《微機原理與應(yīng)用》全套教學課件

11.1微機技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用學習內(nèi)容：電子計算機發(fā)展史目標：掌握電子計算機發(fā)展的兩個分支與應(yīng)用第一臺電子計算機第1章微機技術(shù)概論全套可編輯PPT課件1.1.1微機技術(shù)的兩大分支21.1微機技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用個人電腦：服務(wù)器：第1章微機技術(shù)概論1.1.1微機技術(shù)的兩大分支31.1微機技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用第一臺電子計算機誕生于1946年，近70年來，計算機技術(shù)給人類社會帶來翻天覆地變化，同時隨著社會需求增長和發(fā)展，計算機技術(shù)得到了飛躍的發(fā)展，產(chǎn)生了兩大發(fā)展分支。第一臺電子計算機“電子數(shù)字積分計算機”：長30.5米，寬1米，占地面積170m2，30個操作臺，重30噸，17840支電子管，6000多個開關(guān)，造價48.7萬美元。每秒運行5000次加法或400次乘法，是繼電器計算機的1000倍，手工計算的20萬倍。計算一個算術(shù)題只要2分鐘，但為此付出的準備工作卻要2天。第1章微機技術(shù)概論1.1.1微機技術(shù)的兩大分支41.1微機技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用1.兩大分支通用計算機系統(tǒng)（generalcomputer）：獨立形態(tài)、通用的微型計算機。典型代表：個人計算機（PC機）。嵌入式計算機系統(tǒng)（embeddedcomputer）：嵌入到對象體系中，實現(xiàn)對象體系智能化控制的微型計算機。第1章微機技術(shù)概論1.1.1微機技術(shù)的兩大分支51.1微機技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用2.兩大分支的發(fā)展方向通用計算機系統(tǒng)：主要用途是科學計算、數(shù)據(jù)分析、圖像處理、模擬仿真、人工智能、多媒體等。發(fā)展方向和動力是滿足人類無止境的高速、海量數(shù)值運算和處理的需求；要不斷增強計算機的處理能力、速度。（由單核到多核）嵌入式計算機系統(tǒng)：以面向?qū)ο蟮臏y量、控制為目的，發(fā)展方向和動力是滿足不斷增長的各領(lǐng)域測控和應(yīng)用需求；不斷增強測量控制能力，降低功耗和成本、減小體積，改善開發(fā)環(huán)境等。第1章微機技術(shù)概論61.1微機技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用學習內(nèi)容：通用計算機的組成目的：掌握各個重要組成部分第1章微機技術(shù)概論1.1.2通用微型計算機71.1微機技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用1.通用微型計算機的組成第1章微機技術(shù)概論1.1.2通用微型計算機81.1微機技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用2.通用微型計算機的發(fā)展歷程性能指標方面：中央處理器（CPU）：4

位

8

位

16

位32

位64

位

半導(dǎo)體工藝：

PMOS

NMOS

HMOS

和CMOS（數(shù)字電路）

指令：20多條

70多條

幾百條

更多的指令運算速度：小于1

MIPS

1-10MIPS

上百到千

600MIPS……..（MIPS：百萬條指令/秒

）集成度：幾千個

幾萬個

幾百萬個

幾千萬個…..

（晶體管

/

片）（最早的30t到現(xiàn)在的幾千克）第1章微機技術(shù)概論1.1.2通用微型計算機91.1微機技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用目前微型計算機產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期，通常只有0.5-1年。每年的新款計算機性能有大的提升，價格卻下降其它方面：采用超標量指令流水線結(jié)構(gòu)，勝任多任務(wù)、多用戶的作業(yè)。

MMX

（

Multi

Media

eXtended

）微處理器的出現(xiàn)，使微機的發(fā)展在網(wǎng)絡(luò)化、多媒體化和智能化等方面跨上了更高的臺階。多核、大容量計算機等，使微型計算機的速度越來越快、存儲容量越來越大、功能越來越強。（Intel公司的cpu，從奔騰到酷睿，從單核到多核。硬盤從機械硬盤到固態(tài)硬盤，存取速度明顯提升）第1章微機技術(shù)概論學習內(nèi)容：嵌入式系統(tǒng)與微控制器的發(fā)展

目標：掌握嵌入式系統(tǒng)的特點1.1.3微處理器、嵌入式系統(tǒng)與微控制器111.1微機技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用1.微處理器、嵌入式系統(tǒng)、微控制器微處理器（MicroProcessor，MP或μP），也稱為中央處理器（CPU，CentralProcessingUnit）：

是計算機的核心，完成取指令、解析指令、執(zhí)行指令以及與外界存儲器和邏輯部件交換信息，處理計算機軟件中的數(shù)據(jù)。嵌入式系統(tǒng)（EembeddedSystem），也稱為單片微型計算機（SCMP，SingleChipMicrocomPuter）：（CPU+存儲器+I/O接口）

集成在一塊芯片

嵌入到對象體系中，實現(xiàn)嵌入對象智能化的計算機。第1章微機技術(shù)概論1.1.3微處理器、嵌入式系統(tǒng)與微控制器121.1微機技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用1.微處理器、嵌入式系統(tǒng)、微控制器微控制器（MicrocontrollerUnit，MCU）：

面向測控領(lǐng)域應(yīng)用的單片微型計算機，也是使用最廣泛的嵌入式系統(tǒng)。微控制器除微型計算機的主要部件外，還具有豐富的外圍電路，如A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、高速I/O接口、PWM等，以及與外部通信或電路擴展需要的串行總線與接口等。

作為控制目的的單片微型計算機，因此國際上通行稱為“微控制器”（MCU）。第1章微機技術(shù)概論1.1.3微處理器、嵌入式系統(tǒng)與微控制器131.1微機技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用計算機芯片化（單片微型計算機）

