單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)

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1、 2.2 MCS-51單 片 機(jī) 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 分 析 2.3 MCS-51單 片 機(jī) 的 引 腳 功 能 2.4 MCS-51的 存 儲(chǔ) 器 組 織 2.5 MCS-51CPU時(shí) 序第 2 章 MCS-51單 片 機(jī) 硬 件 結(jié) 構(gòu) 2.6 MCS-51低 功 耗 運(yùn) 行 方 式 及 編 程 MCS-51系 列MCS-51系 列 基 本 的 51系 列單 片 機(jī) 803180518751增 強(qiáng) 的 51系 列單 片 機(jī) 803280528752 區(qū) 別 ： 8051 / 8751單 片 機(jī) 中 含 有 ROM / EPROM， 而 8031中 沒(méi) 有 ， 使 用 時(shí) 需 外 接 一 片 E

2、PROM型 號(hào) ROM EPROM RAM TC I/O INT80328052 8KB8752 8KB 256B 256B 256B 333 并 串444 111 666二 、 MCS-51系 列 單 片 機(jī) 的 差 異51子 系 列型 號(hào) ROM EPROM RAM T/C I/O INT80318051 4KB8751 4KB 128B128B128B 222 并 串444 111 555(基 本 型 )52子 系 列請(qǐng) 見(jiàn) ： P21 表 1-4 P22 表 1-5 51系 列 產(chǎn) 品 RAM P0口串 行 口 定 時(shí) 器計(jì) 數(shù) 器 特 殊功 能寄 存 器（ SFR）中 斷系 統(tǒng)P2口

3、P1口 P3口ROM/EPROMCPU 內(nèi) 部 總 線 VccVssXTAL1XTAL2PSEN EAALERESET P2.0P2.7P0.0P0.78 8P1.0P1.78 P3.0P 3.78面 向 用 戶 的 結(jié) 構(gòu) 共 40條 引 線(內(nèi) 特 性 ) 用 戶 外 特 性圖 2-2 MCS-51功 能 框 圖P32 邏 輯 結(jié) 構(gòu) 框 圖 40引 腳 ， 雙 列 直 插 式 結(jié) 構(gòu)RST/VPDP 3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7P3.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.0 P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P2.

4、7P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P0.0RXD TXD INT0 INT1 T0 WR RDT1 XTAL1XTAL2Vss VccEA/VPPALE/PROGPSEN803189C51 40393837363534333231302928272625242322211234567891011121314151617181920 2.3 MCS-51單 片 機(jī) 的 引 腳 功 能用 戶 外 特 性 P0口 :I/O 口 或 數(shù) 據(jù) 總 線 /低 8位地 址 總 線 復(fù) 用 口P1口 : I/O口P3口 :I/O口 或 第 2功 能 口 P2口 :I/O口 或高 8位

5、地 址 總 線控 制 總 線控 制 總 線 時(shí) 鐘復(fù) 位 引 腳 2、 管 腳 的 功 能（ 1） 電 源Vcc： (40腳 ） 接 +5V電 源 (直 流 電 源 正 端 ) Vss： （ 20腳 ） 接 地 端 (直 流 電 源 負(fù) 端 )硬 件 設(shè) 計(jì) 時(shí) ， 為 提高 單 片 機(jī) 抗 干 擾 性能 ， 應(yīng) 在 這 兩 腳 之間 加 一 0.01uF去 耦電 容 。 而 且 電 源 線要 盡 可 能 粗 一 些 ，如 100mil(2.54mm) +5VGND0.01uF4020CPU XTAL1： （ 19腳 ） 片 內(nèi) 振 蕩 電 路 輸 入 端XTAL2： （ 18腳 ） 片 內(nèi)

6、振 蕩 電 路 輸 出 端內(nèi) 時(shí) 鐘 方 式 ： 在 XTAL1、 XTAL2上 外 接 定 時(shí)元 件 ， 使 其 形 成 自 激 振 蕩 器 。時(shí) 鐘 電 路 ： 內(nèi) 時(shí) 鐘 方 式 (最 常 用 的 方 式 )外 時(shí) 鐘 方 式2、 管 腳 的 功 能（ 2） 時(shí) 鐘 定 時(shí) 元 件 采 用 由 石 英 晶 體 和 電 容 組 成 并 聯(lián) 諧 振電 路 。 晶 體 和 電 容 盡 可 能 靠 近 單 片 機(jī) 芯 片 。 單片機(jī)XTAL1XTAL21918C1C2電 容 通 常選 擇 為2030PF左 右 振 蕩 頻 率1.2MHz12MHz 晶振內(nèi) 時(shí) 鐘 方 式 電 路 設(shè) 計(jì) 原 理

7、圖C1、 C2取 值 對(duì) 振 蕩 頻 率 輸出 穩(wěn) 定 性 、 大 小 及 振 蕩 電 路的 起 振 速 度 有 一 定 的 影 響 。 時(shí) 鐘 電 路 設(shè) 計(jì) 應(yīng) 注 意 問(wèn) 題 ：1、 設(shè) 計(jì) 印 制 板 時(shí) ， 晶 體 與 電 容 盡 可 能 與 單 片 機(jī) 芯 片靠 近 ， 以 減 少 寄 生 電 容 ， 保 證 振 蕩 器 可 靠 工 作 。3、 應(yīng) 考 慮 系 統(tǒng) 功 耗 要 求 ， 時(shí) 鐘頻 率 越 低 ， 功 耗 越 小 ；2、 盡 可 能 用 地 線 包 圍 振 蕩 電 路 ，晶 體 外 殼 接 地 ；4、 選 用 瓷 片 電 容 ； EA/VPPALEPSEN名 稱 功 能

