片機(jī)介紹原理及應(yīng)用.ppt

1、51單片機(jī)原理及應(yīng)用,2,第 2 章 MCS-51單片機(jī)基本結(jié)構(gòu),2.1引腳及功能 2.2結(jié)構(gòu)及組成 2.3存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) 2.4并行I/O口電路 2.5 時(shí)鐘電路與時(shí)序 2.6工作方式,3,a) 管腳圖 (b) 引腳功能分類,MCS-51系列單片機(jī)芯片引腳,4,a) 引腳排列 (b) 邏輯符號(hào),80C51單片機(jī)芯片引腳,5,2.1 MCS-51系列單片機(jī)芯片引腳及其功能 80C51是標(biāo)準(zhǔn)的40引腳雙列直插封裝（DIP）集成電路芯片 1. 主電源和時(shí)鐘振蕩電路引腳 VCC （40腳）運(yùn)行和程序校驗(yàn)時(shí)接+5V電源 VSS （20腳)地線 XTAL1（19腳） 用作晶體振蕩電路的反相器輸入端，內(nèi)部接至

2、振蕩器的反相放大器。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí), 對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳接地；對(duì)于CHMOS單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。 XTAL2 （18腳） 用作晶體振蕩電路的反相器輸出端，內(nèi)部接至?xí)r鐘發(fā)生器。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí), 對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳接收振蕩器信號(hào)；對(duì)于CHMOS單片機(jī)，該引腳懸浮,6,2. 輸入/輸出（I/O）引腳 P0.0P0.7（39腳32腳） ：8位漏極開(kāi)路的雙向I/O口 當(dāng)使用片外ROM和RAM時(shí)，用作低8位地址和數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用。 P1.0P1.7（1腳8腳）：8位帶上拉電阻的準(zhǔn)雙向I/O口 在編程/校驗(yàn)期間，用作輸入低8位地址。對(duì)于8052，P1.0是定時(shí)器T2的計(jì)數(shù)

3、輸入端；P1.1是定時(shí)器T2的外部輸入端。 P2.0P2.7（21腳28腳）：8位帶上拉電阻的準(zhǔn)雙向I/O口 當(dāng)使用片外ROM和RAM時(shí)，輸出高8位地址。 P3.0P3.7（10腳17腳）：8位帶上拉電阻的準(zhǔn)雙向I/O口 P3口具有第二功能,在單片機(jī)中，“口”是一個(gè)集數(shù)據(jù)輸入緩沖、輸出驅(qū)動(dòng)及鎖存等多項(xiàng)功能于一體的I/O電路,7,P3口的第二功能,8,3. 控制信號(hào)引腳 RST/VPD（9引腳）：RST為復(fù)位信號(hào)輸入端。 當(dāng)RST端保持2個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)，單片機(jī)完成復(fù)位操作。 第二功能VPD為內(nèi)部RAM的備用電源輸入端。當(dāng)主電源VCC發(fā)生斷電，降到一定電壓值時(shí)，可通過(guò)VPD為單片機(jī)內(nèi)部RA

4、M提供電源，以保護(hù)片內(nèi)RAM中的信息不丟失，上電后能繼續(xù)正常運(yùn)行。 ALE/ PROG （30引腳） ： ALE為地址鎖存允許信號(hào) 在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE用于控制把P0口輸出的低8位地址送入鎖存器鎖存起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)低8位地址和數(shù)據(jù)的分時(shí)傳送。 由于ALE是以1/6晶振頻率的固定頻率輸出的正脈沖，故可作為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖使用。 ALE可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL門。 第二功能PROG是對(duì)8751內(nèi)部EPROM編程時(shí)的編程脈沖輸入端,9,PSEN （29引腳） ：外部程序存儲(chǔ)器（ROM）讀選通信號(hào) 訪問(wèn)外部ROM時(shí)，PSEN產(chǎn)生負(fù)脈沖作為外部ROM選通信號(hào)。 訪問(wèn)外部RAM或內(nèi)部ROM時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生有效的

5、PSEN信號(hào)。 PSEN可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL門。 EA/VPP（31引腳）：EA為訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器（ROM）控制信號(hào) 對(duì)8051和8751，它們的片內(nèi)有4KB的ROM，當(dāng)EA為高電平時(shí)，若訪問(wèn)的地址空間在04KB范圍內(nèi)，CPU訪問(wèn)片內(nèi)ROM；若訪問(wèn)的地址范圍超過(guò)4KB時(shí)，CPU將自動(dòng)訪問(wèn)外部ROM。 EA保持低電平，則訪問(wèn)外部ROM。 對(duì)于8031， EA必須接地，只能訪問(wèn)外部ROM。 第二功能為對(duì)8751的+25V編程電源輸入,10,圖 MCS-51系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化框圖,2.2 MCS-51系列單片機(jī)結(jié)構(gòu)及組成,CPU,11,MCS51系列單片機(jī)由8大部分組成： 一個(gè)8位CPU，包括運(yùn)算

6、器和控制器。 128個(gè)字節(jié)（52子系列為256字節(jié)）的片內(nèi)RAM。 4KB（52子系列為8KB）的片內(nèi)ROM或EPROM（8031和8032無(wú)） 18個(gè)（52子系列為21個(gè)）特殊功能寄存器SFR。 4個(gè)8位并行I/O接口：P0口、 P1口、 P2口、 P3口 1個(gè)串行I/O接口 2個(gè)（52子系列為3個(gè)）16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 1個(gè)具有5個(gè)（52子系列為6個(gè)或7個(gè)）中斷源，可編程為2個(gè)優(yōu)先級(jí)的中斷系統(tǒng)。它可以接收外部中斷申請(qǐng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷申請(qǐng)和串行口中斷申請(qǐng),12,MCS-51單片機(jī)芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖,13,1. 中央處理器CPU（8位） 單片機(jī)內(nèi)部的核心部件，完成運(yùn)算和控制操作。包括運(yùn)算器、

7、控制器以及若干寄存器等部件組成。 運(yùn)算器 以算術(shù)邏輯單元ALU為核心，加上累加器ACC、寄存器B、暫存器TMP1和TMP2、 程序狀態(tài)寄存器PSW、十進(jìn)制調(diào)整電路及專門用于位操作的布爾處理機(jī)組成的。 功能：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的算術(shù)邏輯運(yùn)算，位變量處理和數(shù)據(jù)傳送操作,14,功能： 完成8位二進(jìn)制數(shù)的加（帶進(jìn)位加）、減（帶借位減）、乘、除、加 1、減 1、BCD加法的十進(jìn)制調(diào)整、比較等算術(shù)運(yùn)算； 對(duì)8位變量進(jìn)行邏輯“與”、“或”、“異或”、求補(bǔ)、清零等邏輯運(yùn)算； 左、右移位和半字節(jié)（4 位）交換等操作； 數(shù)據(jù)傳送、 程序轉(zhuǎn)移,ALU（算術(shù)邏輯單元,15,累加器A是一個(gè)8位寄存器，它是CPU中使用最頻繁的寄存

