《51單片機(jī)原理》PPT課件.ppt

2020 3 24 1 51單片機(jī)原理與應(yīng)用 2020 3 24 2 主要內(nèi)容 典型單片機(jī) MCS 51 AT89C51 的性能 MCS 51內(nèi)部結(jié)構(gòu) 特點(diǎn) 工作方式 時(shí)序和最小應(yīng)用系統(tǒng) 為后續(xù)學(xué)習(xí)AVR單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 利用單片機(jī)解決工程實(shí)際問題打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 重點(diǎn)在于基本概念 組成原理 特點(diǎn)及MCS 51的最小應(yīng)用系統(tǒng) 難點(diǎn)在于時(shí)序 ISP下載技術(shù) 2020 3 24 3 預(yù)備知識(shí) 元器件實(shí)物圖 單片機(jī)芯片AT89C51AT89S51AT89S52AT89C2051 2020 3 24 4 通信芯片MAX232CPE時(shí)鐘芯片DS1302 2020 3 24 5 2020 3 24 6 2020 3 24 7 EEPROM24C02溫度傳感器18B20 AD變換器0832 穩(wěn)壓片78L05 2020 3 24 8 2020 3 24 9 晶振電阻和排電阻 2020 3 24 10 瓷片小電容 零壓力插座 萬用焊接板 儀器盒 2020 3 24 11 液晶字符顯示屏液晶圖形點(diǎn)陣顯示屏 2020 3 24 12 撥動(dòng)開關(guān) 2020 3 24 13 紅外遙控用發(fā)射接受一體管繼電器 2020 3 24 14 三極管 2020 3 24 15 各類接插件 2020 3 24 16 2020 3 24 17 2020 3 24 18 遙控組件 超聲波發(fā)射接受頭 2020 3 24 19 雙路遙控組件 2020 3 24 20 8 8二極管點(diǎn)陣八段數(shù)碼管 2020 3 24 21 超聲波發(fā)射和接收一體化機(jī) 2020 3 24 22 電子萬年歷 2020 3 24 23 單片機(jī)學(xué)習(xí)板 2020 3 24 24 單片機(jī)學(xué)習(xí)板 2020 3 24 25 1 1MCS 51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)及引腳 MCS 51系列單片機(jī)都是以Intel公司最早的典型產(chǎn)品8051為核心 增加了一定的功能部件后構(gòu)成的 因此 本章以8051為主介紹MCS 51系列單片機(jī) 1 1 1MCS 51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)MCS 51單片機(jī)的組成 CPU 進(jìn)行運(yùn)算 控制 RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ROM 程序存儲(chǔ)器 I O口 串口 并口 內(nèi)部總線和中斷系統(tǒng)等 組成框圖如下 2020 3 24 26 內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下 2020 3 24 27 組成 運(yùn)算器 控制器 8051的CPU包含以下功能部件 1 8位CPU 2 布爾代數(shù)處理器 具有位尋址能力 3 128B內(nèi)部RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 21個(gè)專用寄存器 4 4KB內(nèi)部掩膜ROM程序存儲(chǔ)器 5 2個(gè)16位可編程定時(shí)器 計(jì)數(shù)器 6 32個(gè) 4 8位 雙向可獨(dú)立尋址的I O口 7 1個(gè)全雙工UART 異步串行通信口 8 5個(gè)中斷源 兩級中斷優(yōu)先級的中斷控制器 9 時(shí)鐘電路 外接晶振和電容可產(chǎn)生1 2MHz 12MHz的時(shí)鐘頻率 10 外部程序 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間均為64KB 