第二章單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理

1、單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)閆麗華：閆麗華：辦公地點(diǎn)：勵(lì)耘樓辦公地點(diǎn)：勵(lì)耘樓B309B309辦公電話：辦公電話：61261486126148QQQQ：327646775327646775E-MailE-Mail：Ally_Ally_2.1 AT89S512.1 AT89S51單片機(jī)的主要特性單片機(jī)的主要特性2.2 2.2 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)2.3 512.3 51系列單片機(jī)的引腳及功能系列單片機(jī)的引腳及功能2.4 2.4 單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置2.5 2.5 時(shí)鐘電路與時(shí)鐘電路與CPUCPU時(shí)序時(shí)序2.6 2.6 單片機(jī)的工作方式單片機(jī)的工作方式2.7 2.7 單片

2、機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng) 第二章第二章 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)單片機(jī)的結(jié)構(gòu)uAtmel公司的產(chǎn)品公司的產(chǎn)品 MCS-51 MCS-51是是IntelIntel公司生產(chǎn)的一個(gè)單片機(jī)系列名稱。公司生產(chǎn)的一個(gè)單片機(jī)系列名稱。 屬于這一系列的單片機(jī)有：屬于這一系列的單片機(jī)有：基本型：基本型：末位為末位為“1”1”8051/8751/8031 8051/8751/8031 ( (HMOSHMOS工藝工藝) )MCS-51/87C51/80C31 MCS-51/87C51/80C31 ( (CHMOSCHMOS工藝工藝) ) 2.1 AT89S51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和特性單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和特性增強(qiáng)型：增強(qiáng)型：末位為末位為“2

3、”2”8052/8752/80328052/8752/803280C52/87C52/80C3280C52/87C52/80C32Atmal 89系列單片機(jī)的特點(diǎn)：系列單片機(jī)的特點(diǎn)：nAT89S51是一種低功耗、高性能、是一種低功耗、高性能、CMOS、8位位微控制器，具有微控制器，具有4K在系統(tǒng)可編程在系統(tǒng)可編程Flash 存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器，與工業(yè)與工業(yè)80C51 產(chǎn)品指令和產(chǎn)品指令和引腳完全兼容引腳完全兼容。 n另外，另外，AT89S52（8K FLASH）可降至）可降至0Hz 靜態(tài)靜態(tài)邏輯操作，支持邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式。種軟件可選擇節(jié)電模式。n空閑模式下，空閑模式下，CPU停

4、止工作，允許停止工作，允許RAM、定時(shí)器、定時(shí)器/計(jì)計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。n掉電保護(hù)方式下，掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。止。2.1 AT89S512.1 AT89S51單片機(jī)的主要特性單片機(jī)的主要特性2.2 2.2 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)2.3 512.3 51系列單片機(jī)的引腳及功能系列單片機(jī)的引腳及功能2.4 2.4 單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置2.5 2.5 時(shí)鐘電路與時(shí)鐘電路與CPUCPU時(shí)序時(shí)序2

5、.6 2.6 單片機(jī)的工作方式單片機(jī)的工作方式2.7 2.7 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng) 第二章第二章 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)單片機(jī)的結(jié)構(gòu)2.2 MCS-512.2 MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)51系列單片機(jī)在結(jié)構(gòu)上基本相同，只是在個(gè)別模塊和功能上有些區(qū)別。系列單片機(jī)在結(jié)構(gòu)上基本相同，只是在個(gè)別模塊和功能上有些區(qū)別。1 1、中央處理器、中央處理器CPUCPU：8 8位，運(yùn)算和控制功能位，運(yùn)算和控制功能2 2、內(nèi)部、內(nèi)部RAMRAM：共共256256個(gè)個(gè)RAMRAM單元，用戶使用前單元，用戶使用前128128個(gè)個(gè)單元，單元， 用于存放可讀寫數(shù)據(jù)，后用于存放可讀寫數(shù)據(jù)，后128128個(gè)單元

6、被專用寄個(gè)單元被專用寄存器占用。存器占用。3 3、內(nèi)部、內(nèi)部ROMROM：4KB ROM4KB ROM，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)。，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)。4 4、定時(shí)、定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器：計(jì)數(shù)器：兩個(gè)兩個(gè)1616位的定時(shí)位的定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器，定時(shí)或計(jì)計(jì)數(shù)器，定時(shí)或計(jì)數(shù)功能。數(shù)功能。5 5、并行、并行I/OI/O口：口：4 4個(gè)個(gè)8 8位的位的I/OI/O口口P0P0、P1P1、P2P2、P3P3。6 6、串行口：、串行口：一個(gè)全雙工串行口。一個(gè)全雙工串行口。7 7、中斷控制系統(tǒng)：、中斷控制系統(tǒng)：5 5個(gè)中斷源（外中斷個(gè)中斷源（外中斷2 2個(gè)，定時(shí)個(gè)，定時(shí)/ /計(jì)計(jì)數(shù)中斷數(shù)中斷2 2個(gè)，串行中斷個(gè)

7、，串行中斷1 1個(gè)）個(gè)）8 8、時(shí)鐘電路：、時(shí)鐘電路：可產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列，允許晶振頻率可產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列，允許晶振頻率6MHZ6MHZ到到12MHZ12MHZu 與與MCS-51MCS-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容單片機(jī)產(chǎn)品兼容u 8K8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程字節(jié)在系統(tǒng)可編程FlashFlash存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器u 10001000次擦寫周期次擦寫周期u 全靜態(tài)操作：全靜態(tài)操作：0Hz0Hz33Hz33Hzu 三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器u 3232個(gè)可編程個(gè)可編程I/OI/O口線口線u 3 3個(gè)個(gè)1616位定時(shí)器位定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器u 八個(gè)中斷源八個(gè)中斷源u 一個(gè)全雙工一個(gè)全雙工UARTUART串

8、行通道串行通道u 低功耗空閑和掉電模式低功耗空閑和掉電模式u 掉電后中斷可喚醒掉電后中斷可喚醒u 雙數(shù)據(jù)指針雙數(shù)據(jù)指針u 掉電標(biāo)識(shí)符掉電標(biāo)識(shí)符一、一、AT89S52主要性能：主要性能：二、二、MCS-51MCS-51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)運(yùn)算器運(yùn)算器 控制器控制器 三、中央處理器三、中央處理器CPUCPUn中央處理器簡(jiǎn)稱中央處理器簡(jiǎn)稱CPUCPU，是單片機(jī)的核心部件，其作用是讀入和分，是單片機(jī)的核心部件，其作用是讀入和分析每條指令，根據(jù)每條指令的功能要求，完成運(yùn)算和控制操作。析每條指令，根據(jù)每條指令的功能要求，完成運(yùn)算和控制操作。n中央處理器包括運(yùn)算器和控制器兩部分電路。中央處理器包括運(yùn)算器和控

9、制器兩部分電路。 n1運(yùn)算器電路運(yùn)算器電路 運(yùn)算器的功能是完成算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、位變量處理和運(yùn)算器的功能是完成算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、位變量處理和數(shù)據(jù)傳送等功能，主要由以下五部分組成：數(shù)據(jù)傳送等功能，主要由以下五部分組成： n算術(shù)邏輯單元算術(shù)邏輯單元(ALU)：算術(shù)邏輯運(yùn)算算術(shù)邏輯運(yùn)算n累加器累加器(ACC)：數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果多數(shù)要經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果多數(shù)要經(jīng)過(guò)A累加器累加器n暫存寄存器暫存寄存器(TMP1、TMP2)n寄存器寄存器B: 與與A累加器配合執(zhí)行乘、除運(yùn)算累加器配合執(zhí)行乘、除運(yùn)算n程序狀態(tài)字寄存器程序狀態(tài)字寄存器(PSW)n堆棧堆棧寄存器寄存器2. 控制器電路控制器電路n控制器向控制器向

