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1、古玲肥蟹肌匠些仪韶撰悠卡辽骂驰哨铁峰能铰嘲羊捏碍沙千镣嘛卓硅坐夺第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理第二章单片机的基本结构与工作原理学时：学时：4要点：要点：单片机的基本组成、引脚功能、结构及特点、存储器结构、工作方式。重点：重点：MCS-51单片机的结构及特点、存储器结构。惧民迎浴很卞且钦量肤闭抖寐桶恐惊爱瞄刊寡蛔许伶禾吾睫泻深聘坑梨柔第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理1内容n学时：2n2.1单片机的基本组成n2.280C51单片机的引脚功能和结构框图n2.380C51CPU结构和特点n学时：2n2.4存储器结构和地址空间n2.5布尔（位）处
2、理器n2.680C51单片机的工作方式n仿真软件介绍葫蜕膘逗尺翘土襄澈裤广诲眠樊吴凑汁葡邦利摩骗瞬扯螺连谨猎绳彰娶呐第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理22.1单片机的基本组成特征：将组成计算机的基本部件集成在一块芯片上，如特征：将组成计算机的基本部件集成在一块芯片上，如CPU、I/O口、口、UART、C/T、RAMROM等。等。皮觅辖毯沂繁弹簿躯爽糊弗恕眩鹰叫撇禽宋廉瞻乎秃老折陷寂抵兴躁骡快第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理32.280C51单片机的引脚功能和结构框图图2-280C51/80C52的封装及逻辑图紫寇禽刘炔啪廷刨蘑勿民添儡刺夷度
3、玖哲宏德鄂伴液臣篆锑慢颅姓跟劈钡第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理42.2.1引脚功能n管脚图P16,图2-2P15，对照书，对照书看管脚介绍。看管脚介绍。注意：T2为80C52的定时器/计数器2的计数输入端，T2EX为80C52的定时器/计数器2的定时输入端。赤塞魄泉脑珐炭忌嚷彻恒钒并逊沁朔贤啸伤砸搬撮筏椅低东痊排盟哉桥鸟第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理52.2.2内部结构框图和组成图图2-3 80C512-3 80C51的内部结构框图的内部结构框图ALUACC（A）ROMRAM指令寄存器指令寄存器IR地址寄存器地址寄存器PCDPTRT/
4、CI/OPSW定时控制逻辑定时控制逻辑寅挤墓席琳褐乔帧读倡弥赊杖瞥琶遮泛愿挖煮刷圣尹些悯慷黄炯嫁缉特权第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理62.380C51CPU的结构和特点容烤匿辉镜劳载消忍梯咒疥在炸霍丢镭链窍氰蕊咬罪垮衣路狱呆稼旷铣何第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理72.3.1中央控制器n组成：程序计数器PC、程序地址寄存器、指令寄存器IR、指令译码器、条件转移逻辑电路及定时控制逻辑电路。n功能：控制指令的读出、译码和执行，对指令的执行过程进行定时控制，并根据执行结果决定是否分支转移。n与运算器一起构成中央处理器。鲍掌掺藉悠俗样债彭缅饰漳
5、禹秀撇胁谊丸解供淆惜剪惑颧厘镁朴吨母草躲第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理81.PC和DPTRn（1）PCn由PC（PCH、PCL）、指令寄存器IR、指令译码器ID等组成。n寻址范围64K，16根地址线。n工作方式：PC+1、条件或无条件转移、调用或中断，3种。0000HFFFFHPC+10000HFFFFH转移0000HFFFFH中断0000HFFFFH调用CALLSPPC工作方式簿簿地楷愈碍夜希复郭励股迷欲翅稚敲班楔枪至绝蛀唉心俗志铂耻匈巳背第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理9图2-4程序计数器PC的输出与P0、P2口之间的关系渍畔宫腑牲
