单片机原理及应用（高职培训）ppt课件

全国高职骨干教师暑期培训 单片机原理及应用,电子实验中心 习友宝 2007.7.12,主要内容： 1、单片机的概述 2、8051的基本原理 3、基本汇编及编程 4、c语言编程基本方法 5、C8051F020简介 6、单片机应用举例,1、 微型计算机概述,微处理器 CPU芯片,微处理器的硬件结构,微处理器的体系结构,运算器、控制器、寄存器、总线接口单元,复杂指令集 CISC （Complex Instruction Set Computer） 以Intel公司为代表的CPU，例 MCS-51 芯片 精简指令集 RISC （Reduced Instruction Set Computer） 以IBM公司为代表的CPU，例 POWER PC 芯片,1、 微型计算机概述,单板微型计算机,单片微型计算机,微型计算机系统,CPU、存储器、I/O接口集成在一个芯片上 应用广泛，重点讲解MCS 51的原理,CPU、存储器、I/O接口集成在一张印刷板上 用于工业控制器、家用电器、手机等,更完备CPU、存储器、I/O接口 PC机 微型计算机的骄傲,单片微型计算机、微控制器,单片微型计算机 SCM,（Single Chip Microcomputer）,微控制器 MCU,（Micro Control Unit）,注：称呼不同、功能一样,单片微型计算机微控制器（MCU）,通用型单片机,硬件电路设计简单，软件开发容易,用芯片就可完成系统设计，调试及应用,设计参考资料丰富,如 Intel MCS-51系列,单片微型计算机微控制器（MCU）,专用型单片机,根据特殊要求而设计的单片机,在单片中加入更强的数据处理能力（如 DSP）,常用芯片,TI公司用于信号处理单片机 TMS320 系列 AD公司用于信号处理单片机 ADSP2106 系列,单片微型计算机微控制器（MCU）,单片机的应用,机电一体化设备的控制核心,数据采集系统的前端采集单元,分布式控制系统的前端控制单元,智能化仪器仪表的控制机芯,家电及消费类电子产品的控制机芯,终端及外部设备的控制机芯,常用的单片机,目前，国内单片机应用呈现百花齐放之势，很多不同类型的单片机逐渐进入中国，这给我们增加了选择余地。 因此，可首先选择主流单片机进行学习，在熟悉以后，爱好者可以根据实际情况，选择进一步学习另一种或多种单片机。,8051类单片机,最早由Intel公司推出的8051/31类单片机,也是世界上用量最大的几种单片 机之一。由于Intel公司在嵌入式应用方面将重点放在X86、奔腾等与PC类兼容的高档芯片的开发上，8051类单片机主要由Philips、三星、华邦等公司接产。 这些公司都在 保持与8051单片机兼容的 基础上改善了8051许多特性(如时序特性)。提高了速度、降低了时钟频率，放宽了电源电压的动态范围，降低了产品价格。 发展动态： 1、以8051内核发展出各种系列 ATMEL AT89CXX；WINBOND 51系列； PHILIPS 80C51系列单片机 2.发展成为SOC (如：LCD控制, A/D, D/A ,USB，网络接口 等） 3. 低功耗：如 TI MSP430系列等 4. 高速和DSP结合。嵌入式处理器ARM系列,基于51内核的单片机依然是国内使用最多的，目前国内较常见的有以下几种： PHILIPS： （1）基于80C51内核的微控制器，每个机器周期只需6个时钟周期，比标准51快一倍。 （2）该系列芯片适用于大批量、低成本、低功耗的应用，如电子门禁系统、倒车雷达、里程表等。 （3）主要型号：如 P89C51,P89C52, P89C54,P89C58等,ATMEL公司,ATMEL单片机： （1）ATMEL公司目前的产品主要FLASH,EEPROM,还有可编逻辑器件PLD,门阵列,场可编门阵列FPGA,8051兼容的闪速单片机(FLASH Microcontroller),以及智能卡(Smart Card)。 （2）为了介入单片机市场,ATMEL公司以EEPROM技术和Inte1公司的8031单片机核心技术进行交换,从而取得8031核的使用权。ATMEL公司把自身的优势即先进的Flash技术和8031核相结合,从而生产出了Flash单片机89C51等系列。 （3）主要型号：AT89C51,AT89C52,AT89C1051,AT89C2051,Motorola单片机,Motorola是世界上最大的单片机厂商。品种全、选择余地大、新产品多是其特点，在8位机方面有68HC05和升级产品68HC08， 8位增强型单片机68HC11。升级产品有68HC12 ，16位机68HC16。 Motorola单片机特点之一是在同样速度下所用的时钟频率较Intel类单片机 低很多，因而使得高频噪声低，抗干扰能力强,更适合用于工控领域及恶劣的环境。,Infineon XC800系列XC866,基于与工业标准8051兼容的内核，每个机器周期只需2个时钟周期，标准51需12个时钟周期。 