10、CPU發(fā)出控制時(shí)序，由程序計(jì)數(shù)器發(fā)出控制時(shí)序，由程序計(jì)數(shù)器PC提提供將要執(zhí)行的指令所在的存儲(chǔ)單元地址，微處理器供將要執(zhí)行的指令所在的存儲(chǔ)單元地址，微處理器根據(jù)該地址從內(nèi)存中取出指令根據(jù)該地址從內(nèi)存中取出指令,存入指令寄存器存入指令寄存器IR，經(jīng)過(guò)指令譯碼經(jīng)過(guò)指令譯碼ID,并根據(jù)定時(shí)電路產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)并根據(jù)定時(shí)電路產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)向其他部件發(fā)出各種控制信號(hào)，協(xié)調(diào)各部分的工作，向其他部件發(fā)出各種控制信號(hào)，協(xié)調(diào)各部分的工作，完成指令規(guī)定的各種操作。完成指令規(guī)定的各種操作。 nPCPC存放下一條要執(zhí)行的指令的地址，存放下一條要執(zhí)行的指令的地址，CPUCPU總是按總是按PCPC的值讀取指令并執(zhí)行。的值讀取

11、指令并執(zhí)行。CPUCPU讀取指令后讀取指令后PCPC會(huì)自動(dòng)加會(huì)自動(dòng)加1/21/2，指向下一條指令。，指向下一條指令。 n復(fù)位時(shí)，復(fù)位時(shí)，PC=0000HPC=0000H。2.1 AT89S512.1 AT89S51單片機(jī)的主要特性單片機(jī)的主要特性2.2 2.2 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)2.3 512.3 51系列單片機(jī)的引腳及功能系列單片機(jī)的引腳及功能2.4 2.4 單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置2.5 2.5 時(shí)鐘電路與時(shí)鐘電路與CPUCPU時(shí)序時(shí)序2.6 2.6 單片機(jī)的工作方式單片機(jī)的工作方式2.7 2.7 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng) 第二章第二章 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)單片機(jī)的結(jié)

12、構(gòu)一、一、 MCS-51 MCS-51單片機(jī)的信號(hào)引腳單片機(jī)的信號(hào)引腳n電源電源 V VCCCC（4040腳）腳）: : 接接+5 V+5 V電源正端電源正端; ; V VSSSS（2020腳）腳）: : 接接+5 V+5 V電源地端。電源地端。 n外接晶體引腳外接晶體引腳XTAL1XTAL1和和XTAL2XTAL2 XTAL1 XTAL1（1919腳）腳）: : 接外部石英晶體的一端。接外部石英晶體的一端。 在單片機(jī)內(nèi)部在單片機(jī)內(nèi)部, , 它是一個(gè)反相放大器的輸入端它是一個(gè)反相放大器的輸入端, , 這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。 當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí),

13、, 對(duì)于對(duì)于HMOSHMOS單片機(jī)單片機(jī), , 該該引腳接地引腳接地; ; 對(duì)于對(duì)于CHMOSCHMOS單片機(jī)單片機(jī), , 該引腳作為外部該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。振蕩信號(hào)的輸入端。 1. 1. 電源和時(shí)鐘信號(hào)（電源和時(shí)鐘信號(hào)（4 4個(gè)）個(gè)） XTAL2 XTAL2（1818腳）腳）: : 接外部晶體的另一端。接外部晶體的另一端。 在單片機(jī)內(nèi)部在單片機(jī)內(nèi)部, , 接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的接至片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。輸出端。 當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí), , 對(duì)于對(duì)于HMOSHMOS單單片機(jī)片機(jī), , 該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端; ; 對(duì)

14、于對(duì)于CHMOSCHMOS芯片芯片, , 該引腳懸空不接。該引腳懸空不接。 （1）RST/VPD（9腳）腳）:該引腳為單片機(jī)的上該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。電復(fù)位或掉電保護(hù)端。RST即為即為RESET, VPD為為備用電源。備用電源。 （2） （30腳）腳）: 地址鎖存地址鎖存/編程編程 ALE： 當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí), ALE（允許地址鎖（允許地址鎖存信號(hào)）以每機(jī)器周期兩次的信號(hào)輸出存信號(hào)）以每機(jī)器周期兩次的信號(hào)輸出, 用于鎖存用于鎖存出現(xiàn)在出現(xiàn)在P0口的低口的低8位地址。位地址。 PROG： 編程脈沖輸入編程脈沖輸入/ALE PROG2. 2. 控制信號(hào)（控制信號(hào)

15、（4 4個(gè)）個(gè)）n（3） （29腳）腳）: 片外程序存儲(chǔ)器讀選通片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端信號(hào)輸出端, 低電平有效。低電平有效。 n（4） （31腳）腳）: 為訪問(wèn)外部程序存為訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。儲(chǔ)器控制信號(hào)。 EA=0：只能訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。：只能訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。 EA=1：訪問(wèn)內(nèi)部和外部程序存儲(chǔ)器。：訪問(wèn)內(nèi)部和外部程序存儲(chǔ)器。 VPP ：EPROM編程電源（編程電源（21V）。）。PSEN/PPEA VEAn引腳引腳P0P0口、口、P1P1口、口、P2P2口及口及P3P3口（每個(gè)口口（每個(gè)口8 8條線，共條線，共3232條）條）nP0P0口（口（P0.0P0.0P0.7P

16、0.7）：作一般）：作一般I/OI/O接口或地址（接口或地址（低低8 8位）數(shù)據(jù)復(fù)用位）數(shù)據(jù)復(fù)用nP1P1口（口（P1.0P1.0P1.7P1.7）：作一般）：作一般I/OI/O接口使用接口使用nP2P2口（口（P2.0P2.0P2.7P2.7）：地址（高）：地址（高8 8位）或作一般位）或作一般I/OI/O接口接口1.1. P3P3口（口（P3.0P3.0P3.7P3.7）：作一般）：作一般I/OI/O接口或第二功接口或第二功能引腳能引腳3. 3. 輸入輸入/ /輸出（輸出（I/OI/O）P3P3口第口第2 2功能表功能表 二、二、MCS-51的的I/O口及功能單元口及功能單元四個(gè)四個(gè)8 8

17、位的并行口，即位的并行口，即P0P3P0P3：它們均為雙它們均為雙向口，既可作為輸入，又可作為輸出。每向口，既可作為輸入，又可作為輸出。每個(gè)口各有個(gè)口各有8 8條條I/OI/O線。線。 有一個(gè)全雙工的串行口：有一個(gè)全雙工的串行口：P3P3口的兩個(gè)引腳口的兩個(gè)引腳P3.0P3.0和和P3.1P3.1有有2 2個(gè)個(gè)1616位的定時(shí)位的定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 有有1 1套完善的中斷系統(tǒng)。套完善的中斷系統(tǒng)。 三總線結(jié)構(gòu)三總線結(jié)構(gòu)n5151系列單片機(jī)是總線結(jié)構(gòu)的單片機(jī)，總線分為數(shù)系列單片機(jī)是總線結(jié)構(gòu)的單片機(jī)，總線分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。據(jù)總線、地址總線和控制總線。 1 1數(shù)據(jù)總線（數(shù)據(jù)總線（D

