單片機的存儲.

1、 單片機的功耗單片機的功耗1在時鐘頻率較高時，如表中的4.0MHz，單片機運算速度較快，相應的1.25mA工作電流比在時鐘頻率為1.0MHz時的550A工作電流要高。12MHz下的運行功耗達25mA。I/O口驅(qū)動功耗口驅(qū)動功耗2I/O口都會使能驅(qū)動電路去控制功率較大的外設，如蜂鳴器、電機等。根據(jù)AT89S51單片機的技術手冊，其I/O口的輸出電流不能超過15mA。所以在談I/O口驅(qū)動功耗時，我們更多關注的是外設通過驅(qū)動電路所消耗的功率。 單片機內(nèi)部結構單片機內(nèi)部結構從從I/O口到內(nèi)部結構口到內(nèi)部結構3比較一下圖（a）和（b），前者顯示出4根數(shù)據(jù)線：讀鎖存器、內(nèi)部總線、寫鎖存器、讀管腳。這4根數(shù)

2、據(jù)線與單片機內(nèi)部結構中的總線相連。而后者則用一個雙向箭頭（ ）來表示這4根數(shù)據(jù)線，說明鎖存器與總線之間的關系。從從I/O口到內(nèi)部結構口到內(nèi)部結構4可把整個P1口都抽象出一個結構框圖，如圖示，其中把8位I/O口的獨立結構抽象到了P1口鎖存器和P1口驅(qū)動兩個方框中，這與圖7-1所示的P0、P1、P2、P3口結構是一致的。由于I/O口都是雙向的，所有的數(shù)據(jù)線都使用雙向箭頭。數(shù)據(jù)在內(nèi)部交換數(shù)據(jù)在內(nèi)部交換5舉例：RAM是單片機的隨機訪問存儲器，用于存儲運行過程中的數(shù)據(jù)。假設RAM中地址30H上存儲了數(shù)據(jù)“3CH”，現(xiàn)在單片機執(zhí)行指令“MOV A,30H”，之后，RAM中地址30H上的數(shù)據(jù)3CH“跑”到總

3、線上，而累加器A根據(jù)指令要求，從總線上接收這個數(shù)據(jù)，執(zhí)行完畢后，A=3CH。 單片機的程序存儲器單片機的程序存儲器整體結構整體結構6程序下載到哪里？程序下載到哪里？7以.HEX為后綴的執(zhí)行代碼文件可通過下載線下載到單片機中（4.4節(jié)）。如果用記事本打開執(zhí)行代碼文件會得到一串十六進制數(shù)，其中包含了每條指令的執(zhí)行代碼。比如指令“MOV A,#88H”執(zhí)行代碼為“74”、“88”，其他指令都可從附錄C中找到相應的執(zhí)行代碼。執(zhí)行代碼通過下載線下載到了單片機的片內(nèi)ROM中。因為片內(nèi)ROM中下載的是程序，所以也稱這個片內(nèi)ROM為片內(nèi)程序存儲器。片內(nèi)程序存儲器片內(nèi)程序存儲器8AT89S51單片機的片內(nèi)程序存

4、儲器容量為4K bytes，即41024=4096 bytes。 這4096 bytes片內(nèi)程序存儲器可用地址0000H0FFFH來指向。在我們通過下載線往單片機下載程序時，執(zhí)行代碼將從0000H開始，被依次存儲到單片機中。如圖示的執(zhí)行代碼，存儲到0000H里的是74H，即“0111 0100”；0001H里的是88H，即“1000 1000”。按照這種方法直到程序全部下載完畢，根據(jù)程序的長短不同，程序存儲器被占用的空間多少也就不同。程序計數(shù)器程序計數(shù)器PC9程序計數(shù)器PC，它用于指示單片機下一條將要執(zhí)行的代碼的地址。當單片機上電復位時，PC=0000H，即指向程序存儲器中的0000H，單片機

5、就把0000H上的代碼取出執(zhí)行。之后PC自動增加1，變成0001H，如圖示，接著單片機就執(zhí)行0001H地址上的代碼。程序計數(shù)器程序計數(shù)器PC 黔Liu X由于程序計數(shù)器PC是個兩個字節(jié)（16位）的寄存器，于是受PC的制約，AT89S51單片機最大的尋址范圍是0000HFFFFH，共64K bytes。也就是說，除了AT89S51單片機片內(nèi)的4K bytes程序存儲器（地址0000H0FFFH）外，單片機能尋址的外部擴展的程序存儲器空間最大為64 K bytes -4 K bytes =60K bytes，即地址1000HFFFFH。是片內(nèi)還是片外程序存儲器是片內(nèi)還是片外程序存儲器?11當 接高

