2022-3-3127 現(xiàn)代的單片機普遍具備通信接口，可以很方便地與計算機進行數(shù)據(jù)通信，為在計算機網(wǎng)絡和通信設備間的應用提供了極好的物質條件，現(xiàn)在的通信設備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制。手機電話機程控

16、交換機樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)列車無線通信日常工作中隨處可見的移動電話集群移動通信，無線電對講機等。2022-3-3128醫(yī)用呼吸機各種分析儀監(jiān)護儀超聲診斷設備病床呼叫系統(tǒng)等等電池分析儀 醫(yī)用呼吸機醫(yī)用呼吸機麻醉信息管理系統(tǒng)麻醉信息管理系統(tǒng)2022-3-3129單片機的發(fā)展趨勢l1 1、低功耗、低功耗CMOSCMOS化化l2 2、微型單片化、微型單片化l3 3、主流與多品種共存、主流與多品種共存2022-3-3130第二章第二章.MCS-51.MCS-51單片機的內部結構單片機的內部結構a.40a.40腳的雙列直插腳的雙列直插DIPDIP封裝；封裝； b.44b.44腳的腳的PLCCPLCC。20

17、22-3-3131MCS-51單片機內部方框圖 時鐘電路4KROM程序存儲器256BRAM數(shù)據(jù)存儲器2X16位定時/計數(shù)器CPU處理器64KB總線擴展控制器可編程I/O端口P0-3可編程串行口2022-3-3132第二章第二章.MCS-51.MCS-51單片機的內部結構單片機的內部結構2022-3-3133第二章第二章.MCS-51.MCS-51單片機的內部結構單片機的內部結構(1) 8(1) 8位中央處理器（位中央處理器（CPUCPU） 運算器運算器+ +控制器控制器= =中央處理器中央處理器 中央處理器簡稱CPU，是單片機的核心，完成運算和控制操作。中央處理器包括運算器和控制器兩部分電路。

18、l（1）運算器電路l 運算器電路是單片機的運算部件，用于實現(xiàn)算術和邏輯運算。圖2.1中的ALU（算術邏輯單元）、ACC（累加器）、B寄存器、程序狀態(tài)字和兩個暫存寄存器等屬于運算器電路。運算器電路以ALU為核心，基本的算術運算和邏輯運算均在其中進行，包括加、減、乘、除、增量、減量、十進制調整、比較等算術運算，與、或、非等邏輯運算，左、右移位和半字節(jié)交換等操作。運算和操作結果的狀態(tài)由狀態(tài)寄存器（PSW）保存。2022-3-3134第二章第二章.MCS-51.MCS-51單片機的內部結構單片機的內部結構（2 2）控制電路）控制電路 控制電路是單片機的指揮控制部件，保證各部分能自動而協(xié)調地工控制電路是

19、單片機的指揮控制部件，保證各部分能自動而協(xié)調地工作。圖作。圖2.12.1中的中的PCPC（程序計數(shù)器）、（程序計數(shù)器）、PCPC加加1 1寄存器、指令寄存器、指令寄存器、指令寄存器、指令譯碼器、定時和控制電路等均屬于控制電路。譯碼器、定時和控制電路等均屬于控制電路。 (2) (2) 內部程序存儲器內部程序存儲器 內部程序存儲器中包括4KB/8KB的存儲器（ROM或EPROM），對于8051、80C51內部共有4KB的掩膜ROM，用于存放程序和原始數(shù)據(jù)。2022-3-3135第二章第二章.MCS-51.MCS-51單片機的內部結構單片機的內部結構(3) (3) 內部數(shù)據(jù)存儲器內部數(shù)據(jù)存儲器(4)

20、 (4) 并行的并行的I/OI/O口口(5) (5) 定時器定時器/ /計數(shù)器計數(shù)器(6) 串行口串行口(7) (7) 時鐘電路時鐘電路(8) (8) 位處理器位處理器(9) (9) 總線總線2022-3-3136第二章第二章.MCS-51.MCS-51單片機的內部結構單片機的內部結構下面將這下面將這4040條引腳按功能分為四部分敘述其功能。條引腳按功能分為四部分敘述其功能。1. 1. 主電源引腳主電源引腳VccVcc和和VssVss Vcc Vcc（4040腳）：接腳）：接+5V+5V電壓電壓 Vss Vss（2020腳）：接地腳）：接地2. 2. 外接晶體引腳外接晶體引腳XTAL1XTAL

