單片機(jī)原理與接口技術(shù).ppt

1、單片機(jī)原理與接口技術(shù),嵌入式微控制器的開發(fā)入門,參考資料,1， 單片機(jī)原理及其接口技術(shù) -胡漢才 清華大學(xué)出版社（32元） 2，MCS-51/96系列單片機(jī)原理及應(yīng)用 -孫涵芳 徐愛卿 北京航空航天大學(xué)出版社（35元） 3，MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù) - 李華北京航空航天大學(xué)出版社（40元） 4，電子世界 -中國電子學(xué)會主辦（期刊 6.00元/期）,本課主要內(nèi)容及課時(shí)安排,總講課課時(shí)24學(xué)時(shí) 第一章：MCS-51系列單片機(jī)的基本硬件結(jié)構(gòu) （8課時(shí)） 介紹51單片機(jī)內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)（數(shù)據(jù)寄存器、程序存儲器、輸入輸出端口、定時(shí)計(jì)數(shù)器、串行口及中斷等） 第二章：MCS-51單片機(jī)的指令系統(tǒng) （4

2、課時(shí)） 51單片機(jī)的111條指令的分類、尋址方式、偽指令及使用中的注意事項(xiàng) 第三章：MCS-51單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展及應(yīng)用 （12課時(shí)） 程序與數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展、定時(shí)/計(jì)數(shù)器的應(yīng)用、串行口的應(yīng)用及A/D、D/A轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口和鍵盤掃描/動態(tài)顯示接口電路。,如何學(xué)習(xí)本門課程,第一章是基礎(chǔ)，只有熟知單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)才能正確的使用單片機(jī)進(jìn)行各種編程、應(yīng)用和開發(fā)。 第二章的關(guān)鍵是要正確的理解和掌握指令的尋址方式。MCS-51單片機(jī)的111條指令，要正確理解和運(yùn)用。 第三章要求要運(yùn)用許多基礎(chǔ)知識，將各種外圍電路與單片機(jī)之間實(shí)現(xiàn)接口，因此要掌握外圍電路的原理、特性和使用方法。這是進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)

3、。 參加實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真做好預(yù)習(xí)。實(shí)驗(yàn)中獨(dú)立地進(jìn)行編程、調(diào)試。完整的掌握單片機(jī)的編程、調(diào)試過程是每一個(gè)從事單片機(jī)開發(fā)的工程師所必須跨出的第一步。 好的參考書。無論是初學(xué)入門，還是將來開發(fā)，它都是很好的“工具”和“鑰匙”。,硬件基本概念：,微型計(jì)算機(jī),單片機(jī),嵌入式微控制器,嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng),繼續(xù),微型計(jì)算機(jī)：,由CPU、存儲器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行輸入/輸出接口電路、中斷控制器等大規(guī)模IC芯片安置在一個(gè)電路板上，加上鍵盤、顯示器等構(gòu)成了微型計(jì)算機(jī)的硬體部分。,返回,單片機(jī),將微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所用的大多數(shù)IC芯片集成到一個(gè)芯片中?？梢哉J(rèn)為，單片機(jī)就是將微型計(jì)算機(jī)的CPU、存儲器、I/O端口、中斷控制器等全

4、部做在一個(gè)芯片中去。 美國INTEL公司生產(chǎn)的MCS-51單片機(jī)就是一種典型的、按照微型計(jì)算機(jī)的框架，采用大規(guī)模IC工藝制造的單片機(jī)，也是目前世界上使用量最大的一種較典型的產(chǎn)品。,返回,嵌入式微控制器,是單片機(jī)發(fā)展的一個(gè)高級形式，也是單片機(jī)發(fā)展的必然趨勢。它的設(shè)計(jì)理念不再停留在模仿微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)，而是面向應(yīng)用、加大功能、減少功耗、精簡指令系統(tǒng)提高運(yùn)行速度為出發(fā)點(diǎn)來設(shè)計(jì)單片機(jī)的框架。這種處理器的最大特征是不僅包含了一般單片機(jī)的所有硬件電路，還集成了放大器、比較器、A/D轉(zhuǎn)換器和PWM電路等等。用它來設(shè)計(jì)一個(gè)智能化的產(chǎn)品，可以進(jìn)一步簡化外圍電路，降低開發(fā)成本，甚至完成一般的單片機(jī)所不能完成的任務(wù)

5、。 美國Microchip公司生產(chǎn)的PIC單片機(jī)等產(chǎn)品就是這類產(chǎn)品的代表，實(shí)際上PIC單片機(jī)也稱為“嵌入式微控制器”，如PIC16F877等。,返回,嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng),人們在工業(yè)控制、家電產(chǎn)品、智能儀表、汽車電子等領(lǐng)域進(jìn)行智能化設(shè)計(jì)時(shí)，將嵌入到被控制對象（如：家電、汽車、機(jī)床等）中的、已經(jīng)失去了原有的計(jì)算機(jī)形態(tài)及功能的專用計(jì)算機(jī)稱之為“嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”。 在這些被控制對象中，往往要求嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要有極小的體積和極低的成本，要有極小的功耗和較高的可靠性。而這些又恰恰是通用計(jì)算機(jī)無法作到的。因此以單片機(jī)為代表的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（也稱嵌入式微控制器）極大的滿足了這種市場的需求。反過來，市場的需

6、要也迫使單片機(jī)去不斷完善、發(fā)展，使其分類越來越細(xì)，品種越來越多。,微型計(jì)算機(jī)與單片機(jī)在硬件結(jié)構(gòu)上的比較,微型計(jì)算機(jī) 單片機(jī),數(shù)據(jù)RAM,CPU,并行I/O,程序ROM,定時(shí)/計(jì)數(shù)器,串型端口,中斷控制器,擴(kuò)展I/O端口,系統(tǒng)總線（DB、AB、CB）,微型計(jì)算機(jī)的組成框圖 （由多個(gè)IC芯片組裝在一個(gè)主電路板上）,MCS-51單片機(jī),所有單元都組裝 在一個(gè)IC芯片上,返回,第一章：MCS-51系列單片機(jī)的基本硬件結(jié)構(gòu),1.1 MCS-51單片機(jī)的主要性能和特點(diǎn),1.2 MCS-51單片機(jī)內(nèi)部方框圖,1.3 MCS-51單片機(jī)的引腳定義,1.4 MCS-51單片機(jī)的存儲器的配置,1.6 輸入輸出端口

