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1、主讲：李 营QQ: 43965356Tel: 13411390910机电教研室机电教研室 实训四号楼实训四号楼 208内容回顾内容回顾单片机的特点与应用单片机的特点与应用单片机的结构单片机的结构 CPU 存储器存储器 MCS-51MCS-51的程序存储器配置的程序存储器配置MCS-51MCS-51的数据存储器配置的数据存储器配置1.1.工作寄存器区工作寄存器区低端低端3232个字节分成个字节分成4 4个工作寄存器组，每组个工作寄存器组，每组8 8个单个单元。元。当前工作寄存器组的机制当前工作寄存器组的机制便于快速现场保护。便于快速现场保护。 PSW的的RS1、RS0决定当前工作寄存器组号决定当
2、前工作寄存器组号 寄存器寄存器0组组 ：地址：地址00H07H；寄存器寄存器1组组 ：地址：地址08H0FH；寄存器寄存器2组组 ：地址：地址10H17H；寄存器寄存器3组组 ：地址：地址18H1FH。2.2.位寻址区位寻址区位寻址区之后的位寻址区之后的30H至至7FH共共8080个字节个字节为通用为通用RAM区。这些单元可以作为数据缓区。这些单元可以作为数据缓冲器使用。这一区域的操作指令非常丰富，冲器使用。这一区域的操作指令非常丰富，数据处理方便灵活。数据处理方便灵活。在实际应用中，常需在在实际应用中，常需在RAM区设置堆区设置堆栈。栈。MCS-51的堆栈一般设在的堆栈一般设在30H7FH的
3、范的范围内。栈顶的位置由围内。栈顶的位置由SP寄存器指示。复位寄存器指示。复位时时SP的初值为的初值为07H，在系统初始化时可以，在系统初始化时可以重新设置。重新设置。3.3.通用通用RAMRAM区区4.MCS-514.MCS-51的特殊功能寄存器（的特殊功能寄存器（SFRSFR）（specialfunctionregister）1111个可位寻址个可位寻址与运算器相关的寄存器（与运算器相关的寄存器（3 3个）个）指针类寄存器（指针类寄存器（3 3个）个）与与I/O口相关的寄存器（口相关的寄存器（7 7个）个）与中断相关的寄存器（与中断相关的寄存器（2 2个）个）与定时器与定时器/ /计数器相
4、关的寄存器（计数器相关的寄存器（6 6个）个）P34 P34 表表2-42-4与运算器相关的寄存器（与运算器相关的寄存器（3 3个）个）累加器累加器ACC，8位。用于向位。用于向ALU提供操作数，许多运提供操作数，许多运算的结果也存放在累加器中；算的结果也存放在累加器中；寄存器寄存器B，8位。主要用于乘、除法运算。也可以作为位。主要用于乘、除法运算。也可以作为RAM的一个单元使用；的一个单元使用；程序状态字寄存器程序状态字寄存器PSW，8位。位。CyACF0RS1RS0OVPD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0CY（PSW.7）进位标志位。进位标志位。AC（PSW.6）辅助进位（或称
5、半进位）标志。辅助进位（或称半进位）标志。F0（PSW.5）由用户定义的标志位。由用户定义的标志位。RS1（PSW.4）、）、RS0（PSW.3）工作寄存器工作寄存器组选择位。组选择位。OV（PSW.2）溢出标志位。溢出标志位。由硬件置位或清由硬件置位或清零。零。 P（PSW.0）：奇偶标志位。：奇偶标志位。ACC中结果有奇数个中结果有奇数个1时时P=1，否则，否则P=0。CyACF0RS1RS0OVPD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0RS1RS1、 RS0 RS0与片内工作寄存器组的对应关系与片内工作寄存器组的对应关系 RS1RS0寄存器组寄存器组片内片内PAM地址地址通用寄存器
