单片机原理教程周欣.ppt

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1、单片机原理教程周欣 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第一章-1第一章第一章 绪 论本讲重点：本讲重点：微处理器、微机和单片机的基本概念、单片机的发展、常用系列简介、应用。讲授内容：本章主要介绍单片机的结构特点、单片机的发展及常用系列和单片机的应用领域等。重点介绍单片机的特点以及在各领域中的应用。第一章-2回回 顾：顾：有关微型计算机的基础知识 硬件：微处理器，存储器，总线，I/O接口软件：系统软件，应用软件第一章-3第一节第一节 单片机的特点与发展概

2、述单片机的特点与发展概述 一、微处理器、微机和单片机的概念一、微处理器、微机和单片机的概念微处理器（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

3、、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，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，在实际应用中常常将它完全融入应用系统之中，故而也有将单片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控制器机称为嵌入式微控制器(embedded microcon-troller)。第一章-4单片

4、机有单片机有2种基本结构形式：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)结结构构或或称称冯冯诺诺依依曼曼结构结构；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。单单片片机机的的中中央央处处理理器器(CPU)和和通通用用微微处处理理器器基基本本相相同同，只只是是增增设设了了“面面向向控控制制”的的处处理理功功能能。例

5、例如如：位位处处理理、查查表表、多多种种跳跳转转、乘乘除除法法运运算算、状态检测、中断处理功能等，增强了控制的实用性和灵活性。状态检测、中断处理功能等，增强了控制的实用性和灵活性。二、二、单片机的一般结构及特点单片机的一般结构及特点1）存储结构为哈佛结构，将程序存储器和数据存储器分开；）存储结构为哈佛结构，将程序存储器和数据存储器分开；单片机结构特点小结：单片机结构特点小结：4）面向控制，位处理功能强。）面向控制，位处理功能强。3）芯片引脚具有复用功能；）芯片引脚具有复用功能；2）片内接口电路丰富，由特殊功能寄存器管理；）片内接口电路丰富，由特殊功能寄存器管理；第一章-5第一章-6三、单片机的

6、发展过程三、单片机的发展过程概述概述 单单片片机机作作为为嵌嵌入入式式微微控控制制器器在在工工业业测测控控系系统统、智智能能仪仪器器和和家家用用电电器器中中得得到到广广泛泛应应用用。虽虽然然单单片片机机的的品品种种很很多多，但但其其中中最最具具有有代代表表性性的的是是Intel公公司司的的MCS-51系系列列单单片片机机,以以及及其其与与之之兼兼容容的的派派生生系系列列芯芯片片。Intel8位单片机的发展经历了以下位单片机的发展经历了以下3代：代：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80C51系列为代表。一般根据控制应用需

7、要一般根据控制应用需要:又可设计成通用单片机、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。第一章-7第二节第二节 常用单片机系列简介常用单片机系列简介 一、一、ATMEL单片机单片机 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。标准型单片机有：AT89C51，AT89LV51，AT89C52，AT89LV52；低档型单片机有：AT89C1051和AT89

8、C2051两种型号。它们的CPU内核和AT89C51是相同的，但并行I/O较少；高档型单片机有：AT89S8252，这是一种可下载的Flash单片机。它和IBM微机通信进行下载程序十分方便。第一章-8二、二、PhilipsPhilips单片机单片机 Philips公司的的单片机都属于MCS-51系列兼容的单片机。从内部结构看可以划分为两大类，8位机与80C51兼容系列和16位机XA系列。Philips公司的的单片机8位机的主要产品型号有P80CXX、P87CXX和P89CXX系列，16位机的主要产品型号有PXACXX、PXAGXX和PXASXX等。三、三、Maxim-DallasMaxim-D

9、allas单片机单片机四、四、WinBondWinBond单片机单片机五、五、MotorolaMotorola单片机单片机六、其他公司的单片机六、其他公司的单片机1）NEC单片机；2）东芝单片机；3）Epson单片机；4)PIC单片机Microchip公司第一章-9第三节第三节 单片机的应用领域及发展单片机的应用领域及发展 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能化仪器内部基本上都是用单片机进行信息控制与处理。特别是近年来出现的数字信号处理器DSP是一种速度极高的单片机，它在通信和高速信息处理中起了极大的作用，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

