第二十二單元第四節(jié)MSC-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)

1、第1章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)1.1 MCS-51 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.2 存 儲(chǔ) 器1.3 特殊功能寄存器1.4 時(shí)鐘電路與復(fù)位電路 1.5 引腳功能1.6 小 結(jié)1.1 MCS-51 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)MCS-51系列單片機(jī)型號(hào)： 普通型（普通型（5151子系列）子系列） 80318031、80518051、87518751、89C5189C51、89S5189S51等。等。 增強(qiáng)型（增強(qiáng)型（5252子系列）子系列） 8032、8052、8752、89C52、89S52等。它們的結(jié)構(gòu)基本相同，其主要差別反映在存儲(chǔ)器的配置上。8031：片內(nèi)沒有程序存儲(chǔ)器8051：內(nèi)部有4KB的掩模ROM程序存儲(chǔ)器

2、8751：內(nèi)部有4KB EPROM89C51: 有4KB的FLASH EEPROM89S51：有 4KB的FLASH EEPROM，可在線編程增強(qiáng)型的存儲(chǔ)容量為普通型的一倍。 本課以 8XX51 系列的單片機(jī)為代表講授。1-1-1-2 2 21.1.1 1.1.1 1.1.1 1.1.1 1.1.1 1.1.1 概述概述概述概述概述概述MCS-51系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)1-1-1-3 3 3 圖中圖中圖中圖中圖中圖中“/” /” /” 兩邊分別為兩邊分別為兩邊分別為兩邊分別為兩邊分別為兩邊分別為基本型基本型基本型基本型基本型基本型/ / /增強(qiáng)增強(qiáng)增強(qiáng)增強(qiáng)增強(qiáng)增強(qiáng)型型型型型型P3P3P3P1P1P

3、1P2P2P2 可編程可編程可編程 串行串行串行I/OI/OI/O口口口P0P0P0外部中斷外部中斷外部中斷基準(zhǔn)頻率源基準(zhǔn)頻率源基準(zhǔn)頻率源控制控制控制 128/256B 128/256B 128/256B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 4KB/8KB 4KB/8KB 4KB/8KB程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)器 2/3 2/3 2/3個(gè)個(gè)個(gè)161616位位位定時(shí)定時(shí)定時(shí)/ / /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 振蕩器及振蕩器及振蕩器及時(shí)鐘時(shí)鐘時(shí)鐘時(shí)鐘時(shí)鐘時(shí)鐘電路電路電路 CPU CPU CPU 64KB 64KB 64KB總線擴(kuò)展控制總線擴(kuò)展控制總線擴(kuò)展控制 可編程可編程可編程并行并行并行I/OI/OI/

4、O口口口內(nèi)部中斷內(nèi)部中斷內(nèi)部中斷計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)脈沖計(jì)數(shù)脈沖串行輸出串行輸出串行輸出 串行輸入串行輸入串行輸入1.1.2 CPU 1. 運(yùn)算器 運(yùn)算器的功能：算術(shù)運(yùn)算：加、減、乘、除、加1、減1、比較、BCD碼十進(jìn)制調(diào)整等。邏輯運(yùn)算：與、或、異或、求反、循環(huán)等邏輯操作。位操作：內(nèi)部有布爾處理器，它以進(jìn)位標(biāo)志位C為位累加器，用來處理位操作。置 1、清0 、取反、位判斷等。 操作結(jié)果的狀態(tài)信息送至狀態(tài)寄存器（PSW Program Status Word Register）。1-1-1-4 4 4CPUCPUCPUCPUCPUCPU是單片機(jī)的核心部件，由運(yùn)算器和控制器等部件組成。是單片機(jī)的核心部件，由

5、運(yùn)算器和控制器等部件組成。是單片機(jī)的核心部件，由運(yùn)算器和控制器等部件組成。是單片機(jī)的核心部件，由運(yùn)算器和控制器等部件組成。是單片機(jī)的核心部件，由運(yùn)算器和控制器等部件組成。是單片機(jī)的核心部件，由運(yùn)算器和控制器等部件組成。1-1-1-5 5 51.1.2 CPU 2. 2. 2. 2. 2. 2. 程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器 PCPCPCPCPCPC 程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器PCPCPCPCPCPC是是是是是是161616161616位的寄存器，用來存放即將要執(zhí)行的位的寄存器，用來存放即將要執(zhí)行的位的寄存器，用來存放即將要執(zhí)行的

6、位的寄存器，用來存放即將要執(zhí)行的位的寄存器，用來存放即將要執(zhí)行的位的寄存器，用來存放即將要執(zhí)行的指指指指指指令地址令地址令地址令地址令地址令地址，可對(duì)，可對(duì)，可對(duì)，可對(duì)，可對(duì)，可對(duì)64KB64KB64KB64KB64KB64KB程序存儲(chǔ)器直接尋址。程序存儲(chǔ)器直接尋址。程序存儲(chǔ)器直接尋址。程序存儲(chǔ)器直接尋址。程序存儲(chǔ)器直接尋址。程序存儲(chǔ)器直接尋址。 執(zhí)行指令時(shí)，執(zhí)行指令時(shí)，執(zhí)行指令時(shí)，執(zhí)行指令時(shí)，執(zhí)行指令時(shí)，執(zhí)行指令時(shí)，PCPCPCPCPCPC內(nèi)容的低內(nèi)容的低內(nèi)容的低內(nèi)容的低內(nèi)容的低內(nèi)容的低8 8 8 8 8 8位經(jīng)位經(jīng)位經(jīng)位經(jīng)位經(jīng)位經(jīng)P0P0P0P0P0P0口輸出，高口輸出，高口輸出，高口輸出

