單片機(jī) 山大 第1章MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)

1、第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) MCS-51MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)存存 儲儲 器器特殊功能寄存器特殊功能寄存器時鐘電路與復(fù)位電路時鐘電路與復(fù)位電路引腳功能引腳功能 內(nèi)內(nèi) 容容 提提 要要第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 1.1.1 概述概述MCS-51系列單片機(jī)有多種型號的產(chǎn)品：系列單片機(jī)有多種型號的產(chǎn)品： 普通型普通型（51子系列）子系列）8051、8031、8751、89C51、89S51等。等。增強(qiáng)型增強(qiáng)型（52子系列）子系列）8032、8052、8752、89C52、89S52等。等。它們的結(jié)構(gòu)基

2、本相同，其主要差別反映在存儲器的配置它們的結(jié)構(gòu)基本相同，其主要差別反映在存儲器的配置(容量容量)上。上。8031片內(nèi)沒有程序存儲器片內(nèi)沒有程序存儲器8051內(nèi)部設(shè)有內(nèi)部設(shè)有4KB的掩模的掩模ROM 程序存儲器程序存儲器8751是將是將8051片內(nèi)的片內(nèi)的ROM換成換成EPROM89C51則換成則換成4KB的閃速的閃速EEPROM89S51結(jié)構(gòu)同結(jié)構(gòu)同89C51， 4KB的閃速的閃速EEPROM 可在線編程可在線編程增強(qiáng)型的存儲容量為普通型的一倍增強(qiáng)型的存儲容量為普通型的一倍 本課以本課以 8XX51 代表這一系列的單片機(jī)。代表這一系列的單片機(jī)。第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 51

3、系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。所示。圖圖1-1 ( 圖中圖中“/” 兩邊分別為基本型和增強(qiáng)型兩邊分別為基本型和增強(qiáng)型 )P3P1P2 可編程 串行I/O口P0外部中斷基準(zhǔn)頻率源控制 128/256B數(shù)據(jù)存儲器 4KB/8KB程序存儲器 2/3個16位定時/計數(shù)器 振蕩器及 定時電路 CPU 64KB總線擴(kuò)展控制 可編程并行I/O口內(nèi)部中斷計數(shù)脈沖串行輸出 串行輸入第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 1.1.2 CPU1.1.2 CPU CPUCPU是單片機(jī)的核心部件。它由運(yùn)算器和控制器等部件組成。是單片機(jī)的核心部件。它由運(yùn)算器和控制器等部件組成。 1 1.

4、運(yùn)算器運(yùn)算器 運(yùn)算器的功能是進(jìn)行運(yùn)算器的功能是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算算術(shù)運(yùn)算：加、減、乘、除、加：加、減、乘、除、加1、減、減1、比較、比較、BCD碼十進(jìn)制調(diào)整等碼十進(jìn)制調(diào)整等邏輯運(yùn)算邏輯運(yùn)算：與、或、異或、求反、循環(huán)等邏輯操作：與、或、異或、求反、循環(huán)等邏輯操作位操作位操作：內(nèi)部有布爾處理器，它以進(jìn)位標(biāo)志位：內(nèi)部有布爾處理器，它以進(jìn)位標(biāo)志位C C為位累加器為位累加器，用來處理位操作?？蓪ξ恢?，用來處理位操作?？蓪ξ恢?“ “1”1”、對位清零、對位清零 、位判斷、位判斷等操作。等操作。 操作結(jié)果的狀態(tài)信息送至程序狀態(tài)字寄存器操作結(jié)果的狀態(tài)信息送至程序狀態(tài)字寄存器 PSWPSW。第第1章章 MCS-51

5、單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 2.2.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是是1616位的寄存器，用來存放將要執(zhí)行的指令位的寄存器，用來存放將要執(zhí)行的指令的地址，可對的地址，可對64KB64KB程序存儲器直接尋址。程序存儲器直接尋址。執(zhí)行指令時，執(zhí)行指令時，PCPC內(nèi)容內(nèi)容的低的低8 8位經(jīng)位經(jīng)P0P0口輸出，高口輸出，高8 8位經(jīng)位經(jīng)P2P2口輸出?？谳敵?。3.3.指令寄存器指令寄存器 指令寄存器用于存放指令代碼。指令寄存器用于存放指令代碼。CPUCPU執(zhí)行指令時，由程序存執(zhí)行指令時，由程序存儲器中讀取的指令代碼被送入指令寄存器，經(jīng)指令譯碼器譯碼儲器中讀取的指令代碼被送入指令寄

