單片機原理及應用-課程實施大綱

1、一、知識目標1) 掌握MCS-51系列單片機原理與內(nèi)部結(jié)構(gòu)，掌握其存儲器結(jié)構(gòu)、總線結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)和串行接口的相關知識點。2) 掌握MCS-51系列單片機的最小系統(tǒng)構(gòu)成及外圍接口技術。3) 掌握MCS-51系列單片機匯編指令和C51語言的指令格式、編程方法。4) 掌握MCS-51系列單片機應用設計的基本步驟、思路和方法。5) 掌握MCS-51系列單片機系統(tǒng)開發(fā)平臺的使用方法。第1章 單片機基礎知識概述單片機及其發(fā)展概況；單片機的特點和應用；單片機的發(fā)展趨勢；單片機學習的預備知識；Proteus應用簡介。第2章 MCS-51單片機的結(jié)構(gòu)及原理MCS-51單片機的結(jié)構(gòu)；引腳

2、功能；存儲器結(jié)構(gòu)；CPU時序和工作方式；并行I/O口。第3章 單片機的匯編語言與程序設計MCS-51指令系統(tǒng)概述；尋址方式；數(shù)據(jù)傳送類、算術運算類、邏輯運算與移位類控制轉(zhuǎn)移類、位操作類和I/O口訪問指令。第4章 單片機的C51語言C51的程序結(jié)構(gòu)；C51的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；C51與匯編語言的混合編程；C51仿真開發(fā)環(huán)境。第5章 單片機的中斷系統(tǒng)中斷的概念；中斷控制系統(tǒng)；中斷處理過程；中斷的編程和應用舉例。第6章 單片機的定時/計數(shù)器定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)與工作原理；定時/計數(shù)器的控制；定時/計數(shù)器的工作方式；定時/計數(shù)器的編程和應用。第7章 單片機的串行口及應用 串行通信概述；MCS-51的串行口控制器；

3、串口工作方式及其應用。第8章 單片機接口技術單片機的系統(tǒng)總線；簡單并行I/O口擴展；可編程并行I/O口擴展；D/A轉(zhuǎn)換與DAC0832應用；A/D轉(zhuǎn)換與ADC0809應用；開關量功率接口技術。第9章 單片機應用系統(tǒng)的設計與開發(fā)單片機系統(tǒng)的設計開發(fā)過程；單片機系統(tǒng)的可靠性技術；單片機系統(tǒng)設計開發(fā)應用舉例智能儀器；單片機串行擴展單元介紹。6.2教學重點、難點一、教學重點本課程教材的重點章是第18章，重點的知識點具體如下所列。1) 單片機的概念、特點和應用；單片機的發(fā)展趨勢；單片機學習的預備知識。2) MCS-51單片機的結(jié)構(gòu)；引腳功能；存儲器結(jié)構(gòu)；CPU時序和工作方式；并行I/O口。3) MCS-

4、51指令系統(tǒng)概述；尋址方式；數(shù)據(jù)傳送類、算術運算類、邏輯運算與移位類控制轉(zhuǎn)移類、位操作類和I/O口訪問指令。4) C51的程序結(jié)構(gòu)；C51的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；C51語言的編程應用。5) 中斷的概念；中斷控制系統(tǒng)；中斷處理過程；中斷的編程和應用。6) 定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)與工作原理；定時/計數(shù)器的控制；定時/計數(shù)器的工作方式；定時/計數(shù)器的編程和應用。7) 串行通信基本概念；MCS-51的串行口控制器；串口工作方式及其應用。8) 單片機的系統(tǒng)總線；簡單并行I/O口擴展；D/A轉(zhuǎn)換與DAC0832應用；A/D轉(zhuǎn)換與ADC0809應用。二、教學難點本課程屬于較為基礎的專業(yè)課，對于微機原理和C語言學得好的同學來

5、說應該不困難，下文所列的只是相對較難的知識點。1) 單片機的特點和應用；單片機的發(fā)展趨勢。2) MCS-51單片機的基本結(jié)構(gòu)；引腳功能；存儲器結(jié)構(gòu)；CPU時序和工作方式。3) MCS-51指令系統(tǒng)概述；尋址方式；數(shù)據(jù)傳送類、算術運算類、邏輯運算與移位類控制轉(zhuǎn)移類、位操作類和I/O口訪問指令。4) C51的程序結(jié)構(gòu)；C51的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；C51語言的編程應用。5) 中斷控制系統(tǒng)；中斷處理過程；中斷的編程和應用。6) 定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu)與工作原理；定時/計數(shù)器的控制；定時/計數(shù)器的工作方式；定時/計數(shù)器的編程和應用。7) 串行通信基本概念；MCS-51的串行口控制器；串口工作方式及其應用。8) D/A

6、轉(zhuǎn)換與DAC0832應用；A/D轉(zhuǎn)換與ADC0809應用。教學內(nèi)容重點：單片機的概念和特點；單片機的主要發(fā)展方向和主流技術；幾種常見的單片機產(chǎn)品。難點：單片機基本概念；單片機、微控制器、嵌入式系統(tǒng)等概念的區(qū)分與聯(lián)系。教學方法多媒體演示、實物演示作業(yè)安排及課后反思作業(yè)：P16，第1、2題。思考：試分析一下今后單片機將向那個方向發(fā)展，為什么？課前準備情況及其他相關特殊要求預習1.1參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）教材第1-3頁謝維成,楊加國. 單片機原理與應用及C51程序設計（第3版）M. 北京: 清華大學出版社，2014. 第1章7.2教學單元二教學日期第2次課教學目標梳理單片機學習的基本知識，

