AT89C51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)《單片機(jī)》

1、2022-2-1012.1 AT89C51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)2.2 AT89C51單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置2.3 AT89C51的時(shí)鐘電路與CPU時(shí)序2.4 AT89C51復(fù)位與復(fù)位電路2.5 AT89C51單片機(jī)的最小系統(tǒng)22022-2-102. 1 AT89C51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)nAT89C51是具有MCS-51內(nèi)核、片內(nèi)帶有4KB的flash ROM的單片機(jī)，圖2-1為AT89C51基本結(jié)構(gòu)示意圖。n從圖中可以看出，單片機(jī)有一條內(nèi)部總線，各個(gè)功能模塊都掛在這條總線上，通過內(nèi)部總線傳送數(shù)據(jù)信息和控制信息。AT89C51主要由以下部件組成。32022-2-1042022-2-1052

2、022-2-101CPUCPU是單片機(jī)的核心部分，CPU包括兩個(gè)基本部分：運(yùn)算器和控制器。（1）運(yùn)算器運(yùn)算器即算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU（Arithmetic Logic Uint），是進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算的部件，可以對(duì)半字節(jié) （4位）和單字節(jié) （8位）數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。例如可實(shí)現(xiàn)加、減、乘、除等算術(shù)運(yùn)算和與、或、異或、取反、移位等邏輯運(yùn)算。操作的結(jié)果一般送回累加器 ACC （Accumulator），而其狀態(tài)信息送至程序狀態(tài)寄存器PSW（Program Status Word）。（2）控制器控制器是用來控制計(jì)算機(jī)工作的部件。控制器接收來自存儲(chǔ)器的指令，進(jìn)行譯碼，并通過定時(shí)和控制電路，在規(guī)定時(shí)刻發(fā)出指令

3、所需的各種控制信息和CPU外部所需的各種控制信號(hào)，使各部分協(xié)調(diào)工作，完成指令所規(guī)定的操作。62022-2-102內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器2內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器AT89C51芯片內(nèi)共有256B（地址為：00HFFH）的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其中高128B（地址為：80HFFH）被專用寄存器占用，能作為寄存器供用戶使用的只是低128B（地址為：00H7FH），用于存放可讀寫的數(shù)據(jù)，如程序執(zhí)行過程中的變量。72022-2-103內(nèi)部程序存儲(chǔ)器內(nèi)部程序存儲(chǔ)器AT89C51共有4KB（地址為：0000H0FFFH）的flash程序存儲(chǔ)器，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)或表格常數(shù)。4定時(shí)定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器AT89C51共有兩

4、個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成計(jì)數(shù)方式，用于對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)；也可以設(shè)置成定時(shí)方式，并可以根據(jù)計(jì)數(shù)或定時(shí)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)運(yùn)行的控制。82022-2-105并行并行I/O口口AT89C51共有4個(gè)8位的I/O口（P0、Pl、P2、P3）。每個(gè)8位的口，既可用作輸入口，也可用作輸出口，每個(gè)口即可以8位同步讀寫，又可對(duì)每一位進(jìn)行單獨(dú)的操作，十分的方便。6串行口串行口AT89C51單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行接口，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其他設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。該串行口功能較強(qiáng)，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。92022-2-107中斷控制系統(tǒng)中斷控制系統(tǒng)AT

5、89C51單片機(jī)有較強(qiáng)的中斷系統(tǒng)，可以滿足控制應(yīng)用的需要。AT89C51的中斷系統(tǒng)有5個(gè)中斷源，包括兩個(gè)外中斷、兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷和一個(gè)串行口中斷。8時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路AT89C51芯片的內(nèi)部有時(shí)鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容需外接。時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列。102022-2-102.1.2 AT89C51單片機(jī)的引腳功能單片機(jī)的引腳功能 AT89C51單片機(jī)采用40腳雙列直插式的DIP40封裝，還提供較小尺寸表面封裝形式的PQFP/TQFP44，其引腳排列如圖2-2所示。為使結(jié)構(gòu)更加緊湊，單片機(jī)的許多引腳具有雙重功能。112022-2-10122022-2-10132022-2-10引腳

