單片機(jī)原理與應(yīng)用_03MCS-51單片機(jī)的組成原理

1、第3章 MCS-51單片機(jī)的組成原理3.1 3.1 概概 述述 3.6 3.6 定時(shí)器定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器3.2 3.2 中央處理器中央處理器 3.7 3.7 串行串行I/OI/O接口接口3.3 3.3 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 3.83.8中斷控制系統(tǒng)中斷控制系統(tǒng)3.4 3.4 布爾處理機(jī)布爾處理機(jī) 3.9 MCS-513.9 MCS-51單片機(jī)外部特性單片機(jī)外部特性3.5 3.5 并行并行I/OI/O接口接口 3.10 EPROM3.10 EPROM的編程、檢查與擦除的編程、檢查與擦除 3.11 89C513.11 89C51單片機(jī)的組成與特點(diǎn)單片機(jī)的組成與特點(diǎn)3.1 3.1 概概 述述 MCS-

2、51 MCS-51系列單片機(jī)是把構(gòu)成計(jì)算機(jī)的系列單片機(jī)是把構(gòu)成計(jì)算機(jī)的CPUCPU、存儲(chǔ)器、寄存器組、存儲(chǔ)器、寄存器組、I/OI/O接口制作在一塊集成電路芯片中。另外，還集成有定時(shí)器接口制作在一塊集成電路芯片中。另外，還集成有定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器、串計(jì)數(shù)器、串行通信接口等部件，因此可方便地用于定時(shí)控制和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送。在行通信接口等部件，因此可方便地用于定時(shí)控制和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳送。在MCS-51MCS-51系列單片機(jī)中，主要有系列單片機(jī)中，主要有80318031、80518051、87518751及及80C5180C51等型號(hào)。等型號(hào)。 隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)仍在不斷地?cái)U(kuò)大隨著超

3、大規(guī)模集成電路的發(fā)展，單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)仍在不斷地?cái)U(kuò)大，功能在不斷提高，其型號(hào)與類型也在不斷地變換。例如，功能在不斷提高，其型號(hào)與類型也在不斷地變換。例如8052AH8052AH、8032Ah8032Ah、8752BH8752BH采用采用HMOSHMOS工藝制成，內(nèi)部工藝制成，內(nèi)部ROM/RAMROM/RAM的容量增大了一倍。的容量增大了一倍。80C51BH80C51BH系列采用系列采用CHMOSCHMOS工藝制成，功耗低，其中工藝制成，功耗低，其中87C5187C51具有兩級(jí)存儲(chǔ)器具有兩級(jí)存儲(chǔ)器保密系統(tǒng)，可防止非法拷貝。保密系統(tǒng)，可防止非法拷貝。8052AH-BASIC8052AH-BASIC

4、芯片內(nèi)部固化有芯片內(nèi)部固化有MCS BASIC MCS BASIC 5252解釋程序，可使解釋程序，可使BASIC 52BASIC 52語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合使用。語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合使用。 又如可編程計(jì)數(shù)陣列型單片機(jī)又如可編程計(jì)數(shù)陣列型單片機(jī)80C51FA80C51FA具有具有5 5個(gè)比較個(gè)比較/ /捕捉模塊，捕捉模塊，每個(gè)模塊可執(zhí)行每個(gè)模塊可執(zhí)行1616位的正跳變捕捉、負(fù)跳變捕捉和正負(fù)跳變捕捉，位的正跳變捕捉、負(fù)跳變捕捉和正負(fù)跳變捕捉，可執(zhí)行可執(zhí)行1616位軟件定時(shí)、位軟件定時(shí)、1616位高速輸出及位脈沖寬度調(diào)制輸出等，另位高速輸出及位脈沖寬度調(diào)制輸出等，另外還有一個(gè)增強(qiáng)的多機(jī)串行通信接口。外還

5、有一個(gè)增強(qiáng)的多機(jī)串行通信接口。 A/DA/D型單片機(jī)型單片機(jī)80C51GA80C51GA具有具有8 8路路8 8位位A/DA/D轉(zhuǎn)換器、半雙工同步串行通轉(zhuǎn)換器、半雙工同步串行通信接口、信接口、1616位程序監(jiān)視跟蹤定時(shí)器，擴(kuò)展了位程序監(jiān)視跟蹤定時(shí)器，擴(kuò)展了A/DA/D中斷和串行口中斷，中斷和串行口中斷，使中斷源達(dá)使中斷源達(dá)7 7個(gè)之多。個(gè)之多。 多并行接口型單片機(jī)多并行接口型單片機(jī)80C45180C451增加了兩個(gè)增加了兩個(gè)8 8位并行位并行I/OI/O接口接口P4P4口和口和P5P5口，從而提高了數(shù)據(jù)的吞吐能力?？冢瑥亩岣吡藬?shù)據(jù)的吞吐能力。 DMADMA（直接存儲(chǔ)器存取方式）型單片機(jī)（直接

6、存儲(chǔ)器存取方式）型單片機(jī)80C52JA80C52JA具有用于具有用于DMADMA傳送傳送的目的地址寄存器、源地址寄存器和字節(jié)計(jì)數(shù)器，支持的目的地址寄存器、源地址寄存器和字節(jié)計(jì)數(shù)器，支持DMADMA傳送，且傳送，且在在80C45280C452中設(shè)有中設(shè)有128128字節(jié)的雙向先進(jìn)先出（字節(jié)的雙向先進(jìn)先出（FIFOFIFO）RAMRAM陣列，支持從陣列，支持從一個(gè)一個(gè)RAMRAM到另一個(gè)到另一個(gè)RAMRAM的高速數(shù)據(jù)傳送。的高速數(shù)據(jù)傳送。 目 前 ， 使 用 較 多 的 還 有目 前 ， 使 用 較 多 的 還 有 8 9 C 5 18 9 C 5 1 型 單 片 機(jī) ， 其 內(nèi) 部 有型 單 片

7、 機(jī) ， 其 內(nèi) 部 有4KB/8KB/16KB/32KB/64KB4KB/8KB/16KB/32KB/64KB的的FlashFlash程序存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、128/256/512/1024128/256/512/1024字節(jié)的字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、3 3個(gè)定時(shí)器個(gè)定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器，采用雙計(jì)數(shù)器，采用雙DPTRDPTR結(jié)構(gòu)，有結(jié)構(gòu)，有6 6個(gè)中斷個(gè)中斷源，分源，分4 4個(gè)優(yōu)先級(jí)控制，可低電壓運(yùn)行，且有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力。個(gè)優(yōu)先級(jí)控制，可低電壓運(yùn)行，且有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力。 本章仍以本章仍以80518051為例，講述單片機(jī)的基本組成與工作原理，然后介紹為例，講述單

8、片機(jī)的基本組成與工作原理，然后介紹89C5189C51單片機(jī)的組成與特點(diǎn)。單片機(jī)的組成與特點(diǎn)。 80518051單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖如圖3.13.1所示，包含所示，包含1 1個(gè)個(gè)8 8位中央處理器位中央處理器CPUCPU、4KB4KB程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器EPROMEPROM、128B128B隨機(jī)存取存儲(chǔ)器隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAMRAM、4 4個(gè)個(gè)8 8位并行位并行I/OI/O接口、接口、1 1個(gè)全雙工串行通信接口、個(gè)全雙工串行通信接口、2 2個(gè)個(gè)1616位定時(shí)器位定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器及計(jì)數(shù)器及2121個(gè)特殊功能寄存器個(gè)特殊功能寄存器。外部具有。外部具有64KB64KB程序存儲(chǔ)器尋址能