6、存器，經(jīng)指令譯碼器譯碼后。由定時與控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號，以完成該指令的后。由定時與控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號，以完成該指令的功能。功能。第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 1.2 存 儲 器 MCS-51MCS-51的儲存器結(jié)構(gòu)與常見的微型計算機(jī)的配置方法的儲存器結(jié)構(gòu)與常見的微型計算機(jī)的配置方法不同不同, ,它將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開它將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開, ,各有自己的尋址各有自己的尋址方式、控制信號和功能。方式、控制信號和功能。 程序存儲器程序存儲器 用來存放程序和始終要保留的常數(shù)。用來存放程序和始終要保留的常數(shù)。 數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器 存放程序運(yùn)行中的變量和中

7、間結(jié)果。存放程序運(yùn)行中的變量和中間結(jié)果。 從從物理空間物理空間看看,MCS-51,MCS-51有四個存儲器地址空間：有四個存儲器地址空間： 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器、片外數(shù)據(jù)存儲器片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器、片外數(shù)據(jù)存儲器片內(nèi)程序存儲器、片外程序存儲器片內(nèi)程序存儲器、片外程序存儲器 MCS-51MCS-51存儲器物理結(jié)構(gòu)見下圖所示：存儲器物理結(jié)構(gòu)見下圖所示： 第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 外部數(shù)據(jù) 存儲器 (RAM)外部程序 存儲器 (ROM)內(nèi)部程序 存儲器內(nèi)部數(shù)據(jù) 存儲器8XX51 從從邏輯上邏輯上看看,MCS-51,MCS-51有三個存儲器空間：有三個存儲器空間： 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器、片外數(shù)據(jù)存儲

8、器片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器、片外數(shù)據(jù)存儲器 片內(nèi)、片外統(tǒng)一編址的程序存儲器片內(nèi)、片外統(tǒng)一編址的程序存儲器 MCSMCS5151的存儲器的存儲器邏輯結(jié)構(gòu)邏輯結(jié)構(gòu)( (重點(diǎn)重點(diǎn)) )如圖如圖1-21-2所示。所示。 MCS-51存儲器物理結(jié)構(gòu)第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 引腳引腳 EA 的接法決定了程序儲存器的的接法決定了程序儲存器的00000FFFH （4KB）地址范圍是在單片機(jī)片內(nèi)還是片外。地址范圍是在單片機(jī)片內(nèi)還是片外。 H00000FFFH 圖1-2 MCS-51單片機(jī)的存儲器邏輯結(jié)構(gòu)FFFFH0000H0FFFH 外部 RAM 外部ROM內(nèi)部Rom (EA=1)H00008031外

9、部Rom (EA=0）80511000HFFFFH 特殊功能 寄存器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器 內(nèi)部數(shù)據(jù) RAM7FH80H00HFFH外部數(shù)據(jù)存儲器外部數(shù)據(jù)存儲器 (增強(qiáng)型)程序存儲器程序存儲器 地址重疊 第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 1.2.1 程序儲存器程序儲存器 程序存儲器用來存放編制好的始終保留的固定程序、程序存儲器用來存放編制好的始終保留的固定程序、表格或常數(shù)。程序儲存器以程序計數(shù)器表格或常數(shù)。程序儲存器以程序計數(shù)器 PC PC 作為地址指針，作為地址指針，通過通過1616位地址總線，可尋址的地址空間為位地址總線，可尋址的地址空間為64KB64KB。 在在8051

10、/8751/89C51 8051/8751/89C51 片內(nèi)，分別內(nèi)置最低地址空間的片內(nèi)，分別內(nèi)置最低地址空間的4KB ROM/EPROM4KB ROM/EPROM程序儲存器（內(nèi)部程序儲存器），而在程序儲存器（內(nèi)部程序儲存器），而在80318031片內(nèi)，則無內(nèi)部程序儲存器，必須外部擴(kuò)展片內(nèi)，則無內(nèi)部程序儲存器，必須外部擴(kuò)展EPROMEPROM。MCS-51MCS-51單片機(jī)中的單片機(jī)中的64KB64KB地址范圍內(nèi)、外程序儲存器的地址是地址范圍內(nèi)、外程序儲存器的地址是統(tǒng)一統(tǒng)一編排編排的。的。第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 8031 8031單片機(jī)無內(nèi)部程序存儲器，地址從單片機(jī)無內(nèi)部