6、功能引腳功能 4040個(gè)引腳大致可分為個(gè)引腳大致可分為4 4類：電源、時(shí)鐘、控制和類：電源、時(shí)鐘、控制和I/OI/O引腳。引腳。142022-2-10 電源電源: : V VCCCC - - 芯片電源，接芯片電源，接+5V+5V； V VSSSS - - 接地端；接地端； 時(shí)鐘時(shí)鐘: :XTAL1XTAL1、XTAL2 - XTAL2 - 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 控制線控制線: :控制線共有控制線共有4 4根，根， ALEALE/ /PROGPROG: :地址鎖存允許地址鎖存允許/ /片內(nèi)片內(nèi)EPROMEPROM編程脈沖編程脈沖 ALEALE功能：用來

7、鎖存功能：用來鎖存P0P0口送出的低口送出的低8 8位地址位地址 PROGPROG功能：片內(nèi)有功能：片內(nèi)有EPROMEPROM的芯片，在的芯片，在EPROMEPROM編程期間，此編程期間，此引腳輸入編程脈沖。引腳輸入編程脈沖。 PSEN:PSEN:外外ROMROM讀選通信號(hào)。讀選通信號(hào)。 RSTRST/ /V VPDPD: :復(fù)位復(fù)位/ /備用電源。備用電源。 RSTRST（ResetReset）功能：復(fù)位信號(hào)輸入端。）功能：復(fù)位信號(hào)輸入端。 V VPDPD功能：在功能：在VccVcc掉電情況下，接備用電源。掉電情況下，接備用電源。 EAEA/ /VppVpp: :內(nèi)外內(nèi)外ROMROM選擇選擇

8、/ /片內(nèi)片內(nèi)EPROMEPROM編程電源。編程電源。 EAEA功能：內(nèi)外功能：內(nèi)外ROMROM選擇端。選擇端。 VppVpp功能：片內(nèi)有功能：片內(nèi)有EPROMEPROM的芯片，在的芯片，在EPROMEPROM編程期間，施加編程期間，施加編程電源編程電源VppVpp。152022-2-10 I/OI/O線線 80C5180C51共有共有4 4個(gè)個(gè)8 8位并行位并行I/OI/O端口：端口：P0P0、P1P1、P2P2、P3P3口，口，共共3232個(gè)引腳。個(gè)引腳。P3P3口還具有第二功能，用于特殊信號(hào)口還具有第二功能，用于特殊信號(hào)輸入輸出和控制信號(hào)（屬控制總線）。輸入輸出和控制信號(hào)（屬控制總線）。

9、P3.0 P3.0 RXDRXD：串行口輸入端；：串行口輸入端；P3.1 P3.1 TXDTXD：串行口輸出端；：串行口輸出端； P3.2 P3.2 INT0INT0：外部中斷：外部中斷0 0請求輸入端；請求輸入端； P3.3 P3.3 INT1INT1：外部中斷：外部中斷1 1請求輸入端；請求輸入端； P3.4 P3.4 T0T0：定時(shí)：定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器0 0外部信號(hào)輸入端；外部信號(hào)輸入端； P3.5 P3.5 T1T1：定時(shí)：定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器1 1外部信號(hào)輸入端；外部信號(hào)輸入端； P3.6 P3.6 WRWR：外：外RAMRAM寫選通信號(hào)輸出端；寫選通信號(hào)輸出端； P3.7 P

10、3.7 RDRD：外：外RAMRAM讀選通信號(hào)輸出端。讀選通信號(hào)輸出端。162022-2-10表表2-1 P3口的第二功能表口的第二功能表端口端口引腳（引腳（DIP40封裝）封裝）第二功能第二功能P3.010RXD（串行輸入口）（串行輸入口）P3.111TXD（串行輸出口）（串行輸出口）P3.212INT0（外部中斷（外部中斷0輸入）輸入）P3.313INT1（外部中斷（外部中斷1輸入）輸入）P3.414T0（定時(shí)（定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器0的外部計(jì)數(shù)輸入）的外部計(jì)數(shù)輸入）P3.515T1（定時(shí)（定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器1的外部計(jì)數(shù)輸入）的外部計(jì)數(shù)輸入）P3.616WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫脈沖輸出）（外部數(shù)

11、據(jù)存儲(chǔ)器寫脈沖輸出）P3.717RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖輸出）（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖輸出）172022-2-102.2 AT89C51單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置 一般微機(jī)通常是程序和數(shù)據(jù)共用一個(gè)存儲(chǔ)空間，屬于“馮諾依曼”（Von Neumann）結(jié)構(gòu)。而單片機(jī)的存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu)則把程序存儲(chǔ)空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間嚴(yán)格區(qū)分開來，屬于“哈佛”（Harvard）結(jié)構(gòu)。182022-2-10AT89C51單片機(jī)存儲(chǔ)器在物理結(jié)構(gòu)上分成四個(gè)存儲(chǔ)空間：片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、片外程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、片外程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。從用戶使用的角度，即從邏輯上

