单片微机原理与接口技术v042课件

单片微机原理与接口技术,主 讲： 王晓荣 Email： 参考教材：例说51单片机（第3版）（C语言版） 南工大测控QQ群: 90783283,D301实验室网络设置,无线网络：D301_2、D301_3、D301_4 无线网络密码：D301D303 入网登录账号：zdh25 入网登录密码： 301303,目录,第一章 单片机系统设计入门 第二章 深入探讨单片机系统硬件设计 第三章 内部RAM存储空间 第四章 MCS51指令系统 第五章 伪指令 第六章 输出口的应用 第七章 输入口的应用 第八章 外部RAM的扩展,目录,第九章 中断的应用 第十章 定时器/计数器的应用 第十一章 串行口的应用 第十二章 C程序设计规范 第十三章 STC89C52RC 第十四章 液晶显示技术 第十五章 DS18B20温度传感器,第一章 单片机系统设计入门,1,什么是单片机,一个单片的微型计算机 英文简写：MCU (Microcontroller Unit),AT89S51芯片文字说明,ATMEL : 公司名 AT89S51: 芯片型号 1-3 24PU： 最大晶振24M,工业级（PC为民用级） 0940A: 09年第40批,STC89C52,STC89C52芯片文字说明,STC : 公司名 89C52RC: 芯片型号39 40C： 最大晶振40M,民用级（I为工业级） PDIP: 封装类型 40：引脚数,STC89C52同AT89S51的区别,STC89C52功能更多，更强。 STC89C52兼容AT89S51的功能。 具体区别，后面会陆续介绍。,单片机系统设计案例,1,单片机系统设计案例,例题：LED_asm 功能：用汇编语言编写程序实现1个LED闪烁，并在学习板上运行。 硬件设计简介 软件设计,硬件设计简介,1,电路图,AT89S51,AT89S51一共有多少个引脚？ 引脚号的确定：缺口朝上，左边最上面的引脚为1号引脚,晶振电路,提供时间基准 晶振频率越高，指令执行速度越快。,复位电路,复位电路后面的课程详细讲。,存储器设置电路,31号引脚接高电平，使用内部ROM；接低电平，不使用内部ROM。,电源,双列直插式芯片的电源引脚一般为： 左下角接地 右上角接电源正极 图中的C6起滤波作用，以后详细讲。,LED电路,LED电路，参考如下：,思考,当P1.0引脚电压为0时，发光LED亮还是灭？ 当P1.0引脚电压为VCC时，发光LED亮还是灭？,电路图,AT89S51硬件电路的最小系统,上述电路图除发光LED电路外的其它电路都是单片机正常工作必不可少的，称为单片机硬件电路的最小系统。,课堂练习,打开42。在学习板电路图中找到单片机最小系统（晶振电路、复位电路、存储器设置电路、电源）的电路图。 透彻理解该部分电路，并利用万用表，在学习板上找到相关元器件。 分析学习板电路图上LED的电路，并在学习板上找到相关元器件。,软件设计,1,课堂练习,参考52，新建一个LED_asm项目。,main.asm,讲解“main.asm”汇编程序,课堂练习,在学习板上实现前4个LED和后4个LED交替闪烁。,课后练习,在学习板上实现： 1P83霹雳灯实验。,版本号,版本号：v0.0.0 当版本号带有第3个数字时，为调试版本，当修改程序时，需保存老版本，并增加该数字的值在新版本上修改。 当程序调试成功，可以发布时，可增加中间的数字，并去掉第3个数字。 当可发布的版本有重大改进，可增加第1个数字。,AT89S51内部结构简介,1,AT89S51的内部结构图,单片机的内部结构,单片机的内部结构主要有以下几部分： CPU （ Central Processing Unit ，中央处理器） ROM （ Read-Only Memory，只读存储器） RAM （ Random Access Memory，随机存取存储器） 其它内部设备,单片机系统设计,单片机系统设计包括： 硬件设计(上图中的绿色部分) 软件设计(上图中的黄色部分) 硬件设计：设计单片机及外部设备的硬件电路 软件设计：用C语言或汇编语言编写程序并烧写到ROM中,CPU,CPU也称为内核 内核为MCS51的单片机统称为51系列单片机 AT89S51、STC89C52均为51系列单片机 CPU的作用 ：读取指令，执行指令,指令5,指令是用不同的二进制代码来表示的。 思考：1字节为8位（bit），请问1字节最多可以表示多少条指令？ MCS51核可识别111条指令。 每条指令的长度为1-3B 。 思考：为什么有些指令超过1个字节呢？,汇编语言,用助记符代替二进制指令代码的语言就是汇编语言。 汇编语言可通过编译生成机器语言，然后烧写到ROM中。,ROM,ROM： 用于存放指令代码 MCS51核可读取（不能写） ROM中的指令代码。 MCS51核通过内部总线读取内部ROM。,例题,打开项目“LED_asm”，观察指令的二进制代码。 点击“ ”，进入调试环境。 点击“ ”，打开“Memory”窗口。 在窗口中“Address”右边的编辑框写入“c:0”，观察保存在ROM中的指令代码。 读懂全部的二进制代码。,思考,上述例题程序在ROM中总共占用多少个字节？ “MOV 0X07, 0X06”指令的含义是？ 参考4，写出“MOV 0X07, 0X06”的二进制代码。,内部存储空间,MCS51核内部存储空间是256个字节 地址范围是：0x00-0xff 其中， 0x00-0x7f 为128B的RAM， 0x80-0xff散布着20多个（不同型号数量不同）专用寄存器（见图）。 专用寄存器：有专门用途的存储单元,例题,打开项目“LED_asm”，观察内部存储空间数据的变化。 在“Memory”窗口中“Address”右边的编辑框写入“d:0”，观察内部存储空间的数据。 看看0x90处的初始值是多少？ 点击“ ”1次，运行1条指令，观察0x90处的变化。,指令周期,每条指令执行时间为1-2个机器周期（乘除指令除外） 1个机器周期 = 12 * 晶振振荡周期,思考,如果晶振选用12MHz，执行1条单片机指令需要多长时间？ 如果晶振选用12MHz，参考4， 计算案例中延时子程序的精确延时时间是多少？ 利用调试环境，观察计算结果是否正确。 如果将#0xFF换成#0x00，精确延时时间是多少？,程序计数器PC,作用：存放CPU将要读取的ROM地址 占用2个字节 默认值为：0x0000 读取ROM1个字节后，PC值自动加1,课堂练习,调试项目“LED_asm”，观察PC值的变化。,内部总线,内部总线分为： 地址总线 数据总线 控制总线,CPU读取ROM中指令的全过程,CPU端： 1.将PC值通过地址总线送出 3.给读ROM控制总线短暂低信号 5.将数据总线数据读至CPU 6.PC值自动加1 ROM端： 2.根据地址选中相应存储单元 4.当有读ROM控制总线有低信号时，将选中的单元数据送数据总线。,内部设备,CPU通过对专用寄存器的读写间接控制内部设备。,外部设备,外部设备通过引脚连接到部分内部设备上 CPU通过对专用寄存器的读写间接控制内部设备，进而控制外部设备。,例题,例题：LED_asm（v0.2版） 功能：对v0.1版作了改进,思考,观察修改指令的二进制代码，看看与修改前有什么不同？,通用寄存器,R0R7称为通用寄存器。 默认情况下， R0R7对应于内部RAM的0x000x07。 使用通用寄存器，代码效率更高。,例题,例题：LED_c 功能：用C语言实现LED的闪烁。,课堂练习,读懂例题的反汇编程序。,课后练习,熟悉keil编程环境，熟悉keil调试环境 熟悉程序的烧录过程。 通过调试程序，熟悉MCS51核的工作原理。 编程实现：利用软件延时实现LED每隔1秒定时闪烁，并在学习板上试验。 用AltiumDesigner画出电路图。 复习：C语言,第二章 深入探讨单片机系统硬件设计,1,第二章 深入探讨单片机系统硬件设计,复位电路 电源电路 LED电路 单片机IO口的内部结构简介,复位电路,1,复位电路,复位电路,单片机9号引脚保持高电平（2.8V）时间超过10ms 时， AT89S51自动复位。 思考：复位电路上电后，9号引脚电压如何变化？请写出电压变化公式。,三个重要公式,复位电路分析,课堂练习,求9号引脚电压值。,一阶微分方程求解,电容电压求解,9号引脚电压,9号引脚电压变化曲线图,电容和电阻的取值,当t=RC时，9号引脚电压约为0.37*VCC 通常：电阻选择10K,电容选择10uF 此时， 9号引脚电压保持高电平（2.8V）时间接近100ms，可以可靠复位。,思考,思考：复位电路可否采用大电阻小电容形式？ 答：也可以。但该电路抗干扰能力差。 思考：如何添加复位键？,课本中添加复位键的方法,电源设计,1,思考,普通5V稳压电源能直接给单片机供电吗？ AT89S51单片机的供电电压：4V-5.5V 我们先研究一下普通稳压电源的内部结构。,稳压电源的内部结构图,（a）是普通稳压电源的内部结构图 （b）是未加电容时输出电压波形图。,添加电容后输出电压波形图,电容越大滤波效果越好（RL为负载电阻）。,电解电容,大容量电容几乎都是电解电容。主要有两种： 铝电解电容 钽电解电容 铝电解电容一般简称：电解电容 钽电解电容一般简称：钽电容,电解电容规格,额定耐压值需大于正常工作电压的2倍。 常见耐压值有： 6.3V、 10V、 16V、 25V、 35V、 50V、 63V、 80V、 100V、 250V、 400V 、 500V、630V。 常见电容值有：0.47uF、 1.0uF、 2.2uF、 3.3uF、 4.7uF、 10uF、 22uF、 33uF、 47uF、 100uF、 220uF、 330uF、 470uF、 680uF、 1000uF、 2200uF、 3300uF、 4700uF、 6800uF,钽电容规格,额定耐压值需大于正常工作电压的2倍。 常见耐压值有： 6.3V、 10V、 16V、 25V、 35V。 常见电容值有：0.47uF、 1.0uF、 2.2uF、 3.3uF、 4.7uF、 10uF、 22uF、 33uF、 47uF、 100uF、 220uF、 330uF、 470uF、 680uF,电解电容,钽电容,电解电容与钽电容比较,电解电容 优点：价格便宜，耐压值高，容量大 缺点：误差大，稳定性差，寿命低。 