第1章 MCS-5.ppt

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1、第1章 MCS-51 单片机结构娃芯辐癸伺火蘸嘻重综邦羌犀雷控谤鱼访齿乐由糖绩音筏贞篓栗惨浓倪联第1章 MCS-5第1章 MCS-51lMCS-51MCS-51单片机单片机内部结构内部结构l存存 储储 器器l特殊功能特殊功能寄存器寄存器l时钟电路和复位电路时钟电路和复位电路l引脚引脚 内 容 提 要命箕宴跨晒幢盯茫禄萎觅电色私校双芭矛牵殿唤至鹊磕攘气词郁岩惧博折第1章 MCS-5第1章 MCS-52MCS-51系列单片机有多种型号的产品：系列单片机有多种型号的产品：n 普通型普通型（51子系列）子系列）u 8051、8031、8751、89C51、89S51等。等。n增强型增强型（52子系列）

2、子系列）u 8032、8052、8752、89C52、89S52等。等。它们的结构基本相同，其主要差别反映在它们的结构基本相同，其主要差别反映在存储器配置存储器配置上。上。n8031片内片内没有没有程序存储器程序存储器n8051内部设有内部设有4KB的的掩模掩模ROM程序存储器程序存储器n8751是将是将8051片内的片内的ROM换成换成EPROMn89C51则换成则换成4KB的闪速的闪速EEPROMn89S51结构同结构同89C51，4KB的闪速的闪速EEPROM可可在线编程在线编程n增强型（增强型（52）的存储容量为普通型的一倍）的存储容量为普通型的一倍本课以本课以 8XX51 代表这一系

3、列的单片机。代表这一系列的单片机。恰堕琶潦跌页孰登叹怂络白秘户嗜纬纠钨槽逊袁媳氢功窥版肯讹子葫陈毋第1章 MCS-5第1章 MCS-53 51系列单片机内部结构如图系列单片机内部结构如图1-1所示。所示。图1-1 (图中“/”两边分别为基本型51和增强型52)P3P1P2 可编程 串行I/O口P0外部中断基准频率源控制 128/256B数据存储器 4KB/8KB程序存储器 2/3个16位定时/计数器 振荡器及 定时电路 CPU 64KB总线扩展控制 可编程并行I/O口内部中断计数脉冲串行输出串行输入稽醉血丈夫次务粤彩阵冀蛹萧斌消隅垛数遥教暖熟猪劲畴靶镇湖翅铲钵识第1章 MCS-5第1章 MCS

4、-541.1.2 CPU1.1.2 CPU CPUCPU是单片机的核心部件。它由运算器和控制器等部是单片机的核心部件。它由运算器和控制器等部件组成。件组成。1 1.运算器运算器 运算器的功能是运算器的功能是 n进行算术运算：加、减、乘、除、加进行算术运算：加、减、乘、除、加1、减、减1、比较、比较、BCD码码十进制十进制调整调整等等n逻辑运算：与、或、异或、逻辑运算：与、或、异或、求反求反、循环循环等逻辑操作等逻辑操作n位操作位操作：内部有：内部有布尔处理器布尔处理器，它以进位标志位，它以进位标志位C C为位累加器为位累加器，用来处理位操作。可对位置用来处理位操作。可对位置“1”“1”、对位清

5、零、对位清零 、位判断等。、位判断等。操作结果的状态信息送至状态寄存操作结果的状态信息送至状态寄存PSW（含进位（含进位C）。）。桌绩拂盲刺桨醛近扭淆漳呀吝园峙捞盟匈幕邪积刻弄峻姜愧秽悔拧梢袄充第1章 MCS-5第1章 MCS-552.2.程序计数器程序计数器PCPC 程序计数器程序计数器PCPC是是1616位位的寄存器，用来存放即将要执的寄存器，用来存放即将要执行的指令地址，可对行的指令地址，可对64KB64KB程序存储器程序存储器直接寻址。直接寻址。执行执行(外部程序区外部程序区)指令时，指令时，PCPC内容（内容（地址地址）的低）的低8 8位经位经P0P0口输出，高口输出，高8 8位经位

6、经P2P2口输出。口输出。3.3.指令寄存器指令寄存器IRIR(不可编程操作不可编程操作)指令寄存器中存放指令代码。指令寄存器中存放指令代码。CPU CPU执行指令时，由程序存储器中读取的指令代码送执行指令时，由程序存储器中读取的指令代码送入指令寄存器，经指令译码器译码后由定时与控制电路入指令寄存器，经指令译码器译码后由定时与控制电路发出相应的发出相应的控制信号控制信号，完成指令功能。，完成指令功能。约闰翔覆恃拙尉甄窟砍剩忍辆兑仔茹褂洼休绅画扮筑苹沃压风臭十镣揉脯第1章 MCS-5第1章 MCS-561.2 存存 储储 器器 MCS-51 MCS-51的储存器结构与常见的微型计算机的的储存器结

