單片機內部組成和結構2

1、MCS-51單片機的組成和內部結構單片機的組成和內部結構 RAMRAMRAM、SFR00H7FH80HFFHRAMSFR16位地址總線位地址總線 片外片外16位地址總線位地址總線64KB ROM片內片內ROM片外片外擴展擴展ROM0000HFFFFH0000HFFFFH64KB片外片外RAM8位地址總線位地址總線8052內存映射內存映射ROM特殊功能寄存器區(qū)特殊功能寄存器區(qū) 地址范圍地址范圍：80HFFH 一是通用數(shù)據一是通用數(shù)據RAM區(qū)（區(qū)（51子系列單片機子系列單片機沒有沒有該區(qū)）該區(qū)） 二是二是特殊功能寄存器區(qū)特殊功能寄存器區(qū) 。特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFR） 地址范圍：地址范

2、圍：80HFFH，與通用，與通用RAM的高的高128B地址，在邏輯上是重合的。地址，在邏輯上是重合的。 51子系列單片機有子系列單片機有21個個特殊功能寄存器特殊功能寄存器。52子系列比子系列比51子系列多了一個子系列多了一個定時器定時器/計數(shù)器計數(shù)器T2，增加了增加了5個個特殊功能寄存器特殊功能寄存器。 沒有占用的地址單元讀寫均無效沒有占用的地址單元讀寫均無效 尋址方式尋址方式：可以以字節(jié)尋址，部分也可以位：可以以字節(jié)尋址，部分也可以位尋址尋址 可位尋址的寄存器可位尋址的寄存器：地址是：地址是8的整倍數(shù)。有的整倍數(shù)。有11個可位尋址寄存器。其字節(jié)和位的地址見個可位尋址寄存器。其字節(jié)和位的地址

3、見表表2-4所示所示 位地址位地址與與位尋址區(qū)地址位尋址區(qū)地址統(tǒng)一編址統(tǒng)一編址 PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH000HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0P3FFHSCON00HIP000000BSBUF不定不定IE0000000BPCON00000BTMOD00H累加器累加器ACC（E0H） 累加器的助記符是累加器的助記符是A，當對，當對累加器累加器的位進行操的位進行操作時，常用符號作時，常用符號ACC，如，如累加器累加器的的D0位位，表，表示為示為“ACC.0”。 大部分單操作數(shù)指令的操作數(shù)取自大部分單操作數(shù)指令的操作數(shù)取自累加器累

4、加器A。 B寄存器寄存器(0F0H) B寄存器寄存器可以作為一般寄存器使用。但在乘除指可以作為一般寄存器使用。但在乘除指令中，令中，B寄存器寄存器有專門的用途。有專門的用途。 乘法指令中，兩個操作數(shù)一個是乘法指令中，兩個操作數(shù)一個是累加器累加器A，另一，另一個必須是個必須是B寄存器寄存器。其結果存放在。其結果存放在A、B寄存寄存器器對中。對中。 除法指令中，被除數(shù)是除法指令中，被除數(shù)是累加器累加器A，除數(shù)是，除數(shù)是寄存寄存器器B，商數(shù)存放于，商數(shù)存放于A，余數(shù)存放于，余數(shù)存放于B寄存器寄存器。 程序狀態(tài)寄存器程序狀態(tài)寄存器PSW(D0H) 程序狀態(tài)寄存器程序狀態(tài)寄存器是一個是一個8位寄存器位寄

5、存器。它包。它包含了程序狀態(tài)信息和一些可控制位。含了程序狀態(tài)信息和一些可控制位。 該寄存器各位的含義見該寄存器各位的含義見表表2-5所示所示 P F1 OVRS0RS1 F0 AC CY進位標志進位標志CY： 算術邏輯指令時，最高位算術邏輯指令時，最高位D7有進（借）位，有進（借）位，則則CY=1，否則，否則CY=0； 在布爾處理器中，它起著在布爾處理器中，它起著“位累加器位累加器”的的作用。作用。17條布爾處理指令多數(shù)是針對條布爾處理指令多數(shù)是針對CY來來完成的。完成的。 輔助進位標志輔助進位標志AC： 加（減）法運算時，如果低半字節(jié)的最高位加（減）法運算時，如果低半字節(jié)的最高位D3有進（借