6、電平時，單片機復位時讀取片內(nèi)程序存儲器中的程序，即從PC=0000H開始，依次讀取0000H0FFFH上的程序。當PC增加到0FFFH時，PC再增加1等于1000H，單片機將自動轉(zhuǎn)到片外程序存儲器上執(zhí)行其中的程序。而當 接低電平時，單片機則完全讀取片外程序存儲器中的程序，即從片外程序存儲器中的0000H開始，依次讀取程序來執(zhí)行。由于受到程序計數(shù)器PC的位數(shù)限制，讀取片內(nèi)或片外程序存儲器的最大地址范圍為0000HFFFFH。EA/VPPEA/VPP 單片機的數(shù)據(jù)存儲器單片機的數(shù)據(jù)存儲器片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器12玉鳳Wang Y 劉湘黔Liu X單片機的數(shù)據(jù)存儲器也有片內(nèi)和片外之分。片內(nèi)數(shù)據(jù)

7、存儲器就是單片機中原有的數(shù)據(jù)存儲器，即片內(nèi)RAM。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器可分成三個部分：工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)、開放區(qū)。這三個區(qū)都可用來保存單片機運行過程所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。但片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器是一個RAM，即隨機訪問存儲器，在掉電后其中的數(shù)據(jù)將會丟失。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 歡迎訪問“電路飛翔網(wǎng)”獲取更多信息實例解讀51單片機完全學習與應用 All you need to know about the 8051 microcontroller編著：楊欣Yang X 張延強Zhang Y 主審：萊諾克斯Nokes L 王玉鳳Wang Y 劉湘黔Liu X單片機的1288-bit的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器只有其中的2

8、0H7FH共96個字節(jié)（開放區(qū)+位尋址區(qū)）給我們使用的，而00H1FH則是工作寄存器區(qū)，一般通過工作寄存器R0R7來使用。AT89S51單片機最大的數(shù)據(jù)存儲器（片內(nèi)片外）尋址范圍也為0000HFFFFH，共64K bytes的空間。工作寄存器區(qū)（工作寄存器區(qū)（00H 1FH）14工作寄存器共有8個，分別為R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7，前面有許多程序已經(jīng)涉及工作寄存器。這8個工作寄存器可以用來裝載1個字節(jié)長度的數(shù)據(jù)，在程序中可視為一個變量來使用，常常用來作為計數(shù)值、顯示值等。指令“MOV R0,#24H”，把立即數(shù)24H裝載到工作寄存器R0中。工作寄存器區(qū)（工作寄存器區(qū)（00H

9、 1FH）15工作寄存器R0R7指向片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器中的地址，當單片機上電復位時，R0R7映射片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器的00H07H，即第0組。執(zhí)行指令“MOV R0,#24H” ，立即數(shù)24H裝載到R0，實際上被裝載到00H地址空間上。執(zhí)行“MOV R5,#3FH”，那R5映射的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器05H地址上即被裝載3FH。工作寄存器區(qū)（工作寄存器區(qū)（00H 1FH）16工作寄存器R0R7除了映射片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器的地址00H07H外，還可以映射向其余的地址08H1FH。工作寄存器可用不同組別來稱呼。工作寄存器區(qū)（工作寄存器區(qū)（00H 1FH）17AT89551單片機上電復位時工作寄存器默認的組別是第0組，即R

10、0R7映射00H07H。如果想改變當前程序使用的工作寄存器組別，可以通過更改程序狀態(tài)字PSW中的第3位（RS0）和第4位（RS1）。位尋址區(qū)（位尋址區(qū)（20H2FH）18片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器的20H2FH（共16個字節(jié)）為位尋址區(qū)，這16個字節(jié)共有168=128位的空間可進行位尋址。位尋址的意思是可對某一位單獨進行操作，比如指令SETB可讓位尋址區(qū)的任何一位置1，指令CLR可清0位尋址區(qū)的任何一位。位尋址區(qū)（位尋址區(qū)（20H2FH）19在使用位尋址區(qū)時，并不是直接操作20H2FH這16個地址，而是用圖示的映射地址來完成。假如程序中需要把20H上的B0位清0，就需要操作20H上的B0位所映射的地址00

11、H，于是指令可設計為：“CLR 00H”。再如想把2AH上的B4位置1，指令則為“SETB54H”。開放區(qū)（開放區(qū)（30H7FH）20片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器的地址30H7FH是開放給用戶使用的空間，用戶可以在這段空間里存儲單片機運行時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，也可以讀取存儲的數(shù)據(jù)到工作寄存器、累加器等中。例如以下指令實現(xiàn)將累加器A的數(shù)據(jù)載入33H上，執(zhí)行過后（33H）=8FH。 單片機的特殊功能寄存器單片機的特殊功能寄存器特殊功能寄存器分布圖特殊功能寄存器分布圖21AT89S51單片機共有26個特殊功能寄存器，位于地址80H0FFH上。其中有前面使用過的累加器A、程序狀態(tài)字PSW、P0P3口等。特殊功能寄存器的功能

