合工大魯昌華單片機(jī)年講稿ppt

1、單片機(jī)原理(yunl)與應(yīng)用 魯昌華 博士 教授(jioshu) 博導(dǎo) (中科院、合工大) J 電話: 2901404.逸夫樓6101共六十七頁課程(kchng)安排理論課:講述基本原理和軟硬件設(shè)計(jì)方法實(shí)驗(yàn)課:根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的要求完成實(shí)驗(yàn)本課程是實(shí)踐性較強(qiáng)的課程。通過課程的學(xué)習(xí)，掌握軟件編程和硬件電路設(shè)計(jì)的方法，能夠進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試工作教學(xué)合計(jì)40 學(xué)時(shí)(xush):講課28學(xué)時(shí)(xush)，實(shí)驗(yàn) 12 學(xué)時(shí)(xush) 2共六十七頁課程(kchng)要求考核:理論課+實(shí)驗(yàn)課=課程成績(jī)教材：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用(yngyng) 王瓊編 合工大單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教程 王瓊編 合工大 參考

2、書: MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 何立民編 北航MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 李建中編西電3共六十七頁涉及(shj)內(nèi)容MCS-51的基本硬件結(jié)構(gòu)程序設(shè)計(jì)定時(shí)(dn sh)/計(jì)數(shù)器中斷系統(tǒng)串行口存儲(chǔ)器接口設(shè)計(jì)4共六十七頁第一章單片機(jī)概述(i sh) 單片機(jī)的概念 嵌入式系統(tǒng)與單片機(jī) 單片機(jī)的應(yīng)用(yngyng)特點(diǎn) 常用單片機(jī)系列產(chǎn)品綜述 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 5共六十七頁1.1 單片機(jī)發(fā)展(fzhn)簡(jiǎn)介信息技術(shù) 1. 測(cè)量(cling)技術(shù)-傳感器 2. 計(jì)算技術(shù)-計(jì)算機(jī) 3. 通信技術(shù)-標(biāo)準(zhǔn)總線 6共六十七頁1.1 單片機(jī)發(fā)展(fzhn)簡(jiǎn)介7共六十七頁1.1 單片機(jī)發(fā)展(fzhn)簡(jiǎn)

3、介電子計(jì)算機(jī)是科技發(fā)展的產(chǎn)物(chnw)電子計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展歸功于電子元件技術(shù)的發(fā)展計(jì)算機(jī)發(fā)展.ppt單片機(jī)發(fā)展簡(jiǎn)介8共六十七頁1.1 單片機(jī)發(fā)展(fzhn)簡(jiǎn)介1什么叫單片機(jī) 中央處理器CPU、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(數(shù)據(jù))RAM、只讀存儲(chǔ)器(程序(chngx)ROM、并行接口PIO、串行接口SIO 、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器CTC 、模數(shù)轉(zhuǎn)換A/D 、數(shù)模轉(zhuǎn)換D/A 等集成在一塊芯片中(即:組成微型計(jì)算機(jī)的各功能部件) ，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。2.單片機(jī)的發(fā)展第一階段（1971-1974年）：1971年11月美國(guó)Fairchild F8+3851兩片集成芯片,雖說還不是單片機(jī)，但從此拉開了研制單片機(jī)的序

4、幕。9共六十七頁1.1 單片機(jī)發(fā)展(fzhn)簡(jiǎn)介第二階段（1974-1978年）：初級(jí)單片機(jī)階段。以Intel公司的MCS-48為代表。這個(gè)系列單片機(jī)內(nèi)集成有8位CPU、并行I/O接口、8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，尋址范圍不大于4K，且無串行口。第三階段（1978-1983年）：在這一階段推出的單片機(jī)普遍帶有串行口，有多級(jí)中斷處理系統(tǒng)、16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。片內(nèi)RAM、ROM容量加大，且尋址范圍可達(dá)64KB，有的片內(nèi)還帶有A/D轉(zhuǎn)換器接口。這類單片機(jī)有Intel公司的MCS-51、Motorola公司的6801和Zilog公司的Z8等。這類單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛，這個(gè)系列的各類產(chǎn)品仍然是目前(mq

