高職機電單片機第六章課件

第一章常用電子元器件

本章內(nèi)容SingleChipMicrocomputer特殊功能寄存器sRAMSTC89系列外部引腳和功能STC89系列單片機內(nèi)部結構直接數(shù)據(jù)存儲器dRAM單片機時序和運行過程第一章本章內(nèi)容SingleChipMicrocom1§6-1STC89系列外部引腳和功能

§6-1STC89系列外部引腳和功能

2高職機電單片機第六章課件3高職機電單片機第六章課件4一、主電源引腳（1）GND(22腳)：地線（2）VCC(44腳)：電源線。接+5V.二、外接晶振引腳（1）XTAL1(21腳)：時鐘信號輸入，外接晶振的一個引腳或引入外部時鐘。（2）XTAL2（20腳）：時鐘信號輸出，外接晶振的另一個引腳或輸出外部時鐘。一、主電源引腳5三、控制引腳（1）RESET(10腳)：復位信號輸入，高電平有效，復位電壓為5V，正常工作電壓為0V.復位電路有兩種：上電自動復位、按鍵手動復位。由于STC89C54內(nèi)部集成了專用復位芯片，外部可不接復位電路，或接簡單的RC電路。（2）ALE/PROG(33腳)：地址鎖存允許信號輸出，用于訪問單片機片外擴展存儲器。常用此引腳判斷單片機是否正常工作。STC89C54單片機內(nèi)置16K程序存儲器和1K擴展數(shù)據(jù)存儲器，因此無需使用此引腳。三、控制引腳6（3）PSEN(32腳)：外部程序存儲器讀選通信號。當程序在片外程序存儲器中運行時，此引腳輸出低電平，實現(xiàn)對外部程序存儲器的讀操作。STC89C54無需使用此引腳。（4）EA(35腳)：訪問程序存儲器選擇控制信號。如需在單片機外部擴展程序存儲器，此引腳接低電平，否則接低電平或懸空。STC89C54無需外擴程序存儲器，因此此引腳接高電平或懸空。高職機電單片機第六章課件7四、輸入、輸出引腳數(shù)據(jù)輸入/輸出端口：集數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)輸出、緩沖、驅(qū)動及鎖存等多項功能為一體的電路，簡稱I/O口。它們是單片機和外部進行聯(lián)系的唯一通道，所有二進制數(shù)據(jù)都是通過I/O口引腳上呈現(xiàn)的高、低電壓輸入到單片機或從單片機輸出到外部。STC89C54單片機有P0、P1、P2、P3、P4共五組I/O口。四、輸入、輸出引腳8引腳第二功能功能說明引腳第二功能功能說明P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收P3.6WR/外部RAM讀選通信號端P3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送P3.7RD/外部RAM寫選通信號端P3.2INT0/外部中斷0申請信號線P1.0T2定時器/計數(shù)器2計數(shù)輸入端P3.3INT1/外部中斷1申請信號線P1.1T2EX定時器/計數(shù)器2控制信號線P3.4T0定時器/計數(shù)器0計數(shù)輸入端P4.2INT3/外部中斷3申請信號線P3.5T1定時器/計數(shù)器1計數(shù)輸入端P4.3INT2/外部中斷2申請信號線I/O口線第二功能表引腳第二功能功能說明引腳第二功能功能說明P3.0RXD串行數(shù)9時鐘電路CPUROMRAMT0T1T2中斷系統(tǒng)串行接口并行接口P0P1P2P3P4TXDRXDINT0INT1定時計數(shù)器結構框圖中央處理器CPU：運算和控制功能內(nèi)部RAM：有5類內(nèi)部ROM：16K，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格。P片外最大可擴展64K定時/計數(shù)器：3個16位的定時/計數(shù)器，實現(xiàn)定時或計數(shù)功能。并行I/O口：5組I/O口P0、P1、P2、P3、P4。串行口：一個全雙工串行口。中斷控制系統(tǒng)：8個中斷源（外部中斷4個，定時/計數(shù)中斷3個，串行中斷1個）時鐘電路：可產(chǎn)生時鐘脈沖序列，允許的最高晶振頻率為40MHz§6-2STC89系列單片機內(nèi)部結構

