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1、第 1 页u 51内核单片机CPU与MCS-51单片机兼容 指令集相同 系统结构相同/兼容 开发工具兼容 p MCS-51单片机简介主要两大系列 51系列：8031、8051、8751等 52系列：8032、8052、8752等2. 51内核单片机的应用基础 第 2 页2.1 MCS-51单片机简介 型号片内存储器片外 存储器 数据+程序IO口线中断 入口 个数定时器计数器 （个/位）工作 频率 （MHz）机器 周期 （s）ROM EPROMCPU RAM并串8031 12864K+64K8*4UART52/1621212/频率80514K 12864K+64K8*4UART52/162121
2、2/频率8751 4K12864K+64K8*4UART52/1621212/频率8032 25664K+64K8*4UART63/1621212/频率80528K 25664K+64K8*4UART63/1621212/频率8752 8K25664K+64K8*4UART63/1621212/频率第 3 页2.2 MCS-51单片机的组成P.19，图2-1（b ）第 4 页2.2 MCS-51单片机的组成第 5 页u 控制器 指令寄存器 定时与控制单元 振荡器外加振荡元件；晶体振荡器、RC 与控制器共同完成控制作用的寄存器 程序计数器PC ，16位、程序无法直接访问 堆栈指针SP（Stack
3、 Pointer）， 8位，指向在 CPU内部RAM中建立的堆栈的栈顶 数据指针DPTR（Data Pointer），地址不同的 两个8位，可构成一个16位2.2 MCS-51单片机的组成第 6 页u 运算器 ALU、两个暂存器 累加器，双重身份： A累加器，ACC通用寄存 器（C语言不支持累加器） B寄存器，主要用于乘法和除法操作，通用寄 存器 程序状态字PSW（Program Status Word）存储表示单片机运行结果的一些标志，C语 言一般不操作PSW 逻辑处理机（布尔处理机）对应位变量2.2 MCS-51单片机的组成第 7 页 进位标志CY（CarrY flag） 表示运算是否有进
4、位（或借位）产生 用于无符号数运算结果的判断 辅助进位标志AC（Auxiliary Carry flag） 半进位标志 用于BCD（binary coded decimal）运算调整 溢出标志位OV（OVery flag） 用于符号数的加减运算 表示乘法的积的位数扩展 当除法溢出时（除数为零）2.2 MCS-51单片机的组成uPSW第 8 页 奇偶标志P（Parity flag） 反映累加器或ACC内容的奇偶性 P与累加器（ACC）组成偶校验 保证此9位数据中1的个数为偶数如（ACC） = 11001100B，则P = 0 用户的标志：F1（Flag 1）、F0（Flag 0） 无特定的含义，
5、可供用户使用 在51系列单片机中F1未定义2.2 MCS-51单片机的组成第 9 页 通用寄存器的组号 RSRegister bank Selector bit 用于表示当前操作的寄存器组的组号 用自然二进制数表示2.2 MCS-51单片机的组成第 10 页u 总线 片内总线，连接单片机内部的部件 片外总线，提供扩展外部器件的总线接口 u 存储器 非标准的哈佛结构 l ROM与RAM独立编址（两个独立的存储器空 间） l 数据总线和地址总线共用2.2 MCS-51单片机的组成第 11 页 定时器计数器 51系列：两个16位的定时器计数器（0/1） 52系列：三个16位的定时器计数器（02） 定
6、时器计数器的信号引脚与端口3（0/1）和 端口1（2）的某些位共用 输入输出接口 四个8位的通用输入输出GIO端口 一个通用异步收发器UART2.2 MCS-51单片机的组成第 12 页 ROM 通过总线与单片机连接 寻址能力64KB（16位地址，0000H0FFFFH） 外部RAM 通过总线与单片机连接 寻址能力64KB I0总线扩展与外部RAM统一编址 有些51内核的单片机已集成部分外部RAM， 称之为片内RAM，而称通过外部总线扩展的 外部RAM为片外RAM2.2 MCS-51单片机的组成第 13 页 内部RAM 通过总线与单片机连接 8XX1是128个字节，地址为00H7FH 8XX2
7、是256个字节，地址为00H0FFH 其中高128个字节的地址与SFR重叠 通用寄存器区 l 地址从00H到1FH，分成四个寄存器组 l 每组占用8个字节，记为R0R7 l 组号由RS1和RS0确定2.2 MCS-51单片机的组成第 14 页2.3 存储器体系结构与寻址方式 寄存器位寻址SFR堆栈第 15 页2.3 存储器体系结构与寻址方式RS1、RS0组号内部RAM的地址00000H07H01108H0FH10210H17H 11318H1FH 寄存器区 字节地址：00H1FH 寄存器编号：R0R7（四组）第 16 页2.3 存储器体系结构与寻址方式字节地址 = 8RS1RS0 + 寄存器的
8、下标 如：RS1RS0 = 10，R2的地址= 82+2 = 18= 12H返回第 17 页 位寻址区 字节地址：20H2FH 位地址：00H7FH2.3 存储器体系结构与寻址方式返回第 18 页2.3 存储器体系结构与寻址方式符号地址功能介绍复位值BF0HB寄存器00HACCE0H与A为同一个物理寄存器00HPSWD0H程序状态字00HIPB8H中断优先级控制寄存器XX000000P3B0HP3口锁存器0FFHIEA8H中断允许控制寄存器0X000000P2A0HP2口锁存器0FFHSBUF99H串行口锁存器XSCON98H串行口控制寄存器00H返回第 19 页 堆栈 u 操作规则先进后出（
