單片機(jī)原理及應(yīng)用（C51版） 課件全套 張春光 第1-8章 單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí) -單片機(jī)串行擴(kuò)展技術(shù)

單片機(jī)原理及應(yīng)用課前熱身請(qǐng)問：你對(duì)單片機(jī)有什么了解？請(qǐng)問：?jiǎn)纹瑱C(jī)可以應(yīng)用到哪個(gè)領(lǐng)域？

請(qǐng)問：學(xué)這門課有什么用？單片機(jī)是把CPU、RAM、ROM、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及I/O接口電路等集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)概述-單片機(jī)定義AB—地址總線;

CB—控制總線;

DB—數(shù)據(jù)總線換一種說(shuō)法：?jiǎn)纹瑱C(jī)是不包括輸入/輸出設(shè)備、不帶外部設(shè)備的微型計(jì)算機(jī)，可稱它為單片微型計(jì)算機(jī)（SingleChipMicro-Computer，SCMC），簡(jiǎn)稱單片機(jī)。

—屬于微型機(jī)的一種

—具有一般微型機(jī)的基本組成和功能單片機(jī)概述-單片機(jī)定義5單片機(jī)在應(yīng)用時(shí)通常處于被控系統(tǒng)的核心地位并融入其中，即以嵌入的方式使用。為了強(qiáng)調(diào)其“嵌入”的特點(diǎn)，也常常將單片機(jī)稱為嵌入式微控制器（EmbeddedMicro-ControllerUnit，EMCU）。不同型號(hào)不同封裝的單片機(jī)單片機(jī)概述-單片機(jī)定義61．集成度高、體積小、可靠性高2．控制功能強(qiáng)3．低電壓、低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品4．易擴(kuò)展5．性能價(jià)格比優(yōu)異單片機(jī)概述-單片機(jī)的特點(diǎn)智能儀器儀表機(jī)電一體化產(chǎn)品實(shí)時(shí)工業(yè)控制分布式系統(tǒng)的前端模塊家用電器單片機(jī)的應(yīng)用-應(yīng)用領(lǐng)域通信及電子設(shè)備為什么要學(xué)這門課？支撐課程體系的需要（大綱）畢業(yè)設(shè)計(jì)的需要?jiǎng)?chuàng)新項(xiàng)目的需要學(xué)分的需要......考核方式總成績(jī)=測(cè)驗(yàn)×6%

+作業(yè)×9%+實(shí)驗(yàn)×15%+期末閉卷筆試×70%怎么學(xué)？硬件：電腦、單片機(jī)學(xué)習(xí)板、手機(jī)軟件：KeilμVision4、STC-ISP、Proteus等語(yǔ)言：匯編語(yǔ)言、C語(yǔ)言11單片機(jī)單片機(jī)單片機(jī)內(nèi)含：CPU存儲(chǔ)器I/O接口單片機(jī)概述-單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)（學(xué)習(xí)板）單片機(jī)概述-單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言

程序?qū)嶋H上是一系列計(jì)算機(jī)指令的有序集合1．匯編語(yǔ)言

匯編語(yǔ)言是用助記符表示的機(jī)器指令2．C語(yǔ)言

單片機(jī)開發(fā)用的C語(yǔ)言是在標(biāo)準(zhǔn)C上經(jīng)過擴(kuò)充的C語(yǔ)言，也稱為C51語(yǔ)言12應(yīng)用實(shí)例單片機(jī)P1口連接了8個(gè)發(fā)光二極管，若想點(diǎn)亮其中某1個(gè)發(fā)光二極管，如何編程？ ORG 0000HMAIN: MOV

P1,#7FH

LJMP $ END匯編語(yǔ)言程序#include

<reg51.h>voidmain(

) {

while(1)

{

P1=0x7f;

}}C語(yǔ)言程序利用KeilμVision4編寫程序新建工程新建文件夾，并給工程命名（無(wú)尾綴）選擇設(shè)備C語(yǔ)言選“是”匯編語(yǔ)言選“否”是否生成初始化文件？新建源程序文件錄入程序保存文件C語(yǔ)言：后綴“.c”匯編：后綴“.asm”

保存后的源程序文件，字體和顏色發(fā)生改變但與project并沒有關(guān)聯(lián)程序保存后的樣子將源程序文件加載到項(xiàng)目管理器在“Sourcegroup1”上點(diǎn)右鍵注意：加載對(duì)話框不會(huì)自動(dòng)關(guān)閉需要手動(dòng)關(guān)閉默認(rèn)C語(yǔ)言程序

修改文件類型

Target1處點(diǎn)右鍵，修改屬性設(shè)置輸出屬性，以便生成.hex文件編譯、鏈接，并生成.hex文件將.hex文件下載到單片機(jī)學(xué)習(xí)板按下學(xué)習(xí)板SW2按鍵軟件仿真——利用keil仿真軟件仿真——利用keil仿真軟件仿真——利用Proteus仿真新建設(shè)計(jì)選擇模版保存文件選取元器件放置元器件放置后效果編輯屬性編輯屬性放置電源連線完整電路圖雙擊AT89C51，載入.hex文件加載.hex文件仿真仿真效果思考題若想每隔1s依次點(diǎn)亮8個(gè)發(fā)光二極管，該如何編程？流水燈程序（匯編語(yǔ)言程序） ORG 0000HMAIN:

MOV

A,#0FEHLOOP:

MOV

P1,A LCALL D_1s RL A

LJMP

LOOPD_1s:

MOV R6,#100D10ms: MOV

R5,#40DL: MOV

R4,#125 DJNZ

R4,$ DJNZ

R5,DL DJNZ

R6,D10ms RET END#include<reg51.h>#include<intrins.h>voiddelay() //延時(shí)函數(shù){

unsignedchari,j;

for(i=0;i<255;i++)

for(j=0;j<255;j++);}voidmain() //主函數(shù){

P1=0xfe; //點(diǎn)亮一個(gè)發(fā)光二極管

while(1){

P1=_crol_(P1,1);

delay();}}流水燈程序（C語(yǔ)言程序）51

單片形成階段1976年，Intel推出MCS-48列單片機(jī)：8位CPU、1KBROM、64BRAM、27根I/O線和1個(gè)8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。特點(diǎn)：存儲(chǔ)器容量較小，尋址范圍小(不大于4KB)，無(wú)串行接口，指令系統(tǒng)功能不強(qiáng)。

單片機(jī)的歷史和發(fā)展-單片機(jī)的發(fā)展歷史52特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)體系完善，性能已大大提高，面向控制的特點(diǎn)進(jìn)一步突出?，F(xiàn)在，MCS-51已成為公認(rèn)的單片機(jī)經(jīng)典機(jī)種。性能完善提高階段

1980年，Intel推出MCS-51系列單片機(jī)：8位CPU、4KBROM、128BRAM、4個(gè)8位并行口、1個(gè)全雙工串行口、2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。尋址范圍64KB，并有控制功能較強(qiáng)的布爾處理器。單片機(jī)的歷史和發(fā)展-單片機(jī)的發(fā)展歷史53微控制器化形成階段特點(diǎn)：片內(nèi)增強(qiáng)了面向測(cè)控系統(tǒng)外圍電路?！拔⒖刂破鳌钡姆Q謂更能反應(yīng)單片機(jī)的本質(zhì)。1982年，Intel推出MCS-96系列單片機(jī)：16位CPU、8KBROM、232BRAM、5個(gè)8位并行口、1個(gè)全雙工串行口、2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，尋址范圍為64KB，片上還有8路10位ADC、1路PWM輸出及高速I/O部件等。單片機(jī)的歷史和發(fā)展-單片機(jī)的發(fā)展歷史54微控制器化完善階段特點(diǎn)：?jiǎn)纹瑱C(jī)的綜合品質(zhì)（如成本、性能、體系結(jié)構(gòu)、開發(fā)環(huán)境、供應(yīng)狀態(tài)）有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。近期推出的單片機(jī)產(chǎn)品，內(nèi)部集成有高速I/O口、ADC、PWM、WDT等部件，并在低電壓、低功耗、串行擴(kuò)展總線、控制網(wǎng)絡(luò)總線和開發(fā)方式（在系統(tǒng)可編程，ISP）等方面都有了進(jìn)一步的增強(qiáng)。單片機(jī)的歷史和發(fā)展-單片機(jī)的發(fā)展歷史1．低功耗2．RISC體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展3．ISP及基于ISP的開發(fā)環(huán)境55單片機(jī)的歷史和發(fā)展-單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)典型單片機(jī)簡(jiǎn)介-MCS-51系列單片機(jī)MCS-51是Intel公司生產(chǎn)的8051單片機(jī)系列名稱。MCS-51系列單片機(jī)采用兩種生產(chǎn)工藝：HMOS工藝和CHMOS工藝。其他廠商以8051為基核開發(fā)的基于CMOS工藝的單片機(jī)產(chǎn)品統(tǒng)稱為80C51系列，而MCS-51系列和80C51系列統(tǒng)稱為51系列單片機(jī)。