7、构与常见的微型计算机的配置方配置方法不同（法不同（哈佛结构哈佛结构）,它将它将程序存储器和数据存储器分程序存储器和数据存储器分开开,各有自己的寻址方式、控制信号和功能。各有自己的寻址方式、控制信号和功能。程序存储器程序存储器用来存放用来存放程序程序和和始终要保留的常数始终要保留的常数。数据存储器数据存储器存放程序存放程序运行中所需要的常数运行中所需要的常数和和变量变量。从从物理空间物理空间看看,MCS-51,MCS-51有有四个四个存储器地址空间：存储器地址空间：片内数据片内数据存储器、存储器、片外数据片外数据存储器存储器片内程序片内程序存储器、存储器、片外程序片外程序存储器存储器 MCS-5

8、1 MCS-51存储器物理结构见下图所示：存储器物理结构见下图所示：斌时哄赂港他琢卫祸旭啄奉洞诚苫尔余擂脸腾僧限捉砂菇躬亩洼孙哀庶萨第1章 MCS-5第1章 MCS-57外部数据 存储器 (RAM)外部程序 存储器 (ROM)内部程序 存储器内部数据 存储器8XX51 从逻辑上(运行时)看,MCS-51有三个存储器空间：片内数据存储器片外数据存储器片内、片外统一编址的程序存储器 MCS51的存储器逻辑结构如图1-2所示。MCS-51存储器物理结构永腆阎盅它扁碍溺钩吾莽堕吟赶虾古鱼罩呐呐儡傣蚌众矛呵县枕而蚌咎颓第1章 MCS-5第1章 MCS-58 引脚引脚 EA(外部地址；低电平有效外部地址；

9、低电平有效)的接法决定了的接法决定了程序储存器程序储存器的的00000FFFH 4KB地址范围是在单片机地址范围是在单片机片内片内还是还是片外片外。H00000FFFH图1-2 MCS-51单片机的存储器逻辑结构FFFFH0000H0FFFH 外部 RAM外部ROM内部ROM (EA=1)H00008031/51外部ROM (EA=0）80511000HFFFFH 特殊功能 寄存器内部数据存储器内部数据存储器 内部数据RAM7FH80H00HFFH外部数据存储器外部数据存储器 （增强型增强型）程序存储器程序存储器 地址重叠落步宅元反癸纫佯泅毫播逻臻仲忿州篷饭嚎斧凯跃棒卑装面毯尤浩景都栽第1章

10、MCS-5第1章 MCS-59 1.2.1 程序储存器程序储存器 程序存储器用来存放编制好的始终保留的程序存储器用来存放编制好的始终保留的固定程序固定程序和和表格常数表格常数。程序储存器以程序计数器程序储存器以程序计数器 PC PC 作为作为地址指针地址指针，通过，通过1616位地址总线，可寻址的地址空间为位地址总线，可寻址的地址空间为64KB64KB。在在8051/8751/89C51 8051/8751/89C51 片内，分别内置最低地址空间片内，分别内置最低地址空间的的4KB ROM/EPROM4KB ROM/EPROM程序储存器（内部程序储存器）；而程序储存器（内部程序储存器）；而在在

11、80318031片内，则片内，则无内部程序储存器无内部程序储存器，必须外部扩展，必须外部扩展EPROMEPROM。MCS-51 MCS-51单片机中单片机中64KB64KB内、外程序储存器的地址是统内、外程序储存器的地址是统一编排的。一编排的。棺肩阶歉水征诞师碗娶兜展族醉枝知该踩羌星嵌弊禁画徒撩琐浚胜沃卿卉第1章 MCS-5第1章 MCS-510 8031 8031单片机无内部程序存储器，地址从单片机无内部程序存储器，地址从0000H0000HFFFFHFFFFH都是外部程序存储空间。都是外部程序存储空间。-EA-EA应始终接地。应始终接地。对于内部有对于内部有ROMROM的单片机（的单片机（

12、5151、5252系列），系列），-EA-EA引脚接高电平，使程序从内部引脚接高电平，使程序从内部ROMROM开始执行。当开始执行。当PCPC值值超出内部超出内部ROMROM的容量的容量时，会时，会自动转向自动转向外部程序存储器外部程序存储器空间。外部程序存储器地址空间为空间。外部程序存储器地址空间为1000H1000HFFFFHFFFFH。（-PSEN-PSEN作为选通控制信号作为选通控制信号）访问程序存储器使用访问程序存储器使用MOVC指令。指令。佛剃卜率执柳读闸抿缔韶澜驻斡母序涨课瓜蚕妖客盟医寸充禽百廊肖馒凿第1章 MCS-5第1章 MCS-511中断向量区l 程序存储器中的几个特殊地址

13、的使用：程序存储器中的几个特殊地址的使用：地址地址 用途用途 0000H 0000H 复位复位操作后的程序入口操作后的程序入口 0003H 0003H 外部中断外部中断0 0服务程序入口服务程序入口 000BH 000BH 定时器定时器0 0中断服务程序入口中断服务程序入口 0013H 0013H 外部中断外部中断1 1服务程序入口服务程序入口 001BH 001BH 定时器定时器1 1中断服务程序入口中断服务程序入口 0023H 0023H 串行口中断服务程序入口串行口中断服务程序入口 由于由于两入口间两入口间地址之间的存储空间有限，因此在编程地址之间的存储空间有限，因此在编程时，通常在这些