7、，高口輸出，高口輸出，高8 8 8 8 8 8位經(jīng)位經(jīng)位經(jīng)位經(jīng)位經(jīng)位經(jīng)P2P2P2P2P2P2口輸口輸口輸口輸口輸口輸出。出。出。出。出。出。3. 3. 3. 3. 3. 3. 指令寄存器指令寄存器指令寄存器指令寄存器指令寄存器指令寄存器 指令寄存器中存放指令寄存器中存放指令寄存器中存放指令寄存器中存放指令寄存器中存放指令寄存器中存放指令代碼指令代碼指令代碼指令代碼指令代碼指令代碼。 CPUCPUCPUCPUCPUCPU執(zhí)行指令時(shí)，將程序存儲(chǔ)器中執(zhí)行指令時(shí)，將程序存儲(chǔ)器中執(zhí)行指令時(shí)，將程序存儲(chǔ)器中執(zhí)行指令時(shí)，將程序存儲(chǔ)器中執(zhí)行指令時(shí)，將程序存儲(chǔ)器中執(zhí)行指令時(shí)，將程序存儲(chǔ)器中讀取讀取讀取讀取讀取

8、讀取的指令代碼送入指的指令代碼送入指的指令代碼送入指的指令代碼送入指的指令代碼送入指的指令代碼送入指令存儲(chǔ)器，經(jīng)指令譯碼器令存儲(chǔ)器，經(jīng)指令譯碼器令存儲(chǔ)器，經(jīng)指令譯碼器令存儲(chǔ)器，經(jīng)指令譯碼器令存儲(chǔ)器，經(jīng)指令譯碼器令存儲(chǔ)器，經(jīng)指令譯碼器譯碼譯碼譯碼譯碼譯碼譯碼后，由后，由后，由后，由后，由后，由時(shí)鐘與控制電路時(shí)鐘與控制電路時(shí)鐘與控制電路時(shí)鐘與控制電路時(shí)鐘與控制電路時(shí)鐘與控制電路發(fā)出相發(fā)出相發(fā)出相發(fā)出相發(fā)出相發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，應(yīng)的控制信號(hào)，應(yīng)的控制信號(hào)，應(yīng)的控制信號(hào)，應(yīng)的控制信號(hào)，應(yīng)的控制信號(hào)，完成完成完成完成完成完成指令功能。指令功能。指令功能。指令功能。指令功能。指令功能。1.2 存 儲(chǔ) 器用

9、于存放程序和數(shù)據(jù)。 存儲(chǔ)器由許多單元組成，每個(gè)單元有一個(gè)編號(hào)（稱為地址）。一個(gè)單元存放一個(gè)8位二進(jìn)制數(shù)（字節(jié)）-內(nèi)容，當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)多于8位時(shí)，就需要多個(gè)單元來存放。存儲(chǔ)器分ROM和RAM等 ROM：用來存放程序、常數(shù)-程序存儲(chǔ)器； RAM：存放程序運(yùn)行中所需的變量或運(yùn)算結(jié)果-數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 1-1-1-6 6 6FFH90H02H00H01H 3AH00H78H存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器內(nèi)容內(nèi)容內(nèi)容內(nèi)容內(nèi)容內(nèi)容地址地址地址地址地址地址1 1 1 1 1 1、存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) 1.2 存 儲(chǔ) 器普林斯頓結(jié)構(gòu)：只有一個(gè)地址空間，RAM和R

10、OM安排在一個(gè)空間的不同區(qū)域，CPU訪問RAM和訪問ROM使用相同的指令。 如8086、奔騰系列微機(jī)。哈佛結(jié)構(gòu)： RAM和ROM有兩個(gè)不同的地址空間，RAM和ROM可以有相同的地址，CPU訪問RAM和訪問ROM使用不同的指令、不同的控制信號(hào)。 如51系列單片機(jī)。 1-1-1-7 7 7FFFFHRAMROM0000H普林斯頓結(jié)構(gòu)普林斯頓結(jié)構(gòu)普林斯頓結(jié)構(gòu)普林斯頓結(jié)構(gòu)普林斯頓結(jié)構(gòu)普林斯頓結(jié)構(gòu)2 2 2 2 2 2、存儲(chǔ)器地址空間的兩種結(jié)構(gòu)形式、存儲(chǔ)器地址空間的兩種結(jié)構(gòu)形式、存儲(chǔ)器地址空間的兩種結(jié)構(gòu)形式、存儲(chǔ)器地址空間的兩種結(jié)構(gòu)形式、存儲(chǔ)器地址空間的兩種結(jié)構(gòu)形式、存儲(chǔ)器地址空間的兩種結(jié)構(gòu)形式 -普林