5657

ATMEL公司，AT89系列，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器技術(shù)

Philips公司，80C552系列，含ADC華邦公司，W78C51系列，高速低價(jià)

ADI公司，ADμC8xx系列，高精度ADC

LG公司，GMS90/97系列，低壓高速

Maxim公司，DS89C420系列，高速（50MIPS）

Cygnal公司，C8051F系列，高速SOC典型單片機(jī)簡(jiǎn)介-80C51系列單片機(jī)58典型單片機(jī)簡(jiǎn)介-51系列單片機(jī)分類及性能指標(biāo)分類芯片型號(hào)存儲(chǔ)器類型及字節(jié)數(shù)片內(nèi)其他功能單元數(shù)量ROMRAM并行口串行口定時(shí)器/

計(jì)數(shù)器中斷源總線型基本型80C31無(wú)128B4個(gè)1個(gè)2個(gè)5個(gè)80C514KB掩模128B4個(gè)1個(gè)2個(gè)5個(gè)87C514KBEPROM128B4個(gè)1個(gè)2個(gè)5個(gè)89C51/89S514KBFlashROM128B4個(gè)1個(gè)2個(gè)5個(gè)增強(qiáng)型80C32無(wú)256B4個(gè)1個(gè)3個(gè)6個(gè)80C528KB掩模256B4個(gè)1個(gè)3個(gè)6個(gè)87C528KBEPROM256B4個(gè)1個(gè)3個(gè)6個(gè)89C52/89S528KBFlashROM256B4個(gè)1個(gè)3個(gè)6個(gè)非總線型89C20512KBFlashROM128B2個(gè)1個(gè)2個(gè)5個(gè)89C40514KBFlashROM128B2個(gè)1個(gè)2個(gè)5個(gè)AT89系列單片機(jī)是Atmel公司的8位Flash單片機(jī)系列。AT89系列單片機(jī)的主要型號(hào)有：AT89C51、AT89C52、AT89C2051、AT89S51、AT89S52。AT89系列單片機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）內(nèi)部含F(xiàn)lashROM

（2）和MCS-51系列單片機(jī)引腳兼容

（3）靜態(tài)時(shí)鐘方式59典型單片機(jī)簡(jiǎn)介-AT89系列單片機(jī)PIC（PeripheralInterfaceController）單片機(jī)是一種用來(lái)控制外圍設(shè)備的可編程集成電路，是由Microchip公司推出的采用RISC結(jié)構(gòu)的單片機(jī)。PIC系列單片機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）適用性廣

（2）運(yùn)行效率高

（3）開發(fā)環(huán)境優(yōu)越

（4）可靠性高

（5）保密性好60典型單片機(jī)簡(jiǎn)介-PIC系列單片機(jī)MSP430系列單片機(jī)是美國(guó)德州儀器公司（TI）1996年開始推向市場(chǎng)的一種16位超低功耗、具有精簡(jiǎn)指令集（RISC）的混合信號(hào)處理器（MixedSignalProcessor）。MSP430系列單片機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）處理能力強(qiáng)

（2）運(yùn)算速度快

（3）超低功耗

（4）片內(nèi)資源豐富

（5）方便高效的開發(fā)環(huán)境61典型單片機(jī)簡(jiǎn)介-MSP430系列單片機(jī)單片機(jī)的應(yīng)用-應(yīng)用特點(diǎn)1．控制系統(tǒng)在線應(yīng)用

2．軟/硬件結(jié)合

3．應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣62第2章

單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)和工作原理主要介紹MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外部引腳、存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)及特殊功能寄存器功能、并行I/O端口結(jié)構(gòu)和工作原理、CPU工作時(shí)序和工作方式等內(nèi)容。第2章

單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理單片機(jī)的組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.1單片機(jī)的外部引腳及功能2.2單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)2.3單片機(jī)的I/O電路2.4單片機(jī)的輔助電路2.5單片機(jī)的工作時(shí)序和工作方式2.62.1單片機(jī)的組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.1.1單片機(jī)的組成單片機(jī)內(nèi)部通常包含以下部件：一個(gè)8位CPU；一個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路；4KBROM（8031沒有片內(nèi)ROM，增強(qiáng)型為8KB）；128BRAM（增強(qiáng)型為256B）；兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（增強(qiáng)型為三個(gè)）；可尋址64KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和64KB外部程序存儲(chǔ)器空間的控制電路；32條可編程的I/O口（四個(gè)8位并行I/O端口）；一個(gè)可編程全雙工串行口；具有五個(gè)中斷源、兩個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)（增強(qiáng)型為六個(gè)中斷源）。2.1.1

單片機(jī)的組成2.1.2單片機(jī)的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)包括：算術(shù)/邏輯運(yùn)算單元ALU、布爾處理器、累加器、B寄存器、暫存器、程序狀態(tài)字PSW等部件。功能：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的算術(shù)邏輯運(yùn)算、位變量處理和數(shù)據(jù)傳送等操作。一.運(yùn)算器2.1.3CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1．算術(shù)邏輯單元ALU運(yùn)算器的核心部件，實(shí)質(zhì)上是全加器。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加、減、乘、除等算術(shù)運(yùn)算以及對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行與、或、異或、循環(huán)、置1、清0等邏輯運(yùn)算。2．累加器ACC或A是一個(gè)8位寄存器，很多運(yùn)算都要通過累加器提供操作數(shù)，多數(shù)運(yùn)算結(jié)果也在ACC中存放。2.1.3CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)3．B寄存器暫時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)總線或其他寄存器送來(lái)的操作數(shù)。4．暫存寄存器(TMP1和TMP2)5．程序狀態(tài)字寄存器(PSW)一個(gè)8位的專用寄存器，主要用于存放當(dāng)前運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)。B寄存器是為乘法和除法而設(shè)置的，在進(jìn)行乘法和除法運(yùn)算時(shí)A和B組成寄存器對(duì)，記為AB。在不執(zhí)行乘法和除法時(shí)，B寄存器可以作為一個(gè)普通寄存器使用。2.1.3CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)二.控制器

控制器是單片機(jī)的指揮控制部件。功能：接受來(lái)自程序存儲(chǔ)器中的指令并對(duì)指令進(jìn)行譯碼和分析并根據(jù)指令的性質(zhì)控制單片機(jī)各功能部件從而保證單片機(jī)各部分能自動(dòng)而協(xié)調(diào)的工作。

包括：程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、數(shù)據(jù)指針、堆棧指針、定時(shí)與控制邏輯電路等。2.1.3CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1．程序計(jì)數(shù)器(PC)16位專用寄存器，用于存放一條將要執(zhí)行指令的地址，具有自動(dòng)加1功能。執(zhí)行轉(zhuǎn)移、子程序調(diào)用指令和中斷響應(yīng)時(shí)，PC內(nèi)容不再加1。單片機(jī)復(fù)位時(shí)，PC裝入0000H。2．指令寄存器(IR)一個(gè)8位寄存器，用于寄存等待執(zhí)行的指令。