18、BDB）：）：數(shù)據(jù)總線寬度為數(shù)據(jù)總線寬度為8 8位，由位，由P0P0口提供。口提供。 2 2地址總線（地址總線（ABAB）：）：地址總線寬度為地址總線寬度為1616位，因位，因此外部存儲(chǔ)器直接尋址范圍為此外部存儲(chǔ)器直接尋址范圍為64K64K，1616位地址總線位地址總線由由P0P0口經(jīng)地址鎖存器提供低口經(jīng)地址鎖存器提供低8 8位地址（位地址（A0A0A7A7），），P2P2口直接提供高口直接提供高8 8位地址（位地址（A8A8A15A15）。）。 3 3控制總線（控制總線（CBCB）：）：由由P3P3口的第二功能狀態(tài)和口的第二功能狀態(tài)和4 4根獨(dú)立控制線根獨(dú)立控制線RESETRESET、EAE

19、A、PSENPSEN、ALEALE組成。組成。三、三、 MCS-51 MCS-51單片機(jī)的應(yīng)用模式單片機(jī)的應(yīng)用模式總線型總線型非總線型非總線型1.1.總線型單片機(jī)應(yīng)用模式總線型單片機(jī)應(yīng)用模式總線型應(yīng)用的總線型應(yīng)用的“三總線三總線”模式模式（擴(kuò)展時(shí)）（擴(kuò)展時(shí)） 非總線型應(yīng)用的非總線型應(yīng)用的“多多I/O”I/O”模式模式 非總線型單片機(jī)已經(jīng)將用于外部總線擴(kuò)展用的非總線型單片機(jī)已經(jīng)將用于外部總線擴(kuò)展用的I/OI/O口口線和控制功能線去掉，從而使單片機(jī)的線和控制功能線去掉，從而使單片機(jī)的引腳數(shù)減少、引腳數(shù)減少、體積減小體積減小。對(duì)于不需進(jìn)行并行外圍擴(kuò)展，裝置的體積。對(duì)于不需進(jìn)行并行外圍擴(kuò)展，裝置的體積

20、要求苛刻且程序量不大的系統(tǒng)極其適合。非總線型單要求苛刻且程序量不大的系統(tǒng)極其適合。非總線型單片機(jī)典型產(chǎn)品如：片機(jī)典型產(chǎn)品如： AT89C2051/AT89C4051AT89C2051/AT89C4051。該產(chǎn)品的特點(diǎn)是低電壓該產(chǎn)品的特點(diǎn)是低電壓，高性能。具有用軟件設(shè)置的系統(tǒng)睡眠、省電功能，高性能。具有用軟件設(shè)置的系統(tǒng)睡眠、省電功能，需要時(shí)可喚醒進(jìn)入工作狀態(tài)。需要時(shí)可喚醒進(jìn)入工作狀態(tài)。 2.2.非總線型應(yīng)用模式非總線型應(yīng)用模式 2.1 AT89S512.1 AT89S51單片機(jī)的主要特性單片機(jī)的主要特性2.2 2.2 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)2.3 512.3 51系列單片機(jī)的引腳及功能

21、系列單片機(jī)的引腳及功能2.4 2.4 單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置2.5 2.5 時(shí)鐘電路與時(shí)鐘電路與CPUCPU時(shí)序時(shí)序2.6 2.6 單片機(jī)的工作方式單片機(jī)的工作方式2.7 2.7 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng) 第二章第二章 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)單片機(jī)的結(jié)構(gòu)在物理上設(shè)計(jì)成在物理上設(shè)計(jì)成程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器和和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器兩個(gè)兩個(gè)獨(dú)獨(dú)立的空間立的空間（稱為（稱為哈佛結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)）：）：89S51片內(nèi)有：片內(nèi)有： 內(nèi)部?jī)?nèi)部ROMROM容量容量4K4K字節(jié)字節(jié) 范圍是：范圍是：0000H0FFFH0000H0FFFH 內(nèi)部?jī)?nèi)部RAMRAM容量容量128128字節(jié)字節(jié) 范圍是：范圍是：00

22、H7FH00H7FH一、一、MCS-51MCS-51的片內(nèi)存儲(chǔ)器的片內(nèi)存儲(chǔ)器二、二、ROMROM和和RAMRAM的區(qū)別的區(qū)別1 1、ROM ROM 是一種寫入信息后不易改寫的存儲(chǔ)器。是一種寫入信息后不易改寫的存儲(chǔ)器。斷電后，斷電后，ROMROM中的信息保留不變。用來(lái)存放固定中的信息保留不變。用來(lái)存放固定的程序或數(shù)據(jù)，如系統(tǒng)監(jiān)控程序、常數(shù)表格等。的程序或數(shù)據(jù)，如系統(tǒng)監(jiān)控程序、常數(shù)表格等。 2 2、RAM RAM CPUCPU在運(yùn)行時(shí)能隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入在運(yùn)行時(shí)能隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入和讀出，但在關(guān)閉電源時(shí)，其所存儲(chǔ)的信息將丟和讀出，但在關(guān)閉電源時(shí)，其所存儲(chǔ)的信息將丟失。它用來(lái)存放暫時(shí)性的輸入輸出數(shù)據(jù)

23、、運(yùn)算的失。它用來(lái)存放暫時(shí)性的輸入輸出數(shù)據(jù)、運(yùn)算的中間結(jié)果或用作堆棧。中間結(jié)果或用作堆棧。5151的內(nèi)部存儲(chǔ)器容量較小，應(yīng)用時(shí)經(jīng)常需要進(jìn)行外的內(nèi)部存儲(chǔ)器容量較小，應(yīng)用時(shí)經(jīng)常需要進(jìn)行外部存儲(chǔ)器的擴(kuò)充。部存儲(chǔ)器的擴(kuò)充。三、單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置三、單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置n5151系列單片機(jī)在物理上分為系列單片機(jī)在物理上分為4 4個(gè)存儲(chǔ)空間：個(gè)存儲(chǔ)空間：n片內(nèi)程序片內(nèi)程序存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器和片外程序片外程序存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器，片內(nèi)數(shù)據(jù)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器。n在邏輯上可分為在邏輯上可分為3 3個(gè)存儲(chǔ)空間：個(gè)存儲(chǔ)空間： 2 2、128B128B（256B256B）內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）內(nèi)部數(shù)

24、據(jù)存儲(chǔ)器 3 3、64KB 64KB 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 此外還有此外還有2121個(gè)特殊功能寄存器個(gè)特殊功能寄存器 邏輯上分為邏輯上分為3 3個(gè)存儲(chǔ)空間：個(gè)存儲(chǔ)空間：內(nèi)外程序存儲(chǔ)器統(tǒng)一內(nèi)外程序存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址，內(nèi)外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分別編址，即：編址，內(nèi)外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分別編址，即： 1 1、64KB 64KB 程序存儲(chǔ)器（內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（內(nèi)部4KB4KB加外部）加外部） 四、程序存儲(chǔ)器配置四、程序存儲(chǔ)器配置 MCS-51MCS-51內(nèi)部有內(nèi)部有4KB4KB的的ROMROM，地址：，地址：0000H-0FFFH0000H-0FFFH。當(dāng)。當(dāng)EA=1EA=1，CPUCPU首先訪問(wèn)內(nèi)部存儲(chǔ)器，當(dāng)?shù)刂烦?/p>

25、過(guò)首先訪問(wèn)內(nèi)部存儲(chǔ)器，當(dāng)?shù)刂烦^(guò)0FFFH0FFFH時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部ROMROM（地址范圍：（地址范圍：1000H-FFFFH1000H-FFFFH）進(jìn)行訪問(wèn)。進(jìn)行訪問(wèn)。 803180318051/87518051/87510000H0000H0FFFH0FFFH1000H1000HFFFFHFFFFHEA=1EA=1內(nèi)部?jī)?nèi)部EA=0EA=0外部外部外部外部PSENPSEN程序存儲(chǔ)器用于存放編好程序存儲(chǔ)器用于存放編好的程序、表格和常數(shù)。片的程序、表格和常數(shù)。片外外最多可擴(kuò)展最多可擴(kuò)展64K ROM64K ROM，兩者統(tǒng)一編址。兩者統(tǒng)一編址。五、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器配置五、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器配置n

