《片机系统设计》PPT课件.ppt

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1、单片机系统设计技术单片机系统设计技术主讲教师：栗 华山东大学信息科学与工程学院大学生电子设计竞赛培训大学生电子设计竞赛培训1单片机系统设计的重要性：单片机系统设计的重要性：在工业测、控领域中，单片机作为智能测在工业测、控领域中，单片机作为智能测控系统的控系统的“大脑大脑”，占据了核心位置的地位。，占据了核心位置的地位。在电子设计竞赛中，往往设计的对象也都是智在电子设计竞赛中，往往设计的对象也都是智能测控系统，自然，单片机系统的设计也就具能测控系统，自然，单片机系统的设计也就具有成了系统设计中一个至关重要的组成部分。有成了系统设计中一个至关重要的组成部分。2在前期单片机原理与应用课程的基础上，在

2、前期单片机原理与应用课程的基础上，在前期单片机原理与应用课程的基础上，在前期单片机原理与应用课程的基础上，扩展介绍利用单片机扩展介绍利用单片机扩展介绍利用单片机扩展介绍利用单片机这一智能单元来设计一个智能这一智能单元来设计一个智能这一智能单元来设计一个智能这一智能单元来设计一个智能电子系统时所需要电子系统时所需要电子系统时所需要电子系统时所需要的各种接口知识、单元知识、和的各种接口知识、单元知识、和的各种接口知识、单元知识、和的各种接口知识、单元知识、和系统实现时所需要的各种系统知识系统实现时所需要的各种系统知识系统实现时所需要的各种系统知识系统实现时所需要的各种系统知识，使大家不仅使大家不仅

3、使大家不仅使大家不仅学习并理解单片机，更要学会如何使用单片机来构学习并理解单片机，更要学会如何使用单片机来构学习并理解单片机，更要学会如何使用单片机来构学习并理解单片机，更要学会如何使用单片机来构建我们自己的应用系统建我们自己的应用系统建我们自己的应用系统建我们自己的应用系统，让单片机按照我们的意图，让单片机按照我们的意图，让单片机按照我们的意图，让单片机按照我们的意图来为我们服务。从而，为大家参加电子设计大赛，来为我们服务。从而，为大家参加电子设计大赛，来为我们服务。从而，为大家参加电子设计大赛，来为我们服务。从而，为大家参加电子设计大赛，在规定的时间内完成智能电子系统的设计与实现储在规定的

4、时间内完成智能电子系统的设计与实现储在规定的时间内完成智能电子系统的设计与实现储在规定的时间内完成智能电子系统的设计与实现储备足够的经验知识和应用技能备足够的经验知识和应用技能备足够的经验知识和应用技能备足够的经验知识和应用技能，最终能够在电子，最终能够在电子，最终能够在电子，最终能够在电子设计大赛中取得良好的成绩，为以后的职业生涯也设计大赛中取得良好的成绩，为以后的职业生涯也设计大赛中取得良好的成绩，为以后的职业生涯也设计大赛中取得良好的成绩，为以后的职业生涯也能够奠定良好的基础。能够奠定良好的基础。能够奠定良好的基础。能够奠定良好的基础。培训目的：培训目的：3（1 1）单片机基本知识的回顾

5、）单片机基本知识的回顾）单片机基本知识的回顾）单片机基本知识的回顾，重点是回顾单片机的内部组成结构、特点以及在应用单片机的这些内部构件时应该注意的问题。（2 2）单片机有关接口设计方法及常用接口芯）单片机有关接口设计方法及常用接口芯）单片机有关接口设计方法及常用接口芯）单片机有关接口设计方法及常用接口芯片介绍片介绍片介绍片介绍，从系统设计的角度出发，以功能实现为依据，分类介绍一些常用的接口设计方法。（3 3）单片机系统设计有关技术）单片机系统设计有关技术）单片机系统设计有关技术）单片机系统设计有关技术，从系统实现的角度，介绍系统设计时应该考虑的一些问题，为了使系统能够长期可靠地运行应该采取哪些

6、技术。培训的内容：培训的内容：4第一章 单片机应用系统设计基础一、综述一、综述 1 1、单片机系统设计的内容、单片机系统设计的内容、单片机系统设计的内容、单片机系统设计的内容智能智能应用系统的设计一般包括应用系统的设计一般包括单片机系统设计单片机系统设计单片机系统设计单片机系统设计、接口接口接口接口设计设计设计设计和和多种类型的辅助电路多种类型的辅助电路多种类型的辅助电路多种类型的辅助电路（如：模拟信号调理电路、功率（如：模拟信号调理电路、功率驱动电路、电源电路等）设计内容。而单片机系统设计往往驱动电路、电源电路等）设计内容。而单片机系统设计往往是其中最主要、最复杂的设计部分。是其中最主要、最