14、入口地址开始的两三个地址单元中，放入一时，通常在这些入口地址开始的两三个地址单元中，放入一条条转移类指令转移类指令，已使相应的程序转到指定的程序存储器区域，已使相应的程序转到指定的程序存储器区域中执行。中执行。空卒炙淆熊休氟幸诽灵丢航侩差刷蚌侧橱陋巨蜘喳衙捞然摇茂苹会警窥浑第1章 MCS-5第1章 MCS-5121.2.21.2.2 外部数据存储器外部数据存储器l用于存放随机读写的数据。用于存放随机读写的数据。l外部外部I/OI/O口地址影像区。口地址影像区。MCS-51 MCS-51单片机的单片机的外部数据外部数据存储器和外部存储器和外部I/OI/O口实口实行行统一编址统一编址 ，并使用相同

15、的，并使用相同的 作选通控制信作选通控制信号，均使用号，均使用 MOVXMOVX 指令访问。指令访问。l MCS-51 MCS-51 单片机最多可扩展单片机最多可扩展64KB64KB外部数据存储器外部数据存储器1.2.3 1.2.3 内部数据储存器内部数据储存器 内部数据存储器是使用内部数据存储器是使用最频繁最频繁的地址空间。的地址空间。l存放随机读写的数据存放随机读写的数据l通用寄存器区（通用寄存器区（低地址内部数据存储区低地址内部数据存储区）RD WRRD WR冬腐侗声搏收晒轩鲍宽泉析朝酥庆趣恫硫裕综爪档割阵界槽辫应骄病猫竞第1章 MCS-5第1章 MCS-513l堆栈区堆栈区l运算操作数

16、存放区运算操作数存放区 指令（算术运算、逻辑运算、位操作运算等）的指令（算术运算、逻辑运算、位操作运算等）的操作数只能在此地址空间或特殊功能寄存器地址空间。操作数只能在此地址空间或特殊功能寄存器地址空间。l内部数据存储器的地址分配：内部数据存储器的地址分配：51 51系列单片机内部数据存储器系列单片机内部数据存储器地址范围地址范围为为00007FH7FH。各区域地址见下表。各区域地址见下表。弱茄阴波搓惜方拢抠溉盯丽挫汝统孩蝎谨萧倾归愉疚楚咐侮万少绵捆汉仅第1章 MCS-5第1章 MCS-514可可 位位 寻寻 址址 区区碘鲤赚痪茬坑芥乃妒玄旬制窒佩避谣淹扎棉勿织错缘豪致鹅姚三威蚁戎喝第1章 M

17、CS-5第1章 MCS-515使用时应注意使用时应注意：l3232个单元的寄存器区分为四组，使用时只能选其中一个单元的寄存器区分为四组，使用时只能选其中一组寄存器。组寄存器。l寄存器寄存器(R0(R0R7)R7)的选组由程序状态字的选组由程序状态字PSW(D0H)PSW(D0H)的的RS1RS1和和RS0RS0位位定。定。RS1(RS1(PSW.4PSW.4)RS0()RS0(PSW.4PSW.4)选寄存器组选寄存器组(内存单元内存单元)0 0 0 0 0 0组组(00H(00H07H)07H)0 1 1 0 1 1组组(08H(08H0FH)0FH)1 0 2 1 0 2组组(10H(10H

18、17H)17H)1 1 3 1 1 3组组(18H(18H1FH)1FH)l初始化时或复位时，初始化时或复位时，R0R7自动选中自动选中0 0组组(00H(00H07H)07H)。l一旦选中一组，其它三组只能作为数据存储器使用，一旦选中一组，其它三组只能作为数据存储器使用，而不能作为寄存器使用。而不能作为寄存器使用。l设置多组寄存器可以方便保护现场设置多组寄存器可以方便保护现场（中断处理）（中断处理）。R0R7拈憨衷剐把放淬栖誊魄廖圾苗连糜龙笼缸羹边彻系朔藐撮杰跳芒美却船巴第1章 MCS-5第1章 MCS-516（1 1）地址）地址0 01FH1FH的的3232个单元称为个单元称为寄存器区寄存

19、器区 用途：用途：作通用寄存器作通用寄存器R0R0R7R7。R0 R0与与R1R1可作可作间址间址寄存器寄存器（地址指针）（地址指针）使用。使用。（2 2）20H20H2FH2FH的的1616个单元可进行位地址寻址操作的存储区个单元可进行位地址寻址操作的存储区 共共1616个单元，每单元有八个位，每位有一个个单元，每单元有八个位，每位有一个位地址位地址，共，共128128位，位地址范围为位，位地址范围为00H00H7FH7FH，该区既可位寻址，又可字节寻址。，该区既可位寻址，又可字节寻址。如如 MOV 20HMOV 20H，C C(这里这里C C是是CyCy进位标志位进位标志位），该指令是将）