7、掌握數(shù)制、編碼等基礎知識；了解單片機開發(fā)環(huán)境Proteus及Keil的使用方法。教學內(nèi)容1.2 單片機學習的預備知識1.3 Proteus應用簡介重點：十進制、二進制、十六進制直接的轉(zhuǎn)換；基礎門電路的功能和使用方法。難點：十進制小數(shù)和整數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。教學過程1.2 單片機學習的預備知識一、計算機中數(shù)的表示計算機只識別和處理數(shù)字信息，數(shù)字是以二進制數(shù)表示的；它易于物理實現(xiàn)，同時，資料存儲、傳送和處理簡單可靠；運算規(guī)則簡單，使邏輯電路的設計、分析、綜合、方便，使計算器具有邏輯性。（一）數(shù)制及數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換1、各種進位計數(shù)及其表示方法數(shù)字符號：0、1、2、9 數(shù)碼。數(shù)碼的個數(shù)基數(shù)。進位規(guī)則：逢十

8、進一例如，十進制數(shù)，10個數(shù)碼；采用“逢十進一”30681 = 3104+0103+6102+8101+1100例如，二進制數(shù)，2個數(shù)碼，采用“逢二進一”（11010100）2 = 127+126+025+124+023+122+021+020總之，N進制數(shù)，N個數(shù)碼，“逢N進一”二進制數(shù)與十六進制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換a）二進制轉(zhuǎn)換十六進制：規(guī)律是：以小數(shù)點為界限，分別往前往后每四位二進制數(shù)一組進行分組，（整數(shù)部分不夠的位直接在高位補0，小數(shù)部分不夠的位在往其低位補0），之后把每一組轉(zhuǎn)換成對應得到十六進制數(shù)碼即可。b）十六進制轉(zhuǎn)換二進制： 規(guī)律是：上述轉(zhuǎn)換的“逆”，即把每位十六進制數(shù)碼都轉(zhuǎn)換成對應四位

9、二進制數(shù)，按照十六進制數(shù)正常的順序排列即可。c）十進制轉(zhuǎn)換十六進制： 方法：可以先轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)，在轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)（較簡單些）。（二） 有符號數(shù)表示方法1、 機器數(shù)與真值機器只認識二進制數(shù)：0、1。這是因為，電路狀態(tài)常有兩個，如通、斷；高電平、低電平；可用0、1表示。這種0、1、0、11在機器中的表現(xiàn)形式機器數(shù)。一般為8位。 無符號數(shù)：00000000B、11111111B即00H FFH機器數(shù)有：帶符號數(shù)：+1010110B、-1101001 真值符號位和數(shù)值位：計算機中通常都是用最高位來表示一個數(shù)的符號。并且分別用“0”和“1”表示正和負。有符號數(shù)有三種表示方法。原碼、反碼和補碼。a)、

10、原碼(Primary Code)正數(shù)的原碼與原來的數(shù)相同。負數(shù)的原碼符號位“置1”，數(shù)值位不變。舉例（略：+5、-5、+0、-0）原碼數(shù)的范圍：-127+127b)、反碼(Diminished Radix Complement)正數(shù)的反碼與原來的數(shù)相同。負數(shù)的反碼符號位“置1”，數(shù)值位按位取反得到。舉例（略：+5、-5、+0、-0）反碼數(shù)的范圍：-127+127c)、補碼(Complementary Code)正數(shù)的補碼與原來的數(shù)相同。負數(shù)的補碼由它的絕對值求反加1后得到，符號位“置1”。舉例（略：+5、-5、0）數(shù)的范圍：-128+127（三）8421BCD碼（Binary Coded De

11、cimal Code）由于人們習慣上用十進制數(shù)通過計算機輸入輸出數(shù)據(jù)，而計算機需要用二進制進行分析計算，因此需要計算機將十進制轉(zhuǎn)換成二進制，影響計算機的工作速度。用二進制數(shù)對每位十進制數(shù)進行編碼稱為BCD碼，或叫二十進制數(shù)。用標識符 BCD表示1、 BCD碼與十進制數(shù)的轉(zhuǎn)換BCD碼與二進制不能直接轉(zhuǎn)換，一般先轉(zhuǎn)換成十進制，再轉(zhuǎn)成二進制。0100 0011B=67D=0110 0111BCD注意：不能將BCD碼看成是二進制數(shù)。1.3 Proteus應用簡介開發(fā)工具PROTEUS單片機仿真軟件開發(fā)工具 Keil集成開發(fā)環(huán)境軟件仿真運行效果教學方法多媒體演示，仿真軟件演示。作業(yè)安排及課后反思作業(yè)：P