8、片 外 取 指 信 號(hào) （ 片 外 程 序 存 儲(chǔ) 器 讀 ） 輸 出 端低 電 平 有 效 。 通 過(guò) P0口 讀 回 指 令 或 常 數(shù) 。控 制 的 是 片 外 程 序 存 儲(chǔ) 器（ 3） 控 制 信 號(hào)程 序 存 儲(chǔ) 器 選 擇 信 號(hào) EA= 0 時(shí) ， 選 外 部 ROM；1， 地 址 小 于 4k時(shí) ， 選 內(nèi) 部 ROM地 址 大 于 4k時(shí) ， 選 外 部 ROMP0口 是 數(shù) 據(jù) /地 址 復(fù) 用 口不 訪 問(wèn) 片 外 存 儲(chǔ) 器 時(shí) ， 以 1/6時(shí) 鐘 頻 率 固 定 輸 出 正 脈 沖P0口 輸 出數(shù) 據(jù) 信 息 P0口 輸 出地 址 信 息 鎖 存 地 址 寄 存

9、器 內(nèi) 容 寄 存 器 內(nèi) 容表 2-2 復(fù) 位 后 內(nèi) 部 寄 存 器 狀 態(tài)PC 0000HACC 00HB 00HPSW 00HSP 07HDPTR 0000HP0P3 0FFHIP 00000BIE 0 00000B TMOD 00HTCON 00HTH0 00HTL0 00HTH1 00HTL1 00HSCON 00HSBUF 不 定PCON 0 000B初 始 復(fù) 位 不 影 響 片 內(nèi) RAM狀 態(tài) 。復(fù) 位 信 號(hào) ， 高 電 平 復(fù) 位 CPU， 低 電 平 CPU工 作RESET： 803180518751VSSVCCRST409200.47FR151kR2 51k+5V復(fù)

10、 位 電 路 設(shè) 計(jì) ：手 動(dòng) 復(fù) 位 KR上 電 自 動(dòng) 復(fù) 位 KR 高 電 平 要 保 持 10m s以 上RESET高 電 平 有 效二 極 管 作 用 ？ 簡(jiǎn) 單 的 上 電 復(fù) 位 電 路 ： 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 D D C C B B A A T itle N u m b e r R e v isio nS ize B D a te : 2 0 0 8 - 9 - 1 S h e e t o f F ile : E :單 片 機(jī) C A I 課 件 2 0 0 8 R E S E T .S C H D O C D r a w n B y : 1 0 U

11、 F C 1 1 0 K R 3 1 K R 1 + 5 R E S E T IMP813L(DIP/SO)1(MR):手 動(dòng) 復(fù) 位 輸 入 。 低 電 平 有 效 的 輸 入 可觸 發(fā) 復(fù) 位 脈 沖 。 250 A的 上 拉 電 阻 允 許 此 腳被 TTL/CMOS邏 輯 驅(qū) 動(dòng) 或 由 開(kāi) 關(guān) 短 路 到 地 。7（ RESET） ： 高 電 平 有 效 的 200ms復(fù) 位 輸 出 。復(fù) 位 功 能 ：電 源 監(jiān) 視 功 能 ：4（ PFI） ： 電 源 故 障 電 壓 監(jiān) 控 輸 入 。 當(dāng) PFI小 于 1.25V時(shí) ，PFO變 為 低 電 平 。 不 用 時(shí) 將 PFI接 地

12、 或 接 至 Vcc。5（ PFO） ： 電 源 故 障 輸 出 。 該 輸 出 低 電 平 有 效 。目 前 ， 在 設(shè) 計(jì) 中 我 們 更 多 的 使 用 具 有 復(fù) 位 功 能 的 集 成電 路 芯 片 ， 如 X5045， IMP813L、 IMP708等 8（ WDO)： 看 門(mén) 狗 輸 出 。 當(dāng) 內(nèi) 部 看 門(mén) 狗 定 時(shí) 器 超 時(shí) 1.6秒 時(shí) ， WDO拉 至 低 電 平 ， 并 直 到 看 門(mén) 狗 被 清 零 才 變 為高 電 平 。 此 外 ， 當(dāng) Vcc低 于 復(fù) 位 門(mén) 限 時(shí) ， WDO保 持 低 電平 。6（ WDI） ： 看 門(mén) 狗 輸 入 。 WDI控 制

