单片机原理与应用.pptx

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1、第二章MCS-51单片机的硬件结构与工作原理第二章第1页/共385页第三章指令系统与程序设计第三章第2页/共385页第四章MCS51定时计数器及其应用第四章第3页/共385页第五章串行接口第五章第4页/共385页第六章MCS-51单片机的系统扩展第六章第5页/共385页第七章单片机应用系统接口技术第七章第6页/共385页第八章数模与模数转换电路第八章第7页/共385页课程简介：“单片机原理及应用”是一门实践性、应用性很强的技术基础课，通过本课程的学习，使学生较好地掌握MCS-51系列单片微型计算机的基本结构、工作原理、接口技术和应用等方面的知识。掌握单片机应用系统的设计和应用程序的设计方法，学

2、习单片机应用于工业测控等方面的基本技术。并通过实践环节的学习，学会单片机应用系统的设计和调试方法。为将来从事自动测控技术、智能电器、电子、检测等工业领域相关工作，进行各种智能化电子产品的设计和研发等提供技术准备，奠定坚实的技术基础。单片机原理与应用单片机原理与应用 第8页/共385页单片机原理与应用单片机原理与应用 第一章1-9教学内容：n单片微型机的基本工作原理单片微型机的基本工作原理n汇编语言程序设计方法汇编语言程序设计方法n单片微型计算机应用单片微型计算机应用n单片微型计算机应用系统设计方法单片微型计算机应用系统设计方法学习方法？第9页/共385页单片机原理与应用单片机原理与应用 第一章

3、1-10第一章绪论讲授内容：讲授内容：1.1.有关微型计算机、单片机的概念有关微型计算机、单片机的概念2.2.单片机的一般结构及特点单片机的一般结构及特点3.3.单片机的发展过程单片机的发展过程4.4.常用单片机系列简介常用单片机系列简介5.5.单片机的应用领域单片机的应用领域6.6.数制、码制复习数制、码制复习本章重点：本章重点：1.1.微处理器、微机和单片机的基本概念、单片机的结构特微处理器、微机和单片机的基本概念、单片机的结构特单片机特点与应用。单片机特点与应用。2.2.数制、码制数制、码制第10页/共385页回 顾：有关微型计算机的基础知识 硬件：微处理器，存储器，总线，硬件：微处理器

4、，存储器，总线，I/OI/O接口接口软件：系统软件，应用软件软件：系统软件，应用软件第一节 单片机及其发展概述第一章1-11第11页/共385页计算机系统通常由多块印刷电路板制成：计算机系统通常由多块印刷电路板制成：主板显卡声卡存储器接口网卡输入输出接口内存条CPU第12页/共385页CPUCPU芯片内存条存储器接口存储器芯片输入输出接口输入输出接口芯片定时计数器芯片A/D、D/A芯片单板机印刷电路板第一章1-13第13页/共385页单硅晶片CPU存储器控制电路定时器时钟电路I/O口单片机第一章1-14第14页/共385页第一节 单片机的特点与发展概述 第一章1-15一、微处理器、微机和单片机

5、的概念微处理器（Microprocessor）微型计算机的控制和运算器部分；微型计算机（Microcomputer）有完整运算及控制功能的计算机，包括微处理器、存储器、输入/输出(I/O)接口电路以及输入/输出设备等；单片机单片机(single chip microcomputer)(single chip microcomputer)直译为单片微型计算机，它将直译为单片微型计算机，它将CPUCPU、RAMRAM、ROMROM、定时器、定时器/计数器、输入计数器、输入/输出输出(I/O)(I/O)接口电路、中断、串行通接口电路、中断、串行通信接口等主要计算机部件集成在一块大规模集成电路芯片上，

6、组成单片微型信接口等主要计算机部件集成在一块大规模集成电路芯片上，组成单片微型计算机简称单片机计算机简称单片机 。单片机的形态只是一块芯片，但是它已具有了微型计算机的单片机的形态只是一块芯片，但是它已具有了微型计算机的组成结构和功能。由于单片机的结构特点，在实际应用中常常组成结构和功能。由于单片机的结构特点，在实际应用中常常将它完全融入应用系统之中，故而也有将单片机称为嵌入式微将它完全融入应用系统之中，故而也有将单片机称为嵌入式微控制器控制器(embedded microcon-troller)(embedded microcon-troller)。第15页/共385页二、单片机的一般结构及特