8、器。累加器A的功能有： 用于存放操作數(shù)，是ALU數(shù)據(jù)的一個(gè)來(lái)源。單片機(jī)中大部分單操作數(shù)指令的操作數(shù)都取自累加器A，許多雙操作數(shù)指令中的一個(gè)操作數(shù)也取自累加器A。 累加器A是ALU運(yùn)算結(jié)果的暫存單元，用于存放運(yùn)算的中間結(jié)果。 累加器A是數(shù)據(jù)傳送的中轉(zhuǎn)站，單片機(jī)中的大部分?jǐn)?shù)據(jù)傳送都通過(guò)累加器進(jìn)行。 在變址尋址方式中把累加器A作為變址寄存器使用,ACC 或 A（累加器,16,B寄存器是一個(gè)8位寄存器，主要用于乘除運(yùn)算。 乘法運(yùn)算時(shí)，A中為被乘數(shù)，B中為乘數(shù)；乘法操作完成后，乘積的高8位存于B中，低8位存于A中。 除法運(yùn)算時(shí)，A中為被除數(shù)，B中為除數(shù)；除法操作完成后，余數(shù)存于B中，商存于A中。 其他情

9、況下，B寄存器也可以作為一般的數(shù)據(jù)寄存器使用，地址為F0H,B寄存器,17,PSW（程序狀態(tài)字） PSW是一個(gè)8位的標(biāo)志寄存器，它保存指令執(zhí)行結(jié)果的特征信息，以供程序查詢和判別。 PSW格式及含義如下,CY （PSW.7） 進(jìn)位標(biāo)志位 AC （PSW.6） 輔助進(jìn)位（或稱半進(jìn)位）標(biāo)志 F0 （PSW.5） 由用戶定義的標(biāo)志位。復(fù)位時(shí)該位為“0” RS1和RS0 （PSW.4 和 PSW.3 ） 工作寄存器組選擇位 OV （PSW.2） 溢出標(biāo)志位。 由硬件置位或清零。 PSW.1 未定義位 P （PSW.0） 奇偶標(biāo)志位（A中1的個(gè)數(shù)：偶0 ，奇1,18,CY是PSW中最為常用的標(biāo)志位，共有4

10、項(xiàng)功能： 在加法運(yùn)算中存放進(jìn)位標(biāo)志，有進(jìn)位時(shí)CY置1，無(wú)進(jìn)位時(shí)CY清0； 在減法運(yùn)算中存放借位標(biāo)志，有借位時(shí)CY置1，無(wú)借位時(shí)CY清0； 在位操作中作累加位使用，在位傳送和位運(yùn)算中都要用到CY； 在帶進(jìn)位的移位操作中用于構(gòu)成循環(huán)移位通路。 【注意】對(duì)于加/減運(yùn)算，無(wú)論參與運(yùn)算的數(shù)是帶符號(hào)數(shù)還是無(wú)符號(hào)數(shù)，都按無(wú)符號(hào)數(shù)的原則來(lái)設(shè)置進(jìn)/借位標(biāo)志位CY,CY（PSW.7） 進(jìn)位標(biāo)志位,19,在加減運(yùn)算中，當(dāng)?shù)?4 位向高 4 位有進(jìn)借位時(shí)，AC由硬件置位，否則AC被清0。 在進(jìn)行十進(jìn)制數(shù)運(yùn)算時(shí)需要十進(jìn)制調(diào)整，此時(shí)要用到AC位的狀態(tài)進(jìn)行判斷,AC （PSW.6） 半進(jìn)位標(biāo)志位,F0 （PSW.5） 用戶

11、標(biāo)志位,由用戶定義使用的標(biāo)志位。用戶可根據(jù)需要用軟件方法置位或復(fù)位,20,這兩個(gè)選擇位的狀態(tài)由軟件設(shè)置，被選中的工作寄存器組即為當(dāng)前工作寄存器組,RS1和RS0（PSW.4 和 PSW.3 ） 工作寄存器組選擇位,P （PSW.0） 奇偶標(biāo)志位,表明累加器A中1的個(gè)數(shù)的奇偶性：若1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，則P=0；若1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則P=1 。 在每個(gè)指令周期由硬件根據(jù)A的內(nèi)容對(duì)P位進(jìn)行置位或復(fù)位,21,在加減運(yùn)算中，如果OV=1，則表示運(yùn)算結(jié)果超出了累加器A所能表示的符號(hào)數(shù)的有效范圍（-128 +127），運(yùn)算結(jié)果是錯(cuò)誤的，即產(chǎn)生了溢出；否則， OV=0，則表示運(yùn)算結(jié)果正確，即未產(chǎn)生溢出。溢出的判斷：

12、OV=C6C7 在乘法運(yùn)算中，OV=1表示乘積超過(guò)255，即乘積分別在B（高8位）與A（低8位）中；否則，OV=0表示乘積只在A中。 在除法運(yùn)算中，OV=1表示除數(shù)為0，除法不能進(jìn)行；否則，OV=0表示除數(shù)不為0，除法可正常進(jìn)行。 【注意】對(duì)于加減運(yùn)算，無(wú)論參與運(yùn)算的數(shù)是帶符號(hào)數(shù)還是無(wú)符號(hào)數(shù)，都按帶符號(hào)數(shù)的原則來(lái)設(shè)置溢出標(biāo)志位,OV （PSW.2） 溢出標(biāo)志位,22,布爾處理機(jī) 布爾處理（即位處理）是MCS-51單片機(jī)ALU所具有的一種功能。 單片機(jī)指令系統(tǒng)中的布爾指令集（17條位操作指令）, 存儲(chǔ)器中的位地址空間（內(nèi)部RAM中的128個(gè)位和特殊功能寄存器里的位地址空間），以及借用程序狀態(tài)標(biāo)志