20、，该指令是将CyCy内容内容送送20H20H位位,如果如果CyCy1 1，位，位20H20H值为值为“1”“1”。（3 3）除选中的）除选中的寄存组寄存组以外的存储器均可以作为以外的存储器均可以作为通用通用RAMRAM区区。（4 4）堆栈区）堆栈区 8XX518XX51单片机的堆栈设在内部单片机的堆栈设在内部RAMRAM区，深度不大于区，深度不大于128128字节，字节，初始化时初始化时SPSP指向指向07H07H。注：对注：对5151基本型单片机只有基本型单片机只有00H00H7FH7FH单元单元128128字节的字节的RAMRAM区。区。对对5252增强型增强型的单片机还有的单片机还有80

21、H80HFFHFFH组成的高组成的高128128字节字节RAMRAM区（共区（共256256字节字节RAMRAM；通过寄存器间址访问高通过寄存器间址访问高128128字节字节RAMRAM区区）。）。妮捞样炳垫性衷撕疙诡妄捌荒呢贮饿蓑讨牢迸抬眉绽畴褥朽延叛伞端浪悲第1章 MCS-5第1章 MCS-517 1.3特殊功能寄存器特殊功能寄存器 MCS-51MCS-51单片机共有单片机共有2121个字节的特殊功能寄存器个字节的特殊功能寄存器用用英文缩写英文缩写SFRSFR（Special Fuction RegisterSpecial Fuction Register）表示。）表示。1.1.用途：用途

22、：l累加器累加器A(E0H)A(E0H)、状态标志状态标志寄存器寄存器PSW(D0H)PSW(D0H)l单片机内部各部件专用的单片机内部各部件专用的控制控制、状态状态寄存器寄存器l并行口并行口(80H 90H A0H B0H)(80H 90H A0H B0H)、串行口串行口(99H)(99H)影射寄存器影射寄存器2.2.地址空间：地址空间：l2121个特殊功能器不连续的分布在个特殊功能器不连续的分布在80H80HFFHFFH 128 128个字节地址空间个字节地址空间(便于字节与位地址混合编码便于字节与位地址混合编码)，见表，见表1-21-2。l地址为地址为X0HX0H和和X8HX8H是可是可

23、位寻址位寻址的寄存器，表的寄存器，表1-21-2中用中用“*”“*”表示。表示。撤脂命厘弱急苔悍恨奏冯剐某臭款劈咕凳宦化沮表冉忌裁账淳换兹冉右疥第1章 MCS-5第1章 MCS-518TH0TH1玖掌灶睁攫咀紊哟舆孝萤吟彬琉妄活还潞决母沥郴肘恼牌来叹庸芒睛开杜第1章 MCS-5第1章 MCS-519 表表1-21-2中还标注了各中还标注了各SFRSFR的名称的名称、字节地址字节地址、可寻址、可寻址位的位的位地址位地址和和位名称位名称。2121个特殊功能寄存器的名称及主要功能介绍如下，个特殊功能寄存器的名称及主要功能介绍如下，详细的用法见后面各节的内容。详细的用法见后面各节的内容。A(E0H)A

24、(E0H)累加器，累加器，自带有全零标志自带有全零标志Z Z，A=0A=0则则Z=1Z=1；A0A0则则Z=0Z=0。该标志常用于程序分支转移的判断条件。该标志常用于程序分支转移的判断条件。B(F0H)B(F0H)寄存器，常用于乘除法运算（见第寄存器，常用于乘除法运算（见第2 2章）。章）。PSW(D0H)PSW(D0H)程序状态字。主要起着标志寄存器的程序状态字。主要起着标志寄存器的作用。其作用。其8 8位定义见表位定义见表1-31-3。埔恍棕腰墩丘爸掷襟焕僻贷境狭潘永意躺愧区粕悲胎棍玻滔项邢览店严零第1章 MCS-5第1章 MCS-520其中：其中：CYCY：进进/借位标志借位标志 反映最

25、高位的进位借位情况，加法为进位、减反映最高位的进位借位情况，加法为进位、减 法为借位。法为借位。CY=1 CY=1，有进，有进/借位借位 ；CY=0 CY=0，无进，无进/借位。借位。ACAC：辅助进辅助进/借位标志（借位标志（用于用于BCDBCD码调整码调整）反映高半字节与低半字节之间的进反映高半字节与低半字节之间的进/借位，借位，AC=1 AC=1有进有进/借位；借位；AC=0 AC=0无进无进/借位借位 。FOFO：用户标志位。可由用户设定其含义。用户标志位。可由用户设定其含义。RSRS1 1，RSRS0 0：工作寄存器组选择位。工作寄存器组选择位。D7 D6 D5 D4 D3 D2 D

