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1、华中科技大学文华学院华中科技大学文华学院单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术任课教师：范任课教师：范 娟娟华中科技大学文华学院华中科技大学文华学院第第 1 1章章 MCS-51MCS-51单片机结构单片机结构1.11.1 MCS-51MCS-51单片机单片机内部内部结构结构1.21.2 存储器存储器1.3 1.3 特殊功能寄存器特殊功能寄存器1.41.4 时钟电路与复位电路时钟电路与复位电路华中科技大学文华学院华中科技大学文华学院课程回顾课程回顾时钟电路CPUROMRAMT0 T1中断系统串行接口并行接口P0 P1 P2 P3TXD RXDINT0 INT1定时计数器结构框图课程回顾课程回
2、顾华中科技大学文华学院华中科技大学文华学院片内数据存储器空间分布图片内数据存储器空间分布图课程回顾课程回顾华中科技大学文华学院华中科技大学文华学院特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFR (SFR (Special Functional RegisterSpecial Functional Register) ) 见见表表2-72-7与与ALUALU相关的（相关的（3 3个）个）A Register (Accumulator)：累加器，通常用A或ACC 表示。可字节寻址(E0H)，也可位寻址(E0HE7H)B RegisterB Register：暂存寄存器，在做乘、除法时放乘数或 除数及结果。PS
3、W (Program Status Word )PSW (Program Status Word )：8位寄存器，用于 作为程序运行状态的标志。这是一个很重要的部件， 里面存放了CPU工作时的很多状态，借此，我们可以了 解CPU的当前状态，并作出相应的处理。华中科技大学文华学院华中科技大学文华学院存储器存储器发展趋势：发展趋势：高高128128个单元个单元离散分布有21个 特殊功能寄存器SFR 。(Specific Function register）11个可以进行 位寻址。特别提示：对 SFR只能使用直接 寻址方式，书写时 可使用寄存器符号 ，也可用寄存器单 元地址。RS1RS1、RS0RS
4、0：工作寄存器组选择位。工作寄存器组选择位。P P：奇偶校验位，它用来表示累加器奇偶校验位，它用来表示累加器A A内容中二进制数内容中二进制数“1”1”的的 个数的奇偶性。若为奇数，则个数的奇偶性。若为奇数，则P=1P=1，否则为否则为0 0。OVOV：溢出标志位。有符号数运算时，如果发生溢出，溢出标志位。有符号数运算时，如果发生溢出，OVOV置置 “1”1”，否则清，否则清“0”0”。F0F0：用户标志位。作为软件标志，由编程人员决定何时使用用户标志位。作为软件标志，由编程人员决定何时使用华中科技大学文华学院华中科技大学文华学院特殊功能寄存器特殊功能寄存器D7HD6HD5H D4H D3H
5、D2H D1H D0HCY AC F0 RS1 RS0 OV PPSW位地址CYCY：进位标志。加减运算时，保存最高位进位、借位状态进位标志。加减运算时，保存最高位进位、借位状态ACAC：半进位标志半进位标志华中科技大学文华学院华中科技大学文华学院特殊功能寄存器特殊功能寄存器 与指针相关的（与指针相关的（2 2个）个）SP (Stack Pointer)：堆栈指针堆栈指针，8 8位寄存器，用来位寄存器，用来 指定堆栈的栈顶位置，初值为指定堆栈的栈顶位置，初值为07H07H。它是加它是加1 1计数。计数。DPTR (Data Pointer)DPTR (Data Pointer)（分成（分成DP
6、HDPH、DPLDPL两个）：两个）： 数据指针可以用它来访问外部数据存储器中的任一单数据指针可以用它来访问外部数据存储器中的任一单 元，也可以作为通用寄存器来用，由我们自已决定如元，也可以作为通用寄存器来用，由我们自已决定如 何使用。何使用。 与端口相关的（与端口相关的（7 7个）个）P0P0、P1P1、P2P2、P3P3 SCON SCON （Serial Serial port port Control Control registerregister）SBUF SBUF （Serial Serial d date Bufferate Buffer）PCON PCON （Power Co
7、ntrol Power Control r registeregister） 华中科技大学文华学院华中科技大学文华学院特殊功能寄存器特殊功能寄存器与定时与定时/ /计数器相关的（计数器相关的（6 6个）个）与中断相关的（与中断相关的（2 2个）个）TMODTMOD（Timer /Counter Mode Control registerTimer /Counter Mode Control register）TCON TCON （Timer /Counter Control register Timer /Counter Control register ）TH0TH0、TL0 TL0 、TH