高度集成片内器件，例如片内振荡器、嵌入式电压调节器(可由3.3V或5.0V的单电源供电)，有许多增强功能。 存储器保护策略为用户知识产权(IP）提供读保护，同时Flash编程和擦除保护用来防止数据破坏。 多闪存组(Flash Bank）结构支持在应用编程（IAP），运行某bank 中的用户程序可编程擦除另一BANK中的内容。 可进行在系统编程ISP，通过PC对嵌入式FLASH方便的编程或擦除。 具有用来产生脉宽调制信号、带有电机控制专用模式的捕获/比较单元,功能扩展的10位模数转换器ADC，具有如自动扫描和结果累加(用于抗混迭滤波或结果平均)等特性; 功能扩展的通用异步收发器UART，支持本地互连网络（LIN)应用，为许多器件提供LIN的底层驱动软件; LIN是一种机动车内部网络互连的整体通信概念。 提供不同的省电模式选择，以满足低功耗应用 扩展了控制片内外设功能的特殊功能寄存器(SFR)的地址范围。,内部结构,Cygnal公司C8051F系列,该系列单片机大部份指令只需一个时钟周期即可完成(89C51的一条指令最少为12个时钟周期)，因而该系列单片机的运行速度大大加快。 其余改进包括加多了中断源、复位源，带有JTAG接口，可在系统编程调试，可实现捕捉、高速输出、PWM功能等，是51系列单片机中的高端产品。 该系列单片机由新华龙电子代理，,Microchip,Microchip单片机是市场份额增长最快的单片机，抗干扰能力强，系列品种齐全，其OTP(一次性可编程)产品大批量用于家电控制等场合，某些内置FLASH ROM的型号用于工业控制也很合适。 主要产品是16C系列8位单片机，CPU采用RISC结构，仅33条指令，Microchip强调节约成本的最优化设计，适于用量大、档次低、价格敏感的产品。 初档8位单片机：PIC12C5XXX16C5X系列 中档8位单片机：PIC12C6XX/PIC16CXXX系列 高档8位单片机：PIC17CXX系列 中文网站 ,德州仪器公司 TI MSP430系列,通用型单片机，1996年推向市场. MSP430系列单片机均为工业级器件，运行温度 4085 摄氏度。 该单片机最大的特点是用电极省。该系列单片机主要用于各种智能仪表、测试测量系统,便携的设备如U盘，MP3播放器，手持式仪表，玩具等。,MSP430系列特点,16位的RISC(精简指令集)结构，1时钟周期/机器周期（传统MCS51为12时钟周期/机器周期），所以在8M的主频的情况下，其性能远远优于12M主频的传统MCS51单片机。某些型号具有类似于DSP内的硬件乘法器，硬件乘加功能，DMA等，便于快速的实现数字信号处理的一些算法。 开发环境： PC 集成开发环境的软件（IAR Workbench V2.10） JTAG下载线 使用者硬件,Epson单片机,Epson公司以擅长制造液晶显示器著称，故Epson单片机主要为该公司生产 的LCD配套。其单片机的特点是LCD驱动部分做得特别好。在低电压、低功耗方面也很有特 点。,国家半导体公司 NS 单片机,COP8单片机是美国国家半导体公司的产品，该公司以生产先进的模拟电路著称。能生产高水平的数字模拟混合电路。 COP8单片机片内集成了16位A/D，这是单片机中不多见的。COP8单片机，在看门狗电路以及STOP方式下单片机的唤醒方式上都有独到之处。此外，COP8的程序加密控制也做得比较好。,SST公司的SST89C54, SST89C58等 具有在应用中编程( IAP)功能、在系统可编程(ISP)功能，不占用户资源，串口下载，无需编程器、仿真机，芯片可具有仿真机的功能。,AD公司的AduC812, AduC824,AD公司是著名的模拟器件生产公司，这两款单片机是AD公司结合其模拟技术特长而推出的基于51内核的单片机。 Aduc812内部集成有8K FLASH ROM， 640字节EEPROM，256字节RAM，8通道12位A/D , 2通道12位D/A，另有监控电路、温度传感器、SPI和I2C总线接口等丰富资源。 Aduc824内部更是集成了两路24位/16位A/D，这是另一类51高端芯片，该芯片适合用于各类智能仪表、智能传感器、变送器和便携式仪器等领域。,资料及网上讨论,网上交流,1、21icbbs () 中国电子工程师网站： 是目前国内最热门的电子技术社区，注册工程师超过7万人，同时该站也是电子类网站中关注单片机最多的一个论坛，该论坛设有综合技术交流、嵌入式系统等数十个栏目。,2、C51bbs（）,是国内最为成功的单片机类个人网站之一，人气旺盛，提出的各类问题会得到及时的回答，尤其是Keil C方面的问题，是目前国内关于Keil C方面的权威网站。,3、水木清华,是国内著名的BBS站点之一，该站设有许多栏目，其中电路设计与调试、嵌入式系统等与单片机应用与开发有关有一些有实用价值的贴子。 