第1章MCS-51單片機(jī)的組成及結(jié)構(gòu)

1、單片機(jī)原理(yunl)及應(yīng)用 任課教師：張倩 西安交通大學(xué)城市(chngsh)學(xué)院共八十頁 概 述1 單片機(jī)的基本概念2 單片機(jī)的發(fā)展概況3 單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用4 常用單片機(jī)系列(xli)介紹共八十頁1. 單片機(jī)的基本概念圖1.1 微機(jī)組成結(jié)構(gòu)(jigu)框圖 共八十頁圖1.2 單片機(jī)組成(z chn)框圖 共八十頁 (1) 將微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、I/O接口電路和相應(yīng)實(shí)時(shí)控制器件集成在一塊芯片上，稱其為單片微型計(jì)算機(jī)，簡稱單片機(jī)。 (2) 微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器、I/O接口電路由總線有機(jī)地連接在一起的整體，稱為微型計(jì)算機(jī)。 (3) 微型計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備、電源(dinyun)、系統(tǒng)軟

2、件一起構(gòu)成的系統(tǒng)，稱為微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。共八十頁 單片機(jī)與通用計(jì)算機(jī)的區(qū)別通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要滿足海量、高速數(shù)值處理(chl)，兼顧控制功能；單片機(jī)系統(tǒng)主要滿足測控對(duì)象的控制功能，兼顧數(shù)值處理。 共八十頁 (2) 通用微機(jī)中存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu)主要針對(duì)增大存儲(chǔ)容量和CPU對(duì)數(shù)據(jù)的存取速度。 單片機(jī)中存儲(chǔ)器的組織結(jié)構(gòu)比較簡單，存儲(chǔ)器芯片(xn pin)直接掛接在單片機(jī)的總線上，CPU對(duì)存儲(chǔ)器的讀寫按直接物理地址來尋址存儲(chǔ)器單元，存儲(chǔ)器的尋址空間一般都為64 KB。共八十頁 (3) 通用微機(jī)中I/O接口主要考慮標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)(如CRT、標(biāo)準(zhǔn)鍵盤、鼠標(biāo)、打印機(jī)、硬盤、光盤等)。用戶通過標(biāo)準(zhǔn)總線連接外設(shè)，能達(dá)到即插即

3、用。 單片機(jī)應(yīng)用(yngyng)系統(tǒng)的外設(shè)都是面向用戶的，且千差萬別，種類很多。單片機(jī)的I/O接口實(shí)際上是向用戶提供的與外設(shè)連接的物理界面。共八十頁 第一階段(19741976)初始階段。以4位單片機(jī)為主，功能比較簡單。如1975年美國TI公司推出第一臺(tái)4位單片機(jī)TMS-1000。第二階段(19761978)探索階段。單芯片形式，低檔8位單片機(jī)。如1976年美國Intel公司生產(chǎn)的MCS-48系列單片機(jī)，這是第一臺(tái)完全的8位單片機(jī)。MCS-48的推出是在工控領(lǐng)域的探索，此后，各種8位單片機(jī)紛紛應(yīng)運(yùn)而生。第三階段(19781982)完善階段。提高電路的集成度，增加8位單片機(jī)的功能。如Intel公

4、司在MCS-48基礎(chǔ)(jch)上推出了完善的高檔8位單片機(jī)系列MCS-51。2 單片機(jī)的發(fā)展(fzhn)概況共八十頁第四階段(19821990) 鞏固和發(fā)展階段。鞏固發(fā)展8位單片機(jī)、推出16位單片機(jī)、向微控制器發(fā)展，強(qiáng)化了智能控制器的特征(tzhng) 。 如將ADC、DAC、集成到單片機(jī) 。第五階段(1990至今) 全面發(fā)展階段。適合不同領(lǐng)域要求的單片機(jī)，如各種高速、大存儲(chǔ)容量、強(qiáng)運(yùn)算能力的8 位/16位/32位通用型單片機(jī)，還有用于單一領(lǐng)域的廉價(jià)的專用型單片機(jī)。 共八十頁 需要提及的是，單片機(jī)的發(fā)展雖然按先后順序經(jīng)歷(jngl)了4位、8位、16位的階段，但從實(shí)際使用情況看，并沒有出現(xiàn)推陳

