第1章51單片機基礎(chǔ)知識4

1.2.1MCS-51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.251單片機功能及引腳1.2.351單片機外部引腳VCCVSSXTAL2

XTAL1RSTP0.0

P0.1

P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P1.0

P1.1

P1.2P1.3P1.4MOSI/P1.5MISO/P1.6SCK/P1.7P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0ALEP3.0

P3.1

P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.72、時鐘引腳：XTAL1、XTAL23、復位引腳：RST4、并行口：P0、P1、P2、P31、電源引腳：VCC(+5V)、VSS(地)EA/VppPSEN7、EA：外部程序存儲器控制信號6、PSEN：外部ROM讀選通信號RXD/

TXD/

INT0/INT1/

T0/

T1/

WR/

RD/1

2

3

4

5

6

7

8

9

10111213141516171819

2040

39

38

37

36

35

34

33

32

313029282726252424222180318051875189C5189S515、:地址鎖存控制信號2.3MCS-51單片機的CPU2.1.289C51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)運算器：ALU、和專用寄存器由定時和控制部件構(gòu)成的控制器，包括定時控制邏輯、指令寄存器、指令譯碼器、數(shù)據(jù)地址指針DPTR、程序計數(shù)器PC、堆棧指針SP、ROM地址寄存器以及16位地址緩沖器等。ALU堆棧指針SP堆棧的作用

保護斷點和保護現(xiàn)場。堆棧指示器操作：進棧和出棧；特點：向上增長型。進棧操作(PUSH)前SP自動加1，出棧操作(POP)后SP自動減1，因此SP內(nèi)容始終為棧頂?shù)刂?；原則：先進后出(后進先出)。堆棧的設(shè)置

通常情況下將堆棧區(qū)設(shè)在30H～7FH范圍內(nèi)。復位后SP的初值為07H，可在初始化程序時設(shè)定SP來具體確定堆棧區(qū)的范圍。寄存器B主要用于乘除法運算的8位寄存器。

乘法運算時，B為乘數(shù)，乘積的高位存于B中。

除法運算時，B為除數(shù)，并將余數(shù)存于B中。此外寄存器B也可以作為一般數(shù)據(jù)寄存器來使用。1.3.2存儲器結(jié)構(gòu)普林斯頓（Princeton）結(jié)構(gòu)：將程序和數(shù)據(jù)合用一個存儲器空間的結(jié)構(gòu)。哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)：為絕大多數(shù)單片機所采用。程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器截然分開，ROM和RAM獨立編址并分別尋址的結(jié)構(gòu)，相互間不會沖突。在8051系列單片機中，不僅在片內(nèi)預留了一定容量的程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器以及眾多的特殊功能寄存器（SFR），而且還具有很強的外部存儲器擴展能力，程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的尋址能力均可達64KB，尋址和操作簡單方便。

1.3.2存儲器結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)存儲器RAM）（外部K64RAM

程序存儲器ROM1EA內(nèi)部ROM=外部ROM0EA外部ROM=特殊功能寄存器007FH0000H程序存儲器地址空間分配程序存儲器0000H(PC)中斷5中斷4中斷3中斷2中斷10003H000BH0013H001BH0023H002AH外部中斷0定時器0中斷外部中斷1定時器1中斷串行口中斷．．．0FFFH0FFEH內(nèi)部外部0000HFFFFH(64K)0000H0FFFH(4K)EA=1EA=0程序存儲器資源分布0001H0002H引導程序存放單元數(shù)據(jù)存儲器地址空間0000HFFFFH(64K)內(nèi)部外部數(shù)據(jù)存儲器00HFFH7FH80H(高128B)(低128B)RAM專用