10、二、单片机在过程控制中的应用第一章-10三、单片机与三、单片机与e-Homee-Home 在家用网络系统HNS(homenetworkedsystem)中，对家用电器提出了“个性化”和“社会化”的要求。家用电器的嵌入式结构有单核嵌入和双核嵌入2种。例如：一般电脑电饭煲，内部只有一个单片机，这种控制系统是单核嵌入；对于分体式空调，室内机与室外机中分别有1个单片机，为双核嵌入结构。四、单片机与四、单片机与InternetInternetInternet技术已经深入到日常生活和工作中。各类家用电器和智能装置，它们的“心脏”多是单片机，由于单片机芯片品种达数百种，其硬件结构和指令系统各不相同，不能像P

11、C机那样通过标准的硬件接口和接口软件直接接入Internet网络。五、单片机的发展五、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-11补充内容：补充内容：计算机系统中的数制、码制复习2、带符号数的表示法、带符号数的表示法3、原码、反码、补码、原码、反码、补码特点：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)补码的运算在在微微型型计计算算机机中中，带带符符号号数数用用补补码码表表示示，减减法法可可用用补补码码相相加加来来实实现，运算结果为补码。现，运算结果为补码。1、数制及其互换、数制及其互换 数制数制 基

12、数基数 字符字符 二进制二进制 （B）十进制十进制 （D）十六进制十六进制 9（H）第二章 1-1第二章第二章 MCS-51MCS-51单片机的硬件结构与工作原理单片机的硬件结构与工作原理主要内容：主要内容：1.MCS-511.MCS-51单片机组成（结构、引脚功能）单片机组成（结构、引脚功能）2.2.并行并行I/OI/O端口结构端口结构 3.3.储器组织与操作储器组织与操作 4.MCS-514.MCS-51单片机的中断系统单片机的中断系统 1 1）中断系统概述）中断系统概述 2 2）中断的处理过程）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系列单片机存储器结构

13、特点2.单片机特殊功能寄存器的作用单片机特殊功能寄存器的作用3.不同场合下不同场合下单片机引脚的复用功能单片机引脚的复用功能4.单片机的位处理功能及其作用单片机的位处理功能及其作用第二章 1-2一、一、MCSMCS5151单片微机的硬件组成单片微机的硬件组成 1、MCSCS5151系列单片机的主要特性系列单片机的主要特性 1)1)8位字长位字长CPUCPU和指令系统。和指令系统。2)12)1个片内时钟振荡器和时钟电路。个片内时钟振荡器和时钟电路。3)64K3)64K外部数据存储器的地址空间。外部数据存储器的地址空间。4)64K4)64K外部程序存储器的地址空间。外部程序存储器的地址空间。5)3

14、25)32条双向且分别可位寻址的条双向且分别可位寻址的I IO O口线。口线。6)1286)128字节的片内字节的片内RAM(52RAM(52子系列为子系列为256256字节字节)。7)27)2个个1616位定时器计数器位定时器计数器(52(52子系列为子系列为3 3个个)。8)8)具有具有2 2个优先级的个优先级的5 5个中断源结构个中断源结构(52(52子系列有子系列有6 6个个)。9)19)1个全双工串行口。个全双工串行口。10)110)1个布尔处理器。个布尔处理器。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 第二章 1-32.MCS2.MCS5151单单片机

15、的内部片机的内部结结构构 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21 MCS51单片机的功能模块框图 MCS51单片机的功能模块框图如图所示。MCS-51单片机由单片机由8位位CPU、只读存储器、只读存储器EPROMROM、读写存储器、读写存储器RAM、并行、并行IO口、串行口、串行IO口、定时器计数器、中断系统、振荡器和时钟电路等部分组成。口、定时器计数器、中断系统、振荡器和时钟电路等部分组成。各部分之间通过内部总线相连。各部分之间通过内部总线相连。第二章 1-4MCSMCS5151的