增加測量與控制功能（微控制器）

最大化電路集成（片上系統(tǒng)）兩種常用的嵌入式系統(tǒng)：8位微控制器：是一種使用最為廣泛的嵌入式系統(tǒng)，通常是指不需要操作系統(tǒng)、能夠滿足嵌入對象測控要求的8位微控制器。（51系列）8位微控制器，價格便宜，內(nèi)核小巧，技術(shù)成熟，能夠滿足計算要求不是很高的實際測控系統(tǒng)的要求。第1章微機技術(shù)概論2.嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展1.1.3微處理器、嵌入式系統(tǒng)與微控制器141.1微機技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用兩種常用的嵌入式系統(tǒng)：32位微處理器：通常需要具有小型、用戶可裁剪的操作系統(tǒng)（如linix、wince、usDOS等），如ARM、MIPS，PowerPC等。32位ARM微處理器是目前世界上應(yīng)用最多的32位嵌入式處理器。ARM有更強大的運算處理能力，并具有低成本、高性能、低耗電等特點，大量應(yīng)用于消費性電子產(chǎn)品、測試儀器、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。2.嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展第1章微機技術(shù)概論1.1.4微控制器的發(fā)展歷程與應(yīng)用151.1微機技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用1.微控制器的發(fā)展第一階段：單芯片化探索階段。70年代的初，Intel公司在4位單片機的基礎(chǔ)上，不斷優(yōu)化完善推出了典型產(chǎn)品MCS-51單片機系列。Motorola公司的M68系列。第二階段：向微控制器發(fā)展的階段。擴展為測控系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突出其智能化控制能力。第三階段：全面發(fā)展階段。由于Flash存儲器的普遍應(yīng)用以及低功耗技術(shù)的發(fā)展，逐漸出現(xiàn)高速、低功耗、強運算能力、多功能集成的8位、16位、32位微控制器，以及功能全面的片上系統(tǒng)（SOC）。2.微控制器的應(yīng)用：智能儀器儀表、集成智能傳感器；工業(yè)自動化測控；計算機網(wǎng)絡(luò)與通信設(shè)備；日常生活與家用電器；電腦與辦公自動化；汽車與航空航天電子系統(tǒng)等。第1章微機技術(shù)概論161.3微控制器的典型結(jié)構(gòu)學習內(nèi)容：微控制器的組成目標：掌握各組成部分的特點與連接關(guān)系第1章微機技術(shù)概論1.3.0典型微控制器的組成171.3微控制器的典型結(jié)構(gòu)典型的微控制器組成：專門設(shè)計的CPU系統(tǒng)、CPU外圍單元、基本功能單元、外圍擴展單元。總線控制邏輯CPU時鐘、復(fù)位CPU外圍單元程序存儲器ROM數(shù)據(jù)存儲器RAM輸入/輸出口I/O操作管理寄存器SFRCPU系統(tǒng)基本功能單元中斷系統(tǒng)定時器/計數(shù)器串行通信接口外圍擴展單元典型的微控制器組成結(jié)構(gòu)第1章微機技術(shù)概論1.3.1CPU系統(tǒng)181.3微控制器的典型結(jié)構(gòu)CPU系統(tǒng)包含CPU、時鐘系統(tǒng)、復(fù)位電路和總線控制邏輯。CPU：它是按照面向測控對象、嵌入式應(yīng)用和單芯片結(jié)構(gòu)要求，專門設(shè)計的要保證有突出的控制功能。時鐘系統(tǒng)：滿足CPU及片內(nèi)各單元電路對時鐘的要求。復(fù)位電路：能滿足上電復(fù)位、信號復(fù)位的最簡化電路。總線控制邏輯：要滿足CPU對內(nèi)部總線和外部總線的控制。

內(nèi)部總線控制用以實現(xiàn)片內(nèi)各單元電路的協(xié)調(diào)操作；外部總線控制用于微控制器外圍擴展時的操作管理。第1章微機技術(shù)概論1.3.2CPU外圍電路191.3微控制器的典型結(jié)構(gòu)CPU外圍電路包含ROM、RAM、I/O端口、特殊功能寄存器SFR。1.程序存儲器ROM（ReadOnlyMemory）只讀半導(dǎo)體存儲器，用于固化微控制器的應(yīng)用程序代碼、字庫及表格、常數(shù)。種類：PROM

（ProgrammableROM）；OTPROM

（OneTimeProgrammableReadOnlyMemory）；EPROM（ErasableProgrammableReadOnlyMemory）；EEPROM（ElectricallyErasableProgrammableReadOnlyMemory）；FLASHmemory：閃存。集成度高、容量大、成本低、壽命長（使用次數(shù)有幾十萬次、百萬次等）。

采用工作電源即可實現(xiàn)芯片擦除和程序?qū)懭?，可實現(xiàn)微控制器的“在系統(tǒng)編程”，目前微控制器均采用FLASH為程序存貯器。第1章微機技術(shù)概論1.3.2CPU外圍電路201.3微控制器的典型結(jié)構(gòu)2.數(shù)據(jù)存儲器RAM可隨時讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)的半導(dǎo)體存儲器，斷電后存儲的信息將全部丟失，一般用來存放采集的數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。DRAM（DynamicRAM）：動態(tài)隨機存取存儲器。集成度高和成本低，需要復(fù)雜的刷新電路。用于通用計算機系統(tǒng)中。SRAM（StaticRAM）：靜態(tài)隨機存取存儲器。訪問速度快、存取簡單，但成本高、相對DRAM容量較小。SRAM是微控制器最常用的內(nèi)存。種類：第1章微機技術(shù)概論1.3.2CPU外圍電路211.3微控制器的典型結(jié)構(gòu)3.輸入輸出接口I/O（Input/Outputinterface）連接外部的輸入/輸出設(shè)備、測量與控制對象。微控制器的I/O接口通過芯片引腳引出，為了減少引腳數(shù)量，微控制器的I/O接口大都有復(fù)用功能。4.特殊功能寄存器SFRSFR是管理與控制微控制器內(nèi)部I/O端口、基本功能單元、擴展功能單元運行的寄存器。通過對SFR的編程，實現(xiàn)的方式設(shè)置、啟動運行和狀態(tài)讀取等。第1章微機技術(shù)概論1.3.3其他功能單元221.3微控制器的典型結(jié)構(gòu)1.基本功能單元滿足微控制器測控功能要求的基本外圍電路，包括定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、串行通信接口等。

CPU系統(tǒng)+CPU外圍單元+基本功能單元

微控制器基核2.外圍擴展單元

滿足不同嵌入式應(yīng)用需求而添加的外圍擴展電路。如滿足數(shù)據(jù)采集要求而擴展的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，滿足伺服驅(qū)動控制的脈沖寬度調(diào)制（PWM）電路和滿足程序可靠運行的監(jiān)視定時器WDT等等。微控制器基核+外圍擴展單元

多種型號、多種功能的微控制器第1章微機技術(shù)概論1.3.3其他功能單元231.3微控制器的典型結(jié)構(gòu)CPU系統(tǒng)+CPU外圍單元+基本功能單元

微控制器基核CPU時鐘ROMRAM定時器中斷I/O外設(shè)復(fù)位數(shù)據(jù)總線地址總線控制總線............第1章微機技術(shù)概論241.3微控制器的典型結(jié)構(gòu)3.內(nèi)部總線微控制器內(nèi)部CPU與各功能模塊之間傳送信息的公共通信通道。分為數(shù)據(jù)總線DB（DataBus）、地址總線AB（AddressBus）和控制總線CB（ControlBus）。數(shù)據(jù)總線：雙向，用于傳送數(shù)據(jù)，實現(xiàn)CPU與存貯器、I/O接口、各功能模塊之間的信息交換，其方向取決于是讀操作還是寫操作。地址總線：單向，由CPU發(fā)出地址信息，用來訪問存貯器和I/O接口。地址總線的位數(shù)決定CPU可直接尋址的內(nèi)存空間大小，如地址總線為16位，則其最大可尋址空間為2^16=64KB；若地址總線為n位，則可尋址空間為2^n字節(jié)?？刂瓶偩€：單向，傳送控制或時序信號。如讀/寫信號、中斷申請信號、復(fù)位信號等。每個信號都有自己的功能，控制著微控制器有序的運用工作。1.3.3其他功能單元第1章微機技術(shù)概論存儲器概述25相關(guān)基礎(chǔ)知識2.存儲單元和地址