5、in)國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品的主流。其中MCS-51系列產(chǎn)品，以其優(yōu)良的性能價(jià)格比，成為我國(guó)廣大科技人員的首選。 10共六十七頁1.1 單片機(jī)發(fā)展(fzhn)簡(jiǎn)介第四階段（1983年-現(xiàn)在）： 16位單片機(jī)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(dá)到了12萬只晶體管，RAM增加到了232字節(jié)，ROM則達(dá)到了8kB，并且有8個(gè)中斷源，同時(shí)配置了多路的A/D轉(zhuǎn)換(zhunhun)通道，高速的I/O處理單元，適用于更復(fù)雜的控制系統(tǒng)11共六十七頁1.1 單片機(jī)發(fā)展(fzhn)簡(jiǎn)介世界各大半導(dǎo)體公司相繼開發(fā)了功能更為強(qiáng)大的單片機(jī)。美國(guó)Microchip公司發(fā)布了一種完全不

6、兼容MCS-51的新一代PIC系列單片機(jī)，引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注，特別它的產(chǎn)品只有33條精簡(jiǎn)指令集吸引了不少用戶，使人們從INTEL的111條復(fù)雜指令集中走出來。PIC單片機(jī)獲得了快速的發(fā)展(fzhn)，在業(yè)界中占有一席之地。12共六十七頁1.2 MCS-51單片機(jī)性能(xngnng)特點(diǎn)（1）集成度高（2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單(jindn)（3）可靠性高:軍用品、工業(yè)品和商用品。（4）處理功能強(qiáng)，速度快（5）容易產(chǎn)品化13共六十七頁產(chǎn)品等級(jí)(dngj)的概念一、民用級(jí)產(chǎn)品主要是用于機(jī)房、辦公環(huán)境，其工作環(huán)境溫度為070；二、軍用級(jí)產(chǎn)品工作環(huán)境有求較高，其工作環(huán)境溫度要求在-65+125 ；三、工業(yè)級(jí)產(chǎn)

7、品工作環(huán)境在-4085 ，在生產(chǎn)流程上具有：1、采用密封式封裝；2、在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行電氣特性測(cè)試；3、產(chǎn)品經(jīng)過(jnggu)125 溫度下44小時(shí)老化；4、老化后100%進(jìn)行電氣特性測(cè)試及最終質(zhì)量檢查。14共六十七頁1.2 MCS-51單片機(jī)MCS-51單片機(jī)系列產(chǎn)品資源配置子系列片內(nèi)ROM形式片內(nèi)ROM容量片內(nèi)RAM容量定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷源無ROMEPROME2PROMMCS-51子系列80318051875189514KB128B2165MCS-52子系列80328052875289528KB256B316615共六十七頁微型計(jì)算機(jī)與單片機(jī)在硬件(yn jin)結(jié)構(gòu)上的比較 微型(w

8、ixng)計(jì)算機(jī) 單片機(jī)數(shù)據(jù)RAMCPU并行I/O程序ROM定時(shí)/計(jì)數(shù)器串型端口中斷控制器擴(kuò)展I/O端口系統(tǒng)總線（DB、AB、CB）微型計(jì)算機(jī)的組成框圖（由多個(gè)IC芯片組裝在一個(gè)主電路板上）MCS-51單片機(jī)所有單元都組裝在一個(gè)IC芯片上返回16共六十七頁嵌入式系統(tǒng)(xtng)與單片機(jī)什么(shn me)是嵌入式系統(tǒng)Embedded system個(gè)人電腦嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)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(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之中。廣義的講，可以認(rèn)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)17共六十七頁18共六十七頁嵌入式系統(tǒng)(xtng)的定義以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)、軟件硬

9、件可裁剪、適應(yīng)(shyng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)19共六十七頁嵌入式系統(tǒng)(xtng)的基本組成嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成，它是集軟硬件于一體的可獨(dú)立工作(gngzu)的“器件”20共六十七頁嵌入式系統(tǒng)的組成(z chn)要素（4個(gè)）嵌入式處理器及其硬件平臺(tái)嵌入式軟件系統(tǒng)嵌入式操作系統(tǒng)（可選嵌入式系統(tǒng)的組成(z chn)要素（4個(gè)） ）-實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RTOSI/O接口系統(tǒng)21共六十七頁嵌入式系統(tǒng)的組成(z chn)要素（4個(gè)）以嵌入式處理器為核心的硬件平臺(tái)嵌入式操作系統(tǒng)嵌入式應(yīng)用軟件系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)的I/

10、O接口22共六十七頁嵌入式微處理器的分類(fn li)嵌入式微處理器的分類(fn li)23共六十七頁1、智能(zh nn)儀器儀表上數(shù)字式測(cè)角儀交直流電壓(diny)電流表位移傳感器單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)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(qiáng)大。例如精密的測(cè)量設(shè)備（功率計(jì)，示波器，各種分析儀）。 1.3 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域24共六十七頁2、工業(yè)(gngy)

