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1、单片机原理与应用李宝华 2009年9月MCS51系列参考书1、金磐石INTEL51系列单片微型机应用详 解电子工业出版社，1992 2、孙涵芳MCS-51系列单片机原理与应用 北京航空航天大学出版社 1988年版。 3、李林功单片机原理与应用 机械工业出版社 2008 第一章 绪论n什么叫“单片机”n单片机的特点n单片机的发展nMCS-51单片机的特征nMCS-51单片机的类型和命名n单片机的应用领域什么叫“单片机”将计算机的基本部件集成在一块芯片上 。存储器运算器控制器输 出 接 口输 入 接 口片内含有CPU、ROM、RAM、中断控制、系统时钟及总线、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器
2、等。单片机的特点特点：小小体积小、重量轻、功耗小、性能“小”、可靠性高全全具有很多常用的接口部件：如定时器、串行口、并行输入输出、模数转换，PWM、WDT、I2C、CAN、USB、RTC、等。 单片机也称：微控制器MCU（Micro Controller Unit）单片机的发展n1976年：Intel公司，MCS-48，8位，采用了单片结构 ，即在一块芯片内含有8位CPU、定时/计数器、并行 I/O口、RAM和ROM等。主要用于工业领域。n1978年：Intel公司，MCS-51，8位，高性能单片机阶段，这类单片机的应用范围较广，并在不断的改进和 发展。n1982年：Intel公司，MCS-9
3、6， 16位，寄存器阵列结构，带有10位A/D转换器和高速输入/输出部件等。n1990年：ARM公司，ARM，32位，微控制器的全面 大发展。MCS-51单片机的特点n8位字长n64K的ROM+64K的RAM存储空间n2级优先级、5个中断源n2个16位定时/计数器n1个全双工的串行口n4个8位并行口n1个布尔处理机n片内时钟发生器n片内128字节RAMMCS-51单片机的类型和命名n按程序存储器类型划分：无ROM、掩模ROM、PROM、EPROMOTP、FlashROMn按程序存储器类型划分：n无ROM：80XXn掩模ROM、PROM：83XXnEPROM：87XXnOTP：97XXnFlas
4、hROM：89XX单片机的应用领域n自动控制n智能仪器仪表n数据采集n计算机外设n家用电器n军事n单片机地位（单片机能包打天下吗？）n单片机的发展问题 （51很快就被淘汰吗？）n单片机与嵌入式系统问题（单片机属不属于嵌入式系统？ ）第二章 MCS-51单片机的系统组成nMCS-51单片机的基本结构nCPUn时钟电路n复位电路n存储空间n基本输入输出n中断系统结构框图CPUnCPU由控制器和运算器组成n控制器：控制计算机系统操作的部件n运算器：由累加器、暂存器、程序状态字寄存器等组成。主要实现，算数运算和逻辑运算。时钟电路是一个振荡器给计算机提供工作节拍MOV A,#174 01 ADD A,#
5、224 02 MOV 30H,A F5 30000074 000101 000224 000302 0004F5 000530 0006 时钟电路MOVX A,DPTRE0H时钟电路C：30pfX：212Mhz012Mhz外部时钟接法HMOS CMOS复位电路n计算机在启动时，其各个部件要处于一个 给定的初始状态。n产生复位脉冲的电路ttVRSTVRSTvt复位之后的状态存储空间补充1：存储器n保存“数据”的单元电路随机存储器（RAM）只读存储器（ROM） 非易失存储器（ ROM,PROM,EPROM,OTP,EEROM,FLASH）n在单片机中有程序存储器数据存储器专用寄存器补充2：总线总线
6、就是数据传输的公共通道n数据总线传送内容n地址总线传送地点n控制总线如何传送（CPU负责管理总线）补充3：寻址是指CPU在执行指令时寻找操作数或操作数 地址（找“数”，数放在存储器中，存储器是有地址编号的。 寻址=寻找数据的地址）存储空间CPU能寻址的最大地址范围（通常以字节为单位，存储空间存储器）MCS-51单片机的存储空间内部数据存储器工作寄存器区位寻址区专用寄存器标 示 符名 称地 址 ACC B PSW SP DPTR P0 P1 P2 P3 IP IE TMOD TCON *T2CON TH0 TL0 TH1 TL1 *TH2 *TL2 *RLDH *RLDL SCON SBUF P
7、CON累加器 B寄存器 程序状态字 堆栈指针 数据指针（包括DPH和DPL） I/O口0 I/O口1 I/O口2 I/O口3 中断优先级控制 中断允许控制 定时器/计数器工作方式控制 定时器/计数器控制 定时器/计数器2控制 定时器/计数器0定时常数（高位字节） 定时器/计数器0定时常数（低位字节） 定时器/计数器1定时常数（高位字节） 定时器/计数器1定时常数（低位字节） 定时器/计数器2定时常数（高位字节） 定时器/计数器2定时常数（低位字节） 定时器/计数器2自动再装载（高位字节） 定时器/计数器2自动再装载（低位字节） 串行口控制 串行数据接收、发送缓冲器 电源控制0E0H 0F0H
8、0D0H 81H 83H和82H 80H 90H 0A0H 0B0H 0B8H 0A8H 89H 88H 0C8H 8CH 8AH 8DH 8BH 0CDH 0CCH 0CBH 0CAH 98H 99H 87H基本输入输出准双向口引脚图中断的概念当CPU正在处理某事件的 时候，外部发生的某一事 件请求CPU迅速去处理， 于是CPU暂时中止当前的 工作，转去处理所发生的 事件。中断服务处理完该 事件后，再返回到原来被 中止的地方继续原来的工 作，这样的过程称为中断 。正在执行的程序中断服务程序入口中断返回中 断 服 务 程 序中断的执行当发生中断请求并且允许，中断控制系统 选取优先级最高的中断申