16、内部结构框图的内部结构框图 第二章 1-5二、二、MCSMCS5151单片机的引脚功能单片机的引脚功能 40脚分三类：脚分三类：1、电源线和时钟信号线共、电源线和时钟信号线共4根根VCC，GND电源和地电源和地+5V电源供电电源供电，X1时钟振荡器输入端，内部振荡器输入端；时钟振荡器输入端，内部振荡器输入端；X2时钟振荡器输出端，内部振荡器输出端；时钟振荡器输出端，内部振荡器输出端；2、控制线、控制线4根根nRST复位信号，晶振工作后复位信号，晶振工作后2个机器周期的高电平复个机器周期的高电平复位位CPU.nALE地址锁存信号访问外部存储器时该信号地址锁存信号访问外部存储器时该信号锁存低锁存低

17、8位地址；无位地址；无RAM时，时，ALE为晶振为晶振6分频；分频；uPSEN外部程序存储器读从程序存储器中取指令或读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。取数据时，该信号有效。uEA程序存储器有效地址，程序存储器有效地址，EA=1从内部开始执行程序；从内部开始执行程序；EA=0从外部开始执行程序；从外部开始执行程序；u3、I/O口线口线32根根-MCS-51MCS-51系列单片机系列单片机P0P0、P1P1、P2P2、P3P3共共3232位，对应着芯片位，对应着芯片的的32根引脚。根引脚。第二章 1-6三、振荡器、时钟电路及时序三、振荡器、时钟电路及时序 1.1.时钟

18、电时钟电路路 MCS5l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。这这种方式形成的种方式形成的时钟时钟信号称信号称为为内部内部时钟时钟方式。方式。图图2 25 5所示，所示，为为外部外部时钟时钟方式。方式。第二章 1-72.2.有关有关单片机单片机C

19、PUCPU的的时时序序1 1）振荡周期）振荡周期 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生方方式式时时，为为石石英晶体的振荡周期。英晶体的振荡周期。2 2）时钟周期）时钟周期 也也称称为为状状态态周周期期，用用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。MCS51单单片片机机中中一一个个时时钟钟周周期期为为振荡周期的振荡周期的2 2倍。倍。3 3）机器周期）机器周期 完完成成一一个个基基本本操操作作（例例如如，取

20、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间称为机器周期。时间称为机器周期。MCS51的一个机器周期含有的一个机器周期含有6 6个时钟周期。个时钟周期。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。MCS5l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周周期期指指令令只只有乘、除两条指令。有乘、除两条指令。第二章 1-8P1P2S1振荡周期时钟周期机器周期机器周期指令周期指令周期XTAL2(O

21、SC)S2S3S4S5S6S1S2S4S5S3S6P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2MCS-51单片机各种周期的相互关系 第二节第二节 并行并行I/OI/O接口接口 MCS5l单片机内有四个单片机内有四个8位并行位并行IO端口，为端口，为P0、P1、P2和和P3。每个。每个端口都是端口都是8位准双向位准双向IO口，共占口，共占32根引脚。每个端口都包含一个锁存器、根引脚。每个端口都包含一个锁存器、一个输出驱动器和一个输入缓冲器。一个输出驱动器和一个输入缓冲器。一、并行一、并行I/O接口的内部结构接口的内部结构 IO口的每位锁存器均由D触发器

22、组成，用来锁存输出的信息。在CPU的“写锁存器”信号驱动下，将内部总线上的数据写入锁存器中。P0口某位的结构图 第二章 2-1 当由P0口输入数据时，由于外部输入信号既加在缓冲输入端上，又加在驱动电路的漏极上。如果这时T2是导通的，则引脚上的电位始终被钳位在0电平上，输人数据不可能正确地读人。因此，在输入数据时，应先把P0口置1，使两个输出FET均关断，使引脚“浮置”，成为高阻状态，这样才能正确地插人数据。这就是所谓的准双向口。P1口也是个准双向IO口，与P0口不同的是，没有多路开关MUX和控制电路部分。输出驱动电路只有一个FET场效应管，同时内部带上拉电阻，此电阻与电源相连。P1口可作通用双