11、控制數(shù)控車床數(shù)控線切割機(jī)床(jchung)用單片機(jī)可以構(gòu)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(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。 1.3 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域25共六十七頁3、家用電器(ji yn din q)1. 智能(zh nn)冰箱 2智能飯煲 3智能食品配料機(jī) 可以這樣說，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無所不在。 1.3 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域26共六十七頁 4、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信(tng xn)領(lǐng)域現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)

12、進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好(j ho)的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制。手機(jī)電話機(jī)程控交換機(jī)樓宇自動(dòng)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(dòng)電話集群移動(dòng)通信，無線電對(duì)講機(jī)等。1.3 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域27共六十七頁5、醫(yī)用設(shè)備(shbi)醫(yī)用呼吸機(jī)各種( zhn)分析儀監(jiān)護(hù)儀超聲診斷設(shè)備病床呼叫系統(tǒng)等等電池分析儀 醫(yī)用呼吸機(jī)麻醉信息管理系統(tǒng)1.3 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域28共六十七頁1.4 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)1、低功耗CMOS化2、微型單片化3、主流與多品種(pnzhng)共存29共六十七頁第二章.MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)a.40腳的雙列直

13、插DIP封裝； b.44腳的PLCC。30共六十七頁MCS-51單片機(jī)內(nèi)部(nib)方框圖 時(shí)鐘(shzhng)電路4KROM程序存儲(chǔ)器256BRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器2X16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器CPU處理器64KB總線擴(kuò)展控制器可編程I/O端口P0-3可編程串行口31共六十七頁第二章.MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)32共六十七頁第二章.MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(1) 8位中央處理器（CPU） 運(yùn)算器+控制器=中央處理器 中央處理器簡(jiǎn)稱CPU，是單片機(jī)的核心，完成運(yùn)算和控制操作。中央處理器包括運(yùn)算器和控制器兩部分電路。（1）運(yùn)算器電路 運(yùn)算器電路是單片機(jī)的運(yùn)算部件，用于實(shí)現(xiàn)算術(shù)和邏輯運(yùn)算。圖2.1中的AL

14、U（算術(shù)邏輯單元）、ACC（累加器）、B寄存器、程序狀態(tài)字和兩個(gè)暫存寄存器等屬于運(yùn)算器電路。運(yùn)算器電路以ALU為核心，基本的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算均在其中進(jìn)行，包括加、減、乘、除、增量(zn lin)、減量、十進(jìn)制調(diào)整、比較等算術(shù)運(yùn)算，與、或、非等邏輯運(yùn)算，左、右移位和半字節(jié)交換等操作。運(yùn)算和操作結(jié)果的狀態(tài)由狀態(tài)寄存器（PSW）保存。33共六十七頁第二章.MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（2）控制電路 控制電路是單片機(jī)的指揮控制部件，保證各部分能自動(dòng)而協(xié)調(diào)地工作(gngzu)。圖2.1中的PC（程序計(jì)數(shù)器）、PC加1寄存器、指令寄存器、指令譯碼器、定時(shí)和控制電路等均屬于控制電路。 (2) 內(nèi)部程序存儲(chǔ)

15、器 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中包括(boku)4KB/8KB的存儲(chǔ)器（ROM或EPROM），對(duì)于8051、80C51內(nèi)部共有4KB的掩膜ROM，用于存放程序和原始數(shù)據(jù)。34共六十七頁第二章.MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)(3) 內(nèi)部(nib)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(4) 并行(bngxng)的I/O口(5) 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(6) 串行口(7) 時(shí)鐘電路(8) 位處理器(9) 總線35共六十七頁第二章.MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)下面將這40條引腳按功能分為四部分?jǐn)⑹銎涔δ堋?. 主電源(dinyun)引腳Vcc和Vss Vcc（40腳）：接+5V電壓 Vss（20腳）：接地2. 外接晶體引腳XTAL1和XTAL236

16、共六十七頁第二章.MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)時(shí)鐘(shzhng)信號(hào)的產(chǎn)生C1、C2 30pF左右，晶體振蕩器的頻率范圍(fnwi)通常是1.212MHz。37共六十七頁3. 控制(kngzh)或其他電源復(fù)用引腳RST/VPD、ALE/PROG、PSEN、EA/VPP RST/VPD（9腳）：振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平使單片機(jī)復(fù)位。建議在此引腳與Vss之間連接一個(gè)約8.2k的下拉電阻，與Vcc引腳之間連接一個(gè)約10F的電容，以保證可靠的復(fù)位（詳見復(fù)位電路內(nèi)容(nirng)）。Vcc掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保持內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。 38共六十七頁在復(fù)位狀態(tài)下