11 111條指令 大部分為單字節(jié)指令 12 單一 5V電源供電 雙列直插40引腳DIP封裝 1 中央處理器 CPU 2020 3 24 28 1 運(yùn)算器組成 8位算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU ArithmeticLogicUnit 8位累加器A Accumulator 8位寄存器B 程序狀態(tài)字寄存器PSW ProgramStatusWord 8位暫存寄存器TMP1和TMP2等 功能 完成算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算 2 控制器組成 程序計(jì)數(shù)器PC ProgramCounter 指令寄存器IR InstructionRegister 指令譯碼器ID InstructionDecoder 堆棧指針SP 數(shù)據(jù)指針DPTR 定時(shí)控制邏輯和振蕩器OSC等電路 功能 CPU根據(jù)PC中的地址將欲執(zhí)行指令的指令碼從存儲(chǔ)器中取出 存放在IR中 ID對IR中的指令碼進(jìn)行譯碼 定時(shí)控制邏輯在OSC配合下對ID譯碼后的信號進(jìn)行分時(shí) 以產(chǎn)生執(zhí)行本條指令所需的全部信號 2020 3 24 29 MCS 51系列單片機(jī)配置一覽表 2020 3 24 30 2020 3 24 31 2 存儲(chǔ)器 MCS 51的存儲(chǔ)器可分為程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 又有片內(nèi)和片外之分 1 程序存儲(chǔ)器一般將只讀存儲(chǔ)器 ROM 用做程序存儲(chǔ)器 可尋址空間為64KB 用于存放用戶程序 數(shù)據(jù)和表格等信息 MCS 51單片機(jī)按程序存儲(chǔ)器可分為內(nèi)部無ROM型 如8031 和內(nèi)部有ROM型 如8051 兩種 連接時(shí)引腳有區(qū)別 程序存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)如右圖所示 2020 3 24 32 2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 一般將隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM 用做數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 可尋址空間為64KB MCS 51數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可分為片內(nèi)和片外兩部分 片外RAM 最大范圍 0000H FFFFH 64KB 用指令MOVX訪問 片內(nèi)RAM 最大范圍 00H FFH 256B 用指令MOV訪問 又分為兩部分 低128B 00 7FH 為真正的RAM區(qū) 高128B 80 FFH 為特殊功能寄存器 SFR 區(qū) 如右圖所示 2020 3 24 33 內(nèi)部RAM的20H 2FH單元為位尋址區(qū) 既可作為一般單元用字節(jié)尋址 也可對它們的位進(jìn)行尋址 位地址為00H 7FH CPU能直接尋址這些位 稱MCS 51具有布爾處理功能 位地址分配如右表所示 2020 3 24 34 3 特殊功能寄存器 SFR MCS 51有21個(gè)特殊功能寄存器 也稱為專用寄存器 包括算術(shù)運(yùn)算寄存器 指針寄存器 I O口鎖存器 定時(shí)器 計(jì)數(shù)器 串行口 中斷 狀態(tài) 控制寄存器等 它們被離散地分布在內(nèi)部RAM的80H FFH地址單元中 不包括PC 共占據(jù)了128個(gè)存儲(chǔ)單元 構(gòu)成了SFR存儲(chǔ)塊 其字節(jié)地址可被8整除的SFR可位尋址 SFR反映了MCS 51單片機(jī)的運(yùn)行狀態(tài) 特殊功能寄存器分布如右表所示 2020 3 24 35 2 累加器A Accumulator 累加器A是8位寄存器 又記做ACC 是一個(gè)最常用的專用寄存器 在算術(shù) 邏輯運(yùn)算中用于存放操作數(shù)或結(jié)果 