12、考慮，則有三個(gè)存儲(chǔ)空間：片內(nèi)外統(tǒng)一編址的64KB程序存儲(chǔ)器地址空間（0000H FFFFH）、256B的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間 （00H FFH）及片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間（0000H FFFFH）。CPU在訪問三個(gè)不同的邏輯空間時(shí)，通過采用不同形式的指令，來產(chǎn)生相應(yīng)的存儲(chǔ)器選通信號(hào)，訪問程序存儲(chǔ)器使用MOVC指令、訪問片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用MOV指令、訪問片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用MOVX指令192022-2-10n89C51單片機(jī)內(nèi)部有4K的程序存儲(chǔ)器，0000H0FFFH；n程序從0000H開始；n有一些特殊功能的區(qū)域，如中斷入口地址。202022-2-10特殊功能特殊功能寄存器寄存器（21個(gè)個(gè)SFR

13、）內(nèi)部內(nèi)部RAM128B00H7FH80HFFH外部外部RAM（64KB）0000HFFFFHWERD外部外部ROM（60KB）EA=0/1內(nèi)部內(nèi)部ROM（4KB）EA=1外部外部ROM（4KB）EA=0PSEN0000H0FFFH1000HFFFFH212022-2-10AT89C51程序存儲(chǔ)器配置程序存儲(chǔ)器配置222022-2-10中斷入口地址表：中斷源入口地址外部中斷00003H定時(shí)器0000BH外部中斷10013H定時(shí)器1001BH串行口0023H232022-2-10 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在物理上分為兩個(gè)不同的存儲(chǔ)空間:n數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間（低128單元）n特殊功能寄存器空間（高128單元）。

14、 這兩個(gè)空間是相連的。從用戶角度而言，低128單元才是真正的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。242022-2-10MCS51數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器配置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器配置252022-2-10數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器由RAM構(gòu)成，一旦掉電，其數(shù)據(jù)將丟失。低128B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（地址范圍：00H7FH）用于存放程序運(yùn)算的中間結(jié)果的暫存，用作緩存、堆棧等。低128B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)器配置如圖2-4。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間（低128單元）按功能劃分為：n通用寄存器區(qū)n位尋址區(qū)n用戶區(qū)262022-2-10用戶RAM區(qū)工作寄存器區(qū)位尋址區(qū)00H2FH30H7FH1FH20H工作寄存器3區(qū)工作寄存器2區(qū)工作寄存器1區(qū)工作寄存器0區(qū)07H00H08H0FH10H

15、17H18H1FH272022-2-101)片內(nèi)片內(nèi)RAM工作寄存器區(qū)：工作寄存器區(qū)：字節(jié)地址：字節(jié)地址：00H1FH位尋址區(qū)：位尋址區(qū)：字節(jié)地址：字節(jié)地址：20H2FH位地址為：位地址為：00H7FH數(shù)據(jù)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)/堆棧區(qū)：堆棧區(qū)：字節(jié)地址：字節(jié)地址：00H7FH一般使用一般使用30H7FH282022-2-10在低128B的RAM區(qū)中，將地址00H1FH共32個(gè)單元設(shè)為工作寄存器區(qū)，分為4組，每組由8個(gè)單元按序組成通用寄存器R0R7。通用寄存器R0R7不僅用于暫存中間結(jié)果，而且是CPU指令中尋址方式不可缺少的工作單元。任一時(shí)刻CPU只能選用一組工作寄存器為當(dāng)前工作寄存器。CPU復(fù)位后

16、，自動(dòng)選中第0組工作寄存器，即R0的地址為00H、R1的地址為01H、R7的地址為07H。同理當(dāng)選擇寄存器組1時(shí)，R0的地址為08H?？梢酝ㄟ^程序?qū)Τ绦驙顟B(tài)字PSW中的RS1、RS0位進(jìn)行設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)工作寄存器組的切換，對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2-2。表2-2 工作寄存器選擇RS1RS0寄存器組片內(nèi)RAM地址00第0組00H07H01第1組08H0FH10第2組10H17H11第3組18H1FH292022-2-10地址為20H2FH的16個(gè)RAM（字節(jié)）單元，既可以作為一般的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器按字節(jié)讀寫，又可以按位存取。16個(gè)RAM單元，每個(gè)單元8位，共有128位，將每一位分配一個(gè)地址，稱為位地址，地址編碼00