21、1和和XTAL2XTAL22022-3-3137第二章第二章.MCS-51.MCS-51單片機的內部結構單片機的內部結構TTL(a) 內部振蕩器方式XTAL1R外部振蕩器XTAL2VCCXTAL2XTAL1VSS(b) 8051外時鐘源接法8051NC外部振蕩器XTAL1XTAL2VSS(c) 80C51外時鐘源接法80C51C1C2 時鐘信號的產(chǎn)生C1C1、C2 30pFC2 30pF左右，晶體振蕩器的頻率范圍通常是左右，晶體振蕩器的頻率范圍通常是1.21.212MHz12MHz。2022-3-31383. 3. 控制或其他電源復用引腳控制或其他電源復用引腳RST/VPDRST/VPD、AL

22、E/PROGALE/PROG、PSENPSEN、EA/VPPEA/VPP RST/VPDRST/VPD（9 9腳）腳）：振蕩器運行時，在此引腳上出現(xiàn)兩個機器：振蕩器運行時，在此引腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平使單片機復位。建議在此引腳與周期的高電平使單片機復位。建議在此引腳與VssVss之間連接一個約之間連接一個約8.2k8.2k的下拉電阻，與的下拉電阻，與VccVcc引腳之間連接一個約引腳之間連接一個約10F10F的電容，以的電容，以保證可靠的復位（詳見復位電路內容）。保證可靠的復位（詳見復位電路內容）。VccVcc掉電期間，此引腳可掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保持內部接上備用電源，以保

23、持內部RAMRAM的數(shù)據(jù)不丟失。的數(shù)據(jù)不丟失。 2022-3-3139l在復位狀態(tài)下：所有在復位狀態(tài)下：所有SFRSFR的內容全變?yōu)榈膬热萑優(yōu)椤?”,“0”,端口輸出端口輸出“1”“1”。RAMRAM內容內容不變。不變。MCS-51RSTVccMCS-51RSTVcc1K10tVT延長上電復位時間的電路和RST端上電電壓曲線具有手動復位功能 的復位電路RC2022-3-31408 46 3 572 1 VoVcc觸發(fā)觸發(fā)信號VoVc8 46 3 572 1 VoRSTVccP1.0VccP1.0VoV備用使用使用555555電路構成的掉電保護電路電路構成的掉電保護電路由555構成的單穩(wěn)態(tài)電路

24、、波形 單穩(wěn)態(tài)單路構成的掉電保護電路、波形2022-3-3141ALE/ PROG（30腳）：當訪問外部存儲器時，ALE（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE端仍然以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號，此頻率為振蕩器的1/6。因此，它可以用作對外輸出的時鐘，或用于定時。 對于EPROM型的單片機（如8751），在EPROM編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 2022-3-3142 PSENPSEN（2929腳）腳）：此引腳的輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。在從外部此引腳的輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。在從外部程序存儲器取指令（或常數(shù)）期間，每個機器周期它

25、二次有效。但在此期間，每當程序存儲器取指令（或常數(shù)）期間，每個機器周期它二次有效。但在此期間，每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這二次有效信號將不出現(xiàn)。它同樣可以驅動（吸收或輸出訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這二次有效信號將不出現(xiàn)。它同樣可以驅動（吸收或輸出電流）電流）8 8個個LSLS型的型的TTLTTL輸入電路。輸入電路。 EA/VPPEA/VPP（3131腳）腳）：當這引腳保持高電平時，訪問內部程序存儲器，但在當這引腳保持高電平時，訪問內部程序存儲器，但在PCPC（程序計數(shù)器）值超過（程序計數(shù)器）值超過0FFFH0FFFH（對（對8051/87518051/8751）或）或1FFFH1FFFH（對（對8

26、0528052）時將自動轉向執(zhí)）時將自動轉向執(zhí)行外部程序存儲器內的程序。當這引腳保持低電平時，則只訪問外部程序存儲器。行外部程序存儲器內的程序。當這引腳保持低電平時，則只訪問外部程序存儲器。 對于對于80318031來說，無內部程序存儲器，端口必須保持低電平，即接地，才能只選來說，無內部程序存儲器，端口必須保持低電平，即接地，才能只選擇外部程序存儲器。對于擇外部程序存儲器。對于EPROMEPROM型的單片機（如型的單片機（如87518751），在），在EPROMEPROM編程期間，此引編程期間，此引腳也用于施加腳也用于施加21V21V的編程電源（的編程電源（VPPVPP）。）。2022-3-3

