第一章與第二章

1《單片機原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計》

內(nèi)容：單片微型機的基本工作原理匯編語言程序設(shè)計方法單片微型計算機接口技術(shù)與應(yīng)用單片微型計算機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計方法2第一章

緒論

內(nèi)容：1.有關(guān)微型計算機、單片機的概念2.單片機的一般結(jié)構(gòu)及特點3.單片機的發(fā)展過程4.常用單片機系列簡介5.單片機的應(yīng)用領(lǐng)域6.數(shù)制、碼制復(fù)習(xí)

重點：

1.微處理器、微機和單片機的基本概念、單片機的結(jié)構(gòu)特單片機特點與應(yīng)用。2.數(shù)制、碼制3wyx回

顧：有關(guān)微型計算機的基礎(chǔ)知識

硬件：微處理器，存儲器，總線，I/O接口軟件：系統(tǒng)軟件，應(yīng)用軟件1.1單片機的概念4計算機系統(tǒng)通常由多塊印刷電路板制成：

主板顯卡聲卡存儲器接口網(wǎng)卡輸入輸出接口內(nèi)存條CPU5CPUCPU芯片內(nèi)存條存儲器接口存儲器芯片輸入輸出接口輸入輸出接口芯片定時計數(shù)器芯片A/D、D/A芯片單板機

印刷電路板6

單硅晶片CPU存儲器控制電路定時器時鐘電路I/O口單片機7wyx1.1

單片機的概念一、微處理器、微機和單片機的概念

微處理器（Microprocessor）——微型計算機的控制和運算器部分；微型計算機（Microcomputer）——有完整運算及控制功能的計算機，包括微處理器、存儲器、輸入/輸出(I/O)接口電路以及輸入/輸出設(shè)備等；

單片機(singlechipmicrocomputer)——直譯為單片微型計算機，它將CPU、RAM、ROM、定時器/計數(shù)器、輸入/輸出(I/O)接口電路、中斷、串行通信接口等主要計算機部件集成在一塊大規(guī)模集成電路芯片上，組成單片微型計算機簡稱單片機。

單片機的形態(tài)只是一塊芯片，但是它已具有了微型計算機的組成結(jié)構(gòu)和功能。由于單片機的結(jié)構(gòu)特點，在實際應(yīng)用中常常將它完全融入應(yīng)用系統(tǒng)之中，故而也有將單片機稱為嵌入式微控制器(embeddedmicrocon-troller)。

8單片微機：SingleChipMicrocomputer的直譯，它忠實地反映了早期單片微機的形態(tài)和本質(zhì)。單片微型計算機（SingleChipmicrocomputer），又稱微控制器（MicrocomputerUnit）。按照面向?qū)ο?、突出控制功能，在片?nèi)集成了許多外圍電路及外設(shè)接口，突破了傳統(tǒng)意義的計算機結(jié)構(gòu)，發(fā)展成microcontroller的體系結(jié)構(gòu)，目前國外已普遍稱之為微控制器MCU（MicroControllerUnit）。鑒于它完全作嵌入式應(yīng)用，故又稱為嵌入式微控制器EmbeddedMicrocontroller）。9單片機系統(tǒng)是在單片機芯片的基礎(chǔ)上擴展其它電路或芯片構(gòu)成的具有一定應(yīng)用功能的計算機系統(tǒng)。如數(shù)字頻率計等。單片機應(yīng)用系統(tǒng)中包括了滿足對象（如洗衣機）要求的全部硬件電路和應(yīng)用軟件。構(gòu)成各種嵌入式應(yīng)用的電路系統(tǒng)，統(tǒng)稱為單片機應(yīng)用系統(tǒng)。單片微機應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)通常分三個層次，即單片機、單片機系統(tǒng)、單片機應(yīng)用系統(tǒng)。10

二、單片機開發(fā)系統(tǒng)

是單片機的開發(fā)調(diào)試的工具，有單片單板機和仿真器。實現(xiàn)單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬、軟件開發(fā)。MDS（微型機開發(fā)系統(tǒng)）、ICE（在線仿真器）11三、單片機的程序設(shè)計語言和軟件