其它一些BBS如 电子爱好者网站 电子报网络版 周立功网站 ,网上找资料,1、力源网站 该网站目前录入有全球92家IC厂商的器件可供查询; 录入有39543个PDF文件可供下载; 全球671家IC厂商可查询其网址及分支机构等情况; 316个IC媒体及网址可供查询。 该站的特点是提供了大量中文资料，分类查询也设计得非常周到。,2、中国电子网（21ic） 该网站提供了各大公司数万份器件资料，通常用到的集成电路资料都可以在这里找到 3、 ,2、MCS-51系列单片机的结构,MCS-51单片机的基本组成,组成单元,CPU 及控制线 内部 ROM 和内部 RAM 4 个 8 位 I/O 口 P0、P1、P2、P3,AT89C51结构图,MCS-51系列单片机的结构,RAM结构图,ROM结构图,00H,FFH,0000H,FFFFH,内部RAM,外部RAM,0FFFH,0000H,1000H,FFFFH,0000H,FFFFH,/EA = 1 内外ROM,/EA = 0 仅外ROM,8051的系统 RAM、ROM 结构图,MCS-51系列单片机的结构,8051 的系统 RAM、ROM 结构总结,访问片内外 RAM 用不同指令识别,访问片内外 ROM 用控制线 /EA 识别,访问片内 RAM 用 MOV 访问片外 RAM 用 MOVX,访问片内外 ROM 使 /EA = 1 仅访问片外 ROM 使 /EA = 0,MCS-51系列单片机的结构,8051片内 RAM 的分配,00H,1FH,20H,2FH,30H,7FH,80H,FFH,00H,1FH,工作寄 存器组,可位 寻址区,仅字节 寻址区,寄存器 借用区,00H,FFH,MCS-51系列单片机的结构,PSW 程序状态字（寄存器）,CY 无符号数加减法运算的进位、借位标志 AC 半字节进位、借位标志 OV 有符号数加减法运算的溢出标志 P 奇偶校验标志 F0、F1 用户自定义标志位 RS0、RS1 工作寄存器组选择控制,注：对应于8086CPU的 CF、AF、OF、PF， 但无 SF、ZF。没有控制标志位。,MCS-51系列单片机的结构,SP 堆栈栈顶指针寄存器,8 位堆栈栈顶指针寄存器 SP,SP 的使用特点,最多能定义堆栈深度为 256 个字节 堆栈区地址为片内 RAM 的 00H 7FH （8051） 或00H FFH （8052）之间 堆栈栈顶指针 SP 的初值为 07H,MCS-51的堆栈为地址增长型堆栈（与8086相反） 数据入栈时，堆顶指针 SP 自动加 1，即SP = SP + 1 数据出栈时，堆顶指针 SP 自动减 1，即SP = SP 1,MCS-51系列单片机的结构,P0、P1、P2、P3 口的功能和特点,可作 4 个 8 位并行 I/O 口使用,可对各口中的某一位进行位操作,存储器扩展时 P0、P2 口具有 AB/DB 第二功能,P3 口的第二功能为 外部中断、定时、串口、R/W,MCS-51系列单片机的结构,P0 P3 口的硬件电路特点 （ 作一般 I/O 口使用时 ）,作输出口使用时内部带锁存器 作输入口使用时内部带缓冲器 均具有读端口和读引脚功能,MCS-51系列单片机的结构,P1 口的位硬件电路,VCC,GND,读引脚控制,读端口控制,外引脚,内总线,D,Q,/Q,8051单片机的引脚及其功能,双列直插式 40 脚 DIP 封装,GND,VCC,芯片封装类型,8051单片机的引脚及其功能,8051 单片机的电路逻辑图,8051单片机的引脚及其功能,引脚 I/O 口,P0 8 条 I/O 引线 （8位数据线或低8位地址线） P1 8 条 I/O 引线 P2 8 条 I/O 引线（高8位地址线） P3 8 条 I/O 引线（特殊定义）,注：共 32 条引脚,8051单片机的引脚及其功能,引脚 控制线,复位线 RST（输入、高有效）,外部存储器选择控制线 /EA（输入）,当RST端获得两个机器周期（24个时钟周期） 的高电平时，8051 单片机系统将进入复位状态。 即高复位低工作。,/EA = H时，8051 单片机系统用片内外 ROM /EA = L时，8051 单片机系统仅用片外 ROM,注：VPD 为第二功能，提供编程电压,8051单片机的引脚及其功能,引脚 控制线（续）,地址锁存允许线 ALE（输出、高有效）,当 8051 单片机系统具有外部存储器时， 用于对 P0 口输出的数据/地址信息的低 8 位地址进行锁存,当 8051 单片机系统无外部存储器时, 输出 1/6 主频的定时信号,注：PROG 为第二功能，提供编程脉冲,8051单片机的引脚及其功能,引脚 控制线（续）,外部 ROM 读选通线 /PSEN（输出、低有效）,仅用于外部 ROM 中信息的读取控制,注: 外部 RAM 的读/写控制线为 /RD 和 /WR （P3 口的第二功能）,当使用 MOVC 类指令时，/PSEN 输出低电平,注: MCS-51 仅单独提供 4 条控制线 RST、/EA、ALE、/PSEN,8051单片机的引脚及其功能,引脚 时钟输入线,XTAL1 和 