寄存器數(shù)據(jù)存儲器地址空間0000HFFFFH(64K)內(nèi)部外部數(shù)據(jù)存儲器00HFFH7FH80HRAM專用

寄存器20H2FH00H1FH7FH30H普通RAM區(qū)位尋址區(qū)工作寄存器區(qū)內(nèi)部RAM存儲器R0R2R1R3R4R5R6R707H02H01H00H06H04H05H03H08H1FH工作寄存器區(qū)3工作寄存器區(qū)2工作寄存器區(qū)10FH10H17H18H工作寄存器區(qū)0數(shù)據(jù)存儲器地址空間0000HFFFFH(64K)內(nèi)部外部數(shù)據(jù)存儲器00HFFH7FH80HRAM專用

寄存器20H2FH00H1FH7FH30H普通RAM區(qū)位尋址區(qū)工作寄存器區(qū)內(nèi)部RAM存儲器27H22H21H20H26H24H25H23H28H2FH07H06050403020100H0F0E0D0C0B0A090817161514131211101F1E1D1C1B1A191827262524232221202F2E2D2C2B2A292837363534333231303F3E3D3C3B3A393847464544434241407FH7E7D7C7B7A7978位地址單元地址數(shù)據(jù)存儲器地址空間0000HFFFFH(64K)內(nèi)部外部數(shù)據(jù)存儲器00HFFH7FH80HRAM專用

寄存器20H2FH00H1FH7FH30H用戶RAM區(qū)位尋址區(qū)工作寄存器區(qū)內(nèi)部RAM存儲器堆?；驍?shù)據(jù)緩沖區(qū)3.特殊功能寄存器0000HFFFFH(64K)內(nèi)部外部數(shù)據(jù)存儲器00HFFH7FH80HRAM專用

寄存器特殊功能寄存器：包含有21個特殊功能寄存器(SFR),其中有11個可位尋址特殊功能寄存器(SFR)21個SFR按功能可分為5類：CPU：ACC、B、PSW、SP、DPTR（由兩個8位寄存器DPL、DPH組成）并行口：P0、P1、P2、P3中斷系統(tǒng)：IE、IP定時/計數(shù)器：TMOD、TCON、TH1、TL1、TH0、TL0串行口：SCON，SBUF，PCON位尋址寄存器：其字節(jié)地址可被8整除。特殊功能寄存器又稱專用寄存器，統(tǒng)一編址(PC除外)，離散分布，用直接尋址方式尋址。9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98HSCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI98H

97

96

95

94

93

92

91

90

P1

P1.7

P1.6

P1.5

P1.4

P1.3

P1.2

P1.1

P1.0

90H

TH1

8DH

TH0

8CH

TL1

8BH

TL0

8AH

TMOD

GATE

C/T

M1

M0

GATE

C/T

M1

M0

89H

8F

8E

8D

8C

8B

8A

89

88

TCON

TF1

TR1

TF0

TR0

IE1

IT1

IE0

IT0

88H

PCON

SMOD

/

/

/

GF1

GF0

PD

IDL

87H

DPH

83H

DPL

82H

SP

81H

87

86

85

84

83

82

81

80

P0

P0.7

P0.6

P0.5

P0.4

P0.3

P0.2

P0.1

P0.0

80H

99HSBUFA0HA0HA1HA2HA3HA4HA5HA6HA7HP2EX0ET0EX1ET1ES--EAA8HA8HA9HAAHABHACHADHAEHAFHIEB0HB0HB1HB2HB3HB4HB5HB6HB7HP3PX0PT0PX1PT1PS---B8HB8HB9HBAHBBHBCHBDHBEHBFHIPP-OVRS0RS1F0ACCyD0HD0HD1HD2HD3HD4HD5HD6HD7HPSWE0HE0HE1HE2HE3HE4HE5HE6HE7HACCF0HF0HF1HF2HF3HF4HF5HF6HF7HB地址位地址/位定義SFR助記符位地址空間特殊功能寄存器位地址字節(jié)地址D7D6D5D4D3D2D1D0BF7HF6HF5HF4HF3HF2HF1HF0HF0HAccE7HE6HE5HE4HE3HE2HE1HE0HE0HPSWD7HD6HD5HD4HD3HD2HD1HD0HD0HIP———BCHBBHBAHB9HB8HB8HP3B7HB6HB5HB4HB3HB2HB1HB0HB0HIEAFH——ACHABHAAHA9HA8HA8HP2A7HA6HA5HA4HA3HA2HA1HA0HA0HSCON9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H98HP197H96H95H94H93H92H91H90H90HTCON8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H88HP087H86H85H84H83H82H81H80H80H單片機的存儲器結(jié)構(gòu)1.3.3I/O端口結(jié)構(gòu)