2.1.3CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)源程序

ORG0000H

LJMPSTARTORG0040HSTART：MOVSP，#5FH;設(shè)堆棧

LOOP：NOP

LJMPLOOP

；循環(huán)

END

；結(jié)束目標(biāo)文件也就是最終寫入EPROM的文件：020040FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF75815F

00

0200433．指令譯碼器(ID)對(duì)指令寄存器中的指令進(jìn)行譯碼。

4．?dāng)?shù)據(jù)指針(DPTR)一個(gè)16位專用寄存器，通常在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)作地址指針。5．堆棧指針(SP)一個(gè)8位專用寄存器，用于存放堆棧棧頂?shù)刂贰?．定時(shí)與控制邏輯電路產(chǎn)生各種控制信號(hào)，協(xié)調(diào)各功能部件的工作。2.1.3CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.2單片機(jī)的外部引腳及功能I/O引腳控制引腳電源與晶振引腳I/O引腳即輸入/輸出端口，有P0（P0.0～P0.7）、P1（P1.0～P1.7）、P2（P2.0～P2.7）、P3（P3.0～P3.7）4個(gè)8位準(zhǔn)雙向輸入/輸出端口。P0、P2和P3口可以組成三總線，用于外圍芯片擴(kuò)展。2.2.1I/O引腳地址總線(AB)805187518031P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7PSENEAALERST用戶I/O控制總線(CB)鎖存器P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0ALEA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0VCCVSS數(shù)據(jù)總線(DB)VCCVSSRST：復(fù)位輸入端，該引腳出現(xiàn)連續(xù)2個(gè)周期高電平使單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE為地址鎖存器提供鎖存信號(hào)，用于鎖存地址的低位字節(jié)，不訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE端仍以不變的頻率（為振蕩頻率的1/6）周期性地出現(xiàn)正脈沖信號(hào)。注意：訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。在對(duì)片內(nèi)ROM編程時(shí)，該引腳的第二功能用于輸入編程脈沖。2.2.2控制引腳PSEN：外部程序存儲(chǔ)器取指使能。在訪問外部ROM時(shí)，該信號(hào)自動(dòng)產(chǎn)生，每個(gè)機(jī)器周期輸出兩個(gè)脈沖。EA/Vpp：外部訪問允許；當(dāng)EA為高電平時(shí)，CPU從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行指令，當(dāng)PC值超過片內(nèi)程序存儲(chǔ)器最大地址范圍時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部存儲(chǔ)器執(zhí)行程序。當(dāng)EA為低電平時(shí)，CPU只從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行指令。在片內(nèi)ROM編程期間，該引腳的第二功能用于加12V的編程允許電源。思考：8031單片機(jī)的EA引腳應(yīng)該接什么電平？2.2.2控制引腳Vcc：電源端。GND：接地端。XTAL1：接外部晶振的一個(gè)引腳。XTAL2：接外部晶振的一個(gè)引腳。（后面講）2.2.3電源與晶振引腳應(yīng)用舉例--P1口驅(qū)動(dòng)流水燈單片機(jī)的組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)-單片機(jī)的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)從物理上看，MCS-51單片機(jī)有4個(gè)存儲(chǔ)空間：內(nèi)部ROM、外部ROM、內(nèi)部RAM、外部RAM。從用戶角度看，MCS-51單片機(jī)有3個(gè)存儲(chǔ)地址空間：片內(nèi)外統(tǒng)一尋址的ROM空間----用MOVC指令訪問片內(nèi)RAM空間和SFR----用MOV指令訪問片外RAM空間----用MOVX指令訪問MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器組織采用哈佛結(jié)構(gòu)，即程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用不同的邏輯空間、不同的物理存儲(chǔ)、不同的尋址方式和不同的訪問時(shí)序。2.3單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)程序存儲(chǔ)器00H7FH80HFFH內(nèi)部RAMSFR內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器外部ROM60KBEA=0EA=10000H0FFFH1000HFFFFH內(nèi)部ROM4KB外部ROM4KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器外部RAM64KBFFFFH0000H2.3單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)程序存儲(chǔ)器用來(lái)存放程序、表格和常數(shù)，也稱為ROM。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64K字節(jié)，地址范圍為0000H～FFFFH。對(duì)于MCS-51系列單片機(jī)，ROM主要有3種形式：80C31/80C32片內(nèi)無(wú)ROM，必須外部擴(kuò)展80C51/87C51片內(nèi)有4KB的ROM/EPROM80C52/87C52片內(nèi)有8KB的ROM/EPROM2.3.1程序存儲(chǔ)器要使用外部ROM，

引腳必須接低電平；要使用內(nèi)部ROM，

引腳必須接高電平。2.3.1程序存儲(chǔ)器-片內(nèi)與片外程序存儲(chǔ)器的選擇2.3.1程序存儲(chǔ)器-程序存儲(chǔ)器低端的特殊單元地址功能0000H復(fù)位0003H外部中斷0000BH定時(shí)器/計(jì)數(shù)器00013H外部中斷1001BH定時(shí)器/計(jì)數(shù)器10023H串行口中斷程序存儲(chǔ)器低端的特殊單元如下表所示：2.3.1程序存儲(chǔ)器-程序存儲(chǔ)器低端的特殊單元低端幾個(gè)特殊單元2.3.1程序存儲(chǔ)器-程序代碼及其觀察數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用來(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，也稱為RAM。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器2.3.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器2.3.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器-工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)（4組）寄存器組0：地址00H~07H

寄存器組1：地址08H~0FH寄存器組2：地址10H~17H寄存器組3：地址18H~1FH

PSW寄存器中：

每組又包括8個(gè)寄存器，記為R0～R7當(dāng)前工作寄存器組選擇通過RS1和RS0設(shè)置內(nèi)部RAM的20H～2FH區(qū)域?yàn)槲粚ぶ穮^(qū)，只能按位尋址。

2.3.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器-位尋址區(qū)字節(jié)地址位地址D7D6D5D4D3D2D1D020H07H06H05H04H03H02H01H00H21H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H22H17H16H15H14H13H12H11H10H23H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H24H27H26H25H24H23H22H21H20H25H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H26H37H36H35H34H33H32H31H30H27H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H28H47H46H45H44H43H42H41H40H29H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H2AH57H56H55H54H53H52H51H50H2BH5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H2CH67H66H65H64H63H62H61H60H2DH6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H2EH77H76H75H74H73H72H71H70H2FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H字節(jié)地址位地址D7D6D5D4D3D2D1D020H07H06H05H04H03H02H01H00H21H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H22H17H16H15H14H13H12H11H10H23H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H24H27H26H25H24H23H22H21H20H25H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H26H37H36H35H34H33H32H31H30H27H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H28H47H46H45H44H43H42H41H40H29H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H2AH57H56H55H54H53H52H51H50H2BH5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H2CH67H66H65H64H63H62H61H60H2DH6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H2EH77H76H75H74H73H72H71H70H2FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78HMOVA，20HMOVC，20H累加器位累加器位尋址區(qū)2.3.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器-位尋址區(qū)內(nèi)部RAM的30H～7FH區(qū)域?yàn)槠胀ù鎯?chǔ)區(qū)，只能按字節(jié)尋址。

數(shù)據(jù)緩沖

堆棧

SP指示棧頂復(fù)位時(shí)SP=07H

系統(tǒng)初始化通常重新設(shè)置2.3.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器-普通存儲(chǔ)區(qū)基本型單片機(jī)有21個(gè)SFR離散地分布在80H～FFH空間。與運(yùn)算器相關(guān)3個(gè)

ACC

B

PSW與定時(shí)/計(jì)數(shù)器相關(guān)6個(gè)

TH0,TL0

TH1,TL1

TMODTCON指針類3個(gè)

SP

DPH,DPL與口相關(guān)7個(gè)

P0,P1,P2,P3

SBUFSCON

PCON與中斷相關(guān)2個(gè)

IE

IP2.3.3特殊功能寄存器2.3.3特殊功能寄存器標(biāo)