17、：所有SFR的內(nèi)容(nirng)全變?yōu)椤?”,端口輸出“1”。RAM內(nèi)容(nirng)不變。MCS-51RSTVccMCS-51RSTVcc1K10tVT延長(zhǎng)上電復(fù)位時(shí)間(shjin)的電路和RST端上電電壓曲線具有手動(dòng)復(fù)位功能 的復(fù)位電路RC39共六十七頁8 46 3 52 1 VoVcc觸發(fā)(chf)觸發(fā)(chf)信號(hào)VoVc8 46 3 52 1 VoRSTVccP1.0VccP1.0VoV備用使用555電路構(gòu)成的掉電保護(hù)電路由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路、波形 單穩(wěn)態(tài)單路構(gòu)成的掉電保護(hù)電路、波形40共六十七頁ALE/ PROG（30腳）：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（允許地址鎖存）的輸出用于鎖

18、存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲(chǔ)器，ALE端仍然以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器的1/6。因此(ync)，它可以用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)。 對(duì)于EPROM型的單片機(jī)（如8751），在EPROM編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。 41共六十七頁 PSEN（29腳）：此引腳的輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信(tng xn)號(hào)。在從外部程序存儲(chǔ)器取指令（或常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期它二次有效。但在此期間，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這二次有效信號(hào)將不出現(xiàn)。它同樣可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）8個(gè)LS型的TTL輸入電路。 EA/VPP（31腳）：當(dāng)這引腳保持高電平時(shí)，訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)

19、器，但在PC（程序計(jì)數(shù)器）值超過0FFFH（對(duì)8051/8751）或1FFFH（對(duì)8052）時(shí)將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng)這引腳保持低電平時(shí)，則只訪問外部程序存儲(chǔ)器。 對(duì)于8031來說，無內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，端口必須保持低電平，即接地，才能只選擇(xunz)外部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于EPROM型的單片機(jī)（如8751），在EPROM編程期間，此引腳也用于施加21V的編程電源（VPP）。42共六十七頁4. 輸入/輸出（I/O）引腳P0、P1、P2、P3（共32根） P0口（39腳32腳）：是雙向8位三態(tài)I/O口，三功能。1：I/O口;2：數(shù)據(jù)線P0.0-P0.7; 3:”地址總線”AD0.0-A

20、D0.7。 在外接存儲(chǔ)器時(shí)，與地址總線的低8位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能以吸收(xshu)電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型的TTL輸入負(fù)載。 P1口（1腳8腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O口。一個(gè)功能I/O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I/O口。P1口可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)LS型的TTL負(fù)載。對(duì)EPROM編程和程序驗(yàn)證期間，它接收低8位地址。43共六十七頁 P2口（21腳28腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O口，二功能。1：I/O口;2:地址總線”AD0.8-AD0.15。在訪問外部(wib)程序存儲(chǔ)器時(shí)，它可以作為擴(kuò)展電路高8位地址總線送出高8位地址。在對(duì)EPROM編程和程序驗(yàn)證期

21、間，它接收高8位地址。P2口可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)LS型的TTL輸入負(fù)載。 P3口（10腳17腳）：是準(zhǔn)雙向8位I/O口，二功能。1：I/O口;2:功能線，這8個(gè)引腳還用于專門功能，是復(fù)用雙功能口。P3口可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4個(gè)LS型的TTL輸入負(fù)載。作為第一功能使用時(shí)，為普通I/O口，功能和操作方法與P1口相同(xin tn)。作為第二功能使用時(shí)，各引腳的定義見表2.2。值得強(qiáng)調(diào)的是，P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。44共六十七頁 P3口線的第二功能(gngnng)定義口線引腳功能P3.010RxD(串行輸入口)P3.111TxD(串行輸出口)P3