7、复杂的设计部分。5 2 2、单片机的定义与特点、单片机的定义与特点、单片机的定义与特点、单片机的定义与特点 单片机全称为单片微型计算机（单片机全称为单片微型计算机（SingleChipMicrocomputer），又称微控制论器（），又称微控制论器（Micro-ControllerUnit）或嵌入式控制器（）或嵌入式控制器（EmbeddedController）。它是将传）。它是将传统计算机的各种基本组成部件（如：统计算机的各种基本组成部件（如：CPU、ROM、RAM、并行并行I/O口、串行口、串行I/O口、定时计数器、中断控制、系统时钟口、定时计数器、中断控制、系统时钟和系统总线控制等）微型

8、化并集成到一块芯片上的微型计算和系统总线控制等）微型化并集成到一块芯片上的微型计算机。机。单片机有体积小、集成度高、功能强、功耗低、性能价单片机有体积小、集成度高、功能强、功耗低、性能价单片机有体积小、集成度高、功能强、功耗低、性能价单片机有体积小、集成度高、功能强、功耗低、性能价格比高、易于实现各种智能系统格比高、易于实现各种智能系统格比高、易于实现各种智能系统格比高、易于实现各种智能系统。63、单片机的种类单片机的种类单片机的种类单片机的种类按按总线宽度分成总线宽度分成4位单片机、位单片机、8位单片机、位单片机、16位单片机、位单片机、32位单片机。位单片机。（1）4位单片机位单片机：主要

9、用于各种小型智能电子设备如：主要用于各种小型智能电子设备如：计算器、遥控器、玩具控制、电子钟、简单游戏机、游戏杆计算器、遥控器、玩具控制、电子钟、简单游戏机、游戏杆等。目前主要集中在日本的一些厂家如：等。目前主要集中在日本的一些厂家如：OKI的的MSM64164C、MSM64481、NEC的的75006x系列、系列、EPSON的的SMC62系列等。系列等。（2）8位单片机位单片机：用于各种中等智能电子设备，产品种：用于各种中等智能电子设备，产品种类最多、功能较强、性价比最高、应用最广泛。类最多、功能较强、性价比最高、应用最广泛。8位单片机位单片机分成两大类：一类是分成两大类：一类是MCS-51

10、系列及其兼容机，另一类是非系列及其兼容机，另一类是非MCS-51系列。系列。7（a）MCS51系列单片机：系列单片机：特点是结构简单、内部资源比较特点是结构简单、内部资源比较丰富，易学易用、资料齐全、应用广泛，是一种传统的单片丰富，易学易用、资料齐全、应用广泛，是一种传统的单片机。机。有：有：Intel的的8031、8051、8751，ATMEL的的89C5x系列系列和和89S5x等，等，WINBOND的的W77E5x、W78E5x，PHILIPS的的P87LPC7x、P89C5x、P87C5x，ST公司的公司的uPSD系列等。系列等。（b）非）非MCS51系列单片机：系列单片机：和和MCS-

11、51不兼容，有各自的不兼容，有各自的特点，如：特点，如：ATMEL公司的公司的AVR单片机单片机（常用的是（常用的是:Atmega32、Atmega64、Atmega128等，特点是：等，特点是：芯片上拥有芯片上拥有芯片上拥有芯片上拥有FlashFlash存储存储存储存储器器器器,一般不用外部扩展程序存储器一般不用外部扩展程序存储器一般不用外部扩展程序存储器一般不用外部扩展程序存储器.片内有片内有片内有片内有EEPROMEEPROM也方便也方便也方便也方便了数据的保存。采用增强的了数据的保存。采用增强的了数据的保存。采用增强的了数据的保存。采用增强的RISCRISC结构结构结构结构,使其具有高

12、速处理能使其具有高速处理能使其具有高速处理能使其具有高速处理能力力力力,在一个时钟周期内可执行复杂的指令在一个时钟周期内可执行复杂的指令在一个时钟周期内可执行复杂的指令在一个时钟周期内可执行复杂的指令,每每每每MHzMHz可实现可实现可实现可实现1MIPS1MIPS的处理能力的处理能力的处理能力的处理能力.另外还有一些丰富的外部接口如另外还有一些丰富的外部接口如另外还有一些丰富的外部接口如另外还有一些丰富的外部接口如A/DA/D、PWMPWM、SPISPI等）等）等）等）。8Motorola单片机单片机：从从M6800开始开始,开发了广泛的品种开发了广泛的品种,4位位,8位位,16位位32位的

