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1、第一章 绪 论,本章重点： 1.单片机的发展及应用 2.常用单片机系列简介 主要内容： 本章主要介绍单片机的发展，基本的结构和特点；常用的单片机系列，单片机的应用模式和领域等。,单片机有两种基本结构形式： 一种是将程序存储器和数据存储器合用一个存储空间的结构，称为普林斯顿(Princeton)结构或称冯诺依曼结构； 另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构，称为哈佛(Har-vard)结构。Intel公司的MCS-51和80C51系列单片机采用的都是哈佛结构。 单片机的中央处理器(CPU)和通用微处理器基本相同，只是增设了“面向控制”的处理功能。 总线构成,二、 单片机的一般结
2、构及特点,第一节,第二章 MCS-51单片机的硬件结构与工作原理,本章重点： 1. MCS-51系列单片机存储器结构特点 2.单片机特殊功能寄存器的作用 3.不同场合下单片机引脚的复用功能 4.单片机的位处理功能及其作用 主要内容： 本章主要介绍MCS-51系列的8051的基本结构、工作原理以及存储器结构。介绍了并行I/O端口P0、P1、P2、P3口的基本工作原理和操作特点。MCS-51单片机的中断系统概述及中断的处理过程,一、MCS51单片微机的硬件组成 MCS51系列单片机的主要特性如下： 8位字长CPU和指令系统。 一个片内时钟振荡器和时钟电路。 64K外部数据存储器的地址空间。 64K
3、外部程序存储器的地址空间。 32条双向且分别可位寻址的IO口线。 128字节的片内RAM(52子系列为256字节)。 2个16位定时器计数器(52子系列为3个)。 具有2个优先级的5个中断源结构(52子系列有6个)。 一个全双工串行口。 1个布尔处理器。,第一节 MCS-51单片机的基本组成,第一节,采用40脚双列直插式封装的MCS5l系列单片机引脚图： 1、电源线和时钟信号线共4根 VCC，GND电源和地+5V电源供电， XTAL1(19脚)时钟振荡器输入端； XTAL2(18脚)时钟振荡器输出端； 2、控制线6根 RST复位信号，晶振工作后2个机器周期的高电平复位CPU. ALE地址锁存信
4、号访问外部存储器时该信号锁存低8位地址；无RAM时，ALE为晶振6分频； PSEN外部程序存储器读从程序存储器中取指令或读取数据时，该信号有效。 EA程序存储器有效地址，EA=1从内部开始执行程序；EA=0从外部开始执行程序； 3、I/O口线32根 MCS-51系列单片机P0、P1、P2、P3共32位，对应着芯片的32根引脚。,二、MCS51单片机的管脚功能,第一节,有关CPU时序的概念,1、振荡周期 晶振周期， 外接晶振一般为6MHz或12MHz,2、状态周期 为振荡周期的2倍,3、机器周期 为6个状态周期，12个振荡周期，执行指令以机器周期为基本单位,4、指令周期 CPU执行一条指令所需的
5、时间，需14个机器周期,第一节,1、若外接晶振 fOSC=12MHz时：,振荡周期1/6MHz1/6s 0.167s 状态周期 2(1/6s)=0.334s 机器周期 12(1/6s)= 2s 指令周期28s,振荡周期1/12MHz1/12s0.0833s 状态周期2(1/12s)=1/6s0.167s 机器周期12(1/12s)=1s 指令周期14s,2、若外接晶振 fOSC=6MHz时：,第一节,第二节 存储器组织与操作,存储器,程序存储器：存放程序和表格常数,数据存储器：存放中间结果，采集数据等,片内RAM,片外RAM,程序存储器,片内片外,数据存储器,片内片外统一编址的64K程序存储器
6、,64K片外数据存储器,256B片内数据存储器,8031无片内ROM,8051有4K片内ROM,最大配置,第四节,8031/8032无片内ROM，需外部扩展,8051/8751片内有4KROM/EPROM,片外60K,片内4K,第四节,1、堆栈指针SP（81H） Stack Pointer，是一8位专用寄存器，8位指针。 堆栈是一个特殊的存储区，设在片内RAM中， 复位时SP=07H。,2、数据指针DPTR（82H、83H） 16位寄存器，存放16位地址，可分为DPH和DPL两个8位寄存器使用。DPTR主要用于操作片外RAM。,3、I/O口P0P3 专用寄存器P0P3是输入输出端口P0P3的锁
7、存器。I/O口的操作没有专用指令，用操作RAM的指令。,4、程序计数器PC Program Counter，是一个16位的指针，存放将要执行指令的地址。用户不可读写它，复位时PC=0000H。,第四节,第三节 中断及中断源,一、中断（Interrupt) 1、CPU在执行程序时，CPU以外的设备请求停止现程序的执行，转去处理外设事件，处理后再回到原地执行，这一过程叫中断。,主程序,转移,中断程序,返回,断点,2、中断流程,继续,与子程序调用相似 但有本质的区别,第五节,第三章 MCS-51单片机的指令系统,本章重点： 1.指令的寻址方式 2.指令功能及使用方法,一、立即寻址,第一节 MCS51
8、单片机的寻址方式,寄存器中,存储器中数据存储器RAM或程序存储器ROM,操作数在哪里？,外部设备中,可以在指令中给出操作数或给出操作数的地址 把指令访问（或获得）操作数的方式，称为寻址方式,指令中直接给出,MOV A， #30H ；把立即数30H送给A,操作数就在指令中，称为立即数，用#号标识。,有7种寻址方式,第一节,二、直接寻址,指令中直接给出操作数所在的地址，用于访问片内RAM,MOV A， 30H ；将片内RAM中30H单元的内容给A,用直接寻址可以访问片内RAM的低128字节单元、位地址空间及SFR，且位地址空间和SFR只能用直接寻址。,三、寄存器寻址,操作数在寄存器中，指令中给出存