11、斯頓結(jié)構(gòu)普林斯頓結(jié)構(gòu)普林斯頓結(jié)構(gòu)普林斯頓結(jié)構(gòu)普林斯頓結(jié)構(gòu)普林斯頓結(jié)構(gòu)和和和和和和哈佛結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu) FFFFHRAM0000HFFFFHROM0000H哈佛結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)1.2 存 儲(chǔ) 器MCS-51存儲(chǔ)器物理結(jié)構(gòu) 從物理空間看，MCS-51單片機(jī)有四個(gè)存儲(chǔ)器地址空間： 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片內(nèi)程序存儲(chǔ)器片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片外程序存儲(chǔ)器 1-1-1-8 8 83 3 3 3 3 3、MCS-51MCS-51MCS-51MCS-51MCS-51MCS-51的儲(chǔ)存器結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)存器結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)存器結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)存器結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)存器結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)存器結(jié)構(gòu)外部數(shù)據(jù)外部數(shù)據(jù)

12、外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 (RAM)(RAM)(RAM)外部程序外部程序外部程序 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 (ROM)(ROM)(ROM)內(nèi)部程序內(nèi)部程序內(nèi)部程序 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器內(nèi)部數(shù)據(jù)內(nèi)部數(shù)據(jù)內(nèi)部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器8XX518XX518XX51MCS-51MCS-51MCS-51存儲(chǔ)器物理結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器物理結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器物理結(jié)構(gòu)1-1-1-9 9 91.2 存 儲(chǔ) 器 從從從從從從邏輯邏輯邏輯邏輯邏輯邏輯上看上看上看上看上看上看,MCS-51,MCS-51,MCS-51,MCS-51,MCS-51,MCS-51有三個(gè)存儲(chǔ)器空間：有三個(gè)存儲(chǔ)器空間：有三個(gè)存儲(chǔ)器空間：有三個(gè)存儲(chǔ)器空間：有三個(gè)存儲(chǔ)

13、器空間：有三個(gè)存儲(chǔ)器空間： 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 片內(nèi)、片外的程序存儲(chǔ)器片內(nèi)、片外的程序存儲(chǔ)器片內(nèi)、片外的程序存儲(chǔ)器片內(nèi)、片外的程序存儲(chǔ)器片內(nèi)、片外的程序存儲(chǔ)器片內(nèi)、片外的程序存儲(chǔ)器（片內(nèi)、片外片內(nèi)、片外片內(nèi)、片外片內(nèi)、片外片內(nèi)、片外片內(nèi)、片外統(tǒng)一編址統(tǒng)一編址統(tǒng)一編址統(tǒng)一編址統(tǒng)一編址統(tǒng)一編址） 圖圖圖圖圖圖 MCS-51 MCS-51 MCS-51 MCS-51 MCS-51 MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器邏輯結(jié)構(gòu)單片機(jī)的存儲(chǔ)器邏輯結(jié)構(gòu)單片

14、機(jī)的存儲(chǔ)器邏輯結(jié)構(gòu)單片機(jī)的存儲(chǔ)器邏輯結(jié)構(gòu)單片機(jī)的存儲(chǔ)器邏輯結(jié)構(gòu)單片機(jī)的存儲(chǔ)器邏輯結(jié)構(gòu) (EA=1)(EA=1)(EA=1)內(nèi)部程序內(nèi)部程序內(nèi)部程序 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器內(nèi)部數(shù)據(jù)內(nèi)部數(shù)據(jù)內(nèi)部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器8XX518XX518XX5100H00H00H7FH7FH7FH0FFFH0FFFH0FFFH0000H0000H0000H1000H1000H1000H外部程序外部程序外部程序 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 (ROM)(ROM)(ROM)FFFFHFFFFHFFFFH0000H0000H0000H外部數(shù)據(jù)外部數(shù)據(jù)外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 (RAM)(RAM)(RAM)FFFFHFFFFHF

15、FFFH內(nèi)部數(shù)據(jù)內(nèi)部數(shù)據(jù)內(nèi)部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器8XX518XX518XX5100H00H00H7FH7FH7FH0000H0000H0000H外部程序外部程序外部程序 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 (ROM)(ROM)(ROM)FFFFHFFFFHFFFFH0000H0000H0000H外部數(shù)據(jù)外部數(shù)據(jù)外部數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 (RAM)(RAM)(RAM)FFFFHFFFFHFFFFH (EA=0)(EA=0)(EA=0)1.2.1 程序儲(chǔ)存器程序存儲(chǔ)器： 用來存放編制好的始終保留的固定程序和表格常數(shù)。程序存儲(chǔ)器以程序計(jì)數(shù)器 PC 作為地址指針，通過16位地址總線，可尋址的地址空間為64KB