13、內(nèi) 部 看 門(mén) 狗 定 時(shí) 器 。 WDI端 保 持 高 電 平 或 低 電 平 達(dá) 1.6秒 可 使 內(nèi) 部 定 時(shí) 器 完 成 計(jì) 數(shù) ，并 將 WDO變 為 低 電 平 。 將 WDI懸 空 或 連 接 一 個(gè) 高 阻 抗 三 態(tài) 緩沖 器 將 禁 止 看 門(mén) 狗 功 能 。 內(nèi) 部 看 門(mén) 狗 定 時(shí) 器 清 零 的 條 件 有 三 種 ： 發(fā) 生 復(fù) 位 ；WDI處 于 三 態(tài) ； 或 WDI檢 測(cè) 到 一 個(gè) 上 升 沿 或 下 降 沿 ?？?門(mén) 狗 功 能 ： 基 于 IMP813L的 復(fù) 位 電 路 設(shè) 計(jì) 1、 讀 I/O引 腳 信 號(hào) ： 以 P1口 為 例讀 鎖 存 器寫(xiě)

14、 鎖 存 器內(nèi) 部 總 線讀 引 腳 DCL QQP1.x鎖 存 器 T P1.x引 腳Vcc 內(nèi) 部 上拉 電 阻0 1 01 0 1輸 出 輸 入 “讀 引 腳 ” 每 一 位 可 分 別 定 義 為 輸 入 或 輸 出 線 做 信 號(hào) 輸 入 引 腳 時(shí) ， 口 鎖 存 器 須 先 置 1， 再 讀 入 引腳 信 號(hào) 。2.3.3 I/O口 : 講 2個(gè) 問(wèn) 題 2、 P3口 的 第 二 功 能 狀 態(tài)P3.0 RXD 串 行 口 信 號(hào) 輸 入 引 腳P3.1 TXD 串 行 口 信 號(hào) 輸 出 引 腳P3.6 WR 外 部 RAM寫(xiě) 信 號(hào)P3.3 INT1 外 部 中 斷 1輸 入

15、 引 腳P3.4 T0 計(jì) 數(shù) 器 0輸 入P3.5 T1 計(jì) 數(shù) 器 1輸 入第 二 功 能 口 線P3.2 INT0 外 部 中 斷 0輸 入 引 腳P3.7 RD 外 部 RAM讀 信 號(hào) 2.3.4 管 腳 應(yīng) 用 特 性 ：1、 端 口 驅(qū) 動(dòng) 能 力 和 接 口 要 求P0口 ： 每 一 位 口 線 可 驅(qū) 動(dòng) 8個(gè) LSTTL門(mén) 輸 入 。 作 I/O口 使 用時(shí) 因 輸 出 級(jí) 是 漏 極 開(kāi) 路 而 需 接 上 拉 電 阻 。 作 總 線 使 用 無(wú) 需上 拉 電 阻 。P1P3口 ： 每 一 位 口 線 可 驅(qū) 動(dòng) 4個(gè) LSTTL門(mén) 輸 入 。 內(nèi) 部 集成 上 拉 電

16、阻 ， 外 部 無(wú) 需 接 上 拉 電 阻 。CHMOS端 口 只 提 供 幾 毫 安 輸 出 電 流 ， 因 限 制 高 電 平 輸 出 時(shí)的 電 流 ， 保 護(hù) 引 腳 不 被 損 壞 。 ALE803180518751 P2口P0口 A0A7A8A15D0D7控制總線CB2.3.4 管 腳 應(yīng) 用 特 性 ：?jiǎn)?片 機(jī) 擴(kuò) 展 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 的 三 總 線 結(jié) 構(gòu) ：控 制 總 線 、 數(shù) 據(jù) 總 線 、 地 址 總 線 數(shù) 據(jù) 總 線 DB地 址 總 線 ABEAP3.6P3.7PSENRSTWRRDPSENEARST GE 74HC 373 2.4 MCS-51的 存 儲(chǔ) 器 組

17、織 存 儲(chǔ) 器 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器程 序 存 儲(chǔ) 器 對(duì) 單 片 機(jī) 來(lái) 講 ， ROM和 RAM的 尋 址 機(jī) 構(gòu) 和尋 址 方 式 是 分 開(kāi) 的 。 ROM、 EPROM E2ROM或 FLASHRAM、 FLASH PSENWRRD單 片 機(jī) EA=1內(nèi) 部 外 部EA=00000H0FFFH 0FFFFH0000H1000H 外 部FFFFH8951 803151系 列 程 序 存 儲(chǔ) 器 配 置 圖4KB 接 地2.4.1 程 序 存 儲(chǔ) 器實(shí) 行 片 內(nèi) 、 外 統(tǒng) 一 編 址 方 式 ， 由 PC指 針 訪 問(wèn) 。 存 放 程 序 目 標(biāo) 代 碼 。 中 斷 源 入 口 地址

18、外 部 中 斷 0 0003H 定 時(shí) 器 0溢 出 000BH 外 部 中 斷 1 0013H 定 時(shí) 器 1溢 出 001BH 串 行 口 0023H *定 時(shí) 器 2溢 出 或T2EX（ P1.1） 端 負(fù) 跳 002BH 程 序 存 儲(chǔ) 器 中 有 7個(gè) 地 址 具 有 特 殊 功 能 ， MCS-51復(fù) 位 后 ， （ PC）= 0000H， 故 系 統(tǒng) 程 序 必 須 從 0000H單 元 開(kāi) 始 ， 也 叫 做 系 統(tǒng) 程 序的 啟 動(dòng) 地 址 。 6個(gè) 特 殊 單 元 ： 分 別 對(duì) 應(yīng) 于 6種 中 斷 源 的 中 斷 入 口 地 址 ，如 表 2-4所 示 。 2.4.2

