單片微型計(jì)算機(jī)C第5講(機(jī)械)

上節(jié)內(nèi)容回顧MCS51單片機(jī)的引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)MCS51單片機(jī)的存儲器組織MCS51單片機(jī)的PSW76543210CyACF0RS1RS0OV-P第4-5講教學(xué)目的和要求【教學(xué)目標(biāo)】通過講述MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)，使學(xué)生掌握單片機(jī)內(nèi)部所包含的硬件資源及其功能特點(diǎn)和使用方法，注意幾個概念：時(shí)鐘周期、機(jī)器周期和指令周期的意義及它們之間的關(guān)系?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】①單片機(jī)芯片的內(nèi)部組成及存儲器結(jié)構(gòu)；②主要寄存器名稱及含義；【教學(xué)難點(diǎn)】存儲器的地址重疊的問題。第三章MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)MCS51單片機(jī)的存儲器組織內(nèi)部ROM外部ROM0000H1000H0FFFH0FFFFH4KB尋址空間60KB可擴(kuò)展的尋址空間內(nèi)部RAM特殊功能寄存器外部RAM0000H007FH0080H00FFH0000H0FFFFH程序內(nèi)存（片內(nèi)、外）統(tǒng)一編址MOVC數(shù)據(jù)存儲器（片內(nèi)）MOV數(shù)據(jù)存儲器（片外）MOVX3.4.1程序存儲器作用：存放用戶程序和表格常數(shù)。特殊單元0000H：復(fù)位后從0000H開始執(zhí)行程序，一般在該地址存放一條絕對轉(zhuǎn)移指令。中斷入口地址：存放五個中斷源的中斷矢量。中斷源入口地址外中斷0（INT0）0003H定時(shí)器0（T0）000BH外中斷1（INT1）0013H定時(shí)器1（T1）001BH串行口（UART）0023H每個中斷源有8字節(jié)的中斷服務(wù)程序空間，如果中斷程序不大于8字節(jié)，可在中斷矢量處開始存放。若中斷程序大于8字節(jié)，則可在此空間內(nèi)安排一條跳轉(zhuǎn)指令。程序的簡單執(zhí)行過程復(fù)位入口0000HINT0中斷入口0003H其它中斷入口地址表T0中斷入口000BH主程序入口0100H2000H其它程序或常數(shù)主程序其它程序或常數(shù)中斷服務(wù)程序LJMP0100H中斷申請LJMP2000H中斷服務(wù)程序RETI3.4.2數(shù)據(jù)存儲器MCS51片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器共128個單元，字節(jié)地址為00H~7FH。第0組工作寄存器00H~07H第1組工作寄存器08H~0FH第2組工作寄存器10H~17H第3組工作寄存器18H~1FH可位尋址區(qū)20H~2FH用戶RAM區(qū)30H~7FH特殊功能寄存器(SFR)805180H~FFH片內(nèi)RAM80328052特殊功能寄存器特殊功能寄存器(SFR)：具有特殊功能的RAM單元(狀態(tài)和控制)。地址范圍：80H~FFH。共21個，離散分布，有11個可以位尋址。其中ACC(A寄存器)、B寄存器、PSW在之前已經(jīng)介紹過。堆棧指針—SP：指示棧頂在內(nèi)部RAM中的位置。系統(tǒng)復(fù)位后SP被初始化為07H，堆棧實(shí)際從08H開始（若要用到寄存器區(qū)，最好調(diào)整SP位置）……SP=30H01HSP=31H21HSP=32H堆棧的主要作用：在子程序調(diào)用和中斷操作時(shí)使用。特殊功能寄存器數(shù)據(jù)指針(DPTR)：存放16位數(shù)據(jù)地址（訪問外部RAM或P口）可分為DPH和DPL單獨(dú)操作。端口P0—P3：I/O端口鎖存器。其它SFR：在有關(guān)章節(jié)介紹

SBUF、SCON、TH0、TL0、TH1、TL1IP、IE、TMOD、TCON、PCON部分特殊功能寄存器及其地址寄存器符號寄存器名稱字節(jié)地址位地址SP堆棧指針81H87H~80HDPL數(shù)據(jù)指針低字節(jié)82HDPH數(shù)據(jù)指針高字節(jié)83HPSW程序狀態(tài)字D0HD7~D0HA累加器E0HE7~E0HBB寄存器F0HF7~F0H通用工作寄存器通過改變PSW中的RS1(PSW.4)和RS0(PSW.3)來切換寄存器區(qū)，可實(shí)現(xiàn)快速現(xiàn)場保護(hù)。RS1RS0寄存器區(qū)內(nèi)存地址000區(qū)00~07H011區(qū)08~0FH102區(qū)10~17H113區(qū)18~1FH0區(qū)：R0->00H，R1->01H；1區(qū)