5、出新、以新代舊的局面。4位、8位、16位單片機(jī)仍各有應(yīng)用領(lǐng)域，如4位單片機(jī)在一些簡單家用電器、高檔玩具中仍有應(yīng)用，8位單片機(jī)在中、小規(guī)模應(yīng)用場合仍占主流地位，16位單片機(jī)在比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)中才有應(yīng)用。共八十頁3 單片機(jī)的特點(diǎn)(tdin)及應(yīng)用1） 單片機(jī)的特點(diǎn)(tdin) (1) 單片機(jī)的存儲(chǔ)器ROM和RAM是嚴(yán)格區(qū)分的。ROM稱為程序存儲(chǔ)器，只存放程序、固定常數(shù)及數(shù)據(jù)表格。RAM則為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用作工作區(qū)及存放用戶數(shù)據(jù)。 (2) 采用面向控制的指令系統(tǒng)。為滿足控制的需要，單片機(jī)有更強(qiáng)的邏輯控制能力，特別是具有很強(qiáng)的位處理能力。共八十頁 (3) 單片機(jī)的I/O引腳通常是多功能的。由于單片機(jī)芯

6、片上引腳數(shù)目有限，為了解決實(shí)際引腳數(shù)和需要的信號(hào)線的矛盾，采用(ciyng)了引腳功能復(fù)用的方法。引腳處于何種功能，可由指令來設(shè)置或由機(jī)器狀態(tài)來區(qū)分。 (4) 單片機(jī)的外部擴(kuò)展能力強(qiáng)。在內(nèi)部的各種功能(gngnng)部分不能滿足應(yīng)用需求時(shí)，均可在外部進(jìn)行擴(kuò)展(如擴(kuò)展ROM、RAM，I/O接口，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，中斷系統(tǒng)等)，與許多通用的微機(jī)接口芯片兼容，給應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來極大的方便和靈活性。共八十頁2 ） 單片機(jī)在控制(kngzh)領(lǐng)域的優(yōu)點(diǎn) (1) 體積小，成本低，運(yùn)用靈活，易于產(chǎn)品化，它能方便地組成(z chn)各種智能化的控制設(shè)備和儀器，做到機(jī)電一體化。 (2) 面向控制，能針對(duì)性地解決從

7、簡單到復(fù)雜的各類控制任務(wù)，因而能獲得最佳的性能價(jià)格比。 (3) 抗干擾能力強(qiáng)，適用溫度范圍寬，在各種惡劣的環(huán)境下都能可靠地工作，這是其它類型計(jì)算機(jī)無法比擬的。 (4) 可以方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制，使整個(gè)控制系統(tǒng)的效率和可靠性大為提高。共八十頁 3）單片機(jī)的應(yīng)用范圍： (1) 工業(yè)控制(kngzh)。單片機(jī)可以構(gòu)成各種工業(yè)控制(kngzh)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。如數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)生產(chǎn)線控制(kngzh)、電機(jī)控制(kngzh)、溫度控制(kngzh)等。共八十頁(2) 儀器儀表。如智能(zh nn)儀器、醫(yī)療器械、數(shù)字示波器等。共八十頁(3) 計(jì)算機(jī)外部設(shè)備與智能接口。如圖形(txng)終端機(jī)

8、、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、打印機(jī)、繪圖儀、磁盤/磁帶機(jī)、智能終端機(jī)等。(4) 商用產(chǎn)品。如自動(dòng)售貨機(jī)、電子收款機(jī)、電子秤等。(5) 家用電器。如微波爐、電視機(jī)、空調(diào)、洗衣機(jī)、錄像機(jī)、音響設(shè)備等。共八十頁共八十頁第1章 MCS-51單片機(jī)的組成(z chn)及結(jié)構(gòu)1.1 微型計(jì)算機(jī)與單片機(jī)1.1.1 單片機(jī)計(jì)算機(jī)：運(yùn)算器、控制器、數(shù)據(jù)(shj)（程序）存貯器和輸入輸出接口四大部分；微處理器：運(yùn)算器和控制器集成在一個(gè)芯片上；共八十頁單片機(jī)是什么(shn me)？ 單片機(jī)是單片微型計(jì)算機(jī)的簡稱，它是在一塊半導(dǎo)體芯片上，集成了CPU、存儲(chǔ)器、I/O(Input/Output)接口、中斷(zhngdun)系統(tǒng)和