PC16位計數(shù)器，存放將要執(zhí)行的指令地址看門狗監(jiān)控單片機是否正常運行時鐘電路CPUROMRAMT0T1T2中斷系10中央處理器CPU：由運算器和控制器組成，完成運算和控制功能。程序計數(shù)器PC:16位計數(shù)器，存放將要執(zhí)行的指令地址。內(nèi)部RAM：主要用來存放數(shù)據(jù)，有5類，見課本P81。內(nèi)部ROM：16KROM，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格。如果需要可在外擴展最大64K。定時/計數(shù)器：3個16位的定時/計數(shù)器，實現(xiàn)定時或計數(shù)功能。并行I/O口：5組I/O口P0、P1、P2、P3、P4。串行口：一個全雙工串行口。中斷控制系統(tǒng)：8個中斷源（外中斷4個，定時/計數(shù)中斷3個，串行中斷1個）時鐘電路：可產(chǎn)生時鐘脈沖序列，允許晶振頻率最大為40MHz.看門狗WTD：實際上是定時電路，監(jiān)控單片機是否正常運行。中央處理器CPU：由運算器和控制器組成，完成運算和控制功能。11§6-3特殊功能寄存器sRAM1、算術運算寄存器（1）A——累加器，存放操作數(shù)和中間結果。（2）B——B寄存器，乘、除法運算用。（3）PSW——程序狀態(tài)字寄存器：是8位寄存器，包含程序運行狀態(tài)、信息。

§6-3特殊功能寄存器sRAM1、算術運算寄存器12程序狀態(tài)字PSW:8位寄存器.表征程序執(zhí)行的狀態(tài)信息。CY(PSW.7)進位標志:

在加減法運算中,累加器A的最高位A7有進位,則CY=1,否則CY=0.同理,在減法運算中,如果A7有借位,則CY=1.因此CY往往作為無符號數(shù)運算是否有溢出的標志。AC(PSW.6):輔助進位位:

用來判斷加減法運算時,低四位是否向高四位進位或借位(既A3的進位或借位).往往用來判斷壓縮的BCD碼的運算處理.F0(PSW.5)用戶標志位:

完全由用戶來定義和使用。RS1,RS0工作寄存器區(qū)選擇位:確定工作寄存器R0-R7在哪個區(qū)中.單片機在上電或復位后RS1、RS0=00。當需要人為的修改RS1,RS0的值來改變工作寄存器區(qū)的位置。

00：0區(qū)R0~R7

01：1區(qū)R0~R7

10：2區(qū)R0~R7

11：3區(qū)R0~R7CYACF0RS1RS0OVF1P程序狀態(tài)字PSW:8位寄存器.表征程序執(zhí)行的狀態(tài)信息。13OV(PSW.2)溢出標志位:

判斷有符號數(shù)(補碼)加減法運算時是否有溢出.

OV的結果可以用一個算法來表示:OV=CP異或CS

其中:CP為A7的進位,CS為A6的進位OV=1表明有溢出。P(PSW.0)奇偶標志位:

用來標志累加器A中運算后1的個數(shù)。當P=1時,表明A中1的個數(shù)為奇數(shù)個,反之為偶數(shù)個。

OV(PSW.2)溢出標志位:判斷有符號數(shù)(補碼)加減法142、指針寄存器（1）堆棧指針SP指明棧頂元素的地址，8位，可軟件設置初值，復位時SP=07H。注意壓棧和出棧SP的變化。（2）數(shù)據(jù)指針DPTR@DPTR；指明訪問的數(shù)據(jù)存儲器的單元地址，16位，尋址范圍64KB。

DPH和DPL分別為DPTR的高8位寄存器和低8位寄存器，兩個可作為一個16位寄存器使用，也可單獨作為8位寄存器使用。

2、指針寄存器15§6-4直接數(shù)據(jù)存儲器dRAMdRAM共有128個單元，地址：00H-7FH。地址分配如下：一、工作寄存器區(qū)地址范圍：00H-1FH.共32個單元分為4個組，每組有8個8位寄存器，編號為R0-R7。狀態(tài)寄存器PSW中的RS1、RS0位的狀態(tài)為當前工作寄存器區(qū)。二、位尋址區(qū)地址范圍：20H-2FH，共16個單元。三、通用數(shù)據(jù)寄存器地址范圍：30H-7FH§6-4直接數(shù)據(jù)存儲器dRAMdRAM共有128個單元，16時序的定義：

單片機內(nèi)的各種操作都是在一系列脈沖控制下進行的，而各脈沖在時間上是有先后順序的，這種順序就稱為時序。

指令周期：即從取指到執(zhí)行完，所需時間。

不同機器指令周期不一樣；即使相同機器，不同的指令其指令周期也不一樣。機器周期：機器的基本操作周期。一個指令周期含若干機器周期（單、雙、四周期）§6-5時序時序的定義：§6-5時序17

