單片機(jī)入門(速成版)

1、1.1 單片機(jī)的概念、特點(diǎn)、應(yīng)用與開發(fā)流程 集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。 單片機(jī)內(nèi)部集成了中央處理器、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、并行和串行輸入/輸出接口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制系統(tǒng)等硬件資源，有自己的指令集。 8031內(nèi)核的硬件資源1個(gè)CPU；2個(gè)定時(shí)器；4個(gè)并行口；8位字長(zhǎng)；16位寬度程序空間總線； 16位寬度外部數(shù)據(jù)空間總線；32根口線；64K程序空間、 64K外部數(shù)據(jù)空間；128字節(jié)RAM空間 128字節(jié)特殊功能寄存器空間1.2.2 MCS51的總體結(jié)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu) 單片機(jī)內(nèi)部集成了中央處理器(CPU)、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、并行輸入輸出口、定時(shí)器與計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)和串

2、行口等功能部件，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下。時(shí)鐘電路ROMRAM定時(shí)/計(jì)數(shù)器并行接口串行接口中斷系統(tǒng)中央處理器（CPU）T0T1INT0INT1發(fā)送(TXD)接收(RXD)P0P1P2P3內(nèi)部總線1.2.3 特殊功能寄存器SFR 在內(nèi)部數(shù)據(jù)空間的固定地址，為不同的功能部件預(yù)留寄存器，規(guī)定其操作方法，合稱特殊功能寄存器SFR（Special Function Registers）。SFR是用戶程序與上述功能部件的接口。 地址范圍：80HFFH 用途：設(shè)置功能部件的初始狀態(tài)和工作方式，查詢其狀態(tài)，啟動(dòng)和停止其運(yùn)行。 特點(diǎn)：1.地址固定、與不同部件對(duì)應(yīng)、操作方式各異。 2.復(fù)位值 復(fù)位后，SFR都有固定的初

3、值（稱為復(fù)位值），所有功能部件處在固定的工作狀態(tài)（稱為復(fù)位狀態(tài)）。 返回首頁(yè)1.3 中央處理器 單片機(jī)的中央處理器(CPU)，具有算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算能力。 CPU主要由運(yùn)算部件和控制部件組成，還包括若干個(gè)SFR。累加器ACC(Accumulator) 累加器可用來(lái)保存參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)以及運(yùn)算的結(jié)果，也可用來(lái)存放地址。所有的輸入輸出操作都要用到累加器。 1.3.2.1 復(fù)位電路 必須經(jīng)過(guò)復(fù)位之后，單片機(jī)才能進(jìn)入正常工作狀態(tài)。復(fù)位之后，所有SFR取初始值，功能部件處于復(fù)位狀態(tài)。 在RST引腳上施加高電平使單片機(jī)復(fù)位。主電源正常時(shí)若RST引腳上出現(xiàn)24個(gè)晶振周期以上的高電平，則CPU將復(fù)位，直到該引腳

4、變?yōu)榈碗娖綍r(shí)開始運(yùn)行程序。 1.3.2.2 晶振與時(shí)鐘產(chǎn)生電路 見P5圖1-4，利用單片機(jī)XTAL1(19)、XTAL2(18)引腳連接工作時(shí)鐘。 外接晶振的頻率決定了單片機(jī)的工作節(jié)拍，其頻率上限為12MHz。晶振頻率的典型值為6Mhz、12Mhz和11.0592Mhz。 機(jī)器周期6個(gè)時(shí)鐘周期=12/f 一條指令的指令周期就是執(zhí)行該指令所需的時(shí)間，不同指令的指令周期不同，可為14個(gè)機(jī)器周期。 1.3.2.3 指令部件 指令部件包括程序計(jì)數(shù)器PC、指令寄存器、指令譯碼器和數(shù)據(jù)指針DPTR： 程序計(jì)數(shù)器PC：16位（ 64KB程序空間）的存儲(chǔ)器，總是保存將要執(zhí)行的一條指令的地址，具有自動(dòng)加1的功能

5、。 指令寄存器：存放當(dāng)前正在執(zhí)行的指令； 指令譯碼器：分析指令的操作碼，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào) ； 數(shù)據(jù)指針DPTR：16位（ 64KB外部數(shù)據(jù)空間）的存儲(chǔ)器，用來(lái)保存尋址片外數(shù)據(jù)空間的地址。A、指令系統(tǒng)與匯編 CPU可以執(zhí)行多種操作，例如算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、控制轉(zhuǎn)移、輸入輸出等等，這些操作用數(shù)字代碼(稱為機(jī)器碼)來(lái)表示。 單片機(jī)能執(zhí)行的所有各種機(jī)器代碼的總和，稱為指令系統(tǒng)，是衡量單片機(jī)性能的重要指標(biāo)。機(jī)器碼格式 機(jī)器碼的數(shù)據(jù)編碼規(guī)則稱為指令格式，或機(jī)器碼格式。 每條指令的第1個(gè)字節(jié)稱為操作碼，后面附加02個(gè)操作數(shù)。所以指令的字節(jié)數(shù)為1，2或3。詳見P32的表15。 操作碼表示所要執(zhí)行操