6、名称通用寄存器名称000组组00H07HR0R7011组组08H0FHR0R7102组组10H17HR0R7013组组18H1FHR0R7堆栈指针堆栈指针SP，8位。它总是指向栈顶。位。它总是指向栈顶。堆栈操作遵循堆栈操作遵循“后进先出后进先出”的原则，入栈操作时，的原则，入栈操作时，SP先加先加1，数据再压入，数据再压入SP指向的单元。出栈操作时，指向的单元。出栈操作时，先将先将SP指向的单元的数据弹出，然后，指向的单元的数据弹出，然后，SP再减再减1，这时这时SP指向的单元是新的栈顶。可见，指向的单元是新的栈顶。可见，MCS-51单单片机的堆栈区是向地址增大的方向生成的。片机的堆栈区是向地
7、址增大的方向生成的。数据指针数据指针DPTR，16位。用来存放位。用来存放16位的地址。位的地址。它由两个它由两个8位的寄存器位的寄存器DPH和和DPL组成。间接寻组成。间接寻址或变址寻址可访问片外的址或变址寻址可访问片外的64KB范围的范围的RAM或或ROM数据。数据。 指针类寄存器（指针类寄存器（3 3个）个）与与I/O口相关的寄存器（口相关的寄存器（7 7个）个）并行并行I/O口口P0、P1、P2、P3，均为，均为8位；位；串行口数据缓冲器串行口数据缓冲器SBUF(serialbuffer)；串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCON；串行通讯波特率倍增寄存器串行通讯波特率倍增寄存器PCO
8、N（一些位（一些位还与电源控制相关，所以又称为电源控制寄还与电源控制相关，所以又称为电源控制寄存器）。存器）。与中断相关的寄存器（与中断相关的寄存器（2 2个）个）中断允许控制寄存器中断允许控制寄存器IE（interruptenable）；中断优先级控制寄存器中断优先级控制寄存器IP（interruptpriority）。与定时器与定时器/ /计数器相关的寄存器（计数器相关的寄存器（6 6个）个）定时定时/计数器计数器T0的两个的两个8位计数初值寄存器位计数初值寄存器TH0、TL0，它们可以构成，它们可以构成16位的计数位的计数器，器，TH0存放高存放高8位，位，TL0存放低存放低8位；位；定
9、时定时/计数器计数器T1的两个的两个8位计数初值寄存器位计数初值寄存器TH1、TL1，它们可以构成，它们可以构成16位的计数位的计数器，器，TH1存放高存放高8位，位，TL1存放低存放低8位；位；定时定时/计数器的计数器的工作方式工作方式寄存器寄存器TMOD；定时定时/计数器的计数器的控制控制寄存器寄存器TCON。2-2 MCS-512-2 MCS-51单片机引脚功能单片机引脚功能u8 8位位CPUCPUu4kbytes4kbytes 程序存储器程序存储器( (ROMROM) () (5252为为8K8K) )u256bytes256bytes的数据存储器的数据存储器( (RAMRAM) )
10、（5252有有384bytes384bytes的的RAMRAM）u3232条条I/OI/O口线口线u111111条指令，大部分为单字节指令条指令，大部分为单字节指令u2121个专用寄存器个专用寄存器一、一、MCS-51MCS-51单片机的功能简介单片机的功能简介2 2个可编程定时个可编程定时/ /计数计数5 5个中断源，个中断源，2 2个优先级个优先级（5252有有6 6个）个）一个全双工串行通信口一个全双工串行通信口外部数据存储器寻址空间为外部数据存储器寻址空间为64kB64kB外部程序存储器寻址空间为外部程序存储器寻址空间为64kB64kB逻辑操作位寻址功能逻辑操作位寻址功能双列直插双列直