13、单片机位的单片机,8位机位机M6805,M68HC05系列系列,8位增位增强型强型M68HC11,M68HC12,16位机位机M68HC16,32位机位机M683XX.Motorola单片机的特点之一是单片机的特点之一是在同样的速度下所用在同样的速度下所用在同样的速度下所用在同样的速度下所用的时钟频率较的时钟频率较的时钟频率较的时钟频率较IntelIntel类单片机低得多类单片机低得多类单片机低得多类单片机低得多,因而使得高频噪声低因而使得高频噪声低因而使得高频噪声低因而使得高频噪声低,抗抗抗抗干扰能力强干扰能力强干扰能力强干扰能力强,更适合于工控领域及恶劣的环境更适合于工控领域及恶劣的环境更

14、适合于工控领域及恶劣的环境更适合于工控领域及恶劣的环境.Motorola单片单片机在家电、汽车电子和通信产品领域应用较广。机在家电、汽车电子和通信产品领域应用较广。9MicroChip单片机单片机:MicroChip单片机的主要产品是单片机的主要产品是PIC16C系列和系列和17C系列系列8位单片机位单片机,CPUCPU采用采用采用采用RISCRISC结构结构结构结构,分别仅有分别仅有33,35,58条指令条指令,采用采用采用采用HarvardHarvard双总线结构双总线结构双总线结构双总线结构,运行速度快运行速度快,低工低工低工低工作电压作电压作电压作电压,低功耗低功耗低功耗低功耗,较大的

15、输入输出直接驱动能力较大的输入输出直接驱动能力较大的输入输出直接驱动能力较大的输入输出直接驱动能力,价格低价格低价格低价格低,小体小体小体小体积积积积.适用于用量大适用于用量大适用于用量大适用于用量大,档次低档次低档次低档次低,价格敏感的产品价格敏感的产品价格敏感的产品价格敏感的产品.在自动化设备在自动化设备,智能仪器仪表智能仪器仪表,工业控制等领域工业控制等领域,PIC系列单片机占据了主导系列单片机占据了主导地位地位.（3）16位单片机位单片机：总线宽度为：总线宽度为16位，位，CPU执行速度和效率都执行速度和效率都比比8位单片机都有很大提高。目前以位单片机都有很大提高。目前以Intel的的

16、MCS-96/196系列、系列、TITI公司的公司的公司的公司的MSP430MSP430系列系列系列系列、Motorola公司的公司的68HC11为主。主要为主。主要用于工业控制、智能仪器仪表、用于工业控制、智能仪器仪表、便携式电子设备便携式电子设备便携式电子设备便携式电子设备、智能、智能IC卡卡读写系统等领域。读写系统等领域。10（4）32位单片机位单片机：32位单片机是单片机市场的发展趋势，其位单片机是单片机市场的发展趋势，其特点是资源和接口更丰富、内部采用特点是资源和接口更丰富、内部采用特点是资源和接口更丰富、内部采用特点是资源和接口更丰富、内部采用RISCRISC架构和哈佛总线结架构和

17、哈佛总线结架构和哈佛总线结架构和哈佛总线结构，构，构，构，CPUCPU处理速度和处理能力更强、支持基于操作系统的开处理速度和处理能力更强、支持基于操作系统的开处理速度和处理能力更强、支持基于操作系统的开处理速度和处理能力更强、支持基于操作系统的开发，因此能够实现更加复杂的处理任务、人机界面也更灵活发，因此能够实现更加复杂的处理任务、人机界面也更灵活发，因此能够实现更加复杂的处理任务、人机界面也更灵活发，因此能够实现更加复杂的处理任务、人机界面也更灵活。ATMEL、MOTOROLA、SAMSUNG、HITACH等厂家都等厂家都有有32位单片机产品，这些产品一般以位单片机产品，这些产品一般以ARM

18、嵌入式处理器内核嵌入式处理器内核为基础（为基础（ARM公司自己并不生产嵌入式处理器，而是研究和公司自己并不生产嵌入式处理器，而是研究和发展嵌入式处理器的内核知识产权核，即发展嵌入式处理器的内核知识产权核，即IP核，然后将核，然后将IP核核的生产和使用许可协议卖给各的生产和使用许可协议卖给各IC生产厂家），所以生产厂家），所以32位单片位单片机一般都是指机一般都是指ARM系统。系统。11二、二、MCS-51单片机的内部资源单片机的内部资源系列系列片内存储器（字节）片内存储器（字节）定时器定时器计数器计数器并行并行I/OI/O串行串行I/OI/O中中断断源源片内片内ROMROM片内片内RAMRAM