13、寄存器PSW中的進(jìn)位標(biāo)志CY作為位操作“累加器”，構(gòu)成了單片機(jī)內(nèi)的布爾處理機(jī)。 可對(duì)直接尋址的位(bit)變量進(jìn)行位處理，如置位、清零、取反、測(cè)試轉(zhuǎn)移以及邏輯與、或等位操作，使用戶在編程時(shí)可以利用指令完成原來(lái)單憑復(fù)雜的硬件邏輯所完成的功能，并可方便地設(shè)置標(biāo)志等,23,控制器 控制器是單片機(jī)的神經(jīng)中樞，識(shí)別指令并根據(jù)指令性質(zhì)控制單片機(jī)各部件，保證單片機(jī)各部分能自動(dòng)而協(xié)調(diào)地工作。它包括程序計(jì)數(shù)器（PC）、數(shù)據(jù)指針寄存器（DPTR）、指令寄存器（IR）、指令譯碼器、條件轉(zhuǎn)移邏輯電路以及定時(shí)和控制電路等部件。 功能：控制指令的讀出、譯碼和執(zhí)行。對(duì)指令的執(zhí)行過(guò)程定時(shí)控制，并根據(jù)執(zhí)行結(jié)果決定是否分支轉(zhuǎn)移,

14、24,PC（程序計(jì)數(shù)器） PC是專門用來(lái)控制指令執(zhí)行順序的寄存器，其內(nèi)容為將要執(zhí)行的下一條指令的地址，即下一條將要從ROM中取出的指令地址。 PC是一個(gè)16位的寄存器，它在物理上是獨(dú)立的，不在內(nèi)部RAM之列，沒(méi)有地址，是不可尋址的。 16位地址的尋址范圍為64KB（ROM ）。 用戶不需要也無(wú)法對(duì)PC進(jìn)行讀/寫，PC的內(nèi)容是通過(guò)執(zhí)行指令改變的。在執(zhí)行指令過(guò)程中，PC具有自動(dòng)加 1 功能。 在執(zhí)行轉(zhuǎn)移、調(diào)用、返回等指令時(shí)能自動(dòng)改變PC內(nèi)容，以改變程序的執(zhí)行順序。 復(fù)位時(shí)，PC自動(dòng)裝入0000H，使程序從0000H單元開(kāi)始執(zhí)行,25,DPTR（數(shù)據(jù)指針） 16位特殊功能寄存器，也可作為兩個(gè)8位寄存

15、器，高8位用DPH表示，低8位用DPL表示。 它是MCS-51中唯一一個(gè)供用戶使用的16位寄存器。 功能： 在訪問(wèn)外部RAM時(shí)作地址指針使用。 在變址尋址方式中，用作基址寄存器，用于對(duì)ROM的訪問(wèn),26,指令寄存器IR、指令譯碼器以及控制邏輯 IR是用來(lái)存放指令操作碼的專用寄存器。 整個(gè)程序的執(zhí)行過(guò)程就是在控制器的控制下，將指令從ROM中逐條取出，進(jìn)行譯碼，然后由定時(shí)控制邏輯電路發(fā)相應(yīng)的定時(shí)控制信號(hào)，控制指令的執(zhí)行，是一個(gè)取指令指令譯碼執(zhí)行指令的不斷循環(huán)的過(guò)程,27,2. 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（內(nèi)部RAM） 包括RAM（1288位）和RAM地址寄存器等。 80C51芯片中共有256個(gè)RAM單元，但其

16、中后128單元被特殊功能寄存器占用，供用戶使用的只有前128單元，用于存放可讀寫的數(shù)據(jù)。故“內(nèi)部RAM”指前128單元。 3. 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（內(nèi)部ROM） 包括ROM（4K8位）和程序地址寄存器等。 80C51共有4KB掩膜ROM，用于存放程序和原始數(shù)據(jù)。 4. 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 出于控制應(yīng)用的需要，80C51共有2個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)的功能，并以其定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)單片機(jī)進(jìn)行控制,28,5. 并行I/O口 MCS-51共有4個(gè)8位的I/O口(P0、P1 、P2、 P3 )，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入輸出?？蓪ぶ?4KB外部RAM和64KB外部ROM 。 6. 串行口 MCS-5

17、1有一個(gè)可編程全雙工的串行口，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其它數(shù)據(jù)設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。該串行口既可作為全雙工異步通信收發(fā)器使用，也可作為同步移位器使用。 7. 中斷控制系統(tǒng) MCS-51共有5個(gè)中斷源，即外中斷2個(gè)，定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷2個(gè)，串行中斷1個(gè)。全部中斷分為高級(jí)和低級(jí)兩個(gè)優(yōu)先級(jí),29,8. 時(shí)鐘電路 為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列，典型的晶振頻率為12MHz。 MCS-51芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2。 9. 位處理器（布爾處理器） 單片機(jī)主要用于控制，需要有較強(qiáng)的位處理功能，因此，位處理器是它的必要組成部分。 10. 總線 系統(tǒng)的地址信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)和控制信號(hào)都

18、是通過(guò)總線傳送的。 總線結(jié)構(gòu)減少了單片機(jī)的連線和引腳提高了集成度和可靠性,MCS - 51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu),MCS - 51系列單片機(jī)的分類,表 MCS - 51 系列單片機(jī)配置一覽表,MCS - 51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),圖 MCS - 51單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖,中央處理器CPU,運(yùn)算器,算術(shù)邏輯單元ALU 2. 累加器ACC（Accumulator） 3. 寄存器B 4. 程序狀態(tài)字PSW（Programe State Word,D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,PSW,表 RS1、 RS0與片內(nèi)工作寄存器組的對(duì)應(yīng)關(guān)系,控制器,1. 時(shí)鐘電路,圖 單片機(jī)時(shí)鐘電路 （a） 內(nèi)部時(shí)鐘電路；

19、（b） 外部振蕩源,2. 復(fù)位電路,圖 單片機(jī)復(fù)位電路 （a）上電復(fù)位電路；(b) 開(kāi)關(guān)復(fù)位電路,表 復(fù)位后內(nèi)部寄存器狀態(tài),3. 指令寄存器和指令譯碼器 指令寄存器中存放指令代碼。CPU執(zhí)行指令時(shí), 由程序存儲(chǔ)器中讀取的指令代碼送入指令存儲(chǔ)器, 經(jīng)譯碼器譯碼后由定時(shí)與控制電路發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào), 完成指令所指定的操作,4. 程序計(jì)數(shù)器PC（Program Counter） PC用于存放CPU下一條要執(zhí)行的指令地址, 是一個(gè) 16 位的專用寄存器, 可尋址范圍是0000H0FFFFH共 64 KB。 程序中的每條指令存放在ROM區(qū)的某一單元, 并都有自己的存放地址。 CPU 要執(zhí)行哪條指令時(shí),