每個狀態(tài)周期含兩個振蕩周期，即相位P1、P2。

振蕩周期：由振蕩時鐘產(chǎn)生。

振蕩周期Tosc=1/fosc

一個機器周期

=12個振蕩周期

=12×1/fosc

。

例如，若fosc=12MHz，則一個機器周期

=1μs。狀態(tài)周期：一個機器周期分6個狀態(tài)周期Si每個狀態(tài)周期含兩個振蕩周期，即相18一個機器周期P1P2P1P2單字節(jié)單周期指令例：INCA一個機器周期P1P2P1P2單字節(jié)單周期指令19指令的字節(jié)數(shù)與指令周期之間的關系：

在STC89單片機的指令系統(tǒng)中有： 單字節(jié)； 雙字節(jié)； 三字節(jié)指令。STC89單片機指令,可以分為六種基本的時序:

1,單字節(jié)單周期指令;4,雙字節(jié)單周期指令;2,單字節(jié)雙周期指令;5,雙字節(jié)雙周期指令;3,單字節(jié)四周期指令;6,三字節(jié)雙周期指令.

指令的字節(jié)數(shù)與指令周期之間的關系： 20

指令特點:在程序存儲器ROM中僅占一個存儲單元。 在ALE第一次有效(S1P2)時,從ROM中讀取指令的操作碼,送入指令寄存器IR中.并譯碼執(zhí)行,在ALE第二次有效時,封鎖PC加一,使第二次讀數(shù)無效.可見:1,ALE信號對應著從ROM中讀指令,所以在一個機器周期中CPU可以讀兩次指令;2,對于單字節(jié)單周期的指令,CPU通過譯碼后封死PC,實際上指令的后半部不做任何工作.單字節(jié)單周期指令的時序:機器周期讀操作碼一讀操作無效ALE返回S1S2S6S5S4S3指令特點:在程序存儲器ROM中僅占一個存儲單元。單字21

指令特點:一條指令長度為兩個字節(jié)，并存儲在ROM相鄰的兩個單元中。要想完整的將這樣的指令執(zhí)行完,必須從ROM中讀兩次操作碼.

在ALE第一次有效時,CPU從ROM的n單元中取出指令的第一個字節(jié)OP1-1,并送入IR譯碼,通過譯碼CPU知道這是一條雙字節(jié)指令,所以使PC加一,并在ALE第二次有效時,從ROM的n+1單元取出指令的第二個字節(jié)OP1-2送入IR進行譯碼,并產(chǎn)生對應的操作.最后在S6P2時完成本條指令的運行.S1S2S6S5S4S3機器周期讀操作碼一讀操作碼二OP1-2OP1-1n+1n程序ROMPC雙字節(jié)單周期指令時序ALE返回指令特點:一條指令長度為兩個字節(jié)，并存儲在ROM相鄰22

指令特點:一條指令長度為兩個字節(jié)，并存儲在ROM相鄰的兩個單元中。要想完整的將這樣的指令執(zhí)行完,必須從ROM中讀兩次操作碼.

在ALE第一次有效時,CPU從ROM的n單元中取出指令的第一個字節(jié)OP1-1,并送入IR譯碼,通過譯碼CPU知道這是一條雙字節(jié)指令,所以使PC加一,并在ALE第二次有效時,從ROM的n+1單元取出指令的第二個字節(jié)OP1-2送入IR進行譯碼,并產(chǎn)生對應的操作.最后在S6P2時完成本條指令的運行.S1S2S6S5S4S3機器周期讀操作碼一讀操作碼二OP1-2OP1-1n+1n程序ROMPC雙字節(jié)單周期指令時序ALE返回指令特點:一條指令長度為兩個字節(jié)，并存儲在ROM相鄰23高職機電單片機第六章課件24高職機電單片機第六章課件25第一章常用電子元器件

本章內(nèi)容SingleChipMicrocomputer特殊功能寄存器sRAMSTC89系列外部引腳和功能STC89系列單片機內(nèi)部結構直接數(shù)據(jù)存儲器dRAM單片機時序和運行過程第一章本章內(nèi)容SingleChipMicrocom26§6-1STC89系列外部引腳和功能