17、FFH。AT89C51單片機(jī)可以對(duì)位直接進(jìn)行操作，程序中常常將一些計(jì)算或運(yùn)行中的狀態(tài)、標(biāo)記等作為位變量（布爾變量）存放在位尋址區(qū)。表2-3是位地址的分布表。由表2-3可見，字節(jié)地址和位地址都是用8位的二進(jìn)制表示，理解上容易產(chǎn)生混淆。字節(jié)地址單元的數(shù)據(jù)是8位二進(jìn)制數(shù)，而位地址的數(shù)據(jù)僅是1位二進(jìn)制數(shù)。例如，字節(jié)地址2AH單元的數(shù)為0，表示位地址50H57H中8個(gè)單元的數(shù)均為0，又例如位地址28H的數(shù)為0表示字節(jié)地址25H的D0位（最低位）為0。也可以用“字節(jié)地址.位”表示位地址，例如25H.1（字節(jié)地址25H的第1位D1）等于位地址29H。302022-2-10位尋址區(qū)位尋址區(qū)nRAM中的20H2

18、FH的16個(gè)單元除了可作為一般RAM單元進(jìn)行字節(jié)尋址外，還可進(jìn)行位尋址，稱作位尋址區(qū)。n位尋址區(qū)共有16個(gè)RAM單元，合計(jì)128位，位地址為00H7FH。80C51單片機(jī)具有位處理機(jī)（又稱布爾處理機(jī)）功能，位處理機(jī)的存儲(chǔ)空間就包括這個(gè)位尋址區(qū)。表2-3為位尋址區(qū)的位地址表。 312022-2-10位尋址區(qū)（20H2FH）16個(gè)字節(jié)。16*8=128位，每一位都有一個(gè)位地址，范圍為：00H7FH，位地址區(qū)也可作為一般RAM使用。位尋址區(qū)位尋址區(qū)單元地址單元地址位地址位地址EH2FH2H20H21H77FH7H76EH7H75DH7H74CH7H73BH7H72AH7H71H79H70H78H07

19、FH0H06EH0H05DH0H04CH0H03BH0H02AH0H01H09H00H08322022-2-10用戶用戶RAM區(qū)區(qū)n在30H7FH區(qū)的80個(gè)RAM單元為用戶RAM區(qū)，只能按字節(jié)存取。30H7FH區(qū)是真正的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。由于工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)統(tǒng)一編址，使用同樣的指令訪問，這三個(gè)區(qū)的單元既有自己獨(dú)特的功能，又可統(tǒng)一調(diào)度使用。因此，前兩區(qū)未使用的單元也可用為一般的用戶RAM單元，使容量較小的片內(nèi)RAM得以充分利用。程序設(shè)計(jì)時(shí)，將中間的計(jì)算結(jié)果，作為變量存放在該區(qū)域。n對(duì)這部分區(qū)域的使用不作任何規(guī)定和限制，但應(yīng)當(dāng)說明的是，堆棧一般開辟在此區(qū)。 332022-2-10*關(guān)于

20、堆棧n堆棧：是一個(gè)特殊的存儲(chǔ)區(qū)域；n特點(diǎn)：“后進(jìn)先出”。n單片機(jī)的堆棧是地址增加型，即壓入數(shù)據(jù)時(shí)地址指針增加。n堆站的操作有壓入：PUSH彈出：POP342022-2-10堆棧操作示意圖89H 1EH F5H 6BH 60H 61H 6BH SP 棧頂 棧底 RAM 圖 2-5 堆棧和堆棧指針示意圖 352022-2-10 圖 2-6 例 2-1 堆棧操作示意圖 PUSH 30H 60H 61H 62H SP PUSH 31H (31H) (30H) POP 30H 30H POP 31H 31H SP 60H 61H 62H XX RAM 60H 362022-2-10n內(nèi)部RAM的高128

21、單元是給特殊寄存器使用的，因此稱之為專用寄存器區(qū)，其單元地址為80HFFH。因?yàn)檫@些寄存器的功能已作專門規(guī)定，所以稱其為專用寄存器或特殊功能寄存器（Special Function Registers）。特殊功能寄存器的總數(shù)為21個(gè)，僅占用了80HFFH中的很小一部分。表中給出了這些特殊功能寄存器的符號(hào)、名稱和地址等。 372022-2-10特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFR占用字節(jié)地址：占用字節(jié)地址：80HFFH位尋址寄存器：位尋址寄存器： 其字節(jié)地址可被其字節(jié)地址可被8整除。整除。n專用寄存器：專用寄存器：A、B、PSW、DPTR、SPnI/O接口寄存器：接口寄存器： P0、P1、P2、P