22、.212 (外部中斷0)P3.313 (外部中斷1)P3.414T0(定時(shí)器0外部輸入)P3.515T1(定時(shí)器1外部輸入)P3.616 (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫脈沖)P3.717 (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖)45共六十七頁2.2 MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器的配置(pizh)1.MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器的配置(pizh)特點(diǎn)MCS-51單片機(jī)片內(nèi)、外程序存儲(chǔ)器的使用示意圖2.程序存儲(chǔ)器(片內(nèi)與片外)3.內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAMMCS-51 片內(nèi) 、片外 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器示意圖MCS-51單片機(jī)片內(nèi)存儲(chǔ)器低 128B 字節(jié)功能分配圖片內(nèi) RAM（20H-2FH）中的位尋址區(qū)結(jié)構(gòu)圖特殊功能寄存器 SFR4.外部數(shù)據(jù)

23、存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器六個(gè)特殊的單元46共六十七頁MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器的配置(pizh)特點(diǎn)在MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部集成了4K的程序(chngx)存儲(chǔ)器和256B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，同時(shí)還可以使用片外的程序(chngx)存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其擴(kuò)展能力都是64K。從物理結(jié)構(gòu)的角度講，51單片機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)可以分為四個(gè)存儲(chǔ)空間：既片內(nèi)ROM，RAM和片外ROM、RAM。從邏輯上講（既用戶編程的角度講）51單片機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)又可分為三個(gè)存儲(chǔ)空間。既片內(nèi)RAM，片外RAM和片內(nèi)、外的程序存儲(chǔ)器ROM。47共六十七頁從物理結(jié)構(gòu)上單片機(jī)系統(tǒng)(xtng)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)圖（四個(gè)部分） MCS-51單片機(jī)片內(nèi)ROM4K片

24、內(nèi)RAM256B片外RAM64K片外ROM64K返回(fnhu)返回上一次48共六十七頁如果EA=1（使用片內(nèi)的程序存儲(chǔ)器時(shí)）： 程序從0000H開始執(zhí)行。 注意：在這種情況下，如果程序計(jì)數(shù)器的指針PC值超過0FFFH（4K）時(shí)，單片機(jī)就要(ji yo)自動(dòng)的轉(zhuǎn)向片外的ROM存儲(chǔ)器（盡管EA=1），且從片外ROM的1000H單元開始執(zhí)行程序。但單片機(jī)是無法使用片外ROM的0000H-0FFFH這4K單元。返回(fnhu)49共六十七頁MCS-51單片機(jī)片內(nèi)、外程序(chngx)存儲(chǔ)器的使用示意圖 0FFFH0000H0FFFH0000HFFFFH1000HEA=1時(shí)，ROM的使用(shyng)

25、EA=0時(shí)ROM的使用片外程序存儲(chǔ)器（最大64K）單片機(jī)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（4K）返回50共六十七頁程序(chngx)存儲(chǔ)器六個(gè)特殊的單元在程序存儲(chǔ)器中，有六個(gè)單元是具有特定功能。編程者是不能隨便使用的。0000H單元：上電時(shí)，程序計(jì)數(shù)器PC所指向的單元0003H單元：外部中斷/INT0的入口地址；000BH單元：定時(shí)器T0的溢出(y ch)中斷入口地址；0013H單元：外部中斷/INT1的入口地址；001BH單元：定時(shí)器T1的溢出中斷入口地址；0023H單元：串行口接收、傳送的中斷入口地址。返回51共六十七頁2.2.1 內(nèi)部(nib)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器低128單元 片內(nèi)RAM（內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）的地址范圍

26、是00HFFH。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器低128單元的地址范圍是00H7FH。分三個(gè)區(qū)。（1）工作寄存器區(qū) 00H1FH單元共32B，是4個(gè)通用工作寄存器組，每組含8個(gè)寄存器（R0R7）。切換CPU的工作寄存器組，只要CPU執(zhí)行一條單周期指令改變程序狀態(tài)字PSW（特殊功能寄存器）的第3、4位，見表2.2。若程序中不需要4組工作寄存器，那么剩下的工作寄存器組所對(duì)應(yīng)的單元也可以作一般的數(shù)據(jù)緩沖器使用。 Mcs-51特點(diǎn)之一：工作寄存器以RAM形式(xngsh)形成，分成4個(gè)工作寄存器區(qū)，每個(gè)區(qū)分成8個(gè)工作寄存器，R0R7，工作寄存器區(qū)通過PSW第3、4位確定。 52共六十七頁表2.2 工作(gngzu)寄存