9、力和程序存儲(chǔ)器尋址能力和64KB64KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址能力。指令數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址能力。指令系統(tǒng)中增加了乘除法指令，提高了運(yùn)算及數(shù)據(jù)處理能力，且具有位操作系統(tǒng)中增加了乘除法指令，提高了運(yùn)算及數(shù)據(jù)處理能力，且具有位操作能力。能力。 圖3.1 8051單片機(jī)內(nèi)部組成P1P1口鎖存器P1口驅(qū)動(dòng)器8 PCON SCON TMOD TCONSBUF(TX) SBUF(RX) IE IP TH0 TL0 TH1 TL1中斷、串行口和定時(shí)器部件P3P3口鎖存器P3口驅(qū)動(dòng)器8PSEN EARSTALE指令寄存器IR定時(shí)控制邏輯寄存器BSPRAM1288+5VVCC地址寄存器RAMP0口鎖存器P0P0口驅(qū)動(dòng)器8RO

10、M4K8P2口鎖存器P2P2口驅(qū)動(dòng)器8PSW暫存寄存器1暫存寄存器2累加器A算術(shù)邏輯部件ALU程序地址寄存器 緩沖寄存器 PC增量 PC DPTR圖3.1(2)3.2 中央處理器 中央處理器是進(jìn)行算術(shù)中央處理器是進(jìn)行算術(shù)/ /邏輯運(yùn)算，控制程序執(zhí)行的部件。它包括運(yùn)邏輯運(yùn)算，控制程序執(zhí)行的部件。它包括運(yùn)算器和控制器，主要組成已經(jīng)反映在算器和控制器，主要組成已經(jīng)反映在圖圖3.1(2)3.1(2)中。中。3.2.1 3.2.1 運(yùn)算器運(yùn)算器3.2.2 3.2.2 控制器控制器3.2.3 3.2.3 時(shí)鐘與定時(shí)時(shí)鐘與定時(shí)3.2.1 3.2.1 運(yùn)算器運(yùn)算器 運(yùn)算器主要包括算術(shù)運(yùn)算器主要包括算術(shù)/ /邏

11、輯部件邏輯部件ALUALU、累加器、暫存寄存器、累加器、暫存寄存器TMP1TMP1和和TMP2TMP2、程序狀態(tài)標(biāo)志寄存器、程序狀態(tài)標(biāo)志寄存器PSWPSW、BCDBCD碼修正電路等。為碼修正電路等。為了提高數(shù)據(jù)處理和位操作能力，片內(nèi)設(shè)有一個(gè)通用寄存器了提高數(shù)據(jù)處理和位操作能力，片內(nèi)設(shè)有一個(gè)通用寄存器B B和和一些專用寄存器。一些專用寄存器。 運(yùn)算器的功能主要是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加、減、乘、除等算術(shù)運(yùn)運(yùn)算器的功能主要是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加、減、乘、除等算術(shù)運(yùn)算及算及“與與”、“或或”、“非非”、“異或異或”等邏輯運(yùn)算。對(duì)于位等邏輯運(yùn)算。對(duì)于位操作數(shù)，可進(jìn)行置位、清零、求反、移位、條件判斷及按位操作數(shù)，可進(jìn)行置位

12、、清零、求反、移位、條件判斷及按位“與與”、按位、按位“或或”等操作。等操作。3.2.2 控制器 控制器包括程序計(jì)數(shù)器控制器包括程序計(jì)數(shù)器PCPC、指令寄存器、指令譯碼器、定、指令寄存器、指令譯碼器、定時(shí)控制與條件轉(zhuǎn)移邏輯電路等。由于可以外接時(shí)控制與條件轉(zhuǎn)移邏輯電路等。由于可以外接64K64K字節(jié)的數(shù)據(jù)字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器和I/OI/O接口電路，因此在控制器中設(shè)有一個(gè)接口電路，因此在控制器中設(shè)有一個(gè)1616位的地址位的地址指示器指示器DPTRDPTR，用來(lái)對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和，用來(lái)對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和I/OI/O接口尋址。為了便接口尋址。為了便于數(shù)據(jù)保護(hù)，設(shè)有于數(shù)據(jù)保護(hù)，設(shè)有8 8位堆棧指示器

13、位堆棧指示器SPSP。 PSWPSW寄存器共有寄存器共有8 8位，全部用作程序運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)標(biāo)志，其位，全部用作程序運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)標(biāo)志，其格式如下：格式如下： 字節(jié)地址D0H PSW 位地址 D7H D6H D5H D4H D3H D2H D1H D0H CY AC F0 RS1 RS0 OV PP P：奇偶標(biāo)志位。當(dāng)累加器中：奇偶標(biāo)志位。當(dāng)累加器中1 1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)時(shí)，的個(gè)數(shù)為偶數(shù)時(shí)，P P置置1 1，否則清，否則清0 0。OVOV：溢出標(biāo)志位。當(dāng)執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算時(shí)，最高位和次高位的進(jìn)位（或：溢出標(biāo)志位。當(dāng)執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算時(shí)，最高位和次高位的進(jìn)位（或借位）相同時(shí)，有溢出，借位）相同時(shí)，有溢出，OVOV置

14、置1 1；否則，沒(méi)有溢出，；否則，沒(méi)有溢出，OVOV清清0 0。RS0 RS1RS0 RS1：寄存器工作區(qū)選擇。：寄存器工作區(qū)選擇。F0F0：用戶標(biāo)志位。：用戶標(biāo)志位。ACAC：輔助進(jìn)位標(biāo)志位。算術(shù)運(yùn)算時(shí)，若低半字節(jié)向高半字節(jié)有進(jìn)位：輔助進(jìn)位標(biāo)志位。算術(shù)運(yùn)算時(shí)，若低半字節(jié)向高半字節(jié)有進(jìn)位（或借位）時(shí)，（或借位）時(shí)，ACAC置置1 1，否則清，否則清0 0。C Cy y：最高進(jìn)位標(biāo)志位。算術(shù)運(yùn)算時(shí)，若最高位有進(jìn)位：最高進(jìn)位標(biāo)志位。算術(shù)運(yùn)算時(shí)，若最高位有進(jìn)位（或借位）時(shí)，（或借位）時(shí)，C Cy y置置1 1，否則清，否則清0 0。D D1 1：保留。：保留。3.2.3 時(shí)鐘與定時(shí) MCS-51 M

15、CS-51單片機(jī)的定時(shí)時(shí)序如圖單片機(jī)的定時(shí)時(shí)序如圖3.23.2所示。一個(gè)機(jī)器周期為所示。一個(gè)機(jī)器周期為6 6個(gè)時(shí)鐘周期，個(gè)時(shí)鐘周期，表示為表示為S1S6。在一個(gè)機(jī)器周期中，包含有兩個(gè)機(jī)器周期信號(hào)在一個(gè)機(jī)器周期中，包含有兩個(gè)機(jī)器周期信號(hào)ALEALE。時(shí)鐘信。時(shí)鐘信號(hào)號(hào)S S為振蕩器頻率的為振蕩器頻率的2 2分頻，一般情況下，算術(shù)分頻，一般情況下，算術(shù)/ /邏輯運(yùn)算在邏輯運(yùn)算在S S的前半周期的前半周期P1P1進(jìn)進(jìn)行，內(nèi)部寄存器傳送在行，內(nèi)部寄存器傳送在S S的后半周期的后半周期P2P2進(jìn)行。進(jìn)行。MCS-51MCS-51單片機(jī)的大部分指令執(zhí)行單片機(jī)的大部分指令執(zhí)行時(shí)間為一個(gè)機(jī)器周期，少數(shù)為時(shí)間為