11、程序存儲器，地址從0000H0000HFFFFHFFFFH都都是外部程序存儲空間。是外部程序存儲空間。 應(yīng)始終接地。應(yīng)始終接地。 對于內(nèi)部有對于內(nèi)部有ROMROM的單片機(jī)（的單片機(jī)（5151、5252系列）系列） ， 引腳接高引腳接高電平，使程序從內(nèi)部電平，使程序從內(nèi)部ROMROM開始執(zhí)行。當(dāng)開始執(zhí)行。當(dāng)PCPC值超出內(nèi)部值超出內(nèi)部ROMROM的容的容量時，會自動轉(zhuǎn)向外部程序存儲器空間。外部程序存儲器地量時，會自動轉(zhuǎn)向外部程序存儲器空間。外部程序存儲器地址空間為址空間為1000H1000HFFFFHFFFFH。 訪問程序存儲器使用訪問程序存儲器使用MOVC指令。指令。EAEA第第1章章 MCS

12、-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 程序存儲器中的幾個特殊地址的使用：程序存儲器中的幾個特殊地址的使用： 地址地址 用途用途 0000H 0000H 復(fù)位操作后的程序入口復(fù)位操作后的程序入口 0003H 0003H 外部中斷外部中斷0 0服務(wù)程序入口服務(wù)程序入口 000BH 000BH 定時器定時器0 0中斷服務(wù)程序入口中斷服務(wù)程序入口 0013H 0013H 外部中斷外部中斷1 1服務(wù)程序入口服務(wù)程序入口 001BH 001BH 定時器定時器1 1中斷服務(wù)程序入口中斷服務(wù)程序入口 0023H 0023H 串行口中斷服務(wù)程序入口串行口中斷服務(wù)程序入口 由于兩相鄰入口地址之間的存儲空間有限，因此在編程時

13、，通常在由于兩相鄰入口地址之間的存儲空間有限，因此在編程時，通常在這些入口地址開始的兩三個地址單元中，放入一條轉(zhuǎn)移類指令，以使相這些入口地址開始的兩三個地址單元中，放入一條轉(zhuǎn)移類指令，以使相應(yīng)的程序轉(zhuǎn)到指定的程序存儲器區(qū)域中執(zhí)行應(yīng)的程序轉(zhuǎn)到指定的程序存儲器區(qū)域中執(zhí)行。第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 1.2.2 1.2.2 外部數(shù)據(jù)存儲器外部數(shù)據(jù)存儲器 用于存放隨機(jī)讀寫的數(shù)據(jù)，或用于存放隨機(jī)讀寫的數(shù)據(jù)，或 用作用作 外部外部I/OI/O口地址影像區(qū)（二者不得重合！）?？诘刂酚跋駞^(qū)（二者不得重合?。?。 MCS-51MCS-51單片機(jī)的單片機(jī)的外部數(shù)據(jù)存儲器和外部外部數(shù)據(jù)存儲器和外部I

14、/OI/O口實(shí)行統(tǒng)一編口實(shí)行統(tǒng)一編址址 ，公用相同的，公用相同的 作選通控制信號，均使用作選通控制信號，均使用 MOVXMOVX 指令訪問。指令訪問。 MCS-51 MCS-51 單片機(jī)最多可擴(kuò)展單片機(jī)最多可擴(kuò)展64KB64KB外部數(shù)據(jù)存儲器外部數(shù)據(jù)存儲器1.2.3 1.2.3 內(nèi)部數(shù)據(jù)儲存器內(nèi)部數(shù)據(jù)儲存器 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器是使用最多的地址空間，用于存放隨機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器是使用最多的地址空間，用于存放隨機(jī)讀寫的數(shù)據(jù)，本區(qū)的劃分如下：讀寫的數(shù)據(jù)，本區(qū)的劃分如下： 通用寄存器區(qū)通用寄存器區(qū) RD WR第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 堆棧區(qū)堆棧區(qū) 運(yùn)算操作數(shù)存放區(qū)運(yùn)算操作數(shù)存放區(qū) 指令（

15、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、位操作運(yùn)算等）的操作數(shù)指令（算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、位操作運(yùn)算等）的操作數(shù)只能在此地址空間或特殊功能寄存器地址空間。只能在此地址空間或特殊功能寄存器地址空間。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的地址分配：內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的地址分配： 51 51 系列單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器系列單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器地址范圍地址范圍為為00007FH7FH。各。各區(qū)域地址見下表。區(qū)域地址見下表。（1 1）地址）地址 0 01FH1FH的前的前3232個單元稱為當(dāng)前工作寄存器區(qū)個單元稱為當(dāng)前工作寄存器區(qū)用途：用途： 作通用寄存器作通用寄存器R0R0R7R7。 R0 R0與與R1R1可作間址寄存器使用?？勺鏖g址寄存器使用。第第