19、數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 RAM內(nèi) 部 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器分 為 兩 部 分 單片機(jī)(RAM) RAM用 戶 擴(kuò) 展 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器外 部 擴(kuò) 展 總 線單 片 機(jī) 擴(kuò) 展 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 圖 SFR特 殊 功 能寄 存 器FFH80H內(nèi) 部RAMSFR特 殊 功 能寄 存 器7FH00HFFH80H 7FH00HFFH80H 直 接 尋 址地 址 重 疊內(nèi) 部RAM內(nèi) 部RAM間 接 尋 址52系 列 內(nèi) 部 RAM配 置51系 列 內(nèi) 部 RAM配 置一 、 內(nèi) 部 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 地 址 :00H FFH 0FH08H17H10H2FH20H7FH30H 0區(qū)

20、 （ 8字 節(jié) ）1區(qū) （ 8字 節(jié) ）2區(qū) （ 8字 節(jié) ）3區(qū) （ 8字 節(jié) ）位 尋址 區(qū)數(shù) 據(jù)緩 沖 區(qū) 80個(gè) 字 節(jié) RAM只 能 按 字 節(jié) 尋 址16個(gè) 字 節(jié) ， 128個(gè)RAM位可 按 位 亦 可 按 字 節(jié) 尋 址四個(gè)工作寄存器區(qū)1、 內(nèi) 部 00H7FH RAM區(qū) 功 能 配 置 圖R7R0R7R0R7R0R7R000H1FH07H18H 1、 每 個(gè) 區(qū) 有 8個(gè) 字 節(jié) ，分 別 對(duì) 應(yīng) 8個(gè) 工 作 寄 存 器R0 R7如 0區(qū) ： 00H地 址 單 元 對(duì)應(yīng) 0區(qū) 的 寄 存 器 R0， 01H地 址 單 元 對(duì) 應(yīng) 0區(qū) 的 寄 存器 R12、 可 作 普 通

21、 RAM使 用P42 寄存器區(qū) 通 用 寄 存 器 組 32個(gè) RAM單 元 共 4個(gè) 區(qū) ， 每 個(gè) 區(qū) 8個(gè) 通 用 工 作 寄 存 器 R0R7“區(qū) ” 的 選 擇 由 程 序 狀 態(tài) 字 PSW中 的 RS1和 RS0確 定 工 作 寄 存 器 區(qū) 地 址RS1 RS0 2 區(qū) 10H 17H1 0 3 區(qū) 18H 1FH1 1 0 區(qū) 00H 0 0 07H 1 區(qū) 08H 0 1 0FH 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 782FH 472EH 77 76 75 74 73 72 71 70 462DH 6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68 452CH 67 66

22、 65 64 63 62 61 60 442BH 5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 58 432AH 57 56 55 54 53 52 51 50 4229H 4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48 4128H 47 46 45 44 43 42 41 40 4027H 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38 3926H 37 36 35 34 33 32 31 30 3825H 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28 37 24H 27 26 25 24 23 22 21 20 3623H 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18 3522H 17 1

23、6 15 14 13 12 11 10 3421H 0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08 3320H 07 06 05 04 03 02 01 00 32 地 址7FHRAM 1FH18H17H10H0FH07H08H00H 2423161578031 127 3區(qū)2區(qū)1區(qū)0區(qū) (MSB) (LSB) F0H F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0 BE0H E7 E5E6 E3E4 E1E2 ACCE0D0H D7 D5D6 D3D4 D1D2 PSWD0C8H CF CDCE CBCC C9CA T CONC8 B8H BD BBBC B9BA IPB8B0H B7 B5

24、B6 B3B4 B1B2 P3B0A8H AF AD ABAC A9AA IEA8A0H A7 A5A6 A3A4 A1A2 P2A098H 9F 9D9E 9B9C 999A SCON9897 9596 9394 9192 P190 88H 8F 8D8E 8B8C 898A TCON8880H 87 8586 8384 8182 P08090H TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0SM0 1 2 TBREN 8 RB TI8 RISM SMET2 ES ET1 EX1 ET EX0 0 PT2 PS PT01PX1PT PX02TF 2EXF RCLKTCLK 2

25、EXEN 2TR C/T CP/RL2 2CY AC 0F RS 0RS1 OV (MSB) (LSB) 2PEA 位 尋 址 區(qū) 字 節(jié) 地 址 ：20H 2FH ， 16個(gè) 字 節(jié)可 按 字 節(jié) 操 作 ：mov 20h,#0aah 位 地 址 ：00H 7FH單 獨(dú) 按 位 操 作 ：setb 20h 布 爾 處理 機(jī) 數(shù) 據(jù)存 儲(chǔ) 器 的主 要 組 成部 分藍(lán) 色 框 內(nèi) 地址 的 區(qū) 別 ？字 節(jié) 地 址 位 地 址靠 指 令 區(qū) 別 （ 3） 用 戶 RAM區(qū)字 節(jié) 地 址 ： 30H 7FH片 內(nèi) RAM的 部 分 單 元可 用 作 堆 棧復(fù) 位 后 ， 51的 棧 區(qū) 指 向