3 寄存器B寄存器B是8位寄存器 是專門為乘除法指令設(shè)計(jì)的 也作通用寄存器用 1 程序計(jì)數(shù)器PC ProgramCounter 程序計(jì)數(shù)器PC在物理上是獨(dú)立的 它不屬于SFR存儲(chǔ)器塊 PC是一個(gè)16位的計(jì)數(shù)器 專門用于存放CPU將要執(zhí)行的指令地址 即下一條指令的地址 尋址范圍為64KB PC有自動(dòng)加1功能 不可尋址 用戶無法對它進(jìn)行讀寫 但是可以通過轉(zhuǎn)移 調(diào)用 返回等指令改變其內(nèi)容 以控制程序執(zhí)行的順序 2020 3 24 36 4 工作寄存器內(nèi)部RAM的工作寄存器區(qū)00H 1FH共32個(gè)字節(jié)被均勻地分成四個(gè)組 區(qū) 每個(gè)組 區(qū) 有8個(gè)寄存器 分別用R0 R7表示 稱為工作寄存器或通用寄存器 其中 R0 R1還經(jīng)常用于間接尋址的地址指針 在程序中通過程序狀態(tài)字寄存器 PSW 第3 4位設(shè)置工作寄存器區(qū) 5 程序狀態(tài)字PSW ProgramStatusWord 程序狀態(tài)字PSW是8位寄存器 用于存放程序運(yùn)行的狀態(tài)信息 PSW中各位狀態(tài)通常是在指令執(zhí)行的過程中自動(dòng)形成的 但也可以由用戶根據(jù)需要采用傳送指令加以改變 其定義格式如下頁表所示 2020 3 24 37 其中 Cy 進(jìn)借位標(biāo)志 AC 輔助進(jìn)借位標(biāo)志 F0 用戶標(biāo)志 RS1 RS0 工作寄存器組 區(qū) 選擇 如下表所示 OV 溢出標(biāo)志位 有溢出時(shí)置1 P 奇偶標(biāo)志位 A中有奇數(shù)個(gè)1時(shí)置1 2020 3 24 38 6 數(shù)據(jù)指針DPTR DataPointer 數(shù)據(jù)指針DPTR是16位的專用寄存器 即可作為16位寄存器使用 也可作為兩個(gè)獨(dú)立的8位寄存器DPH 高8位 DPL 低8位 使用 DPTR主要用作16位間址寄存器 訪問程序存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)寄存器 7 堆棧指針SP StackPointer 堆棧是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 是內(nèi)部RAM的一段區(qū)域 堆棧存取數(shù)據(jù)的原則是 后進(jìn)先出 堆棧指針SP是一個(gè)8位寄存器 用于指示堆棧的棧頂 它決定了堆棧在內(nèi)部RAM中的物理位置 MCS 51單片機(jī)的堆棧地址向大的方向變化 與微機(jī)堆棧地址向小的方向變化相反 系統(tǒng)復(fù)位后 SP初值為07H 實(shí)際應(yīng)用中通常根據(jù)需要在主程序開始處對堆棧指針SP進(jìn)行初始化 一般設(shè)置SP為60H 設(shè)立堆棧的目的是用于數(shù)據(jù)的暫存 中斷 子程序調(diào)用時(shí)斷點(diǎn)和現(xiàn)場的保護(hù)與恢復(fù) 2020 3 24 39 8 I O口專用寄存器 P0 P1 P2 P3 8051片內(nèi)有4個(gè)8位并行I O接口P0 P1 P2和P3 在SFR中相應(yīng)有4個(gè)I O口寄存器P0 P1 P2和P3 9 定時(shí)器 計(jì)數(shù)器 TL0 TH0 TL1和TH1 MCS 51單片機(jī)中有兩個(gè)16位的定時(shí)器 計(jì)數(shù)器T0和T1 它們由4個(gè)8位寄存器 TL0 TH0 TL1和TH1 組成 2個(gè)16位定時(shí)器 計(jì)數(shù)器是完全獨(dú)立的 可以單獨(dú)對這4個(gè)寄存器進(jìn)行尋址 但不能把T0和T1當(dāng)做16位寄存器來使用 10 串行數(shù)據(jù)緩沖器 SBUF 串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF用于存放需要發(fā)送和接收的數(shù)據(jù) 它由兩個(gè)獨(dú)立的寄存器組成 發(fā)送緩沖器和接收緩沖器 