26、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分為內(nèi)外兩部分，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分為內(nèi)外兩部分，5151單片機(jī)內(nèi)部有單片機(jī)內(nèi)部有128B RAM128B RAM，地址，地址為為00H00H7FH7FH；片外最多可擴(kuò)展；片外最多可擴(kuò)展64 K RAM64 K RAM，地址外，地址外0000H0000HFFFFHFFFFH。 片內(nèi)片內(nèi)片外片外內(nèi)部?jī)?nèi)部128B128B分為分為三個(gè)三個(gè)區(qū)區(qū)外部外部可擴(kuò)可擴(kuò)充充64KB64KB特殊特殊功能功能寄存寄存器區(qū)器區(qū)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 地址從：地址從：00H 7FH 共共128B。組組通通用用寄寄存存器器區(qū)區(qū)第第0組組通通用用寄寄存存器器區(qū)區(qū)第第1組組通通用用寄寄存存器器區(qū)區(qū)第第2組組通通用用寄

27、寄存存器器區(qū)區(qū)第第3）（位位地地址址位位尋尋址址區(qū)區(qū)FH7H00區(qū)通用RAMH00HFH302FH7共共32個(gè)單元，分為個(gè)單元，分為4組，每組組，每組有：有：R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7；8個(gè)寄存器個(gè)寄存器共共16個(gè)單元，既可位尋個(gè)單元，既可位尋址，又可字節(jié)尋址址，又可字節(jié)尋址共共80個(gè)單元，可作數(shù)據(jù)緩個(gè)單元，可作數(shù)據(jù)緩沖區(qū)、堆棧區(qū)和工作單元沖區(qū)、堆棧區(qū)和工作單元 00-1FH: 00-1FH:寄存器區(qū)寄存器區(qū) 20-2FH20-2FH：位尋址區(qū)：位尋址區(qū) 30-7FH30-7FH：用戶區(qū)：用戶區(qū)FH1H20五、特殊功能寄存器（五、特殊功能寄存器（SFRSFR） MCS-51

28、 MCS-51內(nèi)部有內(nèi)部有2222個(gè)個(gè)特殊功能寄存器，包括特殊功能寄存器，包括PCPC（不（不能尋址）及能尋址）及SFRSFR。 PCPC為程序計(jì)數(shù)器。它是一個(gè)雙字節(jié)寄存器為程序計(jì)數(shù)器。它是一個(gè)雙字節(jié)寄存器, ,尋址尋址范圍為范圍為: 0000H FFFFH: 0000H FFFFH，即，即0 64KB0 64KB。 其它其它 2121個(gè)特殊功能寄存器單元，它們同內(nèi)部個(gè)特殊功能寄存器單元，它們同內(nèi)部RAMRAM的的128128個(gè)字節(jié)統(tǒng)一編址，地址范圍是個(gè)字節(jié)統(tǒng)一編址，地址范圍是80H80HFFHFFH。這些。這些SFRSFR只用到了只用到了80H80HFFHFFH中的中的2121個(gè)字節(jié)單元，且

29、這些單個(gè)字節(jié)單元，且這些單元是離散分布的。元是離散分布的。特特殊功能寄存器殊功能寄存器SFR SFR （80H-0FFH80H-0FFH） 特殊功能寄存器也稱專用寄存器，是具有特殊功能特殊功能寄存器也稱專用寄存器，是具有特殊功能的所有寄存器的集合，主要用來(lái)對(duì)片內(nèi)功能模塊進(jìn)行的所有寄存器的集合，主要用來(lái)對(duì)片內(nèi)功能模塊進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視的控制寄存器和狀態(tài)寄存器。管理、控制、監(jiān)視的控制寄存器和狀態(tài)寄存器。 應(yīng)用時(shí)注意：應(yīng)用時(shí)注意： 1 1、各個(gè)特殊功能寄存器的作用、各個(gè)特殊功能寄存器的作用 2 2、訪問(wèn)它們時(shí)采用的尋址方式、訪問(wèn)它們時(shí)采用的尋址方式 3 3、哪些、哪些SFRSFR可以位尋址可以位尋

30、址SFR特殊功能寄存器地址表特殊功能寄存器地址表1 1、PCPC也為雙字節(jié)寄存器，但是不在也為雙字節(jié)寄存器，但是不在80H-FFH 80H-FFH 范圍內(nèi)（即不可尋址）。范圍內(nèi)（即不可尋址）。 2 2、表中凡地址能被、表中凡地址能被8 8整除的寄存器都是可位尋址整除的寄存器都是可位尋址的寄存器（指這些寄存器既有字節(jié)地址，每一位的寄存器（指這些寄存器既有字節(jié)地址，每一位還有位地址，因此訪問(wèn)時(shí)可以一次讀出一個(gè)字節(jié)還有位地址，因此訪問(wèn)時(shí)可以一次讀出一個(gè)字節(jié)的內(nèi)容，也可讀出其中某一位的值的內(nèi)容，也可讀出其中某一位的值 注意：注意：1. 1.與運(yùn)算器相關(guān)的寄存器（與運(yùn)算器相關(guān)的寄存器（3 3個(gè)）個(gè)） 累

31、加器累加器ACCACC、寄存器、寄存器B B、程序狀態(tài)字寄存器、程序狀態(tài)字寄存器PSWPSW CY CY AC AC F0 F0 RS1 RS0 RS1 RS0 OV OV / / P P奇偶標(biāo)志位奇偶標(biāo)志位溢出標(biāo)志位溢出標(biāo)志位寄存寄存器組器組選擇選擇位位用戶標(biāo)志位用戶標(biāo)志位輔助進(jìn)位標(biāo)志位輔助進(jìn)位標(biāo)志位進(jìn)位標(biāo)志位進(jìn)位標(biāo)志位無(wú)定義無(wú)定義D0HD0H D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0PSWPSW：程序狀態(tài)字：程序狀態(tài)字, ,存放運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)特征存放運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)特征 CYCY：（1 1）執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算時(shí)，最高位向前）執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算時(shí)，最高位

32、向前 進(jìn)位或借位時(shí)進(jìn)位或借位時(shí),CY,CY為為1 1；否則，；否則，CYCY為為0 0。 （2 2）在位操作中）在位操作中, ,作作“位位”累加器。累加器。 AC:AC: 十進(jìn)制調(diào)整。當(dāng)?shù)退奈幌蚋咚奈晃贿M(jìn)十進(jìn)制調(diào)整。當(dāng)?shù)退奈幌蚋咚奈晃贿M(jìn) 或借位時(shí)，或借位時(shí)，ACAC為為1 1；否則；否則ACAC為為0 0。 F0F0： 用戶標(biāo)志位用戶標(biāo)志位, ,可以用指令置位或復(fù)位可以用指令置位或復(fù)位, ,用用 以控制程序的轉(zhuǎn)向。以控制程序的轉(zhuǎn)向。 標(biāo)志位功能標(biāo)志位功能： OV:OV:（1)1)加減運(yùn)算中加減運(yùn)算中, ,結(jié)果產(chǎn)生溢出結(jié)果產(chǎn)生溢出,OV=1,OV=1。 （2)2)乘法運(yùn)算中乘法運(yùn)算中, ,乘積超