在8位微控制器機中，由于是8位CPU，即其字長是8位，因此通常選用8位存儲單元為的存儲器，則一個存儲單元存放一個8位二進制信息，即一個字節(jié)信息。為了能夠區(qū)分存儲器中幾K、幾十K、幾M個存儲單元，保證微控制器正確地對各單元進行寫入和讀出操作，必須給每個存儲單元一個唯一的固定編號，這個編號稱為存儲單元的地址。第1章微機技術(shù)概論存儲器概述26相關(guān)基礎(chǔ)知識當?shù)刂肪€=3條時，譯碼器可輸出23＝8個選通信號；當?shù)刂肪€=8根時，譯碼器可輸出28＝256個選通信號；當?shù)刂肪€=16根，譯碼器可輸出216＝65536個選通信號，則16根地址線的微控制器，其最大尋址范圍為64K。對于具有n根地址線的存儲芯片，有2n個存儲單元；具有n根地址線的微控制器，其尋址空間為2n個存儲單元。存儲器中的譯碼電路用于產(chǎn)生各存儲單元的選通信號。譯碼器的輸入是存儲器的地址引腳，應(yīng)連接到微控制器的地址線。

A2A1A0譯碼器07H06H05H04H03H02H01H00H存儲器芯片的地址線位數(shù)決定其容量；微控制器的地址線數(shù)量決定其尋址能力。第1章微機技術(shù)概論2.存儲單元和地址存儲器概述27相關(guān)基礎(chǔ)知識存儲單元地址與該存儲單元的內(nèi)容含義是不同的。存儲單元如同一個旅館中的每個房間；存儲單元地址則相當于每個房間的房號；存儲單元內(nèi)容（二進制代碼）就是這個房間中的房客。程序存儲器數(shù)據(jù)存儲器地址內(nèi)容地址內(nèi)容00000202063A0001000207440002300208C0存儲器地址和內(nèi)容

2.存儲單元和地址第1章微機技術(shù)概論281.3微控制器的典型結(jié)構(gòu)學習內(nèi)容：微控制器的性能目標：掌握衡量微控制器性能的幾個指標第1章微機技術(shù)概論1.4.1微控制器的性能291.4微控制器的性能及發(fā)展趨勢CPU主頻：CPU內(nèi)核工作的時鐘頻率（CPUClockSpeed），反映了CPU的運行速度。通常用單位時間執(zhí)行指令數(shù)（如MIPS，百萬條指令每秒）來表示CPU的運行速度。（通用計算機系統(tǒng)）CPU字長：指CPU一次能并行處理的二進制位數(shù)，也是內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的位數(shù)。如8位數(shù)據(jù)的CPU叫8位CPU（51系列），32位CPU具有32條數(shù)據(jù)總線。存儲容量：反映ROM、RAM的片內(nèi)容量，即微控制器的尋址能力。I/O端口：主要是指片內(nèi)并行接口的數(shù)量，以及端口的特性。微控制器的性能-1第1章微機技術(shù)概論1.4.1微控制器的性能301.4微控制器的性能及發(fā)展趨勢基本功能模塊：反映中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器、串行接口（如UART、I2C、SPI）等特性和數(shù)量。外圍功能單元：反映片內(nèi)集成的外圍功能單元及性能，如ADC、DAC、PWM等。位處理器：反映微控制器的位處理能力，能夠反映MCU的控制性能。指令系統(tǒng)：反映CPU能夠識別的指令編碼和數(shù)量。微控制器的性能-2第1章微機技術(shù)概論1.4.2微控制器的發(fā)展趨勢311.4微控制器的性能及發(fā)展趨勢I/O接口的串行擴展（通用計算機用usb）I/O接口的串口擴展成為主流。

I2C總線、SPI串行接口和1-Wire總線，得到廣泛應(yīng)用。I/O端口的電路結(jié)構(gòu)擴展電路結(jié)構(gòu)形式：多樣化，可編程選擇，滿足MCU端口引腳與外部設(shè)備的適應(yīng)性連接。電氣特性分類：推挽方式、開漏輸出、弱上拉。高速I/O口I/O端口的驅(qū)動增強第1章微機技術(shù)概論1.I/O接口性能增強321.4微控制器的性能及發(fā)展趨勢低功耗：待機、掉電等多種低功耗運行方式；功耗可精細管理；雙時鐘技術(shù)。低功耗的實現(xiàn)提高了產(chǎn)品的可靠性和抗干擾能力。工作電壓范圍寬：常用3.3-5.5V，也有2.2-6V等。更寬的工作電壓范圍有利于微控制器長時間在省電模式下工作，降低功耗。高性能化：由復(fù)雜指令系統(tǒng)（CISC）向精簡指令系統(tǒng)（RISC）發(fā)展。指令速度已達100MIPS，并加強了位處理能力、中斷、復(fù)位和定時控制等功能。1.4.2微控制器的發(fā)展趨勢低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格、混合信號集成化，以及在系統(tǒng)編程和調(diào)試開發(fā)環(huán)境的優(yōu)化。第1章微機技術(shù)概論2.性能多樣化331.4微控制器的性能及發(fā)展趨勢ISP及基于ISP的開發(fā)環(huán)境：Flash的出現(xiàn)和發(fā)展，推動了在系統(tǒng)編程ISP

（InSystemProgrammable）技術(shù)的發(fā)展。結(jié)合集成開發(fā)環(huán)境，方便程序的調(diào)試和下載。

混合信號集成化：集成更多的數(shù)字、模擬功能模塊，如模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、脈寬調(diào)制器、監(jiān)視定時器和液晶顯示驅(qū)動電路等。1.4.2微控制器的發(fā)展趨勢小體積、低價格：提高集成度、改變封裝、芯片引腳的復(fù)用、根據(jù)需求刪選資源做成專用微控制器等。2.性能多樣化第1章微機技術(shù)概論2.1.1組成結(jié)構(gòu)34第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)2.1微控制器結(jié)構(gòu)1.8051微控制器

微控制器是把微型計算機的基本功能部件集成在一個芯片上的集成電路。通常包含CPU、存儲器（ROM、RAM）、輸入輸出（I/O）接口、中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器、串行接口和時鐘、復(fù)位電路等。

8051系列微控制器是美國Intel公司于八十年代推出的系列產(chǎn)品。包括8031、8051，8751，8032，8052，8752等，它們都是在同一基本構(gòu)架上進行功能或資源的增、減或改變而來的，習慣上可統(tǒng)稱MCS-51微控制器、8051微控制器或51微控制器。2.1.1組成結(jié)構(gòu)352.1微控制器結(jié)構(gòu)微控制器組成結(jié)構(gòu)中央處理器CPU只讀存儲器ROM隨機存取存儲器RAM并行I/O口中斷系統(tǒng)定時器/計數(shù)器串行口特殊功能寄存器SFR（SpecialFuntionRegister）第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)2.1.1組成結(jié)構(gòu)362.1微控制器結(jié)構(gòu)3.8051微控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)2.1.2功能特點372.1微控制器結(jié)構(gòu)1.8051微控制器功能模塊與特點-18位CPU：是微控制器的核心，包括運算器和控制器兩大部分，主要完成運算和控制功能。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)內(nèi)部RAM：256B的RAM，地址為00-FFH；

