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1、2017/8/8,1,MCS-51单片机的结构和原理,2017/8/8,2,主要掌握,基本组成（内部资源）存储器的配置I/O口的应用功能时序及电路,2017/8/8,3,MCS51系列产品,2017/8/8,4,第一节 MCS-51系列单片机的结构,以8051为代表讲解基本组成内部结构特殊功能寄存器,2017/8/8,5,一 基本组成框图 (基本资源）,2017/8/8,6,二 8051的内部结构,算术逻辑部件ALU定时控制部件寄存器组框图见下页,2017/8/8,7,2017/8/8,8,MCS51的封装,各类单片机均兼容，只是功能引脚略有差异。封装40脚塑封双列直插：PDIP44脚方形(需
2、插槽转接)：PLCC/LCC44脚扁平封装(贴片焊接)：PQFP/TQFP封装,2017/8/8,9,PLCC封装形式,2017/8/8,10,PLCC封装形式,2017/8/8,11,QFP封装形式,2017/8/8,12,2017/8/8,13,MCS51的引脚功能,管脚功能逻辑符号图片外三总线AB：P0口经地址锁存后提供低8位地址，P2口直接提供高8位地址DB：P0口提供8位数据CB：/EA，ALE，/PSEN ，/RD，/WR，RST等,2017/8/8,14,2017/8/8,15,片外三总线,2017/8/8,16,常用寄存器（PC、ACC、B）,PC：程序地址寄存器，16位，执行
3、指令后自动加一，常将PC值设置成程序第一条指令的内存地址。访问范围：00000FFFFHACC：累加器，8位，特殊用途的寄存器，专门存放操作数或运算结果。MOV A，#03HADD A，#05HB ：8位，专门为乘除法而设置的寄存器MUL AB,2017/8/8,17,常用寄存器（PSW、SP）,PSW：程序状态字，8位，存放指令执行后的有关状态SP：堆栈指针，8位，专门存放向上生长堆栈的栈顶位置（书上示意图）。遵循“先进后出”的原则。 注意：禁止用传送指令存放数据。通常初始化（sp07H)时，修改堆栈指针的值，将堆栈区设置在内部RAM的高端区域。例：MOV SP , 70H PUSH ACC
4、 ；(ACC)=35H 指令执行后（71H）=35H，SP=71H,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,2017/8/8,18,常用寄存器DPTR,DPTR：数据地址指针，16位，存放程序存储器的地址和外部数据存储器的地址。可分DPH和DPL两个独立8位寄存器使用,通常在压栈时将DPTR分开用。例：PUSH DPH PUSH DPL MOV DPTR,#1000H；(1000H)=7FH MOVX A, DPTR MOVC A,A+DPTR,2017/8/8,19,程序执行前，PSW中的F0=1，RS0RS1=00问执行下列指令后PSW中的各位的状态？,MOV A，#0FH ADD
5、 A，#0F8H 00001111 11111000 （+ 100000111,CY=1，AC=1，P=1OV=CP+CS=1+1=0,2017/8/8,20,第二节 存储器配置,5个存储空间（配置图见下页）：片内/片外程序存储器64K（00000FFFFH）128B 的片内数据存储器（007FH）128B 特殊功能寄存器SFR（800FFH离散分布）位寻址空间（20H2FH）和部分SFR片外数据存储器64K（00000FFFFH）,2017/8/8,21,2017/8/8,22,MCS-51单片机存储器容量,2017/8/8,23,例：位寻址空间的使用MOV 20H,#30H；MOV 00H
6、,C,2017/8/8,24,位寻址区内部数据存储器低128单元,2017/8/8,25,通用寄存器区的使用,内部RAM的001FH分为4个区，每个区有8个单元，分别用R0R7来表示：RS1：RS0=00时：(R0)=00HRS1：RS0=01时：(R0)=08HRS1：RS0=10时：(R0)=10HRS1：RS0=11时：(R0)=18H,例如：MOV R0,#30H ； SETB PSW.3 ； MOV R0,#30H ；,2017/8/8,26,2017/8/8,27,2017/8/8,28,第三节 输入/输出口（I/O口）,四个双向8位I/O口，共32根I/O口线，每个I/O线均由锁