9、定時(shí)器等計(jì)算機(jī)必備部件，所構(gòu)成的一個(gè)完整的數(shù)字電子計(jì)算機(jī)。共八十頁1.1.2 單片機(jī)的開發(fā)(kif)與開發(fā)(kif)工具1開發(fā)(kif)的定義： 軟件和硬件不可分割，即在應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)時(shí)，同時(shí)生成軟件設(shè)計(jì)框圖和實(shí)現(xiàn)方法；或者考慮到編程的組態(tài)、易維護(hù)等原因反過來修改硬件設(shè)計(jì)。 從提出任務(wù)到定型生產(chǎn)、投入使用的過程稱為開發(fā)。這包括對(duì)總體方案的論證、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試、軟件系統(tǒng)的編程與調(diào)試，最后直到目標(biāo)樣機(jī)的調(diào)試成功和現(xiàn)場投入使用等，2開發(fā)的特點(diǎn)：共八十頁3開發(fā)(kif)手段： 硬件調(diào)試：編制出簡單的單元調(diào)試程序使系統(tǒng)(xtng)運(yùn)行，用示波器、萬用表也可使用邏輯分析儀。軟件調(diào)試目前多用KEIL

10、51軟件，它集編輯、編譯、仿真為一體，支持匯編、PLM語言和C語言的程序設(shè)計(jì)，界面友好，易學(xué)易用，是目前對(duì)單片機(jī)進(jìn)行調(diào)試最好的軟件之一。共八十頁4開發(fā)工具： 設(shè)計(jì)一種通用的調(diào)試程序工具，把開發(fā)系統(tǒng)的CPU和RAM暫時(shí)出借給用戶控制板（控制系統(tǒng)），利用開發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，然后(rnhu)把調(diào)試好的程序固化到EEPROM中。 （2）功能：硬件電路的檢查與診斷；用戶程序的輸入與修改；程序的運(yùn)行調(diào)試：單步、斷點(diǎn)(dun din)和連續(xù)等；程序能固化到EPROM中等。（1）把8031芯片和EEPROM拔掉，通過仿真頭插上虛擬單片機(jī)（開發(fā)系統(tǒng)）。共八十頁硬件(yn jin)電路做成目標(biāo)板運(yùn)用PROTEL、P

11、OWERPCB等軟件共八十頁程序設(shè)計(jì)通常是C語言或者匯編語言，在特定的集成(j chn)開發(fā)環(huán)境（IDE）中編程調(diào)試，比如應(yīng)用最廣泛的KEIL uVision2共八十頁調(diào)試(dio sh)硬件仿真器硬件(yn jin)仿真器目標(biāo)系統(tǒng)開發(fā)軟件共八十頁調(diào)試(dio sh)目標(biāo)(mbio)系統(tǒng)通信數(shù)據(jù)線開發(fā)軟件共八十頁程序下載使用(shyng)ISP（In System Program在系統(tǒng)編程）ISP軟件(run jin)下載線目標(biāo)系統(tǒng)共八十頁1.1.3 MCS-51的應(yīng)用(yngyng)特性 MCS-51系列單片機(jī)已有十多種產(chǎn)品，可分為兩大系列：51子系列和52子系列。 51子系列主要有8031

12、、8051、8751三種機(jī)型。它們的指令系統(tǒng)與芯片引腳完全兼容，差別僅在于片內(nèi)有無(yu w)ROM或EPROM。 52子系列主要有8032、8052、8752三種機(jī)型。52子系列與51子系列的不同之處在于：片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器增至256字節(jié)；片內(nèi)程序存儲(chǔ)器增至8 KB (8032無)；有3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，6個(gè)中斷源。其它性能均與51子系列相同。共八十頁1溫度(wnd)范圍：民品0oC70oC，工業(yè)級(jí)為-40oC85oC，而軍品級(jí)為-55oC125oC。2有多種產(chǎn)品型號(hào)可供選擇：從學(xué)習(xí)MCS-51系列單片機(jī)來講，以8051為例，然后(rnhu)逐步深入。1）選用增強(qiáng)型如8XC52系列的芯片。例