钽电容 优点：误差小，稳定性高，寿命高。 缺点：价格高，耐压值低,稳压电源能直接给单片机供电吗？,答：不可以，稳压电源的电源电压波动太大，直接给单片机供电，将影响单片机工作的稳定性，甚至会损坏单片机。 一般需添加稳压芯片。,常见的稳压芯片7-10,线性稳压芯片：LM7805，LM1117 开关稳压芯片：LM2596 观察学习板上使用的稳压芯片。,LM7805 7,性能指标 输出电压： +5V 输出电流： 1A (添加散热器可达1.5A) 线性调整率： 100mV 负载调整率： 100mV 输入电压： 8V-15V 淘宝价格： 约0.5元,线性调整率和负载调整率,线性调整率：输入电压变化时输出电压变化指标 负载调整率：负载变化时输出电压变化指标,lm1117-3.3 8,性能指标 输出电压： +3.3V 输出电流： 800mA 线性调整率： 0.2% 负载调整率： 0.4% 输入电压： 4.75V-10V 淘宝价格：约0.2元,Lm2596 5.0 9,性能指标 输出电压： +5.0V 输出电流： 3A 输出电压误差： 4% 输入电压： 7V-40V 效率： 80% 淘宝价格：约2元,关于输出电流,如果系统长期运行，系统中稳压芯片的实际输出电流不能超过额定电流的1/3。,学习板电源电路,下面我们来研究一下，学习板的电源电路。 请同学们拿出学习板，观察学习板电源电路的相关元器件。,学习板电源电路图,思考,为什么稳压芯片两端需加电容？ 答：电源滤波。,电容滤波原理,把电容后面的电路等效为1个等效阻抗。,思考,为什么用两个电容并联？ 这个问题比较复杂，先学习一下基本知识。,电解电容,电解电容并不是理想地呈现容性，也存在很小的电阻和电感。,电解电容的阻抗,电解电容的阻抗,电解电容的电阻和电感非常小，因此，当频率较低时，电解电容呈现容性。 但是，当频率非常高时，电解电容反而呈现感性。,电解电容阻抗随频率变化的图形,思考,根据电流分流定理，思考电解电容对电源信号的影响。,电解电容,结论：电解电容可以滤除电源电路中的低频干扰，但不能滤除高频干扰。 11,12 陶瓷电容感性非常小，可以滤除高频干扰。 独石电容和薄膜电容现在使用越来越少。,贴片陶瓷电容,独石电容,薄膜电容,课堂练习,请画出陶瓷电容阻抗随频率变化的图形，并与电解电容进行比较。,学习板电源电路中的电解电容,思考：C1、C2的作用？ C1的电容值一般大于C2，防止断电后C1放电过快，稳压芯片电压反转损坏芯片。 思考：当外接稳压电源时，C1可以省略吗？,学习板电源电路中的的电容,C3、C4用于滤除高频干扰，该电容的正极需尽可能靠近稳压芯片的管脚。 一般情况下，高频干扰对IC芯片影响较大，而PCB板的走线很容易受环境影响产生高频干扰信号。 解决办法：在每个芯片的输入电源处加一个0.1uF的高频滤波电容，并尽可能靠近芯片的电源正极引脚。,提问：C6的作用是？,LED电路,1,思考,限流电阻取多大比较合适？,LED（Light-Emitting Diode）,LED即发光二极管，一般电流达到3mA以上可正常发光 特性如图，当电压达到约1.7V时，电压变化很小。,限流电阻,为使LED正常发光，例题中的限流电阻不能超过 1K LED的电流最好不要超过100mA，否则容易被烧坏。,思考,限流电阻取100R可以吗？ LED可以反接吗？ 我们还需要进一步熟悉单片机IO口的内部结构。,单片机IO口的内部结构简介,2,单片机IO口简介,单片机有4个输入输出口（P0、 P1、 P2、 P3），每个口8个引脚，共32个引脚均可接LED电路。,思考,AT89S51单片机一共多少个引脚？ 有多少引脚我们已经学过了？ 还剩/P/S/E/N引脚和ALE引脚没学过。 这两个引脚现在已经很少使用，后面会简单提及这两个引脚的接法。 下面对P1口的引脚作部分讲解。,单片机P1.x的内部结构,P1.x的内部结构,P1.x主要由1个D锁存器，两个三态门，1个上拉电阻（约30K）和1个场效应管组成。 可实现的功能：写引脚，读引脚，读锁存器。 今天，我们仅研究写引脚。,P1.x的D锁存器,D锁存器的工作原理。 D: 接内部数据总线（共8根）中的1根 CL：由“写RAM”控制总线 + 地址总线共同得到锁存信号。,写引脚举例,指令：MOV 0x90, #0xfe CPU端： 1. CPU将#0xfe送内部数据总线 3. CPU将#0x90送地址总线 4. CPU给“写RAM”控制总线控制信号 P1.0引脚： 2. D锁存器的D端得到信号“0” 5. D锁存器的CL端得到上升沿信号 6. D锁存器的/Q端锁存为信号“1” 7. 场效应管导通，P1.0引脚呈现电压0,AT89S51引脚的驱动能力,当引脚流过的电流过大时，容易引起单片机工作不稳定，甚至损毁。 AT89S51引脚的驱动能力： P0口-P3口的每个引脚： 10mA P1口- P3口的8个引脚合计： 15mA P0口的8个引脚合计： 26mA,STC89C52引脚的驱动能力,STC89C52引脚的驱动能力： P0口的每个引脚： 12mA P1口-P3口的每个引脚： 6mA 参见44P62,回答思考题,限流电阻取100R可以吗？ 