27、1434. 4. 輸入輸入/ /輸出（輸出（I/OI/O）引腳）引腳P0P0、P1P1、P2P2、P3P3（共（共3232根）根） P0P0口（口（3939腳腳3232腳）：腳）：是雙向是雙向8 8位三態(tài)位三態(tài)I/OI/O口，三功能。口，三功能。1 1：I/OI/O口口;2;2：數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)線線P0.0-P0.7; 3:”P0.0-P0.7; 3:”地址總線地址總線”AD0.0-AD0.7”AD0.0-AD0.7。 在外接存儲器時，與地址總線的低在外接存儲器時，與地址總線的低8 8位及數(shù)據(jù)總線復用，能以吸收電流的方式驅動位及數(shù)據(jù)總線復用，能以吸收電流的方式驅動8 8個個LSLS型的型的TTLTT

28、L輸入負載。輸入負載。 P1P1口（口（1 1腳腳8 8腳）：腳）：是準雙向是準雙向8 8位位I/OI/O口。一個功能口。一個功能I/OI/O口。由于這種接口輸口。由于這種接口輸出沒有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向出沒有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向I/OI/O口。口。P1P1口可以驅動（吸收口可以驅動（吸收或輸出電流）或輸出電流）4 4個個LSLS型的型的TTLTTL負載。對負載。對EPROMEPROM編程和程序驗證期間，它接收低編程和程序驗證期間，它接收低8 8位地址。位地址。2022-3-3144 P2口（21腳28腳）：是準雙向是準雙向8 8位位I/OI/O口，

29、二口，二功能。功能。1 1：I/OI/O口口; ;2:2:地址總線地址總線”AD0.8-AD0.15”AD0.8-AD0.15。在訪問外部程序存儲器時，它可以作為擴展電路在訪問外部程序存儲器時，它可以作為擴展電路高高8 8位地址總線送出高位地址總線送出高8 8位地址。在對位地址。在對EPROMEPROM編程和程序驗證期間，它接收高編程和程序驗證期間，它接收高8 8位地址。位地址。P2P2口可以驅動（吸收或輸出電流）口可以驅動（吸收或輸出電流）4 4個個LSLS型的型的TTLTTL輸入負載。輸入負載。 P3P3口（口（1010腳腳1717腳）：腳）：是準雙向是準雙向8 8位位I/OI/O口，口，

30、二功能。二功能。1 1：I/OI/O口口;2:;2:功功能線能線，這，這8 8個引腳還用于專門功能，是復用雙功能口。個引腳還用于專門功能，是復用雙功能口。P3P3口可以驅動（吸收或口可以驅動（吸收或輸出電流）輸出電流）4 4個個LSLS型的型的TTLTTL輸入負載。作為第一功能使用時，為普通輸入負載。作為第一功能使用時，為普通I/OI/O口，口，功能和操作方法與功能和操作方法與P1P1口相同。作為第二功能使用時，各引腳的定義見表口相同。作為第二功能使用時，各引腳的定義見表2.22.2。值得強調的是，值得強調的是，P3P3口的每一條引腳均可獨立定義為第一功能的輸入輸出或第口的每一條引腳均可獨立定

31、義為第一功能的輸入輸出或第二功能。二功能。2022-3-3145 P3 P3口線的第二功能定義口線的第二功能定義0INT1INTWRRD口線引腳功能P3.010RxD(串行輸入口)P3.111TxD(串行輸出口)P3.212 (外部中斷0)P3.313 (外部中斷1)P3.414T0(定時器0外部輸入)P3.515T1(定時器1外部輸入)P3.616 (外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖)P3.717 (外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖)2022-3-31462.2 MCS-512.2 MCS-51單片機的存儲器的配置單片機的存儲器的配置2022-3-3147MCS-51MCS-51單片機的存儲器的配置特點單片機的存儲