19、无无有有ROMROM有有EPROMEPROMIntelIntelMCS-51MCS-51子系列子系列8031803180C3180C318051805180C5180C51(4K(4K字节字节)8751875187C5187C51(4K(4K字节字节)128128字节字节2x162x164x84x8位位1 15 5IntelIntelMCS-52MCS-52子系列子系列8032803280C3280C328052805280C5280C52(8K(8K字节字节)8752875287C5287C52(8K(8K字节字节)256256字节字节3x163x164x84x8位位1 16 6ATEMLA

20、TEML89C89C系列系列(常用型常用型)1051(1K)/2051(2K)/1051(1K)/2051(2K)/4051(4K)4051(4K)（2020条引脚条引脚DIPDIP封装）封装）1281282 215151 15 589C51(4K)/89C52(8K)89C51(4K)/89C52(8K)89C51(4K)/89C52(8K)89C51(4K)/89C52(8K)（40404040条引脚条引脚条引脚条引脚DIPDIPDIPDIP封装）封装）封装）封装）128/128/128/128/2562562562562/32/32/32/3323232321 1 1 15/65/65/

21、65/612ATMEL51单片机选型指南单片机选型指南DevicesDevicesFlash Flash(KBs)(KBs)IAPIAPISPISPEEPROM EEPROM(Kbytes(Kbytes)RAM RAM(Bytes(Bytes)Fmax Fmax(MHz)(MHz)VccVccI/O I/O PinsPinsUARTUART16B-16B-TimersTimersWDTWDTSPISPI(V)(V)AT89C2051AT89C2051 2-128242.7-6.01512-AT89C4051AT89C40514-128242.7-6.01512-AT89S51 AT89S51

22、4-YES-128334.0-5.53212Yes-AT89S52 AT89S52 8-YES-256334.0-5.53213Yes-AT89S8253AT89S8253 12-YES2256242.7-5.53213YesYesAT89C51ED2AT89C51ED264UARTAPI22048602.7-5.53213YesYesAT89C51RD2AT89C51RD264UARTAPI-2048602.7-5.53213YesYes13 1 1、程序存储器配置、程序存储器配置三、单片机的存储器配置三、单片机的存储器配置 （一）程序存储器（一）程序存储器14 2 2、与程序存储器配置有关

23、的伪指令：、与程序存储器配置有关的伪指令：伪指令：伪指令：指的是汇编程序用的一些控制信息的指令，它们只指的是汇编程序用的一些控制信息的指令，它们只能被汇编程序所识别，不是单片机的能被汇编程序所识别，不是单片机的CPU可执行的指令。可执行的指令。伪指令伪指令主要用来指定程序位置，定义一个数据块，为中间运主要用来指定程序位置，定义一个数据块，为中间运算结果保留一部分存储空间，或者定义一些变量的别名以及表算结果保留一部分存储空间，或者定义一些变量的别名以及表示程序的结束等。示程序的结束等。定位伪指令定位伪指令ORG格式：格式：标号：ORGmmm是一个是一个是一个是一个1616位二进制数，代表地址。位

24、二进制数，代表地址。位二进制数，代表地址。位二进制数，代表地址。功能：功能：它放在一段程序或数据块的前面，说明紧跟其后的它放在一段程序或数据块的前面，说明紧跟其后的它放在一段程序或数据块的前面，说明紧跟其后的它放在一段程序或数据块的前面，说明紧跟其后的程序段或数据块的起始地址就是指令中的程序段或数据块的起始地址就是指令中的程序段或数据块的起始地址就是指令中的程序段或数据块的起始地址就是指令中的1616位地址。位地址。位地址。位地址。15例如：例如：ORG0000HAJMPMAINORG0003HAJMPINT0_SORG000BHAJMPT0_SORG0013HAJMPINT1_SORG001

25、BHAJMPT1_SORG0023HAJMPSI_SORG0100H;MainprogramMAIN:MOVP1,#0FEHAJMP$INT0_S:RETI16 3 3、与常数表格定义有关的伪指令：、与常数表格定义有关的伪指令：功能：功能：在程序存储器从标号开始的连续单元开始定义一些字节数据单元，用来存放指令中指出的这些常数和字符。例如：例如：ORG2000HTAB1:DB30H,8AH,7FH,73DB5,A,BCD30H8AH7FH49H35H41H42H43H44H2000H2001H2002H2003H2004H2005H2006H2007H2008H（1）定义字节伪指令）定义字节伪指