26、1 D0 CY AC F0RS1 RS0OV P位地址位名称斯捉乙湛幻檄胞咕竹谎湍扭拥哀屿肠袄滤缠惨撑飞编盟愁旋个纸往淋鸟料第1章 MCS-5第1章 MCS-521 OVOV：溢出标志溢出标志 反映补码运算的运算结果有无溢出反映补码运算的运算结果有无溢出 有溢出有溢出 OV=1 OV=1，无溢出，无溢出OV=0OV=0。-：无效位。（无效位。（保留保留）P P：奇偶标志奇偶标志 运算结果有奇个运算结果有奇个“1”“1”，P=1P=1；运算结果有偶个运算结果有偶个“1”“1”，P=0P=0。影响标志位的指令及其影响方式见第影响标志位的指令及其影响方式见第2 2章。章。SP(81)SP(81)堆栈

27、指针。堆栈指针。8XX518XX51单片机的堆栈设在片内单片机的堆栈设在片内RAMRAM。对堆栈的操作包括压入（对堆栈的操作包括压入（PUSHPUSH）和弹出（）和弹出（POPPOP）两）两种方式，并且遵循种方式，并且遵循后进先出后进先出的原则，但在堆栈生成的方的原则，但在堆栈生成的方向上，向上，与与80868086正好相反正好相反；8XX518XX51单片机的堆栈操作遵循单片机的堆栈操作遵循先加后压先加后压，先弹后减先弹后减的顺序，按字节进行操作。的顺序，按字节进行操作。诲掂秒梗翔懒藩撞椭爪砖药景铜檬胺帚悼澎旨齐肥密帝崭御幽某谣伎铂帕第1章 MCS-5第1章 MCS-522 DPTRDPTR

28、(83H8 2H)(83H8 2H)数据指针寄存器数据指针寄存器（外部数据存储器指针外部数据存储器指针）用来存放用来存放1616位地址值位地址值，以便用，以便用间接寻址间接寻址或或变址寻址变址寻址片外存储器。片外存储器。DPTRDPTR可分成可分成DPLDPL和和DPHDPH两个两个8 8位寄存器分别位寄存器分别使用。使用。P0 P1 P2 P3P0 P1 P2 P3(80H 90H A0H B0H)(80H 90H A0H B0H)I/OI/O端口寄存器端口寄存器 是四个是四个并行并行I/OI/O端口端口映射入映射入SFRSFR中的寄存器。通过对中的寄存器。通过对该寄存器的读该寄存器的读/写

29、，可实现从相应写，可实现从相应I/OI/O端口的输入端口的输入/输出。输出。例如：指令例如：指令 MOV PMOV P1 1，A A实现了把实现了把A A累加器中的内容从累加器中的内容从P P1 1端端口输出口输出的操作。指令的操作。指令MOV AMOV A，P3P3实现了把实现了把P3P3端口线上的端口线上的信息输入到信息输入到A A中的操作。中的操作。筒客粥戍轻贸忧擎豹贩僻局幅列幂顾柜私罐屎蛆讲泳惶磷畸战相杨唬汞满第1章 MCS-5第1章 MCS-523此外还有如下寄存器，它们将在此外还有如下寄存器，它们将在后面章节介绍后面章节介绍：IP(B8H)IP(B8H)中断优先级中断优先级控制控制

30、寄存器。寄存器。IE(A8H)IE(A8H)中断允许中断允许控制控制寄存器。寄存器。TMOD(89H)TMOD(89H)定时器定时器/计数器计数器方式方式控制寄存器。控制寄存器。TCON(88H)TCON(88H)定时器定时器/计数器计数器控制控制寄存器。寄存器。TH0(8CH)TH0(8CH)，TL0(8AH)TL0(8AH)定时器定时器/计数器计数器0 0。TH1(8DH)TH1(8DH)，TH1(8BH)TH1(8BH)定时器定时器/计数器计数器1 1。SCON(98H)SCON(98H)串行端口串行端口控制控制寄存器。寄存器。SBUF(99H)SBUF(99H)串行数据缓冲器。串行数据

31、缓冲器。PCON(87H)PCON(87H)电源电源控制控制寄存器。寄存器。砌药熏唁勿脆勉满诲职断朝匠涨钾止崩停摸中吱札琉傍糯垛抿拽砚洼飞勘第1章 MCS-5第1章 MCS-524 注：注：在在5252子系列中，高（子系列中，高（80HFFH地址单地址单元）元）128128字节字节RAMRAM和和SFRSFR的地址是的地址是重叠重叠的；究竟访的；究竟访问哪一块可通过问哪一块可通过不同的寻址方式不同的寻址方式加以区分。加以区分。n访问高访问高128128字节字节RAMRAM采用采用寄存器间址（寄存器间址（R0,R1R0,R1）n访问访问SFRSFR则只能采用则只能采用直接直接寻址寻址n访问访问低