§6-1STC89系列外部引腳和功能

27高職機電單片機第六章課件28高職機電單片機第六章課件29一、主電源引腳（1）GND(22腳)：地線（2）VCC(44腳)：電源線。接+5V.二、外接晶振引腳（1）XTAL1(21腳)：時鐘信號輸入，外接晶振的一個引腳或引入外部時鐘。（2）XTAL2（20腳）：時鐘信號輸出，外接晶振的另一個引腳或輸出外部時鐘。一、主電源引腳30三、控制引腳（1）RESET(10腳)：復位信號輸入，高電平有效，復位電壓為5V，正常工作電壓為0V.復位電路有兩種：上電自動復位、按鍵手動復位。由于STC89C54內(nèi)部集成了專用復位芯片，外部可不接復位電路，或接簡單的RC電路。（2）ALE/PROG(33腳)：地址鎖存允許信號輸出，用于訪問單片機片外擴展存儲器。常用此引腳判斷單片機是否正常工作。STC89C54單片機內(nèi)置16K程序存儲器和1K擴展數(shù)據(jù)存儲器，因此無需使用此引腳。三、控制引腳31（3）PSEN(32腳)：外部程序存儲器讀選通信號。當程序在片外程序存儲器中運行時，此引腳輸出低電平，實現(xiàn)對外部程序存儲器的讀操作。STC89C54無需使用此引腳。（4）EA(35腳)：訪問程序存儲器選擇控制信號。如需在單片機外部擴展程序存儲器，此引腳接低電平，否則接低電平或懸空。STC89C54無需外擴程序存儲器，因此此引腳接高電平或懸空。高職機電單片機第六章課件32四、輸入、輸出引腳數(shù)據(jù)輸入/輸出端口：集數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)輸出、緩沖、驅(qū)動及鎖存等多項功能為一體的電路，簡稱I/O口。它們是單片機和外部進行聯(lián)系的唯一通道，所有二進制數(shù)據(jù)都是通過I/O口引腳上呈現(xiàn)的高、低電壓輸入到單片機或從單片機輸出到外部。STC89C54單片機有P0、P1、P2、P3、P4共五組I/O口。四、輸入、輸出引腳33引腳第二功能功能說明引腳第二功能功能說明P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收P3.6WR/外部RAM讀選通信號端P3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送P3.7RD/外部RAM寫選通信號端P3.2INT0/外部中斷0申請信號線P1.0T2定時器/計數(shù)器2計數(shù)輸入端P3.3INT1/外部中斷1申請信號線P1.1T2EX定時器/計數(shù)器2控制信號線P3.4T0定時器/計數(shù)器0計數(shù)輸入端P4.2INT3/外部中斷3申請信號線P3.5T1定時器/計數(shù)器1計數(shù)輸入端P4.3INT2/外部中斷2申請信號線I/O口線第二功能表引腳第二功能功能說明引腳第二功能功能說明P3.0RXD串行數(shù)34時鐘電路CPUROMRAMT0T1T2中斷系統(tǒng)串行接口并行接口P0P1P2P3P4TXDRXDINT0INT1定時計數(shù)器結構框圖中央處理器CPU：運算和控制功能內(nèi)部RAM：有5類內(nèi)部ROM：16K，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格。P片外最大可擴展64K定時/計數(shù)器：3個16位的定時/計數(shù)器，實現(xiàn)定時或計數(shù)功能。并行I/O口：5組I/O口P0、P1、P2、P3、P4。串行口：一個全雙工串行口。中斷控制系統(tǒng)：8個中斷源（外部中斷4個，定時/計數(shù)中斷3個，串行中斷1個）時鐘電路：可產(chǎn)生時鐘脈沖序列，允許的最高晶振頻率為40MHz§6-2STC89系列單片機內(nèi)部結構

PC16位計數(shù)器，存放將要執(zhí)行的指令地址看門狗監(jiān)控單片機是否正常運行時鐘電路CPUROMRAMT0T1T2中斷系35中央處理器CPU：由運算器和控制器組成，完成運算和控制功能。程序計數(shù)器PC:16位計數(shù)器，存放將要執(zhí)行的指令地址。內(nèi)部RAM：主要用來存放數(shù)據(jù)，有5類，見課本P81。內(nèi)部ROM：16KROM，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格。如果需要可在外擴展最大64K。定時/計數(shù)器：3個16位的定時/計數(shù)器，實現(xiàn)定時或計數(shù)功能。并行I/O口：5組I/O口P0、P1、P2、P3、P4。串行口：一個全雙工串行口。中斷控制系統(tǒng)：8個中斷源（外中斷4個，定時/計數(shù)中斷3個，串行中斷1個）時鐘電路：可產(chǎn)生時鐘脈沖序列，允許晶振頻率最大為40MHz.看門狗WTD：實際上是定時電路，監(jiān)控單片機是否正常運行。中央處理器CPU：由運算器和控制器組成，完成運算和控制功能。36§6-3特殊功能寄存器sRAM1、算術運算寄存器（1）A——累加器，存放操作數(shù)和中間結果。（2）B——B寄存器，乘、除法運算用。（3）PSW——程序狀態(tài)字寄存器：是8位寄存器，包含程序運行狀態(tài)、信息。