志

符名

稱地

址ACC累加器E0HBB寄存器F0HPSW程序狀態(tài)字寄存器D0HSP堆棧指針81HDPH數(shù)據(jù)指針DPTR高字節(jié)83HDPL數(shù)據(jù)指針DPTR低字節(jié)82HP0P0口80HP1P1口90HP2P2口A0HP3P3口B0HIE中斷允許控制寄存器A8HIP中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器B8HTMOD定時(shí)器/計(jì)數(shù)器工作方式寄存器89HTCON中斷請(qǐng)求標(biāo)志寄存器88H標(biāo)

志

符名

稱地

址TH0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0（高字節(jié)）8CHTL0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0（低字節(jié)）8AHTH1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1（高字節(jié)）8DHTL1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1（低字節(jié)）8BHSCON串行口控制寄存器98HSBUF串行口收發(fā)數(shù)據(jù)寄存器99HPCON電源控制寄存器87H地址的尾數(shù)是0或8的寄存器不僅可以按字節(jié)訪問，也可以按位尋址，常用的訪問方法“寄存器名.位序號(hào)”2.3.3特殊功能寄存器1．累加器

8位寄存器，ACC表示地址（E0H），寄存器名稱為A。為ALU提供操作數(shù)、存放運(yùn)算結(jié)果。大部分指令要通過累加器ACC進(jìn)行，通常用A表示。2.3.3特殊功能寄存器其中F0、RS1、RS0可以軟件設(shè)置，Cy、Ac、OV和P由CPU決定。PSWD7D6D5D4D3D2D1D0D0HCyAcF0RS1RS0OV-PCy：進(jìn)位標(biāo)志位。當(dāng)最高位有進(jìn)位(加法)或有借位(減法)時(shí)，Cy=1，否則Cy=0。

在布爾(位)處理器中作位累加器使用，常用“C”表示。Ac：輔助進(jìn)位標(biāo)志位。當(dāng)?shù)?位相加(或相減)時(shí)，若D3位向D4位有進(jìn)位(或借位)，AC=1，否則AC=0。2．程序狀態(tài)字寄存器PSW

2.3.3特殊功能寄存器F0（用戶標(biāo)志位）：F0是開發(fā)者可以定義的一個(gè)狀態(tài)標(biāo)記，用軟件來(lái)使它置1或清0。RS1、RS0：工作寄存器組選擇控制位。OV：溢出標(biāo)志位。用于指示帶符號(hào)數(shù)運(yùn)算的溢出。

當(dāng)兩個(gè)帶符號(hào)數(shù)進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，OV邏輯表達(dá)式為OV=C7⊕C6。P：奇偶標(biāo)志位，ACC中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，P置1。RS1RS0組對(duì)應(yīng)RAM中的地址00000H～07H01108H～0FH10210H～17H11318H～1FH2.3.3特殊功能寄存器有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示方法及溢出問題

我們假定討論的數(shù)為整數(shù)，對(duì)8位有符號(hào)二進(jìn)制整數(shù)，用下表示：數(shù)值部分符號(hào)位0：表示正數(shù)1：表示負(fù)數(shù)

這種表示方法稱為機(jī)器數(shù)表示法。有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的真值為它對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示方法及溢出問題補(bǔ)碼表示法一個(gè)數(shù)X的補(bǔ)碼記為，補(bǔ)碼可定義為：補(bǔ)[X]補(bǔ)[x]=x

當(dāng)

當(dāng)(mod)值的注意的是：0的補(bǔ)碼只有唯一的形式，符號(hào)位和數(shù)值位均為0。無(wú)正負(fù)0之分。有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示方法及溢出問題負(fù)數(shù)補(bǔ)碼的求法補(bǔ)[x]==，x<0即負(fù)數(shù)x的補(bǔ)碼等于模加上其真值（或減去其真值的絕對(duì)值）。補(bǔ)[X](mod)如：x=-1010111B，n=8，則===10000000B-1010111B10101001B有符號(hào)二進(jìn)制數(shù)的表示方法及溢出問題有符號(hào)數(shù)運(yùn)算的溢出問題

如果計(jì)算機(jī)的字長(zhǎng)為n位，n位二進(jìn)制數(shù)的最高位為符號(hào)位，其余n-1位為數(shù)值位，采用補(bǔ)碼表示法時(shí)，可表示的數(shù)X的范圍為：當(dāng)n=8時(shí)，可表示的有符號(hào)數(shù)的范圍為：-128+127

如果補(bǔ)碼的運(yùn)算結(jié)果超出可表示的有符號(hào)數(shù)的范圍時(shí)，就會(huì)發(fā)生溢出，使計(jì)算結(jié)果出錯(cuò)（舉例）。3.數(shù)據(jù)指針DPTR

16位特殊功能寄存器，可分為2個(gè)8位寄存器：高8位字節(jié)寄存器用DPH表示；低8位字節(jié)寄存器用DPL表示。常用作訪問外部存儲(chǔ)器的地址寄存器。尋址范圍為64KB。

2.3.3特殊功能寄存器

4．堆棧指針SP

8位特殊功能寄存器，總是指向棧頂。

堆棧操作遵循“后進(jìn)先出”的原則，并由壓入指令(PUSH)和彈出指令(POP)完成：

數(shù)據(jù)入棧時(shí)SP先加1，然后壓入數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)出棧時(shí)先彈出數(shù)據(jù)，SP再減1。

主機(jī)復(fù)位后，SP的初始值為07H，為避免與工作寄存器、位寄存器重疊，通常設(shè)在30H～7FH。工作寄存器一直使用0組時(shí)，SP也可默認(rèn)初始值而不做改變。2.3.3特殊功能寄存器片內(nèi)RAM30H11H10HSP××片內(nèi)RAM50H40H11H10HSP××40H30H片內(nèi)RAM50H40H11H10H50H××SP30H片內(nèi)RAM40H11H10H34H××SP30H34H34H××××執(zhí)行前執(zhí)行前執(zhí)行前PUSH指令后執(zhí)行POP指令后指令PUSH40H操作示意圖指令POP30H操作示意圖2.3.3特殊功能寄存器2.3.3特殊功能寄存器-寄存器在RAM中的映射RAM內(nèi)容查看2.3.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器-數(shù)據(jù)查看單片機(jī)的組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)-單片機(jī)的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)有4個(gè)8位并行I/O端口，占32根引腳。每位都有自己的鎖存器(即特殊功能寄存器P0～P3)、輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。不需外部功能擴(kuò)展時(shí)：都可以作典型的并行I/O端口，P3還可以作第二功能口。需要外部功能擴(kuò)展時(shí)：P2口作高8位地址線，P0口為低8位地址/數(shù)據(jù)線復(fù)用，P1作典型的I/O口。2.4單片機(jī)的I/O電路P0、P2和P3口可以組成三總線，用于外圍芯片擴(kuò)展。地址總線(AB)805187518031P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7PSENEARST用戶I/O控制總線(CB)鎖存器P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0ALEA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0VCCVSS數(shù)據(jù)總線(DB)VCCGND2.4單片機(jī)的I/O電路當(dāng)控制信號(hào)為0時(shí)，P0口輸入數(shù)據(jù)或作I/O口控制信號(hào)為1時(shí)，P0口輸出地址/數(shù)據(jù)信息輸出鎖存器兩個(gè)輸入緩沖器輸出驅(qū)動(dòng)電路P0口內(nèi)部結(jié)構(gòu)輸出控制電路2.4.1P0口-P0口的結(jié)構(gòu)截止0控制電平為“0”，鎖存器的Q與V2接通與門封鎖，V1截止，P0口的輸出是漏極開路電路P0作輸出口時(shí)，要外接上拉電阻，一般選R=4.7KΩ或5.1KΩ。0R2.4.1P0口-P0口的功能1.P0作通用I/O口（1）輸出時(shí)2.4.1P0口-P0口的功能1.P0作通用I/O口R0100010截止1導(dǎo)通（2）輸入時(shí)讀鎖存器(“讀-修改-寫”類指令，如ANLP0,A)

讀引腳(“MOV”類指令，如MOVA,P0),要先寫“1”