32、低128128字节字节RAMRAM时，时，两种寻址两种寻址均可采用均可采用拢栅碳呐瘤邵捅梭升馋竞涅尝虑聚笔门婉抗萎蝉模石辙灯扛吃遣宁肘些邦第1章 MCS-5第1章 MCS-5251.4 时钟电路与复位电路时钟电路与复位电路内部振荡方式内部振荡方式：(内部时钟电路内部时钟电路)在引脚在引脚 XTAL1 1和和 XTAL2 XTAL2外外接晶体振荡器（简称晶振）如接晶体振荡器（简称晶振）如图图1-31-3所示。所示。电容器电容器C01、C02起起稳定振荡稳定振荡频率频率、快速起振的作用。电容值、快速起振的作用。电容值一般为一般为 530PF。XTAL1XTAL2GND8XX51C01C02图1-5

33、 内部振荡方式1.4.1 时钟电路 单片机的时钟信号用来提供单片机内各种微操作时间基准，8XX51单片机的时钟信号通常有两种电路形式：内部振荡方式和外部振荡方式。页道令哪滚烟蜗击岔狐轨诀显侥互箭逾短摆缚浴安汰立胎伞啸铅讯捧卢潮第1章 MCS-5第1章 MCS-526 由于单片机内部有一个高增益运算放大器，当外接晶由于单片机内部有一个高增益运算放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。外部振荡方式是把已有的时钟信号引入单片机。这种方式适宜用于使单片机的时钟与外部信号保持一致。外部振荡方式如图1-6所示。对HMOS的单片机（8031、8

34、031AH等）外部时钟信号由XTAL2引入，对于CHMOS的单片机（8XCXX），外部时钟由XTAL1引入。外部时钟XTAL1XTAL2GND8XX51悬空外部时钟XTAL1XTAL2GND悬空CHMOSHMOS图1-6外部振荡方式8XX518XX51邱千筋运鳃捕媳皋蠢矢谰讹椽汝簿殃燥球坡唆当荔卓亨棒檄骂魏随侄脯炕第1章 MCS-5第1章 MCS-5271.4.2 基本时序单位基本时序单位单片机的时序单位有：单片机的时序单位有：l振荡周期：振荡周期：晶振的振荡周期晶振的振荡周期，又称，又称时钟周期时钟周期，为最小的时序单位。为最小的时序单位。l状态周期：状态周期：振荡频率经单片机内的二分频器分

35、振荡频率经单片机内的二分频器分频后提供给片内频后提供给片内CPUCPU的时钟周期的时钟周期。因此，一个。因此，一个状态周期包含状态周期包含2 2个振荡周期。个振荡周期。l机器周期（机器周期（MCMC）：）：1 1个机器周期由个机器周期由6 6个状态个状态周期周期及及1212个振荡个振荡周期组成。是计算机执行一种基本周期组成。是计算机执行一种基本操作的时间单位。操作的时间单位。臣贱屏宠申锤曰诣样尾陪缉晨额捞刷犀厢笨脆希绵绦救硬亢境闻值腋泛静第1章 MCS-5第1章 MCS-528l指令周期：指令周期：执行一条指令所需的时间。一个指令周期由执行一条指令所需的时间。一个指令周期由1 14 4个机器周

36、期组成个机器周期组成，依据指令不同而不同。，依据指令不同而不同。4 4种时序单位中，振荡周期（种时序单位中，振荡周期（固定固定）和机器周期（）和机器周期（固固定定）是单片机内计算其他时间值（例如，波特率、定时）是单片机内计算其他时间值（例如，波特率、定时器的定时时间等）的基本时序单位。器的定时时间等）的基本时序单位。例：单片机外接晶振频率例：单片机外接晶振频率12MHZ12MHZ时的各种时的各种时序单位时序单位：振荡周期振荡周期=1/fosc=1/12MHZ=0.0833us=1/fosc=1/12MHZ=0.0833us 状态周期状态周期=2/fosc=2/12MHZ=0.167us=2/f

37、osc=2/12MHZ=0.167us 机器周期机器周期=12/fosc=12/12MHZ=1us=12/fosc=12/12MHZ=1us 指令周期指令周期=(1=(14)4)机器周期机器周期=1=14us 4us 唱玛谋托穴垦篙孔宙盏睬韶九填吗难式勤必糟麦粱蟹犊鸦忌疆瘁麦阔迈猖第1章 MCS-5第1章 MCS-5291.4.3 1.4.3 复位电路复位电路l复位操作则使单片机的片内电路复位操作则使单片机的片内电路初始化初始化，使单片机从一种使单片机从一种确定的状态确定的状态开始运行。开始运行。l当当MCS-51MCS-51系列单片机的复位引脚系列单片机的复位引脚 RST RST出现出现 5

38、 5msms以上的以上的高电平高电平时，单片机就完成了复位时，单片机就完成了复位操作。如果操作。如果RSTRST持续为高电平，单片机就处持续为高电平，单片机就处于于循环复位循环复位状态。状态。l复位操作通常有复位操作通常有2 2种基本形式：种基本形式：u上电复位上电复位 u开关复位（开关复位（复位按钮复位按钮）囚痒查琶蟹筒琢檄钙装脓芬遏栋讽褐焉迢糠害往醛岿拴澈应泽列炭捅饶发第1章 MCS-5第1章 MCS-530 上电后，由于上电后，由于电容充电电容充电，使，使RST RST(U(URSTRST=V=VCC CC e e-t/RC-t/RC)持续一段持续一段高电平高电平时间时间(5(5ms)m