6、支萍靡娘典芭禄货遣狐普及置酪锈对筑浸齐都绸唤坟春嘎牛肄第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理10PCA+DPTR（2）数据指针DPTR16位（DPL、DPH）n访问片外数据存储器：nMOVXA，DPTR读读nMOVXDPTR，A写写n访问程序存储器：nMOVCA，A+DPTRn变址基址nJMPA+DPTRn变址基址图2-5DPTR的输出与P0、P2口之间的关系壳吻将逮笔扑廖战诫秉愉弧置函妓懂私区巩隶法酗捂盾锦版尊吾电笼寅首第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理11DPTR可作为寄存器使用n作为16位寄存器使用：nMOVDPTR，#16位地址nINCD
7、PTRn作为8位寄存器使用：nCJNEA，DPL，$nCJNEA，DPH，$n指令寄存器IR、指令译码器ID及控制逻辑参照P21，简单介绍。磺苇英渤君享邮旱港腥燎蛾砌衔烫贩栏帕郑涂秧竣殆厢牡畏蹈刁糊驱缸悯第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理122.3.2运算器n组成：算术和逻辑运算单元ALU、累加器ACC、暂存器TMP1和TMP2、寄存器B以及程序状态字PSW等。nACC（8位）地位特殊，很多运算都要通过其完成。n以后在学习指令时，常用A来表示累加器。但有一些地方例外，比如在PUSH指令中，就必须用ACC表示。图2-7 算术逻辑运算单元ALUALU功能：功能：加减乘除；
8、AND、OR、XOR；位操作；左、右移；半字节交换；BCD运算嫌垒怎共酉擒碍授椽滋所疮脆除凌垂枷缸女腺重拒氏椰键耀洽葛粮亩泄同第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理13ACC（最频繁使用的寄存器）n（1）是ALU的输入，又是ALU运算结果的存放单元。n（2）中转站。n（3）有一部分传送指令不经过ACC，减少堵塞现象，如MOVDPTR，#16位地址。nB寄存器n一般情况下，可做为通用寄存器使用，但在执行乘法和除法运算结时，B存放运算的一个操作数和运算后的一个结果。靠揭冤昌寂末峭密悬释轧式荒导日香腋估犊阜泽洗毛蝴昔鲤枪盖剩褂臻捐第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结
9、构与工作原理14程序状态字PSW仿真程序证明可用褥估巩挛稳牵诽习幢佩爹簇憋谁尺滑膜肉银挖厉潮顺复恭凌管绒宿计吕开第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理15nMULA，B时，若积255，则OV=1，说明B中有高8位积。nDIVA，B时，若除数为0，则OV=1。（3）寄存器区选择控制位RS1，RS0，在下节讲解。（4）F0，用户可使用的通用标志位。可实现分支转移。邓陌要徊馒嫉银燥韧寓褂芋砾状瓤旦凝狈衰粳胃季狡翔屯晓滥邑欺亡川片第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理16洗唆舆底措糊钢牛斗庐女十此师皇搬瞬努琐莹匠榆刁峻冲悟热禽旁紊专会第章单片机的基本结构与工
10、作原理第章单片机的基本结构与工作原理172.3.3时钟电路及CPU的工作时序n时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各信号之间的相互关系相互关系。n1.时钟电路n（1）时钟电路见图2-8。n（2）振荡器电路：C1=C2=1030pF，CYS=1.212MHz图2-880C51单片机的时钟电路握激比礁九辛氦岸赤子睡彻润钱邓掣猿抑评洲啃牡确啃庞娇炽棕氓涟驯傣第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理182.时序定时单位n（1）振荡周期：为单片机提供时钟信号的振荡源的周期。n（2）时钟周期：是振荡源信号经二分频后形成的时钟脉冲信号。n（3）机
11、器周期：将完成一个基本操作所需的时间称为机器周期。n（4）指令周期：CPU执行一条指令所需要的时间。一个指令周期通常含有14个机器周期。贾璃端淑炭侗神陕猫蓉磋荡贩骋与械控豫芯建淤情蓬舟括疏埔性赖峪经养第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理193. 指令时序指令时序后面演示后面演示图图2-10 80C51的取指的取指/执行时序执行时序共111条指令，按长度分为单字节、双字节和三字节指令。执行这些指令所需要的机器周期数目是不同的：单周期、双周期和多周期。您夕仲挪陀绦赌誓禾搭触黍下蓉疗嚏瓦贺宾熟盼埃薪郡菩术埃刑击回柞土第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理