16、。內(nèi)部程序存儲(chǔ)器： 在8051/8751/89C51 片內(nèi)，分別內(nèi)置最低地址空間的4KB ROM/EPROM程序儲(chǔ)存器（內(nèi)部程序存儲(chǔ)器）。外部程序存儲(chǔ)器： 在8031片內(nèi)，則無內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，必須外部擴(kuò)展EPROM（外部程序存儲(chǔ)器）。MCS-51單片機(jī)中，內(nèi)、外程序存儲(chǔ)器的地址是統(tǒng)一編排的。1-1-1-1010101.2.1 程序儲(chǔ)存器8031單片機(jī)無內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，地址從0000HFFFFH都是外部程序存儲(chǔ)空間。 引腳應(yīng)始終接地。1-1-1-111111EAEAEAEAEAEA 訪問程序存儲(chǔ)器使用訪問程序存儲(chǔ)器使用訪問程序存儲(chǔ)器使用訪問程序存儲(chǔ)器使用訪問程序存儲(chǔ)器使用訪問程序存儲(chǔ)器使用MOV

17、CMOVCMOVCMOVCMOVCMOVC指令。指令。指令。指令。指令。指令。對(duì)于內(nèi)部有對(duì)于內(nèi)部有對(duì)于內(nèi)部有對(duì)于內(nèi)部有對(duì)于內(nèi)部有對(duì)于內(nèi)部有ROMROMROMROMROMROM的單片機(jī)（的單片機(jī)（的單片機(jī)（的單片機(jī)（的單片機(jī)（的單片機(jī)（515151515151系列），系列），系列），系列），系列），系列）， 引腳接引腳接引腳接引腳接引腳接引腳接高電平高電平高電平高電平高電平高電平，使程序從內(nèi)部使程序從內(nèi)部使程序從內(nèi)部使程序從內(nèi)部使程序從內(nèi)部使程序從內(nèi)部ROMROMROMROMROMROM開始執(zhí)行。當(dāng)開始執(zhí)行。當(dāng)開始執(zhí)行。當(dāng)開始執(zhí)行。當(dāng)開始執(zhí)行。當(dāng)開始執(zhí)行。當(dāng)PCPCPCPCPCPC值超出內(nèi)部值超

18、出內(nèi)部值超出內(nèi)部值超出內(nèi)部值超出內(nèi)部值超出內(nèi)部ROMROMROMROMROMROM的容的容的容的容的容的容量時(shí)，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部程序存儲(chǔ)器空間。外部程序存儲(chǔ)器地量時(shí)，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部程序存儲(chǔ)器空間。外部程序存儲(chǔ)器地量時(shí)，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部程序存儲(chǔ)器空間。外部程序存儲(chǔ)器地量時(shí)，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部程序存儲(chǔ)器空間。外部程序存儲(chǔ)器地量時(shí)，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部程序存儲(chǔ)器空間。外部程序存儲(chǔ)器地量時(shí)，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部程序存儲(chǔ)器空間。外部程序存儲(chǔ)器地址空間為址空間為址空間為址空間為址空間為址空間為1000H1000H1000H1000H1000H1000HFFFFHFFFFHFFFFHFFFFHFFFFHFFFFH。EAEAEA

19、EAEAEA 1.2.1 程序儲(chǔ)存器 1-1-1-121212515151系列單片機(jī)執(zhí)行程序時(shí)，由程序計(jì)數(shù)器系列單片機(jī)執(zhí)行程序時(shí)，由程序計(jì)數(shù)器系列單片機(jī)執(zhí)行程序時(shí)，由程序計(jì)數(shù)器系列單片機(jī)執(zhí)行程序時(shí)，由程序計(jì)數(shù)器系列單片機(jī)執(zhí)行程序時(shí)，由程序計(jì)數(shù)器系列單片機(jī)執(zhí)行程序時(shí)，由程序計(jì)數(shù)器PCPCPC指示指令地址，指示指令地址，指示指令地址，指示指令地址，指示指令地址，指示指令地址，單片機(jī)單片機(jī)單片機(jī)單片機(jī)單片機(jī)單片機(jī)復(fù)位后，復(fù)位后，復(fù)位后，復(fù)位后，復(fù)位后，復(fù)位后，PC=0000HPC=0000HPC=0000HPC=0000HPC=0000HPC=0000H，因此系統(tǒng)從，因此系統(tǒng)從，因此系統(tǒng)從，因此系統(tǒng)

20、從，因此系統(tǒng)從，因此系統(tǒng)從0000H0000H0000H單元開始取指單元開始取指單元開始取指單元開始取指單元開始取指單元開始取指令，并執(zhí)行程序。令，并執(zhí)行程序。令，并執(zhí)行程序。令，并執(zhí)行程序。令，并執(zhí)行程序。令，并執(zhí)行程序。 地址地址地址地址地址地址 用途用途用途用途用途用途 0000H 0000H 0000H 0000H 0000H 0000H 復(fù)位操作后的程序入口復(fù)位操作后的程序入口復(fù)位操作后的程序入口復(fù)位操作后的程序入口復(fù)位操作后的程序入口復(fù)位操作后的程序入口 0003H 0003H 0003H 0003H 0003H 0003H 外部中斷外部中斷外部中斷外部中斷外部中斷外部中斷0 0