20、就把該條指令所在的單元的地址送上地址總線。 在順序執(zhí)行程序中, 當(dāng)PC的內(nèi)容被送到地址總線后, 會(huì)自動(dòng)加 1, 即(PC) (PC)+1, 又指向CPU 下一條要執(zhí)行的指令地址,5. 堆棧指針SP（Stack Pointer） 堆棧操作是在內(nèi)存RAM區(qū)專門開(kāi)辟出來(lái)的按照“先進(jìn)后出”原則進(jìn)行數(shù)據(jù)存取的一種工作方式, 主要用于子程序調(diào)用及返回和中斷處理斷點(diǎn)的保護(hù)及返回, 它在完成子程序嵌套和多重中斷處理中是必不可少的。為保證逐級(jí)正確返回, 進(jìn)入棧區(qū)的“斷點(diǎn)”數(shù)據(jù)應(yīng)遵循“先進(jìn)后出”的原則。SP用來(lái)指示堆棧所處的位置, 在進(jìn)行操作之前, 先用指令給SP賦值, 以規(guī)定棧區(qū)在RAM區(qū)的起始地址（棧底層）。

21、當(dāng)數(shù)據(jù)推入棧區(qū)后, SP的值也自動(dòng)隨之變化。MCS - 51 系統(tǒng)復(fù)位后, SP初始化為07H,6. 數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR 數(shù)據(jù)指針DPTR是一個(gè) 16 位的專用寄存器, 其高位字節(jié)寄存器用DPH表示,低位字節(jié)寄存器用DPL表示。既可作為一個(gè) 16 位寄存器DPTR來(lái)處理, 也可作為兩個(gè)獨(dú)立的 8 位寄存器DPH和DPL來(lái)處理。 DPTR 主要用來(lái)存放 16 位地址, 當(dāng)對(duì) 64 KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間尋址時(shí), 作為間址寄存器用。在訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器時(shí), 用作基址寄存器,41,2.3 MCS-51單片機(jī)存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu),MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu)與一般微機(jī)不同： 一般微機(jī)通常是程序和數(shù)據(jù)共

22、用一個(gè)存儲(chǔ)空間，屬于Von Neumann結(jié)構(gòu)（馮諾依曼型） MCS-51單片機(jī)把程序存儲(chǔ)器空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器相互分離開(kāi)來(lái)，屬于Harvard結(jié)構(gòu)（哈佛型,42,存儲(chǔ)器,ALU,算邏部件 （ALU,控制部件,中央處理器 CPU,輸入/輸出 部件,輸入/輸出 部件,算邏部件 （ALU,控制部件,中央處理器 CPU,程序存儲(chǔ)器,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,單片機(jī)體系結(jié)構(gòu),馮諾依曼型,哈佛型,43,MCS-51的存儲(chǔ)器組織分3個(gè)不同的存儲(chǔ)地址空間： 64KB的程序存儲(chǔ)器地址空間（包括片內(nèi)ROM和片外ROM） 64KB的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間 256B的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間 對(duì)這3個(gè)不同的存儲(chǔ)器空間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，必

23、須分別采用3種不同形式的指令,44,MCS-51單片機(jī)存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu),內(nèi)部 ROM 4KB EA=1,外部 ROM 4KB EA=0,內(nèi)部 RAM 128B,0FFFH 0000H,0FFFH 0000H,FFFFH 1000H,外部 RAM 64KB,特殊功能 寄存器 (21個(gè)SFR,外部 ROM 60KB,FFH 80H 7FH 00H,程序存儲(chǔ)器地址空間,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間,FFFFH 0000H,MOV 指令操作域,MOVX 指令操作域,MOVC 指令操作域,45,程序存儲(chǔ)器（ROM） ROM用于存放程序及表格常數(shù)，讀取ROM的指令為“MOVC”。 8051（8751）片內(nèi)駐留有4KB

24、的ROM（EPROM），外部可用16位地址線擴(kuò)展到最大64KB的ROM空間。 片內(nèi)ROM和外部擴(kuò)展ROM是統(tǒng)一編址的,46,程序存儲(chǔ)器（ROM） 當(dāng)芯片引腳EA為高電平時(shí)，8051的程序計(jì)數(shù)器PC在0000H0FFFH（4KB）地址時(shí)從內(nèi)部ROM取指令，超過(guò)4KB時(shí)，CPU自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部ROM執(zhí)行程序。 如果EA為低電平（接地），則所有取指令操作均在外部ROM中進(jìn)行，這時(shí)外部擴(kuò)展的ROM從0000H開(kāi)始編址。 8031單片機(jī)無(wú)片內(nèi)ROM，只能使用外部擴(kuò)展ROM且從0000H開(kāi)始編址，EA必須接低電平,47,ROM中的某些特定單元是給系統(tǒng)默認(rèn)使用的 0000H單元是復(fù)位入口，單片機(jī)復(fù)位后，CPU總

25、是從0000H單元開(kāi)始執(zhí)行程序。 0000H 0002H單元安排一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令，使之轉(zhuǎn)向主程序的入口地址。 0003H 002AH共40個(gè)單元均勻地分為5段，分別作為5個(gè)中斷源的中斷地址區(qū)。 中斷響應(yīng)后，系統(tǒng)能按中斷種類，自動(dòng)轉(zhuǎn)到各中斷區(qū)的首地址去執(zhí)行程序,48,系統(tǒng)復(fù)位和中斷地址區(qū),一般從中斷首地址開(kāi)始存放一條無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令，以便中斷響應(yīng)后，通過(guò)中斷地址區(qū)，再轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序的實(shí)際入口地址,49,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM） RAM用于存放運(yùn)算中間結(jié)果，用作緩沖和數(shù)據(jù)暫存，以及設(shè)置特征標(biāo)志等。 8051片內(nèi)有256B的RAM空間，片外有64KB的RAM空間，兩個(gè)存儲(chǔ)空間獨(dú)立尋址。 內(nèi)部RAM 低

26、128字節(jié)地址空間（00H 7FH）為內(nèi)部RAM區(qū)，是供用戶使用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元，作為處理問(wèn)題的數(shù)據(jù)緩沖器。 高128字節(jié)地址空間（80H FFH）為特殊功能寄存器區(qū)（SFR區(qū)），共21個(gè)特殊功能寄存器，也就是128個(gè)字節(jié)單元中只有21個(gè)字節(jié)單元能夠被用戶使用。 內(nèi)部RAM存儲(chǔ)空間小，僅用8位地址尋址，但存取速度比外部RAM快,50,內(nèi)部RAM低128單元的劃分,工作寄存器組 0,位尋址區(qū) （位地址：00H7FH,用戶RAM區(qū) （堆棧、數(shù)據(jù)緩沖,7FH 30H 2FH 20H,工作寄存器組 3,工作寄存器組 2,工作寄存器組 1,1FH 18H 17H 10H 0FH 08H 07H 00H,