16、一個(gè)機(jī)器周期，少數(shù)為2 2個(gè)機(jī)器周期，乘法和除法指令需要個(gè)機(jī)器周期，乘法和除法指令需要4 4個(gè)機(jī)器周個(gè)機(jī)器周期。期。 P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2S6S5S4S3S2 S1圖3.2 MCS-51時(shí)序圖讀操作碼讀操作數(shù)一個(gè)機(jī)器周期 3.3 存儲(chǔ)器 在在MCS-51MCS-51系列單片機(jī)中，程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系列單片機(jī)中，程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器互相獨(dú)立，物理結(jié)構(gòu)也不相同。程序存儲(chǔ)器為只讀器互相獨(dú)立，物理結(jié)構(gòu)也不相同。程序存儲(chǔ)器為只讀存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。從物理地址存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。從物理地址空間看，共有空間看，共有4 4個(gè)存儲(chǔ)地址空

17、間，即片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、個(gè)存儲(chǔ)地址空間，即片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、片外程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，片外程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，I/OI/O接口與外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址，其示意接口與外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址，其示意如圖如圖3.33.3所示。所示。 圖3.3 MCS-51 存儲(chǔ)器空間(b) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器00HFFH內(nèi)部外部FFFFH0000H(a) 程序存儲(chǔ)器0FFFH0000HFFFFH0000H外部EA=0內(nèi)部EA=13.3.1程序存儲(chǔ)器 程序存儲(chǔ)器包括內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器。程序存儲(chǔ)器包括內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器。80518051內(nèi)設(shè)內(nèi)設(shè)4KB 4KB R

18、OMROM，87518751內(nèi)設(shè)內(nèi)設(shè)4KB EPROM4KB EPROM，地址范圍為，地址范圍為0000H0FFFH，外部可擴(kuò)展外部可擴(kuò)展64KB64KB，地址范圍為，地址范圍為0000HFFFFH。 在其引腳中設(shè)有一個(gè)控制端。若該端接高電平，程序執(zhí)行時(shí)先執(zhí)行在其引腳中設(shè)有一個(gè)控制端。若該端接高電平，程序執(zhí)行時(shí)先執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的程序，當(dāng)?shù)刂反笥诘扔趦?nèi)部程序存儲(chǔ)器中的程序，當(dāng)?shù)刂反笥诘扔?000H1000H后，執(zhí)行外部程序存后，執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的程序。若該端接低電平，則全部執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的程儲(chǔ)器中的程序。若該端接低電平，則全部執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器中的程序。程序存儲(chǔ)器中存放的數(shù)據(jù)只能

19、用查表指令訪問(wèn)，其格式如下：序。程序存儲(chǔ)器中存放的數(shù)據(jù)只能用查表指令訪問(wèn)，其格式如下： MOVC A, MOVC A, A+PCA+PC MOVC A, MOVC A, A+DPTR A+DPTR 3.3.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器包括內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器包括內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分為器分為128128字節(jié)的字節(jié)的RAMRAM區(qū)和區(qū)和128128字節(jié)的特殊功能寄存器區(qū)，總的地址范圍字節(jié)的特殊功能寄存器區(qū)，總的地址范圍為為00H00HFFHFFH。在特殊功能寄存器地址空間中離散地分布著。在特殊功能寄存器地址空間中離散地分布著2121個(gè)特殊功

20、個(gè)特殊功能寄存器。如累加器能寄存器。如累加器A A、寄存器、寄存器B B、程序狀態(tài)標(biāo)志寄存器、程序狀態(tài)標(biāo)志寄存器PSWPSW等。外部可等。外部可擴(kuò)充擴(kuò)充64KB64KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，地址范圍為的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，地址范圍為0000H0000HFFFFHFFFFH。 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在00H00HFFHFFH地址區(qū)重疊。對(duì)于內(nèi)地址區(qū)重疊。對(duì)于內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以直接尋址，也可以間接尋址，間接尋址時(shí)，間接地部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以直接尋址，也可以間接尋址，間接尋址時(shí)，間接地址寄存器為址寄存器為R0R0和和R1R1，指令格式如下：，指令格式如下： MOV A, R0MO

21、V A, R1 MOV R0, AMOV R1, A外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器只能間接尋址，間接地址寄存器為外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器只能間接尋址，間接地址寄存器為R0R0、R1R1和和DPTRDPTR。用。用R0R0和和R1R1只能訪問(wèn)低只能訪問(wèn)低256256個(gè)字節(jié)單元，用個(gè)字節(jié)單元，用DPTRDPTR可可訪問(wèn)訪問(wèn)64KB64KB單元。指令格式如下：?jiǎn)卧?。指令格式如下：MOVX A, R0MOVX A, R1MOVX A, DPTRMOVX R0, AMOVX R1, AMOVX DPTR, A1. 1. 內(nèi)部?jī)?nèi)部RAMRAM 內(nèi)內(nèi) 部部 RAMRAM共共128128個(gè)字節(jié)單元，其分布如圖個(gè)字節(jié)單元，其分布如圖3.

22、43.4所示。所示。00H00H1FH1FH單元為單元為4 4個(gè)寄存器工作區(qū)，每區(qū)個(gè)寄存器工作區(qū)，每區(qū)8 8個(gè)寄存器，表示為個(gè)寄存器，表示為R0R0R7R7。寄存器。寄存器工作區(qū)的選擇是通過(guò)程序狀態(tài)標(biāo)志寄存器工作區(qū)的選擇是通過(guò)程序狀態(tài)標(biāo)志寄存器PSWPSW的第的第3 34 4位進(jìn)行，如位進(jìn)行，如表表3.13.1所示。設(shè)置所示。設(shè)置4 4個(gè)寄存器工作區(qū)可以提高現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)能力和個(gè)寄存器工作區(qū)可以提高現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)能力和CPUCPU實(shí)實(shí)時(shí)響應(yīng)的速度。時(shí)響應(yīng)的速度。 圖3.4 內(nèi)部RAM結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)緩沖區(qū) 2FH30H1FH20H00H7FH只能字節(jié)尋址字節(jié)、位尋址4個(gè)寄存器區(qū)(R0R7)1區(qū)2區(qū)3區(qū)0區(qū)表3.1

23、 寄存器工作區(qū)選擇與地址分配 PSW.4(RS1) PSW.3(RS0) 寄存器區(qū) R0R7占用地址 000區(qū) 00H07H 011區(qū) 08H0FH 102區(qū) 10H17H 113區(qū) 18H1FH 20H 20H2FH 2FH 的的1616個(gè)單元既可按字節(jié)尋址，作為一般個(gè)單元既可按字節(jié)尋址，作為一般的工作單元，又可以按位由的工作單元，又可以按位由CPUCPU直接尋址，進(jìn)行位操作。直接尋址，進(jìn)行位操作。30H30H7FH7FH區(qū)只能按字節(jié)尋址，一般用作數(shù)據(jù)緩沖區(qū)或堆區(qū)只能按字節(jié)尋址，一般用作數(shù)據(jù)緩沖區(qū)或堆棧區(qū)。棧區(qū)。 2. 2. 特殊功能寄存器特殊功能寄存器 特殊功能寄存器有特殊功能寄存器有21

