單片機(jī)的存儲.

1、 單片機(jī)的功耗單片機(jī)的功耗1在時鐘頻率較高時，如表中的4.0MHz，單片機(jī)運(yùn)算速度較快，相應(yīng)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(yùn)行功耗達(dá)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(shè)，如蜂鳴器、電機(jī)等。根據(jù)AT89S51單片機(jī)的技術(shù)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(guān)注的是外設(shè)通過驅(qū)動電路所消耗的功率。 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)從從I/O口到內(nèi)部結(jié)構(gòu)口到內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(guān)系。從從I/O口到內(nèi)部結(jié)構(gòu)口到內(nèi)部結(jié)構(gòu)4可把整個P1口都抽象出一個結(jié)構(gòu)框圖，如圖示，其中把8位I/O口的獨(dú)立結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jī)的隨機(jī)訪問存儲器，用于存儲運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)。假設(shè)RAM中地址30H上存儲了數(shù)據(jù)“3CH”，現(xiàn)在單片機(jī)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(jī)的程序存儲器單片機(jī)的程序存儲器整體結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)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(jī)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(jìn)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(yīng)的執(zhí)行代碼。執(zhí)行代碼通過下載線下載到了單片機(jī)的片內(nèi)ROM中。因?yàn)槠瑑?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(jī)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(jī)下載程序時，執(zhí)行代碼將從0000H開始，被依次存儲到單片機(jī)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(jī)下一條將要執(zhí)行的代碼的地址。當(dāng)單片機(jī)上電復(fù)位時，PC=0000H，即指向程序存儲器中的0000H，單片機(jī)

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(jī)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(jī)最大的尋址范圍是0000HFFFFH，共64K bytes。也就是說，除了AT89S51單片機(jī)片內(nèi)的4K bytes程序存儲器（地址0000H0FFFH）外，單片機(jī)能尋址的外部擴(kuò)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(dāng) 接高

6、電平時，單片機(jī)復(fù)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(dāng)PC增加到0FFFH時，PC再增加1等于1000H，單片機(jī)將自動轉(zhuǎn)到片外程序存儲器上執(zhí)行其中的程序。而當(dāng) 接低電平時，單片機(jī)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(jī)的數(shù)據(jù)存儲器單片機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)運(yùn)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(jī)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(shí)例解讀51單片機(jī)完全學(xué)習(xí)與應(yīng)用 All you need to know about the 8051 microcontroller編著：楊欣Yang X 張延強(qiáng)Zhang Y 主審：萊諾克斯Nokes L 王玉鳳Wang Y 劉湘黔Liu X單片機(jī)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(jī)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(dāng)單片機(jī)上電復(fù)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(shí)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(jī)上電復(fù)位時工作寄存器默認(rèn)的組別是第0組，即R

10、0R7映射00H07H。如果想改變當(dāng)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(jìn)行位尋址。位尋址的意思是可對某一位單獨(dú)進(jìn)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(shè)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(jī)運(yùn)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(shí)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(jī)的特殊功能寄存器單片機(jī)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(jī)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(jī)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(xì)介紹將在隨后的章節(jié)中詳細(xì)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(shí)際就是控制單片機(jī)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?yàn)樵趫?zhí)行“MO

13、V P1,#00H”時，P1就像一個符號，實(shí)際上立即數(shù)是送到P1對應(yīng)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(diǎn)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(jī)最簡系統(tǒng)單片機(jī)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(jī)能夠工作的電路。AT89S51單片機(jī)的最簡系統(tǒng)如圖所示，首先，單片機(jī)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(fù)位電路，另一個是振蕩器。最后還有一個細(xì)節(jié)，就是單片機(jī)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(biāo)號或網(wǎng)絡(luò)標(biāo)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(diǎn)全部連接起來。 時鐘信號端（時鐘信號端（XTAL1、XTAL2）27AT89S51單片機(jī)的XTAL1端（19管腳）、XTAL2（18管腳）內(nèi)部有一個片內(nèi)振蕩器結(jié)構(gòu)，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(jī)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(jī)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(fù)位端（復(fù)位端（RST）29AT89S51單片機(jī)的RST端（9管腳）是復(fù)位端。當(dāng)向RST端輸入一個短暫的高電平單片機(jī)就會復(fù)位，復(fù)位后單片機(jī)從頭開始執(zhí)行程序。如果在單片機(jī)執(zhí)行程序的過程中觸發(fā)復(fù)位，則單片機(jī)立即放棄當(dāng)前操作而被強(qiáng)行從頭開始執(zhí)行程序。最簡單的復(fù)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(jī)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(dāng)于短路（隔直通交）

17、，于是+5V（高電平）相當(dāng)于直接加到了單片機(jī)的RST端上。正是這個加在RST端的瞬間高電平使單片機(jī)復(fù)位。很快，電容C3充滿電，在電路中相當(dāng)于斷路，于是RST端電平由高轉(zhuǎn)低，單片機(jī)隨即開始執(zhí)行程序。復(fù)位端（復(fù)位端（RST）30有時，只使用一個電解電容的復(fù)位電路可靠性不高，所以圖中給出兩種較好的復(fù)位電路。其中，按鈕開關(guān)S1可對單片機(jī)實(shí)現(xiàn)手動復(fù)位，當(dāng)按下S1時，RST端獲得復(fù)位信號（高電平）而使單片機(jī)復(fù)位，此時無論單片機(jī)在進(jìn)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(jī)的 端（31管腳）接了高電平。這是單片機(jī)的外部程序存儲器訪問控制