21、0 0 0 0服務(wù)程序入口服務(wù)程序入口服務(wù)程序入口服務(wù)程序入口服務(wù)程序入口服務(wù)程序入口 000BH 000BH 000BH 000BH 000BH 000BH 定時(shí)器定時(shí)器定時(shí)器定時(shí)器定時(shí)器定時(shí)器0 0 0 0 0 0中斷服務(wù)程序入口中斷服務(wù)程序入口中斷服務(wù)程序入口中斷服務(wù)程序入口中斷服務(wù)程序入口中斷服務(wù)程序入口 0013H 0013H 0013H 0013H 0013H 0013H 外部中斷外部中斷外部中斷外部中斷外部中斷外部中斷1 1 1 1 1 1服務(wù)程序入口服務(wù)程序入口服務(wù)程序入口服務(wù)程序入口服務(wù)程序入口服務(wù)程序入口 001BH 001BH 001BH 001BH 001BH 001B

22、H 定時(shí)器定時(shí)器定時(shí)器定時(shí)器定時(shí)器定時(shí)器1 1 1 1 1 1中斷服務(wù)程序入口中斷服務(wù)程序入口中斷服務(wù)程序入口中斷服務(wù)程序入口中斷服務(wù)程序入口中斷服務(wù)程序入口 0023H 0023H 0023H 0023H 0023H 0023H 串行口中斷服務(wù)程序入口串行口中斷服務(wù)程序入口串行口中斷服務(wù)程序入口串行口中斷服務(wù)程序入口串行口中斷服務(wù)程序入口串行口中斷服務(wù)程序入口1.2.2 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器MCS-51 單片機(jī)最多可擴(kuò)展64KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 （RAM）和外部I/O端口地址。MCS-51單片機(jī)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和外部I/O端口實(shí)行統(tǒng)一編址 ，并使用相同的 作選通控制信號(hào)，均使用 MOVX 指令訪問。

23、1-1-1-131313RD RD RD RD RD RD 、WRWRWRWRWRWR1.2.3 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是使用最多的地址空間，指令（算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、位操作運(yùn)算等）的操作數(shù)只能在此地址空間或特殊功能寄存器地址空間中。51 系列單片機(jī)，只有128B RAM，地址00H7FH， 80HFFH 為SFR（特殊功能寄存器）地址空間。 52 系列單片機(jī)（增強(qiáng)型），有256B RAM，地址00HFFH，高128字節(jié)RAM和SFR的地址重合。1-1-1-1414148XX518XX518XX518XX518XX518XX51基本型基本型基本型基本型基本型基本型00H00H00H 內(nèi)部

24、內(nèi)部?jī)?nèi)部 RAMRAMRAM7FH7FH7FH80H80H80H特殊功特殊功特殊功能寄存能寄存能寄存器器器SFRSFRSFRFFHFFHFFH8XX528XX528XX528XX528XX528XX52增強(qiáng)型增強(qiáng)型增強(qiáng)型增強(qiáng)型增強(qiáng)型增強(qiáng)型00H00H00H 內(nèi)部?jī)?nèi)部?jī)?nèi)部 RAMRAMRAM7FH7FH7FH80H80H80H內(nèi)部?jī)?nèi)部?jī)?nèi)部 RAMRAMRAMFFHFFHFFH80H80H80H特殊功特殊功特殊功能寄存能寄存能寄存器器器SFRSFRSFRFFHFFHFFH地址重合地址重合地址重合地址重合地址重合地址重合1.2.3 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器靠尋址方式來區(qū)分訪問的區(qū)域： 高128B RAM 采用

25、寄存器間接尋址方式； SFR只能采用直接尋址方式； 低128B RAM 兩種方式均可。地址范圍為007FH的低128B RAM使用分配如表1.1。（1）地址 01FH的前32個(gè)單元稱為寄存器區(qū) 分四組（03組），每組有8個(gè)寄存器R0R7。 用途： 作通用寄存器R0R7。 R0與R1可作間址寄存器使用。1-1-1-1515151-1-1-161616內(nèi)部RAM-寄存器區(qū)使用時(shí)應(yīng)注意：32個(gè)單元的寄存器區(qū)分為四組，使用時(shí)只能選其中一組寄存器。 一旦選中一組，其它三組只能作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（通用RAM）使用，而不能作為寄存器使用。 寄存器的選組由程序狀態(tài)字PSW的RS1和RS0位定。 RS1 RS0 選

26、寄存器組 0 0 0組 0 1 1組 1 0 2組 1 1 3組 初始化時(shí)或復(fù)位時(shí)，自動(dòng)選中0組。 設(shè)置多組寄存器可以方便保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)。1-1-1-171717內(nèi)部RAM-位尋址區(qū)、堆棧區(qū)（2）20H2FH為位地址區(qū) 共16個(gè)單元，每單元有八個(gè)位，共128位，每位有一個(gè)位地址，位地址范圍為00H7FH，該區(qū)既可位尋址，又可字節(jié)尋址。 如 MOV 20H，C (這里C是Cy進(jìn)位標(biāo)志位），該指令是將Cy內(nèi)容送20H位,如果Cy1，位20H值為“1”。 而MOV A，20H是將地址為20H單元的內(nèi)容送至累加器A。（3）除選中的寄存器組以外的存儲(chǔ)器均可以作為通用RAM區(qū)。 （4）堆棧區(qū) 8XX51單片機(jī)的