24、21個(gè)，離散地分布在個(gè)，離散地分布在80H80HFFHFFH地地址區(qū)域中，其名稱、地址分配和復(fù)位后的初始狀態(tài)址區(qū)域中，其名稱、地址分配和復(fù)位后的初始狀態(tài)如表如表3.23.2所示，這些寄存器的功能將在以后各章中介紹。所示，這些寄存器的功能將在以后各章中介紹。 特殊功能寄存器名 稱地 址復(fù)位后狀態(tài)B通用寄存器F0H00HA累加器E0H00HPSW程序狀態(tài)字D0H00HIP中斷優(yōu)先級(jí)寄存器B8H00000BP3P3口B0HFFHIE中斷允許寄存器A8H000000BP2P2口A0HFFHSBUF串行口發(fā)送/接收緩沖器99H不定SCON串行口控制寄存器98H00HP1P1口90HFFHTH1定時(shí)器/計(jì)

25、數(shù)器1高8位8DH00HTH0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0高8位8CH00HTL1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1低8位8BH00HTL0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0低8位8AH00HTMOD定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式字89H00HTCON定時(shí)器控制寄存器88H00HPCON波特率選擇寄存器87H00HDPH地址寄存器高8位83H00HDPL地址寄存器低8位82H00HSP堆棧指針81H07HP0P0口80HFFH表表3.2 3.2 特殊功能寄存器特殊功能寄存器表表3.2 (2) 3. 3. 堆棧工作區(qū)堆棧工作區(qū) 在在MCS-51MCS-51單片機(jī)中堆棧是向上生成，空棧底，實(shí)棧頂，由堆棧指示器單片機(jī)中堆棧是向上生成，空棧底，實(shí)棧頂，由堆棧指

26、示器SPSP指示。指示。SPSP是一個(gè)是一個(gè)8 8位寄存器，屬特殊功能寄存器，字節(jié)地址為位寄存器，屬特殊功能寄存器，字節(jié)地址為81H81H。堆棧。堆棧工作區(qū)可設(shè)在內(nèi)部工作區(qū)可設(shè)在內(nèi)部RAMRAM的任意區(qū)域中，但在使用時(shí)注意不要與所選寄存器的任意區(qū)域中，但在使用時(shí)注意不要與所選寄存器工作區(qū)、位地址區(qū)重疊。系統(tǒng)復(fù)位后，堆棧指針工作區(qū)、位地址區(qū)重疊。系統(tǒng)復(fù)位后，堆棧指針SPSP的初值為的初值為07H07H，指向寄，指向寄存器工作區(qū)存器工作區(qū)0 0。因此，用戶在初始化程序中應(yīng)對(duì)。因此，用戶在初始化程序中應(yīng)對(duì)SPSP設(shè)置初值，一般設(shè)在設(shè)置初值，一般設(shè)在30H30H7FH7FH為宜。為宜。 4. 4. 外

27、部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 在在MCS-51MCS-51系列單片機(jī)的外部可擴(kuò)展系列單片機(jī)的外部可擴(kuò)展64KB64KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用來(lái)存放隨機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用來(lái)存放隨機(jī)數(shù)據(jù)，因此一般由數(shù)據(jù)，因此一般由RAMRAM構(gòu)成。程序運(yùn)行時(shí)，只能通過(guò)地址寄存器構(gòu)成。程序運(yùn)行時(shí)，只能通過(guò)地址寄存器DPTRDPTR和通和通用寄存器用寄存器R0R0、R1R1間接尋址。間接尋址。3.4 布爾處理機(jī) 1 1布爾處理機(jī)布爾處理機(jī) 布爾處理機(jī)實(shí)際上是一位字長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)，它有中央處理器、位累布爾處理機(jī)實(shí)際上是一位字長(zhǎng)的計(jì)算機(jī)，它有中央處理器、位累加器、位地址空間和位操作指令。通過(guò)編程可實(shí)現(xiàn)位處理或位控制功加器、位地址空間和

28、位操作指令。通過(guò)編程可實(shí)現(xiàn)位處理或位控制功能。由于在能。由于在MCS-51MCS-51單片機(jī)中內(nèi)含有一個(gè)布爾處理機(jī)，因此具有很強(qiáng)的單片機(jī)中內(nèi)含有一個(gè)布爾處理機(jī)，因此具有很強(qiáng)的位處理功能。位處理功能。2. MCS-512. MCS-51單片機(jī)中布爾處理機(jī)的組成單片機(jī)中布爾處理機(jī)的組成 在在MCS-51MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部單片機(jī)的內(nèi)部RAMRAM中，中，20H20H2FH 2FH 即可以按字節(jié)尋址，即可以按字節(jié)尋址，也可以按位尋址。這也可以按位尋址。這1616個(gè)單元共有個(gè)單元共有128128位，每位有一個(gè)位地址，尋址位，每位有一個(gè)位地址，尋址范圍為范圍為00H00H7FH7FH，如，如表表3.

29、33.3所示。另外，有所示。另外，有1111個(gè)特殊功能寄存器，如個(gè)特殊功能寄存器，如累加器累加器A A、寄存器、寄存器B B、程序狀態(tài)字、程序狀態(tài)字PSWPSW等，既有字節(jié)地址，也有位地址等，既有字節(jié)地址，也有位地址，其詳細(xì)地址如表，其詳細(xì)地址如表3.43.4所示。表中給出了能按位尋址的寄存器的位地所示。表中給出了能按位尋址的寄存器的位地址。在程序狀態(tài)標(biāo)志寄存器址。在程序狀態(tài)標(biāo)志寄存器PSWPSW中，進(jìn)位標(biāo)志位中，進(jìn)位標(biāo)志位C C作為位累加器使用。作為位累加器使用。 字節(jié)地址位 地 址D7D6D5D4D3D2D1D02FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H

30、22H21H20H7F776F675F574F473F372F271F170F077E766E665E564E463E362E261E160E067D756D655D554D453D352D251D150D057C746C645C544C443C342C241C140C047B736B635B534B433B332B231B130B037A726A625A524A423A322A221A120A027971696159514941393129211911090178706860585048403830282018100800表3.3 RAM尋址區(qū)位地址分配特殊功能寄存器字節(jié)地址位 地 址D7

31、D0BF0H F7F6F5F4F3F2F1F0AE0H E7E6E5E4E3E2E1E0PSWD0HCYACF0RS1RS0OV PD7D6D5D4D3D2D1D0IPB8H PSPT1PX1PT0PX0-BCBBBAB9B8P3B0HP3.7P3.6P3.5P3.4P3.3P3.2P3.1P3.0B7B6B5B4B3B2B1B0IEA8HEA ESET1EX1ET0EX0AF-ACABAAA9A8P2A0HP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0A7A6A5A4A3A2A1A0SBUF99H SCON98HSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI9F9E9D9C9