XTAL2,由外部晶体和内部振荡电路获得主频，系统常用,由外部直接输入时钟获得主频，特殊系统用,8051单片机的引脚及其功能,引脚 电源线,VCC 和 GND,引脚 总结,I/O 口线 32条 控制线 4条 时钟线 2条 电源线 2条 共计 40 条,MCS-51单片机的工作方式,MCS-51单片机的复位方式,复位时各芯片寄存器的初值,复位时程序指针 PC 的特点,PSW = 0000H 初始化时使用通用寄存器 0 组的 R0 R7 SP = 07H 初始化时栈顶在 0 组R7，入栈从 1 组的 R0 开始 P0 P3 = FFH 初始化时并口输出为高电平 其余寄存器为 00H,PC = 0000H,注: 8086CPU 复位时 CS:IP = FFFF0H,MCS-51单片机的工作方式,MCS-51单片机的上电复位电路,保持复位端 RESET 高电平两个机器周期,常用上电复位电路,上电时电容 C 两端电压不能 突变， Vcc 加在 RESET 端。,经 RC 充电电路，稳态时 C 两 端电压为 Vcc，RESET = 0V。,根据主频选择 R、C 值， 一般 R = 10K、C = 10uF,MCS-51单片机的工作方式,MCS-51单片机的程序执行方式,程序指针 PC 从初始值 0000H 处执行指令,在 PC = 0000H 处通常有直接跳转指令 LJMP main ；将 PC 转移到主程序 main 处执行,程序指针 PC 执行指令时会完成自动加 1 操作,注：程序执行时 PC 值的变化特点是学习的重点,MCS-51单片机的工作时序,时钟周期、机器周期、指令周期的概念,取指令、执行指令的概念,取指令时序、执行指令时序的概念,指令字节数与指令周期数的概念,时序与控制线 ALE 的关系,MCS-51单片机的工作时序,访问外部 ROM （取指令）的时序图,ALE,/PSEN,A8 A15,P2,A0 A7,A0 A7,指令,指令,P0,MCS-51单片机的工作时序,访问外部 RAM 的时序图,ALE,/RD,A8 A15,P2,A0 A7,数据,P0,I/O接口电路的作用,高速CPU与低速外设的速度匹配 主机与外设间信号电平、逻辑的转换 信号串/并、并/串方式的转换,CPU,外设,数据端口,状态端口,控制端口,总线驱动 地址译码 逻辑控制,DB,AB,CB,I/O 接口电路连接,I/O 接口电路,接口与端口,I/O 接口电路原理图,与CPU 三总线连接 与外设 三信息连接,输入/输出传送方式,无条件传送方式 条件传送方式（查询方式） 中断传送方式 DMA方式（存储器直接存取方式）,MCS-51 的中断和中断接口,中断概述 中断处理过程 MCS-51 的中断系统及其控制 MCS-51 外部中断源的扩展,中断概述,中断源 硬件中断的分类 中断允许与中断屏蔽 中断优先级,中断源,发出中断请求的来源称为 中断源,软件中断源,硬件中断源,由中断指令引起中断，例如 8086CPU的 INT n 指令 MCS-51无软件中断指令,由外设发出中断请求信号给 CPU 称硬件中断源 PC/XT 微机外设向 CPU 发中断请求信号 控制系统各种传感器发出的中断请求信号,硬件中断的分类,可屏蔽中断,非屏蔽中断,中断请求 （中断允许） 中断响应 中断请求 （中断屏蔽） X 不响应中断,中断请求 中断响应,注: MCS-51 有此种方式,注: MCS-51 无此种方式,中断优先级,单中断源,多中断源,无需讨论中断优先级问题,必需讨论中断优先级问题,优先级解决方法,软件查询法 专用芯片（专用中断优先级管理芯片） 寄存器控制法（对中断优先级寄存器编程）,中断处理过程,中断请求 中断允许（可屏蔽中断） 中断响应 中断处理（中断服务程序） 中断返回,在计算机应用系统中，一个完整的 中断处理过程应包括如下五个步骤,MCS-51 中断服务程序的入口地址,中断入口地址表,有中断的完整程序结构,中断入口表程序,主程序,中断服务程序,（其它子程序）,源程序汇编结束伪指令,有中断的完整程序结构,ORG 0000H LJMP MAIN ; 跳到主程序入口 ORG 0003H LJMP RINT0 ; 跳到 /INT0 中服程序入口 MAIN：SETB EA ; 主程序入口 SJMP $ ; 主程序结束 RINT0：PUSH ACC ; 中断服务程序入口 RETI ; 退出中断服务程序 END ; 结束汇编,表程序,主程序,中服 程序,并行口应用（单片机显示/键盘系统）,7 段 LED 数码显示器的控制与编程 8155 与 LED 数码管的接口电路 LED 数码管的扫描控制 LED 显示符号与段码数据 行列矩阵非编码键盘的控制与编程 8155 与矩阵非编码键盘的接口电路 矩阵非编码键盘的特点 键操作检测分析,7 段 LED 数码显示器的控制与编程,8031 与 1 位 LED 数码管的接口(静态显示方式),7 段 LED 数码显示器的控制与编程,8031,9,2,3,5,8,8,P1,P2,h g f e d c b a,5 4 3 2 1 0,8031 