1.P0作通用I/O口2.4.1P0口-P0口的功能①讀引腳時(shí)為什么要先給鎖存器寫“1”？輸入操作前，內(nèi)部總線先輸出1，使V2截至，引腳處于懸浮狀態(tài)，變?yōu)楦咦杩馆斎耄ú唤由侠娮钑r(shí)）；或者被上拉為高電平（接上拉電阻時(shí)）。因?yàn)樽鬏斎攵丝跁r(shí)，要先執(zhí)行輸出“1”的操作，所以這種口不是真正的雙向I/O口，被稱為準(zhǔn)雙向口。在讀輸入端口數(shù)據(jù)時(shí)（MOVA，P0），如果V2導(dǎo)通，就會(huì)將輸入的高電平（按鍵沒按下）拉成低電平，產(chǎn)生誤讀。0100010截止1導(dǎo)通有效R典型輸入電路2.4.1P0口-P0口的功能②為什么需要讀鎖存器？對(duì)P0口進(jìn)行“讀-修改-寫”操作時(shí)，如執(zhí)行“ANLP0，A”指令，此時(shí)要讀取鎖存器的內(nèi)容。VCC001有效1導(dǎo)通00有效1先修改R因?yàn)閺囊_讀出的電平有時(shí)不正確(例如用端口驅(qū)動(dòng)晶體管的基極時(shí))。2.4.1P0口-P0口的功能2.P0作地址數(shù)據(jù)總線地址或數(shù)據(jù)信息分時(shí)出現(xiàn)在輸出引腳。控制電平為“1”，與門打開，地址/數(shù)據(jù)信息與V1接通。地址/數(shù)據(jù)信息經(jīng)反相器與V2接通。上下兩個(gè)FET處于反相，構(gòu)成了推拉式的輸出電路，其負(fù)載能力大大增強(qiáng)。此時(shí)，P0口不需要外接上拉電阻！（1）輸出時(shí)（C=1）2.4.1P0口-P0口的功能數(shù)據(jù)是從引腳通過輸入緩沖器進(jìn)入內(nèi)部總線。CPU會(huì)在讀入數(shù)據(jù)之前自動(dòng)向P0口寫入“FFH”，V2截止。輸入數(shù)據(jù)前無(wú)需額外操作，此時(shí)P0口是真正的雙向口。2.P0作地址數(shù)據(jù)總線（2）輸入時(shí)（C由1變成0）2.4.1P0口-P0口的功能本身有上拉電阻由輸出鎖存器、輸入緩沖器和輸出驅(qū)動(dòng)電路組成。只有一種功能——通用I/O口讀引腳時(shí)先向該口寫“1”—準(zhǔn)雙向I/O口。2.4.2P1口控制信號(hào)為0時(shí)：為通用I/O口，讀引腳時(shí)先向該口寫“1”—準(zhǔn)雙向I/O口。輸出鎖存輸入緩沖輸出驅(qū)動(dòng)輸出控制本身有上拉電阻2.4.3P2口控制信號(hào)為1時(shí):為地址總線高8位2.4.3P2口既可作通用I/O口，又可實(shí)現(xiàn)變異功能。1.P3作通用I/O口—準(zhǔn)雙向I/O口變異功能輸出端W的狀態(tài)為“1”1本身有上拉電阻2.4.4P3口

第二功能

P3.0：RxD（串行口輸入）

P3.1：TxD（串行口輸出）

P3.2：INT0（外部中斷0輸入）

P3.3：INT1（外部中斷1輸入）

P3.4：T0（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的外部輸入）

P3.5：T1（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的外部輸入）

P3.6：WR（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器“寫選通控制”輸出）

P3.7：RD（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器“讀選通控制”輸出）2.4.4P3口2.P3實(shí)現(xiàn)第二功能輸出：Q=1輸入：Q=1，W=12.4.4P3口外部擴(kuò)展ROM或RAM時(shí)：P0口和P2口構(gòu)成16位地址總線P0口分時(shí)復(fù)用為8位數(shù)據(jù)總線P3口作第二變異功能P1口作I/O用P0口可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL的電路，作通用I/O口時(shí)要加上拉電阻，作地址/數(shù)據(jù)總線時(shí)，不必加上拉電阻。P1、P2、P3口可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL的電路。2.4單片機(jī)的I/O電路-總結(jié)單片機(jī)的外部引腳單片機(jī)的外部引腳及最小系統(tǒng)復(fù)位電路時(shí)鐘電路最小應(yīng)用系統(tǒng)：維持單片機(jī)運(yùn)行的最簡(jiǎn)單配置的系統(tǒng)。2.5.3單片機(jī)最小系統(tǒng)RSTP1口驅(qū)動(dòng)流水燈的硬件電路P1口驅(qū)動(dòng)流水燈的硬件電路時(shí)鐘電路：給單片機(jī)提供時(shí)鐘脈沖，保證單片機(jī)按照自身的時(shí)序自動(dòng)工作起來(lái)。復(fù)位電路RST：復(fù)位輸入端，該引腳連續(xù)出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，使單片機(jī)復(fù)位。時(shí)鐘電路復(fù)位電路2.5單片機(jī)的輔助電路輔助電路是單片機(jī)正常工作的必要條件。單片機(jī)的主要輔助電路為：MCS-51的時(shí)鐘信號(hào)通常有內(nèi)部方式和外部方式兩種產(chǎn)生方式：內(nèi)部方式：在XTAL1和XTAL2之間連上晶振和電容。內(nèi)部時(shí)鐘方式晶體的振蕩頻率在1.2MHz～24MHz之間，典型值為6MHz、12MHz或11.0592MHz。

C1和C2的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在10～30pF之間，典型值為30pF。2.5.1時(shí)鐘電路-內(nèi)部方式外部時(shí)鐘方式（CHMOS）外部方式：將外部已有的時(shí)鐘信號(hào)引入單片機(jī)。常用于多片單片機(jī)同時(shí)工作，為使各單片機(jī)時(shí)序同步。2.5.1時(shí)鐘電路-外部方式MCS-51單片機(jī)的時(shí)序定時(shí)單位從小到大依次為時(shí)鐘周期、S狀態(tài)、機(jī)器周期和指令周期。2.6單片機(jī)的工作時(shí)序和工作方式S1S2S3S4

S5S6S1S2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2一個(gè)機(jī)器周期X21.時(shí)鐘周期也稱振蕩周期、晶振周期，指為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)的振蕩源的周期或外部輸入時(shí)鐘的周期。若晶體振蕩頻率為fosc，則時(shí)鐘周期T=1/fosc。2.6.1時(shí)序的基本概念2.機(jī)器周期完成一條指令的一個(gè)基本操作所需的時(shí)間稱為機(jī)器周期。一個(gè)機(jī)器周期包含6個(gè)S狀態(tài)，12個(gè)節(jié)拍：S1P1、S1P2、S2P1、S2P2、…、S6P1、S6P2若晶體振蕩頻率為fosc，則機(jī)器周期=12/fosc。S1S2S3S4