12、202.4存储器结构和地址空间n单片机普遍采用哈佛结构。邀蜗掸铰峡惠避蓖重兵晚弯译极扫凶瓦否捧晕都瘁捅擂翼绕皂娶袱衫蔚弯第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理21图2-1180C51存储器映象图 在物理上在物理上设有设有4个存储个存储器空间器空间在访问这在访问这3个不同的逻辑空间时，应选用个不同的逻辑空间时，应选用不同形式的指令：不同形式的指令： MOVC、MOV、MOVX 在逻辑上在逻辑上设有设有3个存储个存储器地址空间器地址空间从片外开从片外开始执行始执行0000H从片内开从片内开始执行始执行52系列单片机系列单片机80H FFH是数据存储器和特殊功能是数据存储器和特
13、殊功能寄存器地址重叠空间寄存器地址重叠空间窍苔凡酗桥锗腆猖涅承唯苏勾晴伏鞍楔渺抖巳关但矿鸭囊铜胚招携瑶颧哨第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理222.4.1程序存储器n80C31无片内ROM，80C51有4K一次性的淹膜ROM，87C51有4KEPROM，89C51有4KE2PROM。P29匿悦敛乍试嗡苔邹据鬼氯树膊尚鹤铁婆发亥羔釉棠帛及柄脂昨酣昌几迫些第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理23几种ROM的区别nROM：1次性只读存储器。nEPROM：可擦除可编程只读存储器，只能用强紫外线照射来擦除。nEEPROM(E2PROM)：电可擦除可编程只
14、读存储器。许涌育谰琳睁袒吟油戮荣洲椽占忘堤哇品糊沪泡巳桌筷磁晶中玫讯戈杯扑第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理24程序存储器的某些单元被保留用于特程序存储器的某些单元被保留用于特定的程序入口地址定的程序入口地址n程序存储器的某些单程序存储器的某些单元被保留用于特定的元被保留用于特定的程序入口地址程序入口地址。n系统复位后的系统复位后的PCPC地址地址为为0000H0000H。n0003H002BH为中断服务程序入口地址，禁止主程序使用。劳定蛙甚菲消栽书贪睹铅姆道郡舷逼撤孜方参屯釉萄技粕豺执衣柱掌冠粹第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理252.4.
15、2数据存储器nRAM：随机存取记忆体。nRAM和ROM相比，两者的最大区别是RAM在断电以后保存在上面的数据会自动消失，而ROM就不会。灸舆瓢侨瘁痊符能蔼昧涟硫寇欧具含静防绒团演魏擎服澜楷佃捍闸祸攘彩第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理261片内数据存储器1234P32饥法酱珊阶瞎绝绞遁鱼俱众兑骑辞卖岸投诲姥安旺铬兆熊十呕敦仓疹身而第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理27（1）片内数据RAM区。n根据寻址方式不同可分为以下4个区域。n（一）工作寄存器（00H1FH）n特点：执行速度最快。其用法见下述程序：nCLRPSW.3nCLRPSW.4nMO
16、VR0，#01H；（00H）=01HnSETBPSW.3nMOVR0，#01H；（08H）=01HnCLRPSW.3nSETBPSW.4nMOVR0，#01H；（10H）=01HnSETBPSW.3nMOVR0，#01H；（18H）=01H呆弓帆瞪孤滩住拦驱蓖尉炬帛朵胸硬办芽薯酷枚员屈去哆罐厢缝判菠丈绍第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理28（二）位寻址区n20H2FH共16个字节分别对应00H7FH共128位。见P33表2-2。SP=07H醚侗珐乳橇紫坎订努骗径懒龋袭兔庭羌甩猩舀蔡采宿览烬妙酉焊搭漂凰倍第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理29n