要發(fā)送和接收的操作其實(shí)都是對串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF進(jìn)行的 11 其他控制寄存器除上述外 還有IP IE TCON SCON和PCON等幾個(gè)寄存器 主要用于中斷 定時(shí)和串行口的控制 2020 3 24 40 I O接口是MCS 51單片機(jī)對外部實(shí)現(xiàn)控制和信息交換的必經(jīng)之路 用于信息傳送過程中的速度匹配和增加它的負(fù)載能力 8051內(nèi)部有4個(gè)8位并行接口P0 P1 P2 P3 有1個(gè)全雙工的可編程串行I O接口 5 定時(shí)器 計(jì)數(shù)器8051內(nèi)部有兩個(gè)16位可編程序的定時(shí)器 計(jì)數(shù)器 均為二進(jìn)制加1計(jì)數(shù)器 分別命名為T0和T1 T0和T1均有定時(shí)器和計(jì)數(shù)器兩種工作模式 在定時(shí)器模式下 T0和T1的計(jì)數(shù)脈沖可以由單片機(jī)時(shí)鐘脈沖經(jīng)12分頻后提供 在計(jì)數(shù)器模式下 T0和T1的計(jì)數(shù)脈沖可以從P3 4和P3 5引腳上輸入 對T0和T1的控制由定時(shí)器方式選擇寄存器TMOD和定時(shí)器控制寄存器TCON完成 4 I O接口 2020 3 24 41 6 中斷系統(tǒng) 中斷 指CPU暫停原程序執(zhí)行 轉(zhuǎn)而為外部設(shè)備服務(wù) 執(zhí)行中斷服務(wù)程序 并在服務(wù)完后返回到原程序執(zhí)行的過程 中斷系統(tǒng) 指能夠處理上述中斷過程所需要的硬件電路 中斷源 指能產(chǎn)生中斷請求信號的源泉 8051可處理5個(gè)中斷源 2個(gè)外部 3個(gè)內(nèi)部 發(fā)出的中斷請求 并可對其進(jìn)行優(yōu)先權(quán)處理 外部中斷的請求信號可以從P3 2 P3 3 即和 引腳上輸入 有電平或邊沿兩種觸發(fā)方式 內(nèi)部中斷源有3個(gè) 2個(gè)定時(shí)器 計(jì)數(shù)器中斷源和1個(gè)串行口中斷源 8051的中斷系統(tǒng)主要由中斷允許控制器IE和中斷優(yōu)先級控制器IP等電路組成 2020 3 24 42 1 1 2MCS 51單片機(jī)外部引腳 1 電源線GND 接地引腳 VCC 正電源引腳 接 5V電源 MCS 51系列單片機(jī)中 各類單片機(jī)都是相互兼容的 只是引腳功能略有差異 8051單片機(jī)有40個(gè)引腳 分為端口線 電源線和控制線三類 2 端口線P0 P3口 4 8 32條 1 P0口 P0 0 P0 7 8位雙向三態(tài)I O口 可作為外部擴(kuò)展時(shí)的數(shù)據(jù)總線 低8位地址總線的分時(shí)復(fù)用口 又可作為通用I O口 每個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載 對EPROM型芯片 如8751 進(jìn)行編程和校驗(yàn)時(shí) P0口用于輸入 輸出數(shù)據(jù) 2020 3 24 43 2 P1口 P1 0 P1 7 8位準(zhǔn)雙向I O口 內(nèi)部具有上拉電阻 可作為通用I O口 每個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載 3 P2口 P2 0 P2 7 8位準(zhǔn)雙向I O口 內(nèi)部具有上拉電阻 可作為外部擴(kuò)展時(shí)的高8位地址總線 又可作為通用I O口 每個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載 對EPROM型芯片 如8751 進(jìn)行編程和校驗(yàn)時(shí) 用來接收高8位地址 4 P3口 P3 0 P3 7 8位準(zhǔn)雙向I O口 內(nèi)部具有上拉電阻 它是雙功能復(fù)用口 作為通用I O口時(shí) 功能與P1口相同 常用第二功能 每個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載 作為第二功能使用時(shí) 各位的作用如下頁表所示 2020 3 24 44 雙向口與準(zhǔn)雙向口 