27、器組的選擇PSW.4（RS1）PSW.3（RS0）當(dāng)前使用的工作寄存器組R0R7000組（00H07H）011組（08H0FH）102組（10H17H）113組（18H1FH）53共六十七頁（2）位尋址區(qū) 20H2FH單元共16個(gè)字節(jié)。這16個(gè)RAM單元具有雙重功能。它們既可以(ky)像普通RAM單元一樣按字節(jié)存取，也可以(ky)單獨(dú)存取，這就是位尋址。20H2FH單元用作位尋址時(shí)，共有168=128位，每位分配了一個(gè)特定的地址，即00H7FH，這些地址稱為位地址，如圖2.3所示。位地址在位尋址時(shí)使用。例如：把24H單元中最高位（位地址為27H）置位成1，則可以(ky)使用如下置位指令： SE

28、TB 27H ； 27H 1，SETB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(jié)合的表示方法。位地址05H可以表示成20H.5。54共六十七頁（3）用戶數(shù)據(jù)區(qū) 307FH總共有80個(gè)RAM單元(dnyun)，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(shè)在這一區(qū)域內(nèi)，MCS-51對(duì)用戶數(shù)據(jù)區(qū)中的每個(gè)RAM單元(dnyun)是按字節(jié)存取的。55共六十七頁56共六十七頁表2.2 工作(gngzu)寄存器組的選擇PSW.4（RS1）PSW.3（RS0）當(dāng)前使用的工作寄存器組R0R7000組（00H07H）011組（08H0FH）102組（10H17H）113組（18H

29、1FH）57共六十七頁（3）用戶數(shù)據(jù)區(qū) 307FH總共有80個(gè)RAM單元(dnyun)，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(shè)在這一區(qū)域內(nèi)，MCS-51對(duì)用戶數(shù)據(jù)區(qū)中的每個(gè)RAM單元(dnyun)是按字節(jié)存取的。58共六十七頁59共六十七頁2.2.2 內(nèi)部(nib)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器高128單元 在MCS-51系列單片機(jī)中，內(nèi)部RAM的高128單元(dnyun)是供給特殊功能寄存器SFR（Special function register）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。它們位于片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器之上，離散地分布在80HFFH的地址空間范圍內(nèi)。 特殊功

30、能寄存器的實(shí)際個(gè)數(shù)和單片機(jī)的型號(hào)有關(guān)：8051或8031的SFR有21個(gè)，8052的SFR有26個(gè)。 它們?cè)?0HFFH的地址空間范圍內(nèi)，不為SFR占用的RAM單元實(shí)際并不存在，訪問它們是沒有意義的。表2.3列出了這些SFR的助記符號(hào)、名稱和地址。60共六十七頁表2.3 特殊(tsh)功能寄存器地址映像表符號(hào)名稱地址符號(hào)名稱地址P0#P0鎖存器80HP1#P1鎖存器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#

31、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器88HP3#P3鎖存器B0HTMOD定時(shí)方式選擇寄存器89HIP#中斷優(yōu)先級(jí)寄存器B8HTL0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0低位字節(jié)8AHB#B寄存器F0HTL1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1低位字節(jié)8BHPSW#程序狀態(tài)寄存器D0HTH0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0高位字節(jié)8CHACC#累加器E0HTH1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1高位字節(jié)8DH61共六十七頁1. 特殊功能寄存器下面簡(jiǎn)單介紹SFR塊中的部分寄存器，其他SFR寄存器將在有關(guān)章節(jié)中介紹。（1）程序計(jì)數(shù)器PC程序計(jì)數(shù)器PC用于存放下一條要執(zhí)行的指令地址，是一個(gè)16位專用寄存器，可尋址范圍為065535（64K）。PC在物理上是獨(dú)立的，不屬于SFR。（2）累加

32、器A累加器A是一個(gè)最常用的專用寄存器，屬于SFR，也稱ACC。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(gè)操作數(shù)取自累加器，加、減、乘、除算術(shù)(sunsh)運(yùn)算指令的運(yùn)算結(jié)果都存放在累加器A或A和B寄存器中。62共六十七頁（3）B寄存器 在乘除指令中，用到了B寄存器。乘除指令的兩個(gè)(lin )操作數(shù)分別取自A和B，其結(jié)果存放在A和B寄存器中。例如除法指令中，被除數(shù)取自A，除數(shù)取自B，商數(shù)存放于A，余數(shù)存放于B。（4）堆棧指針SP堆棧指針SP是一個(gè)8位專用寄存器。它指示出堆棧頂部在內(nèi)部RAM塊中的位置。系統(tǒng)復(fù)位后，SP初始化為07H，使得堆棧事實(shí)上由08H單元開始。08H1FH單元分別屬于工作寄存器組13，在程序設(shè)計(jì)中用到這些區(qū)，最好把SP值改置為