12、特殊功能寄存器的功能22AT89S51單片機多個內(nèi)部功能模塊如中斷控制、Timer0/1、串行口等都由特殊功能寄存器控制。每個特殊功能寄存器的長度都是1個字節(jié)，它們的詳細介紹將在隨后的章節(jié)中詳細展開。特殊功能寄存器的字節(jié)操作特殊功能寄存器的字節(jié)操作23操作特殊功能寄存器寄存器的過程，實際就是控制單片機充分發(fā)揮自身功能的過程。例如指令“MOV P1,#00H”，這條指令把立即數(shù)00H從P1口送出去。P1也是特殊功能寄存器的一份子，它的地址為90H。所以指令“MOV P1,#00H”就是對特殊功能寄存器的操作，會讓特殊功能寄存器區(qū)的（90H）=00H。以上這種操作我們稱為字節(jié)操作，因為在執(zhí)行“MO

13、V P1,#00H”時，P1就像一個符號，實際上立即數(shù)是送到P1對應的特殊功能寄存器地址空間上，也就是90H。所以，這和我們往片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器的開放區(qū)某一個地址裝載1個字節(jié)的數(shù)據(jù)的過程是一樣的。特殊功能寄存器的位操作特殊功能寄存器的位操作24某些特殊功能寄存器還支持位操作，比較常用的是置1指令“SETB”和清0指令“CLR”。例如指令“CLR P2.0”將P2.0清0。執(zhí)行這條指令后，只有P2.0 =0，之相連的發(fā)光二極管點亮。而P2.1P2.7仍然保持原來的狀態(tài)。支持位操作的特殊功能寄存器：P0（P0口鎖存器） P1（P1口鎖存器）P2（P2口鎖存器）P3（P3口鎖存器）ACC（累加器）B（B

14、寄存器）PSW（程序狀態(tài)字寄存器）TCON（定時/計數(shù)器控制寄存器）SCON（串行口控制寄存器） IE（中斷使能寄存器）IP（中斷優(yōu)先控制寄存器） 單片機最簡系統(tǒng)單片機最簡系統(tǒng)25最簡系統(tǒng)，是使用最少的外圍元器件讓單片機能夠工作的電路。AT89S51單片機的最簡系統(tǒng)如圖所示，首先，單片機的VCC、GND接+5V以獲得工作電源。此外，還多出了兩個部分（陰影框），一個是復位電路，另一個是振蕩器。最后還有一個細節(jié)，就是單片機的 （31管腳）也接到了+5V上。電源端（電源端（VCC、GND）26AT89S51的VCC（40管腳）和GND（20管腳）分別為電源端和接地端，AT89S51的供電電壓范圍為直

15、流+4.0+5.5V。電路中所有具有同名的電源標號或網(wǎng)絡標號之間是連通的，只是為了電路圖的美觀，沒有把這些連通的節(jié)點全部連接起來。 時鐘信號端（時鐘信號端（XTAL1、XTAL2）27AT89S51單片機的XTAL1端（19管腳）、XTAL2（18管腳）內(nèi)部有一個片內(nèi)振蕩器結構，但仍然需要在XTAL1和XTAL2之間連接一個晶振Y1，并加上兩個容量介于2040pF的電容C1、C2組成時鐘電路，如圖所示。單片機上電后，用示波器可在XTAL1管腳觀察到頻率與晶振頻率相同的方波信號。時鐘信號端（時鐘信號端（XTAL1、XTAL2）28像圖示這種使用晶振配合產(chǎn)生時鐘信號的方法稱為內(nèi)部時鐘方式。晶振的頻

16、率決定了該系統(tǒng)的時鐘頻率，比如晶振頻率選擇12MHz，那么單片機工作的頻率就是12MHz。根據(jù)系統(tǒng)對速度的要求，一般可以選擇1.2MHz12MHz的晶振。通常我們使用12MHz的晶振。 復位端（復位端（RST）29AT89S51單片機的RST端（9管腳）是復位端。當向RST端輸入一個短暫的高電平單片機就會復位，復位后單片機從頭開始執(zhí)行程序。如果在單片機執(zhí)行程序的過程中觸發(fā)復位，則單片機立即放棄當前操作而被強行從頭開始執(zhí)行程序。最簡單的復位電路就是在RST端與電源端之間連接一個10F左右的電解電容。單片機上電瞬間，電容C3的正極電壓瞬間變?yōu)?5V，C3對于這個瞬間的電壓突變相當于短路（隔直通交）

17、，于是+5V（高電平）相當于直接加到了單片機的RST端上。正是這個加在RST端的瞬間高電平使單片機復位。很快，電容C3充滿電，在電路中相當于斷路，于是RST端電平由高轉(zhuǎn)低，單片機隨即開始執(zhí)行程序。復位端（復位端（RST）30有時，只使用一個電解電容的復位電路可靠性不高，所以圖中給出兩種較好的復位電路。其中，按鈕開關S1可對單片機實現(xiàn)手動復位，當按下S1時，RST端獲得復位信號（高電平）而使單片機復位，此時無論單片機在進行什么操作都得乖乖的從頭開始執(zhí)行程序。 外部程序存儲器訪問控制端外部程序存儲器訪問控制端31最簡系統(tǒng)中，AT89S51單片機的 端（31管腳）接了高電平。這是單片機的外部程序存儲器訪問控制