機器語言：單片機應(yīng)用系統(tǒng)只使用機器語言（指令的二進制代碼，又稱指令代碼）。機器語言指令組成的程序稱目標程序。

MCS-51兩個寄存器相加的機器語言指令：00101000

匯編語言：

與機器語言指令一一對應(yīng)的英文單詞縮寫，稱為指令助記符。匯編語言編寫的程序稱為匯編語言程序。

MCS-51兩個寄存器相加匯編語言指令：ADDA，R0

機器語言（MachineLanguage)有三類匯編語言

(Assemble)

高級語言

(HighLevelLanguage)12

高級語言：高級語言源程序C-51、C、PL/M51等。簡單——控制程序不太長。復(fù)雜——多種多樣的控制對象，少有現(xiàn)成程序借鑒。簡單系統(tǒng)——不含管理和開發(fā)功能。復(fù)雜系統(tǒng)——實時系統(tǒng)，需要監(jiān)控系統(tǒng)（甚至實時多任務(wù)操作系統(tǒng)）。編譯型高級語言可生成機器代碼；解釋型高級語言必須在解釋程序支持下直接解釋執(zhí)行。因此，只有編譯型高級語言才能作為微機開發(fā)語言。13不同計算機語言的應(yīng)用：

源程序通過編譯得到機器能執(zhí)行的目標程序。

匯編語言程序可以高效率利用計算機資源，目標程序占用內(nèi)存少，執(zhí)行速度快，適合于自動測控系統(tǒng)反應(yīng)快速、結(jié)構(gòu)緊湊的要求。實際應(yīng)用中，常與C語言配合使用。高級語言程序容易掌握，通用性好，但編譯程序系統(tǒng)開銷大，目標程序占用內(nèi)存多，且執(zhí)行時間比較長，多用于科學(xué)計算、工業(yè)設(shè)計、企業(yè)管理。源程序目標程序編譯程序1415wyx四、

單片機的一般結(jié)構(gòu)及特點

一般

單片機有2種基本結(jié)構(gòu)形式：

一種是在通用微型計算機中廣泛采用的將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合用一個存儲空間的結(jié)構(gòu)，稱為普林斯頓(Princeton)結(jié)構(gòu)或稱馮·諾依曼結(jié)構(gòu)；另一種是將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器截然分開，分別尋址的結(jié)構(gòu)，稱為哈佛(Har-vard)結(jié)構(gòu)。Intel公司的MCS-51和80C51系列單片機采用的是哈佛結(jié)構(gòu)。目前的單片機以采用程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器截然分開的結(jié)構(gòu)較多。16單片機的特點：

單片機的中央處理器(CPU)和通用微處理器基本相同，只是增設(shè)了“面向控制”的處理功能。例如：位處理、查表、多種跳轉(zhuǎn)、乘除法運算、狀態(tài)檢測、中斷處理功能等，增強了控制的實用性和靈活性。171.2單片機的發(fā)展過程概述Intel8位單片機的發(fā)展

第一代：以1976年推出的MCS-48系列為代表。第二代：以MCS-51的8051為代表的單片機，第三代：以51系列、AVR、PIC等為代表。一般根據(jù)控制應(yīng)用需要:

又可設(shè)計成通用單片機、專用單片機按內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的寬度:

單片機分為4位、8位、16位及32位等。18一、電子計算機的發(fā)展歷史

1、第一代（1946—1958）：電子管計算機。用于：科學(xué)計算2、第二代（1958—1964）：晶體管計算機。用于：科學(xué)計算、數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制3、第三代（1964—1971）：集成電路計算機、網(wǎng)絡(luò)。用于：科學(xué)計算、數(shù)據(jù)處理、工業(yè)控制、事務(wù)管理。4、第四代（1971—）：大規(guī)模集成電路計算機。用于：計算量極大的高尖技術(shù)及國民經(jīng)濟領(lǐng)域出現(xiàn)了微型機。5、第五代：智能型計算機正在研制中。用于：模擬人的智能，識別圖像、語言和物體，聯(lián)想、推理、解答問題，使用自然語言進行會話處理。發(fā)展歷史19二、微型計算機的發(fā)展歷史微型機算計的核心部分：微處理器的發(fā)展已經(jīng)歷了五代。第一代（1971—1973）：4位→8位（初級）第二代（1973—1975）：8位（初級）第三代（1975—1978）：初級8位單片機

IntelMCS—48系列單片機第四代（1978—80年代中期）：高檔8位單片機

IntelMCS—51系列單片機→16位、32位第五代（80年代中期至今）：→64位201976-：初級8位單片機IntelMCS-48系列1980-：高檔8位單片機IntelMCS-51系列：