11、插40PinDIP40PinDIP封装封装单一单一+5V+5V电源供电电源供电引脚单片机最小系统单片机最小系统P0P3：通用通用I/O口口；VCC：电源端，一般接电源端，一般接5V；GND：电源地；电源地；XTAL1，XTAL2：外接晶体振荡器，不能外接晶体振荡器，不能超过超过24M；需加微调电容，一般为；需加微调电容，一般为30pF；RST/VPD：复位端，平时为低电平；复位端，平时为低电平；ALE/PROG：地址地址 锁锁 存允许信号端；存允许信号端；EA/Vpp：外部程序存储器地址允许输入端外部程序存储器地址允许输入端/ /固化编程电压输入端；固化编程电压输入端；1.时钟电路引脚：时钟电
12、路引脚：XTAL1：接外部晶振和微调电容的一端，在接外部晶振和微调电容的一端，在单片机内部，它是构成片内振荡器的反向放单片机内部，它是构成片内振荡器的反向放大器的输入端。当采用外部振荡器时，该引大器的输入端。当采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，即把此信号直接接到脚接收振荡器的信号，即把此信号直接接到内部振荡器的输入端。内部振荡器的输入端。 XTAL2：接外部晶振和微调电容的另一端，接外部晶振和微调电容的另一端，在单片机内部，它是构成片内振荡器的反向在单片机内部，它是构成片内振荡器的反向放大器的输出端。当采用外部振荡器时，此放大器的输出端。当采用外部振荡器时，此引脚应悬空。引脚应悬空。（
13、a）内部时钟电路；（）内部时钟电路；（b） HMOS型外部振荡源型外部振荡源 (C) CHMOS型外部振荡源型外部振荡源 2.控制信号引脚：控制信号引脚：RST/VPD:RST是复位信号输入端，高电平有效。当此输入端是复位信号输入端，高电平有效。当此输入端保持保持2 2个机器周期的高电平时，就可以完成复位操作。个机器周期的高电平时，就可以完成复位操作。RST引脚的第二功能引脚的第二功能VPD是备用电源的输入端。是备用电源的输入端。上电复位上电复位按键复位按键复位ALE/PROG:(AddressLatchEnable/Programming)当单片机上电正常工作后，当单片机上电正常工作后，AL
14、E引脚不断向引脚不断向外输出正弦脉冲信号，此频率为振荡器频率外输出正弦脉冲信号，此频率为振荡器频率的的1/6。CPU访问外部存储器时，访问外部存储器时，ALE作为锁作为锁存低存低8位地址的控制信号。此引脚的第二功能位地址的控制信号。此引脚的第二功能PROG作为作为8751编程脉冲输入端使用编程脉冲输入端使用。PSEN：(ProgramStoreEnable)在访问片外存储在访问片外存储器时，此端定时输出负脉冲作为片外存储器的选通器时，此端定时输出负脉冲作为片外存储器的选通信号。信号。EA/VPP：(EnableAddress/VoltagePulseOfProgramming)当当EA接高电平
15、时，接高电平时，CPU访问片内访问片内ROM，并执行内部程序存储器中的指令，但当并执行内部程序存储器中的指令，但当PC（程序计数器）的值超过（程序计数器）的值超过4K时，将自动转去执时，将自动转去执行片外存储器内的程序。当行片外存储器内的程序。当EA脚接低电平时，脚接低电平时，CPU只访问片外只访问片外ROM并执行外部程序存储器中的指令，并执行外部程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储器。而不管是否有片内程序存储器。VPP是对是对8751片内片内ROM固化程序时，作为施加较高编程电压固化程序时，作为施加较高编程电压（12V21V）的输入端。）的输入端。 3并行输入并行输入/输出接口输出接