33、過(guò)乘積超過(guò)255,255, OV=1, OV=1, 表示積存放在表示積存放在B B與與A A中；中； 否則，否則，OV=0,OV=0,表示積只存放在表示積只存放在A A中。中。 （3)3)除法運(yùn)算中除法運(yùn)算中, ,當(dāng)除數(shù)為當(dāng)除數(shù)為0 0時(shí)，時(shí)，OV=1OV=1， 除法無(wú)意義。除法無(wú)意義。 P P： 累加器累加器A A中數(shù)的奇偶性，若中數(shù)的奇偶性，若A A中中“1”1”的個(gè)的個(gè) 數(shù)為奇數(shù)，則數(shù)為奇數(shù)，則P=1P=1；否則，；否則，P=0P=0。標(biāo)志位功能標(biāo)志位功能：標(biāo)志位功能標(biāo)志位功能：nRS1RS1和和RS0:RS0: 用于設(shè)定當(dāng)前通用寄存器的組號(hào)。用于設(shè)定當(dāng)前通用寄存器的組號(hào)。通用寄存器共有

34、通用寄存器共有4 4組，這兩個(gè)選擇位的狀態(tài)是組，這兩個(gè)選擇位的狀態(tài)是由軟件設(shè)置的，被選中的寄存器組即為當(dāng)前通由軟件設(shè)置的，被選中的寄存器組即為當(dāng)前通用寄存器組。用寄存器組。 對(duì)應(yīng)關(guān)系如表對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2.2.指針類寄存器（指針類寄存器（2 2個(gè)）個(gè)）n數(shù)據(jù)指針數(shù)據(jù)指針DPTR(16位位) （ DPH和和DPL ）: 存放片外存儲(chǔ)器地址，作為片外存儲(chǔ)器的指針。存放片外存儲(chǔ)器地址，作為片外存儲(chǔ)器的指針。間接尋址或變址尋址可訪問(wèn)片外的間接尋址或變址尋址可訪問(wèn)片外的64KB范圍的范圍的RAM或或ROM數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。n堆棧指針堆棧指針SP（8 8位）位） 堆棧用于保護(hù)信息和斷點(diǎn)，堆棧用于保護(hù)信息和斷點(diǎn)，MC

35、S-51MCS-51單片機(jī)的堆棧單片機(jī)的堆棧設(shè)在片內(nèi)設(shè)在片內(nèi)RAMRAM區(qū)。區(qū)。 堆棧操作時(shí)，用堆棧指針堆棧操作時(shí)，用堆棧指針SPSP指示棧頂?shù)奈恢茫瑪?shù)指示棧頂?shù)奈恢?，?shù)據(jù)入棧據(jù)入棧/ /出棧時(shí)，出棧時(shí)，SPSP自動(dòng)加自動(dòng)加1/1/減減1 1，其內(nèi)容始終為棧，其內(nèi)容始終為棧頂?shù)刂?。?fù)位時(shí)頂?shù)刂贰?fù)位時(shí) SP=07HSP=07H。堆棧是按。堆棧是按“先進(jìn)后出先進(jìn)后出”原則存取數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)。原則存取數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū)。3. 3. 與口相關(guān)的寄存器（與口相關(guān)的寄存器（7 7個(gè)）個(gè)）并行并行I/OI/O口口P0P0、P1P1、P2P2、P3P3，均為，均為8 8位；位；串行口數(shù)據(jù)緩沖器串行口數(shù)據(jù)緩沖器SBU

36、FSBUF； 串行口控制寄存器串行口控制寄存器SCONSCON； 串行通訊波特率倍增寄存器串行通訊波特率倍增寄存器PCONPCON（一些位還（一些位還與電源控制相關(guān)，所以又稱為電源控制寄存與電源控制相關(guān)，所以又稱為電源控制寄存器）器）。4.4.與中斷相關(guān)的寄存器（與中斷相關(guān)的寄存器（2 2個(gè)）個(gè)）n中斷允許控制寄存器中斷允許控制寄存器IEIE；n中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IPIP。5. 5.與定時(shí)器與定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器相關(guān)的寄存器（計(jì)數(shù)器相關(guān)的寄存器（6 6個(gè)）個(gè)） 定時(shí)定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T0T0的兩個(gè)的兩個(gè)8 8位計(jì)數(shù)初值寄存器位計(jì)數(shù)初值寄存器 TH0TH0、TL0TL0，

37、它們可以構(gòu)成，它們可以構(gòu)成1616位的計(jì)數(shù)器，位的計(jì)數(shù)器， TH0TH0存放高存放高8 8位，位，TL0TL0存放低存放低8 8位；位； 定時(shí)定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器T1T1的兩個(gè)的兩個(gè)8 8位計(jì)數(shù)初值寄存器位計(jì)數(shù)初值寄存器 TH1TH1、TL1TL1，它們可以構(gòu)成，它們可以構(gòu)成1616位的計(jì)數(shù)器，位的計(jì)數(shù)器， TH1TH1存放高存放高8 8位，位，TL1TL1存放低存放低8 8位；位； 定時(shí)定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器的工作方式寄存器計(jì)數(shù)器的工作方式寄存器TMODTMOD； 定時(shí)定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器的控制寄存器計(jì)數(shù)器的控制寄存器TCONTCON。六、工作寄存器區(qū)六、工作寄存器區(qū)低端低端3232個(gè)字節(jié)分成個(gè)字節(jié)

38、分成4 4個(gè)工作寄存器組，每組個(gè)工作寄存器組，每組8 8個(gè)單元。個(gè)單元。PSWPSW的的RS1RS1、RS0 RS0 決定當(dāng)前工作寄存器組號(hào)決定當(dāng)前工作寄存器組號(hào) 寄存器寄存器0 0組組 ：地址：地址00H(R0)07H(R7)00H(R0)07H(R7)；寄存器寄存器1 1組組 ：地址：地址08H(R0)0FH(R7)08H(R0)0FH(R7)；寄存器寄存器2 2組組 ：地址：地址10H(R0)17H(R7)10H(R0)17H(R7)；寄存器寄存器3 3組組 ：地址：地址18H(R0)1FH(R7)18H(R0)1FH(R7)。七、位尋址區(qū)（七、位尋址區(qū)（20H-2FH 20H-2FH

39、共共1616個(gè)字節(jié)，個(gè)字節(jié)，00-7FH 00-7FH 共共128128位）位） 注意：注意：位尋址區(qū)既可以字節(jié)尋址，也可以位尋址。尋址時(shí)以位尋址區(qū)既可以字節(jié)尋址，也可以位尋址。尋址時(shí)以指令的形式區(qū)分。指令的形式區(qū)分。例如：例如：MOV AMOV A，20H20H；字節(jié)尋址，將字節(jié)尋址，將20H20H字節(jié)中字節(jié)中8 8位數(shù)送位數(shù)送A AMOV CMOV C，20H20H；位尋址，將位地址位尋址，將位地址20H20H中的一位二中的一位二 進(jìn)制數(shù)送位累加器進(jìn)制數(shù)送位累加器C C八、通用八、通用RAMRAM區(qū)區(qū) 位尋址區(qū)之后的位尋址區(qū)之后的30H30H至至7FH7FH共共8080個(gè)字節(jié)為通用個(gè)字節(jié)為