22、3、SBUF、TMOD、TCON、SCON 382022-2-10寄存器位地址/位定義地址F7F6F5F4F3F2F1F0BF0HE7E6E5E4E3E2E1E0ACCE0D7D6D5D4D3D2D1D0PSWCYACF0RS1RS0OV/PD0HBFBEBDBCBBBAB9B8IPB8HB7B6B5B4B3B2B1B0P3P3.7P3.6P3.5P3.4P3.3P3.2P3.1P3.0B0HIEA8HA7A6A5A4A3A2A1A0P2P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0A0HSBUF99H特殊功能寄存器符號(hào)極其分布表 392022-2-10SCON98H9796

23、959493929190P1P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.090HTH18DHTH08CHTL18BHTL08AHTMODGATEC/TM1M0GATEC/TM1M089H8F8E8D8C8B8A8988TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT088HPCONSMOD/GF1GF0PDIDL87HDPH83HDPL82HSP81H8786858483828180P0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.080H注意:位地址和字節(jié)地址的區(qū)分和表達(dá)402022-2-10n21個(gè)特殊功能寄存器是不連讀地分散在內(nèi)部RAM的高128單

24、元之中，盡管其中還有許多空閑地址，但用戶不能使用。n程序計(jì)數(shù)器PC是獨(dú)立于SFR之外的唯一的一個(gè)不可尋址的專用寄存器。PC不占RAM單元，在物理上是獨(dú)立存在的。它不包括在21個(gè)特殊功能寄存器中。n在21個(gè)特殊功能寄存器中，有11個(gè)寄存器不僅可以字節(jié)尋址，也可以進(jìn)行位尋址。凡是能進(jìn)行位尋址的SFR，其特征是字節(jié)地址都能被8整除（字節(jié)地址的末位是0或8）。nIP中有3位、IE中有2位、PSW中有一位對(duì)用戶無實(shí)際意義，所以直接尋址位為82位；再加上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的128位，89C51共計(jì)有210位可尋址位。 412022-2-10（1）程序計(jì)數(shù)器PCnPC是一個(gè)16位的計(jì)數(shù)器。其內(nèi)容為將要執(zhí)行的指令地

25、址，尋址范圍達(dá)64KB。PC有自動(dòng)加1功能，從而實(shí)現(xiàn)程序的順序執(zhí)行。PC沒有地址，是不可尋址的（但在物理上是存在的），因此用戶無法對(duì)它進(jìn)行讀寫；但可以通過轉(zhuǎn)移、調(diào)用返回等指令改變其內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移。 422022-2-10(2)累加器An累加器A為8位寄存器，是最常用的專用寄存器，功能較多。它既可用于存放操作數(shù)，也可用來存放中間結(jié)果。89C51單片機(jī)中大部分單操作數(shù)指令的操作數(shù)就取自累加器，許多雙操作數(shù)指令中的一個(gè)操作數(shù)也取自累加器。加、減、乘、除運(yùn)算指令的運(yùn)算結(jié)果都存放在累加器A或AB寄存器對(duì)中。 432022-2-10(3)B寄存器nB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)

26、算時(shí)，B是乘數(shù)。乘法操作后，乘積的高8位存于B中。除法運(yùn)算時(shí)，B存放除數(shù)。除法操作后，余數(shù)存于B中。此外，B寄存器也可作為一般數(shù)據(jù)寄存器使用。 442022-2-10(4) 程序狀態(tài)字程序狀態(tài)字PSW（PROGRAM STATUS WORD）n程序狀態(tài)字PSW是一個(gè)8位寄存器，用于存放程序運(yùn)行的狀態(tài)信息。其中，有些位的狀態(tài)是程序執(zhí)行的結(jié)果，是由硬件自動(dòng)置位的；而有些位的狀態(tài)則采用軟件的方法來設(shè)定。PSW的位狀態(tài)可以用專門指令進(jìn)行測試，也可以用指令讀出。一些條件轉(zhuǎn)移指令會(huì)根據(jù)PSW有關(guān)位的狀態(tài)進(jìn)行程序轉(zhuǎn)移。PSW的各位含義如圖所示。其中PSW.1為保留位，未用。 452022-2-10程序狀態(tài)字