27、R7 R0 R7 R0 R7 R0 R7 R0,工作寄存器區(qū) （共32個(gè)字節(jié)單元，分為4組， 每組8個(gè)8位寄存器， 只能按字節(jié)尋址,用戶RAM區(qū) （共80個(gè)字節(jié)單元， 只能按字節(jié)尋址,位尋址區(qū) （共16個(gè)字節(jié)單元，128個(gè)位， 可按位尋址，也可按字節(jié)尋址,51,內(nèi)部RAM低128單元，按用途可分為3個(gè)區(qū)域： 工作寄存器區(qū) 內(nèi)部RAM的00H 1FH為工作寄存器區(qū)，共32個(gè)字節(jié)，分為4組，每組8個(gè)8位寄存器R0R7。 在任一時(shí)刻，CPU只能使用其中的一組寄存器，當(dāng)前程序使用的工作寄存器組是由程序狀態(tài)字PSW的RS0、RS1位來(lái)選擇的,52,工作寄存器的使用方法： 以寄存器的形式使用，用寄存器符號(hào)

28、表示； 以存儲(chǔ)單元的形式使用，以單元地址表示,工作寄存器區(qū)各寄存器對(duì)應(yīng)的地址,53,位尋址區(qū) 內(nèi)部RAM的20H2FH字節(jié)為可位尋址區(qū)域，這16個(gè)字節(jié)共128位，每一位都有一個(gè)位地址，位編址為：00H7FH，用戶可用程序?qū)λ鼈冎苯舆M(jìn)行清0、置位、取反和測(cè)試等操作。 位尋址區(qū)的RAM單元也可按字節(jié)尋址，作為一般的數(shù)據(jù)緩沖器使用。 “位”的兩種表示方式： 以位地址的形式，如位尋址區(qū)的最后一個(gè)位是7FH； 以存儲(chǔ)單元地址加位的形式表示，如位尋址區(qū)的最后一個(gè)位表示為2FH.7,54,內(nèi)部RAM位尋址區(qū)的位地址,55,用戶RAM區(qū) 內(nèi)部RAM的30H7FH字節(jié)為用戶RAM區(qū)，即通用數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，共80個(gè)單

29、元，作為一般數(shù)據(jù)緩沖使用。 52子系列的用戶RAM區(qū)為30HFFH范圍內(nèi)的208個(gè)字節(jié)。 對(duì)于用戶RAM區(qū)，只能以存儲(chǔ)單元的形式來(lái)使用，沒(méi)有其它任何規(guī)定和限制。 一般把堆棧開(kāi)辟在此區(qū)中,56,內(nèi)部RAM高128單元：特殊功能寄存器（SFR）區(qū) 單元地址為80HFFH，用于存放相應(yīng)功能部件的控制命令、狀態(tài)或數(shù)據(jù)。 80C51片內(nèi)包括21個(gè)SFR，其中可位尋址的有11個(gè)。 對(duì)可位尋址的SFR，在表示某一位時(shí)，可以用位地址，也可以用位定義名，或用“寄存器名.位”表示。例如程序狀態(tài)字PSW中的D3位可表示為： D3H （位地址） RS0 （位定義名） PSW.3 （寄存器名.位,57,特殊功能寄存器地

30、址映像,58,特殊功能寄存器地址映像（續(xù),59,對(duì)SFR的字節(jié)尋址問(wèn)題的說(shuō)明： 21個(gè)SFR不連續(xù)地分散在內(nèi)部RAM高128單元中。用戶不能使用剩余的的空閑單元，如果訪問(wèn)了這些沒(méi)有定義的單元，讀出的為不定數(shù)，寫入的數(shù)將被舍棄。 每個(gè)SFR都有字節(jié)地址，并定義了符號(hào)名。其中11個(gè)可位尋址，對(duì)應(yīng)的位也定義了位名。（凡是字節(jié)地址能被8整除的SFR都具有位地址） 只能使用直接尋址方式訪問(wèn)特殊功能寄存器，指令中既可使用寄存器符號(hào)表示，也可使用寄存器地址表示。 在P3 P0口中，作為特殊功能寄存器的是它們的鎖存器，由各位口線的鎖存位組成,60,MCS-51的堆棧操作 堆棧是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，就是只允許在其一端

31、進(jìn)行數(shù)據(jù)插入和數(shù)據(jù)刪除操作的線性表。 數(shù)據(jù)寫入堆棧叫入棧（PUSH），數(shù)據(jù)從堆棧中讀出叫出棧（POP）。 堆棧的最大特點(diǎn)是“后進(jìn)先出”（LIFO，Last-In-First-Out）的數(shù)據(jù)操作規(guī)則,61,堆棧的功用 堆?？捎糜陧憫?yīng)中斷或調(diào)用子程序時(shí)，保護(hù)斷點(diǎn)和保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)。在中斷服務(wù)程序或子程序結(jié)束時(shí)，執(zhí)行中斷返回或子程序返回指令，原斷點(diǎn)地址會(huì)自動(dòng)從堆棧中彈出給PC，使程序從斷點(diǎn)處順序執(zhí)行下去。 堆棧也可用于數(shù)據(jù)的臨時(shí)存放,堆棧的開(kāi)辟 堆棧只能開(kāi)辟在芯片的內(nèi)部RAM中（內(nèi)堆棧），通常設(shè)在內(nèi)部RAM的30H7FH地址空間內(nèi)的頂部，但要考慮到堆棧的最大深度。 內(nèi)堆棧的特點(diǎn)：操作速度快，但堆棧容量有限,

32、62,堆棧指針（SP） 堆棧指針SP是8位的特殊功能寄存器，可指向片內(nèi)RAM 128字節(jié)（00H7FH）的任何單元。 堆棧的兩種操作（進(jìn)棧和出棧）都是對(duì)棧頂單元進(jìn)行的。SP用來(lái)指示棧頂，SP的內(nèi)容就是堆棧棧頂?shù)拇鎯?chǔ)單元地址。 系統(tǒng)復(fù)位后，SP的內(nèi)容為07H，但由于堆棧一般在內(nèi)部RAM的30H7FH單元中開(kāi)辟，所以在程序設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意把SP值初始化為30H以后，以免堆棧占用工作寄存器區(qū)和位尋址區(qū)。 SP的內(nèi)容一經(jīng)確定，堆棧的位置也就跟著確定下來(lái)，由于SP可初始化為不同值，因此堆棧位置是浮動(dòng)的,63,堆棧類型 向上生長(zhǎng)型堆棧：棧底在低地址單元。 操作規(guī)則： 進(jìn)棧操作：先SP加1，后寫入數(shù)據(jù) 出棧操作