13、如89C52，片內(nèi)有8K字節(jié)的E2PROM；89C55芯片中有3個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器，片內(nèi)有20K字節(jié)的E2PROM并具有兩級(jí)程序保密系統(tǒng)。MCS-51的應(yīng)用特性共八十頁 3）以CPU為核心，將A/D，D/A，前置電路(dinl)和顯示接口電路(dinl)等全部進(jìn)行嵌入設(shè)計(jì)后，燒寫在一個(gè)芯片中，從而使系統(tǒng)簡化，實(shí)現(xiàn)了真正的“系統(tǒng)單片機(jī)”的應(yīng)用設(shè)計(jì).2）SST89X564XX器件帶有72/40KByte的片內(nèi)FlashEEROM，內(nèi)存儲(chǔ)器，8個(gè)中斷(zhngdun)源，4個(gè)優(yōu)先級(jí)，3個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，功能更加強(qiáng)大。共八十頁1.2 MCS-51單片機(jī)的組成(z chn)及結(jié)構(gòu)1.2.1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖(

14、kungt) MCS-51單片機(jī)組成結(jié)構(gòu)中包含運(yùn)算器、控制器、片內(nèi)存儲(chǔ)器、4個(gè)I/O口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、振蕩器等功能部件。圖中SP是堆棧寄存器，PC是程序計(jì)數(shù)器，PSW是狀態(tài)標(biāo)志寄存器，DPTR是地址指針。共八十頁圖2.1 MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖(kungt)共八十頁1.2.2 CPU結(jié)構(gòu)(jigu)1 運(yùn)算器 運(yùn)算部件以算術(shù)邏輯單元ALU為核心，包括累加器ACC、寄存器B、暫存器、狀態(tài)標(biāo)志寄存器PSW等許多部件。它能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的算術(shù)邏輯運(yùn)算、位變量(binling)處理和數(shù)據(jù)傳輸操作。 共八十頁 算術(shù)邏輯單元ALU與累加器A、寄存器B 算術(shù)邏輯單元不僅能完成8位二進(jìn)制

15、的加、減、乘、除、加1、減1及BCD加法的十進(jìn)制調(diào)整等算術(shù)運(yùn)算，還能對(duì)8位變量進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并具有數(shù)據(jù)傳輸、程序轉(zhuǎn)移等功能。累加器(ACC,簡稱累加器A)為一個(gè)8位寄存器，它是CPU中使用最頻繁的寄存器。進(jìn)入ALU作算術(shù)和邏輯運(yùn)算的操作數(shù)多來自(li z)于A，運(yùn)算結(jié)果也常送回A保存。寄存器B是為ALU進(jìn) 行乘除法運(yùn)算而設(shè)置的。若不作乘除運(yùn)算時(shí)，則可作為通用寄存器使用。共八十頁表1.1 PSW寄存器各位功能、標(biāo)志符號(hào)(fho)、位地址功能標(biāo)志位地址*進(jìn)位標(biāo)志CY=1表示有進(jìn)借位PSW.7輔助進(jìn)位標(biāo)志AC=1表示有半進(jìn)借位PSW.6用戶標(biāo)識(shí)F0PSW.5*寄存器組選擇MSbRS1工作寄存器組選擇

16、PSW.4*寄存器組選擇LSbRS0工作寄存器組選擇PSW.3*溢出標(biāo)志OV=1有溢出PSW.2保留PSW.1*奇偶標(biāo)志P=1表示累加器中1的個(gè)數(shù)為奇PSW.0共八十頁2. 控制器與時(shí)鐘(shzhng)電路 控制器是CPU的神經(jīng)中樞，它包括：指令寄存器IR、指令譯碼器ID、16位地址指針(zhzhn)DPTR及16位程序計(jì)數(shù)器PC、堆棧指針SP等。 工作過程：CPU從程序存儲(chǔ)器中取出指令后送入指令寄存器IR中，經(jīng)指令譯碼器譯碼產(chǎn)生一種或幾種電平信號(hào)與系統(tǒng)時(shí)鐘統(tǒng)一在CPU定時(shí)與控制電路中組合，形成按一定時(shí)間節(jié)拍變化的電平和脈沖控制信號(hào)。共八十頁作用：對(duì)內(nèi)協(xié)調(diào)各部件的工作，例如數(shù)據(jù)傳送、存儲(chǔ)、運(yùn)算