7、点第一章1-16一般单片机有2种基本结构形式：一种是在通用微型计算机中广泛采用的将程序存储器和数据 存 储 器 合 用 一 个 存 储 空 间 的 结 构，称称 为为 普普 林林 斯斯 顿顿(Princeton)(Princeton)结构或称冯结构或称冯诺依曼结构；诺依曼结构；另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构，称为哈佛(Har-vard)结构。Intel公司的MCS-51和80C51系列单片机采用的是哈哈佛佛结结构构。目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的结构较多。第16页/共385页第一章1-17单片机的特点：第一章1-17单片机的中央处理器单片机的中央处

8、理器(CPU)(CPU)和通用微处理器基本相同，和通用微处理器基本相同，只是增设了只是增设了“面向控制面向控制”的处理功能。例如：位处理、的处理功能。例如：位处理、查表、多种跳转、乘除法运算、状态检测、中断处理功查表、多种跳转、乘除法运算、状态检测、中断处理功能等，增强了控制的实用性和灵活性。能等，增强了控制的实用性和灵活性。第17页/共385页第一章1-18三、单片机的发展过程概述Intel8位单片机的发展第一代：以1976年推出的MCS-48系列为代表。第二代：以MCS-51的8051为代表的单片机，第三代：以51系列、AVR、PIC等为代表。一般根据控制应用需要一般根据控制应用需要:又可

9、设计成通用单片机、专用单片机又可设计成通用单片机、专用单片机 按内部数据总线的宽度按内部数据总线的宽度:单片机分为单片机分为4 4位、位、8 8位、位、1616位及位及3232位等。位等。第18页/共385页第一章1-19第二节 常用单片机系列简介 一、ATMEL单片机 ATMEL公司所生产的ATMEL89系列单片机（简称89系列单片机），就是基于Intel公司的MCS-5l系列而研制的，该公司的技术优势在于Flash存储器技术。应用较多的有：AT89C51AT89C51系列 STC89C51/52STC89C51/52系列 SST89SST89系列 AT-tinyAT-tiny、AT90/A

10、T90/、ATmegaATmega等系列的AVRAVR单片机这这些些都都是是是是一一种种可可下下载载的的FlashFlash单单片片机机，它它和和IBMIBM微微机机通通信信进行下载程序十分方便。进行下载程序十分方便。第19页/共385页二、PhilipsPhilips单片机PhilipsPhilips公司的的单片机都属于MCS-51MCS-51系列兼容的单片机。三、Maxim-Dallas单片机四、WinBond单片机五、Motorola单片机六、其他公司的单片机1）NEC单片机；2）东芝单片机；3）Epson单片机；提示：经常上网查询，关注发展动态第一章1-20第20页/共385页第三节

11、单片机的应用领域 一、单片机在智能仪器中的应用一、单片机在智能仪器中的应用 智智能能化化仪仪器器内内部部基基本本上上都都是是用用单单片片机机进进行行信信息息控控制制与与处处理理。特特别别是是近近年年来来出出现现的的数数字字信信号号处处理理器器DSPDSP是是一一种种速速度度极极高高的的单单片片机机，它它在在通通信信和和高高速速信信息息处处理理中中起起了了极极大大的的作作用用，从而扩展了单片机在智能仪器中的应用。从而扩展了单片机在智能仪器中的应用。二、单片机在过程控制中的应用二、单片机在过程控制中的应用第一章1-21第21页/共385页三、单片机与e-Home 家家用用电电器器的的嵌嵌入入式式结

12、结构构有有单单核核嵌嵌入入和和双双核核嵌嵌入入2 2种种。例例如如：一一般般电电脑脑电电饭饭煲煲，内内部部只只有有一一个个单单片片机机，这这种种控控制制系系统统是是单单核核嵌嵌入入；对对于于分分体体式式空空调调，室室内内机机与与室室外外机机中中分分别别有有1 1个个单单片片机，为双核嵌入结构。机，为双核嵌入结构。四、单片机与Internet各各类类家家用用电电器器和和智智能能装装置置，它它们们的的“心心脏脏”多多是是单单片片机机。由由于于单单片片机机芯芯片片品品种种达达数数百百种种，其其硬硬件件结结构构和和指指令令系系统统各各不不相相同同，不不能能直直接接接接入入InternetInterne