32、B9A9998P190HP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.09796959493929190TH18DH TH08CHTL18BHTL08AHTMOD89HTCON88HTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT08F8E8D8C8B8A8988PCON87H DPH83HDPL82HSP81HP080HP0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.08786858483828180 在指令系統(tǒng)中設(shè)有位操作指令，與位累加器在指令系統(tǒng)中設(shè)有位操作指令，與位累加器C C和位和位地址空間結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)完整的布爾處理機(jī)。位操地址空間結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)

33、完整的布爾處理機(jī)。位操作指令有位傳送、位清作指令有位傳送、位清0 0、位置、位置1 1、位取、位取“反反”、按位、按位“與與”、按位、按位“或或”及位測(cè)試轉(zhuǎn)移等。及位測(cè)試轉(zhuǎn)移等。MCS-51MCS-51單片機(jī)的單片機(jī)的4 4個(gè)個(gè)8 8位并行位并行I/OI/O接口均具有位地址，即實(shí)現(xiàn)位輸入輸出接口均具有位地址，即實(shí)現(xiàn)位輸入輸出及位控制功能。及位控制功能。 3.5 3.5 并行并行I/OI/O接口接口 MCS-51 MCS-51單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置有單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置有4 4個(gè)個(gè)8 8位并行位并行I/OI/O接口，其中接口，其中P0P0口為雙向三口為雙向三態(tài)輸入輸入接口，態(tài)輸入輸入接口，P1P1、P2P2、

34、P3P3口為準(zhǔn)雙向輸入輸出接口?？跒闇?zhǔn)雙向輸入輸出接口。 3.5.1 P03.5.1 P0口與口與P2P2口口3.5.2 P13.5.2 P1口與口與P3P3口口3.5.1 P03.5.1 P0口與口與P2P2口口 P0 P0口是一個(gè)口是一個(gè)8 8位雙向三態(tài)輸入輸出接口，位雙向三態(tài)輸入輸出接口，P2P2口是一個(gè)準(zhǔn)雙口是一個(gè)準(zhǔn)雙向輸入輸出接口，而且每一位都有自已的位地址。中央處理向輸入輸出接口，而且每一位都有自已的位地址。中央處理器可接字節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，也可按位進(jìn)行位操作。在聯(lián)接外器可接字節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，也可按位進(jìn)行位操作。在聯(lián)接外部存儲(chǔ)器時(shí)，部存儲(chǔ)器時(shí)，P0P0口作為口作為8 8位數(shù)據(jù)輸入輸出

35、口和外部存儲(chǔ)器低位數(shù)據(jù)輸入輸出口和外部存儲(chǔ)器低8 8位地址口，地址位地址口，地址/ /數(shù)據(jù)分時(shí)傳送。數(shù)據(jù)分時(shí)傳送。P2P2口輸出外部存儲(chǔ)器的高口輸出外部存儲(chǔ)器的高8 8位地址，其連接位地址，其連接如圖如圖3.53.5所示。所示。數(shù)據(jù)總線(D7D0)地址鎖存器ROM 程序存儲(chǔ)器 64K OERAM 或I/O口 64K WR RD P2口8051 ALEEAP0口WRPSENRD地址總線(A15A0)圖3.5 外部存儲(chǔ)器連接3.5.2 P13.5.2 P1口與口與P3P3口口 P1 P1口與口與P3P3口是口是8 8位準(zhǔn)雙向輸入輸出接口，每一位也有自己的位地址。位準(zhǔn)雙向輸入輸出接口，每一位也有自己

36、的位地址。中央處理器可按字節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，也可按位進(jìn)行位操作。中央處理器可按字節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，也可按位進(jìn)行位操作。 另外，另外，P3P3口具有第二功能，如表口具有第二功能，如表3.53.5所示，所示，0INT1INTWRRD表3.5 P3口功能控制信號(hào)線引 腳符 號(hào)功 能P3.0RXD串行口輸入P3.1TXD串行口輸出P3.2外部中斷0輸入P3.3外部中斷1輸入P3.4T0定時(shí)器0外部輸入P3.5T1定時(shí)器1外部輸入P3.6外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫信號(hào)P3.7外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀信號(hào)3.6 3.6 定時(shí)器定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 3.6.1 3.6.1 定時(shí)器定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器的組成計(jì)數(shù)器的組成3.6.2

37、 3.6.2 定時(shí)器定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器的工作方式計(jì)數(shù)器的工作方式3.6.3 3.6.3 定時(shí)器定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器的使用計(jì)數(shù)器的使用3.6.13.6.1定時(shí)器定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器的組成計(jì)數(shù)器的組成 MCS-51 MCS-51單片機(jī)中設(shè)置有單片機(jī)中設(shè)置有2 2個(gè)個(gè)1616位位的可編程定時(shí)器的可編程定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器，具有計(jì)數(shù)器，具有4 4種工種工作方式，其邏輯結(jié)構(gòu)如圖作方式，其邏輯結(jié)構(gòu)如圖3.63.6所示。所示。定時(shí)器定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T0T0由計(jì)數(shù)器由計(jì)數(shù)器TH0TH0和和TL0TL0組成，定時(shí)器組成，定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T1T1由計(jì)數(shù)器由計(jì)數(shù)器TH1TH1和和TL1TL1組成。組成。T

38、HTH、TLTL分別為兩個(gè)分別為兩個(gè)8 8位計(jì)位計(jì)數(shù)器，連接起來(lái)可組成數(shù)器，連接起來(lái)可組成1616位計(jì)數(shù)器。位計(jì)數(shù)器。定時(shí)器定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器的工作方式由方式控計(jì)數(shù)器的工作方式由方式控制字制字TMODTMOD選擇，定時(shí)器選擇，定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器的啟計(jì)數(shù)器的啟停由控制寄存器停由控制寄存器TCONTCON控制，這兩個(gè)寄控制，這兩個(gè)寄存器均屬特殊功能寄存器。存器均屬特殊功能寄存器。 T0 T1圖3.6 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器邏輯結(jié)構(gòu) CPUTCONTMODTL1TH1TH0TL0內(nèi)部總線定時(shí)器定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器工作方式控制字計(jì)數(shù)器工作方式控制字TMODTMOD：字節(jié)地址89HTMODD7 D6 D5 D4

39、D3 D2 D1 D0GATE C/ M1 M0 GATE C/ M1 M0其中其中M1M1、M0M0為方式選擇，為方式選擇，C/TC/T為定時(shí)為定時(shí)/ /計(jì)數(shù)選擇，計(jì)數(shù)選擇，GATEGATE為定為定時(shí)器時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器工作方式選擇。計(jì)數(shù)器工作方式選擇。定時(shí)器定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器啟?？刂萍拇嫫饔?jì)數(shù)器啟?？刂萍拇嫫鱐CONTCON： 用于中斷控制 字節(jié)地址88HTCON D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 其中低其中低4 4位用于中斷控制，高位用于中斷控制，高4 4位用于定時(shí)器位用于定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器的啟計(jì)數(shù)器的啟/ /?？?/p>