外部RAM：可以通過數(shù)據(jù)總線和地址總線擴展外部RAM，最大擴展容量為64KB，地址范圍為0000H-FFFFH。（較少使用）特殊寄存器SFR：21個，用于內(nèi)部功能部件的管理、控制和監(jiān)視。分布在80H～FFH的專用RAM區(qū)。內(nèi)部ROM：8KB的ROM，地址范圍為0000H-1FFFH。（增強型8051MCU的內(nèi)部ROM已達64KB）外部ROM：當內(nèi)部ROM容量不夠時，8051MCU可以進行外部擴展，最多可以外擴64KBROM，地址范圍為0000H-FFFFH。2.1.2功能特點382.1微控制器結(jié)構(gòu)

1.8051微控制器功能模塊特點-2第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)并行I/O口：4個8位I/O接口：P0口、P1口、P2口、P3口。中斷系統(tǒng)：具有5個中斷源，2個中斷優(yōu)先權(quán)。定時器/計數(shù)器：有2個16位的定時器/計數(shù)器，具有4種工作方式。串行接口：1個全雙工的串行口，用于微控制器與具有串行接口的外設(shè)進行異步串行通信，也可以擴展I/O接口布爾處理器：具有較強的位尋址、位處理能力。時鐘電路：產(chǎn)生微控制器工作所需要的時鐘脈沖。（需要外接晶體振蕩器和微調(diào)電容。）指令系統(tǒng)：有5大功能，111條指令。為復(fù)雜指令系統(tǒng)(CISC)。392.2微控制器工作原理學習內(nèi)容：CPU的各個部分目標：掌握控制器和運算器的結(jié)構(gòu)第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)2.2.1CPU的結(jié)構(gòu)和組成402.2微控制器工作原理1.CPU的組成CPU由運算器和控制器兩大部分組成。運算器是用來對數(shù)據(jù)進行算術(shù)運算和邏輯操作的執(zhí)行部件；控制器是用來統(tǒng)一指揮和控制微控制器工作的部件。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)2.2.1CPU的結(jié)構(gòu)和組成412.2微控制器工作原理2.控制器（指令部件、時序部件、操作控制部件）控制器是CPU的大腦中樞，處理指令的讀出、譯碼和執(zhí)行，對指令的執(zhí)行過程進行定時控制，并根據(jù)指令含義，完成指令規(guī)定的操作。

控制器由指令部件、時序部件和操作控制部件三部分組成。

第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)指令部件由16位程序計數(shù)器PC（ProgramCounter）、指令寄存器IR（InstructionRegister）、指令譯碼器ID（InstructionDecode）等組成。程序計數(shù)器PC：16位的ROM指針，用于存放下一條取指指令的地址，尋址范圍為64K；指令寄存器IR：存放當前正在執(zhí)行的指令代碼，等待譯碼；指令譯碼器ID：對當前指令操作碼進行解析，并通過控制電路產(chǎn)生執(zhí)行該指令需要的控制信號，完成指令規(guī)定的操作。2.2.1CPU的結(jié)構(gòu)和組成422.2微控制器工作原理2.控制器（指令部件、時序部件、操作控制部件）

時序部件時序部件由時鐘電路和脈沖分頻器組成，用于產(chǎn)生操作控制部件所需的時序信號。包括CPU工作的時鐘基準（稱為振蕩周期或時鐘周期），以及狀態(tài)周期、機器周期等信號。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)操作控制部件操作控制部件為指令譯碼器的輸出信號配上節(jié)拍電位和節(jié)拍脈沖，形成執(zhí)行指令需要的操作控制序列信號，以完成規(guī)定的操作。2.2.1CPU的結(jié)構(gòu)和組成432.2微控制器工作原理3.運算器運算器的任務(wù)是數(shù)據(jù)的處理和加工。運算器由算術(shù)邏輯單元ALU、累加器Acc、暫存寄存器、程序狀態(tài)寄存器PSW、布爾處理器、BCD碼運算調(diào)整電路等通過內(nèi)部總線連接而成。

第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)

ALU(ArithmeticlogicUnit)完成算術(shù)運算及與、或、非、異或等邏輯操作，并通過對運算結(jié)果的判斷，影響程序狀態(tài)寄存器PSW相關(guān)位的內(nèi)容。位處理器（布爾處理器）能直接處理位，在位邏輯和位功能上有獨到優(yōu)勢。位處理器中功能最強、使用最頻繁的位是C，也稱其為位累加器。暫存寄存器用于運算數(shù)據(jù)的暫時存放，該寄存器不能訪問。442.2微控制器工作原理學習內(nèi)容：微控制器執(zhí)行指令的過程目標：掌握執(zhí)行指令的過程，以及加法、賦值、置位指令第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)2.2.2微控制器的工作過程452.2微控制器工作原理1.程序與指令程序存儲執(zhí)行：計算機組成原理基礎(chǔ)就是馮·諾依曼的體系結(jié)構(gòu)，其基本設(shè)計思想就是存儲程序和程序控制，即計算機的工作過程是順序執(zhí)行程序的過程。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)指令：是微控制器指揮各功能部件工作的指示和命令。指令是一組二進制數(shù)，其編碼格式及功能、類別和數(shù)量因CPU的不同而不同，是芯片設(shè)計者設(shè)定的。一條指令包括兩部分內(nèi)容：操作碼：指明指令的功能（即做什么操作）；操作數(shù)：指明指令執(zhí)行的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)存放的地址（即操作對象）。程序：是完成一個特定功能的一系列指令集。微控制器工作過程的實質(zhì)就是逐條執(zhí)行程序的指令序列的過程。2.2.2微控制器的工作過程462.2微控制器工作原理2.指令樣例助記符機器碼（16進制）機器碼（2進制）

操作碼操作數(shù)ADDA,#68H

24

68

00100100

01101000MOVA,#15H 7415

01110100

00010101

SETB

P1.0D2901101001010010000執(zhí)行的操作是：將累加器A的內(nèi)容與立即數(shù)68H相加，并把結(jié)果放回A中。

即（A）

（A）+68。

第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)將立即數(shù)15H賦給累加器A，執(zhí)行后A中的內(nèi)容為15H；即（A）

15H將P1口的D0位即P1.0置為1，執(zhí)行后P1.0引腳變?yōu)楦唠娖?；即P1.0

12.2.2微控制器的工作過程472.2微控制器工作原理3.指令執(zhí)行過程

計算機（微控制器）每執(zhí)行一條指令，都可以分為三個階段：

取指令

分析指令

執(zhí)行指令（取指）（譯碼）（執(zhí)行）第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)（3）執(zhí)行指令：取出操作數(shù)，由控制邏輯電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號，完成操作碼規(guī)定的操作。（2）分析指令：由指令譯碼器對現(xiàn)行指令進行譯碼，分析該指令要求實現(xiàn)什么操作，如執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送，還是加、減等運算等。（1）取指令：根據(jù)程序計數(shù)器（程序指針）PC中的值，從ROM讀出現(xiàn)行指令，送到指令寄存器IR；2.2.2微控制器的工作過程482.2微控制器工作原理4.指令執(zhí)行圖解

第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)2.2.2微控制器的工作過程492.2微控制器工作原理5.指令執(zhí)行示例