17、、輸出等；對(duì)外發(fā)出時(shí)序控制信號(hào)，例如地址鎖存ALE、外部程序存儲(chǔ)器選通/PSEN（“/”表示低電平有效，以后類同）、以及/RD和/WR信號(hào)等。時(shí)鐘(shzhng)是時(shí)序的基礎(chǔ)，MCS-51的時(shí)鐘電路由片內(nèi)的反相放大器和外接的兩個(gè)電容和晶體振蕩器而構(gòu)成。共八十頁時(shí)鐘的產(chǎn)生(chnshng)兩種方式：內(nèi)部方式和外部方式，如圖所示。共八十頁芯片類型XTAL1XTAL2HMOS型接地接片外振蕩脈沖輸入端(帶上拉電阻)CHMOS型接片外振蕩脈沖輸入端(帶上拉電阻)懸浮接 法表1.2 單片機(jī)外部(wib)時(shí)鐘接法表共八十頁3 微型(wixng)計(jì)算機(jī)的工作原理 指令是對(duì)計(jì)算機(jī)發(fā)出的一條條工作命令，命令它執(zhí)

18、行規(guī)定的操作(cozu)，程序是實(shí)現(xiàn)既定任務(wù)的指令序列。 把程序和數(shù)據(jù)送到具有記憶功能的存儲(chǔ)器中保存起來，計(jì)算機(jī)工作時(shí)只要給出程序中第一條指令的地址，控制器就可依據(jù)存儲(chǔ)程序中的指令順序周而復(fù)始地取出指令、分析指令、執(zhí)行指令，直到執(zhí)行完全部指令為止。 共八十頁微型(wixng)計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序的過程 微型計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序的過程就是逐條執(zhí)行指令的過程。由于(yuy)執(zhí)行每一條指令，都包括取指令與執(zhí)行指令兩個(gè)基本階段，所以，微機(jī)的工作過程，也就是不斷地取指令和執(zhí)行指令的過程。17+15的加法運(yùn)算程序如下： 存儲(chǔ)地址 機(jī)器語言程序 匯編語言程序 注釋 0000H 74 11 MOV A,#11H;數(shù)11H

19、送入累加 器A 0002H 24 0F ADD A,#0FH;數(shù)0FH與累加器A中的11H 相加,和送入累加器A 共八十頁執(zhí)行程序的過程(guchng)示意圖 共八十頁1.2.3 存儲(chǔ)器1. MCS-51的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)(jigu)特點(diǎn) 數(shù)據(jù)(shj)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器的尋址空間互相獨(dú)立，按物理結(jié)構(gòu)有四個(gè)獨(dú)立空間，即：內(nèi)部程序存儲(chǔ)器、外部程序存儲(chǔ)器、 內(nèi)部數(shù)據(jù)(shj)存儲(chǔ)器和 外部數(shù)據(jù)(shj)存儲(chǔ)器。從邏輯空間上來看有三個(gè)獨(dú)立空間，即：內(nèi)外部程序存儲(chǔ)器外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器0000HFFFFHFFH00H內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器共八十頁 64KB內(nèi)外程序(chngx)存儲(chǔ)器，處于一個(gè)邏輯空間，可尋址范圍 000

20、0HFFFFH； 256B片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間 00HFFH； 64KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間 0000HFFFFH。片內(nèi)片外ROMMOVC片外RAMMOVX片內(nèi)RAMMOV共八十頁2. 程序(chngx)存儲(chǔ)器/EA=1時(shí)程序先片內(nèi)后片外自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行； 例如：89C52內(nèi)部(nib)有8K字的EEPROM就可使/EA=1，先從內(nèi)程序區(qū)開始執(zhí)行程序，當(dāng)PC值超過內(nèi)部8K（00001FFF）字節(jié),才會(huì)轉(zhuǎn)到從2000H開始的外程序區(qū)執(zhí)行程序；當(dāng)/EA=0時(shí)程序直接從片外開始執(zhí)行程序。程序存儲(chǔ)器ROM用來存放指令、常數(shù)、表格、程序等共八十頁程序計(jì)數(shù)器PC為16位，決定(judng)了可尋址地址范圍內(nèi)外不超過6

21、4K。當(dāng)上電復(fù)位后，PC初始化值為0000H共八十頁操 作入 口 地 址復(fù)位0000H 外部中斷INT00003H 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0溢出000BH 外部中斷INT10013H 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T1溢出001BH 串行口中斷0023H定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2溢出或T2EX端負(fù)跳變(52子系列)002BH表1.3 MCS-51單片機(jī)復(fù)位(f wi)、中斷入口地址共八十頁 對(duì)片外程序存儲(chǔ)器訪問(fngwn)，單片機(jī)提供地址信號(hào)，P2口提供AB（地址總線）高8位。在ALE控制下，先將P0口的地址信號(hào)鎖存到573中提供可用的低8位地址。 程序存儲(chǔ)器的特點(diǎn)是只讀。在51中，有一條專門指令(zhlng)MOVC和專