7、,1.5 震蕩器、時(shí)鐘電路和CPU的時(shí)序,1.7 MCS-51單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器,1.8 MCS-51單片機(jī)的串行接口,1.9 MCS-51的中斷系統(tǒng),1.1 MCS-51單片機(jī)的主要性能和特點(diǎn),內(nèi)部程序存儲器ROM ( 以89C51為例 )：4K的存儲容量； 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器RAM：256B(128B的RAM+21B的SFR) ； 寄存器區(qū)：設(shè)有4個(gè)寄存器區(qū)，每一個(gè)區(qū)有R0-R7八個(gè)工作寄存器； 8位并行輸入輸出端口：P0、P1、P2和P3； 定時(shí)/計(jì)數(shù)器：2個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器； 串型口：全雙工的端口（RXD：接收端，TXD發(fā)送端）； 中斷系統(tǒng)：設(shè)有5個(gè)中斷源； 系統(tǒng)擴(kuò)展能力：可外接64

8、K的 ROM 和64K的 RAM； 堆棧：設(shè)在RAM單元中，可以浮動既通過堆棧指針SP來確定堆棧的位置 布爾處理機(jī)：配合布爾運(yùn)算的指令進(jìn)行各種邏輯運(yùn)算； 指令系統(tǒng)：111條指令。按功能可分為數(shù)據(jù)傳送、算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、控制轉(zhuǎn)移和布爾操作5大類。,返回,1.2 : MCS-51單片機(jī)內(nèi)部方框圖,時(shí)鐘電路,4KROM 程序存儲器,256BRAM 數(shù)據(jù)存儲器,2X16位 定時(shí)/計(jì)數(shù)器,CPU 處理器,64KB總線 擴(kuò)展控制器,可編程I/O 端口P0-3,可編程 串行口,MCS-51系列芯片及制造工藝,返回,1.3：MCS-51單片機(jī)的引腳定義,MCS-51單片機(jī)有兩種封裝形式： a.40腳的雙列直

9、插DIP封裝； b.44腳的PLCC。 1，主電源引腳 :Vcc(+5V- 40腳)和Vss(GND 20腳); 2，外接晶體引腳：XTAL1（19腳）、XTAL2（18腳），只要在這兩腳之間接入一個(gè)晶體震蕩器，單片機(jī)就可以以此晶體的頻率開始工作。常用的晶體頻率有0-24M，頻率越高，單片機(jī)的工作速度就越快，但單片機(jī)的功耗就要增加。 3，控制或與電源復(fù)用引腳：RST/Vpd、ALE/PROG、/PSEN和Vdd RST/Vpd（9腳）：在系統(tǒng)上電震蕩器開始工作時(shí)， 在內(nèi)部加在此引腳上有一個(gè)兩個(gè)時(shí)鐘周期的高電平使單片機(jī)復(fù)位。但為了使系統(tǒng)復(fù)位可靠，建議外加 一個(gè)上電復(fù)位電路，延長復(fù)位的時(shí)間。當(dāng)單片

10、機(jī)掉點(diǎn)時(shí)，此引腳可以接入備用電源向單片機(jī)內(nèi)部的RAM供電，以防止RAM中的數(shù)據(jù)丟失。,引腳圖,在復(fù)位狀態(tài)下：所有SFR的內(nèi)容全變?yōu)椤?”， 端口輸出“1”。RAM內(nèi)容不變。,MCS-51 RST,Vcc,MCS-51 RST,Vcc,1K,10,t,V,T,延長上電復(fù)位時(shí)間的電路 和RST端上電電壓曲線,具有手動復(fù)位功能 的復(fù)位電路,R,C,8 4 6 3 5 2 1,Vo,Vcc,觸發(fā),觸發(fā)信號 Vo Vc,8 4 6 3 5 2 1,VoRST,Vcc,P1.0,Vcc P1.0 Vo,V備用,使用555電路構(gòu)成的掉電保護(hù)電路,由555構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路、波形 單穩(wěn)態(tài)單路構(gòu)成的掉電保護(hù)電路、

11、波形,掉電保護(hù)原理及過程,電源監(jiān)控電路對電源VCC進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)VCC的電源開始下降時(shí)向單片機(jī)的/INT0或/INT1發(fā)一個(gè)中斷申請信號。 單片機(jī)收到中斷信號,立即進(jìn)入中斷程序。在電源消失前： 1，迅速將一些重要的信息送RAM保存； 2，從P1.0引腳輸出負(fù)脈沖,觸發(fā)單穩(wěn)進(jìn)行電源切換。 外部單穩(wěn)電路進(jìn)入但穩(wěn)態(tài)后，由于VCC的消失，使電路無法對單穩(wěn)電容充電，所以單穩(wěn)電路一直處于“休眠狀態(tài)”。 當(dāng)VCC電源恢復(fù)后,VCC對電容充電，經(jīng)后脫離單穩(wěn)態(tài)。,電源監(jiān)測 電路,/INT0 RST MCS-51 P1.0,Vo Vdd 555 觸發(fā)輸入,Vcc,備用 電源,ALE/PROG（30腳）：以一個(gè)不變的

12、頻率（系統(tǒng)時(shí)鐘 fosc/6 )周期性輸出正脈。 當(dāng)單片機(jī)使用外部存儲器時(shí)，此信號可作為低八位地址的鎖存信。 對于EPROM型的單片機(jī),此腳還是用于寫程序時(shí)，輸入編程脈沖。 /PSEN（29腳）：外部程序程序存儲器的選通信號。當(dāng)單片機(jī)使用外部程序存儲器時(shí)，此腳在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)產(chǎn)生兩次負(fù)脈沖。注意，訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，此信號無效。 /EA / Vdd （31腳）：外部程序存儲器的選擇端控制端：當(dāng)此腳加入“1”電平是，單片機(jī)使用內(nèi)部的程序存儲器；當(dāng)EA加入低電平時(shí)，系統(tǒng)只使用外部的程序存儲器。 但要特別注意：如果EA=1既使用單片機(jī)內(nèi)部的程序存儲器時(shí)，如果程序計(jì)數(shù)器PC的值超過0FFFH時(shí)，單片

13、機(jī)將自動轉(zhuǎn)向外部程序存儲器1000H開始的單元。 對于EPROM型的單片機(jī)，此腳還是用于寫程序時(shí)，加入21伏的編程電壓。,時(shí)序圖,引腳圖,4，并行輸入輸出端口引腳（P0-P3） P0.0 - P0.7 P0端口線(39-32腳)：輸出能力最強(qiáng)的端口，可以帶動8個(gè)TTL負(fù)載。驅(qū)動一個(gè)MOS負(fù)載時(shí)，應(yīng)接一個(gè)10K左右的上拉電阻。如果系統(tǒng)使用外接存儲器時(shí)，該口還作為地址（低八位）總線和數(shù)據(jù)總線，注意在這種情況下，P0口就不能通用的I/O端口。 P1.0 - P1.7 P1端口線(1 8腳)：負(fù)載能力為4個(gè)TTL負(fù)載。 P2.0 P2.7 P2端口線(21 28腳)：通用I/O端口。 除了做通用I/O