R0->08H，R1->09H通用工作寄存器【例1】RS1RS0=01時(shí)，R7的RAM地址為

?！纠?】當(dāng)單片機(jī)復(fù)位時(shí)PSW＝

H，這時(shí)當(dāng)前的工作寄存器區(qū)是

區(qū)，R4所對應(yīng)的存儲單元地址為

H。RS1RS0寄存器區(qū)內(nèi)存地址000區(qū)00~07H011區(qū)08~0FH102區(qū)10~17H113區(qū)18~1FH位地址空間MCS-51有功能強(qiáng)大的布爾處理功能，適用于開關(guān)決策、邏輯仿真、實(shí)時(shí)控制。位地址指該空間內(nèi)每個二進(jìn)制位均有一個地址。其中位地址00H—7FH

共128個處于內(nèi)部RAM(20H~2FH)中，其余83個分布于SFR中。字節(jié)地址位地址D7D6D5D4D3D2D1D02FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H2EH77H76H75H74H73H72H71H70H……20H07H06H05H04H03H02H01H00H片內(nèi)RAM詳解寄存器與存儲器的映射3.5MCS51的時(shí)鐘與復(fù)位MCS51單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘控制信號為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作。這個脈沖是由單片機(jī)控制器中的時(shí)序電路發(fā)出的。MCS51常選擇的時(shí)鐘頻率為6MHZ或12MHZ。某些高速單片機(jī)時(shí)鐘頻率可達(dá)40MHZ以上。時(shí)鐘周期：處理操作的最基本單位。也稱為節(jié)拍脈沖或者T周期，是單片機(jī)的基本時(shí)間單位。機(jī)器周期：也稱為CPU周期。每個機(jī)器周期內(nèi)完成一個基本操作，一般機(jī)器的CPU周期包括取指周期、取數(shù)周期和執(zhí)行周期幾種。指令周期：一條指令執(zhí)行所需要的時(shí)間。包含若干機(jī)器周期。幾個概念時(shí)鐘周期8051單片機(jī)采用的時(shí)鐘頻率fosc為6MHZ頻率f：1秒內(nèi)的脈沖個數(shù)

6M個周期Tosc

：1/f166.7nsTCLK每個T狀態(tài)包括：下降沿、低電平、上升沿、高電平機(jī)器周期CPU完成一個基本操作所需要的時(shí)間。取指令、讀或?qū)憯?shù)據(jù)。51單片機(jī)中，每12個時(shí)鐘周期為一個機(jī)器周期。若fosc=6MHZ，則機(jī)器周期為：Tcy=12Tosc=12/fosc=12/6M=2us一個機(jī)器周期的12個時(shí)鐘周期中，分成6個狀態(tài)S1~S6，每個狀態(tài)又分成兩拍，P1和P2，故一個機(jī)器周期中的12個時(shí)鐘周期可表示成：S1P1、S1P2、S2P1、……、S6P1、S6P2：指令周期執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間為指令周期。每條指令的功能不同，所需時(shí)間也有差異，故每條指令的指令周期不盡相同。從指令執(zhí)行的角度來看，MCS51單片機(jī)的指令周期一般分為1個機(jī)器周期、2個機(jī)器周期和4個機(jī)器周期。一般指令均可在1~2個機(jī)器周期內(nèi)完成，僅乘、除指令需要4個機(jī)器周期。指令周期一般情況下操作僅涉及到寄存器或立即數(shù)的，為單周期指令。但操作寄存器為DPTR的，執(zhí)行時(shí)需要兩個機(jī)器周期。操作數(shù)在存儲器中時(shí)，一般為雙周期指令。乘除法指令，由于其操作復(fù)雜，為四周期指令。8051典型的指令時(shí)序單字節(jié)指令(如INCA)單周期指令雙字節(jié)指令(如ADDA,#08H)

單片機(jī)的復(fù)位當(dāng)按下單片機(jī)的RST鍵超過兩個機(jī)器周期則可將單片機(jī)復(fù)位。復(fù)位時(shí)，PC初始化為0000H，使得MCS51單片機(jī)從