答：不可以，超过AT89S51芯片引脚的驱动能力。 当该芯片P1口仅接1个LED时，限流电阻一般可取为：330R 1K 。 LED可以反接吗？ 答：不可以，由于内部上拉电阻较大，使电流太小， LED不亮。,LED电路,思考,限流电阻取500R可以吗？ 答：可以取470R或510R 6 ，最好不要取500R， 500R的电阻不好买，价格较高,第二章课后练习,用学习板实现十字路口交通灯系统，其中，绿灯切换为红灯前用黄灯过渡1秒钟（用汇编语言和C语言两种语言编写） 。熟悉电解电容的特性和低频滤波功能。 熟悉陶瓷电容的特性和高频滤波功能。 熟悉电容的相关公式。 熟悉IO口的内部结构。,第三章 内部RAM存储空间,6,第三章 内部RAM存储空间,内部RAM区 通用寄存器区 位寻址区 堆栈区 普通存储区 专用寄存器区 位寻址区相关指令,AT89S51的内部结构图,内部RAM存储空间,内部RAM存储空间,内部RAM存储空间分为两部分： 内部RAM区 专用寄存器区 内部RAM区：128B（0x00-0x7f） 专用寄存器区：散布着若干个专用寄存器。 专用寄存器区的剩余空间未被使用。,内部RAM,内部RAM又分为： 通用寄存器区 位寻址区 堆栈区 普通存储区,内部RAM,通用寄存器区,R0-R7共4组（0组，1组，2组，3组） 地址分别为：0x00-0x07， 0x08-0x0f， 0x10-0x17， 0x18-0x1f 上电复位后，默认使用第0组通用寄存器。,例题,观察例题LED_asm(v0.2版)调试过程中通用寄存器区值的变化。,MOV P1, #0xfe,为便于编写对专用寄存器的读写操作指令，专用寄存器均可用特定的符号代替专用寄存器的地址。 在汇编时，自动将符号转换为相应的地址值。 观察该指令代码与上次课例题相应的指令代码是否相同。,MOV R7, #0xff,观察该指令代码与上次课例题相应的指令代码是否相同。 观察该指令执行后，RAM的变化与上次课例题是否相同。 结论：用不同的指令，实现了相同的运行结果。,两条指令代码的区别4,MOV direct，#data 指令代码：75H 操作内容：directdata 字节数： 3 机器周期：2 MOV Rn, #data 指令代码：0x780x7F 操作内容：Rndata，n07 字节数： 2 机器周期：1,两条指令代码的区别,第1条指令可以写整个内部RAM空间 第2条指令只能写通用寄存器 第2条指令效率更高：占用空间小，执行速度快。 一般子程序中的临时变量多使用通用寄存器。,通用寄存器组,在子程序调用时，如果主程序中已经使用了通用寄存器，在子程序中使用同样的通用寄存器后，再返回会引起错误。 为什么？怎么解决？ 子程序调用时，可以改变寄存器的组号。 通用寄存器组号的更改通过写专用寄存器PSW（程序状态字）实现。,PSW（0D0H）,P: 奇偶校验位（自动变化） CY: 进位标志（自动变化）；位累加器 RS0、RS1: 寄存器组选择位,课堂练习,写出改用第1组通用寄存器的指令。 答：MOV PSW, #0X08,课堂练习,观察下列指令执行后内部RAM的变化： MOV A, #0X08 MOV PSW, A SETB C CLR RS0 SETB RS1 MOV R2， #0X55,间接寻址,通用寄存器中的R0、R1还支持间接寻址。,课堂练习,观察下列指令执行后内部RAM的变化： MOV R0， #0x30 MOV R0， #0x55 试试看以下指令是否错误？为什么？ MOV R2， #0x55 (R2错误) MOV 0x00， #0x55,课堂练习,观察下列指令执行后PSW的值： MOV A, #0X10 MOV PSW, A 观察下列指令执行后内部RAM的变化： MOV PSW， #0X08 MOV R2， #0X55,提问,AT89S51的内部RAM空间是多大？ AT89S51的内部RAM是多大？ AT89S51的内部RAM分为几个区？ 通用寄存器共几组？每组几个？ 哪些通用寄存器可间接寻址？,STC的内部RAM,STC的内部RAM为512B。 STC的内部RAM中有128B，读写方式同AT89S51相同。其余字节的读写方式以后介绍。,位寻址区,1,位寻址区,内部RAM中，0x20-0x2f共16个单元可以进行位操作，且有专门的位地址。 专用寄存器区也有11个专用寄存器可以进行位操作，且有专门的位地址。 PSW、P0、 P1、 P2、 P3都可位操作。 指令系统中与位操作相关的指令有17条。见20第三章P68,内部RAM中位寻址区位地址,从0x20.0-0x2f.7共128位，位地址为：0x00-0x7f。,位寻址区的位地址(部分),思考：空白处的位地址,思考,0x22.4的位地址是？ 0x2f.0的位地址是？ 答：0x14,0x78,11个专用寄存器位地址,位操作的相关指令,1,位操作的相关指令,位传送指令 2条 位修改指令 6条 位逻辑与指令 2条 位逻辑或指令 2条 位条件转移指令 5条,位传送指令,MOV C，bit MOV bit，C,课堂练习,下列关于位操作的指令正确吗？ MOV C， 0x20.7 MOV 0x90， C MOV C， #0x01 MOV C ， 0x90.0 MOV C ， 0xc0 MOV 0x01 ， 0x02 答： ,课堂练习,观察下列指令执行后内部RAM的变化: MOV 0x20 ，#0x55 MOV C，0x01 MOV 0x90，C MOV C， 0x20.0 MOV P1.0 ，C,课堂练习,写出将0x20.1中的值传送到0x20.0中的指令。 答： MOV C, 0x20.1 MOV 0x20.0, C,位修改指令,CLR C CLR bit CPL C CPL bit SETB C SETB bit,课堂练习,观察下列指令执行后内部RAM的变化: MOV 0x20 ，#0x55 CPL 0x20 SETB C CLR 0x20.6 SETB 0x07 CLR C,课堂练习,使用位修改指令，改进第1个例题，并在学习板上实现。,位逻辑与指令,ANL C,bit (相与) ANL C,/bit （取反，相与）,课堂练习,观察下列指令执行后内部RAM的变化: SETB C ANL C, 0x00 SETB C ANL C, /0x00,位逻辑或指令,ORL C，bit ORL C，/bit,课堂练习,观察下列指令执行后内部RAM的变化: ORL C, /0x00 CLR C ORL C, 0x00,位条件转移指令,JC rel ；如Cy=1，转移 JNC rel ；如Cy=0，转移 JB bit，rel；如bit =1，转移 JNB bit，rel；如bit =0，转移 JBC bit，rel；如bit =1，转移， 并清0 Rel（偏移量）,JC rel,指令代码：40H 操作内容： 若(C)1，则PC(PC)+2 若(C)1，则PC(PC)+2+rel 字节数： 2,关于rel,rel占用1个字节，因此跳转范围受到限制。 写汇编程序时，可以用标号代替rel，汇编时，该标号会被计算好的rel值。,课堂练习,打开案例“JC指令”，先看懂程序，然后输入不同的R0值调试程序，观察运行结果。 案例中用到新的指令：“CJNE A，dircet，rel ”请参考4自学,例题,熟悉例题（LED_c）的反汇编程序,C语言与汇编语言比较,C语言优点： 可读性好 移植性好 编写容易 汇编语言优点： 代码效率高 C语言成为主流，但学习汇编语言有利于熟悉微机原理和更好地编写C语言程序,堆栈区,1,堆栈区,作用：子程序或中断程序调用时保护断点和保护现场 堆栈区的地址： 0x08-0x7f（默认） 堆栈区的大小可通过改变SP的值来实现。 SP（0x81）：堆栈指针，默认值是0x07 通过课堂练习来熟悉SP和堆栈区的作用。,课堂练习,观察例题“LED_asm（v0.2版）” 的RAM变化 添加指令“MOV SP, #0X60”后，观察RAM的变化。,课堂练习,观察“堆栈区”例题的RAM变化 例题中涉及新的指令，请参考4,子程序（中断程序）调用过程,汇编程序： 子程序（中断程序）调用时，自动保护断点，人工保护现场； 子程序（中断程序）退出时，人工恢复现场，自动恢复断点。 C程序：全部自动保护,普通存储区,1,普通存储区,内部RAM均可作为普通存储区。 熟悉普通存储区的相关指令。（direct）,累加器A,累加器A是使用最频繁的寄存器，与A相关的指令最多。 熟悉与累加器A相关的指令。,专用寄存器,思考：我们已经学过的专用寄存器有哪些？ 答：P0， P1， P2， P3，PSW，SP, PC，ACC 其余专用寄存器我们会陆续学习,第三章课后练习,熟悉内部RAM存储空间。 参考4-5，理解位操作指令，熟悉其余汇编指令。 用学习板实现十字路口交通灯系统，其中，绿灯切换为红灯前用黄灯过渡1秒钟（用C语言编写，并熟悉其反汇编程序）。,回答问题,电容的滤波原理 复位电路原理 MOV P1, #0xfe的执行过程 子程序调用时，内存变化情况,第四章 MCS51指令系统,1,第四章 MCS51指令系统,数据传送类指令（28条） 算术运算类指令（24条） 逻辑操作类指令（25条） 控制转移类指令（17条） 位操作类指令（17条）,MCS51指令系统,MCS51指令系统共111条指令，按功能分为五类： 数据传送类指令（28条） 算术运算类指令（24条） 逻辑操作类指令（25条） 控制转移类指令（17条） 位操作类指令（17条）,数据传送类指令（28条）,1,以A为目的操作数的指令,MOV A，Rn MOV A， Ri MOV A，direct MOV A，#data,A与ACC,观察和思考下面指令的区别： MOV ACC , #0x33 MOV A , #0x33 答：2条指令不同，但效果相同。第1条指令等同于： MOV 0xE0 , #0x33；第2条指令代码效率更高。,MOV A， Ri,为间接寻址标识。 内部RAM空间的间接寻址不能寻址专用寄存器区。,STC89C52的内部RAM,STC89C52内部有512B的RAM AT89S52内部有256B的RAM AT89S52内部RAM中低128B的读写方法同AT89S51，高128B的读写方法只能采用间接寻址。 