14、端口外，當(dāng)系統(tǒng)使用外接存儲器時(shí)，該口還作為地址（高八位）總線，在這種情況下，P0口就不能通用的I/O端口。負(fù)載能力為4個(gè)TTL。,引腳圖,P3.0 P3.7 P3端口線 （10 17腳）： P3口除了做通用的I/O端口外，同時(shí)它還有第二功能），負(fù)載能力為4個(gè)TTL。,P3口第二功能表,引腳圖,MCS-51單片機(jī)外型圖（DIP封裝） MCS-51單片機(jī)的邏輯符號圖,VCC RST XTAL1 P0口 XTAL2 /EA /PSEN ALE P1口 P3口 RXD TXD /INT0 /INT1 P2口 T0 T1 /WR /RD GND,87C51 EPROM型,AT89C51 ATMEL FL

15、ASH型,返回,返回上一次,1.4 MCS-51單片機(jī)的存儲器的配置,1.4.0 MCS-51單片機(jī)的存儲器的配置特點(diǎn),MCS-51單片機(jī)片內(nèi)、外程序存儲器的使用示意圖,1.4.1 程序存儲器(片內(nèi)與片外),1.4.2 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器RAM,MCS-51 片內(nèi) 、片外 數(shù)據(jù)存儲器示意圖,MCS-51單片機(jī)片內(nèi)存儲器低 128B 字節(jié)功能分配圖,片內(nèi) RAM（20H-2FH）中的位尋址區(qū)結(jié)構(gòu)圖,特殊功能寄存器 SFR,1.4.3 外部數(shù)據(jù)存儲器,第一章第四節(jié)內(nèi)容小結(jié),程序存儲器六個(gè)特殊的單元,返回第1章主菜單,1.4.0 MCS-51單片機(jī)的存儲器的配置特點(diǎn)(89C51),在MCS-51單片機(jī)的

16、內(nèi)部集成了4K的程序存儲器和256B的數(shù)據(jù)存儲器，同時(shí)還可以使用片外的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，其擴(kuò)展能力都是64K。 從物理結(jié)構(gòu)的角度講，51單片機(jī)的存儲系統(tǒng)可以分為四個(gè)存儲空間：既片內(nèi)ROM，RAM和片外ROM、RAM。 從邏輯上講（既用戶編程的角度講）51單片機(jī)的存儲系統(tǒng)又可分為三個(gè)存儲空間。既片內(nèi)RAM，片外RAM和片內(nèi)、外的程序存儲器ROM。,從物理結(jié)構(gòu)上單片機(jī)系統(tǒng)的存儲器結(jié)構(gòu)圖（四個(gè)部分）,MCS-51 單片機(jī),片內(nèi) ROM 4K,片內(nèi) RAM 256B,片外 RAM 64K,片外 ROM 64K,返回,返回上一次,1.4.1 程序存儲器(片內(nèi)與片外),程序存儲器是用來存放編好的程序

17、、常數(shù)和表格的。 在MCS-51單片機(jī)中，當(dāng)引腳EA=1時(shí)，系統(tǒng)使用片內(nèi)的4KROM來存儲程序。EA=0時(shí)，系統(tǒng)使用片外的ROM。 無論是使用片內(nèi)還是使用片外的ROM（既 EA=1或EA=0），其起始地址都是從0000H單元開始。,如果EA=1（使用片內(nèi)的程序存儲器時(shí)）： 程序從0000H開始執(zhí)行。 注意：在這種情況下，如果程序計(jì)數(shù)器的指針PC值超過0FFFH（4K）時(shí)，單片機(jī)就要自動的轉(zhuǎn)向片外的ROM存儲器（盡管EA=1），且從片外ROM的1000H單元開始執(zhí)行程序。但單片機(jī)是無法使用片外ROM的0000H-0FFFH這4K單元。,返回,MCS-51單片機(jī)片內(nèi)、外程序存儲器的使用示意圖,0F

18、FFH 0000H,0FFFH 0000H,FFFFH 1000H,EA=1時(shí)，ROM的使用,EA=0時(shí)ROM的使用,片外程序存儲器 （最大64K）,單片機(jī)內(nèi)部 程序存儲器 （4K）,返回,程序存儲器六個(gè)特殊的單元,在程序存儲器中，有六個(gè)單元是具有特定功能。編程者是不能隨便使用的。 0000H單元：上電時(shí)，程序計(jì)數(shù)器PC所指向的單元 0003H單元：外部中斷/INT0的入口地址； 000BH單元：定時(shí)器T0的溢出中斷入口地址； 0013H單元：外部中斷/INT1的入口地址； 001BH單元：定時(shí)器T1的溢出中斷入口地址； 0023H單元：串行口接收、傳送的中斷入口地址。,返回,1.4.2 內(nèi)部

19、數(shù)據(jù)存儲器RAM,數(shù)據(jù)存儲器無論在物理上還是邏輯上都分為兩個(gè)地址空間，既一個(gè)內(nèi)部和一個(gè)外部的數(shù)據(jù)存儲空間。 訪問內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲單元時(shí)，使用 MOV 指令； 而訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，使用 MOVX 指令。 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器從功能上又將256B空間分為二個(gè)不同的塊： 1,低128B的RAM塊； 2,高128B的SFR (Special Function Register）塊。 在低128B的RAM存儲單元中又可劃分為：工作寄存器區(qū)、可位尋址區(qū)、通用存儲數(shù)據(jù)的便簽區(qū)。 高128B的專用寄存器區(qū)中僅僅使用了21寄存器（51系列），其它單元未定義不能使用。,存儲結(jié)構(gòu)圖,MCS-51 片內(nèi) 、片外 數(shù)據(jù)存儲器

20、示意圖,特殊功能 寄存器 SFR,通用數(shù)據(jù) 存儲器,80H 7FH,00H,FFH,片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 片外數(shù)據(jù)存儲器 256B個(gè)字節(jié) 64KB個(gè)字節(jié),片外數(shù)據(jù) 存儲器 64KB,0000H,FFFFH,注意： 1,訪問片內(nèi)RAM20H存儲單元； MOV A,20H 2,訪問片外RAM存儲單元； MOV R0,#20h MOVX A,R0 3,盡管片內(nèi)與片外的RAM單元 的00H-FFH地址相重疊但由 于指令的不同不會發(fā)生地址 混亂。,片內(nèi)RAM低 128B 字節(jié)功能分配圖,位尋址區(qū),3區(qū),2區(qū),1區(qū),0區(qū),便箋區(qū),08H 07H 00H,7FH,30H 2FH,20H 1FH,18H 17H,1