—51子系列：8031/8051/8751

—52子系列：8032/8052/8752

低功耗型80C31

高性能型80C252

廉價型89C2051/10511983-

：16位單片機IntelMCS-96系列：

8098/8096、80C198/80C19632位單片機8096021MCS—48

（從1976年起）

基本型：8051、8751、8031MCS—51改進型：8052、8752、8032（從1980年起）低功耗型：80C51、87C51、80C31

強性能型：83C252、87C252、80C252

早期產(chǎn)品：8X9X（8096）MCS—96改進型：8X9XBH、8X9XJF

（從1983年起）新產(chǎn)品：8098（準）強功能型：80C196、80C198（準）22MCS-51系列基本產(chǎn)品型號：8051、8031、8751稱為51子系列。不同型號MCS-51單片機CPU處理能力和指令系統(tǒng)完全兼容，只是存儲器和I/O接口的配置有所不同。

硬件配置基本配置：1.

8位CPU2.片內(nèi)ROM/EPROM、RAM3.片內(nèi)并行I/O接口4.片內(nèi)16位定時器/計數(shù)器5.片內(nèi)中斷處理系統(tǒng)6.片內(nèi)全雙工串行I/O口23MCS—51系列單片機的3種基本產(chǎn)品8051：片內(nèi)含有掩膜ROM型程序存儲器；只能由生產(chǎn)廠家代為用戶固化；批量大、永久保存、不修改時用。8751：片內(nèi)含EPROM型程序存儲器；用戶可固化，可用紫外線光照射擦除；但價格高。8031：片內(nèi)無程序存儲器，可在片外擴展；方便靈活，價格便宜。24INTEL公司先后推出了三個系列的單片機：

MCS—48系列

MCS—51系列

MCS—96系列典型產(chǎn)品：

80968098（準）

80C19680C198（準）

新一代80C51增加了一些外部接口功能單元，如A/D，PCA，WDT等。PHILIPS：80C51ATMEL(FlashROM)：AT89C51CHMOS：低功耗，高速度和高密度(HMOS)待機和掉電保護251.3常用單片機系列簡介

一、ATMEL單片機

ATMEL公司所生產(chǎn)的ATMEL89系列單片機（簡稱89系列單片機），就是基于Intel公司的MCS-5l系列而研制的，該公司的技術(shù)優(yōu)勢在于Flash存儲器技術(shù)。

應(yīng)用較多的有：AT89C51系列

STC89C51/52系列

SST89系列

AT-tiny、AT90/、ATmega等系列的AVR單片機

這些都是是一種可下載的Flash單片機，它和IBM微機通信進行下載程序十分方便。26

二、Philips單片機Philips公司的的單片機都屬于MCS-51系列兼容的單片機。三、Maxim-Dallas單片機四、WinBond單片機

五、Motorola單片機六、其他公司的單片機

1）NEC單片機；

2）東芝單片機；

3）Epson單片機；

提示：經(jīng)常上網(wǎng)查詢，關(guān)注發(fā)展動態(tài)．271.3單片機的應(yīng)用領(lǐng)域

一、單片機在智能儀器中的應(yīng)用智能化儀器內(nèi)部基本上都是用單片機進行信息控制與處理。特別是近年來出現(xiàn)的數(shù)字信號處理器DSP是一種速度極高的單片機，它在通信和高速信息處理中起了極大的作用，從而擴展了單片機在智能儀器中的應(yīng)用。二、單片機在過程控制中的應(yīng)用28三、單片機與e-Home

家用電器的嵌入式結(jié)構(gòu)有單核嵌入和雙核嵌入2種。例如：一般電腦電飯煲，內(nèi)部只有一個單片機，這種控制系統(tǒng)是單核嵌入；對于分體式空調(diào)，室內(nèi)機與室外機中分別有1個單片機，為雙核嵌入結(jié)構(gòu)。四、單片機與Internet

各類家用電器和智能裝置，它們的“心臟”多是單片機。由于單片機芯片品種達數(shù)百種，其硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)各不相同，不能直接接入Internet網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)芯片——Webchip的出現(xiàn)成為智能裝置和家電產(chǎn)品連接Internet的理想“橋梁”．五、單片機的發(fā)展1）強化指令功能2）增加各種接口部件3）提高專用程度29工業(yè)自動化方面：