26、令DB（DefineByte）格式：格式：标号：DBX1，X2，XnXi：单字节二进制、十进制、十六进制数，或以括起来的字符串，数据符号。17（2）、定义字伪指令）、定义字伪指令DW（DefineWord）格式：格式：标号：DWY1，Y2，YnYn：双字节二进制、十进制、十六进制数。功能：功能：同DB，不同的是为16位数据。执行汇编时，机器会自动按高8位先存入，低8位后存入的格式排列。例如：例如：ORG1500HTAB2:DW1234H,80H12H34H00H80H1500H1501H1502H1503H181 1、数据存储器配置、数据存储器配置 （二）数据存储器（二）数据存储器192 2、

27、内部存储器的分布、内部存储器的分布20（1）工作寄存器区）工作寄存器区00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通RAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区R0R2R1R3R4R5R6R707H02H01H00H06H04H05H03H08H1FH工作寄存器区工作寄存器区3工作寄存器区工作寄存器区2工作寄存器区工作寄存器区1工工作作寄寄存存器器区区00FH10H17H18H21n片内片内RAMRAM前前3232个单元个单元(00H1FH)(00H1FH)是工作寄存器是工作寄存器区区(由由P

28、SWPSW中的中的RS1,RS0RS1,RS0决定决定)CYACF0RS0OVPRS1PSW.7PSW.0PSW.4PSW.3例如：例如：SETBPSW.3;(PSW.3)1CLRPSW.4;(PSW.4)0其功能是将其功能是将PSW中的中的RS0置为置为1,RS1清清0，选择当前工作，选择当前工作寄存器区为寄存器区为1区区。2200H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通RAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区27H22H21H20H26H24H25H23H28H2FH单元地址单元地址

29、07060504030201000F0E0D0C0B0A090817161514131211101F1E1D1C1B1A191827262524232221202F2E2D2C2B2A292837363534333231303F3E3D3C3B3A393847464544434241407F7E7D7C7B7A7978位地址位地址总共总共128个可个可按位按位寻址寻址的位的位n片内片内RAMRAM中有中有128128个可按位寻址的位。个可按位寻址的位。位地址位地址:00H7FH :00H7FH 分布在分布在:20H2FH:20H2FH单元单元（2）位寻址区）位寻址区23位操作位操作又称布尔操作

30、，它是又称布尔操作，它是以位为单位进行的各种操作以位为单位进行的各种操作。MCS-51单片机内部设置了一个单片机内部设置了一个位处理器（布尔处理机）位处理器（布尔处理机），它，它有自己的有自己的累加器累加器C（PSW中的进位标志位中的进位标志位CY），自己的），自己的存储器存储器（即：内部（即：内部RAM中的中的20H2FH共共128个位，以及特殊功能寄存个位，以及特殊功能寄存器中的可以进行位寻址的各个位），同样，也有相应的位操作器中的可以进行位寻址的各个位），同样，也有相应的位操作指令集，共指令集，共17条条，用来完成，用来完成位传送，位运算和基于位的转移位传送，位运算和基于位的转移。位操作

31、指令中的位地址有位操作指令中的位地址有4种表示形式，以下表示的都是种表示形式，以下表示的都是PSW中的位中的位5：n直接地址方式直接地址方式（如，（如，0D5H）；）；n点操作符方式点操作符方式（如，（如，0D0H.5、PSW.5等）；等）；n位名称方式位名称方式（如，（如，F0，RS0，RS1）；n伪指令定义方式伪指令定义方式。24格式：格式：位地址别名位地址别名位地址别名位地址别名BITBIT位地址位地址位地址位地址 功能：功能：使程序中的所出现的位地址别名均表示使程序中的所出现的位地址别名均表示使程序中的所出现的位地址别名均表示使程序中的所出现的位地址别名均表示BITBIT后面的位地后面

32、的位地后面的位地后面的位地址。一般放置在程序开始的位置。址。一般放置在程序开始的位置。址。一般放置在程序开始的位置。址。一般放置在程序开始的位置。例如：例如：LEFTBITP1.0RIGHTBITP1.1ORG0100HSETBLEFT;左转左转LCALLWAIT30S;等待等待30秒秒CLRLEFTSETBRIGHT;右转右转位地址赋值伪指令位地址赋值伪指令BITBIT25（3）普通）普通RAM区区00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通RAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区26