執(zhí)行MOVA,#15H的過程，機器碼為74H，15H，存放在ROM的0000H和0001H兩個單元中。

第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)50學習內(nèi)容：微控制器的ROM存儲器目標：掌握ROM的地址與6個特殊單元2.3.2程序存儲器ROM512.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間ROM空間配置

微控制器程序存儲器ROM的主要功能是存放程序和數(shù)據(jù)表格等。在8051微控制器中，程序存儲器可以分為內(nèi)部和外部兩部分：

內(nèi)部8K空間：0000H～1FFFH

外部64K空間：0000H～FFFFH

注意：

兩者是統(tǒng)一編址的，是一個統(tǒng)一的邏輯空間，ROM總?cè)萘?4KB第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)2.3.2程序存儲器ROM522.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間2.ROM的編址重疊問題由于內(nèi)部ROM和外部ROM的低8KB空間，具有相同的地址，即存在地址重疊問題，其解決方法是通過控制信號EA進行兩個重疊空間的選擇，即由EA引腳所接的電平，確定低8KBROM是選用內(nèi)部還是外部。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)EA＝1：表示選用內(nèi)部ROM，CPU從內(nèi)部ROM的0000H開始取指執(zhí)行程序；當PC值超出內(nèi)部ROM容量（如8K的1FFFH)時，會自動轉(zhuǎn)向外部ROM取指。EA＝0：表示全部選用外部ROM，CPU從外部ROM的0000H開始取指執(zhí)行程序。2.3.2程序存儲器ROM532.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間3.ROM的6個特殊單元8051微控制器的ROM中有6個特殊單元，被規(guī)定為特定的程序入口地址，即1個復(fù)位入口和5個中斷入口。所謂入口，是指程序一旦滿足條件，PC將自動轉(zhuǎn)向這些單元執(zhí)行。名稱入口地址

意義復(fù)位0000H系統(tǒng)復(fù)位后PC＝0000H外部中斷00003H外部中斷0響應(yīng)時程序轉(zhuǎn)向0003H定時器T0溢出000BHT0中斷響應(yīng)時程序轉(zhuǎn)向000BH外部中斷10013H外部中斷1響應(yīng)時程序轉(zhuǎn)向0013H定時器T1溢出001BHT1中斷響應(yīng)時程序轉(zhuǎn)向001BH串行口中斷0023H串行口中斷響應(yīng)時程序轉(zhuǎn)向0023H第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)54學習內(nèi)容：微控制器的RAM存儲器目標：掌握RAM的工作寄存器區(qū)與位尋址區(qū)的特點2.3.3數(shù)據(jù)存儲器RAM552.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間1.數(shù)據(jù)存儲器RAM空間配置RAM一般用于存放實時采集的數(shù)據(jù)、計算的中間結(jié)果、控制參數(shù)、需要傳送和顯示的數(shù)據(jù)等。在8051微控制器中，RAM有內(nèi)部和外部兩個空間，目前大多8051MCU具有256B的通用內(nèi)部RAM，可以外部擴展64KBRAM。

第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)內(nèi)部RAM：00H～FFH（256B）外部RAM：0000H～FFFFH（64KB）2.3.3數(shù)據(jù)存儲器RAM562.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間2.內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器RAM

內(nèi)部RAM中，低128B（00H-7FH）是基本數(shù)據(jù)存儲器，可采用直接尋址、寄存器間接尋址、位尋址等多種尋址方式；高128B（80H-FFH）是擴展數(shù)據(jù)存儲器，只能采用寄存器間接尋址方式。內(nèi)部RAM可劃分為三塊空間:工作寄存器區(qū)位尋址區(qū)用戶RAM區(qū)（包括堆棧）第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)2.3.3數(shù)據(jù)存儲器RAM572.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間2.內(nèi)部RAM：工作寄存器區(qū)-1工作寄存器區(qū)位于內(nèi)部RAM的00H～1FH單元，共32字節(jié)，分成四組。每組8個字節(jié)，分別記作R0～R7。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)

工作寄存器0組，地址為00H～07H對應(yīng)：R0～R7工作寄存器1組，地址為08H～0FH對應(yīng)：R0～R7工作寄存器2組，地址為10H～17H對應(yīng)：R0～R7工作寄存器3組，地址為18H～1FH對應(yīng)：R0～R7（任一時刻，只能使用一個寄存器組；CPU復(fù)位后，默認選擇第0組）工作寄存器區(qū)是寄存器尋址區(qū)域，對該區(qū)域操作的指令數(shù)量最多，均為單周期指令，執(zhí)行的速度最快。2.3.3數(shù)據(jù)存儲器RAM582.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間2.內(nèi)部RAM：工作寄存器區(qū)-2

選擇四組工作寄存器區(qū)的哪一組作為R0～R7，由PSW寄存器中的兩位RS1、RS0來確定。RS1、RS0稱為工作寄存器組選擇位，兩位確定四種選擇。不同組別工作寄存器對應(yīng)的存儲器地址第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)2.3.3數(shù)據(jù)存儲器RAM592.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間2.內(nèi)部RAM：工作寄存器區(qū)-3

例如:助記符機器碼指令I(lǐng)NCR70F

該指令的功能是將R7的內(nèi)容增1，此時的R7對應(yīng)于RAM的哪個單元？與此時的工作寄存器組有關(guān)。RS1RS0寄存器組R7地址指令執(zhí)行前執(zhí)行后00選用0組R7為07H單元(07H)=05H(07H)=06H11選用3組R7為1FH單元(1FH)=02H(1FH)=03H第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)2.3.3數(shù)據(jù)存儲器RAM602.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間2.內(nèi)部RAM：位尋址區(qū)-1

內(nèi)部RAM中的20H～2FH，共16個單元是位尋址區(qū)。共有128位，位地址為00H～7FH。可位尋址的16B內(nèi)部RAM，既可進行字節(jié)尋址，又可進行位尋址。內(nèi)部通用RAM的位尋址空間第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)2.3.3數(shù)據(jù)存儲器RAM612.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間2.內(nèi)部RAM：位尋址區(qū)-2位尋址區(qū)中的每一位可由CPU用位操作指令，直接訪問。常見的位指令有:MOVBIT,CSETBBITMOVC,BIT CLRBIT第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)

例如（基本應(yīng)用）：SETB30H;（機器碼D230）

該指令執(zhí)行后，內(nèi)部RAM的26H單元的最低位置為1。2.3.3數(shù)據(jù)存儲器RAM622.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間2.內(nèi)部RAM：位尋址區(qū)-3

例如（關(guān)于位累加器）:MOVC,7FH;（機器碼A27F）其功能是將內(nèi)部RAM2FH單元中的最高位的狀態(tài)(0或1)，傳送到位于PSW寄存器中的進位位C中。位C稱為位累加器。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)

例如（位地址與字節(jié)地址的區(qū)別）：

MOVC,7FH; A27F操作碼操作數(shù)（位地址）

MOVA,7FH;E57F操作碼操作數(shù)（字節(jié)地址）

盡管操作數(shù)都是7F，但由于一個是位地址，一是字節(jié)地址，完全可以通過操作碼加以區(qū)分，不會產(chǎn)生歧義。2.3.3數(shù)據(jù)存儲器RAM632.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間2.內(nèi)部RAM：用戶RAM區(qū)