32、器的配置特點l在在MCS-51單片機的內部集成了單片機的內部集成了4K的程序存儲器和的程序存儲器和256B的的數(shù)據(jù)存儲器，同時還可以使用片外的程序存儲器和數(shù)據(jù)存數(shù)據(jù)存儲器，同時還可以使用片外的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，其擴展能力都是儲器，其擴展能力都是64K。l從物理結構的角度講，從物理結構的角度講，51單片機的存儲系統(tǒng)可以分為四個單片機的存儲系統(tǒng)可以分為四個存儲空間：既片內存儲空間：既片內ROM，RAM和片外和片外ROM、RAM。l從邏輯上講（既用戶編程的角度講）從邏輯上講（既用戶編程的角度講）51單片機的存儲系統(tǒng)單片機的存儲系統(tǒng)又可分為三個存儲空間。既片內又可分為三個存儲空間。既片內RAM，

33、片外，片外RAM和片內、和片內、外的程序存儲器外的程序存儲器ROM。2022-3-3148從物理結構上單片機系統(tǒng)的存儲器結構圖從物理結構上單片機系統(tǒng)的存儲器結構圖（四個部分）（四個部分） MCS-51單片機片內ROM4K片內RAM256B片外RAM64K片外ROM64K返回返回上一次2022-3-3149l如果如果EA=1（使用片內的程序存儲器時）：（使用片內的程序存儲器時）： 程序從程序從0000H開始執(zhí)行。開始執(zhí)行。 注意：在這種情況下，注意：在這種情況下，如果程序計數(shù)器的指針如果程序計數(shù)器的指針PC值超值超過過0FFFH（4K）時）時，單片機就要自動的轉向片外的單片機就要自動的轉向片外的

34、ROM存儲器（盡管存儲器（盡管EA=1），且從片外），且從片外ROM的的1000H單元開始單元開始執(zhí)行程序。執(zhí)行程序。但單片機是無法使用片外但單片機是無法使用片外ROM的的0000H-0FFFH這這4K單元單元。返回2022-3-3150MCS-51MCS-51單片機片內、外程序存儲器的使用示意圖單片機片內、外程序存儲器的使用示意圖 0FFFH0000H0FFFH0000HFFFFH1000HEA=1時，ROM的使用EA=0時ROM的使用片外程序存儲器（最大64K）單片機內部程序存儲器（4K）返回2022-3-3151程序存儲器六個特殊的單元程序存儲器六個特殊的單元l在在程序存儲器程序存儲器中

35、，中，有六個單元有六個單元是具有特定功能。編程者是是具有特定功能。編程者是不能隨便使用的。不能隨便使用的。0000H單元：單元：上電時，程序計數(shù)器上電時，程序計數(shù)器PC所指向的單元所指向的單元0003H單元：單元：外部中斷外部中斷/INT0的入口地址；的入口地址；000BH單元單元：定時器定時器T0的溢出中斷入口地址；的溢出中斷入口地址；0013H單元：單元：外部中斷外部中斷/INT1的入口地址；的入口地址；001BH單元：單元：定時器定時器T1的溢出中斷入口地址；的溢出中斷入口地址；0023H單元：單元：串行口接收、傳送的中斷入口地址。串行口接收、傳送的中斷入口地址。返回2022-3-315

36、22.2.1 2.2.1 內部數(shù)據(jù)存儲器低內部數(shù)據(jù)存儲器低128128單元單元 片內片內RAMRAM（內部數(shù)據(jù)存儲器）的地址范圍是（內部數(shù)據(jù)存儲器）的地址范圍是00H00HFFHFFH。內。內部數(shù)據(jù)存儲器低部數(shù)據(jù)存儲器低128128單元的地址范圍是單元的地址范圍是00H00H7FH7FH。分三個區(qū)。分三個區(qū)。（1 1）工作寄存器區(qū)）工作寄存器區(qū) 00H 00H1FH1FH單元共單元共32B32B，是，是4 4個通用工作寄存器組，每組含個通用工作寄存器組，每組含8 8個寄個寄存器（存器（R0R0R7R7）。切換）。切換CPUCPU的工作寄存器組，只要的工作寄存器組，只要CPUCPU執(zhí)行一條執(zhí)行一