26、07H單 元 ， 是 工 作 寄 存器 區(qū) 0， 為 避 開(kāi) 工 作 寄 存 器 區(qū) 和 位 尋 址 區(qū) ， 用戶 堆 棧 一 般 設(shè) 置 在 30H 7FH 之 間 ,52系 列 單片 機(jī) 可 設(shè) 置 在 30H0FFH之 間 . 7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 782FH 472EH 77 76 75 74 73 72 71 70 462DH 6F 6E 6D 6C 6B 6A 69 68 45 2CH 67 66 65 64 63 62 61 60 442BH 5F 5E 5D 5C 5B 5A 59 58 432AH 57 56 55 54 53 52 51 50 4229H

27、 4F 4E 4D 4C 4B 4A 49 48 4128H 47 46 45 44 43 42 41 40 4027H 3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38 3926H 37 36 35 34 33 32 31 30 3825H 2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28 37 24H 27 26 25 24 23 22 21 20 3623H 1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18 3522H 17 16 15 14 13 12 11 10 3421H 0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 08 3320H 07 06 05 04 03 02 01 00 32 地

28、 址7FHRAM 1FH18H17H10H0FH07H08H 00H 24231615780 31 127 3區(qū)2區(qū)1區(qū)0區(qū) (MSB) (LSB) F0H F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0 BE0H E7 E5E6 E3E4 E1E2 ACCE0D0H D7 D5D6 D3D4 D1D2 PSWD0 C8H CF CDCE CBCC C9CA T CONC8B8H BD BBBC B9BA IPB8B0H B7 B5B6 B3B4 B1B2 P3B0A8H AF AD ABAC A9AA IEA8 A0H A7 A5A6 A3A4 A1A2 P2A098H 9F 9D9E 9B

29、9C 999A SCON9897 9596 9394 9192 P19088H 8F 8D8E 8B8C 898A TCON88 80H 87 8586 8384 8182 P08090H TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0SM0 1 2 TBREN 8 RB TI8 RISM SM ET2 ES ET1 EX1 ET EX0 0PT2 PS PT01PX1PT PX0 2TF 2EXF RCLKTCLK 2EXEN 2TR C/T CP/RL2 2 CY AC 0F RS 0RS1 OV(MSB) (LSB) 2P EA 30H 程 序 計(jì) 數(shù) 器 PC$16位

30、專(zhuān) 用 寄 存 器 ， 尋 址 范 圍 64KB， 程 序 最 大 長(zhǎng) 度 為 64KB。2. 特 殊 功 能 寄 存 器$ 通 電 時(shí) 自 動(dòng) 復(fù) 位 ， 運(yùn) 行 時(shí) 可 手 動(dòng) 復(fù) 位 ， 復(fù) 位 后 ，PC的 內(nèi) 容 自 動(dòng) 清 零$用 來(lái) 存 放 下 一 條 指 令 地 址 。PC 0000H 系 統(tǒng) 的 啟 動(dòng) 地 址 MCS-51片 內(nèi) I/O口 鎖 存 器 、 T/C、 串 行 口 數(shù) 據(jù) 緩 沖器 、 各 種 控 制 寄 存 器 （ PC除 外 ） ， 都 以 特 殊 功 能 寄 存器 形 式 出 現(xiàn) ， 能 綜 合 、 實(shí) 時(shí) 反 映 單 片 機(jī) 內(nèi) 部 的 工 作 狀 態(tài)和

31、 工 作 方 式 ， 掌 握 各 個(gè) SFR的 工 作 狀 態(tài) 及 工 作 方 式 ， 實(shí)現(xiàn) 對(duì) 單 片 機(jī) 系 統(tǒng) 的 控 制 具 有 重 要 意 義 。 特 殊 功 能寄 存 器名 稱特 殊 功 能寄 存 器對(duì) 應(yīng) 地 址 累 加 器 A 地 址 ： 0E0H最 常 用 的 一 個(gè) 專(zhuān) 用 寄 存 器大 部 分 單 操 作 數(shù) 指 令 的 操 作 數(shù) 取 自 A很 多 雙 操 作 數(shù) 指 令 的 一 個(gè) 操 作 數(shù) 取 自 A算 術(shù) 運(yùn) 算 和 邏 輯 運(yùn) 算 的 結(jié) 果 放 在 A或 AB對(duì) 中指 令 系 統(tǒng) 采 用 A 作 為 累 加 器 的 標(biāo) 識(shí) 符例 ： INC A ； 執(zhí) 行

32、A中 的 內(nèi) 容 加 1操 作ADD A， #data ； 執(zhí) 行 A (A) + #data 操 作位 尋 址 功 能 寄 存 器 B 地 址 ： 0F0H 8位 寄 存 器與 累 加 器 A 配 合 使 用 ， 一 般 用 于 乘 除 法 運(yùn) 算寄 存 器 B 存 放 第 二 操 作 數(shù) 、 乘 積 的 高 8位 字 節(jié)除 法 的 余 數(shù) 部 分例 ： MUL AB ;執(zhí) 行 (A) (B) B ADIV AB ;執(zhí) 行 (A)/(B) 商 A 余 B 余 程 序 狀 態(tài) 字 PSW 地 址 ： 0D0H 8位 寄 存 器 ， 存 放 程 序 的 狀 態(tài) 信 息 ， 表 征 指 令 的 執(zhí)