40、通用RAMRAM區(qū)。這些單元可以作為數(shù)據(jù)緩沖器使用。這一區(qū)。這些單元可以作為數(shù)據(jù)緩沖器使用。這一區(qū)域的操作指令非常豐富，數(shù)據(jù)處理方便靈活。區(qū)域的操作指令非常豐富，數(shù)據(jù)處理方便靈活。 在實(shí)際應(yīng)用中，常需在在實(shí)際應(yīng)用中，常需在RAMRAM區(qū)設(shè)置堆棧。區(qū)設(shè)置堆棧。MCS-MCS-5151的堆棧一般設(shè)在的堆棧一般設(shè)在30H7FH30H7FH的范圍內(nèi)。的范圍內(nèi)。 堆棧是特殊的存儲(chǔ)區(qū)域。堆棧是特殊的存儲(chǔ)區(qū)域。 堆棧的作用：用于保護(hù)斷點(diǎn)和信息。堆棧的作用：用于保護(hù)斷點(diǎn)和信息。 堆棧操作遵循堆棧操作遵循“后進(jìn)先出后進(jìn)先出”的原則。的原則。 單片機(jī)用單片機(jī)用SPSP寄存器指示堆棧棧頂?shù)奈恢?。?fù)位時(shí)寄存器指示堆棧

41、棧頂?shù)奈恢?。?fù)位時(shí)SPSP的初值為的初值為07H07H，為了不占據(jù)寄存器和位尋址區(qū)，在，為了不占據(jù)寄存器和位尋址區(qū)，在系統(tǒng)初始化時(shí)可以重新設(shè)置。系統(tǒng)初始化時(shí)可以重新設(shè)置。 例如：例如：MOV SPMOV SP，#30H#30H。 將數(shù)據(jù)壓入堆棧稱為入棧操作（將數(shù)據(jù)壓入堆棧稱為入棧操作（PUSHPUSH），操作時(shí)，），操作時(shí)，SPSP先加先加1 1，數(shù)據(jù)再壓入，數(shù)據(jù)再壓入SPSP指向的單元。指向的單元。 將數(shù)據(jù)從堆棧中取出稱為出棧操作（將數(shù)據(jù)從堆棧中取出稱為出棧操作（POPPOP），先將），先將SPSP指向的單元的數(shù)據(jù)彈出，然后，指向的單元的數(shù)據(jù)彈出，然后，SPSP再減再減1 1，這時(shí)，這時(shí)SP

42、SP指向的單元是新的棧頂。指向的單元是新的棧頂。 MCS-51MCS-51單片機(jī)的堆棧區(qū)是向地址增大的方向生成單片機(jī)的堆棧區(qū)是向地址增大的方向生成的。的。MCS-51MCS-51單片機(jī)片外可擴(kuò)充的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)最大單片機(jī)片外可擴(kuò)充的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)最大64KB64KB，地，地址范圍：址范圍：0000-FFFFH0000-FFFFH。片外片外RAMRAM的地址空間與片內(nèi)的地址空間與片內(nèi)RAMRAM的地址在地址低端：的地址在地址低端：0000H-007FH0000H-007FH 是重疊的。是重疊的。解決的方法：解決的方法： 采用不同的指令和尋址方式。采用不同的指令和尋址方式。 如對(duì)片內(nèi)如對(duì)片內(nèi)RAMRAM傳

43、送指令用傳送指令用MOVMOV，片外用，片外用MOVXMOVX； 尋址方式方面，片外尋址方式方面，片外RAMRAM需要用寄存器間接方式。需要用寄存器間接方式。九、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)九、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)2.1 AT89S512.1 AT89S51單片機(jī)的主要特性單片機(jī)的主要特性2.2 2.2 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)2.3 512.3 51系列單片機(jī)的引腳及功能系列單片機(jī)的引腳及功能2.4 2.4 單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置2.5 2.5 時(shí)鐘電路與時(shí)鐘電路與CPUCPU時(shí)序時(shí)序2.6 2.6 單片機(jī)的工作方式單片機(jī)的工作方式2.7 2.7 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng) 第二章第二章

44、 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)單片機(jī)的結(jié)構(gòu)一、時(shí)鐘電路一、時(shí)鐘電路 時(shí)鐘是單片機(jī)能協(xié)調(diào)工作的時(shí)間基準(zhǔn)。單片機(jī)時(shí)鐘是單片機(jī)能協(xié)調(diào)工作的時(shí)間基準(zhǔn)。單片機(jī)所有指令的執(zhí)行，都需要時(shí)鐘信號(hào)的支持。所有指令的執(zhí)行，都需要時(shí)鐘信號(hào)的支持。 分類：分類： 1. 內(nèi)部方式時(shí)鐘電路；內(nèi)部方式時(shí)鐘電路； 2. 外部方式時(shí)鐘電路。外部方式時(shí)鐘電路。1. 內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路(時(shí)鐘信號(hào)在片內(nèi)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)在片內(nèi)產(chǎn)生) 在在MCS- 51芯片內(nèi)部有一個(gè)芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳端為芯片引腳XTAL1，輸出，輸出端為引腳端為引腳XTAL2，在芯片的，在芯片的外部通過(guò)這兩個(gè)引腳跨

45、接晶外部通過(guò)這兩個(gè)引腳跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，電路中的電容一反饋電路，電路中的電容一般取般取30pF左右，而晶體的振左右，而晶體的振蕩頻率范圍通常是蕩頻率范圍通常是1.2MHz12MHz。在由多片單片機(jī)組成的系統(tǒng)中，為了各單片機(jī)之間在由多片單片機(jī)組成的系統(tǒng)中，為了各單片機(jī)之間時(shí)鐘信號(hào)的同步，引入唯一的外部脈沖信號(hào)作為各時(shí)鐘信號(hào)的同步，引入唯一的外部脈沖信號(hào)作為各單片機(jī)的振蕩脈沖。此時(shí)，對(duì)于單片機(jī)的振蕩脈沖。此時(shí)，對(duì)于HMOSHMOS和和CHMOSCHMOS型單片型單片機(jī)，外部時(shí)鐘電路稍有不同。機(jī)，外部時(shí)鐘電路稍有不同。2. 2. 外部方式時(shí)鐘電路外部方式

46、時(shí)鐘電路HMOSHMOSCHMOSCHMOS二、二、CPU時(shí)序時(shí)序 CPU CPU的控制實(shí)質(zhì)上是一個(gè)復(fù)雜的同步控制過(guò)程，的控制實(shí)質(zhì)上是一個(gè)復(fù)雜的同步控制過(guò)程，所有操作都需要在時(shí)鐘信號(hào)的控制下進(jìn)行。這些控制所有操作都需要在時(shí)鐘信號(hào)的控制下進(jìn)行。這些控制信號(hào)在時(shí)間上的相互關(guān)系就是信號(hào)在時(shí)間上的相互關(guān)系就是CPUCPU的時(shí)序。的時(shí)序。 時(shí)序可分為兩類：時(shí)序可分為兩類： 控制單片機(jī)內(nèi)部各部分協(xié)調(diào)工作的時(shí)序控制信號(hào)；控制單片機(jī)內(nèi)部各部分協(xié)調(diào)工作的時(shí)序控制信號(hào)； 單片機(jī)對(duì)外部接口電路、外部單片機(jī)對(duì)外部接口電路、外部RAMRAM和和ROMROM的時(shí)序控制的時(shí)序控制信號(hào)。信號(hào)。（要關(guān)注）（要關(guān)注）1. 幾個(gè)時(shí)