16、1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 使用時應(yīng)注意使用時應(yīng)注意： 3232個單元的寄存器區(qū)分為四組，使用時只能選其中一組寄存器。個單元的寄存器區(qū)分為四組，使用時只能選其中一組寄存器。寄存器的選組由程序狀態(tài)字寄存器的選組由程序狀態(tài)字PSWPSW的的RS1RS1和和RS0RS0位確定。位確定。 RS1 RS0 RS1 RS0 選當(dāng)前工作寄存器組選當(dāng)前工作寄存器組 0 0 00 0 0組組 0 1 10 1 1組組 1 0 21 0 2組組 1 1 31 1 3組組 初始化或復(fù)位時，自動選中初始化或復(fù)位時，自動選中0 0組。組。 一旦選中一組，其它三

17、組只能作為數(shù)據(jù)存儲器使用，而不能作為寄存一旦選中一組，其它三組只能作為數(shù)據(jù)存儲器使用，而不能作為寄存器使用。器使用。 設(shè)置多組寄存器的目的是方便保護(hù)現(xiàn)場設(shè)置多組寄存器的目的是方便保護(hù)現(xiàn)場。第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) （2 2）20H20H2FH2FH為位地址區(qū)為位地址區(qū) 共共1616個單元，每單元有八個位，每位有一個位地址，共個單元，每單元有八個位，每位有一個位地址，共128128位，位地址范圍為位，位地址范圍為00H00H7FH7FH，該區(qū)既可位尋址，又可字節(jié)，該區(qū)既可位尋址，又可字節(jié)尋址。尋址。 如如 MOV 20HMOV 20H，C C ( (這里這里C C是是CyCy

18、進(jìn)位標(biāo)志位），該指令是將進(jìn)位標(biāo)志位），該指令是將CyCy內(nèi)內(nèi)容送容送20H20H位位, ,如果如果CyCy1 1，指令執(zhí)行后，位，指令執(zhí)行后，位20H20H的值為的值為“1”1”。 （3 3）除選中的寄存組以外的存儲器均可以作為通用）除選中的寄存組以外的存儲器均可以作為通用RAMRAM區(qū)區(qū)。 （4 4）堆棧區(qū)）堆棧區(qū) 8XX518XX51單片機(jī)的堆棧設(shè)在內(nèi)部單片機(jī)的堆棧設(shè)在內(nèi)部RAMRAM區(qū)，深度不大于區(qū)，深度不大于128128字字節(jié)，初始化時節(jié)，初始化時SPSP指向指向07H07H。 注：注： 對對5151基本型單片機(jī)只有基本型單片機(jī)只有00H-7FH00H-7FH單元單元128128字節(jié)的

19、字節(jié)的RAMRAM區(qū)。對區(qū)。對5252增強(qiáng)型的單片機(jī)還有增強(qiáng)型的單片機(jī)還有80H-FFH80H-FFH組成的高組成的高128128字節(jié)字節(jié)RAMRAM區(qū)（共區(qū)（共256256字節(jié)字節(jié)RAM RAM ）。）。第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 1.3特殊功能寄存器 MCS-51MCS-51單片機(jī)共有單片機(jī)共有2121個字節(jié)的特殊功能寄存器，用英文個字節(jié)的特殊功能寄存器，用英文縮寫縮寫SFR SFR （Special Function RegisterSpecial Function Register）表示。）表示。1.1.包括：包括：累加器累加器(A)(A)、狀態(tài)標(biāo)志寄存器、狀態(tài)標(biāo)志寄

20、存器單片機(jī)內(nèi)部各部件專用的控制、狀態(tài)寄存器單片機(jī)內(nèi)部各部件專用的控制、狀態(tài)寄存器并行口、串行口影射寄存器并行口、串行口影射寄存器2.2.地址空間：地址空間：2121個特殊功能寄存器不連續(xù)的分布在個特殊功能寄存器不連續(xù)的分布在80H80HFFH FFH 中中 128128個個字節(jié)地址空間，見表字節(jié)地址空間，見表1-21-2。地址為地址為X0HX0H和和X8HX8H是可位尋址的寄存器是可位尋址的寄存器，表，表1-21-2中用中用“* *”表示。表示。第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 表表1-21-2中還標(biāo)注了各中還標(biāo)注了各SFRSFR的名稱