S5S6S1S2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2P1P2一個(gè)機(jī)器周期X22.6.1時(shí)序的基本概念3.指令周期單片機(jī)CPU執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間。執(zhí)行不同指令所需時(shí)間也不盡相同，有單機(jī)器周期、雙機(jī)器周期、四機(jī)器周期三種指令周期。MCS-51系列單片機(jī)除乘法、除法指令是四周期指令外，其余都是單周期指令或雙周期指令。2.6.1時(shí)序的基本概念按所占字節(jié)分單字節(jié)指令雙字節(jié)指令三字節(jié)指令按運(yùn)行時(shí)間分單周期指令雙周期指令四周期指令匯編指令的分類單字節(jié)單周期指令單字節(jié)雙周期指令單字節(jié)四周期指令雙字節(jié)單周期指令雙字節(jié)雙周期指令三字節(jié)雙周期指令2.6.2單片機(jī)的工作時(shí)序取址和執(zhí)行指令的時(shí)序關(guān)系A(chǔ)LE信號(hào)是地址鎖存信號(hào)。該信號(hào)每有效一次，就能對(duì)程序存儲(chǔ)器執(zhí)行一次讀指令操作。ALE信號(hào)的頻率為1/6振蕩頻率，即在一個(gè)機(jī)器周期中，ALE信號(hào)兩次有效：第一次在S1P2和S2P1期間，第二次在S4P2和S5P1期間，有效寬度為一個(gè)狀態(tài)周期。122.6.2單片機(jī)的工作時(shí)序地址總線(AB)805187518031P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7PSENEARST用戶I/O控制總線(CB)鎖存器P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0ALEA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0VccVss數(shù)據(jù)總線(DB)VccGND單片機(jī)的I/O引腳組成的三總線P0口既是地址總線，又是數(shù)據(jù)總線，它如何做到“身兼二職”的？P0口如何做到既是地址總線，又是數(shù)據(jù)總線的？當(dāng)ALE輸出高電平時(shí)，P0口提供低8位地址信號(hào)；當(dāng)ALE變成低電平時(shí)，低8位地址信號(hào)被存在鎖存器中，然后P0口可以當(dāng)作數(shù)據(jù)總線使用。地址總線(AB)805187518031P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7PSENEARST用戶I/O控制總線(CB)鎖存器P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0ALEA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0VccVss數(shù)據(jù)總線(DB)VccGND復(fù)位電路RST：復(fù)位輸入端，該引腳連續(xù)出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，使單片機(jī)復(fù)位。MCS-51單片機(jī)啟動(dòng)時(shí)需要復(fù)位，使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開始工作。如果RST引腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)或更多，則CPU可響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。2.5.2復(fù)位方式和復(fù)位電路一.上電復(fù)位電路2.5.2復(fù)位方式和復(fù)位電路-復(fù)位電路二.手動(dòng)復(fù)位電路2.5.2復(fù)位方式和復(fù)位電路-復(fù)位電路三.WDT復(fù)位電路2.5.2復(fù)位方式和復(fù)位電路-復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位后的狀態(tài)如下表所示。寄存器復(fù)位后內(nèi)容寄存器復(fù)位后內(nèi)容PC0000HTH000HACC00HTL000HB00HTH100HPSW00HTL100HSP07HIP×××00000BDPTR0000HIE0××00000BP0~P3FFHSCON00HTMOD00HSBUF不定TCON00HPCON0×××0000B2.5.2復(fù)位方式和復(fù)位電路-復(fù)位狀態(tài)1.正常工作方式是單片機(jī)自動(dòng)完成任務(wù)的工作方式，順序執(zhí)行。單片機(jī)完成復(fù)位后，進(jìn)入正常工作方式，由Vcc供電。2.掉電工作方式通過對(duì)SFR中的電源控制寄存器PCON的操作進(jìn)入掉電工作方式。SMOD---GF1GF0PDIDLD7D6D5D4D3D2D1D0(87H)PCONPCON不能進(jìn)行位操作，只能按字節(jié)操作SMOD：波特率加倍位GF1、GF0：通用標(biāo)志位PD：掉電方式控制位。PD=1，啟用掉電方式。IDL：待機(jī)方式控制位。IDL=1，啟用待機(jī)模式。2.6.3單片機(jī)的工作方式當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到故障時(shí)，立即通過外部中斷引腳中斷運(yùn)行程序。CPU轉(zhuǎn)而執(zhí)行中斷服務(wù)程序，首先進(jìn)行信息保護(hù)，然后執(zhí)行一條置PD為1的指令，系統(tǒng)進(jìn)入掉電工作方式。硬件復(fù)位。在準(zhǔn)備退出掉電方式前，Vcc必須恢復(fù)到正常工作電壓值，并維持一段時(shí)間，使振蕩器重新啟動(dòng)并穩(wěn)定后，退出掉電方式。掉電方式進(jìn)入掉電方式退出2.6.3單片機(jī)的工作方式3.低功耗工作方式（待機(jī)工作方式）當(dāng)CPU執(zhí)行完置IDL位為1的指令后,系統(tǒng)進(jìn)入了待機(jī)工作方式。一種方法是任何的中斷請(qǐng)求都可由硬件將IDL清0而終止待機(jī)工作方式。另一種方法是硬件復(fù)位,需要在RST引腳加入正脈沖。低功耗工作方式進(jìn)入低功耗工作方式退出2.6.3單片機(jī)的工作方式第3章

單片機(jī)C51程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)主要結(jié)合MCS-51單片機(jī)特點(diǎn)介紹C51的基本知識(shí)，重點(diǎn)講述與單片機(jī)軟件編程密切相關(guān)的內(nèi)容。第3章

單片機(jī)C51程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)C51概述3.1C51的編譯和編譯預(yù)處理3.2C51的基本語(yǔ)法3.3C51的程序結(jié)構(gòu)3.4C51的函數(shù)3.5C51的數(shù)組3.6

讀寫I/O端口的C51編程3.8C51的指針3.73.1C51概述-程序結(jié)構(gòu)概述#include<reg51.h> //預(yù)處理命令//全局變量定義//函數(shù)聲明charfun() //功能函數(shù)定義{ …… //功能函數(shù)體}void函數(shù)名()interruptx//中斷函數(shù)定義{ …… //中斷函數(shù)體}voidmain(

) //主函數(shù){//局部變量定義//單片機(jī)寄存器初始化函數(shù)

while(1) { …… //主函數(shù)體 }}一個(gè)C51源程序必須包括一個(gè)main函數(shù)。“#include<xxx.h>”語(yǔ)句是包含庫(kù)函數(shù)。全局變量在程序的所有地方都可以賦值和讀出，包括中斷函數(shù)、主函數(shù)。用戶自定義函數(shù)是用戶自己定義、自己調(diào)用的函數(shù)。如果使用中斷、定時(shí)器、串口等功能，則單片機(jī)相關(guān)寄存器的必須要初始化。主程序必須是閉環(huán)結(jié)構(gòu)。注釋部分可以用“//注釋內(nèi)容”或“/*注釋內(nèi)容*/”分割。程序中必須采用英文標(biāo)點(diǎn)。3.1C51概述-程序結(jié)構(gòu)概述#include<reg51.h> //預(yù)處理命令//全局變量定義//函數(shù)聲明charfun() //功能函數(shù)定義{ …… //功能函數(shù)體}void函數(shù)名()interruptx//中斷函數(shù)定義{ …… //中斷函數(shù)體}voidmain(

) //主函數(shù){//局部變量定義//單片機(jī)寄存器初始化函數(shù)

while(1) { …… //主函數(shù)體 }}除了ANSIC標(biāo)準(zhǔn)的32個(gè)關(guān)鍵字之外，C51還根據(jù)MCS-51單片機(jī)的特點(diǎn)擴(kuò)展了相關(guān)的關(guān)鍵字。右表按用途列出了KeilC51編譯器擴(kuò)展的關(guān)鍵字。3.1.2

C51對(duì)標(biāo)準(zhǔn)C的擴(kuò)展關(guān)鍵字用途說(shuō)明_at_地址定位為變量進(jìn)行存儲(chǔ)器絕對(duì)空間地址定位alien函數(shù)特性聲明用于聲明與PL/M51兼容函數(shù)small存儲(chǔ)器模式指定使用內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間compact存儲(chǔ)器模式指定使用外部“分頁(yè)尋址”數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間large存儲(chǔ)器模式指定使用外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間code存儲(chǔ)器類型聲明聲明程序存儲(chǔ)器空間data存儲(chǔ)器類型聲明指定直接尋址的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器bdata存儲(chǔ)器類型聲明指定可位尋址的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器idata存儲(chǔ)器類型聲明指定間接尋址的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器pdata存儲(chǔ)器類型聲明指定“分頁(yè)尋址”的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器xdata存儲(chǔ)器類型聲明指定外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器bit位變量聲明聲明位變量sbit位變量聲明聲明一個(gè)可位尋址變量sfr特殊功能寄存器聲明聲明一個(gè)8位的特殊功能寄存器sfr16特殊功能寄存器聲明聲明一個(gè)16位的特殊功能寄存器interrupt中斷函數(shù)聲明定義一個(gè)中斷服務(wù)函數(shù)using工作寄存器組定義定義工作寄存器組R0～R7_priority_多任務(wù)優(yōu)先聲明規(guī)定RTX或RTX51Tiny的任務(wù)優(yōu)先級(jí)reentrant再入函數(shù)聲明定義一個(gè)再入函數(shù)_task_任務(wù)聲明定義實(shí)時(shí)多任務(wù)函數(shù)3.1.2