47、序相關(guān)概念幾個(gè)時(shí)序相關(guān)概念振蕩周期：振蕩周期：為單片機(jī)提供定時(shí)信號(hào)的振蕩源的周期，也為單片機(jī)提供定時(shí)信號(hào)的振蕩源的周期，也就是晶體振蕩器直接產(chǎn)生的振蕩信號(hào)的周期。就是晶體振蕩器直接產(chǎn)生的振蕩信號(hào)的周期。 時(shí)鐘周期（時(shí)鐘周期（S S）：對(duì)振蕩信號(hào)頻率進(jìn)行：對(duì)振蕩信號(hào)頻率進(jìn)行2 2分頻以后的信號(hào)。分頻以后的信號(hào)。又稱又稱狀態(tài)周期狀態(tài)周期。是振蕩周期的。是振蕩周期的2 2倍。一個(gè)時(shí)鐘周期分為倍。一個(gè)時(shí)鐘周期分為P1P1和和P2P2兩個(gè)節(jié)拍。兩個(gè)節(jié)拍。P1P1節(jié)拍完成算術(shù)邏輯操作，節(jié)拍完成算術(shù)邏輯操作，P2P2節(jié)拍完成節(jié)拍完成內(nèi)部寄存器間數(shù)據(jù)的傳遞。內(nèi)部寄存器間數(shù)據(jù)的傳遞。機(jī)器周期：機(jī)器周期：如果把一

48、條指令的執(zhí)行過(guò)程分成幾個(gè)基本操如果把一條指令的執(zhí)行過(guò)程分成幾個(gè)基本操作，則完成一個(gè)基本操作所需的時(shí)間稱為機(jī)器周期。一作，則完成一個(gè)基本操作所需的時(shí)間稱為機(jī)器周期。一個(gè)機(jī)器周期由個(gè)機(jī)器周期由6 6個(gè)（個(gè)（S1-S6S1-S6）時(shí)鐘周期組成。因此，可以）時(shí)鐘周期組成。因此，可以得出一個(gè)機(jī)器周期等于得出一個(gè)機(jī)器周期等于1212個(gè)振蕩周期，這樣，如果我們個(gè)振蕩周期，這樣，如果我們給單片機(jī)配一個(gè)給單片機(jī)配一個(gè)12MHz12MHz晶振（振蕩周期為晶振（振蕩周期為1/121/12微妙）的微妙）的話，每個(gè)機(jī)器周期時(shí)間就是話，每個(gè)機(jī)器周期時(shí)間就是1 1微妙。微妙。2. 各相時(shí)序單位之間的關(guān)系如圖所示各相時(shí)序單位

49、之間的關(guān)系如圖所示 指令周期：指令周期：指令周期是執(zhí)行一條指令所需的全部時(shí)間，指令周期是執(zhí)行一條指令所需的全部時(shí)間，在在MCS-51MCS-51單片機(jī)中，一般指令周期都為單片機(jī)中，一般指令周期都為1-41-4個(gè)機(jī)器周期。個(gè)機(jī)器周期。舉例：舉例：已知晶振頻率分別為已知晶振頻率分別為6MHz6MHz、12MHz12MHz，試分別計(jì)算它們的，試分別計(jì)算它們的機(jī)器周期和指令周期。機(jī)器周期和指令周期。解：解：當(dāng)晶振頻率為當(dāng)晶振頻率為6MHz6MHz時(shí)：時(shí)：機(jī)器周期機(jī)器周期= =時(shí)鐘周期時(shí)鐘周期X6=X6=振蕩周期振蕩周期X2X6=X2X6=（1/61/6s s）X12=2 X12=2 s s指令周期指令

50、周期=1-4=1-4個(gè)機(jī)器周期個(gè)機(jī)器周期=2-8=2-8s s 當(dāng)晶振頻率為當(dāng)晶振頻率為12MHz12MHz時(shí)時(shí)機(jī)器周期機(jī)器周期= =時(shí)鐘周期時(shí)鐘周期X6=X6=振蕩周期振蕩周期X2X6=X2X6=（1/121/12s s）X12=1X12=1s s指令周期指令周期=1-4=1-4個(gè)機(jī)器周期個(gè)機(jī)器周期=1-4=1-4s s幾個(gè)時(shí)序相關(guān)概念幾個(gè)時(shí)序相關(guān)概念從指令執(zhí)行時(shí)間看從指令執(zhí)行時(shí)間看: : 單字節(jié)和雙字節(jié)單字節(jié)和雙字節(jié)指令指令一般為單機(jī)器周期一般為單機(jī)器周期和和雙機(jī)器周期雙機(jī)器周期; ; 三字節(jié)指令三字節(jié)指令都是都是雙機(jī)器周期雙機(jī)器周期; ; 乘、除指令乘、除指令占用占用4 4個(gè)機(jī)器周期個(gè)機(jī)

51、器周期。3. 幾種典型的取指幾種典型的取指/執(zhí)行順序執(zhí)行順序 每一條指令的執(zhí)行都包括從程序存儲(chǔ)器取指每一條指令的執(zhí)行都包括從程序存儲(chǔ)器取指令和執(zhí)行指令兩個(gè)階段。令和執(zhí)行指令兩個(gè)階段。 用戶通過(guò)觀察用戶通過(guò)觀察OSCOSC（XTAL2XTAL2）和地址鎖存信號(hào)引）和地址鎖存信號(hào)引腳腳ALEALE端的信號(hào)變化可以分析出端的信號(hào)變化可以分析出CPUCPU取指令的時(shí)序。取指令的時(shí)序。 看下圖可以知道，對(duì)從看下圖可以知道，對(duì)從ALEALE出來(lái)的信號(hào)分析，出來(lái)的信號(hào)分析，每個(gè)機(jī)器周期有兩次每個(gè)機(jī)器周期有兩次ALEALE有效。信號(hào)的寬度為一個(gè)有效。信號(hào)的寬度為一個(gè)S S狀態(tài)。每次狀態(tài)。每次ALEALE有效時(shí)

52、有效時(shí)CPUCPU就進(jìn)行一次取指操作，也就進(jìn)行一次取指操作，也就是在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成兩次取指操作。就是在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成兩次取指操作。MCS - 51 單片機(jī)取指單片機(jī)取指/執(zhí)行時(shí)序執(zhí)行時(shí)序指令長(zhǎng)度為一個(gè)字節(jié)，指令執(zhí)行時(shí)間為一個(gè)機(jī)器周指令長(zhǎng)度為一個(gè)字節(jié)，指令執(zhí)行時(shí)間為一個(gè)機(jī)器周期。（期。（比如：比如：INCINC A A） 從圖（從圖（a a）中可以看出單字節(jié)單周期指令在機(jī)）中可以看出單字節(jié)單周期指令在機(jī)器周期的器周期的S1S1狀態(tài)時(shí)（第一次狀態(tài)時(shí)（第一次ALEALE有效時(shí)）執(zhí)行取指有效時(shí)）執(zhí)行取指操作，讀取操作碼，即讀取操作，讀取操作碼，即讀取INCINC。在。在S4S4狀態(tài)時(shí)（第狀態(tài)時(shí)

53、（第二次二次ALEALE有效）還要讀取一個(gè)操作碼有效）還要讀取一個(gè)操作碼, ,但由于是單但由于是單字節(jié)指令，所以第二次讀取的操作碼被丟掉，且字節(jié)指令，所以第二次讀取的操作碼被丟掉，且程序計(jì)數(shù)程序計(jì)數(shù)PCPC不加不加1 1。在。在S6P2S6P2結(jié)束時(shí)完成此指令的全結(jié)束時(shí)完成此指令的全部操作。部操作。（1 1）單字節(jié)單周期指令：）單字節(jié)單周期指令：（2 2）雙字節(jié)單周期指令：）雙字節(jié)單周期指令： 指令長(zhǎng)度為兩個(gè)字節(jié)，指令執(zhí)行時(shí)間為一個(gè)機(jī)器指令長(zhǎng)度為兩個(gè)字節(jié)，指令執(zhí)行時(shí)間為一個(gè)機(jī)器周期。周期。（比如：（比如：ADDADD A,#dataA,#data） 雙字節(jié)單周期指令與單字節(jié)單周期指令區(qū)別是在雙