33、堆栈：在片内在片内RAMRAM中，常常要指定一个专门的区中，常常要指定一个专门的区域来存放某些特别的数据域来存放某些特别的数据,它遵循顺序存取和它遵循顺序存取和后进先出后进先出(LIFO/FILO(LIFO/FILO）的原则）的原则,这个这个RAMRAM区叫区叫堆堆栈栈。功用：功用：1 1）子程序调用和中断服务时）子程序调用和中断服务时CPUCPU自动将当前自动将当前PCPC 值压栈保存，返回时自动将值压栈保存，返回时自动将PCPC值弹栈。值弹栈。2 2）保护现场）保护现场/恢复现场恢复现场3 3）数据传输）数据传输2700H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H8

34、0H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通RAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区SP栈顶栈顶下一个进栈的下一个进栈的数据将存在此数据将存在此数据数据进栈进栈已经进栈的数已经进栈的数据存放在此据存放在此初始初始SP复位后复位后 SP=07H SP=07H，数据，数据进栈时进栈时：首先：首先SPSP自动增自动增 1 1 ，放进数据放进数据，SPSP仍指着仍指着栈顶栈顶堆栈区由特殊功能寄存器堆栈区由特殊功能寄存器堆栈指针堆栈指针SPSP管理管理 堆堆栈区可以安排在栈区可以安排在 RAM RAM区任意位置，一般不安排在工作区任意位置，一般不安排在工作寄存器区和可按

35、位寻址的寄存器区和可按位寻址的RAMRAM区，通常区，通常放在放在RAMRAM区的靠区的靠后的位置后的位置。89C51的堆栈一般设在的堆栈一般设在30H7FH的范围的范围内。内。入栈入栈28从堆栈取出数据时从堆栈取出数据时：取出取出的数据是的数据是最近放进去的一个数据，也就是最近放进去的一个数据，也就是当当前栈顶的数据。然后前栈顶的数据。然后SPSP再自动减再自动减1 1，仍指着栈顶仍指着栈顶00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通RAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区SP栈顶栈顶

36、当前要出栈的数据当前要出栈的数据数据数据出栈出栈SP-1指向下一个指向下一个将要出栈的数据将要出栈的数据初始初始SP出栈出栈29n 特殊功能寄存器特殊功能寄存器(SFR)(SFR)，又称专又称专用寄存器。它专用于控制、管理单片用寄存器。它专用于控制、管理单片机内部算术逻辑部件、并行机内部算术逻辑部件、并行I/OI/O口锁口锁存器、串行口数据缓冲器、定时器存器、串行口数据缓冲器、定时器/计数器、中断系统等功能模块的工作计数器、中断系统等功能模块的工作，SFRSFR的地址空间为的地址空间为80H80HFFHFFH。n MCS-51MCS-51有有1818个专用寄存器个专用寄存器，其中其中3 3个为

37、双字节寄存器个为双字节寄存器，共占，共占2121个字节个字节。MCS-52MCS-52有有2121个专用寄存器个专用寄存器，其中其中5 5个个为双字节寄存器为双字节寄存器，共占共占2626个字节个字节。SFRSFR中共有中共有1212个专用寄存器可以位寻个专用寄存器可以位寻址址，他们的字节地址可以被他们的字节地址可以被8 8整除整除，共有共有9393个可寻址位个可寻址位。（4）特殊功能寄存器区）特殊功能寄存器区30注意：注意：除除A、B，DPTR外，其他外，其他SFR只能采用直接寻只能采用直接寻址方式。如：址方式。如：MOVA，P0。对于内部。对于内部RAM具有高具有高128字节即：字节即：8

38、0HFFH的的MCS-52单片机而言，这单片机而言，这些些RAM与与SFR地址重迭，只能用寄存器间接寻址访地址重迭，只能用寄存器间接寻址访问，而不能用直接寻址方式访问。问，而不能用直接寻址方式访问。3132四、四、CPU时序及有关概念时序及有关概念n 一一条条指指令令可可以以分分解解为为若若干干基基本本的的微微操操作作，而而这这些些微微操操作作所所对对应应的的脉脉冲冲信信号号，在在时时间间上上有有严严格格的的先先后后次次序序，这这些些次次序序就就是是计计算算机机的的时时序序。时时序序是是非非常常重重要要的的概概念念，它它指指明明单单片机内部以及内部与外部互相联系所遵循的规律。片机内部以及内部与