22、用的控制引腳/PSEN配合訪問程序存儲(chǔ)器。 其訪問條件是：在硬件連線中，將/PSEN與程序存儲(chǔ)器的允許輸出端相連。共八十頁 3. 外部(wib)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器訪問路徑(ljng)是使用16位的DPTR直接寄存器尋址，同樣由P2口提供高8位地址，P0口經(jīng)573提供低8位地址，在時(shí)序上則產(chǎn)生相應(yīng)讀/RD或?qū)?WR信號(hào)，完成對(duì)外部RAM或I/O的讀寫 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間外部RAMI/O接口空間 訪問方式有專門的指令MOVX共八十頁4. 內(nèi)部(nib)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 機(jī)型不斷升級(jí)也有的單片機(jī)具有和地址(dzh) 80HFFH 重疊的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，在該地址范圍內(nèi)用間接尋址訪問。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間（ 00HFFH

23、）內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM地址空間（00H7FH）特殊功能寄存器（SFR）的地址空間, （80HFFH） 直接尋址方式共八十頁內(nèi)部(nib)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器低128字節(jié)RAM內(nèi)部擴(kuò)展RAM高128字節(jié)RAM特殊功能寄存器區(qū)00H7FH80HFFH低128字節(jié)RAM特殊功能寄存器區(qū)00H7FH80HFFH低128字節(jié)(z ji)RAM32字節(jié)工作寄存器區(qū)16字節(jié)位尋址區(qū)00H2FH7FH80字節(jié)用戶區(qū)1FH20H30H低128字節(jié)RAM共八十頁1）內(nèi)部(nib)數(shù)據(jù)RAM單元低128B32字節(jié)工作寄存器區(qū)16字節(jié)位尋址區(qū)00H2FH7FH80字節(jié)用戶區(qū)1FH20H30H0組00H10H08H18H1組2組3組1

24、FH32字節(jié)(z ji)工作寄存器區(qū) 低端32個(gè)字節(jié)分成4個(gè)工作寄存器組，每組8個(gè)單元（R0R7）。當(dāng)前工作寄存器組的機(jī)制便于快速現(xiàn)場保護(hù)。 特殊功能寄存器PSW的RS1、RS0兩位決定當(dāng)前工作寄存器組號(hào)。共八十頁 特殊(tsh)功能寄存器PSW的RS1、RS0兩位決定當(dāng)前工作寄存器組號(hào)。組號(hào)RS1RS0R7R6R5R4R3R2R1R000007H06H05H04H03H02H01H00H1010FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H21017H16H15H14H13H12H11H10H3111FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H共八十頁內(nèi)部(nib)數(shù)據(jù)RAM單元低128B

25、32字節(jié)工作寄存器區(qū)16字節(jié)位尋址區(qū)00H2FH7FH80字節(jié)用戶區(qū)1FH20H30H16字節(jié)(z ji)位尋址區(qū)共八十頁內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM單元低128B位尋址區(qū)之后的 30H-7FH 共80個(gè)字節(jié)為通用RAM區(qū)，也稱用戶區(qū)，這些單元可以作為數(shù)據(jù)緩沖器使用。這一區(qū)域的操作指令(zhlng)非常豐富，數(shù)據(jù)處理方便靈活。在實(shí)際應(yīng)用中，常需在此區(qū)設(shè)置 堆棧。32字節(jié)工作寄存器區(qū)16字節(jié)位尋址區(qū)00H2FH7FH80字節(jié)用戶區(qū)1FH20H30H共八十頁X YZ內(nèi)部數(shù)據(jù)(shj)RAM單元堆棧堆棧的操作65H64H63H62H61H棧底60H59H內(nèi)部RAMPUSH PUSHPUSH X YZ入棧過程(gu