21、0H 0FH,四個(gè)工作寄存器區(qū) 每個(gè)區(qū)中有R0-R7 八個(gè)工作寄存器,位尋址區(qū) 16個(gè)單元20H-2FH， 共有128 可尋址位個(gè)位。 位地址：00H-7FH 注意：位地址與字節(jié)地址的區(qū)別,通用的RAM區(qū) 地址：30H-7FH,繼續(xù),返回上一次,片內(nèi) RAM（20H-2FH）中的位尋址區(qū)結(jié)構(gòu)圖,2FH,20H,字節(jié)地址,位尋址區(qū)內(nèi)的地址是位地址。共有00-7FH（共128個(gè)位）； 要區(qū)分字節(jié)地址和位地址這兩個(gè)不同的地址概念： 從物理的角度，每一個(gè)字節(jié)地址內(nèi)包含了8個(gè)位，既： D7，D6，D5，D4，D3，D2，D1，D0 在一般情況，我們提到的RAM地址都是字節(jié)地址。 從邏輯的角度講，字節(jié)地址

22、和位地址是靠不同類型的指令來區(qū)分的。如： MOV A， 20h ；將RAM的20單元內(nèi)容送累加器A； MOV C ，20h ；將RAM位尋址區(qū)中20H位送CY中。 在這二個(gè)例子中，第一條指令為字節(jié)傳送指令，所以20H為字節(jié)地址；第二個(gè)例子中的指令為位操作指令，所以20H為位地址。有關(guān)詳細(xì)內(nèi)容將在第二章中描述。,返回,0區(qū)工作寄存器區(qū)結(jié)構(gòu)圖,RAM地址 07H 06H 05H 04H 03H 02H 01H 00H,返回上一次,特殊功能寄存器SFR,特殊功能寄存器SFR （Special Function Register） 特殊用途寄存器的集合。用來設(shè)定單片機(jī)內(nèi)部各個(gè)部件的工作方式，存放相關(guān)部

23、件的狀態(tài)，定時(shí)器初值寄存器，并行端口的鎖存器等等。 盡管特殊功能寄存器與RAM在同一個(gè)單元中，但不能作為普通的RAM存儲單元來使用。只有在編程中根據(jù)需要，進(jìn)行一些特定功能的設(shè)定，或者是從中查尋相關(guān)部件的狀態(tài)時(shí)，才能進(jìn)行讀、寫操作。如中斷方式的設(shè)定、定時(shí)器工作模式的設(shè)定，查詢串行口發(fā)送或接收是否結(jié)束等等。,特殊功能寄存器 SFR(表一),SFR(表二),SFR 高128B,低128B,0FFH,80H 7FH,00H,特殊功能寄存器 SFR在片內(nèi)RAM 中的位置,注:表中黃色的單元為可按位尋址的字節(jié),特殊功能寄存器SFR說明,程序計(jì)數(shù)器PC: 用來存放下一條要執(zhí)行的指令地址,長度為16位,所以尋

24、址范圍為0-65535(64K).在物理上是獨(dú)立于SFR. 累加器A: 最常用的專用寄存器, 大多數(shù)的指令操作數(shù)都來自累加器A.所有的算術(shù)運(yùn)算指令的運(yùn)算結(jié)果都存放在A中. B寄存器:乘除法指令使用的寄存器. 數(shù)據(jù)指針DPTR: 一個(gè)16位的寄存器.由高八位DPH和低八位DPL構(gòu)成.DPTR主要用來存放片內(nèi)ROM的地址和片外RAM,ROM的地址.這樣單片機(jī)可以通過間址的方式來訪問片內(nèi)ROM或片外的RAM,ROM。 例如:片外RAM的2000H單元中有一個(gè)數(shù)x,試將其送到累加器A中. MOV DPTR,#2000h ; DPTR 2000H MOVX A,DPTR ; A x,程序狀態(tài)字PSW:

25、8位寄存器. 表征程序執(zhí)行的狀態(tài)信息。 CY (PSW.7)進(jìn)位標(biāo)志: 在加減法運(yùn)算中,累加器A的最高位A7有進(jìn)位,則CY=1,否則CY=0.同理,在減法運(yùn)算中,如果A7有借位,則CY=1.因此CY往往作為無符號數(shù)運(yùn)算是否有溢出的標(biāo)志。 AC(PSW.6):輔助進(jìn)位位: 用來判斷加減法運(yùn)算時(shí),低四位是否向高四位進(jìn)位或借位(既A3的進(jìn)位或借位).往往用來判斷壓縮的BCD碼的運(yùn)算處理. F0(PSW.5) 用戶標(biāo)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(gè)區(qū)中. 單片機(jī)在上電或復(fù)位后RS1、RS0=00。當(dāng)需要人為的修改RS1,RS0的值來改變

26、工作寄存器區(qū)的位置。,RAM分配圖,OV(PSW.2) 溢出標(biāo)志位: 判斷符號數(shù)加減法運(yùn)算時(shí)是否有溢出. OV的結(jié)果可以用一個(gè)算法來表示: OV=CP異或CS 其中:CP為A7的進(jìn)位,CS為A6的進(jìn)位OV=1表明有溢出。 P(PSW.0)奇偶標(biāo)志位: 用來標(biāo)志累加器A中運(yùn)算后1的個(gè)數(shù)。 當(dāng)P=1時(shí),表明A中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)個(gè),反之為偶數(shù)個(gè)。 【舉例】：有兩個(gè)數(shù)0FH和F8H，試將兩數(shù)相加 MOV A，#0FH ；將立即數(shù)0f h 送累加器A ADD A，#0F 8H ；A的內(nèi)容與立即數(shù)0f8h相加，結(jié)果送A 0000 1111 運(yùn)算結(jié)果：A=07H，CY=1（既CP=1）， + 1111 100

27、0 CS=1，OV=0（因?yàn)镃P=1，CS=1） Cy1 0000 0111 AC=1，P=1 如何根據(jù)PSW來分析運(yùn)算結(jié)果是否正確？是否有溢出？ 1，若數(shù)據(jù)為無符號數(shù)。既15+248=263=107H 既CY=1，A=07H。 2，若數(shù)據(jù)為有符號數(shù)。既+15加-8=+7=07H，OV=0表明無溢出。,SP 堆棧指針：8位寄存器，用來指示堆棧的位置,可由軟件修改。在MCS-51單片機(jī)的設(shè)計(jì)中，片內(nèi)RAM區(qū)為堆棧的可用空間。上電或復(fù)位時(shí)，SP被初始化為07H，既堆棧底部被確定在RAM的07H單元。 堆棧操作過程： 進(jìn)棧: PUSH ACC指令 （設(shè) SP=07H）， 1，SP+1送SP，此時(shí)SP