力、熱、速度、加速度、位移。儀器儀表：

降低成本、簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、提高可靠性。家用電器：

小家電中要求小型價廉、程序容量不大。信息和通信產(chǎn)品：

PDA則要求大容量存儲、大屏幕LCD顯示、極低功耗等。軍事裝備方面：

可靠性、極低功耗。30用單片機構(gòu)成智能化產(chǎn)品：在智能儀器儀表中的應(yīng)用；在家用產(chǎn)品中的應(yīng)用；在醫(yī)療儀器中的應(yīng)用；在計算機外部設(shè)備中的應(yīng)用。單片機在工業(yè)測控領(lǐng)域中的應(yīng)用：過程控制：數(shù)控銑床、步進控制、生產(chǎn)流水線等；數(shù)據(jù)采集；信號處理；舊設(shè)備的改造。31單片機技術(shù)的應(yīng)用遍布國民經(jīng)濟與人民生活的各個領(lǐng)域321.4單片機應(yīng)用的特點

單片機的應(yīng)用很廣泛，特點很多，僅從應(yīng)用的角度來看：計算機的控制應(yīng)用分為控制系統(tǒng)離線應(yīng)用：控制系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計（控制系統(tǒng)CAD）控制系統(tǒng)在線應(yīng)用：計算機控制系統(tǒng)→使用單片機33工業(yè)控制領(lǐng)域與通用計算機系統(tǒng)不同的要求:(1)面對控制對象。面對物理量傳感變換的信號輸入；面對人機交互的操作控制；面對對象的伺服驅(qū)動控制。(2)嵌入到工控應(yīng)用系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)形態(tài)。(3)工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境中可靠性品質(zhì)。(4)突出控制功能。對外部信息及時捕捉；對控制對象能靈活地實時控制；有突出控制功能的指令系統(tǒng)，如I/O口控制、位操作、豐富的轉(zhuǎn)移指令等。34小結(jié)1、單片機即單片微型計算機，是將計算機主機（CPU、內(nèi)存和I/O接口）集成在一小塊硅片上的微型機。2、單片機為工業(yè)測控而設(shè)計，又稱微控制器。具有三高優(yōu)勢（集成度高、可靠性高、性價比高）。3、主要應(yīng)用于工業(yè)檢測與控制、計算機外設(shè)、智能儀器儀表、通訊設(shè)備、家用電器等。

特別適合于嵌入式微型機應(yīng)用系統(tǒng)。4、單片機開發(fā)系統(tǒng)有單片單板機和仿真器。實現(xiàn)單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬、軟件開發(fā)。35（1）總線(BUS)

總線是連接CPU與各功能部件并進行信息傳遞的公共通道?？偩€通常分為三種，即數(shù)據(jù)總線(DB)地址總線(AB)和控制總線(CB)。復(fù)習(xí)：微型計算機的基本結(jié)構(gòu)及工作原理1.微型計算機的基本結(jié)構(gòu)微型計算機──由微處理器（ＣＰＵ）、存儲器、輸入輸出接口（Ⅰ/０接口）三部分主成，各部分用總線相連。362、輸入輸出(I/O)接口

由于I/O設(shè)備中類繁多，它們在速度、電平、功率、信息形式等很多方面有很大差別，不能直接與CPU連接，必須經(jīng)過I/O接口電路解決它們之間的匹配問題。

３、存儲器

存儲器分類

存儲器存儲的信息

存儲器的讀寫操作過程

37（4）微處理器（ＣＰＵ）

運算器寄存器陣列控制器內(nèi)部總線

2.復(fù)習(xí)基本概念與常用術(shù)語（1）位(Bit)位是計算中構(gòu)成信息的最小單位，表示二進制數(shù)中的某個數(shù)位“0”或“1”。Bit是BinargDigit的縮寫。（2）字(Word)字是CPU與輸入/輸出設(shè)備和存儲器之間傳送數(shù)據(jù)的基本單位，由若干位組成它與數(shù)據(jù)總線的寬度(根數(shù))一致。（3）字節(jié)(Byte)一字節(jié)為8位(bit)。38（4）指令(Instruction)：指規(guī)定計算機完成某種操作的命令。目前計算機只能直接識別由二進制編碼的指令，即機器碼（5）指令系統(tǒng)(InstructionSet)：指一臺計算機所能識別的全部指令的集合。（6）程序(Program)：為完成特定任務(wù)而設(shè)計的一組指令有序的集合。（7）地址(Address)地址指存貯單元的編號。（8）K和KB計算機的存儲器容量較大，K和KB常用作計算存儲器容量的單位1K=2^10=1024;1KB=1024Byte。（9）關(guān)于時序的概念所謂時序，就是計算機在工作過程中，CPU控制器所發(fā)出的一系列控制信號在時間上的相互關(guān)系。39計算機系統(tǒng)中的數(shù)制、碼制復(fù)習(xí)1.數(shù)制及其互換2.帶符號數(shù)的表示法3.原碼、反碼、補碼特點：⑴8位二進制數(shù)表示原碼、反碼、補碼的范圍