12、16，第5、6、7題。思考：試分析一下今后單片機將向那個方向發(fā)展，為什么？課前準備情況及其他相關特殊要求預習1.2，1.3節(jié)；閱讀教材204頁（閱讀材料1）參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）教材第3-16頁。謝維成, 楊加國. 單片機原理與應用及C51程序設計（第3版）M. 北京: 清華大學出版社, 2014. 第1章。單片機課程學習網(wǎng)站（各大電子類專業(yè)網(wǎng)站。7.3教學單元三教學日期第3次課教學目標掌握MCS-51單片機的存儲器結(jié)構(gòu)與復位方式，引腳功能，內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理。教學內(nèi)容第2章 MCS-51單片機的結(jié)構(gòu)及原理2.1 MCS-51單片機的結(jié)構(gòu)2.2 MCS-51的存儲器結(jié)構(gòu)2.3 單片機

13、的復位、時鐘與時序2.4 并行I/O口重點：80C51單片機的引腳功能和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，單片機的存儲器結(jié)構(gòu)與復位方式。難點：單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作原理。教學過程MCS-51單片機的基本結(jié)構(gòu)2.1.1 MCS-51單片機硬件結(jié)構(gòu)特點1內(nèi)部程序存儲器（ROM）和內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）容量（如表2-1所示）。2輸入/輸出（I/O）端口3外部程序存儲器和外部數(shù)據(jù)存儲器尋址空間4中斷與堆棧5定時/計數(shù)器與寄存器區(qū)6指令系統(tǒng)2.1.2 MCS-51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)1運算器運算器由8位算術邏輯運算單元ALU（Arithmetic Logic Unit）、8位累加器ACC（Accumulator）、8位寄存器B、程

14、序狀態(tài)字寄存器PSW（Program Status Word）、8位暫存寄存器TMP1和TMP2等組成。2控制器主要由程序計數(shù)器PC、指令寄存器IR、指令譯碼器ID、堆棧指針SP、數(shù)據(jù)指針DPTR、時鐘發(fā)生器及定時控制邏輯等組成。2.2 MCS-51單片機的存儲器配置2.2.1 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器2.2.2 片外數(shù)據(jù)存儲器2.2.3 程序存儲器2.2.1 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器結(jié)構(gòu)如圖2-9（a）所示；其具體位地址單元如表2-3所示；專用寄存器的地址映像如表2-4所示。單片機復位電路及復位狀態(tài)1復位電路單片機復位電路包括片內(nèi)、片外兩部分。外部復位電路就是為內(nèi)部復位電路提供兩個機器周期以上的高

15、電平而設計的。MCS-51單片機通常采用上電自動復位和按鍵手動復位兩種方式。如圖2-14所示。2單片機復位后的狀態(tài)單片機運行出錯或進入死循環(huán)時，可按復位鍵重新運行。21個特殊功能寄存器復位后的狀態(tài)為確定值，如表2-6所示。 3、時鐘電路（1）振蕩周期 / 時鐘周期：為單片機提供時鐘信號的振蕩源的周期。（3）機器周期：通常將完成一個基本操作所需的時間稱為機器周期。（4）指令周期：是指CPU執(zhí)行一條指令所需要的時間。一個指令周期通常含有14個機器周期。若80C51單片機外接晶振為12MHz時，則單片機的四個周期的具體值為：振蕩周期1/12MHz1/12s0.0833s時鐘周期1/6s0.167s機

16、器周期1s指令周期14s4、80C51指令時序特殊功能寄存器通用RAM區(qū)位尋址區(qū)00H1FH20H2FH30H7FH80HFFH80H88H90H98HA0HA8HB0HB8HD0HE0HF0H特殊功能寄存器中位尋址外部ROM內(nèi)部ROM(EA=1)外部ROM(EA=0)0000H0000H0FFFH0FFFH1000HFFFFH外 部RAM(I/O口地址)0000HFFFFH內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（a）外部數(shù)據(jù)存儲器（b）程序存儲器（c）工作寄存器區(qū)P1P2S1P2振蕩周期時鐘周期機器周期機器周期指令周期(OSC)S2S3S4S5S6S1S2S4S5S3S6P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1

17、P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2二、80C51單片機的引腳功能結(jié)構(gòu)框圖（如上圖）1主電源引腳VCC和VSS2外接晶振引腳XTAL1和XTAL23控制或其他電源復用引腳RST/ VPD、ALE/、和/VPP4輸入/輸出引腳P0、P1、P2、P3（共32根）三、引腳功能（1） 主電源引腳Vcc和Vss VCC: 接+5 V電源正端; VSS: 接+5 V電源地端。 （2） 外接晶體引腳XTAL1和XTAL2 XTAL1: 接外部石英晶體的一端。 在單片機內(nèi)部, 它是一個反相放大器的輸入端, 這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。 當采用外部時鐘時, 對于HMOS單片機, 該引腳接地; 對于CHM

18、OS單片機, 該引腳作為外部振蕩信號的輸入端。 XTAL2: 接外部晶體的另一端。 在單片機內(nèi)部, 接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。 當采用外部時鐘時, 對于HMOS單片機, 該引腳作為外部振蕩信號的輸入端; 對于CHMOS芯片, 該引腳懸空不接。（3）輸入/輸出（I/O）引腳P0口、 P1口、 P2口及P3口 （a） P0口（39腳32腳）: P0.0P0.7統(tǒng)稱為P0口。 （b） P1口（1腳8腳）: P1.0P1.7統(tǒng)稱為P1口，可作為準雙向I/O接口使用。 （c） P2口（21腳28腳）: P2.0P2.7統(tǒng)稱為P2口，一般可作為準雙向I/O接口。 （d） P3口（10腳17腳）:

19、 P3.0P3.7統(tǒng)稱為P3口。教學方法多媒體演示作業(yè)安排及課后反思作業(yè)：P34，第5、6、8、9題。 課前準備情況及其他相關特殊要求預習第2章參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）教材第17-34頁。謝維成, 楊加國. 單片機原理與應用及C51程序設計（第3版）M. 北京: 清華大學出版社, 2014. 第2章。單片機課程學習網(wǎng)站（7.4教學單元四教學日期第4次課教學目標掌握單片機的尋址方式，指令特點，功能和使用。教學內(nèi)容第3章 單片機的匯編語言與程序設計3.1 匯編語言概述3.2 MCS-51指令系統(tǒng)簡介重點：51單片機匯編語言的指令系統(tǒng)；指令表的查閱方法和指令功能的描述。難點：51單片機匯編語

20、言的指令系統(tǒng)。教學過程3.1 匯編語言概述MCS-51單片機指令系統(tǒng)有如下特點：（1）指令執(zhí)行時間快。（2）指令短，約有一半的指令為單字節(jié)指令。（3）用一條指令即可實現(xiàn)2個一字節(jié)的相乘或相除。（4）具有豐富的位操作指令。 （5）可直接用傳送指令實現(xiàn)端口的輸入輸出操作。3.1 MCS-51指令系統(tǒng)的分類、格式及一般說明3.1.1 指令分類3.1.2 指令格式3.1.3 指令描述符號介紹3.1.1 指令分類按指令功能，MCS-51指令系統(tǒng)分為數(shù)據(jù)傳遞與交換、算術運算、邏輯運算、程序轉(zhuǎn)移、布爾處理操作、CPU控制等6類。布爾處理操作類指令又稱位操作指令。3.1.2 指令格式在MCS-51指令中，一般

21、指令主要由操作碼、操作數(shù)組成。指令應具有以下功能：（1）操作碼指明執(zhí)行什么性質(zhì)和類型的操作。例如，數(shù)的傳送、加法、減法等。（2）操作數(shù)指明操作的數(shù)本身或者是操作數(shù)所在的地址。（3）指定操作結(jié)果存放的地址。3.1.3 指令描述符號介紹Rn當前選中的寄存器區(qū)中的8個工作寄存器R0R7（n=07）。Ri當前選中的寄存器區(qū)中的2個工作寄存器R0、R1（i=0，1）。direct8位的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器單元中的地址。#data包含在指令中的8位常數(shù)。#data16包含在指令中的16位常數(shù)。addr1616位目的地址。addr1111位目的地址。rel8位帶符號的偏移字節(jié)，簡稱偏移量。DPTR數(shù)據(jù)指針，可用作

22、16位地址寄存器。bit內(nèi)部RAM或?qū)Ｓ眉拇嫫髦械闹苯訉ぶ肺弧累加器。B專用寄存器，用于乘法和除法指令中。C進位標志或進位位，或布爾處理機中的累加器。間址寄存器或基址寄存器的前綴，如Ri，DPTR。/ 位操作數(shù)的前綴，表示對該位操作數(shù)取反，如/bit。片內(nèi)RAM的直接地址或寄存器。()由尋址的單元中的內(nèi)容。箭頭左邊的內(nèi)容被箭頭右邊的內(nèi)容所代替。3.2 尋址方式3.2.1 立即尋址3.2.2 直接尋址3.2.3 寄存器尋址3.2.4 寄存器間接尋址3.2.5 變址尋址3.2.6 相對尋址3.2.7 位尋址3.2.1 立即尋址指令中直接給出操作數(shù)的尋址方式。立即操作數(shù)用前面加有#號的8位或16位

23、數(shù)來表示。例如：MOVA，# 60H；A#60H MOVDPTR，# 3400H；DPTR#3400HMOV30H，# 40H；30H單元#40H 上述三條指令執(zhí)行完后，累加器A中數(shù)據(jù)為立即數(shù)據(jù)60H，DPTR寄存器中數(shù)據(jù)為3400H，30H單元中數(shù)據(jù)為立即數(shù)40H。3.2.2 直接尋址指令中直接給出操作數(shù)地址的尋址方式，能進行直接尋址的存儲空間有SFR寄存器和內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM。例如：MOVPSW，# 20H； PSW#20H PSW為直接尋址寄存器的符號地址。 MOVA，30H；A30H內(nèi)部RAM單元中的內(nèi)容30H為直接給出的內(nèi)部RAM的地址。3.2.3 寄存器尋址以通用寄存器的內(nèi)容為操作數(shù)的

24、尋址方式。通用寄存器指A、B 、DPTR以及R0R7 。 例如：CLR A；A0 INC DPTR；DPTRDPTR+1 ADDR5，# 20H；R5#20H+R53.2.4 寄存器間接尋址以寄存器中內(nèi)容為地址，以該地址中內(nèi)容為操作數(shù)的尋址方式。間接尋址的存儲器空間包括內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM和外部數(shù)據(jù)RAM。能用于寄存器間接尋址的寄存器有R0，R1，DPTR，SP。其中R0、R1必須是工作寄存器組中的寄存器。SP僅用于堆棧操作。例如：MOV R0，A ；內(nèi)部RAM(R0)A其指令操作過程示意圖如圖3-1所示。又如：MOVX A，R1；A外部RAM(P2R1)其指令操作過程示意圖如圖3-2所示。再如：M