6、作的性質(zhì)，還隱含獲得數(shù)據(jù)的方法，不同類型指令的操作碼必不同；操作數(shù)指定操作對(duì)象的來(lái)源，以及運(yùn)算結(jié)果的保存地址。 指令系統(tǒng)綜述 MCS51單片機(jī)共有111條指令：?jiǎn)巫止?jié)指令49條，雙字節(jié)指令49條，三字節(jié)指令13條；單機(jī)器周期指令64條，雙機(jī)器周期指令45條，只有乘法和除法指令是四個(gè)機(jī)器周期指令。 匯編語(yǔ)言指令主要由操作碼和操作數(shù)兩部分組成：【標(biāo)號(hào)】：操作碼【目的操作數(shù)】【 ，源操作數(shù)】【；注釋】 操作碼規(guī)定了本語(yǔ)句的功能，操作數(shù)提供輔助信息，注解部分可省略。 B、程序可訪問(wèn)的空間 用戶程序的操作對(duì)象可位于程序空間、片內(nèi)RAM空間、SFR空間和片外RAM空間。0X00000X0FFF0X1000

7、0XFFFF0XFF0X800X7F0X300X2F0X200X1F0X000X00000XFFFF片內(nèi)ROMEA=1片外ROMEA=0X0FFF0X0000片外ROM特殊功能寄存器RAM位尋址區(qū)工作寄存器組片外RAM(a)程序存儲(chǔ)器(c)片外數(shù)據(jù)空間(b)片內(nèi)數(shù)據(jù)空間程序可訪問(wèn)的空間(續(xù)1)1.程序空間：用戶程序可將程序存儲(chǔ)器空間任意單元的數(shù)值送到ACC，實(shí)現(xiàn)查表功能。2.片內(nèi)RAM空間： 單片機(jī)都有128字節(jié)的低端RAM(007F)，按用法不同分為： 工作寄存器區(qū)(001F) 位尋址區(qū)(202F) 普通RAM區(qū)(307F) 有的單片機(jī)還有高端RAM程序可訪問(wèn)的空間(續(xù)2)3.SFR空間：見

8、P7，SFR的地址范圍為80FF，地址能被8整除的SFR最常用，不同型號(hào)單片機(jī)SFR的數(shù)量不同所以功能差異很大，只能使用直接尋址方式尋址。4.片外RAM空間： 利用片外的16位數(shù)據(jù)總線，可以在片外擴(kuò)展64KB的RAM或輸入輸出端口，其地址范圍為0000FFFFH。只有兩條指令可訪問(wèn)該空間外部數(shù)據(jù)空間輸入指令、外部數(shù)據(jù)空間輸出指令。 該擴(kuò)展需要使用端口P0、端口P2、引腳/WR、引腳/RD和引腳ALE。外部數(shù)據(jù)空間的擴(kuò)展是本課程的難點(diǎn)和重點(diǎn)。 返回1.4 C、尋址方式1.立即尋址 提供操作數(shù)的大小，用符號(hào)“#”表示。例如：#3(#03h), #160(#0A0H)。 MOV A, #8 2.直接

9、尋址 提供操作數(shù)的地址，表示該操作數(shù)的位置，例如：3，03h, 3FH, 160(0A0H)。 MOV 8, A 如果地址小于80H，實(shí)際訪問(wèn)片內(nèi)低端RAM區(qū)；如果地址大于7FH，訪問(wèn)SFR區(qū)。3.寄存器尋址 以寄存器形式提供操作數(shù)，可為R0R7(統(tǒng)一記為“Rn”)，這些寄存器位于片內(nèi)地址001F范圍的RAM空間(稱為工作寄存器組)，具體位置取決于程序狀態(tài)字PSW中RS1、RS0兩個(gè)數(shù)據(jù)位的值。尋址方式(2)間接尋址 寄存器尋址的例子： MOV R7, A 若PSW=0，則上述指令操作地址為7的存儲(chǔ)單元；若PSW=24，則操作地址為1F的單元。4.間接尋址 以R0或R1(統(tǒng)一記為“Ri” )內(nèi)

10、保存的內(nèi)容作為操作數(shù)的地址，用“”表示。 MOV A，R0 例如：若R0內(nèi)容為二進(jìn)制00110011，則上述語(yǔ)句將51號(hào)單元內(nèi)保存的數(shù)值賦給累加器。 尋址方式(3)5.變址尋址 以PC作為基地址，以A作為偏移地址，二者之和作為操作數(shù)地址，從程序空間取出一個(gè)字節(jié)，常用于查表。 MOVC A，A+PC6.相對(duì)尋址 將“執(zhí)行完本指令后的PC指針”與指令第二字節(jié)的數(shù)值相加，其結(jié)果作為新的PC指針。第二字節(jié)為補(bǔ)碼形式。 JC 98H；？7.位尋址 每次操作一個(gè)數(shù)據(jù)位，這些數(shù)據(jù)位位于片內(nèi)RAM區(qū)的位尋址區(qū)(202F區(qū)域)、地址能被8整除的SFR中。 例如 CLR 98H子程序返回(續(xù)2) 子程序調(diào)用返回語(yǔ)句 格式：RET ； (SP) (PC158) SP-1SP ； (SP) (PC 70) SP-1