27、設(shè)在內(nèi)部RAM區(qū)，深度不大于128字節(jié) 初始化時(shí)堆棧指針SP指向07H。1-1-1-1818181.3特殊功能寄存器51單片機(jī)共有21個(gè)字節(jié)的特殊功能寄存器(SFR Special Function Register）。52單片機(jī)有32個(gè)SFR1.用途：A 累加器、狀態(tài)標(biāo)志寄存器單片機(jī)內(nèi)部各部件專用的控制、狀態(tài)寄存器并行口、串行口2.地址空間：21個(gè)SFR不連續(xù)地分布在80HFFH 128個(gè)字節(jié)地址空間。1-1-1-1919191-1-1-2020201.3 特殊功能寄存器 21個(gè)特殊功能寄存器的名稱及主要功能介紹如下: 詳細(xì)的用法見后面各節(jié)的內(nèi)容A累加器: 帶有全零標(biāo)志Z，A=0則Z=1；A

28、0則Z=0。該標(biāo)志常用于程序分支轉(zhuǎn)移的判斷條件。B寄存器: 常用于乘除法運(yùn)算（見第2章）。PSW程序狀態(tài)字:主要起著標(biāo)志寄存器的作用，其8位定義見表1-2。 1-1-1-212121 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CY AC F0RS1RS0OV P位名稱位名稱位名稱位名稱位名稱位名稱位地址位地址位地址位地址位地址位地址特殊功能寄存器-PSW CY：進(jìn)/借位標(biāo)志 反映最高位的進(jìn)位/借位情況，加法為進(jìn)位；減法為借位。 CY=1：有進(jìn)/借位 ； CY=0：無進(jìn)/借位。 AC：輔助進(jìn)/借位標(biāo)志 反映高半字節(jié)與低半字節(jié)之間的進(jìn)/借位， AC=1：有進(jìn)/借位； AC=0：無進(jìn)/借位 。

29、 FO：用戶標(biāo)志位?？捎捎脩粼O(shè)定其含義。 RS1，RS0：工作寄存器組選擇位。 1-1-1-222222 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CY AC F0RS1RS0OV P位地址位地址位地址位地址位地址位地址位名稱位名稱位名稱位名稱位名稱位名稱特殊功能寄存器-PSW OV：溢出標(biāo)志 反映補(bǔ)碼運(yùn)算的運(yùn)算結(jié)果有無溢出 有溢出 OV=1；無溢出OV=0。 -：無效位。 P：奇偶標(biāo)志 反映A累加器中1個(gè)數(shù)的奇偶。 有奇數(shù)個(gè)1：P=1；有偶數(shù)個(gè)1：P=0。 影響標(biāo)志位的指令及其影響方式見第2章。1-1-1-232323特殊功能寄存器SP、DPTRSP堆棧指針。 8XX51單片機(jī)的堆棧設(shè)

30、在片內(nèi)RAM， 對(duì)堆棧的操作包括壓入（PUSH）和彈出（POP）兩種方式，并且遵循后進(jìn)先出的原則，在堆棧生成的方向上遵循先加后壓，先彈后減的順序，按字節(jié)進(jìn)行操作。DPTR數(shù)據(jù)指針寄存器 用來存放16位地址值，以便用間接尋址或變址尋址片外存儲(chǔ)器。DPTR可分成DPL和DPH兩個(gè)8位寄存器分別使用。 1-1-1-242424特殊功能寄存器P0 P1 P2 P3 P0 P1 P2 P3I/O端口寄存器 四個(gè)并行I/O端口的映射寄存器。通過對(duì)該寄存器的讀/寫，可實(shí)現(xiàn)從相應(yīng)I/O端口的輸入/輸出。 例如：指令 MOV P1，A 實(shí)現(xiàn)了把A累加器中的內(nèi)容從P1端口輸出。例如：指令 MOV A，P3 實(shí)現(xiàn)了

31、把P3端口上的信息輸入到A中。1-1-1-252525特殊功能寄存器其他寄存器IP中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器。IE中斷允許控制寄存器。 TMOD定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 方式控制寄存器。TCON定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 控制寄存器。TH0，TL0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0。TH1，TL1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1。SCON串行端口控制寄存器。SBUF串行數(shù)據(jù)緩沖器。PCON電源控制寄存器。 后續(xù)章節(jié)中介紹1-1-1-2626261.4 時(shí)鐘電路與復(fù)位電路內(nèi)部振蕩方式： 在引腳 XTAL1和 XTAL2外接晶體振蕩器（簡(jiǎn)稱晶振）如圖 所示。1-1-1-272727XTAL1XTAL1XTAL1XTAL2XTAL2XTAL2GNDGNDGND

32、8XX518XX518XX51C01C01C01C02C02C02圖圖圖圖圖圖 內(nèi)部振蕩方式內(nèi)部振蕩方式內(nèi)部振蕩方式內(nèi)部振蕩方式內(nèi)部振蕩方式內(nèi)部振蕩方式 8XX518XX518XX51單片機(jī)的時(shí)鐘電路有兩種形式：?jiǎn)纹瑱C(jī)的時(shí)鐘電路有兩種形式：?jiǎn)纹瑱C(jī)的時(shí)鐘電路有兩種形式：?jiǎn)纹瑱C(jī)的時(shí)鐘電路有兩種形式：?jiǎn)纹瑱C(jī)的時(shí)鐘電路有兩種形式：?jiǎn)纹瑱C(jī)的時(shí)鐘電路有兩種形式： 內(nèi)部振蕩內(nèi)部振蕩內(nèi)部振蕩內(nèi)部振蕩內(nèi)部振蕩內(nèi)部振蕩方式和方式和方式和方式和方式和方式和外部振蕩外部振蕩外部振蕩外部振蕩外部振蕩外部振蕩方式。方式。方式。方式。方式。方式。時(shí)鐘電路：時(shí)鐘電路：時(shí)鐘電路：時(shí)鐘電路：時(shí)鐘電路：時(shí)鐘電路：提供時(shí)鐘信號(hào)提供時(shí)