40、制，?？刂疲琓FTF為溢出標(biāo)志，為溢出標(biāo)志，TRTR為啟為啟/ /?？刂茦?biāo)志。?？刂茦?biāo)志。 3.6.2 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作方式 1. 1. 工作方式工作方式0 0 當(dāng)當(dāng)M1M0=00M1M0=00時(shí)選擇工作方式時(shí)選擇工作方式0 0，其邏輯圖，其邏輯圖如圖如圖3.73.7所示。在工作方式所示。在工作方式0 0狀態(tài)下，狀態(tài)下，TLTL低低5 5位與位與THTH并成并成1313位計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)工作時(shí)，位計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)工作時(shí)，TLTL低低5 5位計(jì)滿后向位計(jì)滿后向THTH計(jì)數(shù)器進(jìn)位。當(dāng)計(jì)數(shù)器進(jìn)位。當(dāng)C/ =0C/ =0時(shí)為定時(shí)工作狀態(tài)，振蕩器輸出脈沖（時(shí)為定時(shí)工作狀態(tài)，振蕩器輸出脈沖（12MHz12MH

41、z）經(jīng)經(jīng)1212分頻，產(chǎn)生定時(shí)脈腫（分頻，產(chǎn)生定時(shí)脈腫（1MHz1MHz）送計(jì)數(shù)器計(jì)器。當(dāng)）送計(jì)數(shù)器計(jì)器。當(dāng)C/ =1C/ =1時(shí)，為計(jì)數(shù)時(shí)，為計(jì)數(shù)工作狀態(tài)，由工作狀態(tài)，由T0T0引腳輸入計(jì)數(shù)脈沖，對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器溢出時(shí)引腳輸入計(jì)數(shù)脈沖，對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。計(jì)數(shù)器溢出時(shí)將將TFTF置置1 1，表示定時(shí)時(shí)間到，向，表示定時(shí)時(shí)間到，向CPUCPU發(fā)中斷請(qǐng)求。當(dāng)發(fā)中斷請(qǐng)求。當(dāng)GATE=0GATE=0時(shí)，時(shí)，A A點(diǎn)為高點(diǎn)為高電平，定時(shí)器電平，定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器的啟計(jì)數(shù)器的啟/ /停由啟停由啟/ /停標(biāo)志位停標(biāo)志位TR0TR0決定。決定。TR0=1TR0=1時(shí)，定時(shí)時(shí)，定時(shí)器器/ /計(jì)數(shù)器啟動(dòng)；

42、計(jì)數(shù)器啟動(dòng)；TR0=0TR0=0時(shí)，定時(shí)器時(shí)，定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器停止工作。當(dāng)計(jì)數(shù)器停止工作。當(dāng)GATE=1GATE=1時(shí)時(shí)A A點(diǎn)位點(diǎn)位由由 決定，這樣決定，這樣B B點(diǎn)的電位就由點(diǎn)的電位就由TR0TR0和和 聯(lián)合決定，即定時(shí)器聯(lián)合決定，即定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)器的運(yùn)行由器的運(yùn)行由TR0TR0和和 兩個(gè)條件控制。兩個(gè)條件控制。 TT0INT0INT0INTTL0 TH05(8)位 8位TF0中斷請(qǐng)求&1C/T=1C/T=0TR0振蕩器12T0GATE0INT圖3.7 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作方式0與工作方式1 T1 T1的工作情況與的工作情況與T0T0相同。相同。TRTR可由程序置可由程序置1

43、 1或者清或者清0 0，當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)，當(dāng)計(jì)數(shù)溢出時(shí)TFTF置置1 1；CPUCPU中斷響應(yīng)后，中斷響應(yīng)后，TFTF清清0 0。CPUCPU也可讀出也可讀出TCONTCON、THTH及及TLTL中的內(nèi)容來(lái)了中的內(nèi)容來(lái)了解解T0T0或或T1T1的工作狀態(tài)。的工作狀態(tài)。2. 2. 工作方式工作方式1 1 當(dāng)當(dāng)M1M0=01M1M0=01時(shí)，定時(shí)器時(shí)，定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器選擇工作方式計(jì)數(shù)器選擇工作方式1 1，這時(shí)，這時(shí)THTH與與TLTL并成并成1616位計(jì)數(shù)器，按照位計(jì)數(shù)器，按照1616位計(jì)數(shù)器方式工作。其它過(guò)程與工作方式位計(jì)數(shù)器方式工作。其它過(guò)程與工作方式0 0相同。相同。3. 3. 工作方式工作方

44、式2 2 當(dāng)當(dāng)M1M0=10M1M0=10時(shí)，定時(shí)器時(shí)，定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器選擇工作方式計(jì)數(shù)器選擇工作方式2 2。在工作方式。在工作方式2 2狀態(tài)下?tīng)顟B(tài)下TLTL為為8 8位計(jì)數(shù)器，位計(jì)數(shù)器，THTH作為預(yù)置常數(shù)寄存器，其邏輯圖作為預(yù)置常數(shù)寄存器，其邏輯圖如圖如圖3.83.8所示。當(dāng)所示。當(dāng)TLTL計(jì)數(shù)溢出后，一方面將計(jì)數(shù)溢出后，一方面將TFTF置置1 1，發(fā)中斷請(qǐng)求，另一方面再把預(yù)置常數(shù)寄，發(fā)中斷請(qǐng)求，另一方面再把預(yù)置常數(shù)寄存器存器THTH中的數(shù)送入中的數(shù)送入TLTL，使定時(shí)器，使定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器重復(fù)工作。計(jì)數(shù)器重復(fù)工作。 重新裝入TF中斷請(qǐng)求TL(8位)計(jì)數(shù)器TH(8位)預(yù)置常數(shù)寄存器圖3

45、.8 重復(fù)定時(shí)/計(jì)數(shù)控制4. 4. 工作方式工作方式3 3 當(dāng)當(dāng)M1M0=11M1M0=11時(shí)，定時(shí)器時(shí)，定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器選擇工作方式計(jì)數(shù)器選擇工作方式3 3。工作方式。工作方式3 3是是T0T0分為分為一個(gè)一個(gè)8 8位定時(shí)器位定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器和一個(gè)計(jì)數(shù)器和一個(gè)8 8位定時(shí)器，位定時(shí)器，TH0TH0用于定時(shí)器用于定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器，TL0TL0用于定時(shí)器。這樣用于定時(shí)器。這樣MCS-51MCS-51就具有一個(gè)就具有一個(gè)1616位、一個(gè)位、一個(gè)8 8位定時(shí)器位定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器和一計(jì)數(shù)器和一個(gè)個(gè)8 8位定時(shí)器。定時(shí)器位定時(shí)器。定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器的工作原理與工作方式計(jì)數(shù)器的工作原理與工

46、作方式0 0相同，只是計(jì)數(shù)相同，只是計(jì)數(shù)器僅用器僅用8 8位的位的TH0TH0。定時(shí)器。定時(shí)器如圖如圖3.93.9所示，使用了定時(shí)器所示，使用了定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T1T1的狀態(tài)的狀態(tài)控制位控制位TR1TR1和和TF1TF1，占用了定時(shí)器，占用了定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T1T1的中斷源。的中斷源。圖3.9 由TH0組成8位定時(shí)器TR1中斷請(qǐng)求TF1TH08位振蕩器12 一般情況下，當(dāng)一般情況下，當(dāng)T1T1作為串行口的波特率發(fā)生器時(shí)，作為串行口的波特率發(fā)生器時(shí)，T0T0才選擇為工作才選擇為工作方式方式3 3。當(dāng)。當(dāng)T0T0選擇為工作方式選擇為工作方式3 3時(shí)，時(shí)，T1T1可選擇為工作方式可選