28、=08H； 2，ACC送RAM的08H單元； 出棧: POP ACC （設(shè)SP=08H）； 1，將RAM 中08H單元內(nèi)容送A； 2，SP-1送SP ，此時(shí)SP=07H。,07H,SP,08H 07H,RAM,x,累加器A,堆棧操作示意圖,并行端口P0-P3：SFR中的P0-P3實(shí)際上就是I/O端口的數(shù)據(jù)鎖存器。與RAM中的任意一個(gè)單元一樣，P0-P3都有自己的RAM地址：80H、90H、A0H、B0H。所以，在51單片機(jī)中的輸入、輸出操作實(shí)際上就是個(gè)普通的RAM單元操作一樣：如 輸出指令 MOV 80H,A ；將累加器中的數(shù)據(jù)送到P0口輸出 輸入指令 MOV A,90H ；將P1口的數(shù)據(jù)輸入

29、到累加器A中 既MCS-51的指令系統(tǒng)中沒有專用的輸入、輸出（IN、OUT）指令，而是把P0-P3作為普通的內(nèi)存單元來使用。上面的第一個(gè)例子實(shí)際上就是MCS-51的輸出指令；同理后者是MCS-51的輸入指令。,串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF：它是專門用來存放發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)，實(shí)際上它是兩個(gè)獨(dú)立的寄存器。盡管在SFR中的RAM地址只是99H,但根據(jù)指令“發(fā)送”或“接收”兩種不同的操作,硬件會自動的區(qū)分,將數(shù)據(jù)送如對應(yīng)的緩沖單元。 定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0、T1：無論是定時(shí)還是計(jì)數(shù)，對于MCS-51單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器來說，都是一個(gè)“計(jì)數(shù)器”在計(jì)數(shù)。這個(gè)“計(jì)數(shù)器”是由兩個(gè)8位寄存器（高位和低位）構(gòu)成的16位計(jì)數(shù)器

30、，分別是TH0、TL0（T0）；TH1、TL1（T1）。TH和TL中的數(shù)據(jù)直接與“定時(shí)操作”或“計(jì)數(shù)操作”有關(guān)，因此在使用定時(shí)/計(jì)數(shù)器之前，要對它進(jìn)行初始化，其中就要對TH、TL賦初值。如： MOV 8CH,#01H MOV 8AH,#20H 大家試分析上面兩條指令的作用。 有關(guān)SFR中其它寄存器的說明將相關(guān)的章節(jié)中作介紹。,TH0,TL0,返回,1.4.3 外部數(shù)據(jù)存儲器,在片內(nèi)RAM不能滿足需要時(shí)，就要外接RAM。P0、P1作為外部RAM的地址和數(shù)據(jù)總線。 MCS-51對外部數(shù)據(jù)存儲器的擴(kuò)展能力為64KB。除了硬件電路外，系統(tǒng)主要是靠專門的指令來訪問外部數(shù)據(jù)存儲器。 如： MOV R0，#

31、20H ；將外部RAM單元地址20H送R0寄存器 MOVX A，R0 ；從外部RAM20H單元取數(shù)據(jù)到累加器A 這里使用了R0做間址寄存器,所以尋址范圍為256KB。 同理: MOV DPTR,#2000H ；將外部 RAM 單元的地址的2000送DPTR MOVX A ，DPTR ；從外部 RAM 2000H單元中取數(shù)據(jù)到 A 這里使用了16位的寄存器DPTR，所以尋址范圍為64KB。,返回,第一章第四節(jié)內(nèi)容小結(jié),1.4 MCS-51單片機(jī)的存儲器的配置 片內(nèi)4K的程序存儲器ROM和256B的數(shù)據(jù)存儲器RAM;片外可以擴(kuò)展64K的ROM和RAM.從用戶編程的角度可以將它們分為3個(gè)存儲空間:

32、1,片內(nèi)RAM; 2,片外RAM; 3,片內(nèi)+片外的ROM. 1.4.1 程序存儲器(片內(nèi)與片外) 當(dāng)引腳EA=1時(shí),單片機(jī)上電復(fù)位后從片內(nèi)ROM的0000H單元運(yùn)行程序; 若引腳EA=0時(shí),單片機(jī)上電復(fù)位后從片外ROM的0000H單元運(yùn)行程序. 當(dāng)引腳EA=1,且PC值大于1FFFH時(shí),單片機(jī)就自動轉(zhuǎn)到片外ROM的2000H單元繼續(xù)運(yùn)行程序. 無論是使用片內(nèi)還是片外的ROM,有六個(gè)單元是有特定意義的: 1,0000H單元:上電,復(fù)位后的啟動地址; 2,0003H單元:外部中斷INT0的入口地址; 3,000BH單元:定時(shí)器T0的中斷入口地址; 4,0013H單元:外部中斷INT1的入口地址;

33、 5,001BH單元:定時(shí)器T1的中斷入口地址; 6,0023H單元:串行口中斷的入口地址.,1.4.2 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器RAM 內(nèi)部RAM的256B分為低128B和高128B. 其中低128B中有 1,工作寄存器區(qū);2,位尋址區(qū);3,便箋區(qū). 高128B中僅僅使用了小部分做特殊功能寄存器SFR用. 注意: 1,SFR不同于一般的數(shù)據(jù)RAM,它不是用于存儲數(shù)據(jù),而是用來存儲和表 征單片機(jī)內(nèi)部幾個(gè)邏輯部件的特征,狀態(tài)等重要信息. 2,在使用RAM時(shí),要注意字節(jié)地址和位地址的概念. 3,訪問內(nèi)部RAM的指令為 MOV 指令. 1.4.3 外部數(shù)據(jù)存儲器 在硬件具備的條件下,MCS-51單片機(jī)可以使用

34、64KB的外部數(shù)據(jù)存儲器.如果要訪問外部數(shù)據(jù)存儲器RAM時(shí),只能使用間址的尋址方式. 間址寄存器有R0,R1或DPTR.前者尋址范圍為256KB(00H-FFH);后者為64KB(0000H-FFFFH).使用的指令是 MOVX.,返回第1章主菜單,1.5 震蕩器、時(shí)鐘電路和CPU的時(shí)序,1.5.1 震蕩器、與時(shí)鐘電路,1.5.2 MCS-51單片機(jī)的時(shí)序,1.5.3 訪問外部程序存儲器ROM的時(shí)序,1.5.4 訪問外部數(shù)據(jù)存儲器RAM的指令時(shí)序,單字節(jié)單周期指令的時(shí)序,雙字節(jié)單周期指令時(shí)序,單字節(jié)雙周期指令的時(shí)序,繼續(xù),MCS-51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成震蕩器的高增益反相放大器.在單片機(jī)引腳的X

35、TAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入和輸出端.與作為反饋元件的晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成了一個(gè)自激震蕩器(見右上圖). 如果使用外部震蕩器信號,其外來的信號加在XTAL1的引腳上(見右下圖).,XTAL1,XTAL2,XTAL2 XTAL1,NC,外時(shí)鐘,使用外時(shí)鐘時(shí)的電路連接,1.5.1 震蕩器、與時(shí)鐘電路:,返回,20P,20P,1.5.2 MCS-51單片機(jī)的時(shí)序,時(shí)鐘周期 ,T:時(shí)序中最小的時(shí)間單位.其值由外接晶體或外輸入時(shí)鐘來決定，其值為石英振蕩器頻率的倒數(shù)。 例如:在單片機(jī)外接1MH的晶體,則單片機(jī)的系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率為1M, 時(shí)鐘周期為1us. 機(jī)器周期:完成特定功能所需要的時(shí)間,