9、放操作数的寄存器 A、B、DPTR、R0R7,MOV A， R2 ；将R2中的内容给A,设30H单元中为05H （A） = ？,MOV A，#30H MOV R2，#0A5H MOV A，R2,程序执行后 A =？,第一节, 指令中通过寄存器给出操作数所在的地址，即寄存器中存放的是操作数的地址，还不是要找的操作数，称为指针方式 间接寻址用于访问RAM，包括片内RAM和片外RAM 能用于寄存器间接寻址的寄存器有：,四、寄存器间接寻址,MOV 30H，#0FFH MOV R0，#30H MOV A，R0,R0，R18位指针，主要用于访问片内RAM,DPTR16位指针，主要用于访问片外RAM,程序执
10、行后 A =？,片内RAM,(R0),FFH,例,第一节,MOV DPTR，#2000H MOVX A，DPTR,程序执行后 A =？,片外RAM,(DPTR),50H,五、变址寻址（基址加变址寻址）,以DPTR或PC为基址寄存器，A为变址寄存器，两者相加后的地址作为有效地址的寻址方式。,MOVC A，A+DPTR （查表）,MOVC A，A+PC （查表）,JMP A+DPTR （散转）,例,第一节,MOV A，#04H MOV DPTR，#2000H MOVC A，A+DPTR,程序执行后 A =？,ROM,(DPTR),55H,用于访问程序存储器，只读，不能写。 有效地址的计算：,(DP
11、TR + A) (PC + A),2004H,(DPTR+A),A、DPTR可以赋值，但PC不能赋值，由程序执行后PC当前值决定PC值，自动产生。,注意,55H,第一节, 相对跳转指令都是相对寻址 以PC当前值为基础，加上指令中给出的偏移量作为转移地址,六、相对寻址,相对寻址用于修改PC值，实现程序的分支转移 例如: SJMP 08H ；PCPC+2+08H,偏移量为一个8位带符号补码，范围为+127128,转移的目的地址=PC当前值+偏移量,LP：CPL P1.0 LCALL DELAY SJMP LP,一般用符号地址表示,PC当前值=指令地址+指令字节数,第一节,七、位寻址,指对能位寻址的
12、片内RAM区（20H2FH）、可位寻址的SFR进行位操作的寻址方式 。,位地址表示,MOV C，20H ；将20H位内容给CY SETB P1.7 ；置1，P1.7=1 CLR P1.7 ；清0，P1.7=0 MOV 20H，C ；CY的内容给20H位,1）直接位地址20H 2）位名称C、F0、OV 3）专用寄存器+位序号P1.0 4）单元地址加序号80H.6, 位地址与字节地址完全一样，由指令区分 指令中有多个操作数，可能有多种寻址方式 内部RAM与内部I/O口统一编址，外部RAM与外部I/O口统一编址，用相同的操作指令。,注意,第一节,一、指令格式,操作码指出CPU要做的操作代码,操作数指
13、出要操作的对象,例如：,ADD A， #05H,操作码,操作数, 单字节指令操作码和操作数在同一个字节中 双字节指令操作码一个字节，操作数一个字节 三字节指令操作码、操作数、操作数,MCS-51汇编语言语句的表示：,START：MOV A， #05H ；把05H给A,标号,操作码,操作数,注释,指令组成：,第二节 MCS51单片机的指令分类,1）标号 符号地址，字母开头，由16个字母组成，以冒号结束 2）操作码 指令助记符，后跟空格作分隔符 3）操作数 有多个操作数时，先目的操作数，后源操作数，用逗号分开 4）注释 说明解释作用，以分号开头,包括4个域（或称为字段），用分隔符隔开,指令系统：,
14、1、栈操作指令（隐含的SP是寄存器间接寻址），是一种数据传输操作，用SP为指针，MCS-51的堆栈是向上生成的（压栈时，SP增加；弹出时，SP减少）。压栈时，栈指针先加1，再传送；弹出时，先传送，再将栈指针减1。 2、对外部数据存储器或I/O口进行读/写操作时，只能使用寄存器间接寻址方式，指令助记符用MOVX ，其地址指针可用DPTR也可用Ri，这时高位地址可通过P2口传送，即执行这种指令之前，需将高位地址送到P2口锁存器。,指令系统：,输入指令：MOVX A, DPTR MOVX A, R0 MOVX A, R1 输出指令：MOVX DPTR, A MOVX R0, A MOVX R1, A
15、 特点：用于片外RAM和扩展IO口的输入输出数据，都要经过累加器中转。,指令系统：,3、MCS-51指令系统中提供了两条极为有用的查表指令，用户可以将常数以表格的形式存在程序存储器中，通过查表指令访问，把相应常数取出。 MOVC A，A+PC MOVC A，A+DPTR MOVC A，A+PC 是以PC为基地址，加上变址寄存器A中的内容（为无符号数），形成操作数的地址，把该地址单元的内容送到累加器A中。 注意：指令执行后，PC的内容不变，仍指向下一条指令的第一个字节。,指令系统：, MOVC A，A+DPTR 这以DPTR为基地址，加上变址寄存器A中的内容（为无符号数），形成操作数的地址，把该地址单元中的内容送到累加器A 中。指令执行后，DPTR的内容不变。,例1：,CPU执行指令消耗时间来延时，一般要用多重循环嵌套实现。内循环执行完，外循环执行一次。,解:,软件延时10ms，设fosc=12MHz，T机器=1us,ORG 0000H MOV R3，#10 ；外循环10次 LP1：MOV R2，#0FFH ；内循环255次