21、、字節(jié)地址、可尋址位的位的名稱、字節(jié)地址、可尋址位的位地址和位名稱。地址和位名稱。 2121個特殊功能寄存器的名稱及主要功能介紹如下，詳細(xì)的個特殊功能寄存器的名稱及主要功能介紹如下，詳細(xì)的用法見后面各節(jié)的內(nèi)容。用法見后面各節(jié)的內(nèi)容。 A A累加器，自帶有全零標(biāo)志累加器，自帶有全零標(biāo)志Z Z，A=0A=0，則，則Z=1Z=1；A0A0，則則Z=0Z=0。該標(biāo)志常用于程序分支轉(zhuǎn)移的判斷條件。該標(biāo)志常用于程序分支轉(zhuǎn)移的判斷條件。 B B寄存器，常用于乘除法運(yùn)算（見第寄存器，常用于乘除法運(yùn)算（見第2 2章）。章）。 PSWPSW程序狀態(tài)字。包含有狀態(tài)標(biāo)志和控制標(biāo)志，用于反程序狀態(tài)字。包含有狀態(tài)標(biāo)志和控

22、制標(biāo)志，用于反映映CPUCPU所執(zhí)行指令的狀態(tài)或控制所執(zhí)行指令的狀態(tài)或控制CPUCPU的工作，其的工作，其8 8位定義見表位定義見表1-31-3。 第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 其中其中 CYCY：進(jìn)：進(jìn)/ /借位標(biāo)志借位標(biāo)志 反映最高位的進(jìn)反映最高位的進(jìn)/ /借位情況，加法為進(jìn)位、減法為借位。借位情況，加法為進(jìn)位、減法為借位。 有進(jìn)有進(jìn)/ /借位時借位時, CY=1 , CY=1 ； 無進(jìn)無進(jìn)/ /借位時借位時, CY=0 , CY=0 。 ACAC：輔助進(jìn)：輔助進(jìn)/ /借位標(biāo)志借位標(biāo)志 反映高半字節(jié)與低半字節(jié)之間的進(jìn)反映高半字節(jié)與低半字節(jié)之間的進(jìn)/ /借位，借位， 有進(jìn)有進(jìn)

23、/ /借位借位, AC=1 , AC=1 ； 無進(jìn)無進(jìn)/ /借位借位, AC=0 , AC=0 。 F0F0：用戶標(biāo)志位?？捎捎脩粼O(shè)定其含義。：用戶標(biāo)志位?？捎捎脩粼O(shè)定其含義。 RS1RS1，RS0RS0：工作寄存器組選擇位。：工作寄存器組選擇位。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CY AC F0RS1RS0OV P位地址位名稱第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) OVOV：溢出標(biāo)志：溢出標(biāo)志 反映補(bǔ)碼運(yùn)算的運(yùn)算結(jié)果有無溢出。反映補(bǔ)碼運(yùn)算的運(yùn)算結(jié)果有無溢出。 有溢出有溢出, OV=1, OV=1；無溢出，；無溢出，OV=0OV=0。 - -：無效位。：無效位。 P P：

24、奇偶標(biāo)志：奇偶標(biāo)志 運(yùn)算結(jié)果有奇數(shù)個運(yùn)算結(jié)果有奇數(shù)個“1”1”，P=1P=1；運(yùn)算結(jié)果有偶數(shù)個；運(yùn)算結(jié)果有偶數(shù)個“1”1”，P=0P=0。指令對標(biāo)志位的影響及其影響方式見第指令對標(biāo)志位的影響及其影響方式見第2 2章。章。SPSP堆棧指針。堆棧指針。8XX518XX51單片機(jī)的單片機(jī)的堆棧設(shè)在片內(nèi)堆棧設(shè)在片內(nèi)RAMRAM。 對堆棧的操作包括壓入（對堆棧的操作包括壓入（PUSHPUSH）和彈出（）和彈出（POPPOP）兩種方式，）兩種方式，且遵循后進(jìn)先出的原則，但在堆棧生成的方向上，與且遵循后進(jìn)先出的原則，但在堆棧生成的方向上，與80868086（PCPC）正好相反，）正好相反，8XX518XX5

25、1單片機(jī)的堆棧操作遵循先加后壓，單片機(jī)的堆棧操作遵循先加后壓，先彈后減的順序，且先彈后減的順序，且均按字節(jié)進(jìn)行操作均按字節(jié)進(jìn)行操作。 第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) DPTRDPTR數(shù)據(jù)指針寄存器數(shù)據(jù)指針寄存器 用來存放用來存放1616位地址值，以便用間接尋址或變址尋址位地址值，以便用間接尋址或變址尋址 片片外存儲器。外存儲器。DPTRDPTR可分成可分成DPLDPL和和DPHDPH兩個兩個8 8位寄存器分別使用。位寄存器分別使用。P0 P1 P2 P3P0 P1 P2 P3I/OI/O端口寄存器端口寄存器 是四個并行是四個并行I/OI/O端口映射入端口映射入SFRSFR中的寄存