47、擇為工作方式0 0或工作方式或工作方式1 1或或工作方式工作方式2 2，作為串行口的波特率發(fā)生器或者用于不需要中斷請(qǐng)求的場(chǎng)合。，作為串行口的波特率發(fā)生器或者用于不需要中斷請(qǐng)求的場(chǎng)合。 工作方式工作方式3 3只適合于定時(shí)器只適合于定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T0T0；當(dāng)；當(dāng)T1T1的方式控制字的方式控制字M1M0=11M1M0=11時(shí)，停止工作。時(shí)，停止工作。 定時(shí)器定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器，其內(nèi)部一樣，都是計(jì)數(shù)。定時(shí)器對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)計(jì)計(jì)數(shù)器，其內(nèi)部一樣，都是計(jì)數(shù)。定時(shí)器對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器是對(duì)外部信號(hào)計(jì)數(shù)。數(shù)，計(jì)數(shù)器是對(duì)外部信號(hào)計(jì)數(shù)。MCS-51MCS-51單片機(jī)的定時(shí)器單片機(jī)的定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器

48、是加計(jì)數(shù)器是加1 1計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)，因此工作時(shí)涉及到計(jì)數(shù)初值。由計(jì)數(shù)初值開(kāi)始加因此工作時(shí)涉及到計(jì)數(shù)初值。由計(jì)數(shù)初值開(kāi)始加1 1，直到計(jì)滿溢出，向，直到計(jì)滿溢出，向CPUCPU發(fā)中斷請(qǐng)求。因此，要使定時(shí)器發(fā)中斷請(qǐng)求。因此，要使定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器工作，須確定以下幾方面的工作。計(jì)數(shù)器工作，須確定以下幾方面的工作。（1 1）確定定時(shí)器）確定定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器的工作方式，即定時(shí)還是計(jì)數(shù)？計(jì)數(shù)器的工作方式，即定時(shí)還是計(jì)數(shù)？（2 2）確定計(jì)數(shù)初值。）確定計(jì)數(shù)初值。（3 3）確定定時(shí)器）確定定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器是否可以中斷請(qǐng)求？計(jì)數(shù)器是否可以中斷請(qǐng)求？（4 4）如何啟動(dòng)定時(shí)器）如何啟動(dòng)定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器工作？計(jì)數(shù)器

49、工作？（5 5）選擇工作方式）選擇工作方式2 2使定時(shí)器使定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器連續(xù)工作還是由中斷服務(wù)程序使計(jì)數(shù)器連續(xù)工作還是由中斷服務(wù)程序使其連續(xù)工作？其連續(xù)工作？ 3.6.3定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的使用 工作方式的確度是向工作方式的確度是向TMODTMOD寄存器寫入方式控制字。例如用寄存器寫入方式控制字。例如用T0T0定時(shí)，定時(shí)，選擇工作方式選擇工作方式1 1，內(nèi)啟動(dòng)，傳送指令為：，內(nèi)啟動(dòng)，傳送指令為：MOV TMOD，#01H計(jì)數(shù)初值的確定，如下：計(jì)數(shù)初值的確定，如下：設(shè)計(jì)數(shù)值為設(shè)計(jì)數(shù)值為X X，則須裝入的計(jì)數(shù)初值為，則須裝入的計(jì)數(shù)初值為2 2n n-X-X。方式。方式0 0，n=13n=13；方式

50、；方式1 1，n=16n=16；方式；方式2 2和方式和方式3 3，n=8n=8。在定時(shí)方式下，按機(jī)器周期計(jì)數(shù)，每個(gè)機(jī)。在定時(shí)方式下，按機(jī)器周期計(jì)數(shù)，每個(gè)機(jī)器周期包括器周期包括1212個(gè)振蕩周期。當(dāng)晶振頻率為個(gè)振蕩周期。當(dāng)晶振頻率為6MHz6MHz時(shí)，時(shí)，1 1個(gè)機(jī)器周期個(gè)機(jī)器周期= = 2S= = 2S，定時(shí)時(shí)間為，定時(shí)時(shí)間為2XS2XS。若要求定。若要求定時(shí)時(shí)1mS1mS，則：，則：X= =500由此得計(jì)數(shù)初值為由此得計(jì)數(shù)初值為：216-500=65036= FE0CH設(shè)置初值的指令為：設(shè)置初值的指令為：MOV TL0，#0CHMOV TH0，#0FEH啟動(dòng)啟動(dòng)T0T0定時(shí)的指令為定時(shí)的指

51、令為：MOV TCON，#10H或 SETB TR0晶振頻率12610612s2ms13.7 串行I/O接口 3.7.1 3.7.1 串行通信基本方式串行通信基本方式3.7.2 3.7.2 串行通信接口的組成與特點(diǎn)串行通信接口的組成與特點(diǎn)3.7.3 3.7.3 串行通信接口的工作方式串行通信接口的工作方式3.7.4 3.7.4 數(shù)據(jù)發(fā)送與接收數(shù)據(jù)發(fā)送與接收3.7.13.7.1串行通信基本方式串行通信基本方式 串行通信是指數(shù)據(jù)一位一位地順序傳送。其特點(diǎn)是通信線路簡(jiǎn)單，串行通信是指數(shù)據(jù)一位一位地順序傳送。其特點(diǎn)是通信線路簡(jiǎn)單，只要一對(duì)傳輸線就可以通信，但速度慢。在實(shí)際應(yīng)用中，串行通信又分只要一對(duì)傳

52、輸線就可以通信，但速度慢。在實(shí)際應(yīng)用中，串行通信又分為同步傳送和異步傳送兩種方式。為同步傳送和異步傳送兩種方式。1. 1. 同步傳送同步傳送 同步傳送是指在一個(gè)數(shù)據(jù)塊的開(kāi)頭使用同步字符。數(shù)據(jù)傳送時(shí)使用同步傳送是指在一個(gè)數(shù)據(jù)塊的開(kāi)頭使用同步字符。數(shù)據(jù)傳送時(shí)使用同一頻率的時(shí)鐘脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)送端與接收端的同步。這種時(shí)鐘脈沖稱為同一頻率的時(shí)鐘脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)送端與接收端的同步。這種時(shí)鐘脈沖稱為同步脈沖，數(shù)據(jù)同步傳送的格式如圖同步脈沖，數(shù)據(jù)同步傳送的格式如圖3.103.10所示。所示。圖3.10 同步傳送SYN字符1SYN字符2數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)傳送時(shí)，數(shù)據(jù)與同步脈沖同時(shí)發(fā)出。在數(shù)據(jù)塊中首先發(fā)同步數(shù)據(jù)傳送時(shí)，數(shù)據(jù)與同

53、步脈沖同時(shí)發(fā)出。在數(shù)據(jù)塊中首先發(fā)同步字符，一般為字符，一般為1 12 2個(gè)。接收端首先接收同步字符，確認(rèn)同步后開(kāi)始個(gè)。接收端首先接收同步字符，確認(rèn)同步后開(kāi)始接收數(shù)據(jù)。采用同步方式傳送，硬件設(shè)備較為復(fù)雜，但與異步傳送接收數(shù)據(jù)。采用同步方式傳送，硬件設(shè)備較為復(fù)雜，但與異步傳送相比，同步傳送速率高。相比，同步傳送速率高。 2. 2. 異步傳送異步傳送 異步傳送是以字符或一定位數(shù)的數(shù)據(jù)為單位，有起始位和停止異步傳送是以字符或一定位數(shù)的數(shù)據(jù)為單位，有起始位和停止位，作為字符的開(kāi)頭和結(jié)束標(biāo)志，這樣的單位稱為幀。一幀中，起位，作為字符的開(kāi)頭和結(jié)束標(biāo)志，這樣的單位稱為幀。一幀中，起始標(biāo)志占一位，數(shù)據(jù)占始標(biāo)志占