6、）位，則有進（借）位，則AC=1，否則，否則AC=0；AC在作在作BCD碼碼運算而進行運算而進行二二十進制十進制調整時有用。調整時有用。 P F1 OVRS0RS1 F0 AC CY用戶標志用戶標志F0,F1： 是用戶定義的一個狀態(tài)標志?？赏ㄟ^軟件對是用戶定義的一個狀態(tài)標志?？赏ㄟ^軟件對它置位、清零；它置位、清零； 在編程時，也常測試其狀態(tài)進行程序分支。在編程時，也常測試其狀態(tài)進行程序分支。 P F1 OVRS0RS1 F0 AC CY工作寄存器區(qū)選擇位工作寄存器區(qū)選擇位RS1、RS0: 可借軟件置位或清零，以選定可借軟件置位或清零，以選定4個工作寄存器區(qū)個工作寄存器區(qū)中的一個區(qū)投入工作。中的

7、一個區(qū)投入工作。RS1RS0寄存器區(qū)寄存器區(qū)00第第0區(qū)區(qū)01第第1區(qū)區(qū)10第第2區(qū)區(qū)11第第3區(qū)區(qū) P F1 OVRS0RS1 F0 AC CY溢出標志溢出標志OV： 作有符號數(shù)加法、減法時由硬件置位或清作有符號數(shù)加法、減法時由硬件置位或清除，以指示運算結果是否溢出。除，以指示運算結果是否溢出。 P F1 OVRS0RS1 F0 AC CY奇偶標志奇偶標志P: 每執(zhí)行一條指令，單片機都能根據每執(zhí)行一條指令，單片機都能根據A中中1的個數(shù)的個數(shù)的奇偶自動令的奇偶自動令P置位或清零：奇為置位或清零：奇為1，偶為，偶為0。 串行通信的數(shù)據傳輸非常有用，通過奇偶校驗串行通信的數(shù)據傳輸非常有用，通過奇偶

8、校驗可檢驗數(shù)據傳輸?shù)恼_與否?？蓹z驗數(shù)據傳輸?shù)恼_與否。 P F1 OVRS0RS1 F0 AC CYDPTR（83H、82H） 數(shù)據指針數(shù)據指針DPTR是一個是一個16位位專用寄存器。專用寄存器。 它既可以是一個它既可以是一個16位位專用寄存器專用寄存器DPTR，有，有16位數(shù)的加一功能。也可以拆開，作為位數(shù)的加一功能。也可以拆開，作為2個獨立的個獨立的8位寄存器位寄存器DPH和和DPL使用。使用。 DPTR是繼是繼程序計數(shù)器程序計數(shù)器PC以外的第二個以外的第二個16位位寄存器。寄存器。 用途：保持用途：保持16位位的地址，尋址的地址，尋址片外片外64KB的的數(shù)數(shù)據存儲器據存儲器或或程序存儲

9、器空間程序存儲器空間。 大多數(shù)情況下只能作為兩個大多數(shù)情況下只能作為兩個8位寄存器位寄存器使用，使用，如將如將DPTR壓棧應壓操作壓棧應壓操作DPL、DPH。 有有“自加一自加一”指令，沒有指令，沒有“自減一自減一”指令。指令。指針指針SP（81H） 堆棧指針堆棧指針SP是一個是一個8位位的的特殊功能寄存器特殊功能寄存器 MCS-51的堆棧指針具有的堆棧指針具有自動加一自動加一功能，功能，指向棧頂指向棧頂 壓棧過程：壓棧過程：SP先先“自動加一自動加一”而后將數(shù)據而后將數(shù)據寫入存儲器單元寫入存儲器單元 出棧過程：出棧過程：先將先將SP指向指向單元數(shù)據讀出，而單元數(shù)據讀出，而后后SP“自動減一自