23、向IO口用，而不必再外接上拉电阻。P2口在结构上比P0口少了一个输出转换控制部分，多路开关MUX的倒向由CPU命令控制，且P2口内部接有固定的上拉电阻。P3口与Pl口的输出驱动部分及内部上拉电阻相同，但比P1口多了一个第二功能控制部分的逻辑电路由一个与非门和一个输入缓冲器组成 第二章 2-2P3.0(P3.0(RXD)：串行输入端。：串行输入端。P3.1(P3.1(TXD)：串行输出端。：串行输出端。P3.2(P3.2(INTO)：外部中断：外部中断0 0输入端，低电平有效。输入端，低电平有效。P3.3(P3.3(INT1)：外部中断：外部中断1 1输入端，低电平有效。输入端，低电平有效。P3

24、.4(P3.4(T0)：定时计数器：定时计数器0 0外部事件计数输入端。外部事件计数输入端。P3.5(P3.5(T1)：定时计数器：定时计数器1 1外部事件计数输入端。外部事件计数输入端。P3.6(P3.6(WR)：外部数据存储器写选通信号，低电平有效。：外部数据存储器写选通信号，低电平有效。P3.7(P3.7(RD)：外部数据存储器读选通信号，低电平有效。：外部数据存储器读选通信号，低电平有效。P3P3口每位的第二功能：口每位的第二功能：第二章 2-3P0P3的功能及使用时的注意事项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。

25、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：MOV P1,#0FFH MOV A,P1第二章 2-4单片机的片外三总线结构单片机的片外三总线结构第二章 2-5 第三节第三节 MCS-51MCS-51单片机的复位单片机的复位 MCS5l的RSTVP

26、D引脚是复位输入端，其内的施密特触发器用来抑制噪声，它的输出在每个机器周期的S5P2由复位电路采样一次。在振荡器运行时，RST端至少要保持2个机器周期(24个振荡周期)为高电平，才完成一次复位。复位后片内各专用寄存器的状态如表21。寄存器内容寄存器内 容PC00HTMOD00HA00HTCON00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HP0P30FFHSCON00HIP（XXX00000）BSBUF不变IE（0XX00000）BPCON（0XXXXXXX）B第二章 3-1几种实用的复位电路几种实用的复位电路 第二章 3-2第二章 4-1

27、4-1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系列系列单单片机其存片机其存储结储结构特点是构特点是：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寻址址方方式式，这这种种结结构的构的单单片微机称片微机称为为哈佛型哈佛型结结构构单单片微机片微机。在物理上在物理上有有4 4个相互独立的存储空间：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。片内和片外程序存储器；片内和片外数据存储器。在逻辑上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、片内外统一编地址的、片内外统一

28、编地址的64KB程序存储器地址间；程序存储器地址间；2、256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、64KB片外数据存储器地址空间片外数据存储器地址空间外部ROM内部ROM(EA=1)外部ROM(EA=0)0000H0FFFH1000HFFFFH外部RAM(I/O口)0000H0FFFFH程序存储器（c）特殊功能寄存器区00H30H2FH0FFH工作寄存器区位寻址区20H1FH80H7FH0000H0FFFH内部数据存储器（a）外部数据存储器（b）一般RAM区 MCS5l系列存储器地址空间分配图 第二章 4-2一、一、MCSMCS5151程序存储器地址空间程序存储器地

29、址空间 7 7个特殊单元：个特殊单元：0000H 0000H 复位后复位后,PC=0000H.,PC=0000H.开始执行程序开始执行程序 0003H 0003H 外部中断外部中断0 0（INT0INT0）入口）入口 000BH 000BH 定时器定时器0 0中断（中断（TF0TF0）入口）入口 0013H 0013H 外部中断外部中断1 1（INT1INT1）入口入口 001BH 001BH 定时器定时器1 1中断（中断（TF1TF1）入口）入口 0023H 0023H 串行口中断串行口中断TI/RITI/RI入口入口 002BH 002BH 定时计数器定时计数器2 2溢出或溢出或T2EXT