25、OVX DPTR，A；外部RAM(DPTR)A 其指令操作過程示意圖如圖3-3所示。3.2.5 變址尋址變址尋址只能對程序存儲器中數(shù)據(jù)進行操作。由于程序存儲器是只讀的，因此變址尋址只有讀操作而無寫操作，在指令符號上采用MOVC的形式（如圖3-4所示）。例如：MOVC A， A+DPTR；A（A+DPTR）又如，MOVC A， A+PC ；A（A+PC） 這條指令與上條指令不同的是，基址寄存器是PC。3.2.6 相對尋址以當前程序計數(shù)器PC的內(nèi)容為基礎，加上指令給出的一字節(jié)補碼數(shù)（偏移量）形成新的PC值的尋址方式。相對尋址用于修改PC值，主要用于實現(xiàn)程序的分支轉(zhuǎn)移。 例如，SJMP 08H ；P

26、CPC+2+08H 指令操作示意圖如圖3-5所示。3.2.7 位尋址位尋址只能對有位地址的單元作位尋址操作。位尋址其實是一種直接尋址方式，不過其地址是位地址。 例如：SETB 10H ；將10H位置1若22H單元中存放著數(shù)據(jù)40H，22H單元的D0位的位地址為10H，執(zhí)行上述指令后（22H）=41H。 又如：MOV 32H，C ；32H進位位C ORL C ，32H ；CC32H教學方法多媒體演示，借助軟件做演示實驗，增強學生對知識的理解，提高他們對本課程的興趣。作業(yè)安排及課后反思作業(yè)：P56，第1、6題。課前準備情況及其他相關特殊要求課前預習3.1，3.2節(jié)參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）教

27、材第35-51頁。謝維成, 楊加國. 單片機原理與應用及C51程序設計（第3版）M. 北京: 清華大學出版社, 2014. 第3章。各大電子類專業(yè)網(wǎng)站。7.5教學單元五教學日期第5次課教學目標掌握單片機的尋址方式，指令特點，功能和使用。教學內(nèi)容3.3匯編語言的編程方法重點：51單片機匯編語言的指令系統(tǒng)；指令表的查閱方法和指令功能的描述。難點：51單片機匯編語言的指令系統(tǒng)。教學過程3.3.1 數(shù)據(jù)傳送類指令數(shù)據(jù)傳送類指令共28條，是將源操作數(shù)送到目的操作數(shù)。指令執(zhí)行后，源操作數(shù)不變，目的操作數(shù)被源操作數(shù)取代。數(shù)據(jù)傳送類指令用到的助記符有MOV、MOVX、MOVC、XCH、XCHD、SWAP、PU

28、SH、POP8種。源操作數(shù)可采用寄存器、寄存器間接、直接、立即、變址5種尋址方式尋址，目的操作數(shù)可以采用寄存器、寄存器間接、直接尋址3種尋址方式。MCS-51單片機片內(nèi)數(shù)據(jù)傳送途徑如圖3-6所示。1以A為目的操作數(shù)MOV A，Rn；A RnMOV A，direct；A（direct）MOV A，Ri；A（Ri）MOV A，#data；A #data2以Rn為目的操作數(shù)MOV Rn，A；Rn AMOV Rn，direct；Rn （direct）MOV Rn，#data；Rn #data3以直接地址為目的操作數(shù)MOV Ri，A；（Ri） AMOV Ri，direct；（Ri） （direct）MO

29、V Ri，#data；（Ri） #data4以間接地址為目的操作數(shù)MOV Ri，A；（Ri） AMOV Ri，direct；（Ri） （direct）MOV Ri，#data；（Ri） #data例如：設（30H）=6FH，R1=40H，執(zhí)行MOV R1，30H后，30H單元中數(shù)據(jù)取出送入R1間接尋址的40H單元，（40H）=6FH。5以DPTR為目的操作數(shù)MOV DPTR，#data16 ；DPTR #data16例如執(zhí)行 MOV DPTR，#2000H 后，（DPTR）= 2000H。 6訪問外部數(shù)據(jù)RAM MOVX A，DPTR；A （DPTR）MOVX DPTR，A；（DPTR） AM

30、OVX A，Ri；A （P2Ri）MOVX Ri，A；（P2Ri） A7讀程序存儲器MOVC A，A+DPTR；A （A+DPTR）MOVC A，A+PC；A （A+PC）例如已知A=30H，DPTR=3000H， 程序存儲器單元（3030H）=50H，執(zhí)行MOVC A， A+DPTR后，A=50H。8數(shù)據(jù)交換l 字節(jié)交換XCH A，Rn；A RnXCH A ，direct；A（direct）XCH A，Ri；A（Ri）l 半字節(jié)交換XCHD A，Ri；A03（Ri）03SWAP A；A03A479堆棧操作所謂堆棧是在片內(nèi)RAM中按“先進后出，后進先出”原則設置的專用存儲區(qū)。數(shù)據(jù)的進棧出棧由指