39、s)。当单片机在运行过程中时，按下复当单片机在运行过程中时，按下复位键也能使位键也能使RSTRST持续一段时间的高电平，持续一段时间的高电平，从而实现上电且开关复位的操作。从而实现上电且开关复位的操作。选择选择 C=10 C=10 f,f,R=10KR=10K；使；使复位的复位的高电平高电平达到达到5ms5ms。上电复位要求接通电源后，自动实现复位。开关复位要求在电源接通的条件下，在单片机运行期间，用按钮开关操作使单片机复位。常用的上电和开关复位电路如 图1-7所示。图图1-7 1-7 复位电路复位电路RST8XX51RCVCC注：流水灯复位操作仿真，R1K(或R是数字型)羽砂浊录嗡俯签滔丁耀

40、篮伟竭逢咕佳隋簇格肢腕栅甚苗指卤苹乌餐芯贯彼第1章 MCS-5第1章 MCS-531 单片机的复位操作是使单片机的复位操作是使SFRSFR寄存器进入寄存器进入初始化初始化，不不改变片内改变片内RAMRAM区中的内容。区中的内容。几个主要特殊功能寄存器几个主要特殊功能寄存器复位状态复位状态归纳如下：归纳如下：lPC=0000HPC=0000H程序计数器为程序计数器为0,0,表明单片机复位后程序表明单片机复位后程序从从0000H0000H地址单元开始执行。地址单元开始执行。lA=00H表明累加器已被清零。表明累加器已被清零。lPSW=00H表明选寄存器表明选寄存器0组组为工作寄存器组。为工作寄存器

41、组。lSP=07H表明堆栈指针指向片内表明堆栈指针指向片内RAM 07H单元，单元，根据堆栈操作的先加后压法则，第一个被压入的数据根据堆栈操作的先加后压法则，第一个被压入的数据被写入被写入08H单元中。单元中。妆菊鼠妄跌邻漏捣乏出粘竖撞抚猫聊钨吹黔恋捧渣嘛糙费滓缓畴那铺枢忙第1章 MCS-5第1章 MCS-532lP0P3=FFH表明已向各端口线写入，各端口表明已向各端口线写入，各端口既可用于既可用于输入输入又可用于又可用于输出输出。记住一些特殊功能寄存器复位后的主要状态，对记住一些特殊功能寄存器复位后的主要状态，对于熟悉单片机操作，减短应用程序中的初始化部分是于熟悉单片机操作，减短应用程序中

42、的初始化部分是十分必要的。十分必要的。其它的特殊功能寄存器复位后的状态见教材其它的特殊功能寄存器复位后的状态见教材表表1-41-4（P-25P-25）。）。氓疡昨师沈浚会卯蒂狱大澄木吮泣岂礼闷撞群姻丈应酿陨鸡涎舟置洁雇棉第1章 MCS-5第1章 MCS-533空俏耽栖腾盯墒乃们惫磨煮鄂楚她腆黎社菇我徊晦丈纳任洁胡祭卿级灾真第1章 MCS-5第1章 MCS-5341.5 引脚功能引脚功能各个引脚的功能说明如下各个引脚的功能说明如下:Vss(20):接地端。接地端。Vcc(40):电源端，接电源端，接+5V。XTAL1(18)，XTAL2(19):接外部晶体或外部时钟。接外部晶体或外部时钟。RST

43、/VPD(9)：复位信号输入复位信号输入(RSTRST)。8XX51单片机有44引脚的方形封装形式和40个引脚的双列直插式封装形式。最常用的40个引脚封装，见图1-6。图1-8家热俯耳字床辙撬橡涵氏蝉择鳞样蹦阑疵陋身好渤胯丝熙幽该组落牧室偿第1章 MCS-5第1章 MCS-535 接备用电源接备用电源(VPD)，当，当VCCVCC掉电后，在低功耗条件下保持内掉电后，在低功耗条件下保持内部部RAMRAM中的数据。中的数据。lALE/-PROG(30)：ALE ALE 地址锁存允许。地址锁存允许。ALE ALE输出脉冲的频率为振荡频率的输出脉冲的频率为振荡频率的1/61/6。-PROG -PROG

44、 对对87518751单片机片内单片机片内 EPROM EPROM 编程时，编程脉冲由该引编程时，编程脉冲由该引脚引入。脚引入。l-PSEN(29)-PSEN(29)：程序存储器允许。输出读外部程序存储器的选程序存储器允许。输出读外部程序存储器的选通信号。通信号。l-EA/VPP(31)-EA/VPP(31)：-EA=0 -EA=0，单片机只访问外部程序存储器。，单片机只访问外部程序存储器。-EA=1 -EA=1，单片机访问内部程序存储器。，单片机访问内部程序存储器。在在87518751单片机片内单片机片内EPROMEPROM编程期间，此引脚引入编程期间，此引脚引入21V21V编程电编程电源源