13、t网网络络。网网络络芯芯片片WebchipWebchip的的出出现现成成为为智智能能装装置置和和家家电电产产品品连连接接InternetInternet的的理理想想“桥桥梁梁”五、单片机的发展 1）强化指令功能2）增加各种接口部件3）提高专用程度第一章第一章1-22第22页/共385页（1）总线(BUS)总线是连接总线是连接CPUCPU与各功能部件并进行信息传递的公共通道。与各功能部件并进行信息传递的公共通道。总线通常分为三种，即数据总线总线通常分为三种，即数据总线(DB)(DB)地址总线地址总线(AB)(AB)和控制总和控制总线线(CB)(CB)。第一章1-23复习一：微型计算机的基本结构及

14、工作原理1.微型计算机的基本结构微型计算机由微处理器（）、存储器、输入输出接口（/接口）三部分主成，各部分用总线相连。第23页/共385页第一章1-242、输入输出(I/O)接口由于由于I/OI/O设备中类繁多，它们在速度、电平、功率、信设备中类繁多，它们在速度、电平、功率、信息形式等很多方面有很大差别，不能直接与息形式等很多方面有很大差别，不能直接与CPUCPU连接，必连接，必须经过须经过I/OI/O接口电路解决它们之间的匹配问题。接口电路解决它们之间的匹配问题。、储存器存储器分类存储器分类 存储器存储的信息存储器存储的信息 存储器的读写操作过程存储器的读写操作过程 第24页/共385页第一

15、章1-25（4）微处理器（）运算器运算器 寄存器阵列寄存器阵列 控制器控制器 内部总线内部总线 2.复习基本概念与常用术语（1 1）位）位(Bit)(Bit)位是计算中构成信息的最小单位，表示二进位是计算中构成信息的最小单位，表示二进制数中的某个数位制数中的某个数位“0 0”或或“1 1”。BitBit是是Binarg DigitBinarg Digit的缩的缩写。写。（2 2）字）字(Word)(Word)字是字是CPUCPU与输入与输入/输出设备和存储器之间传输出设备和存储器之间传送数据的基本单位，由若干位组成它与数据总线的宽度送数据的基本单位，由若干位组成它与数据总线的宽度(根根数数)一

16、致。一致。（3 3）字节）字节(Byte)(Byte)一字节为一字节为8 8位位(bit)(bit)。第25页/共385页第一章1-26（4 4）指令）指令(Instruction)(Instruction)：指规定计算机完成某种操作指规定计算机完成某种操作的命令。目前计算机只能直接识别由二进制编码的指令，的命令。目前计算机只能直接识别由二进制编码的指令，即机器码即机器码（5 5）指令系统）指令系统(Instnction Set)(Instnction Set)：指一台计算机所能识：指一台计算机所能识别的全部指令的集合。别的全部指令的集合。（6 6）程序）程序(Progrom)(Progrom

17、)：为完成特定任务而设计的一组指令：为完成特定任务而设计的一组指令有序的集合。有序的集合。（7 7）地址）地址(Address)(Address)地址指存贮单元的编号。地址指存贮单元的编号。（8 8）K K和和KBKB计算机的存储器容量较大，计算机的存储器容量较大，K K和和KBKB常用作计算常用作计算存储器存储器 容量的单位容量的单位 1K=210=1024;KB=1024Byte1K=210=1024;KB=1024Byte。（9 9）关于时序的概念关于时序的概念 所谓时序，就是计算机在工作过程中，所谓时序，就是计算机在工作过程中，CPUCPU控制器所控制器所发出的一系列控制信号在时间上的

18、相互关系。发出的一系列控制信号在时间上的相互关系。第26页/共385页第一章1-27复习内容二、计算机系统中的数制、码制复习1.数制及其互换 2.带符号数的表示法3.原码、反码、补码特点：8位二进制数表示原码、反码、补码的范围(-127+127、-127+127、-128+127)补码的运算在微型计算机中，带符号数用补码表示，减法可用补码相加来实现，运算结果为补码。.负数补码快速求法？、补码运算举例第27页/共385页 课间休息课间休息第28页/共385页主要内容主要内容：1.MCS-511.MCS-51单片机组成（结构、引脚功能）2.2.并行I/OI/O端口结构3.3.储器组织与操作4.MC

19、S-514.MCS-51单片机的中断系统1 1）中断系统概述2 2）中断的处理过程重点理解：重点理解：1.MCS-51系列单片机存储器结构特点2.单片机特殊功能寄存器的作用3.不同场合下单片机引脚的复用功能4.单片机的位处理功能及其作用第二章2-29第二章MCS-51单片机的硬件结构与工作原理第29页/共385页一、MCSMCS5151单片微机的硬件组成 第一节第一节 MCS-51MCS-51单片机的基本组成单片机的基本组成 1.1.中央处理单元中央处理单元CPUCPU（8 8位）：数据处理、位操作（位测试、置位、复位）位）：数据处理、位操作（位测试、置位、复位）2.2.只读存储器只读存储器R