§6-3特殊功能寄存器sRAM1、算術運算寄存器37程序狀態(tài)字PSW:8位寄存器.表征程序執(zhí)行的狀態(tài)信息。CY(PSW.7)進位標志:

在加減法運算中,累加器A的最高位A7有進位,則CY=1,否則CY=0.同理,在減法運算中,如果A7有借位,則CY=1.因此CY往往作為無符號數(shù)運算是否有溢出的標志。AC(PSW.6):輔助進位位:

用來判斷加減法運算時,低四位是否向高四位進位或借位(既A3的進位或借位).往往用來判斷壓縮的BCD碼的運算處理.F0(PSW.5)用戶標志位:

完全由用戶來定義和使用。RS1,RS0工作寄存器區(qū)選擇位:確定工作寄存器R0-R7在哪個區(qū)中.單片機在上電或復位后RS1、RS0=00。當需要人為的修改RS1,RS0的值來改變工作寄存器區(qū)的位置。

00：0區(qū)R0~R7

01：1區(qū)R0~R7

10：2區(qū)R0~R7

11：3區(qū)R0~R7CYACF0RS1RS0OVF1P程序狀態(tài)字PSW:8位寄存器.表征程序執(zhí)行的狀態(tài)信息。38OV(PSW.2)溢出標志位:

判斷有符號數(shù)(補碼)加減法運算時是否有溢出.

OV的結果可以用一個算法來表示:OV=CP異或CS

其中:CP為A7的進位,CS為A6的進位OV=1表明有溢出。P(PSW.0)奇偶標志位:

用來標志累加器A中運算后1的個數(shù)。當P=1時,表明A中1的個數(shù)為奇數(shù)個,反之為偶數(shù)個。

OV(PSW.2)溢出標志位:判斷有符號數(shù)(補碼)加減法392、指針寄存器（1）堆棧指針SP指明棧頂元素的地址，8位，可軟件設置初值，復位時SP=07H。注意壓棧和出棧SP的變化。（2）數(shù)據(jù)指針DPTR@DPTR；指明訪問的數(shù)據(jù)存儲器的單元地址，16位，尋址范圍64KB。

DPH和DPL分別為DPTR的高8位寄存器和低8位寄存器，兩個可作為一個16位寄存器使用，也可單獨作為8位寄存器使用。

2、指針寄存器40§6-4直接數(shù)據(jù)存儲器dRAMdRAM共有128個單元，地址：00H-7FH。地址分配如下：一、工作寄存器區(qū)地址范圍：00H-1FH.共32個單元分為4個組，每組有8個8位寄存器，編號為R0-R7。狀態(tài)寄存器PSW中的RS1、RS0位的狀態(tài)為當前工作寄存器區(qū)。二、位尋址區(qū)地址范圍：20H-2FH，共16個單元。三、通用數(shù)據(jù)寄存器地址范圍：30H-7FH§6-4直接數(shù)據(jù)存儲器dRAMdRAM共有128個單元，41時序的定義：

單片機內(nèi)的各種操作都是在一系列脈沖控制下進行的，而各脈沖在時間上是有先后順序的，這種順序就稱為時序。

指令周期：即從取指到執(zhí)行完，所需時間。

不同機器指令周期不一樣；即使相同機器，不同的指令其指令周期也不一樣。機器周期：機器的基本操作周期。一個指令周期含若干機器周期（單、雙、四周期）§6-5時序時序的定義：§6-5時序42

每個狀態(tài)周期含兩個振蕩周期，即相位P1、P2。

振蕩周期：由振蕩時鐘產(chǎn)生。

振蕩周期Tosc=1/fosc

一個機器周期

=12個振蕩周期

=12×1/fosc

。

例如，若fosc=12MHz，則一個機器周期

=1μs。狀態(tài)周期：一個機器周期分6個狀態(tài)周期Si每個狀態(tài)周期含兩個振蕩周期，即相43一個機器周期P1P2P1P2單字節(jié)單周期指令例：INCA一個機器周期P1P2P1P2單字節(jié)單周期指令44指令的字節(jié)數(shù)與指令周期之間的關系：

在STC89單片機的指令系統(tǒng)中有： 單字節(jié)； 雙字節(jié)； 三字節(jié)指令。STC89單片機指令,可以分為六種基本的時序:

1,單字節(jié)單周期指令;4,雙字節(jié)單周期指令;2,單字節(jié)雙周期指令;5,雙字節(jié)雙周期指令;3,單字節(jié)四周期指令;6,三字節(jié)雙周期指令.

指令的字節(jié)數(shù)與指令周期之間的關系： 45