33、鐘信號(hào)提供時(shí)鐘信號(hào)提供時(shí)鐘信號(hào)提供時(shí)鐘信號(hào)提供時(shí)鐘信號(hào)-單片機(jī)內(nèi)各種操作的時(shí)間基準(zhǔn)。單片機(jī)內(nèi)各種操作的時(shí)間基準(zhǔn)。單片機(jī)內(nèi)各種操作的時(shí)間基準(zhǔn)。單片機(jī)內(nèi)各種操作的時(shí)間基準(zhǔn)。單片機(jī)內(nèi)各種操作的時(shí)間基準(zhǔn)。單片機(jī)內(nèi)各種操作的時(shí)間基準(zhǔn)。 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益運(yùn)算放大器高增益運(yùn)算放大器高增益運(yùn)算放大器高增益運(yùn)算放大器高增益運(yùn)算放大器高增益運(yùn)算放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并當(dāng)外接晶振

34、后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖。產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖。產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖。產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖。產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖。產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖。時(shí)鐘頻率決定于晶體時(shí)鐘頻率決定于晶體時(shí)鐘頻率決定于晶體時(shí)鐘頻率決定于晶體時(shí)鐘頻率決定于晶體時(shí)鐘頻率決定于晶體。1.4.1 時(shí)鐘電路1-1-1-282828 外部振蕩方式外部振蕩方式外部振蕩方式外部振蕩方式外部振蕩方式外部振蕩方式將已有的時(shí)鐘信號(hào)引入將已有的時(shí)鐘信號(hào)引入將已有的時(shí)鐘信號(hào)引入將已有的時(shí)鐘信號(hào)引入將已有的時(shí)鐘信號(hào)引入將已有的時(shí)鐘信號(hào)引入單片機(jī)。外部振蕩方式單片機(jī)。外部振蕩方式單片機(jī)。外部振蕩方式單片機(jī)。外部振蕩方式單片機(jī)。外部振蕩方式單片機(jī)。外部振蕩方式如圖如圖如圖如圖如圖如圖

35、1-41-41-41-41-41-4所示。所示。所示。所示。所示。所示。 HMOS HMOS HMOS HMOS HMOS HMOS的單片機(jī)，外部時(shí)鐘信號(hào)由的單片機(jī)，外部時(shí)鐘信號(hào)由的單片機(jī)，外部時(shí)鐘信號(hào)由的單片機(jī)，外部時(shí)鐘信號(hào)由的單片機(jī)，外部時(shí)鐘信號(hào)由的單片機(jī)，外部時(shí)鐘信號(hào)由XTAL2XTAL2XTAL2XTAL2XTAL2XTAL2引入，引入，引入，引入，引入，引入， CHMOSCHMOSCHMOSCHMOSCHMOSCHMOS的單片機(jī)，外部時(shí)鐘信號(hào)的單片機(jī)，外部時(shí)鐘信號(hào)的單片機(jī)，外部時(shí)鐘信號(hào)的單片機(jī)，外部時(shí)鐘信號(hào)的單片機(jī)，外部時(shí)鐘信號(hào)的單片機(jī)，外部時(shí)鐘信號(hào)由由由由由由XTAL1XTAL1X

36、TAL1XTAL1XTAL1XTAL1引入。引入。引入。引入。引入。引入。外部外部外部外部外部外部時(shí)鐘時(shí)鐘時(shí)鐘時(shí)鐘時(shí)鐘時(shí)鐘XTAL1XTAL1XTAL1XTAL2XTAL2XTAL2GNDGNDGND8XX518XX518XX51懸空懸空懸空懸空懸空懸空外部外部外部外部外部外部時(shí)鐘時(shí)鐘時(shí)鐘時(shí)鐘時(shí)鐘時(shí)鐘XTAL1XTAL1XTAL1XTAL2XTAL2XTAL2GNDGNDGND懸空懸空懸空懸空懸空懸空CHMOSCHMOSCHMOSHMOSHMOSHMOS圖圖圖圖圖圖 外部振蕩方式外部振蕩方式外部振蕩方式外部振蕩方式外部振蕩方式外部振蕩方式8XX518XX518XX518XX518XX518XX