20、OMROM（4K4K、8K8K、16K16K、32K32K、64K64K）3.3.随机存取存取器随机存取存取器RAMRAM（128B128B、256B256B、512B512B，1024B1024B）4.4.并行输入并行输入/输出口：输出口：I/OI/O（3232线）：系统总线、扩展外存、线）：系统总线、扩展外存、I/OI/O接口芯片接口芯片5.5.串行输入串行输入/输出口：输出口：UART UART （二线）：串行通信、扩展（二线）：串行通信、扩展I/OI/O接口芯片接口芯片6 6、定时、定时/计数器计数器 T T（1616位增量可编程）位增量可编程）它与它与CPUCPU之间各自独立工作，当

21、它计数满时向之间各自独立工作，当它计数满时向CPUCPU中断中断7 7、时钟电路、时钟电路 foscfosc：分为内部振荡器、外接振荡电路分为内部振荡器、外接振荡电路8 8、中断系统：、中断系统：五源中断、两级优先，可编程进行控制。五源中断、两级优先，可编程进行控制。第二章2-30第30页/共385页2.MCS2.MCS5151单片机的内部结构 时钟源T0T1P0P1P2P3TXDRXDINT0INT1时钟电路SFR和RAMROM定时/计数器CPU串行I/O口中断系统并行I/O口系统总线图2 21 MCS1 MCS5151单片机的功能模块框图 MCSMCS5151单片机单片机的功能模块框图如的

22、功能模块框图如图图2 21 1所示。所示。由由8 8位位CPUCPU、只读、只读存储器存储器EPROMEPROMROMROM、读写存储器、读写存储器RAMRAM、并行、并行I IO O口、串口、串行行I IO O口、定时器口、定时器计数器、中断系计数器、中断系统、振荡器和时钟统、振荡器和时钟电路等部分组成。电路等部分组成。各部分之间通过内各部分之间通过内部总线相连。部总线相连。第二章2-31第31页/共385页MCSMCS5151的内部结构框图第二章2-32第32页/共385页二、MCSMCS5151单片机的引脚功能 图23 8031引脚40脚分三类：1、I/O口线32根-MCS-51MCS-

23、51系列单片机P0P0、P1P1、P2P2、P3P3共3232位，对应着芯片的32根引脚。2、控制线6根nRST复位信号，晶振工作后2个机器周期的高电平复位CPU.nALE地址锁存信号访问外部存储器时该信号锁存低8位地址；无RAM时，ALE为晶振6分频；uPSEN外部程序存储器读从程序存储器中取指令或读取数据时，该信号有效。uEA程序存储器有效地址，EA=1从内部开始执行程序；EA=0从外部开始执行程序；uX1时钟振荡器输入端，内部振荡器输入端；uX2时钟振荡器输出端，内部振荡器输出端；3、电源线2根VCC，GND电源和地+5V电源供电，第二章2-33第33页/共385页三、振荡器、时钟电路及

24、时序 1 1.时钟电路时钟电路 MCSMCS5l5l单单片片机机内内部部有有一一个个用用于于构构成成振振荡荡器器的的高高增增益益反反相相放放大大器器，引引脚脚XTALlXTALl和和XTAL2XTAL2分分别别是是反反相相放放大大器器的的输输入入端端和和输输出出端端，由由这这个个放放大大器器与与作作为为反反馈馈元元件件的的片片外外晶晶体体或或陶陶瓷瓷谐谐振振器器一一起起构构成成了了一一个个自自激激振振荡荡器器，如如图图2 24 4所所示示。这这种种方方式式形形成成的的时时钟钟信信号号称称为为内内部部时时钟钟方方式式。图图2 25 5所所示示，为外部时钟方式。为外部时钟方式。第二章2-34第34

25、页/共385页2.2.有关5151单片机CPUCPU的时序（1 1）振振荡荡周周期期：指指为为单单片片机机提提供供定定时时信信号号的的振振荡荡源源的的周周期期，若若为为内内部部产产生方式时，为石英晶体的振荡周期。生方式时，为石英晶体的振荡周期。（2 2）时时钟钟周周期期：也也称称为为状状态态周周期期，用用S S表表示示。时时钟钟周周期期是是计计算算机机中中最最基基本本的的时时间间单单位位，在在一一个个时时钟钟周周期期内内，CPUCPU完完成成一一个个最最基基本本的的动动作作。MCSMCS5151单单片机中一个时钟周期为振荡周期的片机中一个时钟周期为振荡周期的2 2倍。倍。（3 3）机机器器周周