C51對(duì)標(biāo)準(zhǔn)C的擴(kuò)展關(guān)鍵字用途說(shuō)明_at_地址定位為變量進(jìn)行存儲(chǔ)器絕對(duì)空間地址定位alien函數(shù)特性聲明用于聲明與PL/M51兼容函數(shù)small存儲(chǔ)器模式指定使用內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間compact存儲(chǔ)器模式指定使用外部“分頁(yè)尋址”數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間large存儲(chǔ)器模式指定使用外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間code存儲(chǔ)器類型聲明聲明程序存儲(chǔ)器空間data存儲(chǔ)器類型聲明指定直接尋址的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器bdata存儲(chǔ)器類型聲明指定可位尋址的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器idata存儲(chǔ)器類型聲明指定間接尋址的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器pdata存儲(chǔ)器類型聲明指定“分頁(yè)尋址”的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器xdata存儲(chǔ)器類型聲明指定外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器bit位變量聲明聲明位變量sbit位變量聲明聲明一個(gè)可位尋址變量sfr特殊功能寄存器聲明聲明一個(gè)8位的特殊功能寄存器sfr16特殊功能寄存器聲明聲明一個(gè)16位的特殊功能寄存器interrupt中斷函數(shù)聲明定義一個(gè)中斷服務(wù)函數(shù)using工作寄存器組定義定義工作寄存器組R0～R7_priority_多任務(wù)優(yōu)先聲明規(guī)定RTX或RTX51Tiny的任務(wù)優(yōu)先級(jí)reentrant再入函數(shù)聲明定義一個(gè)再入函數(shù)_task_任務(wù)聲明定義實(shí)時(shí)多任務(wù)函數(shù)除了ANSIC標(biāo)準(zhǔn)的32個(gè)關(guān)鍵字之外，C51還根據(jù)MCS-51單片機(jī)的特點(diǎn)擴(kuò)展了相關(guān)的關(guān)鍵字。右表按用途列出了KeilC51編譯器擴(kuò)展的關(guān)鍵字。3.3.2變量-存儲(chǔ)類型存儲(chǔ)類型與存儲(chǔ)空間對(duì)應(yīng)關(guān)系data直接尋址片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器區(qū)，訪問速度最快（128字節(jié)）bdata可位尋址片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，允許位與字節(jié)混合訪問（16字節(jié)）idata間接尋址片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，可訪問片內(nèi)全部RAM地址空間（256字節(jié)）pdata片外RAM的256字節(jié)，由MOVX@Ri訪問xdata片外64KB的RAM空間，由MOVX@DPTR訪問code代碼存儲(chǔ)區(qū)（64KB），由MOVCA,@A+DPTR訪問C51存儲(chǔ)類型與MCS-51單片機(jī)存儲(chǔ)空間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下所示。在C51中對(duì)變量進(jìn)行定義的格式如下：[存儲(chǔ)種類]數(shù)據(jù)類型[存儲(chǔ)類型]變量名;在程序中，用關(guān)鍵字_at_實(shí)現(xiàn)對(duì)指定存儲(chǔ)空間絕對(duì)地址的訪問，使用_at_的格式如下：

[存儲(chǔ)類型]數(shù)據(jù)類型變量名_at_地址常數(shù);尋址：尋找操作數(shù)所在單元的地址。尋址方式：CPU尋找操作數(shù)所在地址的方法。MCS-51有7種尋址方式：立即尋址、直接尋址、寄存器尋址、寄存器間接尋址、變址尋址、相對(duì)尋址和位尋址。單片機(jī)的尋址方式（了解）尋址方式使用的變量尋址空間立即尋址直接給出數(shù)值，無(wú)變量ROM直接尋址直接給出地址，無(wú)變量片內(nèi)RAM低128字節(jié)、SFR寄存器尋址R0～R7、A、B、DPTR、位累加器C工作寄存器R0～R7，部分SFR寄存器間接尋址@R0、@R1、SP或@DPTR片內(nèi)RAM或片外RAM變址尋址@A+DPTR、@A+PCROM相對(duì)尋址PC+偏移量ROM位尋址直接給出位地址或位符號(hào)片內(nèi)RAM的位尋址區(qū)、SFR的可尋址位指令中直接給出操作數(shù)的尋址方式，經(jīng)典指令MOVA，#data?！纠?】執(zhí)行MOVA，#68H結(jié)果：(A)=68H單片機(jī)的尋址方式-立即尋址注意：在立即數(shù)前必須使用“#”標(biāo)志。尋址空間：ROM指令中直接給出操作數(shù)所在存儲(chǔ)單元的地址，經(jīng)典指令MOVA，direct?！纠?】若（30H）=56H，執(zhí)行MOVA，30H后，（A）=56H單片機(jī)的尋址方式-直接尋址尋址空間：片內(nèi)RAM低128字節(jié)SFR(一般采用符號(hào)形式替代直接地址，例：一般將MOVA，80H寫成MOVA，P0)操作數(shù)存放在寄存器中，指令中直接給出該寄存器名稱，經(jīng)典指令MOVA，Rn?！纠?】若(R1)=80H，執(zhí)行MOVA，R1后，(A)=80H單片機(jī)的尋址方式-寄存器尋址指令中給出的寄存器中存放的不是操作數(shù)，而是操作數(shù)所在單元的地址。為了與寄存器尋址區(qū)別，應(yīng)在寄存器的名稱前面加前綴標(biāo)志“@”，經(jīng)典指令MOVA，@Ri。

單片機(jī)的尋址方式-寄存器間接尋址【例4】若(R0)=40H,(40H)=30H，執(zhí)行MOVA,@R0后，(A)=30H。尋址空間：片內(nèi)RAM(@Ri、SP)通用形式：MOV指令@Ri(i=0,1)PUSH/POPdirect(SP發(fā)生相應(yīng)變化)52系列內(nèi)部RAM的高128B只能用該尋址方式片外RAM(@Ri、@DPTR)通用形式：MOVX指令@DPTR

MOVX指令@Ri(i=0,1)單片機(jī)的尋址方式-寄存器間接尋址以數(shù)據(jù)指針DPTR或程序計(jì)數(shù)器PC作基址寄存器，以累加器A作變址寄存器，并以兩者內(nèi)容相加形成操作數(shù)所在單元的地址，經(jīng)典指令MOVCA，@A+DPTR。尋址空間：ROM，尋址范圍可達(dá)到64KB。單片機(jī)的尋址方式-變址尋址【例5】若(DPTR)=1234H，(A)＝60H，執(zhí)行MOVCA,@A+DPTR后，(A)=78H將程序計(jì)數(shù)器PC的當(dāng)前值加上指令中給出的偏移量rel，結(jié)果作為目標(biāo)地址的尋址方式。用于跳轉(zhuǎn)指令，實(shí)現(xiàn)程序的分支跳轉(zhuǎn)。單片機(jī)的尋址方式-相對(duì)尋址【例6】若JCL1存于0200H開始的單元，而L1對(duì)應(yīng)的地址是0277H單元，則可計(jì)算出rel為75H，該指令的機(jī)器碼是40H75H。如果PSW.7為1，執(zhí)行JCL1指令后，程序?qū)⑻D(zhuǎn)到0277H單元。因?yàn)镾JMP是雙字節(jié)指令，則目標(biāo)地址=（PC）+2-2=（PC）即轉(zhuǎn)移的目標(biāo)地址就是SJMP指令的地址，在匯編指令中該偏移地址可用$符號(hào)表示。若在程序的末尾加上SJMP$指令，則程序?qū)⒃谠撎庍M(jìn)行無(wú)限循環(huán)，進(jìn)入等待狀態(tài)。若SJMPrel中的rel=FEH（-2），目標(biāo)地址=？單片機(jī)的尋址方式-相對(duì)尋址對(duì)片內(nèi)RAM的位尋址區(qū)和某些可位尋址的特殊功能寄存器進(jìn)行位操作時(shí)的尋址方式，經(jīng)典指令MOVC，bit?！纠?】若位地址20H內(nèi)容為1，執(zhí)行MOVC，20H后，位地址PSW.7的內(nèi)容為1。單片機(jī)的尋址方式-位尋址在C51中的關(guān)鍵字除了ANSIC標(biāo)準(zhǔn)的32個(gè)關(guān)鍵字之外，還根據(jù)MCS-51單片機(jī)的特點(diǎn)擴(kuò)展了相關(guān)的關(guān)鍵字，右表按用途列出了KeilC51編譯器擴(kuò)展的關(guān)鍵字。3.1.2