用戶RAM：內(nèi)部RAM的30H～FFH，以及沒有使用的工作寄存器區(qū)和位尋址區(qū)。通常作為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和堆棧區(qū)。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)

堆棧區(qū)：堆棧是一種具有特殊用途的存儲區(qū)域。其作用是用于暫存數(shù)據(jù)和地址，通常在子程序和中斷服務(wù)程序中，用于保護斷點和保護現(xiàn)場。其特點是按照“先進后出”即“后進先出”的原則存取數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)緩沖區(qū)：用來存放各種用戶數(shù)據(jù)，如AD轉(zhuǎn)換結(jié)果、鍵盤掃描碼、參數(shù)設(shè)定值、數(shù)據(jù)處理結(jié)果、顯示或通信緩沖區(qū)等等。堆棧結(jié)構(gòu)：8051微控制器的堆棧采用滿頂法向上生成的軟件堆棧，堆棧區(qū)必須開辟在內(nèi)部通用RAM中。2.3.3數(shù)據(jù)存儲器RAM642.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間2.內(nèi)部RAM：尋址方式對于00H-7FH存儲空間：可運用直接尋址和寄存器間接尋址這兩種尋址方式，對其進行訪問。對于80H-FFH存儲空間：則只能采用寄存器間接尋址方式進行訪問；對于地址范圍同為80H-FFH的特殊功能寄存器（SFR）：只能采用直接尋址方式。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)

解決2個存儲空間的地址重疊問題，避免存儲單元訪問的沖突，常用的辦法是：采用不同的尋址方式。2.3.3數(shù)據(jù)存儲器RAM652.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間3.外部數(shù)據(jù)存儲器

外部數(shù)據(jù)存儲器的尋址空間共64K：0000H～FFFFH；只能使用MOVX類指令，通過累加器ACC與片外RAM進行數(shù)據(jù)傳輸。指令如：MOVX@DPTR,A;

MOVX@Ri,A;

MOVXA,@DPTR;

MOVXA,@Ri;第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)

對于內(nèi)部RAM256B與外部RAM低256B的地址重疊問題，解決辦法是：訪問內(nèi)部、外部RAM，采用的指令不同。662.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間學習內(nèi)容：特殊功能寄存器目標：掌握PC、A、B與PSW的功能第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)2.3.4特殊功能寄存器SFR672.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間1.SFR簡介特殊功能寄存器SFR（SpecialFunctionRegister），也稱專用寄存器。SFR主要用于內(nèi)部硬件功能模塊（如定時器/計數(shù)器、串行口、中斷系統(tǒng)等）的管理和控制，用來存放功能模塊的控制命令、狀態(tài)或數(shù)據(jù)。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)8051微控制器的SFR：21個SFR，離散分布于80H～FFH的專用寄存器區(qū)，未定義的訪問無效。除程序計數(shù)器PC指針和R0～R7工作寄存器外，其余所有定義的寄存器都屬SFR。有些SFR可以位尋址，能位尋址的單元一定能字節(jié)尋址。2.3.4特殊功能寄存器SFR682.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間2.SFR定義與分布

序號符號名稱和作用

地址位尋址1P0Port0并行口P080H√2SPStackPointer

堆棧指針81H

3DPLDataPointerLow

數(shù)據(jù)指針DPTR低8位82H

4DPHDataPointerHigh

數(shù)據(jù)指針DPTR高8位83H

5PCONPowerControl

電源控制寄存器87H

6TCONTimerControl

定時器控制寄存器88H√7TMODTimerMode

定時方式選擇寄存器89H

8TL0TimerLow0

定時器0低8位8AH

9TL1TimerLow1

定時器1低8位8BH

10TH0TimerHigh0

定時器0高8位8CH

11TH1TimerHigh1

定時器1高8位8DH

12P1Port1并行口P190H√13SCONSerialControl

串行口控制寄存器98H√14SBUFSerialdataBuffer

串行口數(shù)據(jù)寄存器99H

15P2Port2并行口P2A0H√16IEInterruptEnable

中斷允許寄存器A8H√17P3Port3并行口P3B0H√18IPInterruptPriority

中斷優(yōu)先級寄存器B8H√19PSWProgramStatusWord程序狀態(tài)字D0H√20AAccumulator累加器E0H√21B稱為B的一個寄存器（乘除指令中用）F0H√第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)2.3.4特殊功能寄存器SFR692.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間3.SFR的位尋址空間

字節(jié)地址的低位為0H或8H的SFR，是可位尋址的SFR。定義了83位。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)通用RAM中的位尋址區(qū)和SFR中的位尋址區(qū)，構(gòu)成了8051微控制器的位尋址空間。2.3.4特殊功能寄存器SFR702.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間4.程序計數(shù)器PC

也稱為程序指針，具有如下特點：PC是一個16位的專用寄存器，作為程序指針則其尋址范圍為0～64KB。PC用于存放下一條要執(zhí)行的指令地址，復(fù)位后PC的內(nèi)容為0000H，即指向ROM的0000H單元，表示CPU將從0000H取指令執(zhí)行。PC不屬于特殊功能寄存器。因此不占用SFR地址空間，是不可尋址的，在程序中不能直接訪問。PC可以通過LJMP、SJMP等轉(zhuǎn)移指令來間接修改PC的值。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)2.3.4特殊功能寄存器SFR712.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間5.SFR-1：累加器A累加器A（或ACC）是CPU中使用最頻繁8位專用寄存器。

它的地址和可尋址位如下：字節(jié)地址：E0H；位地址：E0H～E7H，分別對應(yīng)ACC.7～ACC.0；位地址E7E6E5E4E3E2E1E0位符號Acc.7Acc.6Acc.5Acc.4Acc.3Acc.2Acc.1Acc.0第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)2.3.4特殊功能寄存器SFR722.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間5.SFR-2：B寄存器B寄存器是一個8位寄存器，一般用于乘除指令中：

MULAB; A*B=BA；

DIVAB; A/B=商A……余數(shù)B它的地址和可尋址位如下：字節(jié)地址：F0H;位地址：F0H～F7H；在其它情況下，B寄存器可以作為內(nèi)部RAM中的一個單元來使用。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)2.3.4特殊功能寄存器SFR732.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間5.SFR-3：程序狀態(tài)字PSW

程序狀態(tài)字PSW（ProgramStatusWord）用來存放程序狀態(tài)信息，表征指令的執(zhí)行狀態(tài)，供程序查詢和判別之用。其字節(jié)地址：D0H；對于C、AC、OV、P，根據(jù)指令執(zhí)行結(jié)果，由硬件置位或清除，稱為狀態(tài)位。對于RS1、RS0、F1、F0，根據(jù)使用需要，用指令設(shè)定，稱為控制位。RS1、RS0為工作寄存器組選擇位，