37、條單周期指令改變程序狀態(tài)字單周期指令改變程序狀態(tài)字PSWPSW（特殊功能寄存器）的第（特殊功能寄存器）的第3 3、4 4位，見表位，見表2.22.2。若程序中不需要。若程序中不需要4 4組工作寄存器，那么剩下的工組工作寄存器，那么剩下的工作寄存器組所對應的單元也可以作一般的數(shù)據(jù)緩沖器使用。作寄存器組所對應的單元也可以作一般的數(shù)據(jù)緩沖器使用。 Mcs-51特點之一：工作寄存器以特點之一：工作寄存器以RAM形式形成，分成形式形成，分成4個工個工作寄存器區(qū)，每個區(qū)分成作寄存器區(qū)，每個區(qū)分成8個工作寄存器，個工作寄存器，R0R7，工作寄存，工作寄存器區(qū)通過器區(qū)通過PSW第第3 3、4 4位確定。位確定

38、。 2022-3-3153表2.2 工作寄存器組的選擇PSW.4（RS1）PSW.3（RS0）當前使用的工作寄存器組R0R7000組（00H07H）011組（08H0FH）102組（10H17H）113組（18H1FH） 2022-3-3154（2 2）位尋址區(qū)）位尋址區(qū) 20H 20H2FH2FH單元共單元共1616個字節(jié)。這個字節(jié)。這1616個個RAMRAM單元具有雙重功能。它們單元具有雙重功能。它們既可以像普通既可以像普通RAMRAM單元一樣按字節(jié)存取，也可以單獨存取，這就是單元一樣按字節(jié)存取，也可以單獨存取，這就是位尋址。位尋址。20H20H2FH2FH單元用作位尋址時，共有單元用作位

39、尋址時，共有16168=1288=128位，每位分位，每位分配了一個特定的地址，即配了一個特定的地址，即00H00H7FH7FH，這些地址稱為位地址，如圖，這些地址稱為位地址，如圖2.2.3 3所示。位地址在位尋址時使用。例如：把所示。位地址在位尋址時使用。例如：把24H24H單元中最高位（位單元中最高位（位地址為地址為27H27H）置位成）置位成1 1，則可以使用如下置位指令：，則可以使用如下置位指令： SETB 27H SETB 27H ； 27H 1 27H 1，SETBSETB為置位指令的操作碼為置位指令的操作碼 位地址的另一種表示方法是采用字節(jié)地址和位地址結合的表示位地址的另一種表示

40、方法是采用字節(jié)地址和位地址結合的表示方法。位地址方法。位地址05H05H可以表示成可以表示成20H.520H.5。2022-3-3155（3 3）用戶數(shù)據(jù)區(qū)）用戶數(shù)據(jù)區(qū) 30 307FH7FH總共有總共有8080個個RAMRAM單元，存放用戶數(shù)據(jù)或作堆棧操作使用。單元，存放用戶數(shù)據(jù)或作堆棧操作使用。中斷系統(tǒng)中的堆棧一般都設在這一區(qū)域內，中斷系統(tǒng)中的堆棧一般都設在這一區(qū)域內，MCS-51MCS-51對用戶數(shù)據(jù)區(qū)中對用戶數(shù)據(jù)區(qū)中的每個的每個RAMRAM單元是按字節(jié)存取的。單元是按字節(jié)存取的。2022-3-31562022-3-3157表2.2 工作寄存器組的選擇PSW.4（RS1）PSW.3（RS

41、0）當前使用的工作寄存器組R0R7000組（00H07H）011組（08H0FH）102組（10H17H）113組（18H1FH） 2022-3-3158（3 3）用戶數(shù)據(jù)區(qū)）用戶數(shù)據(jù)區(qū) 30 307FH7FH總共有總共有8080個個RAMRAM單元，存放用戶數(shù)據(jù)或作堆棧操作使用。單元，存放用戶數(shù)據(jù)或作堆棧操作使用。中斷系統(tǒng)中的堆棧一般都設在這一區(qū)域內，中斷系統(tǒng)中的堆棧一般都設在這一區(qū)域內，MCS-51MCS-51對用戶數(shù)據(jù)區(qū)中對用戶數(shù)據(jù)區(qū)中的每個的每個RAMRAM單元是按字節(jié)存取的。單元是按字節(jié)存取的。2022-3-31592022-3-31602.2.2 2.2.2 內部數(shù)據(jù)存儲器高內部數(shù)