26、期期：完完成成一一个个基基本本操操作作（例例如如，取取指指令令、存存储储器器读读、存存储储器器写写等等）所所需需要要的的时时间间称称为为机机器器周周期期。MCSMCS5151的的一一个个机机器器周周期期含含有有6 6个个时时钟钟周期。周期。（4 4）指令周期）指令周期完完成成一一条条指指令令所所需需要要的的时时间间称称为为指指令令周周期期。MCSMCS5l5l的的指指令令周周期期含含1 14 4个个机机器器周周期期不不等等，其其中中多多数数为为单单周周期期指指令令，还还有有2 2周周期期和和4 4周周期期指指令令。4 4周周期期指令只有乘、除两条指令。指令只有乘、除两条指令。第二章2-35第3

27、5页/共385页一个机器周期P1 P2P1 P2单字节单周期指令例：INCA 取指令分析执行 第二章2-36第36页/共385页第四节第四节 MCS-51MCS-51存储器组织与操作存储器组织与操作 MCS51系列单片机其存储结构特点是：将将程程序序存存储储器器和和数数据据存存储储器器分分开开，并并有有各各自自的的寻寻址址机机构构和和寻址方式，这种结构的单片微机称为寻址方式，这种结构的单片微机称为哈佛型哈佛型结构单片微机结构单片微机。在物理上有4 4个相互独立的存储空间：片内和片外程序存储器；片内和片外数据存储器。在逻辑上有三个彼此独立的地址空间：有三个彼此独立的地址空间：（1 1）片内外统一

28、编地址的）片内外统一编地址的64KB64KB程序存储器地址间；程序存储器地址间；（2 2）256256字节的片内数据存储器地址空间；字节的片内数据存储器地址空间；（3 3）64KB64KB片外数据存储器地址空间片外数据存储器地址空间第二章2-37第37页/共385页一、MCSMCS5151程序存储器组织结构与地址空间 7 7个特殊单元：0000H 0000H 复位后,PC=0000H.,PC=0000H.开始执行程序 0003H 0003H 外部中断0 0（INT0INT0）入口 000BH 000BH 定时器0 0中断（TF0TF0）入口 0013H 0013H 外部中断1 1（INT1IN

29、T1）入口 001BH 001BH 定时器1 1（TF1TF1）入口 0023H 0023H 串行口中断TI/RITI/RI入口 002BH 002BH 定时计数器2 2溢出或T2EXT2EX输入负跳变（5252系列）MCSMCS5l5l采用采用1616位的程序计数器位的程序计数器PCPC和和l6l6位的地址总线，位的地址总线，64KB64KB片内、外的程序存储器空间连续、统一片内、外的程序存储器空间连续、统一 。第二章2-38第38页/共385页二、MCSMCS5151数据存储器组织与地址空间 数数据据存存储储器器地地址址空空间间由由内内部部和和外外部部数数据据存存储储器器空空间间组组成成。

30、内内部部和和外外部部数数据存储器空间存在重叠，通过不同指令来区别。据存储器空间存在重叠，通过不同指令来区别。内内部部数数据据存存储储器器在在物物理理上上又又可可分分成成三三部部分分：低低128128字字节节RAMRAM、高高128128字字节节RAM(RAM(仅仅8032803208520852才有才有)和专用寄存器和专用寄存器(SFR)(SFR)。1.1.工作寄存器区2.2.20H-2FH20H-2FH位寻址区，既可进行字节寻址，又可进行位寻址。这1616个单元共有168168128128位。3.30H-7FH 3.30H-7FH 通用存储区4.4.片外数据存储器 00000000H HFF

31、FFHFFFFH范围为64K64K字节，采用R0R0、R1R1或DPTRDPTR寄存器间址方式访问。当采用R0R0、R1R1间址时只能访问低256256字节，采用DPTRDPTR间址可访问整个64K64K字节空间。第二章2-39第39页/共385页R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7即可位寻址，又可字节寻址数据缓冲区、堆栈区、工作单元第二章2-40第40页/共385页数据存储器地址空间7FH 通用RAM区2FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H2EH77H76H75H74H73H72H71H70H2DH6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H2CH67H66H6