31、針SP統(tǒng)一管理。堆棧的操作有如下兩條專用指令： PUSH direct；SP（SP+1），（SP）（direct） POPdirect；（direct）（SP），SP SP-1PUSH是進棧（或稱為壓入操作）指令。指令執(zhí)行過程如圖3-7所示。【例3.1】 將片內(nèi)RAM 30H單元與40H單元中的內(nèi)容互換。方法1（直接地址傳送法）： MOV31H，30H MOV30H，40H MOV40H，31H SJMP$方法2（間接地址傳送法）： MOVR0，#40H MOVR1，#30H MOVA，R0 MOVB，R1 MOVR1，A MOVR0，B SJMP$方法3（字節(jié)交換傳送法）： MOVA，30H

32、 XCHA，40H MOV30H，A SJMP$方法4（堆棧傳送法）： PUSH30H PUSH40H POP30H POP40H SJMP$3.3.2 算術運算類指令1加法指令ADD A，Rn；A A + RnADD A，direct；A A +（direct）ADD A，Ri；A A +（Ri）ADD A，#data；A A + #data2帶進位加指令ADDC A，Rn；A A + Rn + CADDC A，direct；A A +（direct）+ CADDC A，Ri；A A +（Ri）+ CADDC A，#data；A A + #data + CC為來自PSW狀態(tài)寄存器中的進位位C

33、。例如，設A=20H，R0=21H，C=1，執(zhí)行指令 ADDC，R0后，A=42H。 3帶借位減指令SUBB A，Rn；A A - Rn - CSUBB A，direct；A A -（direct）- CSUBB A，Ri；A A -（Ri）- CSUBB A，#data；A A - #data C例如，設A=39H，R0=20H，（20H）=32H，C=1，執(zhí)行指令 SUBB，R0后，A=06H。4乘法指令MUL AB；BA ABA和B中各存放一個8位無符號數(shù)，指令執(zhí)行后，16位乘積的高8位在B中，低8位存A中。例如，A=30H，B=60H，執(zhí)行 MUL AB 后，A=00H，B=12H。

34、5除法指令 DIV AB；AB商在A中，余數(shù)在B中 A和B中各存放一個8位無符號數(shù)，A放被除數(shù)，B放除數(shù)。指令執(zhí)行后，A中存放商，B中存入余數(shù)。若B=00H，則指令執(zhí)行后OV=1，A與B不變。 例如，A=30H，B=07H，執(zhí)行 DIV AB 后，A=06H，B=06H。6加1指令INC A；A A + 1INC Rn；Rn Rn + 1INC direct；（direct） （direct）+ 1INC Ri；（Ri）（Ri）+ 1INC DPTR；DPTR DPTR + 1例如，（30H）=22H，執(zhí)行 INC 30H 后，（30H）=23H。7減1指令DEC A；A A - 1DEC R

35、n；Rn Rn - 1DEC direct；direct （direct）- 1DEC Ri；（Ri）（Ri）- 1例如，R0=30H，（30H）=22H，執(zhí)行 DEC R0 后，（30H）=21H。8十進制調(diào)整指令DA A ；把A中按二進制相加的結(jié)果調(diào)整成按BCD碼相加的結(jié)果例如，A=65BCD，B=78BCD，C=0，執(zhí)行下列語句ADDA，BDAA后，A=43 BCD，C=1?！纠?.2】 試把存放在R1R2和R3R4中的兩個16位數(shù)相加，結(jié)果存于R5R6中。解：參考程序如下： MOVA，R2；取第一個數(shù)的低8位 ADDA，R4；兩數(shù)的低8位相加 MOVR6，A；保存和的低8位 MOVA，

36、R1；取第一個數(shù)的高8位 ADDCA，R3；兩數(shù)的高8位相加，并把低8位相加時的進位位加進來 MOVR5，A；把相加的高8位存入R5寄存器中 SJMP $ 教學方法多媒體演示，借助軟件做演示實驗，增強學生對知識的理解，提高他們對本課程的興趣。作業(yè)安排及課后反思作業(yè)：P56，第8、9題。課前準備情況及其他相關特殊要求課前預習3.3節(jié)。參考資料（具體到哪一章節(jié)或頁碼）教材第51-56頁。謝維成, 楊加國. 單片機原理與應用及C51程序設計（第3版）M. 北京: 清華大學出版社, 2014. 第3章。7.6教學單元六教學日期第6次課。教學目標掌握C51語言的指令格式，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，功能和使用。教學內(nèi)容第

37、4章單片機的C51語言 4.1C51的程序結(jié)構(gòu)重點：C51語言的指令格式，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。難點：C51語言與通用C語言的區(qū)別。教學過程一、C51 概述C語言是一種編譯型程序設計語言，它兼顧了多種高級語言的特點，并具備匯編語言的功能。目前，使用C語言進行程序設計已經(jīng)成為軟件開發(fā)的一個主流。用C語言開發(fā)系統(tǒng)既可以大大縮短開發(fā)周期，明顯增強程序的可讀性，又便于改進和擴充。而且針對8051的C語言（C51）日趨成熟，已成為了專業(yè)化的實用高級語言。一般來說，C51有如下特點：1)C語言作為一種非常方便的語言而得到廣泛的支持，國內(nèi)最通用的是Keil C51；2)C語言程序本身不依賴于機器硬件系統(tǒng)，基本上不作修改