I/O端口是單片機控制外圍設(shè)備的重要接口，是和外設(shè)進行信息交換的主要途徑。I/O端口有串行口和并行口之分。并行口一次可以傳送一組二進制數(shù)據(jù)（如8位），而串行口一次只能傳送一位二進制數(shù)，傳送多位數(shù)據(jù)時要分段發(fā)送。1.3.3I/O端口結(jié)構(gòu)（1）并行I/O端口8051有4個并行I/O端口，分別為P0、P1、P2、P3，每個端口都有雙向I/O功能，可以從端口讀取數(shù)據(jù)和向端口寫入數(shù)據(jù)。（2）串行I/O端口8051具有一個全雙工的可編程串行口，可以實現(xiàn)８位并行數(shù)據(jù)的串行發(fā)送和接收。在使用串行口之前必須對其初始化，即對PCON及SCON寄存器進行設(shè)置。1.3.4定時／計數(shù)器8051具有兩個16位定時器/計數(shù)器T0和T1，分別與2個8位寄存器TL0、TH0及TL1、TH1對應。8051的定時器/計數(shù)器可以工作在定時方式和計數(shù)方式。定時方式

定時方式實現(xiàn)對單片機內(nèi)部的時鐘脈沖或分頻后的脈沖進行計數(shù)。計數(shù)方式

實現(xiàn)對外部脈沖的計數(shù)。定時器/計數(shù)器將在以后的章節(jié)中具體講解。1.3.5中斷系統(tǒng)8051有5個中斷源，有兩個中斷優(yōu)先級控制，可實現(xiàn)中斷服務嵌套。兩個外部中斷INT0、INT1，兩個定時器中斷T0、T1，還有一個串行口中斷。中斷的控制由中斷允許寄存器IE和中斷優(yōu)先級寄存器IP實現(xiàn)。1.451單片機工作方式51單片機的工作方式有2種：復位方式程序執(zhí)行方式復位方式當RST引腳為高電平，且有效時間持續(xù)2個機器周期以上，才能復位。復位方式主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序；復位有效期間，ALE和PSEN引腳均為高電平；復位操作還對其他一些寄存器有影響，它們的復位狀態(tài)如表所列。8031單片機復位后特殊功能寄存器的初態(tài)特殊功能寄存器初始狀態(tài)特殊功能寄存器初始狀態(tài)A00HTMOD00HB00HTCON00HPSW00HTH000HSP07HTL000HDPL00HTH100HDPH00HTL100HP0~P3FFHSBUF不定IPXXX00000BSCON00HIE0XX00000BPCON0XXX0000B程序執(zhí)行方式連續(xù)執(zhí)行方式連續(xù)執(zhí)行方式是單片機執(zhí)行的基本工作方式，所要執(zhí)行的代碼放在程序存儲器ROM中（可以是片內(nèi)或片外），CPU不斷地從程序存儲器中取指令、譯碼并執(zhí)行。單步執(zhí)行方式程序的執(zhí)行處于外加脈沖（通常用一個按鍵產(chǎn)生）的控制下，一般利用中斷來實現(xiàn)程序的單步執(zhí)行。1.5單片機的工作時序

CPU的時序是指控制器在統(tǒng)一的時鐘信號下，按照指令功能發(fā)出在時間上有一定次序的信號，控制和