42、據(jù)存儲器高128128單元單元 在在MCS-51MCS-51系列單片機中，內部系列單片機中，內部RAMRAM的高的高128128單元是供給特殊功單元是供給特殊功能寄存器能寄存器SFRSFR（Special function registerSpecial function register）使用的。所謂特殊）使用的。所謂特殊功能寄存器是指有特殊用途的寄存器集合，也稱專用寄存器。它功能寄存器是指有特殊用途的寄存器集合，也稱專用寄存器。它們位于片內數(shù)據(jù)存儲器之上，離散地分布在們位于片內數(shù)據(jù)存儲器之上，離散地分布在80H80HFFHFFH的地址空間的地址空間范圍內。范圍內。 特殊功能寄存器的實際個數(shù)

43、和單片機的型號有關：特殊功能寄存器的實際個數(shù)和單片機的型號有關：80518051或或8038031 1的的SFRSFR有有2121個，個，80528052的的SFRSFR有有2626個。個。 它們在它們在80H80HFFHFFH的地址空間范圍內，不為的地址空間范圍內，不為SFRSFR占用的占用的RAMRAM單元單元實際并不存在，訪問它們是沒有意義的。表實際并不存在，訪問它們是沒有意義的。表2.32.3列出了這些列出了這些SFRSFR的的助記符號、名稱和地址。助記符號、名稱和地址。2022-3-3161表2.3 特殊功能寄存器地址映像表 符號名稱地址符號名稱地址P0#P0鎖存器80HP1#P1鎖

44、存器90HSP堆棧指針81HSCON#串行口控制寄存器98HDPL數(shù)據(jù)指針低位字節(jié)82HSBUF串行數(shù)據(jù)緩沖器99HDPH數(shù)據(jù)指針高位字節(jié)83HP2#P2鎖存器A0HPCON電源控制及波特率選擇87HIE#中斷允許寄存器A8HTCON#定時器/計數(shù)器控制寄存器88HP3#P3鎖存器B0HTMOD定時方式選擇寄存器89HIP#中斷優(yōu)先級寄存器B8HTL0定時器/計數(shù)器0低位字節(jié)8AHB#B寄存器F0HTL1定時器/計數(shù)器1低位字節(jié)8BHPSW#程序狀態(tài)寄存器D0HTH0定時器/計數(shù)器0高位字節(jié)8CHACC#累加器E0HTH1定時器/計數(shù)器1高位字節(jié)8DH 2022-3-31621. 1. 特殊功

45、能寄存器特殊功能寄存器下面簡單介紹下面簡單介紹SFRSFR塊中的部分寄存器，其他塊中的部分寄存器，其他SFRSFR寄存器將在有關章節(jié)中介紹。寄存器將在有關章節(jié)中介紹。（1 1）程序計數(shù)器）程序計數(shù)器PCPC程序計數(shù)器程序計數(shù)器PCPC用于存放下一條要執(zhí)行的指令地址，是一個用于存放下一條要執(zhí)行的指令地址，是一個1616位專用寄存器位專用寄存器，可尋址范圍為可尋址范圍為0 06553565535（64K64K）。）。PCPC在物理上是獨立的，不屬于在物理上是獨立的，不屬于SFRSFR。（2 2）累加器）累加器A A累加器累加器A A是一個最常用的專用寄存器，屬于是一個最常用的專用寄存器，屬于SFR

46、SFR，也稱，也稱ACCACC。大部分單操作數(shù)。大部分單操作數(shù)指令的操作數(shù)取自累加器，很多雙操作數(shù)指令的一個操作數(shù)取自累加器，指令的操作數(shù)取自累加器，很多雙操作數(shù)指令的一個操作數(shù)取自累加器，加、減、乘、除算術運算指令的運算結果都存放在累加器加、減、乘、除算術運算指令的運算結果都存放在累加器A A或或A A和和B B寄存器寄存器中。中。2022-3-3163（3 3）B B寄存器寄存器 在乘除指令中，用到了在乘除指令中，用到了B B寄存器。乘除指令的兩個操作數(shù)分別取自寄存器。乘除指令的兩個操作數(shù)分別取自A A和和B B，其結果存放在其結果存放在A A和和B B寄存器中。例如除法指令中，被除數(shù)取自寄存器中。例如除法指令中，被除數(shù)取自A A，除數(shù)取，除數(shù)取自自B B，商數(shù)存放于，商數(shù)存放于A A，余數(shù)存放于，余數(shù)存放于B B。（4 4）堆棧指針）堆棧指針SPSP堆棧指針堆棧指針SPSP是一個是一個8 8位專用寄存器位專用寄存器。它指示出堆棧頂部在內部。它指示出堆棧頂部在內部RAMRAM塊中的