為了很好的使用8051單片機應重點

1、為了很好的使用8051單片機應重點了解以下幾方面的內容：(1)8051引腳功能。(2)中央處理器CPU和21個特殊功能寄存器的功能，以及它們之間相互依存，協(xié)調工作的關系。(3)8051存儲器的結構、組織形式及地址空間分配(其中包括21個特殊功能寄存器的地址空間)。(4)4個8位并行I/O口(P0、P1、P2、P3口)的結構、功能及操作方法。其中包括利用這些口線實現(xiàn)系統(tǒng)擴展。(5)2個定時器/計數(shù)器的結構、功能和工作方式以及設定方法。(6)中斷系統(tǒng)結構、工作原理及設定方法。(7)串行I/O口結構、工作方式及設定方法。(8)MCS51單片機指令系統(tǒng)。 1下面對上述主要內容作以簡要介紹 1.8051

2、引腳功能 芯片總計40條引腳，其中有4個8位并行輸入/輸出(I/O)口分別稱為P0 、P1 、P2 、P3 口引腳，共占用32條引腳，除此之外，電源VCC 和VSS 占用兩條引腳，時鐘電路占用XTAL1和XTAL2兩條引腳，控制信號ALE/、EA/VPP和RST/VPD占用四條引腳。2.中央處理器CPU和21個特殊功能寄存器 中央處理器CPU由運算器、控制器、布爾處理器和工作寄存器、專用寄存器等部分組成。它是單片機的大腦和心臟。其功能是產(chǎn)生控制信號，執(zhí)行程序存儲器中的程序指令，把數(shù)據(jù)從存儲器或輸入口傳送到CPU或反向傳送，并可對輸入到CPU里的數(shù)據(jù)進行算術邏輯運算以及位操作處理。 2(1)運算

3、器是以算術邏輯部件ALU為核心，加上累加器ACC、寄存器B、暫存寄存器、程序狀態(tài)寄存器PSW以及布爾處理器、十進制運算調整電路等構成整個運算器邏輯電路，用以完成加、減、乘、除算術運算，十進制數(shù)調整運算，邏輯位的置“1”、清“0”和取反操作以及與、或、異或等邏輯運算。(2)控制器 控制器又是CPU的大腦中樞，由定時和控制邏輯、時鐘系統(tǒng)、指令寄存器和指令譯碼器、程序計數(shù)器PC及加1增量器、數(shù)據(jù)指針DPTR和堆棧指針SP以及地址寄存器、地址緩沖器等部分組成。它的功能是對程序中的逐條指令進行譯碼，并通過定時和控制電路在規(guī)定的時刻發(fā)出各種操作所需的內部和外部控制信號，協(xié)調各部分的工作，完成指令規(guī)定的操作

4、。3 (3)專用寄存器 專用寄存器是CPU工作時用來寄存信息的單元。在運算過程中起著重要的作用。 累加器ACC是CPU中關鍵的8位寄存器，它通過暫存寄存器和ALU相連，很多指令的執(zhí)行都要經(jīng)過它來完成。如進行算術邏輯運算時，運算器的一個輸入多為ACC的輸出，而運算結果大多數(shù)也要送回到 ACC中。因而它是CPU中工作最繁忙的寄存器。 寄存器B一般用于乘、除指令，與累加器ACC配合使用。寄存器B中存放乘數(shù)或除數(shù)。運算結果中，乘積的高8位或除法的余數(shù)部分存放在寄存器B中。其它操作中寄存器B可作為一般寄存器或中間結果暫存器使用。 程序狀態(tài)字寄存器PCW是一個8位的寄存器，寄存當前指令執(zhí)行后的狀態(tài)，為下一

5、條或以后指令的執(zhí)行提供狀態(tài)條件。因此，許多指令的執(zhí)行結果將影響PSW的某些對應的狀態(tài)標志位。 421個特殊功能寄存器分別與以下各功能部件配合使用。 (1) CPU：ACC、B、PSW、SP、DPH和DPL； (2) 并行I/O口：P0、P1、P2、P3； (3) 中斷系統(tǒng)：IE、IP； (4) 定時器/計數(shù)器：TMOD、TCON、TL0、TH0、TL1、TH1； (5) 串行I/O口：SCON、SBUF、PCON；58051單片機一般采用程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器分別編址的哈佛結構，使程序存儲器和片外數(shù)據(jù)存儲器地址空間均為216=64KB。除以上兩個存儲空間外，8051片內還有256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲

6、器空間。由此可見8051單片機的存儲器組織形式是由三個相互獨立的地址空間來組織的，即 (1)256字節(jié)的片內數(shù)據(jù)存儲器地址空間； (2)64K字節(jié)的片外數(shù)據(jù)存儲器地址空間； (3)64K字節(jié)的程序存儲器(包括片內和片外)地址空間。38051單片機存儲器的結構，組織形式及地址空間分配6下面對以上三個存儲空間的結構、地址空間分配及地址指針分別進行介紹(1) 片內數(shù)據(jù)存儲器 片內數(shù)據(jù)存儲器共256字節(jié)空間，分成兩部分：一部分為00H7FH地址空間的128字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器，另一部分為80HFFH地址空間上離散分布的21個特殊功能寄存器，在這部分地址空間上除了21個特殊功能寄存器地址上有存儲體外，其它地址

7、空間沒有定義，即沒有存儲體，只有空地址號。既取不出數(shù)據(jù)，也存不進數(shù)據(jù)。 對于前一部分00H7FH地址空間的128字節(jié)又分為幾個不同的功能區(qū)： 00H1FH地址空間的32個字節(jié)單元分為4個工作寄存器區(qū)，每個區(qū)有8個字節(jié)單元構成一組工作寄存器分別命名為R0-R7。當前使用的工作寄存器組由程序狀態(tài)字寄存器的RS1和RS0兩位的狀態(tài)決定。 20H2FH地址空間的16個字節(jié)單元的128個位構成單片機的位尋址區(qū)域。即這16個字節(jié)單元中的每一個位都有自己的位地址，位地址范圍是00H77FH。對于這個區(qū)域，除了可作為一般RAM單元進行讀、寫外，還可以對每個字節(jié)的每一位進行讀寫操作。這些位的編址與128個片內數(shù)

8、據(jù)存儲器單元字節(jié)的編址重復，都是從00H7FH，這就要靠指令本身來區(qū)別，即位操作指令與字節(jié)操作指令有明顯的區(qū)別。30H7FH地址空間的80個字節(jié)單元作為普通的RAM區(qū)，用以存放中間數(shù)據(jù)，暫存結果數(shù)據(jù)或劃出一部分作為堆棧區(qū)使用。片內數(shù)據(jù)存儲器可以直接用地址號進行尋址。對于工作寄存器區(qū)也可用寄存器尋址方式尋址。對于堆棧區(qū)則由堆棧指針SP來尋址。在8051單片機片內數(shù)據(jù)存儲器空間的高128字節(jié)中離散地安排了前面所述的21個特殊功能寄存器。8(2)片外數(shù)據(jù)存儲器片外數(shù)據(jù)存儲器由隨機存儲器RAM作為存儲體。實際應用中根據(jù)采集和處理數(shù)據(jù)量的大小來決定擴展容量，最大可擴展到64KB，地址空間從0000H0F

9、FFFH。在擴展片外數(shù)據(jù)存儲器時，由P3.7和P3.6的第二功能和作為其讀寫信號。訪問片外數(shù)據(jù)存儲器時用專門的指令MOVX(該指令可使或產(chǎn)生有效信號)，并用16位的數(shù)據(jù)指針DPTR作我為地址指針。(3)程序存儲器 單片機將片內程序存儲器和片外程序存儲器按統(tǒng)一地址編址，最大容量為64K字節(jié)，地址空間從0000H0FFFFH。片內與片外程序存儲器在低4K字節(jié)(即0000H0FFFH地址空間)出現(xiàn)重疊。這種重疊可由專門的引腳進行控制和選擇。當接高電平時，內部4K存儲器有效，片外從1000H開始編址，當PC計數(shù)器大于0FFFH時，由CPU控制自動轉向片外程序存儲器取指令，無須用戶干預。若接低電平時，片