26、chng)65H64H63H62H61H棧底60H59H內(nèi)部RAMPOP L POP MPOP N XYZ出棧過程先入后出后入先出共八十頁7FH30H2FH7F7E7D7C7B7A79782EH77767574737271702DH6F6E6D6C6B6A69682CH67666564636261602BH5F5E5D5C5B5A59582AH575655545352515029H4F4E4D4C4B4A494828H474645444342414027H3F3E3D3C3B3A393826H373635343332313025H2F2E2D2C2B2A292824H2726252423222

27、12023H1F1E1D1C1B1A191822H171615141312111021H0F0E0D0C0B0A090820H07060504030201001FH18H第3組工作寄存器 (R0R7)17H10H第2組工作寄存器 (R0R7)0FH08H第1組工作寄存器 (R0R7)07H00H第0組工作寄存器 (R0R7)工作寄存器區(qū)位尋址區(qū)用戶RAM區(qū)(堆棧、數(shù)據(jù)緩沖區(qū))共八十頁內(nèi)部數(shù)據(jù)(shj)存儲(chǔ)器空間（ 00HFFH ）特殊功能寄存器（SFR）的地址(dzh)空間, （80HFFH） 直接尋址方式內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM地址空間（00H7FH）共八十頁2）特殊(tsh)功能寄存器（SFR） 5

28、1內(nèi)部都含有128B的 SFR ，其地址為80HFFH。反映了8051的狀態(tài)(zhungti)和控制字。它可分為以下兩類。低128字節(jié)RAM特殊功能寄存器區(qū)00H7FH80HFFH特殊功能寄存器區(qū)兩類對(duì)芯片內(nèi)部功能的控制對(duì)芯片引腳有關(guān)控制對(duì)特殊寄存器來說直接找到地址是唯一的訪問方式.中斷屏蔽IP、優(yōu)先級(jí)控制IE以及對(duì)A、B、PSW、SP、DPTR、TMOD、TCON、T0、T1、SCON、SBUF例如對(duì)P0口P3口的功能控制共八十頁符號(hào)地址注釋符號(hào)地址注釋ACCE0H累加器PCON87H電源控制及波特率控制BF0H乘法寄存器SCON98H串行通信口控制PSWD0H程序狀態(tài)字SBUF99H串行通

29、信數(shù)據(jù)緩沖器SP81H堆棧指針TCON88H定時(shí)器控制寄存器DPL82H數(shù)據(jù)指針（低8位）TMOD89H定時(shí)器方式控制DPH83H數(shù)據(jù)指針（高8位）TL08AH定時(shí)器0低8位IEA8H中斷允許控制寄存器TL18BH定時(shí)器0高8位IPD8H中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器TH08CH定時(shí)器1低8位P080H端口0TH18DH定時(shí)器1高8位P190H端口1P2A0H端口2P3B0H端口3特殊功能(gngnng)寄存器表（紅色表示可位尋址）共八十頁SFR中位地址分布表 SFRMSB位地址/位定義LSB字節(jié)地址BF7F6F5F4F3F2F1F0F0HACCE7E6E5E4E3E2E1E0E0HPSWD7D6D5D

30、4D3D2D1D0D0HCYACF0RS1RS0OV-PIPBFBEBDBCBBBAB9B8B8H-PSPT1PX1PT0PX0P3B7B6B5B4B3B2B1B0B0HP3.7P3.6P3.5P3.4P3.3P3.2P3.1P3.0IEAFAEADACABAAA9A8A8HEA-ESET1EX1ET0EX0P2A7A6A5A4A3A2A1A0A0HP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0SCON9F9E9D9C9B9A999898HSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRIP1979695949392919090HP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1

31、.1P1.0TCON8F8E8D8C8B8A898888HTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0P0878685848382818080HP0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0共八十頁 MCS-51系列在硬件上有自己(zj)的累加器C和位地址空間。3）位地址(dzh)空間（2）位地址與字地址的區(qū)分 大多數(shù)位傳送、邏輯操作均圍繞“C”進(jìn)行；位清0、位置位、位求反等意義明確； 位跳轉(zhuǎn)只有兩種方式 JC、JNC 和 JB、JNB、JBC，（1）位地址： 對(duì)于8031的位地址有213位，其中在內(nèi)部RAM中共有128位，在SFR塊中有意義的共85個(gè)位。（表1-4和表1