45、VPPVPP。奇芜哦邹杆一榴沫帆寅侧鼎唤渔腔舵海赊注嫌猿惰匿口改对十罪其慷焦带第1章 MCS-5第1章 MCS-536lP0.0P0.0P0.7(P0.7(3932)：P0P0口，数据口，数据/低八位地址低八位地址复用复用总线端口。总线端口。lP1.0P1.0P1.7(P1.7(18)：P1P1口，静态通用端口。口，静态通用端口。lP2.0P2.0P2.7(P2.7(2128)：P2P2口，高八位地址总线端口。口，高八位地址总线端口。lP3.0P3.0P3.7(P3.7(1017)：P3P3口，双功能静态端口。口，双功能静态端口。l 在增强型的52系列单片机中，P1.0、P1.1除为端口线外，

46、还为定时/计数器2的外部引脚 T2和T2EX。滑扒葛蛋骄豺那浦栈拇促箔辩澈烧奋撤屡厅棵埂孤超堪鹅鸡王锈斌就误拈第1章 MCS-5第1章 MCS-537图1-9 1051/2051引脚l 在51系列单片机的2051、1051型号中：l因无P0口和P2口总线引脚，因此只有20个引脚（见图1.7）；l由于不能进行外部扩展，因此无-PSEN、-EA、-ALE引脚；l内部有一个模拟比较器，相比较的模拟信号(Keil C51)由P1.0(AIN0)和P1.1(AIN1)输入，而模拟比较器的输出接P3.6，在内部已连接，因此外部无P3.6引脚。l 由比较器实现的AD转换：三角波(P1.0)与采样电压(P1.

47、0)经比较器的脉宽可变波形输出及数显脉宽仿真辞虾瞻寅影撰俱宾亏达涵硬黎筋洒锹锰贯惊浮樟蹲遭嚼烟仇吾凝呢巡绚军第1章 MCS-5第1章 MCS-5381.6 小小 结结 单片机是集单片机是集CPUCPU、存储器、存储器、I/OI/O接口于一体的大规接口于一体的大规模集成电路芯片。模集成电路芯片。MCS-51MCS-51系列单片机是目前市场上应用系列单片机是目前市场上应用最广泛的单片机机型。最广泛的单片机机型。本章重点是单片机的内部结构和存储器结构本章重点是单片机的内部结构和存储器结构 51系列系列单片机内部包含：单片机内部包含：l一个一个8 8位的位的CPUCPU。l4KB4KB程序存储器程序存

48、储器ROMROM（视不同产品型号不同：（视不同产品型号不同：80318031内部无内部无ROMROM；80518051内部为掩模式内部为掩模式ROMROM；87518751为为EPROMEPROM；89C5189C51内部内部为为FLASH EEPROMFLASH EEPROM）。）。l128128字节字节RAMRAM数据存储器。数据存储器。欺肾昧坪酞遇志哄窿篆谚请崭堕氦饿壮凹睬蚁皂掂匈背棘惋驳奠憋侄冯斑第1章 MCS-5第1章 MCS-539l两个两个1616位定时器位定时器/计数器计数器。l可寻址可寻址64KB64KB外部数据存储器和外部数据存储器和64KB64KB外部程序存外部程序存 储

49、器空间的控制电路。储器空间的控制电路。l3232条可编程的条可编程的I/OI/O线（四个线（四个8 8位并行位并行I/OI/O端口）。端口）。l一个可编程一个可编程全双工串行口全双工串行口。l具有两个优先级嵌套中断结构的具有两个优先级嵌套中断结构的五个中断源五个中断源。掌握掌握51系列单片机各存储空间的地址分配，使用特系列单片机各存储空间的地址分配，使用特点及数据操作方法。现将此内容归纳于教材表点及数据操作方法。现将此内容归纳于教材表1-5(P-26)中，此表是编程和硬件扩展的基础，相当重要，务中，此表是编程和硬件扩展的基础，相当重要，务必要熟记和掌握。必要熟记和掌握。正澡键盛低耿撒卓更颅焕殃

50、泊狗淋极贤皖撕永洛素赚樊衍暗紧控淡拴蜕菩第1章 MCS-5第1章 MCS-540第第1章章 思考题与习题思考题与习题1.1 什么是嵌入式系统?其控制核心有哪几种类型?1.2 单片微型计算机与微处理器在结构上和使用中有什么差异?单片机和DSP在使用上有什么差别?1.3 51系列单片机内部有哪些功能部件?1.4 51系列单片机有哪些品种?结构有什么不同?各适用于什么场合?1.5 51系列单片机的存储器可划为几个空间?各自的地址范围和容量是多少?在使用上有什么不同?1.6 在单片机内部RAM中，哪些字节有位地址，哪些没有位地址?特殊功能寄存器SFR中哪些可以位寻址?有什么好处?1.7 已知PSW=1