26、器。通過對該中的寄存器。通過對該寄存器的讀寄存器的讀/ /寫，可實(shí)現(xiàn)從相應(yīng)寫，可實(shí)現(xiàn)從相應(yīng)I/OI/O端口的輸入端口的輸入/ /輸出。輸出。 例如：指令例如：指令 MOV P1MOV P1，A A 實(shí)現(xiàn)了把實(shí)現(xiàn)了把A A累加器中的內(nèi)容從累加器中的內(nèi)容從P1P1端端口輸出的操作；指令口輸出的操作；指令MOV AMOV A，P3P3實(shí)現(xiàn)了把實(shí)現(xiàn)了把P3P3端口線上的信息端口線上的信息輸入到輸入到A A中的操作。中的操作。第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 此外，還有如下幾個寄存器，它們將在后面章節(jié)介紹：此外，還有如下幾個寄存器，它們將在后面章節(jié)介紹：IPIP中斷優(yōu)先級控制寄存器。中斷優(yōu)先

27、級控制寄存器。IEIE中斷允許控制寄存器。中斷允許控制寄存器。 TMODTMOD定時器定時器/ /計數(shù)器方式控制寄存器。計數(shù)器方式控制寄存器。TCONTCON定時器定時器/ /計數(shù)器控制寄存器。計數(shù)器控制寄存器。TH0TH0，TL0TL0定時器定時器/ /計數(shù)器計數(shù)器0 0（高（高8 8位和低位和低8 8位寄存器）。位寄存器）。TH1TH1，TL1TL1定時器定時器/ /計數(shù)器計數(shù)器1 1 （高（高8 8位和低位和低8 8位寄存器）位寄存器） 。SCONSCON串行端口控制寄存器。串行端口控制寄存器。SBUFSBUF串行數(shù)據(jù)緩沖器。串行數(shù)據(jù)緩沖器。PCONPCON電源控制寄存器。電源控制寄存器

28、。第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 注：注： 在在5252子系列中，高子系列中，高128128字節(jié)字節(jié)RAMRAM和和SFRSFR的地的地址是重疊的，究竟訪問哪一塊可通過不同的尋址是重疊的，究竟訪問哪一塊可通過不同的尋址方式加以區(qū)分，訪問高址方式加以區(qū)分，訪問高128128字節(jié)字節(jié)RAMRAM采用寄存采用寄存器間址，訪問器間址，訪問SFRSFR采用直接尋址（采用直接尋址（5151子系列和子系列和52 52 子系列均采用直接尋址子系列均采用直接尋址），訪問低），訪問低128128字節(jié)字節(jié)RAMRAM時，兩種尋址均可采用。時，兩種尋址均可采用。 第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)

29、結(jié)構(gòu) 1.4 時鐘電路與復(fù)位電路內(nèi)部振蕩方式內(nèi)部振蕩方式： 在引腳在引腳 XTAL1 1和和 XTAL2XTAL2間外接晶體間外接晶體振蕩器（簡稱晶振）如圖振蕩器（簡稱晶振）如圖1-31-3所示。所示。XTAL1XTAL2GND8XX51C01C02圖圖1-3 1-3 內(nèi)部振蕩方式內(nèi)部振蕩方式 單片機(jī)的時鐘信號用來提供單片機(jī)內(nèi)各種微操作時間基單片機(jī)的時鐘信號用來提供單片機(jī)內(nèi)各種微操作時間基準(zhǔn)，準(zhǔn)，8XX51單片機(jī)的時鐘信號通常有兩種電路形式：單片機(jī)的時鐘信號通常有兩種電路形式：內(nèi)部振蕩方式內(nèi)部振蕩方式和和外部振蕩方式外部振蕩方式。電容器電容器C01C01、C02C02起穩(wěn)定起穩(wěn)定振蕩頻率、快速

30、起振的作用。振蕩頻率、快速起振的作用。電容值一般為電容值一般為 5 530PF30PF。第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 由于單片機(jī)內(nèi)部有一個高增益運(yùn)算放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了由于單片機(jī)內(nèi)部有一個高增益運(yùn)算放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。8XX51 外部振蕩方式外部振蕩方式是是把已有的時鐘信號引入把已有的時鐘信號引入單片機(jī)。這種方式適用單片機(jī)。這種方式適用于使單片機(jī)的時鐘與外于使單片機(jī)的時鐘與外部信號保持一致。外部部信號保持一致。外部振蕩方式如圖振蕩方式如圖1-41-4所示。所示。 對對HMOS的單片機(jī)（的單片機(jī)（80