32、-5）注意：若訪問非定義過的位地址，則寫入數(shù)據(jù)將丟失，讀出數(shù)據(jù)是隨機(jī)數(shù)。 共八十頁1.2.4 I/O及相應(yīng)的特殊(tsh)功能寄存器 MCS-51有4個(gè)8位I/O口， 分別記作P0口、P1口、P2口和P3口， 每個(gè)口位包含了一個(gè)特殊(tsh)功能寄存器，輸入緩沖器，一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和引至芯片外的端口引腳。 這種結(jié)構(gòu)使各口在做I/O時(shí)作為數(shù)據(jù)輸出口用時(shí)總是經(jīng)過鎖存，所以可直接和外設(shè)相連。共八十頁P(yáng)0口：雙向數(shù)據(jù)/地址分時(shí)復(fù)用口；可驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL輸入，只有(zhyu)在 用作I/O口時(shí)必須加上拉電阻，但通常極少用于I/O口。共八十頁P(yáng)1口：標(biāo)準(zhǔn)I/O口，可驅(qū)動(dòng)3個(gè)TTL輸入。但在8032/8052

33、中，P1.0和P1.1還可以用來(yn li)作為定時(shí)/計(jì)數(shù)器2的外部輸入共八十頁P(yáng)2口：高8位地址口；可驅(qū)動(dòng)(q dn)3個(gè)TTL輸入，極少用于I/O口。共八十頁P(yáng)3口：雙向功能口；可驅(qū)動(dòng)3個(gè)TTL輸入(shr)，通常用于第二功能共八十頁 表1-6 P3口的第二(d r)功能 當(dāng)該口的個(gè)別第二功能未用時(shí)，可用作I/O口，但必須首先用位操作定義。端口位第二功能注 釋P3.0RXD串行輸入口P3.1TXD串行輸出口P3.2/INT0外部中斷0P3.3/INT1外部中斷1P3.4T0計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入P3.5T1計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)輸入P3.6/WR外部數(shù)據(jù)RAM寫入選通信號(hào)P3.7/RD外部數(shù)據(jù)RAM讀出

34、選通信號(hào)共八十頁1.2.5 MCS-51引腳共八十頁圖2.2 MCS-51系列(xli)單片機(jī)引腳及總線結(jié)構(gòu)共八十頁 1.2.6 MCS-51的時(shí)序(sh x) 基本操作周期為機(jī)器周期，一個(gè)機(jī)器周期可分6個(gè)狀態(tài)（S1-S6），每個(gè)狀態(tài)由兩個(gè)(lin )振蕩脈沖組成。前一個(gè)脈沖叫P1，后一個(gè)脈沖叫P2。所以一個(gè)機(jī)器周期共有12個(gè)振蕩脈沖。 時(shí)序是由單片機(jī)的控制器產(chǎn)生，對(duì)使用者來說可以用示波器觀察XTAL2端有無振蕩脈沖產(chǎn)生，在ALE端觀察有無ALE地址鎖存脈沖；共八十頁1. 外部(wib)程序存貯器的操作時(shí)序 在實(shí)際中，我們經(jīng)常使用圖16簡化時(shí)序圖來分析，從圖中可以看出，對(duì)于程序存儲(chǔ)器的訪問總是

35、地址先有效，選中字節(jié)，然后數(shù)據(jù)有效，在/PSEN低有效時(shí)指令讀。在/PSEN無效(wxio)時(shí)，才將數(shù)據(jù)和地址撤除。這種時(shí)序在任何其他單片機(jī)中也是適用的。 圖16簡化時(shí)序圖共八十頁2 外部(wib)數(shù)據(jù)存貯器的操作時(shí)序 對(duì)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(包括I/O口)的讀寫操作，也可以用簡化時(shí)序來分析，其要點(diǎn)是地址總線有效(yuxio)，然后數(shù)據(jù)總線有效(yuxio)，這樣，在讀寫信號(hào)有效(yuxio)時(shí)，將數(shù)據(jù)讀入或?qū)懗觥Ｍ?，該簡化時(shí)序?qū)τ谄渌膯纹瑱C(jī)中也適用 簡化時(shí)序共八十頁1.2.7 單片機(jī)的低功耗操作(cozu)方式 CMOS型單片機(jī)有兩種低功耗操作方式：節(jié)電操作方式和掉電操作方式。在節(jié)電方式時(shí)，CPU停止工作，而RAM、定時(shí)器、串行口和中斷(zhngdun)系統(tǒng)繼續(xù)工作。在掉電方式時(shí)，