与 多 位 LED 数码管的接口(动态扫描方式),行列矩阵非编码键盘的控制与编程,线性键盘电路与矩阵键盘电路,线性键盘电路,8031,VCC,GND,输入口,行列矩阵非编码键盘的控制与编程,线性键盘电路与矩阵键盘电路（续）,矩阵键盘电路,8031,VCC,行线,列线,输出口,输入口,行列矩阵非编码键盘的控制与编程,多键同时按下的处理,给出按键优先序 重新扫描确定按键操作,消除按键抖动的方法,硬件法,软件法,使用单稳电路消除按键抖动 使用傍路电容消除按键抖动,查询到按键信息后调用延时程序 按键为中断请求后关中断,MCS-51内部定时/计数器及其应用,MCS-51内部定时/计数器的工作方式 MCS-51内部定时/计数器的控制方法 MCS-51内部定时/计数器的应用编程,定时 在系统时钟的控制下完成定时操作 计数 在外部脉冲的控制下完成计数操作,MCS-51内部定时/计数器的工作方式,定时/计数器 T0、T1 的工作方式,定时/计数器 T0、T1 的 16 位初值寄存器,方式 0 初值寄存器按 13 位计数的工作方式 方式 1 初值寄存器按 16 位计数的工作方式 方式 2 初值可重装入的 8 位计数的工作方式 方式 3 T0、T1 为不同工作方式,T0 TL0（低 8 位）、 TH0（高 8 位） T1 TL1（低 8 位）、 TH1（高 8 位）,注: 使用 T0、T1 前，必须向寄存器中写入计数初值， 16 位初值经 8 位数据线写 2 次获得。,MCS-51内部定时/计数器的控制方法,方式控制寄存器 TMOD 启动控制寄存器 TCON 中断允许/屏蔽控制寄存器 IE 中断优先级控制寄存器 IP,讨论与定时/计数器有关的专用寄存器,定时初值、计数初值的计算,定时/计数器的计数器工作方式,减 1 计数器,加 1 计数器,初值 + 1 全 1 + 1 全 0，产生溢出中断,初值 - 1 全 0 - 1 全 1，产生溢出中断,注: 8253 用此方式。,注: MCS - 51 用此方式。,注: MCS - 51 需根据定时、计数值 求定时初值、计数初值。,定时初值、计数初值的计算,计数初值的计算,计算公式： X = M N,其中：M 计数最大值，即 28、213、216 N 实际计数值,定时初值的计算,计算公式： X (us)=( M N)T,其中：M 计数最大值，即 28、213、216 N 实际定时值 T 时钟周期的 12 倍,定时/计数器的应用,在 P1.1 输出周期为 2ms 的方波。,1ms,1ms,t,v,定时器选用 T1 工作方式 方式 0 主频选用 12M,定时初值计算 ( 定时1ms，设时钟12MHz ),X = (M N)T = (213 1000) 1us = 11100000 11000B,串行通信的基本知识,串行通信的基本通信方式 串行通信中的数据传送方式 并行/串行变换及串行接口,串行通信的基本通信方式,串行通信协议,异步协议,同步协议,数据可顺次地出现在数据流中，数据 间的相对延迟没有专门的时钟来控制。,数据流中顺次出现的数据由一个主数 据时钟来管理，以一定的时间间隔出现。,串行通信的基本通信方式,异步串行通信协议中的位定义,同步串行通信协议中的字节定义,0,1,0/1,起始位,停止位,数据位,（位同步）,0/1,0/1,同步字节,数据字节,（字节同步）,串行通信的基本通信方式,异步传送方式,异步传送的特点,异步传送的格式,数据在线路上的传送不是连续的 收发双方各用自已的时钟源控制接收和发送,起始位 1 bit，0 电平 数据位 N bit，有效电平 校验位 1 bit，与数据位中的值有关，可不用 停止位 1 2bit，1 电平,注：传送字符由 4 部分组成,串行通信的基本通信方式,异步传送方式（续）,异步传送中的数据位,收发端必顺采用相同的异步传送格式 收发端必顺采用相近的速率（波特率）,收发端的一致性特点,7 bit 数据位格式 8 bit 数据位格式,注: 数据位格式由工作方式确定,串行通信的基本通信方式,同步传送方式,同步传送的特点,同步传送的格式,数据在线路上的传送是连续的,同步字符块 由 N 字节数据组成 数据块 由 M 长度的字节数据组成,注：同步字符和数据块由协议确定,串行通信的基本通信方式,异步、同步传送比较,异步,同步,用位作为收发字符的同步信号 相对效率低,用字节作为收发数据块的同步信号, 相对效率高,注：传送数据量少时用串行异步方式 传送数据量多时用串行同步方式,MCS-51单片机的指令系统,1: 指令和指令程序 2: 寻址方式 3: 数据传送指令 4: 算术运算指令 5: 逻辑运算及移位指令 6: 控制转移指令 7: 布尔变量操作指令（位操作）,3、基本的汇编,MCS-51单片机的寻址方式,寻址 寻找操作数存放的地方,寄存器寻址方式,立即寻址方式,存储器寻址方式,位寻址方式,直接寻址方式 寄存器间接寻址方式 变址寻址方式 相对寻址方式,内部RAM单元之间的数据传送指令 MOV,MOV 