7、存器，输出电路和输入缓冲器组成。每个I/O既可作输入又可作输出，每一条口线可独立用作输入又可用作输出，作输出时可锁存数据，作输入时可缓冲数据。,2017/8/8,29,P0口,输出输入读-修改-写操作P0作A/D总线（Address Bus/Data Bus）,2017/8/8,30,P0口组成结构,2017/8/8,31,P0口,输出时接上拉电阻P0口作输入时，应使输出两个驱动场效应管截止而呈现悬浮的高阻态，所以需先向锁存器写“1”可驱动8个LSTTL负载作A/D总线时，分时输出A0A7 和D0D7,2017/8/8,32,P1口组成结构,2017/8/8,33,P2口组成结构,2017/8
8、/8,34,P3口组成结构,2017/8/8,35,I/O口小结：从应用功能上,P0：系统扩展；一般I/O口（输出时，需接上拉电阻。）P1：专供用户使用的I/O口P2：系统扩展；通用I/O口P3：功能口，每位独立定义；通用I/O口。,2017/8/8,36,I/O口小结：负载能力,P0驱动8个LSTTL负载P1P3驱动34个LSTTL负载,2017/8/8,37,I/O口小结：读入方式,每个I/O口均有两种读入方式（用命令区分）读锁存器读引脚 ANL A，#0FHMOV A，P1注意：读引脚时，需先向锁存器写“1”。系统复位时，所有口锁存器均置“1”。,2017/8/8,38,说明,双向口：可
9、使引脚悬浮作高阻输入准双向口：其引脚具有内部拉高电阻，其特点：当外部维持在低电平时，准双向口输入要能提供源电流，而外部低电平消失时，又会自动地使自己拉向高电平。,2017/8/8,39,第四节 时钟电路及时序,时钟电路：内部方式（需外接晶体）外部方式（需外部提供时钟源）,2017/8/8,40,外部振荡方式,内部振荡方式：MCS-51单片机片内有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。把放大器与作为反馈元件的晶体振荡器或陶瓷谐振器连接，就构成了内部自激振荡器并产生振荡时钟脉冲,外部振荡方式就是把外部已有的时钟信号引入单片机内,2017/8
10、/8,41,时序,MCS-51单片机各种周期的相互关系,时钟周期、机器周期、指令周期,2017/8/8,42,时序,时序：注意ALE的地址锁存取指令执行指令,2017/8/8,43,2017/8/8,44,2017/8/8,45,第五节 单片机工作方式,复位工作方式正常工作方式单步工作方式编程工作方式省电工作方式（低功耗）,2017/8/8,46,复位工作方式,正常操作时，RST引脚保持两个机器周期以上的高电平复位电路上电复位电路外部复位电路外部上电复位电路抗干扰复位电路,2017/8/8,47,复位工作方式,2017/8/8,48,MCS-51单片机复位电路,2017/8/8,49,MCS-
11、51实用的复位电路,2017/8/8,50,掉电保护方式,数据转存；接通备用电源。,VCC,VSS,复位电路逻辑图,2017/8/8,51,低功耗方式,待机方式：振荡器工作，CPU不工作；掉电保护方式：单片机一切工作都停止，只有内部RAM单元的内容被保存 。,电源控制寄存器(PCON),2017/8/8,52,低功耗工作方式,空闲模式CPU 进入睡眠状态但片内的外围电路仍然保持工作状态。正常操作模式的最后一条指令执行（PCON.IDL=1)进入空闲模式。空闲模式下，CPU 内容片内RAM 和所有SFR 保持原来的值。硬件复位或外部中断均可结束空闲模式掉电模式振荡器停振，并且在最后一条指令执行(PCON.PD=1)进入掉电模式，降到2.0V 时，片内RAM 和SFR 保持原值。硬件复位或外部中断均可结束掉电模式。硬件复位使所有的SFR 重新设置但不改变片内RAM 的值，外部中断允许SFR 和片内RAM 都保持原值）,2017/8/8,53,思考题,片内RAM的容量？8051最大可配置的RAM/ROM容量？单片机主要有哪些组成部分？8051的PSEN、RD、WR的作用？ALE线的作用？当8051不和RAM/ROM相连时，ALE线的输出频率是多少？堆栈的作用？堆栈指示器SP有多少位？时钟周期、机器周期和指令周期的含义？一个机器周期包含有多少个时钟周期？,