33、：先讀出數(shù)據(jù)，后SP減1 向下生長(zhǎng)型堆棧：棧底在高地址單元。 操作規(guī)則： 進(jìn)棧操作：先SP減1，后寫入數(shù)據(jù) 出棧操作：先讀出數(shù)據(jù)，后SP加1,MCS-51的堆棧屬于向上生長(zhǎng)型,棧底,棧底,SPSP+1 SP,進(jìn)棧,出棧,出棧,進(jìn)棧,SP SP SP-1,64,堆棧的使用方式 自動(dòng)方式（保護(hù)斷點(diǎn)） 無(wú)需用戶干預(yù)，在調(diào)用子程序或中斷時(shí)，返回地址（斷點(diǎn)）自動(dòng)進(jìn)棧；程序返回時(shí)，斷點(diǎn)再自動(dòng)彈回PC。 指令方式（保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)） 使用專用的堆棧操作指令，進(jìn)行進(jìn)出棧操作。進(jìn)棧指令為PUSH（保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)），出棧指令為POP （恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)）,65,總結(jié)：MCS-51單片機(jī)系統(tǒng)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器截然分

34、開(kāi) RAM和ROM的地址空間、存取指令和控制信號(hào)各有一套。 存儲(chǔ)器有內(nèi)外之分 為擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器，單片機(jī)的芯片引腳已經(jīng)作了預(yù)先準(zhǔn)備： 通過(guò)口線最多可提供16位地址，對(duì)外部存儲(chǔ)器的尋址范圍達(dá)64KB； ALE信號(hào)用于外部存儲(chǔ)器的地址鎖存； WR和RD信號(hào)分別用于外部RAM的寫選通和讀選通； PSEN信號(hào)用于外部ROM的讀選通； EA信號(hào)用于內(nèi)外ROM的訪問(wèn)控制,補(bǔ)充 51單片機(jī)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu),圖 MCS - 51 單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu),1. 程序存儲(chǔ)器 對(duì)于8051來(lái)說(shuō), 程序存儲(chǔ)器（ROM）的內(nèi)部地址為 0000H0FFFH, 共 4 KB; 外部地址為 1000HFFFFH, 共 60 KB。 當(dāng)

35、程序計(jì)數(shù)器由內(nèi)部 0FFFH執(zhí)行到外部 1000H 時(shí), 會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)。對(duì)于 8751 來(lái)說(shuō), 內(nèi)部有 4 KB的EPROM, 將它作為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器; 8031 內(nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器, 必須外接程序存儲(chǔ)器。 8031 最多可外擴(kuò) 64 KB程序存儲(chǔ)器, 其中 6 個(gè)單元地址具有特殊用途, 是保留給系統(tǒng)使用的。0000H是系統(tǒng)的啟動(dòng)地址, 一般在該單元中存放一條絕對(duì)跳轉(zhuǎn)指令。0003H、000BH、 000BH、001BH和 0023H對(duì)應(yīng) 5 種中斷源的中斷服務(wù)入口地址,2. 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 MCS-51 單片機(jī)片內(nèi)RAM的配置如圖 2.4（b）所示。片內(nèi)RAM為 256 字節(jié), 地址范圍為00H

36、FFH, 分為兩大部分: 低 128 字節(jié)（00H7FH）為真正的RAM區(qū); 高 128 字節(jié)（80HFFH）為特殊功能寄存器區(qū)SFR。 在低 128 字節(jié)RAM中, 00H1FH共 32 單元是 4 個(gè)通用工作寄存器區(qū)。每一個(gè)區(qū)有 8 個(gè)通用寄存器R0R7。寄存器和RAM地址對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 2.4,表 寄存器與RAM 地址對(duì)照表,表 RAM中的位尋址區(qū)地址表,表 SFR特殊功能寄存器地址表,表 SFR特殊功能寄存器地址表,表 SFR特殊功能寄存器地址表,3. 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器一般由靜態(tài)RAM構(gòu)成，其容量大小由用戶根據(jù)需要而定, 最大可擴(kuò)展到 64 KB RAM , 地址是 000

37、0H0FFFFH。 CPU通過(guò)MOVX指令訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器, 用間接尋址方式, R0、R1和 DPTR都可作間接寄存器。注意, 外部RAM和擴(kuò)展的I/O接口是統(tǒng)一編址的, 所有的外擴(kuò)I/O 口都要占用 64 KB中的地址單元,75,2.4 MCS-51單片機(jī)并行I/O口電路,在單片機(jī)中，“口”是一個(gè)集數(shù)據(jù)輸入緩沖、輸出驅(qū)動(dòng)及鎖存等多項(xiàng)功能于一體的I/O電路。 MCS-51單片機(jī)4個(gè)8位的并行I/O口：P0、P1、P2、P3，這4個(gè)口既可以按字節(jié)尋址，也可以按位尋址，共32位。每個(gè)口輸出具有鎖存功能，前一次輸出的信息將一直鎖存到下一次輸出新信息時(shí)為止；輸入沒(méi)有鎖存功能，所以輸入信息應(yīng)一直保持到

38、輸入指令把信息取走時(shí)為止。 每個(gè)口都能用作通用輸入/輸出，其中P0口又能作為地址/數(shù)據(jù)總線， P2口能傳送高8位地址；P3口有第二功能；P1口只能用作通用I/O口,76,P0口 字節(jié)地址：80H，位地址：80H87H 既能用作通用I/O口，又能用作地址/數(shù)據(jù)總線的復(fù)用,V1,V2,1,2,3,4,77,P0口由8個(gè)完全相同又相互獨(dú)立的邏輯電路組成： 鎖存器用于進(jìn)行數(shù)據(jù)位的鎖存, 8個(gè)鎖存器構(gòu)成了特殊功能寄存器P0； 場(chǎng)效應(yīng)管V1、 V2組成數(shù)據(jù)輸出的驅(qū)動(dòng)和控制電路； 與門3、反相器4及多路轉(zhuǎn)接開(kāi)關(guān)MUX構(gòu)成輸出控制電路； 三態(tài)門1是引腳輸入緩沖器; 三態(tài)門2是用于讀鎖存器端口,讀引腳是指將引腳