39、外部互相联系所遵循的规律。n 震荡周期：震荡周期：指为单片机提供定时信号的振荡源的周期。指为单片机提供定时信号的振荡源的周期。n 时钟周期时钟周期：又又称称状状态态周周期期或或S S周周期期，因因为为时时钟钟发发生生器器就就是是上上述述的的2 2分分频频触发器，所以它是振荡周期的两倍，触发器，所以它是振荡周期的两倍，33 机机器器周周期期：一个机器周期由6个状态（12个振荡脉冲）组成，即6个时钟贮存器期，12个振荡周期。指令周期：指令周期：指执行一条指令所占用的全部时间，一个指令周期通常含有14个机器周期。34单片机各种周期的相互关系 若若外外接接晶晶振振为为12MH12MHZ Z，MCS-5

40、1MCS-51单单片片机机的的四四个个周周期期的的具具体值为：体值为：n振荡周期振荡周期=1/12s1/12s；n时钟周期时钟周期=1/6s1/6s；n机器周期机器周期=1s1s；n指令周期指令周期=1 4s；35五、单片机的存储器访问五、单片机的存储器访问 （一）寻址方式（一）寻址方式寻址方式：寻址方式：指令中的操作数给出参与运算的数和数的地址，指令中的操作数给出参与运算的数和数的地址，确定操作数地址的方式确定操作数地址的方式为为寻址方式寻址方式。寻址方式的多少是计算机。寻址方式的多少是计算机功能强弱的重要标志。功能强弱的重要标志。MCS-51 MCS-51指令寻址方式主要有指令寻址方式主要

41、有7 7种：种：(1)寄存器寻址寄存器寻址(2)立即寻址立即寻址(3)寄存器间接寻址寄存器间接寻址(4)直接寻址直接寻址(5)基址寄存器变址寄存器间接寻址基址寄存器变址寄存器间接寻址(6)相对寻址相对寻址(7)位寻址位寻址361、寄存器寻址、寄存器寻址指令直接给出该寄存器名称，该寄存器的内容就是操作数，指令直接给出该寄存器名称，该寄存器的内容就是操作数，这种寻址方式就是这种寻址方式就是寄存器寻址寄存器寻址。采用寄存器寻址可以获得较高采用寄存器寻址可以获得较高的传送和运算速度。的传送和运算速度。寄存器寻址方式寻址范围：寄存器寻址方式寻址范围：（1）内部）内部RAM中的中的32个个工作寄存器工作寄

42、存器R0R7；（2）A、B、CY(或或C)、DPTR；例如：例如：MOVA，R0；（；（A）（R0）MOVDPTR,#1234H372、立即寻址、立即寻址操作数以常数的形式操作数以常数的形式出现，直接跟在操作码后面，以指令出现，直接跟在操作码后面，以指令字节的形式字节的形式存放在存放在ROM中，由于不需再去寄存器或存储器中中，由于不需再去寄存器或存储器中去取数，去取数，可以从指令机器码中立即得到可以从指令机器码中立即得到，因此，这种寻址方，因此，这种寻址方式为式为立即寻址立即寻址。立即数前面冠以立即数前面冠以“#”号号表示这是一个数，而不是地址。立表示这是一个数，而不是地址。立即数可以是即数可

43、以是8位，也可以是位，也可以是16位。如：位。如：MOVA，#0FHMOV P1，#00000111BMOV R3，#18立立即即数数主主要要用用来来给给寄寄存存器器或或存存储储器器赋赋初初值值，并并且且只只能能用用于于源操作数，而不能用作目的操作数源操作数，而不能用作目的操作数。383、直接寻址、直接寻址在指令直接给出操作数所在的存储单元的地址的寻址方在指令直接给出操作数所在的存储单元的地址的寻址方式称为式称为直接寻址直接寻址。直接寻址的寻址范围：直接寻址的寻址范围：（1）内部数据存储器的低）内部数据存储器的低128字节字节，00H7FH；如：；如：MOVA，40H；(A)(40H)（2）特

44、殊功能寄存器）特殊功能寄存器，注意除，注意除A、B，DPTR外，其他外，其他SFR只能采用直接寻址方式。如：只能采用直接寻址方式。如：MOVA，P0。394、间接寻址、间接寻址指令中指出某一个寄存器的内容作为操作数的地址的寻址方指令中指出某一个寄存器的内容作为操作数的地址的寻址方法叫做法叫做寄存器间接寻址寄存器间接寻址。寄存器间接寻址以符号。寄存器间接寻址以符号“”指明。指明。其寻址范围：其寻址范围：（1）以）以R0，R1为地址指针为地址指针，寻址内部寻址内部RAM007FH和外和外RAM的低的低256B；如：；如：MOVA，R0（2）以）以DPTR，或，或R0、R1（须用（须用P2指定高指定