9、请，执行：CPU将当前“程序指针（PC）”压入堆栈， 将中断控制系统提供的中断服务程序入口地址 付给PC即：跳转到中断服务程序当执行到中断返回指令时，将堆栈顶的数 据弹出，并付给PC即：返回中断处继续执 行被中断的程序。MCS-51单片机中断系统结构MCS-51的中断源1、INT0外部中断0请求，通过P3.2引脚输入。2、INT1外部中断1请求，通过P3.3引脚输入。3、T0定时器/计数器0溢出中断请求。4、T1定时器/计数器1溢出中断请求。5、TX/RX串行口中断请求。当串行口完成一帧数据的发送或接收时，便请求中断。中断标志位1、INT0IE0 TCON.32、INT1IE1 TCON.13
10、、T0TF0 TCON.5 4、T1TF1 TCON.7 5、TX/RXRI,TI SCON.0 ， SCON.1中断允许控制寄存器EAESET1EX1ET0EX0IE （A8H）AFH AEH ADH ACH ABH AAH A9H A8H中断优先级寄存器IPPSPT1PX1PT0PX0IP （B8H）BCH BBH BAH B9H B8H中断入口地址 第三章 MCS-51 指令系统n 指令系统概述n 程序状态寄存器n 寻址方式n MCS-51 的指令系统n指令：实现某种控制或运算的代码，每条 指令应该指出操作功能和操作对象等内容n程序：为解决某一问题的一系列指令构成 程序n计算机语言：指用
11、于人与计算机之间通讯 的语言 机器语言D8 , FD汇编语言DJNZ R0, $高级语言while(-i);指令格式MCS51单片机汇编语言指令的标准格式如下: 标号: 操作码 操作数1 , 操作数2 ; 注释 例：LOOP: MOV A ,10H ;(A)10H 机器吗：74 10操作数类型n位 1 bitn字节 8 bitn字16 bitn符号数：正数-原码0255负数-补码-128127 （ 80007F)BCD码和压缩BCD码寻址方式n寻址方式：表示指令中操作数所在的地址的方 法n立即寻址MOV A, 0FH n寄存器寻址MOV A, R0 n直接寻址MOV A，30H n寄存器间接寻
12、址MOV A，R0 n变址寻址MOVX A， A+DPTR n位寻址MOV C，00H 程序状态寄存器CY（PSW.7）进位标志位。 布尔处理机累加器 AC（PSW.6）辅助进位（或称半进位）标志。 F0（PSW.5）由用户定义的标志位。 RS1（PSW.4）、 RS0（PSW.3）工作寄存器组选择 位。 OV（PSW.2）溢出标志位。 PSW.1未定义位。 P（PSW.0）奇偶标志位。 POVRS0RS1F0ACCYPSW.7PSW.0指令分类n数据传送类（28条）n算术运算（24条）n逻辑运算（25条）n程序控制转移类（17条）n位操作类（17条）数据传送类1nMOV A , #dataM
13、OV A, #12nMOV A , Rn;(n:07)MOV A, R0nMOV A , direct;(direct:0255, 00HFFH)MOV A, 20HnMOV A , Ri;(i:01)MOV A, R0nMOV Rn , A MOV R1, AnMOV Rn , #dataMOV R0, #12nMOV Rn , directMOV R1, 20H数据传送类2nMOV direct , AMOV 30H, AnMOV direct , #dataMOV 30H, #23H nMOV direct , RnMOV 20H,R0nMOV direct , Ri MOV 40H,
14、R0nMOV direct , direct MOV 50H, 60HnMOV Ri , AMOV R1, AnMOV Ri , #data MOV R1, #34HnMOV Ri , direct MOV R1, 34H数据传送类3nMOV DPTR , #data16MOV DPTR, #1234HnMOVX A , RiMOVX A, R0 nMOVX Ri , AMOVX R0 ,A nMOVX A , DPTRnMOVX DPTR , AnMOVC A , A+DPTRnMOVC A , A+PC数据传送类4nXCHA , Rn;A RnnXCHA , directnXCHA , R
15、inXCHDA , Ri ;低4位交换，高4位不变nSWAP A;(D7-4) (D3-0)nPUSH direct;sp+1, direct(sp)nPOP direct; (sp) direct,sp-1 算数运算类1nADDA , #datanADDA , RnnADDA , directnADDA , RinADDCA , #datanADDCA , RnnADDCA , directnADDCA , Ri算数运算类2nINCA ;不影响标志位nINCRnnINCdirectnINCRinINCDPTRnDAA;十进制运算调整算数运算类3nSUBB A , #datanSUBB A , RnnSUBB A , directnSUBB A , RinDECA ;不影响标志位nDEC RnnDEC directnDEC Ri算数运算类4nMULAB(积：BA)nDIVAB(商：A 余：B)逻辑运算类1nANLA , #datanANL A , RnnANL A , directnANL A , RinANL direct , A nANL d