30、2EX输入负跳变（输入负跳变（5252系列）系列）程序存储器用于存放调试好的应用程序和表格常数。MCS5l采用16位的程序计数器PC和l6位的地址总线，64KB片内、外的程序存储器空间连续、统一。第二章 4-3二、二、MCSMCS5151数据存数据存储储器地址空器地址空间间 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。内内部部和和外外部部数数据存储器空间存在重叠。据存储器空间存在重叠。通过不同指令来区别通过不同指令来区别 内部数据传送指令：MOV外部数据传送指令：MOVX1 1、工工作作寄寄存存器器区区（）分成分成4 4组，每组组，每组8

31、8个寄存器个寄存器R0-R7R0-R72 2、位寻址区（、位寻址区（20H 20H 2FH 2FH ）既既可可进进行行字字节节寻寻址址，又又可可进进行行位位寻寻址址。这这1616个个单单元元共共有有168168128128位位,对对应位地址应位地址00H-7FH00H-7FH。3 3、通用、通用存储区（存储区（30H 30H 7FH7FH）4 4、外部数据存储器外部数据存储器 00000000H-FFFFH H-FFFFH 范范围围为为64K64K字字节节，采采用用R0R0、R1R1或或DPTRDPTR寄寄存存器器间间址址方方式式访问。访问。内部数据存储器在物理上又可分成三部分：低内部数据存储

32、器在物理上又可分成三部分：低128字节字节RAM、高、高128字节字节RAM(仅仅80320852才有才有)和专用寄存器和专用寄存器(SFR)。低低128字节字节RAM由工作寄存器区、由工作寄存器区、位寻址区和通用位寻址区和通用RAM区组成。区组成。内部数据存储器地址空间内部数据存储器地址空间80320852的高的高128字节字节RAM和专用和专用寄存器寄存器(SFR)空间重合，通过不同寻址空间重合，通过不同寻址方式区别方式区别第二章 4-4三、特殊功能寄存器地址空间三、特殊功能寄存器地址空间 共有共有2626个专用寄存器个专用寄存器SFRSFR，离散地分布在片内，离散地分布在片内RAMRAM

33、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中中，有有1212个个专专用用寄寄存存器器既可字节寻址，又可位寻址（字节地址为既可字节寻址，又可位寻址（字节地址为8 8的整倍数）。的整倍数）。标识符名称字节地址*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口3B0H*IP中断优先级寄存器B8H*IE中断控制寄存器A8HT

34、MOD定时器方式寄存器89H*TCON定时器控制寄存器88H标识符名称字节地址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：位名称位名称 CY CY、RS0RS0n 寄存器名加序号寄存器名加序号 PSW.7PSW.7n ACC.1 ACC.1 字节地址加序号字节地址加序号 20H.320H.3n 直接位地址直接位地址 00H00H第二章 1-191.1.累加器累加器ACCACC累累加器加器A A在大部分的算术运算中存放某个操作数和运算结果。在大部分的算

35、术运算中存放某个操作数和运算结果。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执行行结结果会自果会自动动影响影响PSWPSW的有关状的有关状态标态标志位，有些状志位，有些状态态位可用指令来位可用指令来设设置。置。特殊功能寄存器特殊功能寄存器D7D6D5D4D3D2D1D0CyACF0RS1RS0OV-P：进位标志位：进位标志位：半进位标：半进位标 ：用户标志位：用户标志位

36、：工作寄存器组选择：工作寄存器组选择：溢出标志：溢出标志 P P ：奇偶标志：奇偶标志RS1 RS0 寄存器组内部RAM地址 0 0 工作寄存器组0 00H07H 0 1 工作寄存器组1 08H0FH 1 0 工作寄存器组2 10H17H 1 1 工作寄存器组3 18H1FH第二章 1-204.4.堆栈指针堆栈指针SPSP 栈栈指指针针SPSP为为一一个个8 8位位专专用用寄寄存存器器，每每存存入入(或或取取出出)一一个个字字节节数数据据，SPSP就就自自动动加加1(1(或或减减1)1)，SPSP始始终终指指向向新新的的栈栈顶顶。系系统统复复位位后后钱钱指指针针初初始始化化为为07H07H。5