10、內低4K程序存儲器失去作用，片外的低4K程序存儲器有效，所有指令都從片外程序存儲器取。片外程序存儲器用 PSEN信號選通。程序存儲器只存放程序與常數(shù)或表格。訪問程序存儲器時，16位程序計數(shù)器PC作為程序指針。也可由16位的DPTR或PC作為訪問程序存儲器的基地址指針。 9 4. 并行輸入/輸出(I/O)口P0 、P1 、P2 、P3 P0 口(P0.0 -P0.7 ，占用32-39號引腳)：P0 口是一個漏極開路的8位準雙向I/O口，在進行片外存儲器擴展時，它既要作為16位地址總線的低8位地址線使用，又要作為8位的雙向數(shù)據(jù)總線使用，因而要求它能進行分時操作。即在訪問片外存儲器時，首先通過P0

11、口向外傳送低8位地址，并利用ALE信號的下降沿將這低8位地址鎖存到與其相連的片外鎖存器中，然后再將P0口作為8位雙向數(shù)據(jù)總線使用，可雙向傳送8位數(shù)據(jù)。當P0口作為普通輸入口使用時，應先向片內的口鎖存器寫“1”。(這也是稱為準雙向口的原因所在，即作為普通輸入口使用時是有條件的) P1口(P1.0-P1.7，占用1-8號引腳)：P1口是一個帶有內部上拉電阻的8位準雙向I/O口。P1口作為輸入口使用時，也應先向片內的口鎖存器寫“1”. P2口(P2.0-P2.7，占用21-28號引腳)：P2口也是一個帶有內部上拉電阻的8位準雙向I/O口，在進行片外存儲器擴展時，它僅作為16位地址總線的高8位地址線使

12、用，在訪問片外存儲器的整個過程中，P2口上高8位地址信號被鎖存在P2口的片內口鎖存器內，并直接提供給片外存儲器，因而不必外接片外鎖存器。當P2口作為普通輸入口使用時，也應向片內的口鎖存器寫“1”.10P3口(P3.0-P3.7，占用10-17號引腳)：P3口也是一個帶有內部上拉電阻的8位準雙向I/O口。P3口除了作為一般準雙向I/O口使用外，每個引腳還有自己的第二功能： P3.0 RSD串行口輸入端。 P3.1 TXD串行口輸出端。 P3.2 -外部中斷0輸入端。 P3.3 -外部中斷1輸入端。 P3.4 T0定時器/計數(shù)器0外部計數(shù)脈沖輸入端。 P3.5 T1定時器/計數(shù)器1外部計數(shù)脈沖輸入

13、端。 P3.6 外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通輸入端。 P3.7 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通輸出端。11 5.定時器/計數(shù)器 8051單片機內有兩個16位的定時/計數(shù)器。定時器0(T0)和定時器1(T1)。它們可以用作定時器或外部事件的計數(shù)器，由特殊功能寄存器TMOD中的控制位來選擇T0、T1的定時或計數(shù)功能。 定時/計數(shù)器是一種可編程的部件，在其工作之前必須由軟件將控制字寫入工作方式寄存器TMOD，用以選擇T0或T1的定時功能或計數(shù)功能以及確定T0或T1的工作方式。這個過程稱為定時/計數(shù)器的初始化。 定時/計數(shù)器初始化后，還不能立刻進入工作狀態(tài)，必須由控制寄存器TCON的相應位來控制定時/計數(shù)器的啟動或停止

14、。TCON除了用于控制定時/計數(shù)器的啟動和停止外，還用以標明定時/計數(shù)器的溢出和中斷情況。 126.中斷系統(tǒng) 計算機在執(zhí)行某一段程序的過程中，由于計算機系統(tǒng)內、外的某種原因，有必要盡快終止這段程序的執(zhí)行，而轉去執(zhí)行相應的處理程序，待處理完之后，再返回去繼續(xù)執(zhí)行被終止的這段程序。這種在某段程序執(zhí)行過程中由于某種隨機突發(fā)的原因被中間打斷的情況稱之為中斷。中斷類似于程序中的調用子程序，區(qū)別在于中斷的發(fā)生是隨機的而調用子程序是編程人員在程序順序上事先按排好的。由此看來，微機測控系統(tǒng)更需要中斷技術。 采用中斷技術的優(yōu)點是： (1)中斷系統(tǒng)可以提高CPU對外界異步事件的處理能力，解決了快速CPU與慢速的定