STC89C52内部RAM中低256B的读写方法同AT89S52 ，高256B的读写方法以后介绍 。,AT89S52高128BRAM读写方法,汇编： MOV A， Ri MOV Ri， A C语言： unsigned char idata test;,课堂练习,观察下列程序的反汇编代码： unsigned char t1; unsigned int data t2; unsigned int idata t3; t1 = 0x11; t2 = 0x2222; t3 = 0x3333;,以Rn为目的操作数的指令,MOV Rn ，A MOV Rn ，direct MOV Rn ，#data,课堂练习,写出将R2中的内容转到R1中的指令。,以direct为目的操作数的指令,MOV direct，A MOV direct，Rn MOV direct1，direct2 MOV direct，Ri MOV direct，#data,以寄存器间接地址为目的操作数的指令,MOV Ri，A MOV Ri，direct MOV Ri，#data,16位地址传送指令,MOV DPTR，#data16,DPTR,DPTR是16位的专用寄存器， 用于存放16位地址，后面会详细讲。 它由2个8位专用寄存器组成： DPL （0x82） DPH（0x83） 上述也可写成： MOV DPH，#data MOV DPL，#data,堆栈操作指令,PUSH direct POP direct,课堂练习,将PSW中的内容读入A,下列指令正确的是： （1） MOV A, PSW （2） MOV A, 0D0H （3） MOV R0, #0D0H MOV A, R0 （4） PUSH PSW POP ACC 答： （1） （2） （4）,外部RAM传送指令（后面详细讲）,MOVX A，DPTR MOVX A，Ri MOVX DPTR，A MOVX Ri ，A,查表指令（后面详细讲）,MOVC A，A+PC MOVC A，A+DPTR,字节交换指令,XCH A，Rn XCH A，direct XCH A，Ri XCHD A，Ri ;半字节交换,课堂练习,编写程序，测试字节交换指令和半字节交换指令,算术运算类指令（24条）,1,加法指令,ADD A，Rn ADD A，direct ADD A，Ri ADD A，#data ADDC A，Rn ;带进位标志加 ADDC A，direct ADDC A，Ri ADDC A，#data,加法指令说明,所有加法指令都有A参与，且结果存于A中。 加法指令对所有的标志位（Cy、Ac、OV、P）都有影响。,加法指令对标志位的影响,如果有溢出（位7有进位），则Cy=1，否则Cy=0 如果有符号数有溢出（位6有进位，位7没有进位，或者位7有进位，位6没有进位），则OV=1 ，否则OV=0 如果位3有进位（已很少使用，可不学），Ac=1，否则Ac=0,课堂练习,观察下面指令运行后，RAM的变化： MOV A, #0xff ADD A, #0x02 结果：PSW = 0xc1；A = 1 观察下面指令运行后，RAM的变化： MOV A, #0x7f ADD A, #0x02 结果：PSW = 0x44 ；A = 0x81,课堂练习,观察下面指令运行后，RAM的变化： MOV A, #0xff ADD A, #0xff 结果：PSW = 0xc1 ；A = 0xfe 观察下面指令运行后，RAM的变化： MOV A, #0xf0 ADD A, #0x81 结果：PSW = 0x84 ；A = 0x71,课堂练习,下列指令执行后， ，RAM的变化 SETB C MOV A,0x50 ADD A, 0x50 ADDC A, 0x50 答: A = 0xf0,思考,如果1个单元（单字节）用于存放无符号整数（正整数），该单元可存放值的范围是？ 答：0255 如果2个单元（双字节）用于存放无符号整数（正整数），该单元可存放值的范围是？ 答：065536,例题,双字节无符号加法。,思考,如果用补码表示有符号整数（整数）， 1个单元（单字节）可存放值的范围是？ 答：-128127,补码,补码的最高位为符号位，“0”，表示正数，“1” 表示负数 下面举几个补码的例子，请大家思考补码是如何表示的： 0xff代表-1 0xf0代表-16 0x80代表-128 0x7f代表+127,思考,连续2个单元（双字节）中，如果存放的是有符号整数， 值的范围是？ 答：-3276832767,例题,双字节有符号加法。,课堂练习,编程实现单字节有符号加法，结果存在两个单元中。,增1指令,INC A INC Rn INC direct INC Ri INC DPTR,课堂练习,下面指令执行后，A = ? MOV A, #0x33 INC A 下面指令执行后，A = ? CY = ? MOV A, #0xff INC A,增1指令,增1指令不影响标志位(除P外)。,十进制调整指令,DA A 对压缩的BCD码（一个字节存放2位BCD码）的加法结果进行十进制调整。 BCD码现在已经很少使用。,例题,观察和分析下列指令执行后的结果： MOV R7, #0X50 MOV A, #0X50 ADD A, R7 DA A 最后两条指令合在一起相当于压缩BCD码的加法。 