1 準(zhǔn)雙向一般只能用于數(shù)字輸入輸出 輸入時(shí)為弱上拉狀態(tài) 約50K上拉 端口只有兩種狀態(tài) 高或低 2 雙向除用于數(shù)字輸入輸出外還可用于模擬輸入輸出 模擬輸入時(shí)端口通過方向控制設(shè)置成為高阻輸入狀態(tài) 雙向端口有三種狀態(tài) 高 低或高阻 3 初始狀態(tài)和復(fù)位狀態(tài)下準(zhǔn)雙向口為1 雙向口為高阻狀態(tài) 有帶些比較器的單片機(jī) 比較器的輸入端只能做在雙向口 不能做在準(zhǔn)雙向口 所以軟件設(shè)計(jì)的第一步就是對I O口的設(shè)置 標(biāo)準(zhǔn)51內(nèi)核單片機(jī)的IO口 P0口則為雙向三態(tài)輸入輸出口 P1 P2 P3是準(zhǔn)雙向IO口 沒有方向控制 做輸入時(shí)需要先往端口數(shù)據(jù)寄存器寫1才行 2020 3 24 45 3 控制線 1 RST VPDRST VPD引腳是復(fù)位信號 備用電源線引腳 當(dāng)8051通電時(shí) 在RST引腳上出現(xiàn)24個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平 系統(tǒng)即初始復(fù)位 2020 3 24 46 地址鎖存允許 編程引腳 當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí) ALE的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié) 以便P0口實(shí)現(xiàn)地址 數(shù)據(jù)復(fù)用 當(dāng)不訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí) ALE端將輸出一個(gè)1 6時(shí)鐘頻率的正脈沖信號 ALE 是復(fù)用引腳 其第二功能是對EPROM型芯片 如8751 進(jìn)行編程和校驗(yàn)時(shí) 此引腳傳送52ms寬的負(fù)脈沖選通信號 程序計(jì)數(shù)器PC的16位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在P0和P2口上 外部程序存儲(chǔ)器則把指令碼放到P0口上 由CPU讀入并執(zhí)行 3 VPP允許訪問片外程序存儲(chǔ)器 編程電源引腳 對于片內(nèi)無程序存儲(chǔ)器的MCS 51單片機(jī) 如8031 必須接地 片內(nèi)有程序存儲(chǔ)器的MCS 51單片機(jī) 如8051 必須接高電平 VPP是復(fù)用引腳 其第二功能是片內(nèi)EPROM編程 校驗(yàn)時(shí)的電源線 在編程時(shí) VPP腳需加上21V的編程電壓 2 ALE 2020 3 24 47 4 XTAL1和XTAL2 XTAL1腳為片內(nèi)振蕩電路的輸入端 XTAL2腳為片內(nèi)振蕩電路的輸出端 8051的時(shí)鐘有兩種方式 一種是片內(nèi)時(shí)鐘振蕩方式 但需在XTAL1和XTAL2腳外接石英晶體 頻率為1 2 12MHz 和振蕩電容 振蕩電容的值一般取10 30pF 典型值為30pF 另外一種是外部時(shí)鐘方式 即將XTAL1接地 外部時(shí)鐘信號從XTAL2腳輸入 如下圖所示 5 片外ROM選通線 在執(zhí)行訪問片外ROM的指令MOVC時(shí) 8051自動(dòng)在引腳產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖 用于對片外ROM的選通 其他情況下 該引腳均為高電平封鎖狀態(tài) 2020 3 24 48 1 2MCS 51單片機(jī)的工作方式 MCS 51系列單片機(jī)的工作方式可分為 復(fù)位方式 程序執(zhí)行方式 單片執(zhí)行方式 掉電保護(hù)方式 節(jié)電工作方式和EPROM編程 校驗(yàn)方式 1 2 1復(fù)位方式系統(tǒng)開始運(yùn)行和重新啟動(dòng)靠復(fù)位電路來實(shí)現(xiàn) 這種工作方式為復(fù)位方式 單片機(jī)在開機(jī)時(shí)都需要復(fù)位 以便CPU及其他功能部件都處于一種確定的初始狀態(tài) 并從這個(gè)狀態(tài)開始工作 