36、在MCS-51單片機(jī)中機(jī)器周期由12個(gè)時(shí)鐘周期構(gòu)成,并分為6個(gè)狀態(tài)(S1-S6),每個(gè)狀態(tài)又分為P1和P2兩拍.這樣一個(gè)機(jī)器周期的12個(gè)震蕩周期可以表示為: S1P1,S1P2,S2P1,S2P2,S3P1,S3P2 S6P1,S6P2 將12個(gè)震蕩周期用6個(gè)狀態(tài)和2拍來替代。,T,S1,S1,S6,S5,S4,S3,機(jī)器周期,指令周期:這是時(shí)序圖中最大的時(shí)間單位,既執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間.在MCS-51系統(tǒng)中,不同的指令它所包含的機(jī)器周期數(shù)不同.它們分別是: 1,單機(jī)器周期指令; 2,雙機(jī)器周期指令; 3,四機(jī)器周期指令 我們知道:一個(gè)機(jī)器周期包含了12個(gè)震蕩周期.如果我們使用一個(gè)12M的

37、晶體震蕩器,那么: 一個(gè)機(jī)器周期為1us, 兩個(gè)機(jī)器周期為2us, 四個(gè)機(jī)器周期為4us. 可見一條指令的運(yùn)算速度與它所包含的機(jī)器周期數(shù)有關(guān).機(jī)器周期數(shù)越少,執(zhí)行的速度就越快.在MCS-51單片機(jī)的指令系統(tǒng)中,除了乘、除法指令為四個(gè)機(jī)器周期外,其余都是單周期和雙周期指令.,返回,指令的字節(jié)數(shù)與指令周期之間的關(guān)系： 在MCS-51單片機(jī)的指令系統(tǒng)中有： 單字節(jié)； 雙字節(jié)； 三字節(jié)指令。 在MCS-51的111條指令中,可以分為六種基本的時(shí)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.,指令特點(diǎn):

38、在程序存儲器ROM中僅占一個(gè)存儲單元。 在ALE第一次有效(S2P1)時(shí),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(shí),封鎖PC加一,使第二次讀數(shù)無效.可見: 1, ALE信號對應(yīng)這從ROM中讀指令,所以在一個(gè)機(jī)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(shí)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(shí)序:,機(jī)器周期,讀操作碼一,讀操作無效,ALE,返回,S1,S2,S6,S5,S4,S3,指令特點(diǎn):一條指令長度為兩個(gè)字節(jié)，并存儲在ROM相鄰的兩個(gè)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

39、碼. 在ALE第一次有效時(shí),CPU 從ROM的n單元中取出指令的第一個(gè)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(shí),從ROM的n+1單元取出指令的第二個(gè)字節(jié)OP1-2送入IR進(jìn)行譯碼,并產(chǎn)生對應(yīng)的操作.最后在S6P2時(shí)完成本條指令的運(yùn)行.,S1,S2,S6,S5,S4,S3,機(jī)器周期,讀操作碼一,讀操作碼二,OP1-2,OP1-1,n+1 n,程序ROM,PC,雙字節(jié)單周期指令時(shí)序,ALE,返回,指令特點(diǎn):單字節(jié), 需要兩個(gè)機(jī)器周期運(yùn)行.如: INC DPTR DPTR為兩個(gè)8位的寄存器,加一時(shí),必須分兩步完成.既第一步 DPL加

40、一,如果DPL加一有進(jìn)位則還要進(jìn)行第二步對DPH加一. 在指令周期的第一個(gè)ALE時(shí),將ROM中的操作碼OP取出, 經(jīng)IR譯碼后得知為單字節(jié)雙周期指令,所以一面執(zhí)行該指令, 同時(shí)封鎖后面三次ALE有效時(shí)的PC+1,在第二個(gè)機(jī)器周期的S6P2時(shí),完成操作.,S1,S2,S6,S5,S4,S3,機(jī)器周期1,讀操作碼,讀無效,S1,S2,S6,S5,S4,S3,讀無效,讀無效,機(jī)器周期2,單字節(jié)雙周期指令的時(shí)序,ALE,返回,設(shè):單片機(jī)使用片外ROM,且要執(zhí)行的是一條 : movc a,a+dptr指令.（設(shè)a+dptr=2000H）,/PSEN P2口 MCS- 51 P0口 ALE,D7 D0 C

41、P,/CS A15 A8 64K ROM A7 A0 D0D7,A15-A8(PC),A7-A0,OP,A7-A0,常數(shù),/Psen,P2口,P0 口,1.5.3 訪問外部程序存儲器ROM的時(shí)序:,S1,S2,S6,S5,S4,S3,ALE,A15-A8 (DPTR+A),返回前一次,74LS373,1,在S2P1時(shí)刻,P2口輸出外部ROM的高八位地址A15-A8,P0口輸出低八位地址A7-A0, 這時(shí)地址是由程序計(jì)數(shù)器PC提供的ROM中的指令地址; 2,在ALE的下降沿,P0口的數(shù)據(jù)(低八位地址)被鎖存到74LS373中. 3,在S3P2到S4P1期間,/psen變低電平時(shí),外部程序ROM被

42、選中, 數(shù)據(jù)輸出端的三態(tài)門被打開,被選中單元中的指令movc送到P0口上,且在S4P2時(shí)指令經(jīng)P0口送至CPU的IR中. 4,CPU對指令譯碼后,在S4P2時(shí)進(jìn)行常數(shù)地址計(jì)算并由P0、P2口輸出. 5,在S5P2時(shí),ALE將常數(shù)地址的低八位鎖存 6,在S6P1時(shí),外部ROM被再次選種打開,按照單片機(jī)所提供的16位常數(shù)地址,將外部ROM中的常數(shù)經(jīng)P0口在S6P2時(shí)刻送入累加器A.,返回上一頁,返回,設(shè)外部RAM2000H單元中有一個(gè)數(shù)x,且DPTR中已存有該數(shù)地址2000H.則CPU 執(zhí)行外部ROM中的指令: MOVX A,DPTR ;將外RAM的x送A,/WR /RD P2口 MCS-51 P