54、字節(jié)單周期指令與單字節(jié)單周期指令區(qū)別是在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)，雙字節(jié)單周期指令在一個(gè)周期一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)，雙字節(jié)單周期指令在一個(gè)周期內(nèi)的兩次讀取操作均有效。二者相同之處為均在內(nèi)的兩次讀取操作均有效。二者相同之處為均在一個(gè)周期內(nèi)完成指令的全部操作。一個(gè)周期內(nèi)完成指令的全部操作。 第一次是讀指令操作碼（第一次是讀指令操作碼（ADDADD），第二次是讀指令），第二次是讀指令的第二個(gè)字節(jié)（就是這里的的第二個(gè)字節(jié)（就是這里的#data#data）。同樣，到第）。同樣，到第一個(gè)機(jī)器周期的一個(gè)機(jī)器周期的S6S6狀態(tài)時(shí)指令執(zhí)行完畢。狀態(tài)時(shí)指令執(zhí)行完畢。 （3 3）單字節(jié)雙周期指令：）單字節(jié)雙周期指令： 指指令的長(zhǎng)度為

55、一個(gè)字節(jié)，指令的執(zhí)行時(shí)間為兩個(gè)指指令的長(zhǎng)度為一個(gè)字節(jié)，指令的執(zhí)行時(shí)間為兩個(gè)機(jī)器周期。機(jī)器周期。（比如：（比如：INCINCDPTRDPTR） 單字節(jié)雙周期指令與單字節(jié)單周期指令的區(qū)別是執(zhí)單字節(jié)雙周期指令與單字節(jié)單周期指令的區(qū)別是執(zhí)行時(shí)間增加了一個(gè)機(jī)器周期。而第一個(gè)機(jī)器周期的行時(shí)間增加了一個(gè)機(jī)器周期。而第一個(gè)機(jī)器周期的S4S4狀態(tài)和第二個(gè)機(jī)器周期的狀態(tài)和第二個(gè)機(jī)器周期的S1S1、S4S4狀態(tài)的讀取操作狀態(tài)的讀取操作均被丟掉，且程序計(jì)數(shù)器均不增量（主要是由于只均被丟掉，且程序計(jì)數(shù)器均不增量（主要是由于只有一個(gè)字節(jié)操作碼）。在第二個(gè)機(jī)器周期的有一個(gè)字節(jié)操作碼）。在第二個(gè)機(jī)器周期的S6P2S6P2狀狀

56、態(tài)完成指令的全部操作。態(tài)完成指令的全部操作。（4 4）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器指令）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器指令MOVXMOVX時(shí)序時(shí)序 MOVX是一條單字節(jié)雙周期指令，它與一般的是一條單字節(jié)雙周期指令，它與一般的單字節(jié)雙周期指令的時(shí)序有些不同，它在第一個(gè)機(jī)單字節(jié)雙周期指令的時(shí)序有些不同，它在第一個(gè)機(jī)器周期的器周期的S1狀態(tài)讀取操作碼。在狀態(tài)讀取操作碼。在S4狀態(tài)讀取的下一狀態(tài)讀取的下一個(gè)操作碼被丟掉，在個(gè)操作碼被丟掉，在S5狀態(tài)開(kāi)始送出片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)狀態(tài)開(kāi)始送出片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址后，進(jìn)行讀器的地址后，進(jìn)行讀/寫數(shù)據(jù)。此時(shí)，寫數(shù)據(jù)。此時(shí)，ALE無(wú)信號(hào)輸無(wú)信號(hào)輸出，因此在第二個(gè)機(jī)器周期的出，因此在第二個(gè)機(jī)器

57、周期的S1、S2狀態(tài)不產(chǎn)生取狀態(tài)不產(chǎn)生取指操作；在第二個(gè)機(jī)器周期的指操作；在第二個(gè)機(jī)器周期的S6P2狀態(tài)完成指令的狀態(tài)完成指令的全部操作。全部操作。2.1 AT89S512.1 AT89S51單片機(jī)的主要特性單片機(jī)的主要特性2.2 2.2 單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)2.3 512.3 51系列單片機(jī)的引腳及功能系列單片機(jī)的引腳及功能2.4 2.4 單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置2.5 2.5 時(shí)鐘電路與時(shí)鐘電路與CPUCPU時(shí)序時(shí)序2.6 2.6 單片機(jī)的工作方式單片機(jī)的工作方式2.7 2.7 單片機(jī)最小系統(tǒng)單片機(jī)最小系統(tǒng) 第二章第二章 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)單片機(jī)的結(jié)構(gòu)2.6 單片機(jī)的工作

58、方式單片機(jī)的工作方式5151單片機(jī)的工作方式有：?jiǎn)纹瑱C(jī)的工作方式有：n 復(fù)位復(fù)位n 程序執(zhí)行程序執(zhí)行n 低功耗低功耗n 編程和校驗(yàn)編程和校驗(yàn)其中編程和校驗(yàn)方式只是針對(duì)其中編程和校驗(yàn)方式只是針對(duì)EPROMEPROM以及以及E2PROME2PROM型型芯片。芯片。 一、復(fù)位方式一、復(fù)位方式只要給只要給 RESETRESET引腳加上引腳加上2 2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平個(gè)機(jī)器周期以上的高電平信號(hào)，就可以使單片機(jī)復(fù)位。主要是為了把信號(hào)，就可以使單片機(jī)復(fù)位。主要是為了把PCPC初初始化為始化為0000H0000H，使單片機(jī)從，使單片機(jī)從0000H0000H單元開(kāi)始執(zhí)行程單元開(kāi)始執(zhí)行程序。（在程序死機(jī)的時(shí)候

59、，只要按復(fù)位鍵就可以序。（在程序死機(jī)的時(shí)候，只要按復(fù)位鍵就可以重新啟動(dòng)）重新啟動(dòng)）二、程序執(zhí)行方式二、程序執(zhí)行方式程序執(zhí)行方式是單片機(jī)的基本工作方式。由于復(fù)位程序執(zhí)行方式是單片機(jī)的基本工作方式。由于復(fù)位后后PC=0000HPC=0000H，因此程序執(zhí)行總是從地址，因此程序執(zhí)行總是從地址0000H0000H開(kāi)始開(kāi)始的。但一般程序并不是真正從的。但一般程序并不是真正從0000H0000H開(kāi)始，而是在開(kāi)始，而是在0000H0000H開(kāi)始的單元地址里存放一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令開(kāi)始的單元地址里存放一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令，以便跳轉(zhuǎn)到實(shí)際程序的入口地址（設(shè)從，以便跳轉(zhuǎn)到實(shí)際程序的入口地址（設(shè)從0030H0030H開(kāi)

60、開(kāi)始）始） ORGORG 0000H0000HLJMPLJMP STARTSTARTORGORG 0030H 0030H STARTSTART：0000H0000H地址是單片機(jī)復(fù)位時(shí)的值，從地址是單片機(jī)復(fù)位時(shí)的值，從0000H 0000H 開(kāi)始執(zhí)行程開(kāi)始執(zhí)行程序。其他個(gè)地址是單片機(jī)相應(yīng)不同的中斷時(shí)，所跳向?qū)?yīng)序。其他個(gè)地址是單片機(jī)相應(yīng)不同的中斷時(shí)，所跳向?qū)?yīng)的入口地址。該表也叫的入口地址。該表也叫中斷向量表或稱中斷向量中斷向量表或稱中斷向量。由于這。由于這個(gè)中斷向量地址的存在，所以在個(gè)中斷向量地址的存在，所以在寫程序時(shí)，這些地址不要占寫程序時(shí)，這些地址不要占用。用。三、低功耗工作方式三、低功耗