27、PSW 位序PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0位含義CYACF0RS1RS0OV/P462022-2-10nCY(PSW.7)：進(jìn)位標(biāo)志位：進(jìn)位標(biāo)志位CY是PSW中最常用的標(biāo)志位，其功能有二：一是存放算術(shù)運(yùn)算的進(jìn)位標(biāo)志；二是在位操作中作累加位使用。位傳送、位與、位或操作，操作數(shù)之一為進(jìn)位標(biāo)志位。nAC(PSW.6)：輔助進(jìn)位位：輔助進(jìn)位位當(dāng)進(jìn)行加法或減法操作而產(chǎn)生由低4位向高4位的進(jìn)位或借位時(shí)，由硬件將AC置1；否則就被清除。AC還用于十進(jìn)制調(diào)整，同DA A 指令結(jié)合起來使用。 472022-2-10nF0(PSW.5)：用戶標(biāo)志位：用戶標(biāo)志位它是

28、用戶定義的一個(gè)狀態(tài)標(biāo)記，可以用軟件來使它置位或清除，也可用軟件測試F0以控制程序的流向。nRS1、RS0（PSW.4，PSW.3）：當(dāng)前寄存器區(qū)選擇位用軟件來置位或清除，以選擇和確定當(dāng)前工作寄存器區(qū)。 482022-2-10nOV(PSW.2)溢出標(biāo)志位溢出標(biāo)志位 在帶符號(hào)數(shù)運(yùn)算中，OV1，表示加減運(yùn)算結(jié)果超出了累加器所能表示的符號(hào)數(shù)的有效范圍（128127），即產(chǎn)生了溢出，因此運(yùn)算結(jié)果是錯(cuò)誤的；否則OV0，運(yùn)算結(jié)果正確，無溢出。 在乘法運(yùn)行中，OV1，表示乘積超過255，即乘積分別放在B與A中；否則OV0，表示乘積只放在中。 在除法運(yùn)行中，OV1，表示除數(shù)為0，除法不能進(jìn)行；否則，OV0，表

29、示除數(shù)不為0，除法可正常進(jìn)行。492022-2-10n（PSW.0）：奇偶位）：奇偶位每個(gè)指令周期都由硬件來置位或清除，以表示累加器中1的個(gè)數(shù)的奇偶性。P1，則累加器中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)；若P=0，則累加器中1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)。在串行通訊中用于校驗(yàn)數(shù)據(jù)的正確性。502022-2-10(5)棧指針棧指針SP棧指針SP是一個(gè)8位專用寄存器。它指示出堆棧頂部在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的位置。系統(tǒng)復(fù)位后，SP初始化為07H，使得堆棧向上由08H單元開始?？紤]到08H1FH單元屬于工作寄存器區(qū)，若程序設(shè)計(jì)中要用到這些區(qū)，最好把SP的值置為1FH或更大一些，一般將堆棧開辟在30H7FH區(qū)域中。SP的值越小，堆棧深度就越深

30、，但最大為128字節(jié)。 512022-2-10nSP的值除了可以用軟件直接改變外（MOV SP， #DATA），在執(zhí)行堆棧操作，程序調(diào)用、子程序返回及中斷返回等指令時(shí)，SP的值自動(dòng)增量或減量。堆棧操作指令為：PUSH ACC （壓入堆棧）POP ACC （彈出堆棧） 522022-2-10(6)數(shù)據(jù)指針DPTRn數(shù)據(jù)指針DPTR是唯一1個(gè)16位的可尋址的專用寄存器；n由兩個(gè)8位寄存器DPH和DPL拼裝而成，其中DPH為DPTR的高8位，DPL為DPTR的低8位。它既可作為一個(gè)16位寄存器來使用，也可作為2個(gè)獨(dú)立的8位寄存器（DPH和DPL）來使用。n DPTR通常用來存放16位地址。既可訪問外

31、部RAM，也可訪問ROM。例如：nMOVDPTR，#2000HnMOVX A，PPTR ；將外RAM2000H單元內(nèi)容AnMOVC A， A+DPTR；訪問ROM指令 532022-2-10(7)端口P0P3n專用寄存器P0、P1、P2和P3分別是I/O口P0P3的鎖存器。n在89C51中，I/O 和RAM統(tǒng)一編址，既可以字節(jié)尋址，也可以位尋址，使用起來較方便。有關(guān)P0P3的詳細(xì)情況，在后續(xù)內(nèi)容中介紹。 542022-2-10+5V+5V+5VS2 C122uFY112MC230PC330PS1 U1AT89C51EA/VP31X119X218RESET9INT0/P3.212INT1/P3.