指令的操作数传送原则,累加器 A 寻址,Ri 间接寻址,direct 直接寻址,Rn 工作寄存器寻址,#data 立即数寻址,内部RAM单元之间的数据传送指令 MOV,MOV 指令应用中的问题（累加器 A 作桥粱）,MOV Rn，Rn,MOV Ri，Rn,MOV Ri， Ri,MOV A，Rn MOV Rn，A,MOV A，Rn MOV Ri，A,MOV Rn ，Ri,MOV A， Ri MOV Rn ，A,MOV A， Ri MOV Ri ，A,错误,正确,外部存储器( RAM、ROM )的数据传送指令 MOV、MOVC、MOVX,外部存储器 16 位地址值传送指令（ 1 条）,访问外部 ROM 存储器的指令（ 2 条）,MOV DPTR，#data16 ；DPTR 外部 RAM、ROM的 16 位地址值,MOVC A，A + DPTR ；A （A+DPTR） 数据指针 MOVC A，A + PC ；PC PC + 1、A （A+PC）程序指针,MOVC A，A + PC 指令的应用,程序,1000H：MOV A，#10H ；A = 10H 1002H：MOVC A，A+PC,表项,1010H：02H 1011H：04H 1012H：06H 1013H：08H,A （A+PC）、A = 08H,结果,; PC PC+1、PC = 1003H、A + PC = 1013H,注: 表项地址范围为 1003H 1003H + FFH,MOVC A，A + DPTR 指令的应用,程序,1000H：MOV A，#01H ；A = 01H 1002H：MOV DPTR，#6000H ；DPTR = 6000H 1005H：MOVC A，A+DPTR ；A+DPTR = 6001H,表项,6000H：0AH 6001H：0BH 6002H：0CH,A （A+DPTR）、A = 0BH,结果,注: 表项地址范围为 0000H FFFFH,控制转移指令,无条件转移指令 条件转移指令 子程序调用及返回指令 空操作指令,无条件长转移指令 LJMP,格式,特点,应用,LJMP addr16 ；PC目的 addr16,程序计数器 PC 的目的地址为 16 位立即数 为 3 字节指令，02H、addr 高 8 位、addr 低 8 位,指令中用符号地址表示，汇编时获得 16 位真值 可转移 PC 的 64KB 范围，即可访问片外ROM,无条件绝对转移指令 AJMP,格式,特点,应用,AJMP addr11 ；PC PC + 2、 PC100 addr11,PC目的为16位，即高 5 位原数及低 11 位立即数 PC的目的地址的获得 先：PC PC + 2 有：PC1511，a10a0 addr11 为 2 字节指令， a10 a9 a800001 、 a7 a0,可转移程序存储器的 2KB 范围（211 = 2K）,LJMP、 AJMP 指令比较,指令字节数,指令寻址范围,AJMP 2 字节指令 LJMP 3 字节指令,AJMP 2KB 寻址范围 LJMP 64KB 寻址范围,指令操作码,AJMP a10 a9 a800001 LJMP 00000010,无条件短转移指令 SJMP,格式,特点,应用,SJMP rel ；PC PC + 2、PC PC + rel,rel 为 1 字节相对增量地址，范围为 128 +127 SJMP 为 2 字节指令，80H（码）、rel（数）,PC目的 = PC源 + 2 + rel PC目的 = PC当前 + rel,无条件变址转移指令 JMP,格式,特点,应用,JMP A + DPTR ；PC目的 A + DPTR,称 DPTR 中的值为基址，A 中的值为变址 PC目的 为 16 位地址值,多用于多路分支程序，各分支程序有等优先权， 同 C 语言中的 swich 语句,MOVC A，A + DPTR JMP A + DPTR,指令比较,MOVC A，A + DPTR ；A = ( A + DPTR ),查表指令,跳转指令,JMP A + DPTR ；PC目的 = A+DPTR,注：指令的应用在程序设计中讲,汇编语言中的伪指令,伪指令对汇编源程序进行管理是必须的， 但汇编后不产生机器码，主要有如下伪指令。,ORG 汇编起始地址伪指令 END 汇编结束伪指令 EQU 等值定义伪指令 DATA 地址数据赋值伪指令 DB 程序存储器字节数据类型定义伪指令 DW 程序存储器字数据类型定义伪指令 DS 程序存储器地址保留量定义伪指令 BIT 位地址符号定义伪指令,分支程序设计,N 路分支程序，根据工作寄存器 R3 中的值确定执行分支功能程序段。,分析,用比较条件转换指令 CJNE R3，#data，rel ， 当 R3 #data 时转移，此法编程简单， 但问题是谁先比较谁快，谁后比较谁就慢。,为解决判断时间不一致问题，可采用转移地址 查表法用变址寻址转移指令 JMP A + DPTR， 即将 R3 的值放入 A，将 R3 值所对应的功能程序 段指针放入 DPTR单元， 这样解决快慢不均问题。