10、動減一”程序計數(shù)器程序計數(shù)器PC 程序計數(shù)器程序計數(shù)器PC不屬于不屬于特殊功能寄存器特殊功能寄存器。編程。編程不能對它進行訪問。不能對它進行訪問。 一個一個16位程序地址寄存器。專門用于存放下一條位程序地址寄存器。專門用于存放下一條要執(zhí)行指令的地址?？蓪ぶ芬獔?zhí)行指令的地址?？蓪ぶ?000H-FFFFH范圍，范圍，64KB的的程序存儲器空間程序存儲器空間。 當一條指令被取出后，當一條指令被取出后，PC的內容會自動增量，指的內容會自動增量，指向下一條要執(zhí)行指令的地址。向下一條要執(zhí)行指令的地址。 注意：若使用片內程序存儲器注意：若使用片內程序存儲器 PC在在0000H0FFFH范圍內，執(zhí)行片內范圍內

11、，執(zhí)行片內程序存儲器程序存儲器中的程序中的程序 當當PC的內容在的內容在1000H0FFFFH范圍時，范圍時，CPU自動轉向外部自動轉向外部程序存儲器程序存儲器執(zhí)行程序執(zhí)行程序定時器定時器/計數(shù)器寄存器計數(shù)器寄存器THx、TLx 51子系列單片機有子系列單片機有2個個16位定時器位定時器/計數(shù)器計數(shù)器T0和和T1，52子系列子系列比比51子系列子系列多一個多一個16位定時器位定時器/計數(shù)器計數(shù)器T2。 T0、T1和和T2均含有均含有2個獨立的個獨立的8位工作寄位工作寄存器存器THx、TLx。串行數(shù)據緩沖器串行數(shù)據緩沖器SBUF（99H） 用于串行通信，存放欲發(fā)送和已接收數(shù)據。用于串行通信，存放

12、欲發(fā)送和已接收數(shù)據。 它在邏輯上是一個寄存器，而在物理上是它在邏輯上是一個寄存器，而在物理上是2個寄個寄存器，一個是存器，一個是發(fā)送緩沖寄存器發(fā)送緩沖寄存器，另一個是，另一個是接收緩接收緩沖寄存器沖寄存器。 2個物理寄存器使用同一個個物理寄存器使用同一個邏輯地址邏輯地址。不混淆的。不混淆的原因是，當寫入原因是，當寫入SBUF寄存器時，是指向寄存器時，是指向發(fā)送數(shù)發(fā)送數(shù)據緩沖器據緩沖器。當讀。當讀SBUF寄存器時，是取自寄存器時，是取自接收緩接收緩沖寄存器沖寄存器。 小小 結結 SFR中的寄存器都有復位值，用到的寄存器在中的寄存器都有復位值，用到的寄存器在復位后應考慮初始化。復位后應考慮初始化。

13、 SFR可視為專用可視為專用RAM，有，有11個可以位尋址，共個可以位尋址，共21單元，其余單元廠家擴展時備用。單元，其余單元廠家擴展時備用。 8052另有另有5個個SFR。接口電路接口電路 MCS-51/52單片機有單片機有四個四個8位寬度的并行輸位寬度的并行輸入入/輸出輸出I/O端口，分端口，分別稱別稱P0口、口、P1口、口、P2口和口和P3口，輸入口，輸入/輸出輸出I/O線共線共32根。根。 12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6

14、P1.7RST/VPDP3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/INT0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDXTAL2XTAL1VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0AT89C51P1P3P0P2P0-P3端口寄存器端口寄存器 地址：地址：80H，90H，A0H，B0H 專用寄存器專用寄存器P0、P1、P2和和P3分別是分別是I/O端口端口P0-P3的的8位鎖存器。均為可位尋址寄存器。位鎖存器。均為可位尋址寄存器。 字節(jié)