43、1口 ALE,D7 D0 /CP,/WR /RD A15 A8 A7 A0 64KRAM D0D7,S1,S2,S6,S5,S4,S3,S1,S2,S6,S5,S4,S3,ALE,Psen,A15-A8(PC),A15-A8(DPH),A7-A0,指令,A7-A0,數(shù)據(jù),RD,P2口,P0口,選中外部RAM,1.5.4 讀外部數(shù)據(jù)存儲器RAM的指令時(shí)序,返回前一次,1, 在S2P2時(shí),ALE的第一個(gè)下降沿將P0口輸出的外程序ROM的低八位地址鎖存到74LS373鎖存器中； 2, 在S3P2的Psen為低電平時(shí),選中外ROM,并根據(jù)單片機(jī)P0、P2口輸出的16位地址選中movx指令(單字節(jié)),通

44、過P0口送至單片機(jī)內(nèi)部IR中譯碼.經(jīng)譯碼后產(chǎn)生下列的一系列操作； 3, CPU將DPTR中的高8位(20H)送P2口輸出,低八位(00H)經(jīng)P0口輸出,節(jié)在S5P1時(shí)ALE第二次下降沿時(shí),將P0口的低八位地址鎖存； 4, 在第二個(gè)機(jī)器周期的S1-S3中單片機(jī)輸出/RD信號（低電平）,選中外部RAM,并根據(jù)單片機(jī)提供的2000H 這16位地址中取出數(shù)據(jù)x. 5, CPU在S2-S3期間,將外部RAM2000H單元送到P0口上的數(shù)據(jù)送入累加器A中.,上一頁,上述過程可以分成兩個(gè)指行的階段: 1, 根據(jù)PC所指定的程序存儲器的地址,將movx指令從片 外ROM中取出; 2, 經(jīng)譯碼后將DPTR提供的

45、外數(shù)據(jù)存儲器RAM中的數(shù)據(jù) 地址取出數(shù)據(jù),經(jīng)P0口送累加器A. 在第一階段CPU產(chǎn)生/Psen信號用來選通外部程序存儲器ROM; 在第二階段CPU輸出/RD信號(低電平),用來選通并讀取外部數(shù)據(jù)存儲器RAM的數(shù)據(jù).,返回,1.6 輸入輸出端口,在MCS-51單片機(jī)的四個(gè)端口都是具有輸出鎖存功能的雙向端口,這些鎖存器的位置都在SFR中,其地址分別為:80H、90H、A0H 、B0H.出于系統(tǒng)的考慮,在硬件設(shè)計(jì)上對每一個(gè)端口都有不同的要求,所以每一個(gè)端口又具有不同的特點(diǎn).,1.6.1 P0口,P0口的位結(jié)構(gòu)圖,P0口的工作原理,1.6.2 P1口,1.6.3 P2口,1.6.4 P3口,1.6.5

46、 并行端口在使用時(shí)應(yīng) 注意的幾個(gè)問題,單片機(jī)與繼電器等大電流負(fù)載的接口,繼續(xù),MCS-51邏輯圖,1.6.1 P0口:,特點(diǎn):“通用數(shù)據(jù)I/O端口”和“地址、數(shù)據(jù)復(fù)用總線”端口. 1，在作為通用數(shù)據(jù)I/O端口時(shí),具有較強(qiáng)的驅(qū)動能力(8個(gè)TTL負(fù)載),與MOS負(fù)載連接時(shí),需要外接一個(gè)上拉電阻。 2，作為“地址、數(shù)據(jù)復(fù)用總線”使用時(shí),P0口首先輸出外部存儲器的低八位地址,然后再變?yōu)閿?shù)據(jù)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入或輸出.此時(shí)，P0口不能再作為通用I/O口。,返回,P0口的位結(jié)構(gòu)圖,D Q 鎖存器 CL /Q,P0.x 引腳,Vcc,地址/數(shù)據(jù) 1/0,控制(=0時(shí)),讀鎖存器,讀引腳,內(nèi)部總線,寫鎖存器,M

47、UX (控制=0時(shí)),硬件組成： 1，一個(gè)輸出鎖存器（D型觸發(fā)器）； 2，二個(gè)三態(tài)門（控制讀引腳或讀鎖存器）； 3，與門和MUX等元件組成的輸出控制電路； 4，一對場效應(yīng)晶體管FET構(gòu)成的輸出電路.,Vcc,返回,返回前一次,1，P0口的I/O操作；,2，P0口的總線方式,1，P0口的I/O操作（通用I/O端口）,在P0口作為通用I/O端口時(shí),控制電路中的“控制”為“0”電平,多路開關(guān)MUX接入下方的鎖存器的/Q端。 由于與門的一個(gè)輸入端為“0”,所以它使上端的FET截止.這就是P0口在做I/O口時(shí)輸出為“漏極開路”的結(jié)構(gòu)原因. 輸出操作:在執(zhí)行以口為目標(biāo)的指令時(shí),數(shù)據(jù)送到鎖存器的“D”端,經(jīng)

48、“/Q”端送場效管應(yīng)輸出極.如:送“1”時(shí),/Q=“0”,使下端的FET截止.這樣出現(xiàn)輸出極的兩個(gè)FET全部截止.在這種情況下必須在端口線上外加上拉電阻.這樣在上拉電阻的作用下,使端口為高電平.同理,若總線向口送“0”時(shí),鎖存器的/Q=1,使下端的FET導(dǎo)通(上面的FET仍然截止),這樣端口呈現(xiàn)“0”電平.,返回結(jié)構(gòu)圖,輸入操作（讀引腳，讀鎖存，輸入前寫一） a,讀引腳:讀外部送到端口引腳的電平,即通常所說的輸入操作（如：MOV A,P0）.此時(shí),單片機(jī)控制“讀引腳”的三態(tài)門,使引腳處的外部電平經(jīng)三態(tài)門送入內(nèi)部總線. b,讀鎖存器:將進(jìn)行讀鎖存器并進(jìn)行處理，最后再寫回鎖存器的操作稱之為： “讀

49、修改寫”操作。在這種情況下, 讀入的數(shù)據(jù)不是來自引腳，而是端口內(nèi)部的鎖存器的內(nèi)容。 當(dāng)前面完成一次端口的輸出后，要再將前面輸入的狀態(tài)取回來，進(jìn)行再處理，然后重新輸出，在MCS-51的指令系統(tǒng)中這種“讀修改寫”的操作有: ORL 、XRL 、JBC 、CPL 、INC 、DEC 、DJNZ 、MOV Px,y 、 CLR Px,y和SET Px,y。 如： ORL P0,A ;P0 A P0,返回結(jié)構(gòu)圖,P0. X,c，輸入時(shí)應(yīng)先寫“1”：在端口電路中,可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)問題:端口在輸入（讀引腳）時(shí),原來鎖存器的狀態(tài)可能要影響引腳電平的輸入.例如:原來鎖存器的狀態(tài)為“0”態(tài),既輸出極的下端FET是飽和