33、 行 狀 態(tài) ，供 程 序 查 詢 和 判 別 使 用 。進(jìn) /借 位 標(biāo) 志 CY（ PSW.7）加 法 運(yùn) 算 時(shí) ， 如 果 D 7有 進(jìn) 位 ， 則 CY=1， 否 則 CY=0減 法 運(yùn) 算 時(shí) ， 如 果 D7有 借 位 ， 則 CY=1， 否 則 CY=0布 爾 運(yùn) 算 中 被 定 義 為 位 累 加 器CY D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0AC F0 RS1 RS0 OV PPSW D7 D0CY 輔 助 進(jìn) 位 標(biāo) 志 AC（ PSW.6） 8位 加 法 運(yùn) 算 時(shí) ， 如 果 低 半 字 節(jié) 的 D3向 D4有 進(jìn) 位 ， 則 AC=1， 否 則 AC=08位

34、 減 法 運(yùn) 算 時(shí) ， 如 果 低 半 字 節(jié) 的 D3向 D4有 借 位 ， 則AC=1， 否 則 AC=0標(biāo) 志 F0（ PSW.5）含 義 由 用 戶 定 義 ， 可 用 軟 件 來(lái) 使 它 置 “ 1”、 或 清“ 0”由 軟 件 測(cè) 試 F0來(lái) 控 制 程 序 流 向 D7D4 D3D0ACCY D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0AC F0 RS1 RS0 OV PPSW 工 作 寄 存 器 區(qū) 選 擇 位 RS1 、 RS0（ PSW.4、 PSW .3）通 過(guò) 軟 件 來(lái) 改 變 RS1 、 RS0的 組 合 ， 以 確 定 當(dāng) 前 工 作 寄存 器 區(qū) 。工 作

35、寄 存 器 區(qū) 地 址RS1 RS0 2 區(qū) 10H 17H1 0 3 區(qū) 18H 1FH1 1 0 區(qū) 00H 0 0 07H 1 區(qū) 08H 0 1 0FHPSW.4 PSW.3 CY AC F0 RS1 RS0 OV PPSW 溢 出 標(biāo) 志 OV（ PSW.2）作 為 有 符 號(hào) 數(shù) 加 、 減 法 時(shí) 由 硬 件 置 位 或 清 除 ， 以 指示 運(yùn) 算 結(jié) 果 是 否 溢 出 執(zhí) 行 加 /減 法 指 令 時(shí) ， 加 /減 法 的 結(jié) 果 如 超 出 了 一 個(gè) 字 節(jié) 有 符 號(hào) 補(bǔ) 碼 數(shù) 所 表 示 的 范 圍 （ -128 +127） ， 則 OV=1； 否 則 OV=0C

36、Y AC F0 RS1 RS0 OV PPSW 奇 偶 標(biāo) 志 P（ PSW.0） 每 個(gè) 指 令 周 期 都 由 硬 件 置 位 或 清 零 ， 以 表 示 累 加 器 A中 值 為 “ 1”的 位 數(shù) 的 奇 偶 性 該 標(biāo) 志 可 用 于 串 行 數(shù) 據(jù) 通 訊 ， 驗(yàn) 證 數(shù) 據(jù) 傳 輸 的 可 靠 性P = 1 A中 1的 個(gè) 數(shù) 為 奇 數(shù)0 A中 1的 個(gè) 數(shù) 為 偶 數(shù)CY AC F0 RS1 RS0 OV PPSW 堆 棧 指 針 SP8位 寄 存 器 ， 存 放 棧 頂 地 址工 作 方 式 ： “ 先 進(jìn) 后 出 ” 或 “ 后 進(jìn) 先 出 ”數(shù) 據(jù) 壓 入 堆 棧 時(shí)

37、， SP自 動(dòng) 加 1數(shù) 據(jù) 彈 出 堆 棧 時(shí) ， SP自 動(dòng) 減 1保 護(hù) CPU現(xiàn) 場(chǎng) 和 斷 點(diǎn) 地 址作 用 ： 中 斷 時(shí)調(diào) 用 子 程 序 時(shí)棧 區(qū) “ 向 上 生 成 ”按 “ 先 進(jìn) 后 出 ” 工 作 原 則 ， 由 SP組 織 的內(nèi) 部 RAM區(qū) 域 ， 被 稱 為 堆 棧 。 SPSP例 ： 堆 棧 操 作建 立 堆 棧壓 入 操 作彈 出 操 作 60H61H62H63H64H A的 內(nèi) 容B的 內(nèi) 容SPMOV SP, #60HPUSH ACCPUSH BPOP direct SPdirect 棧 底1、 堆 棧 是 向 上 生 長(zhǎng) 的2、 SP始 終 指 向 棧