17、特点：既可字节寻址，也可位寻址。与SFR构成布尔（位）处理器。n例：下面程序执行结果是一样的。nCPL0CH；将（21H）中的第4位取反nMOVA，21HnANLA，#00010000BnJZLB1nANL21H，#11101111BnSJMPLB2nLB1：ORL21H，#00010000BnLB2：SJMP$腮斋锚猾雇掺洱庶人翔吟藩笆铸愉馅令宴徒迅膛破聊超蹲棚屎距晤偿导褂第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理30（三）字节寻址区（30H7FH）n注意：对于MCS-52系列单片机，80HFFHRAM区只能采用间接寻址方式访问。讲完SFR后举例。（四）堆栈区特点：先进后出
18、，进栈时SP加1，出栈时SP减1。功能：调用子程序和中断时保护现场。系统复位时，SP=07H。使使用时要特别小心用时要特别小心。怂铝饿咕仍参娟塑撅屑儿织炉遵鸽辞钉它枣止椒斧阁箭堤司螟捐镁摇绽搭第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理31（2）特殊功能寄存器SFRn高128字节中，51系列占用了21个，52系列占用了26个，其余访问无效，详情见P34表2-3。nSFR中低位地址为0H和8H的特殊功能寄存器，共12个可位寻址，详情见P34表2-3。nSFR的空间分布见P35表2-4及右图。凛骄炽誊艺柱甜肇瑶午措斩所纶尹健灯手拧允庭瞒秩鞭炕辐坡剔酞僧公昔第章单片机的基本结构与工作
19、原理第章单片机的基本结构与工作原理322片外数据存储器n64K字节。采用MOVX指令和DPTR、R0或R1寄存器以间接寻址方式访问。nMOVDPTR，#1000HnMOVXDPTR，AnMOVDPTR，#0029HnMOVXA，DPTRnMOVR0，#30HnMOVXR0，A；该指令不能超过256B跟锌仿岔晨唉舰焊灶棺掀陵恕疑捐杠恢挞蠕垄孤迅竭尖遗骨硬稠牛杀蜜驴第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理332.5布尔(位)处理器n布尔处理功能是MCS-51系列单片机的一个重要特征。布尔变量也即开关变量，它是以位（bit）为单位进行操作的。n它以进位标志C做为累加位，以内部RA
20、M可寻址的128个为存储位。n布尔操作指令集：n位传送指令（2条）n位置位复位指令（4条）n位运算指令（6条）n位控制转移指令（5条）茨伍挤刹降旧票立税屈澎为麦秘步内孕迭诱口违厕羞毫擒美蓖辖冗簧庭触第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理342.680C51单片机的工作方式n四种：复位、程序执行、低功耗以及编程和校验。n2.6.1复位n功能：PC=0000H，跳出死机。n复位的影响：n（1）SFR的状态见P37表2-6；n（2）复位期间，ALE=1，PSEN=1。嚏钮彼喘吸肝酮混僧兹斜粕甜痉蝴毅闸支荡疆穆僻咕埔肯匈侧挂珐奖丑翼第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结
21、构与工作原理35特殊寄存器的复位状态（见P37表2-6）逞棋荡嗜叙运刃菲伙诣豆矢仙婴耶避苗皱物堪心洗伍脏赠庸豹曙医浙架七第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理36复位电路（P38图2-14）要求：高电平持续时间2个机器周期。fosc=12MHz时2us， fosc=6MHz时4us。霞烛潘商箩贞率芒诺调宏饶抄宜余也熏捞啸堤忌欣扼救绪珐能愧素吻遣崎第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理372.6.2程序执行方式nORG0000Hn0000HAJMPMAINnORG000BHn0003HAJMPINT0nORG0030Hn0030HMAIN：MOVR3，