15、時器、串行口以及外部設備之間的矛盾，大大提高了CPU的工作效率。 (2)中斷系統(tǒng)使CPU能夠及時處理實時測控中許多隨機的參數(shù)和信息。在實時測控系統(tǒng)中，現(xiàn)場的各個參數(shù)和信息在任何時刻均可向CPU發(fā)出中斷請求，要求CPU及時處理。 (3)中斷系統(tǒng)使CPU具有了故障處理能力和抗干擾能力，提高了計算機自身的可靠性。在程序運行過程中，由于外界的干擾出現(xiàn)一些事先無法預知的故障是難免的，如電源突跳，甚至掉電、存儲出錯、程序運行出現(xiàn)混亂(熟稱程序飛走)等。有了中斷能力，這些故障均可由計算機自行解決。13 可見引進中斷技術后，大大提高了計算機的效率和處理問題的實時性、靈活性以及抗干擾能力。因此計算機中斷系統(tǒng)功能

16、的強弱、先進與否是衡量它的實時處理能力和應用范圍的重要標志。MCS51系列單片機是針對工業(yè)測控系統(tǒng)的要求而設計的，因而也設計有功能較強的中斷系統(tǒng)。 8051單片機提供5個中斷源，2個優(yōu)先級?？梢詫崿F(xiàn)二級中斷服務程序嵌套。每個中斷源都可以設置為高優(yōu)先級中斷或低優(yōu)先級中斷。同一優(yōu)先級的中斷源同時向CPU請求時，5個中斷源又會由硬件形成自然的優(yōu)先級順序。這5個中斷源為外部輸入的中斷請求源INT0和INT1；片內定時/計數(shù)器T0和T1的溢出中斷請求源TF0(TCONT.5)和TF1(TCON.7)；還有一個為片內串行口中斷請求源TI和RI。 與中斷系統(tǒng)有關的特殊功能寄存器有：中斷優(yōu)先級控制寄存器IP；

17、中斷允許控制寄存器IE；中斷源寄存器TCON和SCON的相關位。147串行接口 8051單片機設計有一個全雙工串行接口，它有兩個物理上獨立的接收、發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器SBUF可同時接收和發(fā)送數(shù)據(jù)。特殊功能寄存器SCON和PCON控制串行口的工作方式及波特率。波特率發(fā)生器可用定時器T1構成。通過SCON的SM0和SM1串行口可選擇四種工作方式，其功能如下： 方式0：同步移位寄存器，波特率為fosc/12(fosc為時鐘頻率)。 方式1：串行口為8位異步通訊口，波特率可變。 方式2：串行口為9位異步通訊接口，波特率為fosc/64或fosc/32。 方式3：串行口為9位異步通訊接口，波特率可變。158.

18、 MCS51單片機的指令系統(tǒng) (1)指令系統(tǒng)簡介 8051單片機指令系統(tǒng)共有33種操作功能，同一種操作功能可以有幾種功能符號表示(如傳送功能中可以用MOV、MOVX、MOVC表示不同的存儲空間的傳送功能)，所以共有42種功能符號與不同的目的地址、源地址相結合可構成指令系統(tǒng)的全部指令111條。 這111條指令按功能可分為五大類： 數(shù)據(jù)傳送類指令29條 算術操作類指令24條 邏輯操作類指令24條 控制轉移類指令17條 位操作類指令17條 8051指令系統(tǒng)111條指令中有49條為單字節(jié)指令，45條為雙字節(jié)指令，17條為三字節(jié)指令。這111條指令中有64條為單機器周期指令，45條為雙機器周期指令，只有乘法和除法指令為四機器周期指令。16(2)匯編語言指令格式及助記符 MCS51單片機匯編語言指令一般由操作功能碼助記符、目的操作數(shù)和源操作數(shù)等幾部分組成。指令格式如下： 標號：操作功能碼 目的操作數(shù)，源操作數(shù) ；注釋 標號是表示該指令的符號地址，