15、方式字節(jié)方式: :MOV A, P1CLR P2MOV P2, AANLA, P3位方式位方式: :SETBP1.3CLRP3.0MOVP1.4, CJNBP3.4, LOOPP1.0+5 V數(shù)據數(shù)據寫使能寫使能DQ讀使能讀使能接收接收 2 mA0 P1口輸出數(shù)據口輸出數(shù)據P1.0+5 V數(shù)據數(shù)據寫使能寫使能DQ讀使能讀使能輸出輸出 60 m mA1P1.0+5 V數(shù)據數(shù)據寫使能寫使能DQ讀使能讀使能接收接收 2 mA輸出輸出60 m mA灌電流灌電流 拉電流拉電流 端口負載能力端口負載能力8051P1.48051P1.4LEDLEDGND+5 V60 m mA2 mA SETB P1.4CL

16、R P1.410P1.0+5 V數(shù)據數(shù)據寫使能寫使能DQ讀使能讀使能輸入高輸入高低電平低電平1 P1口口讀入數(shù)據讀入數(shù)據讀端口讀端口首先輸出首先輸出1 1使得端口為高電平，然后讀入使得端口為高電平，然后讀入端口值端口值讀字節(jié)讀字節(jié)MOV P1, #0FFh ;關斷所有關斷所有FETMOV A, P1讀位讀位SETB P1.0 ;關斷一個關斷一個FETMOV C, P1.0 P3.X接口接口 P3.X作為通用作為通用I/O接口接口 11010 P3.X第二功能，第二功能，P.12表表2-1 11100 P0口口 P0口作為通用口作為通用I/O接口接口 0VCC0高阻態(tài)高阻態(tài)0 P0口作為通用口作

17、為通用I/O接口：讀入接口：讀入 1 雙向（雙向（bidirectional）接口）接口：不含內部上拉：不含內部上拉電阻的接口電阻的接口 準雙向（準雙向（quasi bidirectional）接口）接口：帶內：帶內部上拉電阻的接口部上拉電阻的接口 P0口口作為地址作為地址/數(shù)據接口數(shù)據接口 1推挽輸出推挽輸出 P2口口作為通用作為通用I/O接口接口 00101 P2.X作為高作為高8位地址輸出線位地址輸出線 10 101低低8 8位位地址地址高高8 8位位地址地址為什么需要為什么需要時鐘時鐘 ?使所有功能同步使所有功能同步時鐘電路時鐘電路XTAL2XTAL1805130 pF30 pFa.

18、a. 外部晶振外部晶振12MHzVss GND11.0592MHzGNDXTAL2XTAL18051b. b. 外部時鐘信號外部時鐘信號外部時鐘外部時鐘時鐘電路時鐘電路浮空浮空S1S2S3S4S5S6S1S2P1 P2 P1P2 P1 P2P1 P2 P1P2 P1 P2P1 P2 P1 P2fosc:晶振周期晶振周期狀態(tài)機器周期機器周期X2oscf1oscf2oscf12 晶振周期晶振周期 狀態(tài)狀態(tài)機器周期機器周期8051的周期的周期指令周期指令周期= =機器周期的整數(shù)倍機器周期的整數(shù)倍復位方式復位方式與電路與電路 RST/VPD（9腳）腳） 復位輸入信號端，高電平有效。當振蕩器復位輸入信號

19、端，高電平有效。當振蕩器運行時，在此腳輸入最少運行時，在此腳輸入最少兩個機器周期以兩個機器周期以上的高電平上的高電平，將使單片機復位。，將使單片機復位。 復位后單片機將從程序計數(shù)器復位后單片機將從程序計數(shù)器PC=0000H地地址開始執(zhí)行程序。址開始執(zhí)行程序。 復位操作復位操作 復位是單片機的初始化操作；復位是單片機的初始化操作； 其功能主要是將程序計數(shù)器其功能主要是將程序計數(shù)器PC初始化為初始化為0000H，使單片機從，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序，單元開始執(zhí)行程序，并將并將特殊功能寄存器特殊功能寄存器賦一些特定值。賦一些特定值。8051 復位操作復位操作Vss GND+5 VRESET8051復位按鍵復位按鍵R1R28051 復位操作復位操作Vss GND+5 VRESET