31、31、8031AH等）外部時鐘信號由等）外部時鐘信號由XTAL2引入，對于引入，對于CHMOS的單的單片機(jī)（片機(jī)（8XCXX），外部時鐘由），外部時鐘由XTAL1引入。引入。外部時鐘XTAL1XTAL2GND8XCXX懸空外部時鐘XTAL1XTAL2GND懸空CHMOSHMOS圖圖1 14 4外部振蕩方式外部振蕩方式8XXX8XXX第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 1.4.2 基本時序單位基本時序單位單片機(jī)的時序單位有：單片機(jī)的時序單位有：振蕩周期振蕩周期：晶振的振蕩周期，又稱時鐘周期，為最小的晶振的振蕩周期，又稱時鐘周期，為最小的時序單位。時序單位。狀態(tài)周期狀態(tài)周期：振蕩頻率經(jīng)單

32、片機(jī)內(nèi)的二分頻器分頻后提供：振蕩頻率經(jīng)單片機(jī)內(nèi)的二分頻器分頻后提供給片內(nèi)給片內(nèi)CPUCPU的時鐘周期。因此，一個狀態(tài)周期包含的時鐘周期。因此，一個狀態(tài)周期包含2 2個個振蕩周期。振蕩周期。機(jī)器周期（機(jī)器周期（MCMC）：1 1個機(jī)器周期由個機(jī)器周期由6 6個狀態(tài)周期或個狀態(tài)周期或1212個振個振蕩周期組成。是計算機(jī)執(zhí)行一種基本操作的時間單位。蕩周期組成。是計算機(jī)執(zhí)行一種基本操作的時間單位。第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 指令周期指令周期：執(zhí)行一條指令所需的時間。一個指令周期由：執(zhí)行一條指令所需的時間。一個指令周期由1 14 4個機(jī)器周期組成，依據(jù)指令不同而不同個機(jī)器周期組成，依據(jù)

33、指令不同而不同。 4 4種時序單位中，振蕩周期和機(jī)器周期是單片機(jī)內(nèi)計算種時序單位中，振蕩周期和機(jī)器周期是單片機(jī)內(nèi)計算其他時間值（例如，波特率、定時器的定時時間等）的基其他時間值（例如，波特率、定時器的定時時間等）的基本時序單位。本時序單位。 例例：單片機(jī)外接晶振頻率：單片機(jī)外接晶振頻率12MHZ12MHZ時的各種時序單位：時的各種時序單位： 振蕩周期振蕩周期=1/fosc=1/12MHZ=0.0833us=1/fosc=1/12MHZ=0.0833us 狀態(tài)周期狀態(tài)周期=2/fosc=2/12MHZ=0.167us=2/fosc=2/12MHZ=0.167us 機(jī)器周期機(jī)器周期=12/fosc

34、=12/12MHZ=1us=12/fosc=12/12MHZ=1us 指令周期指令周期=(1=(14)4)機(jī)器周期機(jī)器周期=1=14us4us 第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 1.4.3 1.4.3 復(fù)位電路復(fù)位電路 復(fù)位操作則使單片機(jī)的片內(nèi)電路初始化，使單片機(jī)從復(fù)位操作則使單片機(jī)的片內(nèi)電路初始化，使單片機(jī)從一種確定的狀態(tài)開始運(yùn)行。一種確定的狀態(tài)開始運(yùn)行。 當(dāng)當(dāng)MCS-51MCS-51系列單片機(jī)的復(fù)位引腳系列單片機(jī)的復(fù)位引腳 RSTRST出現(xiàn)出現(xiàn) 5ms5ms以上的高以上的高電平時，單片機(jī)就完成了復(fù)位操作。如果電平時，單片機(jī)就完成了復(fù)位操作。如果RSTRST持續(xù)為高持續(xù)為高電平，

35、單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。 復(fù)位操作通常有復(fù)位操作通常有2 2種基本形式：種基本形式： 上電復(fù)位上電復(fù)位 （自動自動） 開關(guān)復(fù)位（開關(guān)復(fù)位（手動手動） 第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 上電后，由于電容充電，使上電后，由于電容充電，使 RSTRST持續(xù)一段高電平時間。當(dāng)單片持續(xù)一段高電平時間。當(dāng)單片 機(jī)已在運(yùn)行過程中時，按下復(fù)位鍵機(jī)已在運(yùn)行過程中時，按下復(fù)位鍵 也能使也能使 RSTRST持續(xù)一段時間的高電平，持續(xù)一段時間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電且開關(guān)復(fù)位的操作。從而實(shí)現(xiàn)上電且開關(guān)復(fù)位的操作。通常選擇通常選擇 C=10 f ,R=10K 。RST8XX5