F1、F0有用戶自定義。位地址D7D6D5D4D3D2D1D0位符號CYACF0RS1RS0OVF1P注釋CarryAssistantCarryFlag0RegisterbankSelectorbit1RegisterbankSelectorbit0OverflowFlag1ParityFlag第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)2.3.4特殊功能寄存器SFR742.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間5.SFR-3：PSW（C、AC、F0、F1、RS1、RS0、OV、P）C（CY）：進位標志。在加、減法運算時，若高位（D7）發(fā)生進位或借位則被置1（即C=1），否則被清0（C=0）；第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)AC：輔助進位標志。在加、減法運算時，若低4位向高4位發(fā)生進位或借位則AC=1，否則AC=0；AC標志在十進制調(diào)整指令DAA中要用到。F0、F1：軟件標志。由軟件置位或復(fù)位，由用戶定義使用；RS1、RS0：工作寄存器組選擇位。由軟件置位或復(fù)位，用來選擇4組工作寄存器中的一組；2.3.4特殊功能寄存器SFR752.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間5.SFR-3：PSW（C、AC、F0、F1、RS1、RS0、OV、P）

舉例（關(guān)于C、AC）如下：86H＋68H＝EEH 10000110

＋ 01101000————————11101110無進位，無半進位，所以，C=0，AC＝0第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)9AH＋8DH＝127H 10011010

＋ 10001101————————1,00100111

A中結(jié)果為27H，有進位和半進位，所以C=1，AC＝12.3.4特殊功能寄存器SFR762.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間5.SFR-3：PSW（C、AC、F0、F1、RS1、RS0、OV、P）OV：溢出標志。對于帶符號數(shù)而言，反映運算結(jié)果是否溢出。OV=1：溢出，表示運算結(jié)果超出了A所能表示的帶符號數(shù)的范圍（-128～+127，即8位帶符號數(shù)的范圍）。OV=0：沒有溢出。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)對于乘法MUL，當A、B兩個乘數(shù)的積超過255時OV置位；否則，OV＝0。對于除法DIV，若除數(shù)為0時，OV=1；否則，OV=0。2.3.4特殊功能寄存器SFR772.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間5.SFR-3：PSW（C、AC、F0、F1、RS1、RS0、OV、P）判斷OV的2種方法：方法1：對于加法運算，當D6、D7均向或均不向其高位（D7、Cy）進位，則OV=0，否則OV=1；對于減法運算，當D6、D7均向或均不向其高位（D7、Cy）借位，則OV=0，否則OV=1。也可簡單表述為：若以Ci表示位i向位i＋1的進位或借位，當發(fā)生進位或借位時,Ci=1,否則Ci=0。則OV=C6⊕C7，其中⊕表示異或。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)下述情況OV＝1（表示帶符號數(shù)運算結(jié)果錯誤）：當位6向位7有進位(借位)，而位7不向Cy進位(借位)時；當位7向C進位(借位)，而位6不向位7進位(借位)時。其它情況下OV＝0（表示帶符號數(shù)運算結(jié)果正確）。2.3.4特殊功能寄存器SFR782.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間5.SFR-3：PSW（C、AC、F0、F1、RS1、RS0、OV、P）方法2：當加法或減法的運算結(jié)果超出-128~+127這個范圍時，OV=1，否則OV=0。以下2種情況表示發(fā)生了溢出：兩個正數(shù)相加，結(jié)果變成負數(shù)；兩個負數(shù)相加，結(jié)果變成正數(shù)。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)2.3.4特殊功能寄存器SFR792.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間SFR-3：PSW（C、AC、F0、F1、RS1、RS0、OV、P）例1：兩個正數(shù)相加超過了+127，產(chǎn)生了溢出，A中的和變成了負數(shù)，表示產(chǎn)生了溢出，結(jié)果是錯誤的，OV＝1。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)例2：兩個負數(shù)求加，結(jié)果小于-128，A中的和變成了正數(shù)，表示產(chǎn)生了溢出，結(jié)果是錯誤的，OV=1。兩種判斷方法得到的結(jié)果是一致的2.3.4特殊功能寄存器SFR802.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間5.SFR-3：PSW（C、AC、F0、F1、RS1、RS0、OV、P）P：奇偶標志。用以表示指令操作之后，累加器A中1的個數(shù)的奇偶性。若A中“1”的個數(shù)為奇數(shù)個，則P=1；若A中“1”的個數(shù)為偶數(shù)個，則P=0；

第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)

只要A中的數(shù)據(jù)變化，P的狀態(tài)亦隨之變化。如：

MOVA,#35H; 則P=0;ADDA,#14H; 則（A）＝49H，P=1812.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間學習內(nèi)容：堆棧與指針目標：掌握堆棧訪問方式，數(shù)據(jù)指針特點第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)2.3.4特殊功能寄存器SFR822.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間SFR-4：堆棧指針SP-1“堆?！钡母拍睿憾褩Ｊ莻€特殊的存儲區(qū)，主要功能是暫時存放數(shù)據(jù)和地址，通常用于保護斷點和現(xiàn)場。堆棧有二種形式，一是向上（向高地址）生成，二是向下（向低地址）生成。

第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)

堆棧按照“先進后出”即“后進先出”的原則存取數(shù)據(jù)，從堆棧彈出的總是棧頂?shù)臄?shù)據(jù)，最后進棧的數(shù)據(jù)最先被彈出。8051MCU的堆棧為滿頂法向上生成的軟件堆棧，其堆棧區(qū)必須開辟在內(nèi)部通用RAM中。2.3.4特殊功能寄存器SFR832.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間SFR-4：堆棧指針2堆棧指針SP（StackPointer）：地址81H，是存放當前堆棧棧頂?shù)刂返囊粋€8位寄存器。8051

MCU的堆棧是向上生成的：進棧時棧頂向高地址生長，SP的內(nèi)容增加；出棧時棧頂向下回落，SP的內(nèi)容減少。所以SP總是指向堆棧的棧頂。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)堆棧的設(shè)置：8051微控制器復(fù)位后，堆棧指針SP的內(nèi)容為07H，即默認堆棧區(qū)為08H開始向上的存儲區(qū)。

因為08H-1FH單元為工作寄存器區(qū)，20H-2FH為位尋址區(qū)。通常是通過對SP賦值重新設(shè)置堆棧區(qū)域，將堆棧區(qū)設(shè)置到用戶RAM區(qū)。2.3.4特殊功能寄存器SFR842.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間SFR-4：堆棧指針SP-3堆棧的操作方式：有兩種操作方式。指令方式：使用堆棧操作指令進行數(shù)據(jù)的“進?！焙汀俺鰲！?，實現(xiàn)一些數(shù)據(jù)的暫存，以及對現(xiàn)場的保護和恢復(fù)。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)自動方式：調(diào)用子程序或響應(yīng)中斷時，CPU會自動將返回地址或斷點地址，壓入堆棧保護；程序返回時，自動將斷點地址彈回PC。操作由硬件自動完成的堆棧操作指令：進棧指令：PUSHdirect（direct范圍:00H-FFH）

出棧指令：POPdirect2.3.4特殊功能寄存器SFR852.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間SFR-4：堆棧指針SP-4第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)堆棧的操作過程：棧底=60H（第一個進棧的數(shù)據(jù)），壓入數(shù)據(jù)，堆棧向上生長，圖示棧頂是6BH，（SP）=6BH，即SP指向棧頂。壓入1個數(shù)據(jù)D0H，棧頂變?yōu)?CH，（SP）=6CH。彈出2個數(shù)據(jù)，棧頂變?yōu)?AH，（SP）也變?yōu)?AH。2.3.4特殊功能寄存器SFR862.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間5.SFR-4：堆棧指針SP-5堆棧的深度：子程序調(diào)用和中斷都允許多級嵌套，現(xiàn)場保護需要使用堆棧，所以一定要保證堆棧有一定的深度，要避免堆棧溢出。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)