32、5H64H63H62H61H60H2BH5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H2AH57H56H55H54H53H52H51H50H29H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H28H47H46H45H44H43H42H41H40H27H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H26H37H36H35H34H33H32H31H30H25H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H24H27H26H25H24H23H22H21H20H23H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H22H17H16H15H14H13H12H11H10H21H0FH0EH0DH0

33、CH0BH0AH09H08H20H07H06H05H04H03H02H01H00H字节地址 位地址第二章2-41第41页/共385页三、特殊功能寄存器地址空间 共共有有2626个个专专用用寄寄存存器器SFR(Special SFR(Special Functional Functional Register Register)，它它们离散地分布在片内们离散地分布在片内RAMRAM的高的高128128字节地址字节地址80H80H0FFH0FFH中。中。程程序序计计数数器器PCPC不不占占据据RAMRAM单单元元，在在除除PCPC外外的的专专用用寄寄存存器器SFRSFR中，有中，有1212个专用寄

34、存器既可字节寻址，又可位寻址。个专用寄存器既可字节寻址，又可位寻址。注意：（1)1)表中共有表中共有5 5个双字节寄存器。个双字节寄存器。（2)PC2)PC也为双字节寄存器，但是不在也为双字节寄存器，但是不在80H FFH 80H FFH 范围内。范围内。（3)3)表中，凡地址能被表中，凡地址能被8 8整除的寄存器都是可位寻址的寄存器整除的寄存器都是可位寻址的寄存器。第二章2-42第42页/共385页标识符名称地址*Acc累加器E0H*BB寄存器F0H*PSW程序状态字D0HSP堆栈指针81HDPTR数据指针(DPH和DPL)82H,83H*P0口080H*P1口190H*P2口2A0H*P3

35、口3B0H*IP中断优先级寄存器B8H*IE中断控制寄存器A8HTMOD定时器方式寄存器89H*TCON定时器控制寄存器88H标识符名称地址TH0计数器0高位8CHTL0计数器0低位8AHTH1计数器1高位8DHTL1计数器1低位8BH*SCON串行口控制98HSBUF串行数据缓冲器99HPCON电源控制97H位地址的表示法例：位名称 CY CY、RS0RS0n 寄存器名加序号 PSW.7PSW.7n ACC.1 ACC.1 字节地址加序号 20H.320H.3n 直接位地址 00H00H第二章2-43特殊功能寄存器地址空间第43页/共385页1.1.累累加加器器ACC ACC 累累加加器器A

36、 A在在大大部部分分的的算算术术运运算算中中存存放放某某个个操操作作数数和和运运算算结结果。果。2.2.寄存器寄存器B B寄存器寄存器B B主要用于与累加器主要用于与累加器A A配合执行乘法和除法指令的操作。配合执行乘法和除法指令的操作。3.3.程程序序状状态态字字PSWPSW8 8位位寄寄存存器器，用用来来存存放放程程序序状状态态信信息息。某某些些指指令令的的执行结果会自动影响执行结果会自动影响PSWPSW的有关状态标志位，有些状态位可用指令来设置。的有关状态标志位，有些状态位可用指令来设置。特殊功能寄存器的功用D7D6D5D4D3D2D1D0CyACF0RS1RS0OV-P：进位标志位：半

37、进位标 ：用户标志位：工作寄存器组选择：溢出标志 P P ：奇偶标志,A中1的个数为奇数 P=1；否则 P=0。RS1 RS0 寄存器组 内部RAM地址0 0 寄存器组0 00H07H0 1 寄存器组1 08H0FH1 0 寄存器组2 10H17H1 1 寄存器组3 18H1FH第二章2-44第44页/共385页4.4.堆栈指针SPSP堆栈是一个特殊的存储区，用来暂时存放数据和地址，它是按照“先进后出”的原则存放数据。栈指针SPSP为一个8 8位专用寄存器，每存入(或取出)一个字节数据，SPSP就自动加1(1(或减1)1)，SPSP始终指向新的栈顶。系统复位后钱指针初始化为07H07H。特殊功

38、能寄存器5.5.数据指针DPTRDPTR1616位的专用寄存器，由高位字节DPHDPH和低位字节DPLDPL组成。可作为一个1616位寄存器使用，也可以作为2 2个独立的8 8位寄存器DPHDPH和DPLDPL使用。6.I/O6.I/O端口P0P0P3P3 专用寄存器P0P0P3P3分别是I/OI/O端口P0P0P3P3的锁存器。可以把I/OI/O口当作般的专用寄存器来使用，没有专门设置的口操作指令，全部采用统一的MOVMOV指令。第二章2-45第45页/共385页 片外数据存储器（1 1）根据地址总线宽度，在片外可扩展的存储器最大容量为）根据地址总线宽度，在片外可扩展的存储器最大容量为64K