9、First-In Last-Out，FILO）= 后进先出（Last -In First -Out，LIFO） u 特性 位于内部RAM 浮动堆底可设在任何位置，深度可变 满递增堆栈指针SP指向栈顶位置（最后 压入的数据的地址）、方向由低到高 SP复位后的值为7，一般需根据内部RAM的使 用情况进行设定2.3 存储器体系结构与寻址方式第 20 页 堆栈操作可分为入栈和出栈操作 硬件自动 l 返回地址入栈 响应中断 子程序调用 l 返回地址出栈 响应中断返回（RETI） 子程序调用返回（RET） 软件控制只支持直接寻址 入栈指令为PUSH ADDR 出栈指令为POP ADDR2.3 存储器体系结
10、构与寻址方式第 21 页外部2.3 存储器体系结构与寻址方式 第 22 页p 寻址方式 u 外部总线的存储器所支持的寻址方式 ROMMOVC指令 目的操作数必须是累加器寻址 源操作数必须是使用A+DPTR或A+PC的变址基 址接寻址 RAMMOVX指令 一个操作数必须是累加器寻址 而另一个操作数只支持寄存器间接寻址 16位地址使用DPTR、8位地址使用R0或R12.3 存储器体系结构与寻址方式第 23 页u 内部总线的存储器MOV等指令 完成对所有内部总线的存储器的操作 通过不同的寻址方式来指定不同的区域 SFR 直接寻址（字节地址：80H0FFH） 位寻址（位地址：80H0FFH） 高128
11、个字节的内部RAM 寄存器间接寻址 地址寄存器必须使用R0或R12.3 存储器体系结构与寻址方式第 24 页 低128个字节的内部RAM 直接寻址或寄存器间接寻址 寄存器寻址（4组，R0R7） 位寻址（位地址：00H7FH）2.3 存储器体系结构与寻址方式第 25 页2.4 MCS-51单片机的指令系统共有111种指令，按功能分为五大类： 数据传送类指令 算术运算类指令 逻辑运算类指令 控制转移类指令 位操作指令第 26 页2.4 MCS-51单片机的指令系统p 指令的执行时间指令MCS-51STC12CXXXXC8051FXXXADD A,Rn1221ADD A,direct1232ADD
12、A,Ri1232ADD A,#data1222SUBB A,Rn1221SUBB A,direct1232SUBB A,Ri1232SUBB A,#data1222第 27 页2.4 MCS-51单片机的指令系统指令地址CY（PSW.7）OV（PSW.2）AC（PSW.6）ADD第7位有进位时置1，否则清除第7位和第6位不同时有进位时置1，否则清除第3位有进位时置1，否则清 除 ADDC同上同上同上SUBB第7位有借位时置1，否则清除第7位和第6位不同时有借位时置1，否则清除第3位有借位时置1，否则清 除 MUL0积大于255时置1，否则清除DIV0除数为0时置1，否则清除DA第7位有进位时置
13、1，否则清除RRC等于第0位RLC等于第7位SETB C1CLR C0CPL C等于原值的非ANL C,BIT根据运算结果确定ANL C,/BIT同上ORL C,BIT同上ORL C,/BIT同上MOV C,BIT等于BITCJNE第1个操作数大于等于第2个操 作数时清除，否则置1第 28 页2.5 C8051F单片机简介第 29 页v 高速CIP-51内核 指令与MCS-51兼容 流水线 指令以时钟周期为运行单位 平均运行速度为MCS-51的9.5倍 最高时钟频率：100MHz2.5 C8051F单片机简介第 30 页2.5 C8051F单片机简介C8051F300第 31 页2.5 C80
14、51F单片机简介v 灵活的I/O交叉开关配置 以硬件方式实现I/O端口的灵活配置 v I/O端口 增加单向输出推挽 v 先进的时钟系统 可变时钟，动态切换 片内和外部振荡器 时钟输出 v 多复位源系统 增强系统的安全和微控制器的功耗管理功能第 32 页2.5 C8051F单片机简介v 混合信号片上系统 片内扩展RAM 具有ISP和IAP能力的FLASH v JTAG系统调试接口 采用同一开发工具进行调试和程序烧录 v 低电压/宽电压 2.73.6V/2.05.2V第 33 页2.5 C8051F单片机简介与MCS-51的区别 P.29 表2-5第 34 页2.5 C8051F单片机简介v 有些
15、片内集成一定容量的数据存储器 v 有些提供EMIF（External Data Memory Interface），数据存储器的分布可通过软件 设置片内与片外有可能重叠第 35 页2.5 C8051F单片机简介0FFFFH0000H片内数据存储器片内数据存储器片内数据存储器片内数据存储器。(a)无片外数据存储器 片内数据存储器地址重迭0FFFFH0000H片外数据存储器 （无组选择）片内数据存储器(b)片内、外数据存储器 片外数据存储器无组选择0FFFFH0000H片外数据存储器 （组选择）片内数据存储器(c)片内、外数据存储器组 片外数据存储器组选择0FFFFH0000H片外数据存储器 （无组选择）(d)无片内数据存储器 片外数据存储器无组选择MCS-51方式第 36 页2.5 C8051F单片机简介EMIF功能低端口方式高端口方式复 用 方 式A15：8P2P6AD7：0P3P7ALEP0.5P4.5/WRP0.7P4.7/RDP0.6P4.6非 复 用 方 式A15：8P1P5A7：0P2P6D