45、高8位地址）为地址指位地址）为地址指针，针，寻址外部寻址外部RAM空间和扩展空间和扩展I/O口。口。如：如：MOVXA，R0；访问外部；访问外部RAM00HFFHMOVXDPTR，A；访问外部；访问外部RAM0000HFFFFH50HR02FHA50H2FH内部内部RAMMOVA，R0405、变址寻址、变址寻址以以基址寄存器基址寄存器（PC、DPTR）和变址寄存器和变址寄存器（A）的内容的内容作无符号数相加，形成作无符号数相加，形成16位地址位地址，该地址就是操作数所在的地该地址就是操作数所在的地址，这种寻址方式就是变址寻址。变址寻址常用来访问程序存址，这种寻址方式就是变址寻址。变址寻址常用来

46、访问程序存储器，完成储器，完成查询表格查询表格功能。两种形式功能。两种形式：MOVCA，A+PC；（；（A）（A）+（PC）MOVCA，A+DPTR；（；（A）（A）+（DPTR）例：例：MOVCA，A+DPTR416、相对寻址、相对寻址指令中给定地址的相对偏移量指令中给定地址的相对偏移量rel，以以PC当前值为基地址，当前值为基地址，加上加上rel所得结果为操作数实际地址所得结果为操作数实际地址的寻址方式的寻址方式为为相对寻址相对寻址。用用于程序存储器访问，常出现在相对转移指令中。于程序存储器访问，常出现在相对转移指令中。当前当前PC值值=PC源地址源地址+转移指令字节数转移指令字节数目的地

47、址目的地址=当前当前PC值值+rel。rel：有符号数，单字节补码，：有符号数，单字节补码，-128+127。负数表示向上。负数表示向上转移，正数表示向下转移。转移，正数表示向下转移。例如：例如：JZ08H，表示累加器，表示累加器A为零时，从源地址为零时，从源地址(设为：设为：2050H)向下转移向下转移10个字节。个字节。427、位寻址、位寻址MCS-51中具有一些可以直接寻址的位，并且可以对这些位中具有一些可以直接寻址的位，并且可以对这些位进行操作，进行操作，指令中直接给出位的地址指令中直接给出位的地址的寻址方式为的寻址方式为位寻址位寻址。位位寻址空间是：寻址空间是：内部内部RAM中的中的

48、20H2FH共共16个字节个字节128个位和个位和SFR中的中的93个位个位。例如：例如：SETBPSW.3;(PSW.3)1其功能是将其功能是将PSW中的中的RS0置为置为1。指令代码为：。指令代码为：D2HD3H，其中的第其中的第2个字节个字节D3H就是就是PSW.3的位地址的位地址。43 （二）程序存储器访问的有关指令（二）程序存储器访问的有关指令-ROM-ROM查表指令查表指令 (1)DPTR (1)DPTR (1)DPTR (1)DPTR内容内容内容内容为为为为基址基址基址基址程程序序存存储储器器除除存存放放程程序序外外，还还可可存存放放一一些些常常数数，这这些些常常数数的的数数据据

49、结结构构一一般般称称为为表表格格。查查表表指指令令就就是是把把存存放放在在程程序序存存储储器器（ROM）中中的的表表格格数数据据读读出出，传传送送到到累累加加器器A的的指指令令。查查表表指指令令采采用用变变址址寻寻址址方方式式，共共有有2条条指指令令，这这两两条条指指令令都都是是单单字字节节双双周周期期指令指令。MOVCA，A+DPTR；A（A）+（DPTR）44 (2)PC (2)PC (2)PC (2)PC 内容内容内容内容为为为为基址基址基址基址MOVCA，A+PC；A（A）+（PC）取出该单字节指令后取出该单字节指令后PCPC的内容增的内容增1 1，以增以增1 1后的当前值去后的当前值

50、去执行执行1616位无符号数加法，将获得的基址与变址之和作为位无符号数加法，将获得的基址与变址之和作为1616位的程序存储器地址位的程序存储器地址。然后将该地址单元的内容传送到累。然后将该地址单元的内容传送到累加器加器A A。指令执行后。指令执行后PCPC的内容不变。的内容不变。优点：优点：不改变不改变PCPC的状态，根据的状态，根据A A的内容取表格常数。的内容取表格常数。缺点：缺点：（a a）表格只能存放在查表指令以下的）表格只能存放在查表指令以下的256256个单元内。个单元内。（b b）当表格首地址与本指令间有其他指令时，须）当表格首地址与本指令间有其他指令时，须用调整偏移量，调整量为