通過軟件可以對SP賦值而重新設(shè)置堆棧區(qū)域，使堆棧區(qū)設(shè)定在內(nèi)部RAM區(qū)的其它區(qū)域。設(shè)置時要注意堆棧的深度，不能超過片內(nèi)RAM空間。如設(shè)置堆棧指針（SP）＝5FH，堆棧為60H開始向上的區(qū)域。如設(shè)置堆棧指針（SP）＝FFH，堆棧從哪里開始？是否可以？2.3.4特殊功能寄存器SFR872.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間5.SFR-5：數(shù)據(jù)指針DPTR(DataPointer)數(shù)據(jù)指針DPTR，是一個16位的SFR。主要功能是作為外部RAM的地址指針。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)

DPTR也可以分為兩個8位寄存器使用，高8位用DPH表示，低8位用DPL表示。地址如下：DPH地址：83HDPL地址：82H2.3.4特殊功能寄存器SFR882.3存儲器結(jié)構(gòu)與地址空間5.SFR：端口0-3及其它SFRP0、P1、P2、P3：分別是I/O端口P0～P3的鎖存器，地址分別為：80H、90H、A0H、B0H，可以位尋址。對于端口即引腳的操作實際上是對這些寄存器的操作，其端口引腳與端口寄存器的位具有映射關(guān)系。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)其它SFR：SBUF、T0、T1、IP、IE、TMOD、TCON、SCON、PCON等，結(jié)合相關(guān)章節(jié)講解。

微控制器復(fù)位后，除SP為07H，P0~P3為FFH外，其余均為0。2.1.3引腳與功能892.1微控制器結(jié)構(gòu)1.8051微控制器的引腳

40條引腳可分為4組：電源、地：2條；時鐘電路引腳：2條；控制線：4條；I/O口線：32條。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)2.1.3引腳與功能902.1微控制器結(jié)構(gòu)2.電源與時鐘（VCC，GND、XTAL1、XTAL2）

電源、地（Vcc，GND）：2條時鐘電路引腳（XTAL1、XTAL2）：2條

XTAL1：接外部晶振一端。是片內(nèi)振蕩電路反相放大器的輸入端。XTAL2：接外部晶振另一端。是片內(nèi)振蕩電路反相放大器的輸出端，振蕩電路的振蕩頻率為晶振頻率。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)2.1.3引腳與功能912.1微控制器結(jié)構(gòu)3.控制引腳（ALE、PSEN、EA、RST

）ALE（AddressLatchEnable，P30）

地址鎖存允許信號輸出端。在訪問片外存儲器或I/O時，用于鎖存低8位地址，以實現(xiàn)低8位地址與數(shù)據(jù)的隔離。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)PSEN（ProgramStoreEnable，P29）

外部程序存儲器選通信號輸出端，低電平有效。從外部ROM取指令時有效，連接到外擴ROM芯片的輸出使能（OE）端。2.1.3引腳與功能922.1微控制器結(jié)構(gòu)3.控制引腳（

ALE、PSEN、EA、RST）EA（ExternalAccessEnable，P31）

片內(nèi)外程序存儲器ROM選擇信號輸入端。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)RST（Reset，P9）

復(fù)位信號輸入端，高電平有效。在此引腳施加兩個機器周期的高電平，就可以完成復(fù)位操作。2.1.3引腳與功能932.1微控制器結(jié)構(gòu)4.I/O引腳（P0、P1、P2、P3）：32條I/O口線P0口（P0.0-P0.7）具有雙重功能的8位并行接口，引腳為P32-39。P1口（P1.0-P1.7）

單一功能8位準雙向I/O口，引腳為P1-8。P2口（P2.0-P2.7）具有雙重功能的8位并行接口，引腳為P21-28。P3口（P3.0-P3.7）具有雙重功能的8位并行接口，引腳P10-17。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)942.4端口學習內(nèi)容：端口結(jié)構(gòu)與特點目標：掌握P0-P3的端口功能第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)952.4P0-P3端口結(jié)構(gòu)與特點端口內(nèi)部結(jié)構(gòu)：準雙向I/O口結(jié)構(gòu)P0-P3端口每一位有一個位輸出鎖存的D觸發(fā)器、輸出場效應(yīng)管T2；讀鎖存器數(shù)據(jù)的緩沖器BUF1，讀引腳的三態(tài)輸入緩沖器BUF2。P1口內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.4.1P0-P3端口內(nèi)部結(jié)構(gòu)輸出：輸出1或0時，端口引腳就會輸出高電平或低電平。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)輸入：即讀引腳。為正確得到引腳的狀態(tài)，T2應(yīng)截止，即端口要輸出1。若T2導(dǎo)通，引腳被鉗位在“0”狀態(tài)，無法正確讀入。2.4.2P0-P3端口功能962.4P0-P3端口結(jié)構(gòu)與特點1.P0端口（P0.0～P0.7）P0口是一個雙功能的8位并行端口，字節(jié)地址為80H，位地址為80H-87H。第一功能：準雙向I/O接口，做輸出口使用時，需要外接上拉電阻。第二功能：分時復(fù)用的8位數(shù)據(jù)線D7-D0和低8位地址線A7-A0，在擴展外部存儲器或I/O接口時使用。2.P1端口（P1.0～P1.7）帶有內(nèi)部上拉電阻的8位準雙向I/O口，無第二功能。字節(jié)地址為90H，位地址為90H-97H。3.P2端口（P2.0～P2.7）P2口是一個雙功能8位并行端口，字節(jié)地址為A0H，位地址為A0H-A7H。第一功能：準雙向I/O接口，帶有內(nèi)部上拉電阻。第二功能：在擴展外部RAM/ROM時，用作高8位地址線A15-A8。第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)972.1微控制器結(jié)構(gòu)4.P3端口（P3.0～P3.7）P3是一個多功能端口，字節(jié)地址為B0H，位地址為B0H-B7H；第一功能：準雙向I/O接口，帶有內(nèi)部上拉電阻。端口引腳第二功能英文注釋P3.0RXD（串行口輸入)ReceiveeXternalDataP3.1TXD（串行口輸出）TransmittedeXternalDataP3.2INT0(外部中斷0輸入)Interrupt0P3.3

INT1(外部中斷1輸入)Interrupt1P3.4T0（定時器0計數(shù)輸入）Timer0P3.5T1（定時器1計數(shù)輸入）Timer1P3.6WR(外部RAM“寫”選通)WriteP3.7RD(外部RAM“讀”選通）Read2.4.1P0-P3端口功能第2章8051微控制器硬件結(jié)構(gòu)第二功能：2.4.3P0-P3端口的應(yīng)用特性982.4P0-P3端口結(jié)構(gòu)與特點

P0-P3端口既有共有特征，也有差異特點，在使用的時候，