MCS 51單片機(jī)在RST引腳產(chǎn)生兩個(gè)機(jī)器周期 即24個(gè)時(shí)鐘周期 以上的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位 2020 3 24 49 復(fù)位電路有兩種 上電自動(dòng)復(fù)位和上電 按鍵手動(dòng)復(fù)位 如下圖所示 2020 3 24 50 復(fù)位后 8051的各特殊功能寄存器的初始狀態(tài)如下表所示 2020 3 24 51 1 2 2程序執(zhí)行方式 程序執(zhí)行方式是單片機(jī)基本工作方式 可分為連續(xù)執(zhí)行工作方式和單步執(zhí)行工作方式 1 連續(xù)執(zhí)行工作方式這是所有單片機(jī)都需要的一種方式 單片機(jī)復(fù)位后 PC值為0000H 因此單片機(jī)復(fù)位后立即轉(zhuǎn)到0000H處執(zhí)行程序 單片機(jī)按照程序事先編排的任務(wù) 自動(dòng)連續(xù)地執(zhí)行下去 2 單步執(zhí)行工作方式這是用戶調(diào)試程序的一種工作方式 在單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)上有一專用的單步按鍵 或軟件調(diào)試環(huán)境 按一次 單片機(jī)就執(zhí)行一條指令 僅僅執(zhí)行一條 這樣就可以逐條檢查程序 發(fā)現(xiàn)問題進(jìn)行修改 單步執(zhí)行方式是利用單片機(jī)外部中斷功能實(shí)現(xiàn)的 2020 3 24 52 節(jié)電工作方式是一種低功耗的工作方式 可分為空閑 等待 方式和掉電 停機(jī) 方式 是針對CHMOS類芯片而設(shè)計(jì)的 HMOS型單片機(jī)不能工作在節(jié)電方式 但它有一種掉電保護(hù)功能 1 HMOS單片機(jī)的掉電保護(hù)當(dāng)VCC突然掉電時(shí) 單片機(jī)通過中斷將必須保護(hù)的數(shù)據(jù)送入內(nèi)部RAM 備用電源VPD可以維持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)不丟失 2 CHMOS單片機(jī)的節(jié)電方式CHMOS型單片機(jī)是一種低功耗器件 正常工作時(shí)電流為11 22mA 空閑狀態(tài)時(shí)為1 7 5mA 掉電方式為5 50 A 因此 CHMOS型單片機(jī)特別適用于低功耗應(yīng)用場合 它的空閑方式和掉電方式都是由電源控制寄存器PCON中相應(yīng)的位來控制 1 2 3節(jié)電方式 2020 3 24 53 1 電源控制寄存器PCON PCON各位的定義如下表所示 IDL 空閑方式控制位 該位為1時(shí) 單片機(jī)進(jìn)入空閑待機(jī)工作方式 PD 掉電方式控制位 為1時(shí) 單片機(jī)進(jìn)入掉電工作方式 上面的IDL PD同時(shí)為1 則進(jìn)入掉電工作方式 同時(shí)為0 則工作在正常運(yùn)行狀態(tài) GF0 GF1 空閑方式 用戶可通過指令設(shè)定它們的狀態(tài) SMOD 為串行口波特率倍率控制位 用于串行通信 2020 3 24 54 2 空閑工作方式 將IDL位置為1 用指令MOVPCON 01H 則進(jìn)入空閑工作方式 其內(nèi)部控制電路如右圖所示 此時(shí) CPU進(jìn)入空閑待機(jī)狀態(tài) 中斷系統(tǒng) 串行口 定時(shí)器 計(jì)數(shù)器 仍有時(shí)鐘信號 仍繼續(xù)工作 退出空閑狀態(tài)有兩種方法 一是中斷退出 二是硬件復(fù)位退出 3 掉電工作方式 將PD置為1 用指令MOVPCON 02H 可使單片機(jī)進(jìn)入掉電工作方式 此時(shí)振蕩器停振 只有片內(nèi)的RAM和SFR中的數(shù)據(jù)保持不變 而包括中斷系統(tǒng)在內(nèi)的全部電路都將處于停止工作狀態(tài) 退出掉電工作方式 只能采用硬件復(fù)位的方法 欲使8051從掉電方式退出后繼續(xù)執(zhí)行掉電前的程序 則必須在掉電前預(yù)先把SFR中的內(nèi)容保存到片內(nèi)RAM中 并在掉電方式退出后恢復(fù)SFR掉電前的內(nèi)容 2020 3 24 55 1 2 4編程和校驗(yàn)方式 編程和校驗(yàn)方式用于內(nèi)部含有EPROM的單片機(jī)芯片 如8751 一般的單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)都提供實(shí)現(xiàn)這種方式的設(shè)備和功能 編程的主要操作是將原始程序 數(shù)據(jù)寫入內(nèi)部EPROM中 校驗(yàn)的主要操作是在向片內(nèi)程序存儲(chǔ)器EPROM寫入信息時(shí)或?qū)懭胄畔⒑?