32、313T0/P3.414T1/P3.515P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0.732P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728RD/P3.717WR/P3.616PSEN29ALE/P30TXD/P3.111RXD/P3.010VCC40VSS20R11KK1繼電器 Q19013R2 R3 報(bào)警燈D1 220V AC12 100D2 12一個(gè)單片機(jī)的簡單應(yīng)用系統(tǒng)一個(gè)單片機(jī)的簡單應(yīng)用系統(tǒng)552022-2-10特

33、殊功能寄存器P0P3分別是I/O端口P0P3的鎖存器。AT89C51單片機(jī)是把I/O當(dāng)作一般的特殊功能寄存器使用，不專設(shè)端口操作指令，使用方便。當(dāng)I/O端口某一位用于輸入信號(hào)（讀端口）時(shí)，對(duì)應(yīng)的鎖存器必須先置1。例如在例1-1中P32作為輸入端口，在判斷P32狀態(tài)前必須先將P32置1。P32=1;/P32作為輸入端口必須先置1if (P32= =0)/P32是低電平？如果S1按下，P32為低P20=1;/S1按下，則P20輸出高電平，報(bào)警燈亮else/如果S1沒有按下P20=0; /則P20輸出低電平，報(bào)警燈滅562022-2-10(8)串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUFn串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF用于存放欲

34、發(fā)送或接收的數(shù)據(jù)，它實(shí)際上由兩個(gè)獨(dú)立的寄存器組成，一個(gè)是發(fā)送緩沖器，另一個(gè)是接收緩沖器。當(dāng)要發(fā)送的數(shù)據(jù)傳送到SBUF時(shí)，進(jìn)入的是發(fā)送緩沖器，當(dāng)要從SBUF取數(shù)據(jù)時(shí)，則取自接收緩沖器，取走的是剛接收到的數(shù)據(jù)。 572022-2-10(9)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器n80C51單片機(jī)有兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1，它們分別由兩個(gè)獨(dú)立的8位寄存器組成，共有4個(gè)獨(dú)立的寄存器：TH0，TL0，TH1，TL1，可對(duì)這4個(gè)寄存器尋址，但不能把T0和T1當(dāng)成16位寄存器來訪問。 582022-2-10(10) 其它控制寄存器nIP、IE、TMOD、TCON、SCON和PCON寄存器分別包含有中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

35、、串行口和供電方式的控制和狀態(tài)位，這些寄存器將在以后內(nèi)容中介紹。 592022-2-10外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器又稱外部RAM，當(dāng)片內(nèi)RAM的容量不能滿足要求時(shí)，可通過總線端口和其他I/O口擴(kuò)展外部數(shù)據(jù)RAM，其最大容量可達(dá)64K字節(jié)。外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的功能基本相同，但外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器不能用于堆棧操作，對(duì)外部外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的訪問只能使用間接尋址方式。602022-2-10特殊功能特殊功能寄存器寄存器（21個(gè)個(gè)SFR）內(nèi)部內(nèi)部RAM128B00H7FH80HFFH外部外部RAM（64KB）0000HFFFFHWERD外部外部ROM（60KB）EA=0/1內(nèi)部內(nèi)部ROM（4KB）EA=1外部外部

36、ROM（4KB）EA=0PSEN0000H0FFFH1000HFFFFH612022-2-10AT89C52相當(dāng)于MCS-51單片機(jī)中的52子系列，與51子系列的AT89C51相比，片內(nèi)的程序存儲(chǔ)器flash ROM增加到了8KB，片內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器增加了128B。AT89C52的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)如圖2-7所示。 外部外部ROM（56KB）EA=0/1內(nèi)部內(nèi)部ROM（8KB）EA=1外部外部ROM（8KB）EA=0PSEN0000H1FFFH2000HFFFFH特殊功能寄存器（27個(gè)SFR）內(nèi)部RAM低128B00H7FH80HFFH內(nèi)部RAM高128B內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 內(nèi)、外程序存儲(chǔ)器 622022-

37、2-1089C51的片內(nèi)集成有一定容量的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（128B）。當(dāng)然，還可以根據(jù)需要對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行外部擴(kuò)展。n從物理上分，89C51的存儲(chǔ)器有4個(gè)存儲(chǔ)空間：片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、片外程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。n從邏輯上分，89C51有3個(gè)存儲(chǔ)器地址空間：片內(nèi)外統(tǒng)一的64KB的程序存儲(chǔ)器地址空間、256B的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間（其中128B的專用寄存器地址空間，僅有部分字節(jié)有實(shí)際意義）和64KB的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間。n為了區(qū)分不同的存儲(chǔ)器空間，在用指令訪問這三個(gè)不同的邏輯空間時(shí)采用了不同形式的指令。632022-2-10晶體振蕩器時(shí)鐘方式晶體振蕩器時(shí)鐘方式利用芯片內(nèi)部