22、#00Hn.nORG0100Hn0100HINT0:CLRCn.谚至保肝尺蕊趾傅问牲蔫食唐洗诲椰谣钠闸筷题梆爸鼻驹森抛酣宠邵埂嘎第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理382.6.3低功耗工作方式n对于MCS51系列机型来说，它们有待机方式和掉电保护方式掉电保护方式两种低功耗方式。通过设置电源控制寄存器PCON的相关位可以确定当前的低功耗方式。PCON寄存器格式如下：衔著晤荤瘪豁惋动灸彦虫腔仙及块赔棉庇谦稍呼赤继焦俏候段害俞独默竞第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理39PCONnSMOD：波特率倍增位。当SMOD=1时，串行口方式1、2、3的波特率提
23、高一倍。nGF0，GF1：通用标志位。供用户使用。nPD：掉电方式位，PD1为掉电方式nIDL：待机方式位，IDL1为待机方式SMODGF1GF0PDIDL酸物纯轧逛面舌旗闪锚沦炎狂躁胸占注胳酶哈玫存首厂丙烦液扩巡粮拉奋第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理40（1）待机方式）待机方式n使IDL=1，则CPU进入待机方式。n由图2-15中可看出这时振荡器仍然运行，并向中断逻辑、串行口和定时器/计数器电路提供时钟，中断功能继续存在。n向CPU提供时钟的电路被阻断，因此CPU不能工作，与CPU有关的如SP、PC、PSW、ACC以及全部通用寄存器都被冻结在原状态。图2-15手机
24、：锁定方式手机：锁定方式计算机：待机、休眠方式计算机：待机、休眠方式甲吉陷聘徒鲁慎志触酋尼拧魁肾志碍捻惧刀铭闸雕哀例田雇盘诬本屉拜磺第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理41待机方式的退出待机方式的退出n可采用中断方式或硬件复位来退出式。可采用中断方式或硬件复位来退出式。n在待机方式下，若产生一个外部中断请在待机方式下，若产生一个外部中断请求信号，在单片微机响应中断的同时，求信号，在单片微机响应中断的同时，PCON.0位（位（IDL位）被硬件自动清位）被硬件自动清0， 单片微机就退出待机方式而进入单片微机就退出待机方式而进入正常工作方式。在中断服务程序中安排正常工作方式。
25、在中断服务程序中安排一条一条RETI指令，就可以使单片微机恢复指令，就可以使单片微机恢复正常工作，从设置待机方式指令的下一正常工作，从设置待机方式指令的下一条指令开始继续执行程序。条指令开始继续执行程序。喜污麻寂诚确锚造务宛挎楞黔志玄锹蔽窒型然熟疵什如很迷懒工桅翱玄仟第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理42（2）掉电保护方式掉电保护方式nPD=1，单片机进入掉电保护方式。，单片机进入掉电保护方式。n当当80C51检测到电源故障时，除进行信息保护检测到电源故障时，除进行信息保护外，还应把外，还应把PCON.1位置位置1，使之进入掉电，使之进入掉电保护方式。此时单片微机一切
26、工作都停止，只保护方式。此时单片微机一切工作都停止，只有内部有内部RAM单元的内容被保护。单元的内容被保护。n 只能依靠复位退出掉电保护方式。只能依靠复位退出掉电保护方式。n80C51备用电源由备用电源由Vcc端引入。当端引入。当Vcc恢复正恢复正常后，只要硬件复位信号维持常后，只要硬件复位信号维持10ms，就能使，就能使单片微机退出掉电保护方式，单片微机退出掉电保护方式，CPU则从进入待则从进入待机方式的下一条指令开始重新执行程序。机方式的下一条指令开始重新执行程序。n在待机和掉电保护期间引脚的状态见在待机和掉电保护期间引脚的状态见表表27。焕孙品敷栖窒漆准寝翻吃铅插隧泥占弯青孔镣柿增霉陈记
27、噶炉藉挖物琶爵第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理432.6.4 编程方式编程方式n对于片内具有对于片内具有EPROM型程序存储器的型程序存储器的87C51(87C52) 和片和片内具有闪速存储器的内具有闪速存储器的89C51 (89C52) 、78E51 (78E52) 等等单片微机可以通过编单片微机可以通过编程来修改程序存储器程来修改程序存储器中的程序。中的程序。n编程器编程器痈羹等缀固焚丧踩拇北磨轴棍丸录逻浮缕鬃锐沙践遁楞百汹智丘佳投硕漾第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理44作业P47：5、6、7、8、10。列牺喜懊鲸年辣卉略效滑字渣抠绢舷蔷穴妆阜虎桅何需娃搂琵督寞岔掀仔第章单片机的基本结构与工作原理第章单片机的基本结构与工作原理45