39、P0.x上的值通過(guò)內(nèi)部總線讀入CPU，而讀鎖存器是讀入一個(gè)口鎖存器的值，進(jìn)行處理后重新寫回鎖存器中（讀-修改-寫）。由指令決定是讀引腳還是讀鎖存器，例如指令A(yù)NL P1, A 就是讀鎖存器，它是將P1口的8位分別與累加器A中的8位進(jìn)行與操作，結(jié)果寫回P1口的8個(gè)鎖存器中,78,P0口用作通用I/O口 CPU發(fā)來(lái)的控制信號(hào)為低電平，MUX接通鎖存器Q端的輸出通路。與門3輸出低電平并將輸出驅(qū)動(dòng)電路的上拉場(chǎng)效應(yīng)管V2截止，輸出端處于漏極開(kāi)路狀態(tài)。 【注意】: P0口在輸出數(shù)據(jù)時(shí), 由于V2截止, 輸出級(jí)是漏極開(kāi)路電路, 要使“1”信號(hào)正常輸出, 必須外接上拉電阻。 P0口作為輸入口使用時(shí)，應(yīng)區(qū)分讀引

40、腳和讀鎖存器。讀引腳時(shí)應(yīng)使V1截止（先向該端口鎖存器寫入“1”,79,P0口作為地址/數(shù)據(jù)總線 CPU發(fā)來(lái)的控制信號(hào)為高電平，MUX接通反相器4。 作總線輸出時(shí)，從“地址/數(shù)據(jù)”端輸入的地址（低8位）或數(shù)據(jù)信號(hào)同時(shí)作用于與門3和反相器4，并分別驅(qū)動(dòng)V1、V2，結(jié)果在引腳上得到地址或數(shù)據(jù)輸出信號(hào)。 外部數(shù)據(jù)輸入時(shí)，CPU使V1、V2均截止，從引腳上輸入的外部數(shù)據(jù)經(jīng)讀引腳緩沖器2進(jìn)入內(nèi)部數(shù)據(jù)總線,注意】：P0口在有外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)被作為地址/數(shù)據(jù)總線口，此時(shí)是一個(gè)真正的雙向口；在沒(méi)有外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也可作為通用的I/O接口，但此時(shí)只是一個(gè)準(zhǔn)雙向口,80,P1口 字節(jié)地址：90H，位地址：9

41、0H97H 只能作為通用I/O口使用，是準(zhǔn)雙向口,1,2,V1,81,P1口電路與P0口的區(qū)別： 因只傳送數(shù)據(jù)，所以沒(méi)有地址/數(shù)據(jù)的傳送電路和多路轉(zhuǎn)接開(kāi)關(guān)MUX。 輸出驅(qū)動(dòng)電路中有上拉電阻，上拉電阻與場(chǎng)效應(yīng)管共同組成輸出驅(qū)動(dòng)電路。 輸出數(shù)據(jù)時(shí)，已能對(duì)外提供推拉電路負(fù)載，外電路無(wú)需再接上拉電阻。 輸入數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)先向其鎖存器寫入“1”，使輸出驅(qū)動(dòng)電路的V1截止,82,P2口 字節(jié)地址：0A0H，位地址：0A0H0A7H 可作為通用I/O口或地址總線高8位，是準(zhǔn)雙向口,1,2,3,V1,83,P2口作為通用I/O口 當(dāng)控制信號(hào)為低電平時(shí)，多路開(kāi)關(guān)MUX接到左端，P2口作為通用I/O口使用，其功能和使

42、用方法與P0、P1相同。用作輸入時(shí)，也必須先向鎖存器寫入“1”。 P2口作為地址總線 當(dāng)控制信號(hào)為高電平時(shí)，多路開(kāi)關(guān)MUX接到右端，由程序計(jì)數(shù)器PC送來(lái)的高8位地址PCH或數(shù)據(jù)指針DPTR送來(lái)的高8位地址DPH經(jīng)反相器3和V1管二次反相后從引腳輸出。 （P2口輸出地址總線高8位，供系統(tǒng)擴(kuò)展用,對(duì)于8051、8751型單片機(jī)，P2口能作為通用I/O或地址總線使用。 對(duì)于8031型單片機(jī)（無(wú)片內(nèi)ROM ），P2口只能作為地址總線高8位,84,P3口 字節(jié)地址：0B0H，位地址：0B0H0B7H 可用作通用I/O口，同時(shí)每個(gè)引腳還有第二功能。準(zhǔn)雙向口,3,V1,4,1,2,85,P3口作為通用I/O

43、口 “第二功能輸出”端為高電平，用作輸出時(shí)，與非門3的輸出取決于鎖存器Q端信號(hào)，引腳輸出信號(hào)與內(nèi)部總線信號(hào)相同。其功能和使用方法與P1、P2相同。用作輸入時(shí)，也須先寫入“1,P3口用作第二功能 P3口的某一位作為第二功能輸出使用時(shí)，該位的鎖存器置“1”，使與非門3和輸出狀態(tài)只受“第二功能輸出”端控制。第二功能輸出信號(hào)經(jīng)與非門3和V1管二次反相后輸出到該位引腳。 P3口的某一位作為第二功能輸入使用時(shí)，該位的“第二功能輸出”端和鎖存器自行置“1”，該位引腳上的信號(hào)經(jīng)緩沖器4送入“第二功能輸入”端,補(bǔ)充：51單片機(jī)并行輸入/輸出接口,圖 P0 口內(nèi)部一位結(jié)構(gòu)圖,1. P0口,2. P1、P2和P3口

44、,P1、P2 和P3 口為準(zhǔn)雙向口, 在內(nèi)部差別不大, 但使用功能有所不同。 P1口是用戶專用 8 位準(zhǔn)雙向I/O口, 具有通用輸入/輸出功能, 每一位都能獨(dú)立地設(shè)定為輸入或輸出。當(dāng)有輸出方式變?yōu)檩斎敕绞綍r(shí), 該位的鎖存器必須寫入“1”, 然后才能進(jìn)入輸入操作。 P2口是 8 位準(zhǔn)雙向I/O口。外接I/O設(shè)備時(shí), 可作為擴(kuò)展系統(tǒng)的地址總線, 輸出高8位地址, 與P0 口一起組成 16 位地址總線。 對(duì)于 8031 而言, P2 口一般只作為地址總線使用, 而不作為I/O線直接與外部設(shè)備相連,表 P3口的第二功能,89,時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)。 單片機(jī)本身是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序