36、1RCVCC 上電復(fù)位上電復(fù)位要求接通電源后，自動實(shí)現(xiàn)復(fù)位。要求接通電源后，自動實(shí)現(xiàn)復(fù)位。 開關(guān)復(fù)位開關(guān)復(fù)位要求在電源接通的條件下，在單片機(jī)運(yùn)行期要求在電源接通的條件下，在單片機(jī)運(yùn)行期間，用按鈕開關(guān)操作使單片機(jī)復(fù)位。間，用按鈕開關(guān)操作使單片機(jī)復(fù)位。 常用的上電常用的上電/ /開關(guān)復(fù)位電路如開關(guān)復(fù)位電路如 圖圖1-51-5所示。所示。圖圖1-5 1-5 復(fù)位電路復(fù)位電路第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 單片機(jī)的復(fù)位操作是使單片機(jī)的復(fù)位操作是使SFRSFR寄存器進(jìn)入初始化，但寄存器進(jìn)入初始化，但不改變不改變片內(nèi)片內(nèi)RAMRAM區(qū)中的內(nèi)容。區(qū)中的內(nèi)容。 幾個主要特殊功能寄存器復(fù)位狀態(tài)幾個

37、主要特殊功能寄存器復(fù)位狀態(tài)歸納如下：歸納如下： PC=0000H 程序計數(shù)器為零表明程序計數(shù)器為零表明單片機(jī)復(fù)位后將從單片機(jī)復(fù)位后將從0000H0000H地址單元開始執(zhí)行程序。地址單元開始執(zhí)行程序。 A=00H 表明累加器已被清零。表明累加器已被清零。 PSW=00H 表明選寄存器表明選寄存器0組為工作寄存器組。組為工作寄存器組。 SP=07H 表明堆棧指針指向片內(nèi)表明堆棧指針指向片內(nèi)RAM 07H單元，根據(jù)單元，根據(jù)堆棧操作的先加后壓原則，得知第一個被壓入的數(shù)據(jù)將被堆棧操作的先加后壓原則，得知第一個被壓入的數(shù)據(jù)將被寫入寫入08H單元中。單元中。第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) P

38、0P3=FFH 表明已向各端口線寫入，即復(fù)位后表明已向各端口線寫入，即復(fù)位后各端口既可用于輸入也可用于輸出。各端口既可用于輸入也可用于輸出。 記住一些特殊功能寄存器復(fù)位后的主要狀態(tài)，熟悉單片機(jī)操作，對于減短應(yīng)用程序中的初始化部分是十分必要的。 其它的特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)見教材表其它的特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)見教材表1-41-4。第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) 1.5 引腳功能各個引腳的功能說明如下：各個引腳的功能說明如下：VssVss: :接地端。接地端。VccVcc: :電源端，接電源端，接+5V+5V。XTAL1XTAL1，XTAL2XTAL2: : 接外部晶體或外部

39、時鐘。接外部晶體或外部時鐘。RST/VPDRST/VPD：復(fù)位信號輸入。復(fù)位信號輸入。接備用電源，當(dāng)接備用電源，當(dāng)VCCVCC掉電后，在低功掉電后，在低功耗條件下保持內(nèi)部耗條件下保持內(nèi)部RAMRAM中的數(shù)據(jù)。中的數(shù)據(jù)。 8XX51單片機(jī)有單片機(jī)有44引腳的引腳的方形封裝形式和方形封裝形式和40個引腳的雙個引腳的雙列直插式封裝形式，最常用的列直插式封裝形式，最常用的40個引腳封裝，見圖個引腳封裝，見圖1-6.圖1-6第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) ALE/PROGALE/PROG： ALE ALE 地址鎖存允許。地址鎖存允許。 ALEALE輸出脈輸出脈沖的頻率為振蕩頻率的沖的頻率為

40、振蕩頻率的1/61/6。 PROG PROG 對對87518751單片機(jī)片內(nèi)單片機(jī)片內(nèi) EPROM EPROM 編程時，編程時，編程脈沖由該引腳引入。編程脈沖由該引腳引入。PSENPSEN：程序存儲器允許。用于輸出讀：程序存儲器允許。用于輸出讀外部程序存儲器的選通信號。外部程序存儲器的選通信號。EA/VPPEA/VPP： EA =0 EA =0，單片機(jī)只訪問外部程序，單片機(jī)只訪問外部程序存儲器。存儲器。 EA =1EA =1，單片機(jī)訪問內(nèi)部程序存，單片機(jī)訪問內(nèi)部程序存儲器。儲器。 在在87518751單片機(jī)片內(nèi)單片機(jī)片內(nèi)EPROMEPROM編程期間編程期間，此引腳引入此引腳引入21V21V編程電源編程電源VPPVPP。圖1-6第第1章章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu) P0.0P0.0P0.7P0.7：P0P0口，數(shù)據(jù)口，