37、51 電容器電容器電容器電容器電容器電容器C01C01C01C01C01C01、C02C02C02C02C02C02起起起起起起穩(wěn)定振蕩頻率穩(wěn)定振蕩頻率穩(wěn)定振蕩頻率穩(wěn)定振蕩頻率穩(wěn)定振蕩頻率穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振快速起振快速起振快速起振快速起振快速起振的作用。的作用。的作用。的作用。的作用。的作用。 電容值一般為電容值一般為電容值一般為電容值一般為電容值一般為電容值一般為 5 5 5 5 5 530PF30PF30PF30PF30PF30PF。1.4.2 基本時(shí)序單位單片機(jī)的時(shí)序單位有：振蕩周期 晶振的振蕩周期，又稱時(shí)鐘周期，為最小的時(shí)序單位。狀態(tài)周期 振蕩頻率經(jīng)單片機(jī)內(nèi)的二分頻器分頻后提供給片

38、內(nèi)CPU的時(shí)鐘周期。因此，一個(gè)狀態(tài)周期包含2個(gè)振蕩周期。機(jī)器周期（MCMachine Cycle） 1個(gè)機(jī)器周期由6個(gè)狀態(tài)周期或12個(gè)振蕩周期組成。是計(jì)算機(jī)執(zhí)行一種基本操作的時(shí)間單位。指令周期 執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間，依據(jù)指令不同而不同。 一個(gè)指令周期由14個(gè)機(jī)器周期組成。1-1-1-2929291.4.2 基本時(shí)序單位 4種時(shí)序單位中，振蕩周期和機(jī)器周期是單片機(jī)內(nèi)計(jì)算其他時(shí)間值（例如，波特率、定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間等）的基本時(shí)序單位。 例：?jiǎn)纹瑱C(jī)外接晶振頻率12MHZ時(shí)的各種時(shí)序單位： 振蕩周期=1/fosc=1/12MHZ=0.0833us 狀態(tài)周期=2/fosc=2/12MHZ=0.167us

39、 機(jī)器周期=12/fosc=12/12MHZ=1us 指令周期=(14)機(jī)器周期=14us 1-1-1-3030301.4.3 復(fù)位電路復(fù)位操作則使單片機(jī)的片內(nèi)電路初始化，使單片機(jī)從一種確定的狀態(tài)開始運(yùn)行。當(dāng)MCS-51系列單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST出現(xiàn) 5ms以上的高電平時(shí)，單片機(jī)就完成了復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。復(fù)位操作通常有2種基本形式： 上電復(fù)位: 要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位。 開關(guān)復(fù)位: 要求在電源接通的條件下，在單片機(jī)運(yùn)行期間，用接鈕開關(guān)操作使單片機(jī)復(fù)位。1-1-1-3131311.4.3 復(fù)位電路上電復(fù)位：上電后，由于電容兩端電壓不能突變，RST

40、為高電平。電容充電，使 RST持續(xù)一段高電平時(shí)間。開關(guān)復(fù)位：當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行過程中時(shí)，按下復(fù)位鍵，也能使 RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平。通常選擇 C=10f ,R=（110）K。1-1-1-323232常用復(fù)位電路常用復(fù)位電路常用復(fù)位電路常用復(fù)位電路常用復(fù)位電路常用復(fù)位電路 如圖所示。如圖所示。如圖所示。如圖所示。如圖所示。如圖所示。RSTRSTRST8XX518XX518XX51R R RC C CVCCVCCVCC圖圖圖圖圖圖 復(fù)位電路復(fù)位電路復(fù)位電路復(fù)位電路復(fù)位電路復(fù)位電路1.4.3 復(fù)位電路-復(fù)位狀態(tài)復(fù)位操作是使SFR寄存器進(jìn)入初始化，不改變片內(nèi)RAM區(qū)中的內(nèi)容。幾個(gè)主要特殊功能寄存器復(fù)

41、位狀態(tài)歸納如下： PC=0000H 程序計(jì)數(shù)器為零表明單片機(jī)復(fù)位后程序從0000H地址單元開始執(zhí)行。A=00H 表明累加器已被清零。PSW=00H 表明選寄存器0組為工作寄存器組。SP=07H 表明堆棧指針指向片內(nèi)RAM 07H單元，根據(jù)堆棧操作的先加后壓法則，第一個(gè)被壓入的數(shù)據(jù)被寫入08H單元中。P0P3=FFH 表明已向各端口線寫入，各端口既可用于輸入，又可用于輸出。1-1-1-3333331.4.3 復(fù)位電路-復(fù)位狀態(tài) 其他寄存器為零。 21個(gè)特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)見教材表1-4。 P291-1-1-3434341.5 引腳功能1-1-1-353535 51 51 51 51 51 51系列單片機(jī)有系列單片機(jī)有系列單片機(jī)有系列單片機(jī)有系列單片機(jī)有系列單片機(jī)有444444444444引腳引腳引腳引腳引腳引腳的的的的的的方形封裝（方形封裝（方形封裝（方形封裝（方形封裝（方形封裝（PLCCPLCCPLCCPLCCPLCCPLCC）形式形式形式形式形式形式和和和和和和404040404040個(gè)引腳的個(gè)引腳的個(gè)引腳的個(gè)引腳的個(gè)引腳的個(gè)引腳的雙列直插式封雙列直插式封雙列直插式封雙列直插式封雙列直插式封雙列直插式封裝（裝（裝（裝（裝（裝（DIPDIPDIPDIPDIPDIP）形式。形式。形式。形式。形式。形式。 最常用的最常用的最常用