45、電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序協(xié)調(diào)工作。 時(shí)序研究的是指令執(zhí)行中各信號(hào)之間的相互時(shí)間關(guān)系,2.5 MCS-51單片機(jī)時(shí)鐘電路與時(shí)序,90,時(shí)鐘電路 時(shí)鐘信號(hào)的產(chǎn)生（內(nèi)部方式時(shí)鐘） MCS-51芯片內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。 外接作為反饋元件的晶體后成為自激振蕩器，晶體呈感性，與微調(diào)電容C1、C2構(gòu)成并聯(lián)諧振回路,振蕩器的頻率主要取決于晶體，電容有微調(diào)作用。晶體的振蕩頻率范圍通常是1.212MHz, 電容C1、C2一般取30 pF。 晶體振蕩頻率越高，系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率越高，單片機(jī)運(yùn)行速度越快,91,

46、引入外部脈沖信號(hào)（外部方式時(shí)鐘） 在由多片單片機(jī)組成的系統(tǒng)中，為了各單片機(jī)之間時(shí)鐘信號(hào)的同步，應(yīng)當(dāng)引入唯一的公用外部脈沖信號(hào)作為各單片機(jī)的震蕩脈沖。 外接的脈沖應(yīng)是高低電平持續(xù)時(shí)間大于20ns的方波，且脈沖頻率應(yīng)低于12MHz,92,分頻電路,振蕩電路產(chǎn)生的振蕩信號(hào)并不直接為單片機(jī)所用，而要進(jìn)行分頻，以得到單片機(jī)各種相關(guān)的時(shí)鐘信號(hào)。 時(shí)鐘頻率為振蕩頻率的2分頻，ALE信號(hào)頻率為振蕩頻率的6分頻，機(jī)器頻率為振蕩頻率的12分頻,當(dāng)振蕩脈沖頻率為12MHz時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期為1ms； 當(dāng)振蕩脈沖頻率為6MHz時(shí)，一個(gè)機(jī)器周期為2ms,93,時(shí)序定時(shí)單位 振蕩周期（節(jié)拍P）：振蕩脈沖的周期。 時(shí)鐘周期（

47、狀態(tài)S）：兩個(gè)振蕩周期為一個(gè)時(shí)鐘周期。一個(gè)狀態(tài)包含兩個(gè)節(jié)拍，前半周期對(duì)應(yīng)的節(jié)拍叫P1，后半周期對(duì)應(yīng)的節(jié)拍叫P2。 機(jī)器周期：一個(gè)機(jī)器周期的寬度為6個(gè)狀態(tài)，用S1、S2、S6表示；共12個(gè)節(jié)拍，依次可表示為S1P1、S1P2、S2P1、S2P2、S6P1、S6P2。 指令周期：執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間，它以機(jī)器周期為單位，是最大的時(shí)序定時(shí)單位。MCS-51的指令周期根據(jù)指令的不同，可包含有1、2、4個(gè)機(jī)器周期,94,典型指令時(shí)序 MCS-51共有111條指令，按長(zhǎng)度可分為： 單字節(jié)指令、雙字節(jié)指令、三字節(jié)指令。 執(zhí)行這些指令所需要的機(jī)器周期數(shù)目是不同的，概括起來(lái)有以下幾種情況：?jiǎn)巫止?jié)單機(jī)器周期指

48、令、單字節(jié)雙機(jī)器周期指令、雙字節(jié)單機(jī)器周期指令、雙字節(jié)雙機(jī)器周期指令、三字節(jié)的指令都是雙機(jī)器周期、單字節(jié)的乘、除指令為四個(gè)機(jī)器周期,ALE信號(hào)為MCS-51擴(kuò)展系統(tǒng)的外部存儲(chǔ)器地址低8位的鎖存信號(hào)， ALE信號(hào)每有效一次對(duì)應(yīng)單片機(jī)進(jìn)行1次的讀指令操作。 ALE信號(hào)以振蕩脈沖的1/6頻率出現(xiàn)，在一個(gè)機(jī)器周期中，ALE信號(hào)兩次有效，第一次在S1P2和S2P1期間，第二次在S4P2和S5P1期間， 有效寬度為1個(gè)狀態(tài),補(bǔ)充 51單片機(jī) 單片機(jī)工作的基本時(shí)序,1. 機(jī)器周期和指令周期 （1） 振蕩周期: 也稱時(shí)鐘周期, 是指為單片機(jī)提供時(shí)鐘脈沖信號(hào)的振蕩源的周期。 （2） 狀態(tài)周期: 每個(gè)狀態(tài)周期為時(shí)

49、鐘周期的 2 倍, 是振蕩周期經(jīng)二分頻后得到的。 （3） 機(jī)器周期: 一個(gè)機(jī)器周期包含 6 個(gè)狀態(tài)周期S1S6, 也就是 12 個(gè)時(shí)鐘周期。 在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi), CPU可以完成一個(gè)獨(dú)立的操作。 （4） 指令周期: 它是指CPU完成一條操作所需的全部時(shí)間。 每條指令執(zhí)行時(shí)間都是有一個(gè)或幾個(gè)機(jī)器周期組成。MCS - 51 系統(tǒng)中, 有單周期指令、雙周期指令和四周期指令,2. MCS - 51 指令的取指/執(zhí)行時(shí)序,圖 MCS - 51 單片機(jī)取指/執(zhí)行時(shí)序,3. 訪問(wèn)外部ROM和RAM的時(shí)序,圖 讀外部程序ROM時(shí)序,圖 讀外部數(shù)據(jù)RAM時(shí)序,圖 寫外部數(shù)據(jù)RAM的時(shí)序,100,MCS-51單片機(jī)有5種不同的工作方式，每種工作方式都代表著單片機(jī)的一種工作狀態(tài)。包括： 程序執(zhí)行方式（分為連續(xù)執(zhí)行和單步執(zhí)行） 復(fù)位方式 掉電方式 低功耗節(jié)電工作方式 EPROM編程和校驗(yàn)方式,2.6 MCS-51單片機(jī)工作方式,101,程序執(zhí)行方式（單片機(jī)的基本工作方式） 連續(xù)執(zhí)行方式 （正常工作方式） 由于單片機(jī)復(fù)位后PC=0000H，因此程序執(zhí)行總是從地址0000H開(kāi)始，但因0003H是外部中斷程序入口，所以一般程序并不是從0000H開(kāi)始，為此需在0