C51對(duì)標(biāo)準(zhǔn)C的擴(kuò)展關(guān)鍵字用途說(shuō)明_at_地址定位為變量進(jìn)行存儲(chǔ)器絕對(duì)空間地址定位alien函數(shù)特性聲明用于聲明與PL/M51兼容函數(shù)small存儲(chǔ)器模式指定使用內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間compact存儲(chǔ)器模式指定使用外部“分頁(yè)尋址”數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間large存儲(chǔ)器模式指定使用外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間code存儲(chǔ)器類型聲明聲明程序存儲(chǔ)器空間data存儲(chǔ)器類型聲明指定直接尋址的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器bdata存儲(chǔ)器類型聲明指定可位尋址的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器idata存儲(chǔ)器類型聲明指定間接尋址的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器pdata存儲(chǔ)器類型聲明指定“分頁(yè)尋址”的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器xdata存儲(chǔ)器類型聲明指定外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器bit位變量聲明聲明位變量sbit位變量聲明聲明一個(gè)可位尋址變量sfr特殊功能寄存器聲明聲明一個(gè)8位的特殊功能寄存器sfr16特殊功能寄存器聲明聲明一個(gè)16位的特殊功能寄存器interrupt中斷函數(shù)聲明定義一個(gè)中斷服務(wù)函數(shù)using工作寄存器組定義定義工作寄存器組R0～R7_priority_多任務(wù)優(yōu)先聲明規(guī)定RTX或RTX51Tiny的任務(wù)優(yōu)先級(jí)reentrant再入函數(shù)聲明定義一個(gè)再入函數(shù)_task_任務(wù)聲明定義實(shí)時(shí)多任務(wù)函數(shù)3.3.2變量-C51擴(kuò)展數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型位數(shù)字節(jié)數(shù)值域bit1/0或1sfr810～255sfr161620～65535sbit1/0或1（1）位變量bitbit用于定義位變量的名字，編譯器會(huì)對(duì)其分配地址。位變量分配在內(nèi)部RAM的20H～2FH單元相應(yīng)的位區(qū)域，位地址范圍是00～7FH，共128個(gè)。用bit定義位變量的值可以是1，也可以是0。定義方法如下：針對(duì)MCS-51單片機(jī)的硬件特點(diǎn)，C51在標(biāo)準(zhǔn)C的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了4種數(shù)據(jù)類型，主要針對(duì)單片機(jī)片內(nèi)存儲(chǔ)區(qū)RAM。bit 位變量;（2）特殊功能寄存器sfr和sfr16特殊功能寄存器分布在片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的地址單元80H～FFH之間?！皊fr”數(shù)據(jù)類型占用一個(gè)內(nèi)存單元，利用它可以直接對(duì)MCS-51單片機(jī)的特殊功能寄存器進(jìn)行定義?！皊fr16”數(shù)據(jù)類型則占兩個(gè)內(nèi)存單元，利用它可以定義占兩個(gè)字節(jié)的特殊功能寄存器，在定義時(shí)的地址選用低位地址。定義方法如下：sfr

特殊功能寄存器名=地址;sfr16

特殊功能寄存器名=地址;3.3.2變量-C51擴(kuò)展數(shù)據(jù)類型（3）特殊功能位sbitsbit用于定義位變量的名字和地址。被定義的位變量是SFR中的可以進(jìn)行位尋址的確定位，該位變量的絕對(duì)地址是確定的且不用編譯器分配。利用sbit定義位變量名字和地址的方法有如下三種。①第一種方法（將位的絕對(duì)地址賦給位變量，位地址必須位于80H~FFH之間）。注意：不要把bit與sbit混淆。bit直接用于定義位變量，而sbit用于定義位變量的名字和地址。sbit 位變量名=位地址;②第二種方法（可尋址位位于特殊功能寄存器中）sbit 位變量名=特殊功能寄存器名^位位置;③第三種方法sbit 位變量名=字節(jié)地址^位位置;3.3.2變量-C51擴(kuò)展數(shù)據(jù)類型文件包含是將另一個(gè)指定的文件內(nèi)容包含進(jìn)來(lái)。文件包含命令的一般格式為：#include的功能是用指定文件的全部?jī)?nèi)容替換該預(yù)處理行。采用<文件名>格式時(shí)，在頭文件目錄中查找指定文件；采用"文件名"格式時(shí)，在當(dāng)前目錄中査找指定文件，若沒找到，再到頭文件目錄中查找。#include通常放在C語(yǔ)言程序的開頭，被包含文件的類型通常為以“.h”為后綴的頭文件和以“.c”為后綴的源程序文件。#include<文件名>或#include"文件名"3.2.2C51的編譯預(yù)處理-文件包含3.2.2C51的編譯預(yù)處理-宏定義宏定義命令為#define，作用是用一個(gè)標(biāo)識(shí)符替換一個(gè)字符串。（1）不帶參數(shù)的宏定義。不帶參數(shù)的宏定義又稱符號(hào)常量定義，一般格式為：#define標(biāo)識(shí)符常量表達(dá)式（2）帶參數(shù)的宏定義。帶參數(shù)的宏定義與符號(hào)常量定義的不同之處在于，對(duì)于源程序中出現(xiàn)的宏符號(hào)名不僅進(jìn)行字符串替換，而且還進(jìn)行參數(shù)替換。帶參數(shù)宏定義的一般格式為：#define宏符號(hào)名(參數(shù)表)表達(dá)式3.3.1常量常量又稱為標(biāo)量，它的值在程序執(zhí)行過程中不能改變。常量的數(shù)據(jù)類型有：1.整型。1234（十進(jìn)制整數(shù)）、0x123（十六進(jìn)制整數(shù)）、0123L（長(zhǎng)整數(shù)）。2.浮點(diǎn)型。有十進(jìn)制數(shù)表示形式和指數(shù)表示形式兩種。3.字符型。單引號(hào)內(nèi)的字符，如'a'，'b'等。對(duì)于不可顯示的控制字符，可以在該字符前面加一個(gè)反斜杠“\”組成轉(zhuǎn)義字符。4.字符串型。由雙引號(hào)""內(nèi)的字符組成，如"ABCD"、"$1234"等。3.3C51的基本語(yǔ)法變量是一種在程序執(zhí)行過程中其值能不斷變化的量。在使用一個(gè)變量之前，必須要進(jìn)行定義，用一個(gè)標(biāo)識(shí)符作為變量名并指出它的數(shù)據(jù)類型和存儲(chǔ)類型，以便編譯系統(tǒng)為它分配相應(yīng)的存儲(chǔ)單元。在C51中對(duì)變量進(jìn)行定義的格式如下：3.3.2變量[存儲(chǔ)種類]數(shù)據(jù)類型[存儲(chǔ)類型]變量名;變量的存儲(chǔ)種類有四種：自動(dòng)(auto)、外部(extern)、靜態(tài)(static)和寄存器(register）。3.3.2變量-標(biāo)準(zhǔn)C數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型位數(shù)字節(jié)數(shù)值域signedchar81-128~+127，有符號(hào)字符變量unsignedchar810~25