8、1TH1、TL1TL1：分别是分别是Timer0Timer0、Timer1Timer1的记数初值寄存器的记数初值寄存器。IP (Interrupt Priority IP (Interrupt Priority r register)egister) IE (Interrupt Enable IE (Interrupt Enable r register)egister)华中科技大学文华学院华中科技大学文华学院堆栈堆栈标准标准5151系列单片机的内部系列单片机的内部RAMRAM堆栈堆栈 堆栈是在RAM区中划定的一个区域，对该区域 RAM单元的读写操作必须遵守特定的顺序。比如先进 先出，或先进后
9、出先进后出原则。 堆栈的作用主要用在子程序的调用过程中或作为特 殊的数据交换区。 堆栈的开辟堆栈的开辟 栈顶的位置由SP（堆栈指针）寄存器指示。 复位时SP的初值为07H，在系统初始化时可以根据用户 的需要重新设置。 标准8051的堆栈一般设在30H7FH的范围内。PUSH PUSH PUSH 华中科技大学文华学院华中科技大学文华学院40H 41H 42H5151单片机的数据存储器管理单片机的数据存储器管理 标准51系列单片机的内部RAM堆栈 堆栈的操作65H 64H 63H 62H 61H 栈 底60H59H 内部RAM40H 41H 42H入栈过程65H 64H 63H 62H 61H 栈
10、 底60H59H 内部RAMPOP 42H POP 41H POP 40H出栈过程先进后出 后进先出40H40H41H41H42H42H华中科技大学文华学院华中科技大学文华学院时钟电路与复位电路时钟电路与复位电路一、一、MCS-51MCS-51单片机的基本电路单片机的基本电路 接电源接电源 时钟电路时钟电路 复位电路复位电路 存储器设置电路存储器设置电路华中科技大学文华学院华中科技大学文华学院时钟电路与复位电路时钟电路与复位电路 一、时钟电路与时序一、时钟电路与时序时钟电路时钟电路用于产生MSC-51单片机工作时所需的时 钟信号。1.1.时钟产生方式时钟产生方式内部振荡方式内部振荡方式各指令的
11、微操作在时间上有严格的次序，这种微 操作的时间次序称为时序时序。华中科技大学文华学院华中科技大学文华学院时钟电路与复位电路时钟电路与复位电路时钟脉冲产 生电路外部时钟方式外部时钟方式华中科技大学文华学院华中科技大学文华学院时钟电路与复位电路时钟电路与复位电路 2.2.时钟信号时钟信号 振荡周期：振荡周期：晶振的振荡周期，又称时钟周期，其大小是时钟信号频率（fosc）的倒数。状态周期：状态周期：振荡频率经单片机内的二分频器分频后提供给片内CPU的时钟周期，由2个时钟周期组成。机器周期：机器周期：由12个时钟周期或6个状态周期组成 指令周期：指令周期：执行一条指令所需的时间。一个指令周期由14个机
12、器周期组成。单周期指令一个机器周期 双周期指令两个机器周期 乘除两条指令四个机器周期华中科技大学文华学院华中科技大学文华学院时钟电路与复位电路时钟电路与复位电路P1P2S1 P1P2S2 P1P2S3 P1P2S4 P1P2S5 P1P2S6机器周期状态周期振荡周期1 1个机器周期个机器周期=6=6个状态周期个状态周期=12=12个时钟周期个时钟周期华中科技大学文华学院华中科技大学文华学院时钟电路与复位电路时钟电路与复位电路二、复位电路二、复位电路复位复位是使单片机或系统中的其他部件处于某种确 定的初始状态。MCS-51系列的单片机复位方法复位方法为：在RST上加一个 维持两个机器周期以上的高
13、电平，则单片机被复位。常用的常用的MCS-51MCS-51单片机复位电路单片机复位电路 上电自动复位电路 手动复位电路 “看门狗”复位电路华中科技大学文华学院华中科技大学文华学院阻容上电自动复位电路单片机可靠复位条件单片机可靠复位条件: : 使使RSTRST引脚持续引脚持续10 ms10 ms以上以上高电平高电平( (外外 部时钟部时钟12MHz)12MHz) 这种电路利用电容上电压不这种电路利用电容上电压不 能突变而是按指数规律上升能突变而是按指数规律上升 或下降的特性或下降的特性 , ,产生所需的产生所需的 复位脉冲复位脉冲 优点：使用最为普遍且成本低优点：使用最为普遍且成本低 廉的复位电
14、路廉的复位电路 缺点：在电源出现瞬时跌落的缺点：在电源出现瞬时跌落的 情况下，将无法获得参数符合情况下，将无法获得参数符合 要求的复位脉冲或根本无法产要求的复位脉冲或根本无法产 生复位脉冲。生复位脉冲。华中科技大学文华学院华中科技大学文华学院手动复位电路在系统运行过程中 ，有时可能需要对系统 进行复位，以避免对硬 件经常加电或断电而造 成的伤害，我们可以采 用手动复位的方式。具 体的电路如图所示。按键复位是通过按压键 使复位端经电阻与VCC接 通得到短时的高电平。华中科技大学文华学院华中科技大学文华学院“ “看门狗看门狗” ”复位电路复位电路华中科技大学文华学院华中科技大学文华学院寄存器寄存器
15、初始状初始状态值态值态值态值寄存器寄存器初始状初始状态值态值态值态值 PCPC0000H0000HTMODTMOD00H00HACCACC00H00HTCONTCON00H00HB B00H00HTH0TH000H00H PSWPSW00H00HTL0TL000H00H SPSP07H07HTH1TH100H00H DPTRDPTR0000H0000HTL1TL100H00H P0P0、P1P1 P2P2、P3P30FFH0FFHSCONSCON00H00HIPIPXXX00000BXXX00000BPCONPCON0XX00000B0XX00000B IEIE0XX00000B0XX00000BSBUFSBUF不定不定复位后单片机各单元的初始状态复位后单片机各单元的初始状态华中科技大学文华学院华中科技大学文华学院谢谢 谢！谢！