,R3 0,R3 1,R3 2,R3 N,N,N,N,N,转向BR0,转向BR1,转向BR2,转向BRN,Y,Y,Y,Y,A = R3,DPTR = 表首地址,JMP A + DPTR,MOVC A, A +DPTR,BR0,BR1,BR2,BRN,流程,分支程序设计,N 路分支程序设计讨论,问题,全部分支程序总机器码字节数小于256,全部分支程序总机器码字节数大于255,转移地址表 BRTAB：DB BR0 BRTAB . DB BRn - BRTAB,转移地址 BRTAB：AJMP BR0 . AJMP BRn,N 路分支程序设计讨论,128 分支程序设计,MOV A，R3 RL A ；A = A * 2 MOV DPTR，#BRTAB JMP A + DPTR BRTAB：AJMP BR0 ；为 2 字节指令 AJMP BR1 . AJMP BR127,问: 若分支程序的入口地址在 64 K 范围内分布 最多能完成多少路分支,循环程序设计,程序计数器特点,根据循环计数器中的值确定 PC 转向,从 BLOCK 单元开始存放一组无符号数据， 数据块长度放在 LEN 单元中，编写一个求和程 序，将和存入 SUM 单元，设和不超过一字节。,分析,在循环体中，存放数据块的地址用间址表示， 根据减 1 计数器中值是否为 0 作退出循环体的 条件。,A = 0,R2 = (20H),R1 = #22H,A = A + (R1),R2 = R2 -1,R2 = 0,(21H) = A,20H,21H,22H,块长度,N,R1 = R1 + 1,流程,循环程序设计,LEN,SUM,循环程序设计,编程,LEN DATA 20H ; 20H单元存放数据块长度值 SUM DATA 21H ; 21H单元存放数据累加和 BLOCK DATA 22H ; 22H单元为数据块首址 CLR A ; A 存放累加和，先清 0 MOV R2，LEN ; R2 为数据块长度计数器 MOV R1，#BLOCK ; R1为数据块指针 LOOP: ADD A，R1 ; 循环累加 INC R1 ; 修改数据块指针 DJNZ R2，LOOP ; 若计数器不为 0，循环 MOV SUM，A ; 若计数器为 0，存累加和,查表程序设计,将 16 进制数转换为 ASCII码，设 16 进制数存放 在 R0 的低 4 位，转换后的 ASCII 码放入 R0 中。,分析,应用专用查表指令 MOVC A，A+DPTR，表首 地址赋给 DPTR，表项赋给 A，查表结果赋给 A。,应用专用查表指令 MOVC A，A+PC，表首 地址赋给 PC，表项赋给 A，查表结果赋给 A。,注: A+DPTR 和 A+PC 的应用特点,查表程序设计,编程 1（ MOVC A, A+PC ）,MOV A，R0 ANL A，#0FH ; 表项位置从0 15 ADD A，#1 ; PC 影响的地址调整 MOVC A，A+PC MOV R0，A ; 该指令为 1 字节指令 ASCTB: DB “0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F”,注: 由于PC = PC+1的自动性，很难掌握地址调整,4、单片机c语言编程,基本C语言 考虑单片机资源 硬件化的C语言 C与汇编的联合编程,在某引脚输出高电平的编程方法：（比如P1.3（PIN4）引脚） #include /该头文档中有单片机内部资源的符号化定义，其中包含P1.3 void main( void ) /void 表示没有输入参数，也没有函数返值，这入单片机运行的复位入口 P13 = 1; /给P13赋值1，引脚P1.3就能输出高电平VCC While( 1 ); /死循环，相当 LOOP: goto LOOP; 注意：P0的每个引脚要输出高电平时，必须外接上拉电阻（如4K7）至VCC电源。,在某引脚输出方波编程方法：（比如P3.1引脚） #include /该头文档中有单片机内部资源的符号化定义，其中包含P3.1 void main( void ) /void 表示没有输入参数，也没有函数返值，这入单片机运行的复位入口 While( 1 ) /非零表示真，如果为真则执行下面循环体的语句 P31 = 1; /给P31赋值1，引脚P3.1就能输出高电平VCC P3_1 = 0; /给P31赋值0，引脚P3.1就能输出低电平GND /由于一直为真，所以不断输出高、低、高、低，从而形成方波 ,十字路口交通灯 如果一个单位时间为1秒，这里设定的十字路口交通灯按如下方式四个步骤循环工作： 60个单位时间，南北红，东西绿； 10个单位时间，南北红，东西黄； 60个单位时间，南北绿，东西红； 10个单位时间，南北黄，东西红；,用P1端口的6个引脚控制交通灯，高电平灯亮，低电平灯灭。 #include /sbit用来定义一个符号位地址，方便编程，提高可读性，和可移植性 sbit SNRed =P10; /南北方向红灯 sbit SNYellow =P11; /南北方向黄灯 sbit SNGreen =P12; /南北方向绿灯 sbit EWRed =P13; /东西方向红灯 sbit EWYellow =P14; /东西方向黄灯 sbit EWGreen =P15; /东西方向绿灯 void Delay1Unit( void ) /* 用软件产生延时一个单位时间 */ unsigned int i, j; for( i=0; i1000; i+ ) for( j0; j1000; j+ ); /通过实测，调整j循环次数,产生1ms延时 /还可以通过生成汇编程序来计算指令周期数，结合晶体频率来调整j循环次数，接近1ms ,/* 延时n个单位时间 */ void Delay( unsigned int n ) for( ; n!=0; n- ) Delay1Unit(); void main( void ) while( 1 ) SNRed=0; SNYellow=0; SNGreen=1; EWRed=1; EWYellow=0; EWGreen=0; Delay( 60 ); SNRed=0; SNYellow=1; SNGreen=0; EWRed=1; EWYellow=0; EWGreen=0; Delay( 10 ); SNRed=1; SNYellow=0; SNGreen=0; EWRed=0; EWYellow=0; EWGreen=1; Delay( 60 ); SNRed=1; SNYellow=0; SNGreen=0; EWRed=0; EWYellow=1; EWGreen=0; Delay( 10 ); ,中断服务函数的编写： void 函数名（void）Interrupt 中断号 using 寄存器组号 注：中断函数不能有返回值和形式参数。,void myinterrupt(void) interrupt 0 using 2 / 中断处理 ,data:直接内存访问数据存储器（内部RAM） bdata：可位寻址的数据存储器（内部RAM） idata：间接寻址的内部数据存储器（内部RAM） pdata：分页的外部存储器(用 movx ri 指令访问) xdata：外部数据存储器(用 movx dptr 指令访问) code：代码数据存储器(用 movc a+dptr 指令访问) 例如：data int i； xdata char j;,单片机的数据属性限制（存储器类型）：,C8051F020的结构 C8051F020的特点 C8051F020的应用,5、 C8051F020简介,C8051F020的结构：,封装：TQFP100/64,C8051F020的特点（一）：,C8051内核 64kB Flash 程序存贮器 4352B的数据存贮器(另 可扩展64kB) ISP（在系统编程） JTAG（边界扫描）非 侵入式在线调试 内置可编程振荡器,C8051F020的特点（二）：,25MHz的时钟(25MIPS) 流水式指令结构（70% 的单指令1至2个周期） 低电压工作（2.73.6V） 8字节宽的端口I/O (5V) 5 个通用16 位计数器/ 定时器 两个UART 串口 交叉开关,C8051F020的特点（三）：,专用的看门狗定时器 精确的VDD 监视器和 欠压检测器 实时时钟方式(RTC) 22 个矢量中断源 SMBus(I2CTM 兼容) 和 SPITM串口 计数器/定时器阵列有5 个捕捉/比较模块,C8051F020的特点（四）：,8通道 12bit A/D, 100ksps,单端或差分输入，程控增益放大器，内置温度传感器 8通道 8bit A/D, 500ksps, 程控增益放大器， 2通道12bit D/A, 100s, 可同步输出 电压基准 两个模拟电压比较器,C8051F020的特点（四）：,SOC (System On Chip),另：有兼容的100MHz的C8051F120,C8051F020的存贮器组织：,例：C8051F020中A/D相关的寄存器：,基于C8051F020的单片机通用系统,单片机通用系统的组成： (1)MCU；(2)显示(数码管8位、字符/图形液晶接口)； (3)键盘(48键)；(4)8路A/D；(5)双路D/A； (6)64k程序存贮器；(7)64k数据存贮器； (8)RS232C/RS485通信口； (9)继电器输出(2个) ； (10)拔码开关或跳线； (11)LED灯(8个)； (12)EEPROM/复位/日历；(13)复位按钮。,基于C8051F020的单片机通用系统,C8051F020,图形液晶模块/字符液晶模块/ 8位数码显示,键盘(48键),64k RAM,8个LED灯,2个继电器,双RS232/485,8个拔码跳线,EEPROM日历/复位,复位按钮,基本开发工具和开发流程： Keil uvision;(参考资料) Cygnal IDE