38、頂 ， 要 人 工 預(yù)防 堆 棧 溢 出 數(shù) 據(jù) 指 針 DPTR16位 寄 存 器 ， 高 字 節(jié) 用 DPH表 示 ， 低 字 節(jié) 用 DPL表 示存 放 外 部 RAM 或 I/O 口 地 址 ， 范 圍 64KB例 ： MOVX A， DPTRMOVX DPTR， A;將 外 部 RAM中 地 址 為 DPTR的 單 元 內(nèi) 容 讀 到 A中;將 A中 的 內(nèi) 容 寫(xiě) 到 外 部 RAM中 地 址 為 DPTR的 單 元（ DPTR）A RD WR (A)DPTRMOV DPTR， #1000H I/O 端 口 P0 P3 地 址 :80H 90H 0A0H 0B0H專(zhuān) 用 寄 存 器

39、 P0 P3分 別 是 端 口 P0 P3的 鎖 存 器 串 行 數(shù) 據(jù) 緩 沖 器 SBUF 地 址 :99H存 放 欲 發(fā) 送 的 數(shù) 據(jù)存 放 已 接 收 的 數(shù) 據(jù)一 個(gè) 地 址 : 99H 定 時(shí) /計(jì) 數(shù) 器 T0 T1 MCS-51系 列 有 2個(gè) 16位 定 時(shí) /計(jì) 數(shù) 器 T0 、 T1MCS-52系 列 增 加 了 1個(gè) 16位 定 時(shí) /計(jì) 數(shù) 器 T2SBUF兩 個(gè) 緩 沖 器 共 用 “寫(xiě) ” 發(fā) 送 緩 沖 器“讀 ” 接 受 緩 沖 器MOV SBUF， AMOV A ， SBUF 其 他 控 制 寄 存 器IP 0B8H 中 斷 優(yōu) 先 控 制 寄 存 器IE

40、 0A8H 中 斷 允 許 控 制 寄 存 器TMOD 89H 定 時(shí) /計(jì) 數(shù) 器 方 式 控 制 寄 存 器TCON 88H 定 時(shí) /計(jì) 數(shù) 器 控 制 寄 存 器SCON 99H 串 行 口 控 制 寄 存 器PCON 97H 電 源 及 波 特 率 選 擇 控 制地 址名 稱 作 用 尋 址 空 間 64KB采 用 寄 存 器 間 接 尋 址 方 式間 址 寄 存 器 有 R0、 R1（ 尋 址 范 圍 ： 256B）數(shù) 據(jù) 指 針 DPTR（ 尋 址 范 圍 ： 64KB）采 用 MOVX指 令 單 片 機(jī) 產(chǎn) 生 讀 /寫(xiě) 信 號(hào) ，對(duì) 外 部 RAM產(chǎn) 生 讀 寫(xiě) 操 作3、

41、外 部 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 FFFFH0000H 外 部RAM（ I/O）64KBMOVX A， RiMOVX A， DPTRMOVX Ri， AMOVX DPTR ， A “讀 ” 指 令“寫(xiě) ” 指 令 通 過(guò) 三 條總 線 擴(kuò) 展 2.5 MCS-51 CPU時(shí) 序一 、 機(jī) 器 周 期 、 狀 態(tài) 、 相 位機(jī) 器 周 期 ： 由 時(shí) 鐘 振 蕩 周 期 構(gòu) 成 。 一 個(gè) 機(jī) 器 周 期 由 12個(gè) 振蕩 周 期 構(gòu) 成 ， 被 分 成 6個(gè) S 狀 態(tài) S1 S6， 每 個(gè) S狀 態(tài) 分 為 2 (拍 )個(gè) 振 蕩 周 期 （ 相 位 P1， 相 位 P2） 。 1個(gè)機(jī)器周期 12

42、 (拍)個(gè)振蕩周期 6個(gè)S狀態(tài)采 用 主 頻 為 12MHz 振 蕩 源 ， 每 個(gè) 機(jī) 器 周 期 為 1S指 令 周 期 ： CPU執(zhí) 行 一 條 指 令 所 需 時(shí) 間 。 以 機(jī) 器 周 期為 單 位 。 二 、 典 型 指 令 的 取 指 和 執(zhí) 行 時(shí) 序OSCALE P1P2P1P2 P1P2P1P2P1P2P1P2S1 S2 S3 S4 S5 S6機(jī) 器 周 期讀 操 作 碼 04H 讀 下 一 個(gè) 操 作 碼 （ 丟 掉 ） PC不 增 “ 1”S1 S2 S3 S4 S5 S6 再 讀 下 一 個(gè) 操 作 碼(a) 單 字 節(jié) 單 周 期 指 令 如 ： INC A 機(jī) 器

43、 周 期 OP04HROMPC 讀 操 作 碼 24H 讀 第 二 字 節(jié)#dataS1 S2 S3 S4 S5 S6 再 讀 下 一 個(gè) 操 作 碼(b) 雙 字 節(jié) 單 周 期 指 令 如 ： ADD A， #dataOSCALE P1P2P1P2 P1P2P1P2P1P2P1P2S1 S2 S3 S4 S5 S6機(jī) 器 周 期 機(jī) 器 周 期OP24HdataROMPC 操 作 數(shù)PC 讀 操 作 碼 A3H(c) 單 字 節(jié) 雙 周 期 指 令 如 ： INC DPTR OPA3HROMPCOSCALE P1P2P1P2 P1P2P1P2P1P2P1P2S1 S2 S3 S4 S5 S