37、.5.数据指针数据指针DPTRDPTR 1616位位的的专专用用寄寄存存器器，由由高高位位字字节节DPHDPH和和低低位位字字节节DPLDPL组组成成。可可作作为为一一个个1616位寄存器使用，也可以作为位寄存器使用，也可以作为2 2个独立的个独立的8 8位寄存器位寄存器DPHDPH和和DPLDPL使用。使用。6.I/O6.I/O端口端口P0P0P3P3 专专用用寄寄存存器器P0P0P3P3分分别别是是I/OI/O端端口口P0P0P3P3的的锁锁存存器器。可可以以把把I/OI/O口口当当作作般般的的专专用用寄寄存存器器来来使使用用，没没有有专专门门设设置置的的口口操操作作指指令令，全全部部采采

38、用用统统一一的的MOVMOV指令。指令。关于关于数据存储器数据存储器第二章 1-21 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64KB64KB，地址范围为，地址范围为0000H0000HFFFFHFFFFH。2 2）片外数据存储器片外数据存储器与与程序存储器程序存储器的操作使用不同的指令和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，片外要扩展的数控制信号，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据存储器与程序存储器各为64KB64KB。3 3）片外数据存储器片外数据存储器与与片内数据存储器片

39、内数据存储器的操作指令亦不同的操作指令亦不同(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地址00 00 FFHFFH，外部扩展数据存储器，外部扩展数据存储器的地址可以从的地址可以从0000H 0000H FFFFHFFFFH。注意：采用注意：采用R0、R1或或DPTR寄存器间址方式访问寄存器间址方式访问片外数据存储器片外数据存储器。当当采用采用R0、R1间址时只能访问低间址时只能访问低256字节，采用字节，采用DPTR间址可访问整个间址可访问整个64K字节空间。字节空间。MCS-51MCS-5

40、1及其及其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 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个个片片内内定定时时器器计数器溢出中断源，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软件设定为高级或低级，能实现两级中断服务程序嵌套由软件设定为高级或低级，能实现两级中断服务程序嵌套 。都是可屏蔽的，由软件设定。都是可屏蔽的，由软件设定。第五节第五节

41、MCS-51MCS-51的中断系统的中断系统 中断允许寄存器IE控制中断优先级寄存器IP控制中断触发方式位IT控制第二章 3-2一、一、MCSMCS5151的中断源的中断源 1.1.中断源中断源 1)1)外外部部中中断断0 0请请求求，由由P3.2P3.2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

42、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)

43、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，请请求求中中断处理。断处理。第二章 3-32.2.中断请求标志中断请求标志(1)TCON(1)TCON的中断标志的中断标志 TCONTCON是是专专用用寄寄存存器器，字字节节地地址址为为88H88H，它它锁锁存存了了外外部部和和的的中中断断请请求求标标志志及及T0T0和和T1T1的溢出中断请求标志的溢出中断请求标志TCONTCON 88H 88HD7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2

44、D1D1D0D0TF1TF1TR1TR1TF0TF0TR0TR0IE1IE1IT1IT1IE0IE0IT0IT0 1)IT0 1)IT0：选择外部中断：选择外部中断0 0（INT0INT0）触发方式控制位。）触发方式控制位。IT0=0 INT0IT0=0 INT0为电平触发方式为电平触发方式。2)IE02)IE0：外部中断：外部中断0 0请求标志位。请求标志位。IE0IE01 1，外部中断，外部中断0 0向向CPUCPU申请中断。申请中断。3)IT13)IT1：选择外部中断：选择外部中断1 1（INT1INT1）触发方式控制位。）触发方式控制位。4)1E14)1E1：外部中断：外部中断1 1请

45、求标志位。请求标志位。IE1IE11 1时，外部中断时，外部中断1 1向向CPUCPU申请中断。申请中断。5)TF05)TF0：片片内内定定时时器器T0T0溢溢出出中中断断请请求求标标志志。T0T0被被启启动动后后，从从初初始始值值开开始始进进行行加加1 1计计数数，当当最最高高位位产产生生溢溢出出时时置置TF0TF01 1，向向CPUCPU申申请请中中断断，直直到到CPUCPU响响应应该该中中断断时时，才才由由硬件自动将硬件自动将TF0TF0清清0 0，也可由软件查询该标志，并用软件清，也可由软件查询该标志，并用软件清0 0。6)TF16)TF1：片内定时器：片内定时器T1T1溢出中断请求标