(-127~+127、-127~+127、-128~+127)⑵補碼的運算

在微型計算機中，帶符號數(shù)用補碼表示，減法可用補碼相加來實現(xiàn)，運算結(jié)果為補碼。４.負數(shù)補碼快速求法？５、補碼運算舉例40第二章單片機硬件結(jié)構(gòu)主要內(nèi)容2.1MCS-51系列單片機簡介2.2MCS-51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.3MCS-51單片機的引腳

2.4MCS-51單片機的存儲器2.5MCS-51并行輸入/輸出接口2.6

MCS-51工作方式412.1MCS-51系列單片機簡介MCS-51系列單片機已有十多種產(chǎn)品，可分為兩大系列：51子系列和52子系列。51子系列主要有8031、8051、8751三種機型。它們的指令系統(tǒng)與芯片引腳完全兼容,差別僅在于片內(nèi)有無ROM或EPROM。52子系列主要有8032、8052、8752三種機型。52子系列與51子系列的不同之處在于：片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器增至256字節(jié)；片內(nèi)程序存儲器增至8KB(8032無)；有3個16位定時/計數(shù)器，6個中斷源。422.2MCS-51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖

MCS-51系列單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。從圖2-1中可看出，MCS-51單片機組成結(jié)構(gòu)中包含運算器、控制器、片內(nèi)存儲器、I/O口、串行口、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、振蕩器等功能部件。432.2MCS-51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)2-1內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖442.2MCS-51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)各功能部件：

CPU（微處理器）數(shù)據(jù)存儲器（RAM）

片內(nèi)為128個字節(jié)（52子系列的為256個字節(jié)）3)程序存儲器（ROM/EPROM）

8031:無此部件；

8051:4K字節(jié)ROM；

8751:4K字節(jié)EPROM；

89C51/89C52/89C55:4K/8K/20K字節(jié)閃存。452.2MCS-51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)

各功能部件：

4)P1口、P2口、P3口、P0口：為4個并行8位I/O口。

5)串行口1個可編程全雙工的異步串行口

6)2個16位定時器/計數(shù)器

7)中斷系統(tǒng)

8)特殊功能寄存器（SFR）共有21個，是一個具有特殊功能的RAM區(qū)。462.3MCS-51單片機的引腳MCS-51單片機大多是40條引腳的雙列直插式器件.圖2-2（a）為MCS-51的40引腳配置圖。（b）圖為三大總線分布圖。472.3MCS-51單片機的引腳圖2-248引腳可分為三個部分：

1.電源引腳；

2.時鐘引腳；

3.控制引腳

4.I/O口引腳

圖2-3所示。2.3MCS-51單片機的引腳492.3MCS-51單片機的引腳時鐘引腳I/O口引腳

圖2-3控制引腳電源引腳501．主電源引腳

VCC(40腳)：接+5V電源正端。

VSS(20腳)：接+5V電源地端。

2.3MCS-51單片機的引腳512.時鐘電路引腳圖2-4（1）內(nèi)時鐘方式

如圖所示，XTAL1接地，XTAL2接外部振蕩器。2.3MCS-51單片機的引腳圖2-452

（2）外時鐘方式如圖所示，XTAL1接地，XTAL2接外部振蕩器。由于XTAL2端的電平不是TTL電平，故接一個上拉電阻。外部振蕩器的頻率應(yīng)低于12MHZ。

2.3MCS-51單片機的引腳圖2-4533.控制引腳

(1)ALE/PROG(30腳)：地址鎖存有效信號輸出端。ALE在每個機器周期內(nèi)輸出兩個脈沖。在訪問片外程序存儲器期間，下降沿用于控制鎖存P0輸出的低8位地址；在不訪問片外程序存儲器期間，可作為對外輸出的時鐘脈沖或用于定時目的。對于片內(nèi)含有EPROM的機型，在編程期間，該引腳用作編程脈沖PROG的輸入端。