44、6機(jī) 器 周 期 機(jī) 器 周 期S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5讀 下 一 個(gè) 操 作 碼 （ 丟 掉 ） PC不 增 “ 1”DPLDPH “+1” 讀 操 作 碼 E0H 地 址 數(shù) 據(jù)訪 問(wèn) 外 部 存 儲(chǔ) 器 不 取 指 不 取 指 無(wú) ALEOSCALE P1P2P1P2 P1P2P1P2P1P2P1P2S1 S2 S3 S4 S5 S6機(jī) 器 周 期 機(jī) 器 周 期S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S讀 下 一 個(gè) 操 作 碼 （ 丟 掉 ） PC不 增 “ 1”(d) 單 字 節(jié) 雙 周 期 指 令 如 ： MOVX

45、 A， DPTRMOVX DPTR， AOPE0HROMPC 2.6 CHMOS單 片 機(jī) 的 節(jié) 電 工 作 方 式CHMOS單 片 機(jī) 有 兩 種 節(jié) 電 工 作 方 式 ： 空 閑 方 式 （ 1.7mA5mA)和 掉 電 方 式 (550uA) 正 常 方 式 （ 1120mA） 振 蕩 器 時(shí) 鐘 發(fā)生 器 中 斷 、 串 行 口 、定 時(shí) 器 模 塊IDL 至 CPUPDC CXTAL2XTAL1 節(jié) 電 工 作 方 式 的 控 制 電 路 節(jié) 電 工 作 方 式 由 特 殊 功 能 寄 存 器 PCON控 制 ：SMOD D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0- - -

46、GF1 GF0 IDLPCON： PDSMOD:串 行 口 的 波 特 率 倍 增 控 制 位GF1、 GF0： 通 用 標(biāo) 志 位PD： 掉 電 方 式 控 制 位 ， 置 “ 1”后 器 件 進(jìn) 入 掉 電 方 式IDL： 空 閑 方 式 控 制 位 ， 置 “ 1”后 器 件 進(jìn) 入 空 閑 方 式若 PD和 IDL同 時(shí) 置 “ 1”， 則 器 件 進(jìn) 入 掉 電 方 式 節(jié) 電 方 式 退 出 ：掉 電 方 式 ： 硬 件 復(fù) 位空 閑 方 式 ： 由 中 斷 喚 醒 、 由 復(fù) 位 喚 醒節(jié) 電 方 式 應(yīng) 用 ：1、 干 電 池 供 電 的 智 能 化 測(cè) 量 控 制 儀 表 中

47、 ；2、 以 交 流 供 電 為 主 、 直 流 電 源 為 備 用 的 系 統(tǒng) 中 ；3、 數(shù) 據(jù) 采 集 系 統(tǒng) 的 采 樣 時(shí) 間 等 待 中 ；4、 抗 干 擾 系 統(tǒng) 的 特 殊 應(yīng) 用 編 程 、 校 驗(yàn) 、 加 密有 內(nèi) 部 程 序 存 儲(chǔ) 器 的 單 片 機(jī) 可 進(jìn) 行 編 程 、 校 驗(yàn) 、 加 密編 程 、 校 驗(yàn) ： 由 通 用 的 編 程 器 完 成 ； 具 有 ISP功 能 的 單 片 機(jī) 可 在 線 編 程 。加 密 ： 加 密 后 程 序 具 有 防 盜 功 能 。 8位 CPU 片 內(nèi) 128B RAM 片 內(nèi) 4KB ROM/EPROM（ 8031無(wú) ） 特

48、殊 功 能 寄 存 器 區(qū) SFR 2個(gè) 優(yōu) 先 級(jí) 的 5個(gè) 中 斷 源 結(jié) 構(gòu) 4個(gè) 8位 并 行 口 ： P0、 P1、 P2、 P3 MCS-51單 片 機(jī) 的 主 要 功 能 特 點(diǎn) :8051/8751 2個(gè) 16位 定 時(shí) 器 /計(jì) 數(shù) 器 T/C 1個(gè) 全 雙 工 串 行 口 UART 布 爾 （ BOOL） 處 理 機(jī) 位 處 理 機(jī)(10) 64KB外 部 RAM地 址 空 間(11) 64KB外 部 ROM地 址 空 間(12) 片 內(nèi) 時(shí) 鐘 電 路 及 振 蕩 器(13) 指 令 系 統(tǒng) (111條 ) 通 用 異 步 收 發(fā) 器16條 地 址 線 第 2章 掌 握 主 要 內(nèi) 容 ：1、 MCS-51單 片 機(jī) 的 引 腳 及 含 義2、 復(fù) 位 電 路 設(shè) 計(jì) 、 內(nèi) 時(shí) 鐘 電 路 設(shè) 計(jì) 及 應(yīng) 注 意 的 問(wèn) 題3、 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 器 的 組 織4、 各 特 殊 功 能 寄 存 器 的 名 稱 及 含 義5、 單 片 機(jī) 低 功 耗 運(yùn) 行 方 式6、 時(shí) 序 ， 會(huì) 計(jì) 算 指 令 執(zhí) 行 時(shí) 間