可將片內(nèi)EPROM的內(nèi)容讀出進(jìn)行校驗(yàn) 以保證寫入信息的正確性 2020 3 24 56 1 3單片機(jī)的時(shí)序 時(shí)序 CPU在執(zhí)行指令時(shí)所需控制信號的時(shí)間順序稱為時(shí)序 時(shí)序是用定時(shí)單位來描述的 MCS 51的時(shí)序單位有四個(gè) 分別是時(shí)鐘周期 節(jié)拍 狀態(tài) 機(jī)器周期和指令周期 1 3 1MCS 51的時(shí)序單位 1 時(shí)鐘周期 又稱為振蕩周期 節(jié)拍 用P表示 定義為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號的振蕩源 OSC 的周期 它是時(shí)序中的最小單位 2 狀態(tài) 用S表示 單片機(jī)振蕩脈沖經(jīng)過二分頻后即得到整個(gè)單片機(jī)工作系統(tǒng)的狀態(tài) 一個(gè)狀態(tài)有兩個(gè)節(jié)拍 前半周期對應(yīng)的節(jié)拍定義為P1 后半周期對應(yīng)的節(jié)拍定義為P2 2020 3 24 57 3 機(jī)器周期 通常將完成一個(gè)基本操作所需的時(shí)間稱為機(jī)器周期 MCS 51中規(guī)定一個(gè)機(jī)器周期包含12個(gè)時(shí)鐘周期 即有6個(gè)狀態(tài) 分別表示為S1 S6 若晶振為6MHz 則機(jī)器周期為2 s 若晶振為12MHz 則機(jī)器周期為1 s 4 指令周期 執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間稱為指令周期 它是時(shí)序中的最大單位 一個(gè)指令周期通常含有1 4個(gè)機(jī)器周期 指令所包含的機(jī)器周期數(shù)決定了指令的運(yùn)算速度 機(jī)器周期數(shù)越少的指令 其執(zhí)行速度越快 以機(jī)器周期為單位 指令可分為單周期 雙周期和四周期指令 2020 3 24 58 1 3 2MCS 51指令的取指 執(zhí)行時(shí)序 指令的集合稱為程序 執(zhí)行程序的過程就是執(zhí)行指令的過程 單片機(jī)執(zhí)行任何一條指令時(shí)都可以分為取指階段和執(zhí)行階段 在取指階段 CPU從程序存儲(chǔ)器中取出指令操作碼 送指令寄存器 再經(jīng)指令譯碼器譯碼 產(chǎn)生一系列控制信號 完成本指令規(guī)定的操作 單周期和雙周期指令的取指時(shí)序圖如下頁圖所示 ALE信號是用于鎖存低8位地址的選通信號 每出現(xiàn)一次該信號 單片機(jī)即進(jìn)行一次讀指令操作 當(dāng)指令為多字節(jié)或多周期指令時(shí) 只有第一個(gè)ALE信號進(jìn)行讀指令操作 其余的ALE信號為無效操作 或讀操作數(shù)操作 2020 3 24 59 2020 3 24 60 1 3 3訪問片外ROM RAM指令的時(shí)序 1 外部程序存儲(chǔ)器讀時(shí)序從外部程序存儲(chǔ)器讀取指令 必須有兩個(gè)信號進(jìn)行控制 ALE信號和信號 外部ROM讀選通脈沖 2020 3 24 61 2 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀時(shí)序第一個(gè)機(jī)器周期是取指周期 是從ROM中讀取指令數(shù)據(jù) 第二個(gè)機(jī)器周期才開始讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM中的內(nèi)容 有三個(gè)信號進(jìn)行控制