结果为： A = 0；CY = 1,课堂练习,观察和分析下列指令执行后的结果: MOV 0x60,#0x2B MOV 0x61,#0x61 CLR C MOV A,#0x91 SUBB A, 0x60 ADD A, 0x61 DA A 答： A = 0x27； CY = 1,带借位减法指令,SUBB A，Rn ；A = A Rn - Cy SUBB A，direct SUBB A，Ri SUBB A，#data,对标志的影响,如果位7需借位则Cy置1，否则Cy清0； 如果位6借位而位7不借位，或者位7借位而位6不借位，则溢出标志位OV置“1”，否则OV清“0”。 如果位3需借位则Ac置1，否则Ac清0；,课堂练习,观察下面指令运行后的结果： MOV A, #0x00 SUBB A, #0x01 结果：PSW = 0xc0；A = 0xff 观察下面指令运行后，RAM的变化： MOV A, #0x7f SUBB A, #0x80 结果：PSW = 0x84 ；A = 0xff,减1指令,DEC A DEC Rn DEC direct DEC Ri,减1指令,减1指令不影响标志位(除P外)。,乘法指令,MUL AB 积的低字节在累加器A中，高字节在B中。 如果积大于255，则OV置1，否则OV清0。Cy标志总是清0。,除法指令,DIV AB 指令执行后，商（整数）存于A中，余数存于B中，Cy和OV清“0”。 如果B的内容为0（即除数为0），指令执行后，A、B中内容不定，OV置1。,例题,双字节无符号乘法。,逻辑操作类指令（25条）,1,逻辑与指令,ANL A，Rn ANL A，direct ANL A，#data ANL A，Ri ANL direct，A ANL direct，#data,思考,下列指令实行后的结果： MOV A, #0x07 MOV R7, # 0xfd ANL A，R7 答：A = 0x05,逻辑或指令,ORL A，Rn ORL A，direct ORL A，#data ORL A，Ri ORL direct，A ORL direct，#data,思考,下列指令实行后的结果： MOV A, #0x07 MOV R7, # 0xfd ORL A，R7 答：A = 0xff,逻辑异或指令,XRL A，Rn XRL A，direct XRL A，#data XRL A，Ri XRL direct，A XRL direct，#data,思考,下列指令实行后的结果： MOV A, #0x07 MOV R7, # 0xfd XRL A，R7 答：A = 0xfa,其它逻辑操作指令,CLR A CPL A RL A RLC A RR A RRC A SWAP A ;高半字节与低半字节互换,思考,下列指令实行后的结果： MOV A, #0x57 SWAP A 答：A = 0x75,控制转移类指令（17条）,1,直接跳转指令,LJMP addr16 PC = addr16 AJMP addr11 PC = PC + 2 PC0-10= addr11 SJMP rel PC = PC + 2 PC = PC + rel,间接跳转指令,JMP A+DPTR PC = A + DPTR 该指令用于实现多分支转移,条件转移指令,JZ rel 若A = 0，PC = PC + 2 + rel 若A != 0， PC = PC + 2 JNZ rel 若A != 0，PC = PC + 2 + rel 若A = 0， PC = PC + 2,比较转移指令,CJNE A， #data，rel 若A = data ，PC = PC + 3; CY = 0 若A data ，PC = PC + 3 + rel; CY = 0 若A data ，PC = PC + 3 + rel; CY = 1 CJNE A， direct，rel CJNE Rn，#data，rel CJNE Ri, #data，rel,减1条件转移指令,DJNE Rn， rel Rn = Rn 1 若Rn != 0， PC = PC + 2 + rel 若Rn = 0， PC = PC + 2 DJNE direct ， rel,调用子程序指令,LCALL addr16 PC = PC + 3 SP = SP + 1 (SP) = PC7-0 SP = SP + 1 (SP) = PC15-8 PC = addr16 ACALL addr11,返回指令,RET ;子程序返回 PC15-8 = (SP) SP = SP - 1 PC7-0 = (SP) SP = SP - 1 RETI ;中断程序返回 除上述功能外，还清除了中断响应时被置1的内部中断优先级寄存器的中断优先级状态,空指令,NOP PC = PC + 1,位操作类指令（17条）,1,位操作类指令,第三章已作介绍。,第四章课后练习,熟悉全部111条指令。 实现双字节无符号减法。 实现双字节有符号减法。 实现双字节无符号除法。,第五章 伪指令,1,汇编语言程序设计概述,程序是指令的有序集合。 