38、就可將程序從不同的單片機中移植過來；3)C提供了很多數(shù)學函數(shù)并支持浮點運算，開發(fā)效率高，故可縮短開發(fā)時間，增加程序可讀性和可維護性。而C51與ASM-51相比，有如下優(yōu)點：1)對單片機的指令系統(tǒng)不要求了解，僅要求對8051 的存貯器結(jié)構(gòu)有初步了解；2)寄存器分配、不同存貯器的尋址及數(shù)據(jù)類型等細節(jié)可由編譯器管理；3)程序有規(guī)范的結(jié)構(gòu)，可分成不同的函數(shù)，這種方式可使程序結(jié)構(gòu)化；4)具有將可變的選擇與特殊操作組合在一起的能力，改善了程序的可讀性；5)提供的庫包含許多標準子程序，具有較強的數(shù)據(jù)處理能力；6)由于具有方便的模塊化編程技術，使已編好程序可容易地移植。正是上述這些優(yōu)點，C51如今已成為51

39、系列單片機的主流開發(fā)語言。二、 C51的語法C51的語法與C語言基本相同，因此本書將著重介紹C51與C語言的不同之處，從而有利于讀者更好地把握兩者的相同之處與不同之處，為以后寫C51源程序打好基礎。1)C51的常量和變量C51的常量和變量與C語言的常量和變量基本相同，其不同之處主要在于變量的聲明的形式，C語言的變量聲明的一般格式是：(存儲種類) 數(shù)據(jù)類型變量而在C51中，變量聲明的一般格式則是：(存儲種類) 數(shù)據(jù)類型（存儲器類型）變量其中，“存儲種類”和“存儲器類型”是可選項。變量的存儲種類有四種：自動（auto）、外部（extern）、靜態(tài)（static）和寄存器（register）。在定義

40、一個變量時如果省略存儲種類選項，則該變量將為自動（auto）變量。定義一個變量時除了需要說明其數(shù)據(jù)類型之外，C51編譯器還允許說明變量的存儲器類型。存儲器類型的說明就是指定該變量在C51硬件系統(tǒng)中所使用的存儲區(qū)域，并在編譯時準確的定位。關于C51的存儲器類型，我們將在本章后面的小節(jié)做詳細的介紹。2)C51的數(shù)據(jù)類型類型符號關鍵字所占位數(shù)數(shù)的表示范圍整型有(signed) int16-3276832767(signed) short16-3276832767(signed) long32-2147483648247483647無unsigned int16065535unsigned short

41、 int16065535unsigned long int3204294967295實型有Float323.4e-383.4e38有Double641.7e-3081.7e308字符型有Char8-128127無unsigned char80255除了上述的數(shù)據(jù)類型，C51還有以下四種數(shù)據(jù)類型擴充定義：bit 位變量 位變量是C51的一種擴充數(shù)據(jù)類型，利用它可以定義一個位變量，但不能定義位指針，也不能定義位數(shù)組。它的值是一個二進制位，不是就是0就是，類似一些高級語言中的布爾類型中的True和Flase。Sfr特殊功能寄存器Sfr也是一種擴充數(shù)據(jù)類型，占用一個內(nèi)存單元，值域為0255。利用它可以

42、訪問51單片機內(nèi)部的所有特殊功能寄存器。例如Sfr=0X90上述語句定義了P1為P1端口在片內(nèi)的寄存器，在后面的語句中用P1=255(或P1=0FFH,對P1端口的所有引腳置高電平)之類的語句來操作特殊功能寄存器。Sfr16 16位特殊功能寄存器Sfr16占用兩個內(nèi)存單元，值域為065535。sfr16和sfr一樣用于操作特殊功能寄存器，所不同的是它用于操作占兩個字節(jié)的寄存器，比如定時器T0和T1。當然sfr16也可以像sfr一樣用一個字的方式訪問，比如定時器T2，可以分別以TL2和TH2進行訪問。Sbit 可尋址位位是C51中的一種擴充數(shù)據(jù)類型，利用它可以訪問芯片內(nèi)部的RAM中的可位尋址位或

43、特殊功能寄存器中的可位尋址位。例如定義sfr P1=0X90;sbit P1_1=P11;這樣在以后的程序語句中就可以用P1_1來對P1.1引腳進行讀寫操作了。3)C51的存儲類型在C51中，存儲器類型指定了該變量在硬件系統(tǒng)中所使用的存儲區(qū)域，并在編譯時準確的定位。存儲類型存儲位置長度數(shù)據(jù)范圍Data直接尋址片內(nèi)RAM8位0255Bdata可位尋址片內(nèi)RAM1位0/1Idata間接尋址片內(nèi)RAM8位0255Pdata片外頁RAM8位0255Xdata片外RAM16位065535Code程序ROM16位065535data 區(qū) data區(qū)的尋址是最快的，所以應該把經(jīng)常使用的變量放在data區(qū)；但