16、口 1. P0口口(三态双向口三态双向口) P0 P0 口内部一位结构图口内部一位结构图 P0P0用作通用用作通用I/OI/O口口 当系统不进行片外的当系统不进行片外的ROM扩展，也不进扩展，也不进行片外行片外RAM扩展时，扩展时，P0用作通用用作通用I/O口口。 在这种情况下，单片机硬件自动使在这种情况下，单片机硬件自动使C=0，MUX开关接向锁存器的反相输出端。开关接向锁存器的反相输出端。 另外，与门输出的另外，与门输出的“0”“0”使输出驱动器的使输出驱动器的上拉场效应管上拉场效应管T1处于截止状态。因此，处于截止状态。因此，输出输出驱动级工作在需外接上拉电阻的漏极开路方式。驱动级工作在
17、需外接上拉电阻的漏极开路方式。 作输出口时，作输出口时，CPUCPU执行口的输出指令，执行口的输出指令，内部数据总线上的数据在内部数据总线上的数据在“写锁存器写锁存器”信号信号的作用下由的作用下由D D端进入锁存器，端进入锁存器，经锁存器的反经锁存器的反向（向（Qn+1=Qn）端送至场效应管端送至场效应管T2T2，再经，再经T2T2反向，在反向，在P0.XP0.X引脚出现的数据正好是内部总引脚出现的数据正好是内部总线的数据。线的数据。 作输入口时，数据可以读自口的作输入口时，数据可以读自口的 锁存锁存器，也可以读自口的引脚。这要根据输入器，也可以读自口的引脚。这要根据输入操作采用的是操作采用的
18、是“读锁存器读锁存器”指令还是指令还是“读读引脚引脚”指令来决定。指令来决定。 在执行在执行“MOV”类输入指令时（如：类输入指令时（如：MOV A，P0），内部产生的操作信号是），内部产生的操作信号是“读引脚读引脚”。注意，在执行该类输入指令前要。注意，在执行该类输入指令前要先把锁存器写入先把锁存器写入“1”“1”，使场效应管，使场效应管T2截止，截止，使引脚处于悬浮状态，可以作为高阻抗输入。使引脚处于悬浮状态，可以作为高阻抗输入。 否则，在作为输入方式之前曾向锁存否则，在作为输入方式之前曾向锁存器输出过器输出过“0”“0”，则，则T2导通会使引脚箝位在导通会使引脚箝位在“0”“0”电平，使
19、输入高电平电平，使输入高电平“1”“1”无法读入。无法读入。所以，所以，P0口在作为通用口在作为通用I/O口时，属于准双口时，属于准双向口。向口。P0P0用作地址用作地址/ /数据总线数据总线 当系统进行片外的当系统进行片外的ROM扩展或进行扩展或进行片外片外RAM扩展，扩展，P0用作地址用作地址/ /数据总线时。数据总线时。 在这种情况下，单片机内硬件自动使在这种情况下，单片机内硬件自动使C=1，MUX开关接向反相器的输出端，这时开关接向反相器的输出端，这时与门的输出由地址与门的输出由地址/ /数据线的状态决定。数据线的状态决定。2. P1、P2和和P3口口 P1、P2 和和P3 口为准双向
20、口口为准双向口, , 在内部差别在内部差别不大不大, , 但使用功能有所不同。但使用功能有所不同。 P1口是用户专用口是用户专用 8 8 位准双向位准双向I/O口口, , 具有具有通用输入通用输入/ /输出功能输出功能, , 每一位都能独立地设定为输入每一位都能独立地设定为输入或输出。当由输出方式变为输入方式时或输出。当由输出方式变为输入方式时, , 该位的锁该位的锁存器必须写入存器必须写入“1”, , 然后才能进入输入操作。然后才能进入输入操作。 P2口是口是 8 8 位准双向位准双向I/O口。外接口。外接I/OI/O设备设备时时, , 可作为扩展系统的地址总线可作为扩展系统的地址总线, , 输出高输出高8 8位地址位地址, , 与与P0 口一起组成口一起组成 16 位地址总线位地址总线。 对于对于 8031 而言而言, , P2 口一般只作为地址总线使用口一般只作为地址总线使用, 而不作为而不作为I/O线直接线直接与外部设备相连。与外部设备相连。P3P3口的第二功能口的第二功能 P3口是复用口是复用 8 位准双向位准双向I/O口口