39、B64KB，地址范围为，地址范围为0000H0000HFFFFHFFFFH。（2 2）片外数据存储器与程序存储器的操作使用不同的指令）片外数据存储器与程序存储器的操作使用不同的指令和控制信号，允许两者的地址重复。因此，片外要扩展的和控制信号，允许两者的地址重复。因此，片外要扩展的数据存储器与程序存储器各为数据存储器与程序存储器各为64KB64KB。（3 3）片外数据存储器与片内数据存储器的操作指令亦不同）片外数据存储器与片内数据存储器的操作指令亦不同(对片外对片外RAMRAM用用MOVXMOVX指令指令)，所以也允许两者的地址重复，所以也允许两者的地址重复，内部数据存储器的地址内部数据存储器的

40、地址00FFH00FFH，外部扩展数据存储器的地，外部扩展数据存储器的地址可以从址可以从0000HFFFFH0000HFFFFH。注意：采用R0、R1或DPTR寄存器间址方式访问片外数据存储器。当采用R0、R1间址时只能访问低256字节，采用DPTR间址可访问整个64K字节空间。第二章2-46第46页/共385页 作业：作业：2-22-22-22-2 2-3 2-3 2-3 2-3 第二章2-47第47页/共385页 一、并行一、并行I/OI/O接口的内部结构接口的内部结构 1.P01.P0口的位结构与功能：8 8位漏极开路型双向并行I IO O口使用：使用：P0P0口为三态双向口，即可作为一

41、般口为三态双向口，即可作为一般I/OI/O口使用，也口使用，也可作地址可作地址/数据总线口。数据总线口。（1 1）P0P0口作一般口作一般I/OI/O口口-“读引脚先写读引脚先写1 1”“在输入数据时应先把口置在输入数据时应先把口置1 1，使两个，使两个FETFET都截止，引脚处于都截止，引脚处于悬浮状态，可作高阻抗输入悬浮状态，可作高阻抗输入”（2 2）访访问问外外部部存存储储器器时时，它它是是一一个个复复用用的的地地址址/数数据据总总线线。（分分时时使使用用）输输出出地地址址总总线线低低8 8位位A7A0A7A0（利利用用ALEALE信信号号的的下下降沿将地址锁存，锁存）作数据总线降沿将地

42、址锁存，锁存）作数据总线 D7D0 8D7D0 8。第二节第二节 并行并行I/OI/O接口接口 第二章2-48第48页/共385页P0口某位的结构图第二章2-49第49页/共385页2.P12.P1口的位结构与功能1 1）P1P1口也是个准双向I IO O口2 2）应用：通常作一般I/O口用3.P23.P2口的位结构与功能（1 1）在结构上比P0P0口少了一个输出转换控制部分，多路开关MUXMUX的倒向由CPUCPU命令控制，且P2P2口内部接有固定的上拉电阻。（2）P2P2口既可作为通用I IO O口使用（先写“1 1”），又可作为地址总线口，输出高8 8位地址。（A15A8A15A8）第二

43、章2-50第50页/共385页4.P34.P3口的位结构与功能 P3.0(RXD)P3.0(RXD)：串行输入端。P3.1(TXD)P3.1(TXD)：串行输出端。P3.2(INT0)P3.2(INT0)：外部中断0 0输入端，低电平有效。P3.3(1NT1)P3.3(1NT1)：外部中断1 1输入端，低电平有效。P3.4(T0)P3.4(T0)：定时计数器0 0外部事件计数输入端。P3.5(T1)P3.5(T1)：定时计数器1 1外部事件计数输入端。P3.6(RD)P3.6(RD)：外部数据存储器写选通信号，低电平有效。P3.7(WR)P3.7(WR)：外部数据存储器读选通信号，低电平有效。

44、P3P3口与口与PlPl口的输出驱动部分及内部口的输出驱动部分及内部上拉电阻相同，但比上拉电阻相同，但比P1P1口多了一个口多了一个第二功能控制部分的逻辑电路。第二功能控制部分的逻辑电路。第二章2-51第51页/共385页单片机的片外三总线结构地址线：P0低八位地址，P2高八地址；数据线：P0输入输出8位数据；控制线：P3口的8位加上/PSEN、ALE共同完成 控制总线。第二章2-52第52页/共385页P0P3的功能及使用时的注意事项1.在无片外扩展存储器的系统中，这四个端口的每一位都可以作为准双向通用IO端口使用。在具有片外扩展存储器的系统中，P2口作为高8位地址线，P0口作为双向总线，分