50、狀態(tài),這樣如果外電路向引腳輸入高電平時(shí),電路將不能正確讀入.要解決的方法就是讓下端的FET截止,既事先向端口寫一個(gè)“1”. 請注意下面的一段程序： MOV A，#0FFH；0FFH送累加器A MOV P0，A ；向P0口“寫1” MOV A,P0 ；從P0口輸入數(shù)據(jù)到A 你能正確的分析出指令的操作嗎？,返回結(jié)構(gòu)圖,2,P0口的總線方式（系統(tǒng)使用外存儲器時(shí)）,控制電路的“控制”=1,此時(shí)與門打開,MUX接向“地址/數(shù)據(jù)”信號.在這種情況下,輸出極的兩個(gè)FET都處于正常的工作狀態(tài) 。 訪問外部存儲器的指令movx、movc ，就是使用P0口來輸出外部存儲器的低八位地址和輸入、輸出存儲器的數(shù)據(jù)?？梢?/p>

51、從：訪問外部程序存儲器ROM的時(shí)序； 讀外部數(shù)據(jù)存儲器RAM的指令時(shí)序中來清楚的觀察P0口作為“地址/數(shù)據(jù)復(fù)用”總線的工作特點(diǎn)。 在進(jìn)行單片機(jī)的硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，如果使用了外部存儲器（或使用movx指令來訪問外部接口電路）時(shí)，P0口成為整個(gè)系統(tǒng)的地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線。換句話，P0口不能再作為通用的I/O端口的形式直接與外部連接。,返回結(jié)構(gòu)圖,1, 做通用數(shù)據(jù)I/O端口時(shí),輸出級上端的FET處于截止?fàn)顟B(tài),所以與MOS器件連接時(shí),必須接“上拉電阻”,否則不能正確的輸出高電平; 2,在輸入操作前,為了保證輸入正確，必須先向端口“寫1”; 3,“讀引腳”與“讀鎖存器”是不同的兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。凡是“讀修改寫

52、” 的操作,CPU讀的都是端口鎖存器中的數(shù)據(jù)。 4,為了提高電路的可靠性,端口引腳不要直接與三極管一類的器件直接連接,應(yīng)加隔離電路或與三極管之間加一個(gè)電阻. 5,在總線方式時(shí),P0口不能再做通用的I/O端口。它分時(shí)輸出地址、數(shù)據(jù)總線的信息（此時(shí)引腳不用外接上拉電阻）。,返回,返回結(jié)構(gòu)圖,P0口特點(diǎn)小結(jié):,特點(diǎn)：單純的通用I/O端口,負(fù)載能力為3個(gè)TTL輸入。與P0口的區(qū)別在于內(nèi)部具有上拉電阻，所以輸出時(shí)不用外接上拉電阻。,1.6.2 P1口的位結(jié)構(gòu)圖,D Q 鎖存器 CL /Q,P1.x 引腳,Vcc,讀鎖存器,讀引腳,內(nèi)部總線,寫鎖存器,內(nèi)部上拉電阻,返回,返回前一次,1.6.3 P2口 特

53、點(diǎn)： “通用數(shù)據(jù)I/O端口”和“高八位地址總線”端口,D Q 鎖存器 CL /Q,P2.x 引腳,Vcc,地址/數(shù)據(jù) 1/0,控制,讀鎖存器,讀引腳,內(nèi)部總線,寫鎖存器,MUX (地址/數(shù)據(jù)=0),內(nèi)部上拉電阻,返回上一次,與P0口一樣，P2口在系統(tǒng)使用外部存儲器時(shí)，做高八位的地址總線。 應(yīng)當(dāng)注意的是：僅使用外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，P2口分兩種情況： 1，僅僅使用256B的外部RAM時(shí)，既使用movx a,r0指令訪問外部RAM，此時(shí)用8位的寄存器R0或R1作間址寄存器，這時(shí)P2口無用，所以在這種情況下，P2口仍然可以做通用I/O端口。 2，如果訪問外部ROM或使用大于256BRAM時(shí)，P2口必須作

54、為外存儲器的高八位地址總線。 如：movx a，dptr ；訪問外部數(shù)據(jù)存儲器 movc a，a+dptr ；訪問外部程序存儲器 這里使用了16位的寄存器DPTR,上一頁,返回,1.6.4 P3口 特點(diǎn)：通用I/O端口、多用途端口,在多用途情況下，P3口分別作為串行口、外中斷輸入、外部計(jì)數(shù)輸入和系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)使用的WR和RD信號的端口。在這種情況下，鎖存器Q端為“1”電平以保證與門是打開的。 在通用I/O模式下，“替代輸出功能”端為“1”電平，以保證與門打開。,D Q 鎖存器 CL /Q,P3.x 引腳,替代輸出功能,讀鎖存器,讀引腳,內(nèi)部總線,寫鎖存器,MUX (地址/數(shù)據(jù)=0),Vcc,返回,

55、1.6.5 并行端口在使用時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問題,“拉電流”還是“灌電流”-與大電流負(fù)載的連接 (我們以美國ATMEL公司生產(chǎn)的AT8951為例) 1, 使用灌電流的方式與電流較大的負(fù)載直接連接時(shí), 端口可以吸收約20mA的電流而保證端口電平不高于0.45V（見右上圖）。 2,采用拉電流方式連接負(fù)載時(shí)，AT89C51所能提供“拉電流”僅僅為80A，否則輸出的高電平會急劇下降.如果我們采用右下圖的方式，向端口輸出一個(gè)高電平去點(diǎn)亮LED，會發(fā)現(xiàn)，端口輸出的電平不是“1”而是“0”！ 當(dāng)然，不是所有的單片機(jī)都是這樣，PIC單片機(jī)就可以提供30mA的拉電流和灌電流。單對于大多數(shù)IC電路，最好還是使用“灌電

56、流”去推動負(fù)載。,Px.y,Vdd,Px.y,Vdd,Vdd,灌電流方式 輸出”0”點(diǎn) 亮LED,拉電流方式 輸出高電平 點(diǎn)亮LED,返回,單片機(jī)與繼電器等大電流負(fù)載的接口,我們知道:AT89C51的端口可以吸收約20mA的電流.對于繼電器等大于20mA的負(fù)載,單片機(jī)可以采用右圖的接法,用一個(gè)三極管來承擔(dān)負(fù)載所需的大電流. 若于負(fù)載電流易造成干擾單片機(jī)的環(huán)境,應(yīng)采用右下圖”光電隔離”的方式.其中: A 、 B兩處沒有 任何電的聯(lián)系.,Px.y,J,Vcc,Vdd,負(fù)載,Vcc,Px.y,A,B,返回,1.7 MCS-51單片機(jī)的定時(shí)/計(jì)數(shù)器,定時(shí)/計(jì)數(shù)器工作方式與原理:,1.7.1 定時(shí)/計(jì)數(shù)器的四種工作模式,1.7.2 MCS-51定時(shí)/計(jì)