44、是data區(qū)的空間是有限的。Data區(qū)聲明中的存儲器類型標識符為data ，通常指低128字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)區(qū)存儲的變量，可直接尋址。bdata區(qū) bdata區(qū)實際就是data區(qū)的位尋址區(qū)，在這個區(qū)聲明變量就可進行位尋址。bdata區(qū)聲明中的存儲器類型標識符為bdata，指內(nèi)部可位尋址的16字節(jié)存儲區(qū)可位尋址的變量的數(shù)據(jù)類型。idata區(qū) idata區(qū)也用于存放使用比較頻繁的變量，使用寄存器作為指針進行尋址，即在存儲器中設置8位地址進行間接尋址。Idata區(qū)聲明中的存儲類型標識符為idata,指內(nèi)部的256字節(jié)的存儲區(qū)，但是只能間接尋址，速度比直接尋址慢。pdata區(qū)和xdata區(qū) pdata和x

45、data區(qū)屬于外部存儲區(qū)，外部數(shù)據(jù)區(qū)是可讀寫的存儲區(qū)，最多可有64KB。Pdata和xdata區(qū)聲明中的存儲器類型標識符分別為pdata和xdata，xdata存儲器類型標識符可以指定外部數(shù)據(jù)區(qū)64KB內(nèi)的任何地址，而pdata存儲器類型標識符僅指定1頁或256字節(jié)的外部數(shù)據(jù)區(qū)。code區(qū) 程序儲存器的數(shù)據(jù)是不可改變的，程序存儲器區(qū)code 聲明中的標識符為code，在C51中用code存儲器類型標識符來訪問程序存儲區(qū)。4)C51的運算符C51的運算符與C語言的運算符基本相同，以下為C51常用的運算符：算術運算符：+ - * / % + -（加 減 乘 除 取模 自增自減）關系運算符： = （

46、位右移 位左移）& | (按位與 按位或 按位異或 按位取反)5)C51的基本語句C51的基本語句與C語言的基本語句基本相同，如下所示：If-else 選擇語句 switch/case 多分支選擇語句 while 循環(huán)語句 do-while 循環(huán)語句 for 循環(huán)語句C51的基本語句與C語言的基本語句的使用方法和注意事項基本相同，在此不作多余敘述。6)C51的程序結(jié)構(gòu)與一般C語言的結(jié)構(gòu)相同，以main()函數(shù)為程序人口，程序體中包含若干語句還可以包含若干函數(shù)，以下為C51函數(shù)的一般格式： 類型 函數(shù)名（參數(shù)表） 數(shù)據(jù)說明部分 語句執(zhí)行部分 其中，類型指定函數(shù)值的類型，即函數(shù)帶回來的值類型。7)

47、C51的頭文件C51的頭文件與C語言的頭文件基本相同。但由于51系列單片機的結(jié)構(gòu)特點，常有的頭文件主要有reg51.h math.h ctype.h stdio.h stdlib.h absacc.h。reg51.h主要定義了51系列單片機的特殊功能寄存器和位寄存器；math.h 主要定義了常用的數(shù)學運算函數(shù)；ctype.h主要定義了常用的字符函數(shù)；stdio.h主要定義了一般I/O函數(shù)；stdlib.h主要定義了常用的標準函數(shù)；absacc.h則定義了絕對地址訪問的函數(shù)。如果想進一步了解上述各個頭文件包含的函數(shù)，可以參照C51頭文件的相關技術手冊。例：include void main( )

48、數(shù)據(jù)說明部分；語句執(zhí)行部分；8)中斷服務程序51單片機的中斷系統(tǒng)非常重要，可以用C51來聲明中斷和編寫中斷服務程序，中斷過程通過使用interrupt關鍵字和中斷編號04實現(xiàn)。中斷服務程序聲明的一般格式為：返回值 函數(shù)名（）interrupt n 其中，對應著中斷源的編號，中斷編號告訴編譯器中斷程序的入口地址，它對應著IE寄存器的使能位，即IE寄存器中的0位對應著外部中斷0，相應的外部中斷0的中斷編號是0。8051單片機的中斷源以及中斷編號如下表所示：中斷編號中斷源入口地址0外部中斷00003H1定時器/計數(shù)器0溢出000BH2外部中斷10013H3定時器/計數(shù)器1溢出001BH4串行口中斷0

49、023H當正在執(zhí)行一個特定的任務時，可能有更緊急的事情需要CPU處理，這就涉及到了中斷優(yōu)先級。高的優(yōu)先級中斷可以中斷正在處理的低的優(yōu)先級中斷程序，因而最好給每種優(yōu)先程序分配不同的寄存器組。在C51中可使用using指定寄存器組，using后的變量為03的常整數(shù)，分別表示51單片機內(nèi)的4個寄存器組。中斷服務程序的完整格式如下：返回值函數(shù)名（）interrupt n using n 例:unsigned int interrputcnt;unsigned char second;void timer0 (void) interrupt 1 using 2if(+interruptcnt=4000)/*計數(shù)到4000*/second+;/*另一個計數(shù)器*/interruptcnt=0;/*計數(shù)器清零*/介紹完C51的基本語法之后，現(xiàn)在以兩個實例作為參考，兩個實例都分別給出它們的匯編源程序和C51程序以便作比較。例1：清零程序 (將2000H20FFH的內(nèi)容清零) 匯編源程序 ORG 0000HSE01: MOV R0,#00H MOV DPTR,#2000H ;(0000H)送DPTRLOO1: CLR A MOVX DPTR,A ;0送(DPTR) INC DPTR ;DPTR+1