2.3MCS-51單片機的引腳54(2)PSEN(29腳)：片外程序存儲器讀選通信號輸出端，低電平有效。在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器期間，PSEN信號將不出現(xiàn)。

(3)RST/VPD(9腳)：RST即為RESET，VPD為備用電源。該引腳為單片機的上電復(fù)位或掉電保護端。

上電時，考慮到振蕩器有一定的起振時間，該引腳上高電平必須持續(xù)10ms以上才能保證有效復(fù)位。2.3MCS-51單片機的引腳554.I/O口引腳

(1)P0口(39~32腳)：P0.0~P0.7統(tǒng)稱為P0口。在不接片外存儲器與不擴展I/O口時，可作為準雙向輸入/輸出口。在接有片外存儲器或擴展I/O口時，P0口分時復(fù)用為低8位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線。

(2)P1口(1~8腳)：P1.0~P1.7統(tǒng)稱為P1口，可作為準雙向I/O口使用。對于52子系列，P1.0與P1.1還有第二功能：P1.0可用作定時器/計數(shù)器2的計數(shù)脈沖輸入端T2，P1.1可用作定時器/計數(shù)器2的外部控制端T2EX。2.3MCS-51單片機的引腳564.I/O口引腳

(3)P2口(21~28腳)：P2.0~P2.7統(tǒng)稱為P2口，一般可作為準雙向I/O口使用；在接有片外存儲器或擴展I/O口且尋址范圍超過256字節(jié)時，P2口用作高8位地址總線。

(4)P3口(10~17腳)：P3.0~P3.7統(tǒng)稱為P3口。除作為準雙向I/O口使用外，還可以將每一位用于第二功能，而且P3口的每一條引腳均可獨立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。P3口的第二功能如表2-1所示。2.3MCS-51單片機的引腳57引腳轉(zhuǎn)義引腳功能說明P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收端P3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送端P3.2INT0外部中斷0請求P3.3INT1外部中斷1請求P3.4T0計數(shù)器0外部輸入P3.5T1計數(shù)器1外部輸入P3.6WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫P3.7RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀表2-1P3口第二功能表2.3MCS-51單片機的引腳582.4MCS-51單片機的存儲器

8051單片機的存儲器從物理上分四個存儲空間：片內(nèi)程序存儲器、片外程序存儲器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器、片外數(shù)據(jù)存儲器。

59

從用戶使用的角度，8051存儲器地址空間分為三類：

（1）片內(nèi)、片外統(tǒng)一編址0000～0FFFFH的64K字節(jié)的程序存儲器地址空間（用16位地址）；

（2）64K字節(jié)的片外數(shù)據(jù)存儲器地址空間，地址也從0000～0FFFFH（用16位地址）；

（3）256字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器地址空間00H~0FFH（用8位地址）。

2.4MCS-51單片機的存儲器60FFFFH1000H片外擴展存儲器8051片內(nèi)存儲器

0FFFH0000H4KBROM7FH00HFFH80HSFRRAM64KBROMFFFFH0000H0FFFH0000H64KBRAM(I/O)圖2-58051存儲空間分布圖2.4MCS-51單片機的存儲器611．編址與訪問

程序存儲器就是用來存放這些已編好的程序和表格常數(shù)，它由只讀存儲器ROM或EPROM組成。

8051片內(nèi)有4KBROM，片外16位地址線可擴展64KBROM，二者是統(tǒng)一編址的。當(dāng)引腳EA*=1，8051從0000H執(zhí)行片內(nèi)ROM中的程序。當(dāng)指令地址超過0FFFH后，自動轉(zhuǎn)向片外ROM取指令。

引腳EA*=0，8051片內(nèi)ROM不起作用，CPU只能從片外

ROM/EPROM中取指令，地址可以從0000H開始編址。2.4.1程序存儲器622.4.1程序存儲器PC是程序計數(shù)器，是管理程序執(zhí)行次序的寄存器，存放將要執(zhí)行的指令的地址。

PC有3種功能：1、復(fù)位功能：復(fù)位時計算機進入初始狀態(tài)，PC的內(nèi)容自動清零。2、計數(shù)功能：每取出指令代碼的一個字節(jié)，PC的內(nèi)容自動加1（加法計數(shù)）3、直接置位功能：在執(zhí)行跳轉(zhuǎn)、返回指令時將跳轉(zhuǎn)的地址直接加載PC。632.4.1程序存儲器表2-2內(nèi)部ROM中的一些殊單元642.4.2數(shù)據(jù)存儲器1．編址與訪問