45、时作为低8位地址和数据的输入输出线。2.P0口作为通用双向IO口用时，必须外接上拉电阻。3.P3口除了作通用IO使用外，它的各位还具有第二功能。当P3口某一位用于第二功能作输出时，则不能再作通用IO使用。4.当P0P4端口用作输入时，为了避免误读，都必须先向对应的输出锁存器写入“l”，使FET截止。然后再读端口引脚。如：MOVP1,#0FFHMOVA,P15.I/O口 可按字节寻址，也可按位寻址第二章2-53第53页/共385页 位处理功能单片机的位处理功能很强，体现在：（1 1）具具有有专专门门的的位位累累加加器器CyCy；（2 2）具有专门的位存储区；）具有专门的位存储区；（3 3）一一些

46、些特特殊殊功功能能寄寄存存器器可可以位寻址；以位寻址；（4 4）具有丰富的位操作指令。）具有丰富的位操作指令。如如SETB P1.0 CLR P1.0SETB P1.0 CLR P1.0第二章2-54第54页/共385页 复位是单片机的初始化操作，其作用是使复位是单片机的初始化操作，其作用是使CPUCPU和系统中其和系统中其它部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作它部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作 。RSTRST端至少要保持端至少要保持2 2个机器周期个机器周期(24(24个振荡周期个振荡周期)为高，才完为高，才完成一次复位。成一次复位。复位后片内各专用寄存器的状

47、态 第三节 MCS-51MCS-51单片机的复位寄存器内容寄存器内 容PC00HTMOD00HA00HTCON00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HP0P30FFHSCON00HIP（XXX00000）BSBUF不变IE（0XX00000）BPCON（0XXXXXXX）B第二章2-55第55页/共385页几种实用的复位电路 第二章2-56第56页/共385页 MCS MCS5151的中断系统 MCS-51MCS-51极其极其5l5l子系列的其它成员都具有相同的中断结构。子系列的其它成员都具有相同的中断结构。80518051有有5

48、5个个中中断断源源2 2个个外外部部中中断断源源INT0INT0和和INT1INT1，2 2个个片片内内定时器计数器溢出中断源，定时器计数器溢出中断源，1 1个片内串行口中断源。个片内串行口中断源。分分为为两两级级高高级级中中断断和和低低级级中中断断。其其中中任任何何一一个个中中断断源源的的优优先先级级均均可可由由软软件件设设定定为为高高级级或或低低级级，能能实实现现两两级级中中断断服服务程序嵌套务程序嵌套 。都是可屏蔽的，由软件设定。都是可屏蔽的，由软件设定。第二章2-57第57页/共385页一、MCSMCS5151的中断源 1 1.中断源（1)1)外外部部中中断断0 0请请求求，由由P3.

49、2P3.2引引脚脚输输入入。可可由由用用户户设设定定为为两两种种触触发发方方式式，（电电平平触触发发方方式式还还是是边边沿沿触触发发方方式式）。一一旦旦输输入入信信号号有有效效，则则向向CPUCPU申申请请中中断断，并并且且将将中中断断标标志志IE0IE0置置1 1。（2)2)外外部部中中断断1 1请请求求，由由P3.3P3.3引引脚脚输输入入。亦亦可可由由用用户户设设定定为为电电平平触触发发方方式式还还是是边边沿沿触触发发方方式式。一一旦旦输输人人信信号号有有效效，则向则向CPUCPU申请中断，并将中断标志申请中断，并将中断标志IE1IE1置置1 1。（3 3）片片内内定定时时器器T0T0溢

50、溢出出中中断断请请求求。当当定定时时器器T0T0产产生生溢溢出出时时，T0T0中断请求标志中断请求标志TF0 TF0 置置1 1，请求中断处理。，请求中断处理。（4)4)片片内内定定时时器器T1T1溢溢出出中中断断请请求求。当当定定时时器器T1T1产产生生溢溢出出时时，T1T1中断请求标志中断请求标志TF1TF1置置l l，请求中断处理。，请求中断处理。（5)5)片片内内串串行行口口发发送送接接收收中中断断请请求求。当当通通过过串串行行口口发发送送或或接接收收完完一一帧帧串串行行数数据据时时，串串行行口口中中断断请请求求标标志志TITI或或RIRI置置1 1，请请求中断处理。求中断处理。第二章