54、一位，數(shù)據(jù)占5 5、6 6、7 7或者或者8 8位，停止標(biāo)志占位，停止標(biāo)志占1 1、1 1 或者或者2 2位。位。一般規(guī)定，起始位用低電平（一般規(guī)定，起始位用低電平（0 0）表示，停止位用高電平（）表示，停止位用高電平（1 1）表示。）表示。數(shù)據(jù)傳送時(shí)，一幀一幀地傳送。若傳送數(shù)據(jù)傳送時(shí)，一幀一幀地傳送。若傳送ASCIIASCII碼字符，數(shù)據(jù)中的第碼字符，數(shù)據(jù)中的第8 8位可作為奇偶校驗(yàn)位。異步傳送數(shù)據(jù)格式如圖位可作為奇偶校驗(yàn)位。異步傳送數(shù)據(jù)格式如圖3.113.11所示。所示。 21圖3.11 異步傳送一幀信息停止位起始位奇偶校驗(yàn) 7 位 數(shù) 據(jù)停止位 串行通信按照數(shù)據(jù)傳送的方向，可分為三種：?jiǎn)?/p>

55、工、半雙工和全串行通信按照數(shù)據(jù)傳送的方向，可分為三種：?jiǎn)喂?、半雙工和全雙工通信方式。雙工通信方式。 數(shù)據(jù)傳送速率用波特率表示，即每秒鐘傳送二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，單數(shù)據(jù)傳送速率用波特率表示，即每秒鐘傳送二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，單位為位為“波特波特”。異步傳送常用波特率為。異步傳送常用波特率為50501920019200波特，同步傳送速率波特，同步傳送速率較高，一般在較高，一般在2000020000波特以上。波特以上。 3.7.2 串行通信接口的組成與特點(diǎn) 在在MCS-51MCS-51單片機(jī)中，串行單片機(jī)中，串行I/OI/O接口是一個(gè)全雙工串行通信接口，接口是一個(gè)全雙工串行通信接口，有一個(gè)數(shù)據(jù)接收緩種器和一個(gè)數(shù)

56、據(jù)發(fā)送緩沖器，兩個(gè)緩沖器共用一有一個(gè)數(shù)據(jù)接收緩種器和一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送緩沖器，兩個(gè)緩沖器共用一個(gè)地址個(gè)地址99H99H，表示為，表示為SBUFSBUF。中央處理器對(duì)接收緩沖器只能讀出不能寫。中央處理器對(duì)接收緩沖器只能讀出不能寫入，對(duì)發(fā)送緩沖器只能寫入不能讀出。系統(tǒng)中有兩個(gè)特殊功能寄存入，對(duì)發(fā)送緩沖器只能寫入不能讀出。系統(tǒng)中有兩個(gè)特殊功能寄存器器SCONSCON和和PCONPCON，控制串行通信工作方式。，控制串行通信工作方式。 1. 1. 串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCONSCON 串行口控制寄存器共有串行口控制寄存器共有8 8位，字節(jié)地址為位，字節(jié)地址為98H98H，格式如下：，格式如下：

57、SCON位地址 字節(jié)地址98H 9FH 9EH 9DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI SM0 SM1 SM0 SM1：工作方式選擇位，可選擇：工作方式選擇位，可選擇4 4種工作方式，種工作方式，如表如表3.63.6所示。所示。 表3.6 SM0 SM1方式選擇SM0 SM1方式功能說(shuō)明波特率0 00移位寄存器方式fosc/120 118位UART可變1 029位UARTFosc/64或Fosc/321 139位UART可變 SM2 SM2：工作方式：工作方式2 2或方式或方式3 3串行多機(jī)通信允許位。在方式串行多機(jī)通信允許位

58、。在方式2 2或方式或方式3 3時(shí)，若時(shí)，若SM2=1SM2=1，接收到的數(shù)據(jù)第，接收到的數(shù)據(jù)第9 9位（位（RB8RB8）為）為1 1，RIRI置置1 1，向中央處理，向中央處理器器CPUCPU發(fā)中斷請(qǐng)求；接收到的數(shù)據(jù)第發(fā)中斷請(qǐng)求；接收到的數(shù)據(jù)第9 9位（位（RB8RB8）為）為0 0，RIRI不置不置1 1，不向，不向CPUCPU發(fā)中斷請(qǐng)求。若發(fā)中斷請(qǐng)求。若SM2=0SM2=0，接收到的數(shù)據(jù)送，接收到的數(shù)據(jù)送SBUFSBUF，接收到的數(shù)據(jù)第，接收到的數(shù)據(jù)第9 9位送位送RB8RB8，RIRI置置1 1。在工作方式。在工作方式1 1時(shí)，若時(shí)，若SM2=1SM2=1，只有接收到有效停止位，只有

59、接收到有效停止位時(shí)時(shí)RIRI置置1 1，否則，否則RIRI不置不置1 1。在工作方式。在工作方式0 0時(shí)，時(shí)，SM2SM2應(yīng)為應(yīng)為0 0。 RENREN：允許串行接收。：允許串行接收。 TB8TB8：在方式：在方式2 2和方式和方式3 3時(shí)是發(fā)送數(shù)據(jù)的第時(shí)是發(fā)送數(shù)據(jù)的第9 9位。位。 RB8RB8：在方式：在方式2 2和方式和方式3 3時(shí)是接收數(shù)據(jù)的第時(shí)是接收數(shù)據(jù)的第9 9位。在方式位。在方式1 1時(shí)，若時(shí)，若SM2=0SM2=0，RB8RB8為接收到數(shù)據(jù)的停止位。在工作方式為接收到數(shù)據(jù)的停止位。在工作方式0 0時(shí)，不使用時(shí)，不使用RB8RB8。 TITI：發(fā)送中斷標(biāo)志。由硬件在方式：發(fā)送中斷

60、標(biāo)志。由硬件在方式0 0串行發(fā)送第串行發(fā)送第8 8位結(jié)束或在其它位結(jié)束或在其它方式中發(fā)送停止位的開(kāi)始時(shí)置方式中發(fā)送停止位的開(kāi)始時(shí)置1 1，由軟件清，由軟件清0 0。RIRI：接收中斷標(biāo)志。由硬件在方式：接收中斷標(biāo)志。由硬件在方式0 0串行接收第串行接收第8 8位結(jié)束或在其它位結(jié)束或在其它方式中接收停止位的中間時(shí)置方式中接收停止位的中間時(shí)置1 1（除了與（除了與SM2SM2有關(guān)），由軟件清有關(guān)），由軟件清0 0。以上標(biāo)志設(shè)有位地址，可進(jìn)行位操作，復(fù)位時(shí)全部清以上標(biāo)志設(shè)有位地址，可進(jìn)行位操作，復(fù)位時(shí)全部清0 0。 2. 2. 波特率選擇寄存器波特率選擇寄存器PCON PCON 字節(jié)地址87HPCON D7