MCS-51單片機片內(nèi)、外數(shù)據(jù)存儲器是兩個獨立的地址空間，應(yīng)分別單獨編址。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器除RAM塊外，還有特殊功能寄存器(SFR)塊。片外數(shù)據(jù)存儲器一般是16位編址。片外RAM：64K字節(jié)；地址從0000～FFFFH。數(shù)據(jù)存儲器的編址如圖2-6所示。652.4.2數(shù)據(jù)存儲器圖2-6數(shù)據(jù)存儲器編址662.4.2數(shù)據(jù)存儲器1．編址與訪問

MCS-51單片機片內(nèi)、外數(shù)據(jù)存儲器是兩個獨立的地址空間，應(yīng)分別單獨編址。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器除RAM塊外，還有特殊功能寄存器(SFR)塊。片外數(shù)據(jù)存儲器一般是16位編址。片外RAM：64K字節(jié)；地址從0000～FFFFH。數(shù)據(jù)存儲器的編址如圖2-6所示。672.內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器

低128個字節(jié)，字節(jié)地址為00H～7FH。

00H～1FH：32個單元，是4組通用工作寄存器區(qū)

20H～2FH：16個單元，可進行128位的位尋址

30H～7FH：用戶RAM區(qū)，只能進行字節(jié)尋址，用作數(shù)據(jù)緩沖區(qū)以及堆棧區(qū)。2.4.2數(shù)據(jù)存儲器682.4.2數(shù)據(jù)存儲器圖2-7片內(nèi)RAM地址空間69

內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器高128單元：被特殊功能寄存器（SFR）使用。單元地址為80H～FFH。

CPU對各種功能部件的控制采用特殊功能寄存器集中控制方式，共21個。2.4.3專用寄存器702.4.3專用寄存器表2-3特殊寄存器712.4.3專用寄存器72（1）累加器ACC（Accumulator）

8位寄存器，是最常用的專用寄存器（2）B寄存器

8位寄存器，主要用于乘除運算。

B寄存器也可作為一般數(shù)據(jù)寄存器使用。2.4.3專用寄存器733．程序狀態(tài)字寄存器PSW

程序狀態(tài)字PSW是一個8位的標志寄存器，它保存指令執(zhí)行結(jié)果的特征信息，以供程序查詢和判別。其各位的定義如下：

字節(jié)地址D0HCACF0RS1RS0OV---PPSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.02.4.3專用寄存器74PSW各位的定義如下：

字節(jié)地址D0HCACF0RS1RS0OV---PPSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0（1）Cy（PSW.7）進位標志位（2）Ac(PSW.6)輔助進位標志位（3）F0（PSW.5）標志位由用戶使用的一個狀態(tài)標志位。（4）RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）：4組工作寄存器區(qū)選擇控制位1和位0。2.4.3專用寄存器75（5）OV（PSW.2）溢出標志位

指示運算是否產(chǎn)生溢出。各種算術(shù)運算指令對該位的影響情況較復(fù)雜，將在第3章介紹。（6）PSW.1位:保留位，未用（7）P(PSW.0)奇偶標志位

P=1，A中“1”的個數(shù)為奇數(shù)

P=0，A中“1”的個數(shù)為偶數(shù)2.4.3專用寄存器76

工作寄存器區(qū)的選擇18～1FH3區(qū)1110～17H2區(qū)1008～0FH1區(qū)0100～07H0區(qū)00R0～R7地址寄存器組RS1RS02.4.3專用寄存器774.堆棧指針SP

指示出堆棧頂部在內(nèi)部RAM塊中的位置

復(fù)位后，SP中的內(nèi)容為07H。

5.數(shù)據(jù)指針DPTR

16位特殊功能寄存器，高位字節(jié)寄存器用DPH表示，低位字節(jié)寄存器用DPL表示。

6.I/O端口P0～P3

P0～P3分別為I/O端口P0～P3的鎖存器。2.4.3專用寄存器787.串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF

存放欲發(fā)送或已接收的數(shù)據(jù)，一個字節(jié)地址，物理上是由兩個獨立的寄存器組成，一個是發(fā)送緩沖器，另一個是接收緩沖器。

8.定時器/計數(shù)器

兩個16位定時器/計數(shù)器T1和T0，各由兩個獨立的8位寄存器組成：TH1、TL1、TH0、TL0，只能字節(jié)尋址，但不能把T1或T0當(dāng)作一個16位寄存器來尋址訪問。2.4.3專用寄存器79MCS-51單片機共有4個8位雙向并行輸入/輸出（I/O）口，分別為：P0、P1、P2、P3。這4個口可以并行輸入或輸出8位數(shù)據(jù)；也可以按位使用，即每一根輸入/輸出線都能獨立的用作輸入或輸出。2.5MCS-51并行輸入/輸出接口80

一個數(shù)據(jù)輸出鎖存器和兩個三態(tài)數(shù)據(jù)輸入緩沖器。一個多路轉(zhuǎn)接電路MUX在控制信號的作用下，MUX可以分別接通鎖存器輸出或地址/數(shù)據(jù)線。當(dāng)作為通用的I/O口使用時，內(nèi)部的控制信號為低電平，封鎖與門將輸出驅(qū)動電路的上拉場效應(yīng)管（FET）截止，同時使MUX接通鎖存器~Q端的輸出通路。2.5.1P0口內(nèi)部結(jié)構(gòu)81圖2-8P0口1位結(jié)構(gòu)圖2.5.1P0口內(nèi)部結(jié)構(gòu)821．地址/數(shù)據(jù)分時復(fù)用功能當(dāng)P0口作為地址/數(shù)據(jù)分時復(fù)用總線時，可從P0口輸出地址或數(shù)據(jù)，另一種是從P0口輸入數(shù)據(jù)。2.5.1P0口內(nèi)部結(jié)構(gòu)832．通用I/O接口功能

當(dāng)P0口作為通用I/O口使用，在CPU向端口輸出數(shù)據(jù)時，對應(yīng)的控制信號為0，當(dāng)要從P0口輸入數(shù)據(jù)時，引腳信息仍經(jīng)輸入緩沖器進入內(nèi)部總線。2.5.1P0口內(nèi)部結(jié)構(gòu)84P0口在有外部擴展存儲器時被作為地址/數(shù)據(jù)總線口，此時是一個真正的雙向口；在沒有外部擴展存儲器時，P0口也可作為通用的I/O接口，但此時只是一個準雙向口。2.5.1P0口內(nèi)部結(jié)構(gòu)85P1口內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-9所示輸出部分有內(nèi)部上拉電阻約為20K。其他部分與P0端口使用相類似（讀引腳時先寫入1）。2.5.2P1和P2口內(nèi)部結(jié)構(gòu)86

圖2-9P1口內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2.5.2P1和P2口內(nèi)部結(jié)構(gòu)87

P2口輸出地址信息，此時單片機完成外部的取指操作或?qū)ν獠繑?shù)據(jù)存儲器16位地址的讀寫操作。當(dāng)P2口作為普通I/O口使用時，用法和P1口類似。2.5.2P1和P2口內(nèi)部結(jié)構(gòu)88圖2-10P2口內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2.5.2P1和P2口內(nèi)部結(jié)構(gòu)89P3口的特點在于為適應(yīng)引腳信號第二功能的需要。對于第二功能為輸出的信號引腳，當(dāng)作為I/O使用時，第二功能信號引線應(yīng)保持高電平，與非門開通，以維持從鎖存器到輸出端數(shù)據(jù)輸出通路的暢通。當(dāng)輸出第二功能信號時，該位的鎖存器應(yīng)置“1”，使與非門對第二功能信號的輸出是暢通的，從而實現(xiàn)第二功能信號的輸出。2.5.3P3口內(nèi)部結(jié)構(gòu)902.5.3P3口內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2-11P3口1位結(jié)構(gòu)圖91MCS-51工作方式有：復(fù)位、程序執(zhí)行、單步執(zhí)行、掉電保護、低功耗以及EPROM編程和校驗等六種工作方式。2.6MCS-51工作方式921.復(fù)位方式

MCS-51系列單片機的復(fù)位引腳RST上只要出現(xiàn)10ms以上的高電平，單片機就實現(xiàn)復(fù)位。單片機在RST引腳高電平的控制下，特殊功能寄存器和程序計數(shù)器PC復(fù)位后的狀態(tài)如表2-4所示。2.6.1復(fù)位方式和復(fù)