38、的振蕩器，然后在引腳XTALl和XTAL2兩端跨接晶體振蕩器（簡稱晶振），就構(gòu)成了穩(wěn)定的自激振蕩器，發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路。外接晶振通常為石英晶體振蕩器或振蕩器。使用石英晶體振蕩器時(shí)，Cl和C2的值為30pF左右；使用陶瓷振蕩器時(shí)，Cl和C2的值為40pF左右；選用晶振的頻率也就是單片機(jī)的時(shí)鐘頻率，AT89C51最高時(shí)鐘頻率可達(dá)到24MHz。晶振和電容要盡可能安裝得與單片機(jī)引腳XTALl和XTAL2靠近。XTAL1XTAL2AT89C51C1C2642022-2-10外部時(shí)鐘方式外部時(shí)鐘方式從單片機(jī)外部直接引入振蕩時(shí)鐘脈沖。振蕩時(shí)鐘脈沖從AT89C51的XTALl輸入，XTAL2應(yīng)懸空

39、。XTAL1XTAL2AT89C51懸空外部時(shí)鐘652022-2-10CPU時(shí)序時(shí)序單片機(jī)的時(shí)序是指CPU在執(zhí)行指令時(shí)所需控制信號(hào)的時(shí)間順序。時(shí)序信號(hào)是以時(shí)鐘脈沖為基準(zhǔn)產(chǎn)生的。CPU發(fā)出的時(shí)序信號(hào)有兩類：一類用于片內(nèi)各功能部件的控制，由于這類信號(hào)在CPU內(nèi)部使用，用戶無須了解；另一類信號(hào)通過單片機(jī)的引腳送到外部，用于片外存儲(chǔ)器或I/O端口的控制，這類時(shí)序信號(hào)對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)非常重要。為了便于對(duì)CPU時(shí)序進(jìn)行分析，人們按指令的執(zhí)行過程規(guī)定了幾種周期，即時(shí)鐘周期、機(jī)器周期和指令周期，也稱為時(shí)序定時(shí)單位。662022-2-10CPU時(shí)序時(shí)序時(shí)鐘周期時(shí)鐘周期也稱為振蕩周期，定義為時(shí)鐘脈沖頻率（f

40、osc）的倒數(shù)，是計(jì)算機(jī)中最基本的、最小的時(shí)間單位。對(duì)同一種機(jī)型的計(jì)算機(jī)，時(shí)鐘頻率越高，計(jì)算機(jī)的工作速度就越快，但是，由于不同的計(jì)算機(jī)硬件電路和器件不完全相同，所以其所要求的時(shí)鐘頻率范圍也不一定相同。機(jī)器周期完成一個(gè)基本操作所需要的時(shí)間稱為機(jī)器周期。AT89C51有固定的機(jī)器周期，規(guī)定一個(gè)機(jī)器周期就有12個(gè)時(shí)鐘周期，也就是說一個(gè)機(jī)器周期共包含12個(gè)振蕩脈沖，即機(jī)器周期就是振蕩脈沖的12分頻，顯然，如果使用6MHz的時(shí)鐘頻率，一個(gè)機(jī)器周期就是2s，而如果使用12MHz的時(shí)鐘頻率，一個(gè)機(jī)器周期就是1s。672022-2-10指令周期指令周期指令周期是執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間一般由若干個(gè)機(jī)器周期組成

41、，指令不同，所需要的機(jī)器周期數(shù)也不同。對(duì)于一些簡單的單字節(jié)指令，在取指令周期中，指令取出到指令寄存器后，立即譯碼執(zhí)行，不再需要其他的機(jī)器周期。對(duì)于一些比較復(fù)雜的指令，例如，轉(zhuǎn)移指令、乘除運(yùn)算則需要兩個(gè)或兩個(gè)以上的機(jī)器周期。 682022-2-10讀外部RAM或I/O的時(shí)序圖 MOVX A, DPTR692022-2-10復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，其主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H 單元開始執(zhí)行程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系 統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)時(shí)，也必須對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位，使其重新從頭開始工作。702022-2-10當(dāng)AT89C51通電，時(shí)鐘電路開始工作，在AT89