46、志，其操作功能与溢出中断请求标志，其操作功能与TF0TF0类同。类同。第二章 3-4 SCON SCON是串行口控制寄存器，与中断有关的是它的低两位是串行口控制寄存器，与中断有关的是它的低两位TITI和和RIRI。1)TI1)TI（SCON.1SCON.1）：串行口发送中断标志位。每发送完一个串行帧，）：串行口发送中断标志位。每发送完一个串行帧，由硬件置位由硬件置位TITI。CPUCPU响应中断时，不能清除响应中断时，不能清除TITI，TITI必须由软件清除。必须由软件清除。2 2）RI(SCON.0)RI(SCON.0)：串行口接收中断标志位，当允许串行口接收数据时，：串行口接收中断标志位，

47、当允许串行口接收数据时，每接收完一个串行帧，由硬件置位每接收完一个串行帧，由硬件置位RIRI。同样，。同样，RIRI必须由软件清除。必须由软件清除。TIRISCON2)SCON2)SCON的中断标志的中断标志第二章 3-5二、二、MCSMCS5151的中断控制的中断控制 1 1、中断允许寄存器、中断允许寄存器IEIE中断的允许与开放中断的允许与开放第二章 3-62中断优先级寄存器IP 中断优先级控制中断优先级控制内部自然优先级：内部自然优先级：入口地址入口地址INT0高高0003HT0000BHINT10013HT1001BHTI/RI底底0023H第二章 3-8中断中断处处理理过过程一般分程

48、一般分为为三个三个阶阶段，即中断响段，即中断响应应、中断、中断处处理和中断返回理和中断返回。三、响三、响应应中断的条件及中断的条件及过过程程 1.1.中断响应中断响应（1 1）中断响应的条件）中断响应的条件 1）有中断源发出请求信号）有中断源发出请求信号2）中断是开放的（总允许、源允许）中断是开放的（总允许、源允许）3）没有封锁（受阻），）没有封锁（受阻），受阻情况是：CPU正在执行同级或高一级的中断服务程序；现行机器周期不是正在执行的指令的最后一个机器周期，即现行指令完成前不响应任何中断请求；当前正在执行的是中断返回指令RETI或访问专用寄存器IE或IP的指令。也就是说，在执行RETI或是访

49、问IE、IP的指令后，至少需要再执行条其他指令，才会响应中断请求。第二章 3-9 2 2）中断响应过程）中断响应过程 进入中断响应周期。进入中断响应周期。CPUCPU在中断响应周期要完成下列操作：在中断响应周期要完成下列操作：1)根据中断请求源的优先级高低，根据中断请求源的优先级高低，使相应的优先级状态触发器置使相应的优先级状态触发器置1。2)清相应中断请求标志位清相应中断请求标志位IE0、IE1、TF0或或TF13)保留断点，把保留断点，把PC内容内容压入堆压入堆保存。保存。4)把被响应的中断源服务把被响应的中断源服务程序程序入口地址入口地址送入送入PC，输入相应，输入相应中断服务程序。中断

50、服务程序。第二章 3-102.2.中断服务与返回中断服务与返回 在编写中断服务程序时加注意的几点：在编写中断服务程序时加注意的几点：1)1)因因各各入入口口地地址址之之间间只只相相隔隔8 8个个字字节节，一一般般的的中中断断服服务务程程序序是是存存放放不不下下的的。所所以以通通常常在在中中断断入入口口地地址址单单元元处处存存放放条条无无条条件件转转移移指指令令，这这样样就可使中断服务程序灵活地安排在就可使中断服务程序灵活地安排在64KB64KB程序存储器的任何空间。程序存储器的任何空间。2)2)若若要要在在执执行行当当前前中中断断程程序序时时禁禁止止更更高高优优先先级级中中断断，可可先先用用软