汇编语言程序：用汇编语言编写的程序。 汇编语言的两种基本语句： 指令语句 伪指令语句,伪指令,是控制汇编（翻译）过程的一些控制命令。在汇编时没有机器代码与之对应。,伪指令,ORG /汇编起始地址命令 END /汇编终止命令 EQU /标号赋值命令 DB /定义数据字节命令 DW /定义数据字命令 DS /定义存储区命令 BIT /位定义命令,例题,我们先学习一下七段LED数码管，然后讲关于伪指令的例题。,七段LED数码管,1,七段LED数码管,七段LED数码管的内部结构,七段LED数码管,说明,上图中，“6”，“9”通常更习惯添上一横。,七段LED数码管,当采用共阳极七段LED数码管时，显示“0”的代码是：0xc0 思考：显示“1”的代码是？ 思考：显示“2”的代码是？,例题,七段LED数码管+1（C语言）。 七段LED数码管+1（汇编）。 功能：实现1位七段LED数码管显示值自动加一。 硬件图： 打开42 为什么加三极管，下一章详细讲。,DS,定义存储区命令 从指定地址开始，保留指定数目的字节单元作为存储区，供程序运行使用。 例如： TABEL：DS 10 表示从TABEL代表的地址开始，保留10个连续的地址单元。,BIT,位定义命令 例如： LED0 BIT P1.0 功能是把P1.0的位地址赋给变量LED0 。,课堂练习,在最右边的数码管上实现：七段LED数码管+1。 在最右边的数码管上实现：光标循环转动。,第六章 输出口的应用,1,第六章输出口的应用,输出口的内部结构 蜂鸣器 三极管 让蜂鸣器发出声音 让蜂鸣器发出音乐 多个七段LED数码管组合 动态显示技术 继电器,P1口内部结构回顾,1,单片机P1.x的内部结构,30k,P1.x的内部结构,P1.x主要由1个D锁存器，两个三态门，1个上拉电阻（约30K）和1个场效应管组成。 可实现的功能：写引脚，读引脚，读锁存器。,P1.x的D锁存器,D锁存器的工作原理。 D: 接内部数据总线（共8根）中的1根 CL：由“写RAM”控制总线 + 地址总线共同得到锁存信号。,写引脚举例,指令：MOV 0x90, #0xfe CPU端： CPU将#0xfe送内部数据总线 CPU将#0x90送地址总线 CPU给“写RAM”控制总线控制信号 P1.0引脚： D锁存器的D端得到信号“0” D锁存器的CL端得到上升沿信号 D锁存器的/Q端锁存为信号“1” 场效应管导通，P1.0引脚呈现电压0,AT89S51引脚的驱动能力,当引脚流过的电流过大时，容易引起单片机工作不稳定，甚至损毁。 AT89S51引脚的驱动能力： P0口-P3口的每个引脚： 10mA P1口- P3口的8个引脚合计： 15mA P0口的8个引脚合计： 26mA,STC89C52引脚的驱动能力,STC89C52引脚的驱动能力： P0口的每个引脚： 12mA P1口-P3口的每个引脚： 6mA 参见44P62,其它输出口的内部结构,2,其它输出口的内部结构,当作为输出口使用时，P2口、P3口的内部结构同P1口完全相同。 P0口当作为输出口使用时，同P1口的区别只是：没有上拉电阻。,单片机P0.x口的内部结构,蜂鸣器,1,蜂鸣器,蜂鸣器分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器。这里的“源” 是指震荡源。 有源的一通电就会叫； 无源的必须用频率为1K5K的信号才能鸣叫。 蜂鸣器的内阻约为几十R，驱动电压一般1.5V-15V都可以。,有源蜂鸣器,无源蜂鸣器,学习板上的蜂鸣器,学习板上是无源蜂鸣器 用万用表测量学习板上无源蜂鸣器的电阻。,思考,如果给无源蜂鸣器引脚接5V电源，蜂鸣器流过的电流为多大？ 可以用单片机引脚直接驱动吗？ 回答：不可以，电流太大。 一般采用三极管驱动蜂鸣器。 打开参考资料42，看看学习板上蜂鸣器的电路图。,三极管,1,三极管的管脚,三极管的特性曲线,三极管的特性,3个区域：截止区、放大区、饱和区 截止区(VBE 0.7V )：关断状态 (IC=0) 放大区：电流被控状态(IC=IB ) 饱和区：导通状态 举例：三极管开关电路(发射极接1K电阻，基极接100K电阻；将100K电阻降为1K),思考,学习板蜂鸣器电路中三极管IB约为多大？ 学习板蜂鸣器电路中三极管ICE约为多大？ 三极管允许的最大ICE是多少？ 参考13,对13的补充,5551 NPN 160V 600mA 625mW 300MHz 放大倍数30-250 5401 PNP 150V 600mA 625mW 300MHz 放大倍数50-240,让蜂鸣器发出声音,1,例题,利用学习板实现：无源蜂鸣器发出声音。,声音1P240,音频的范围：20HZ200kHZ 人耳辨认的声音： 20kHZ,课本中的蜂鸣器驱动电路,1,驱动电路11P39,说明,同学习板不同的是增加了泄放电阻。 泄放电阻的作用：快速释放BE间储存的少数载流子，使三极管快速关断。 课后练习（选做）：熟悉三极管的结构和原理，理解泄放电阻的作用。 思考：上图基极电流是多大？ 答：约1mA（4.3/3.3k -0.7/3.3k）,驱动电路21P39,说明,思考：左图电阻上的电流是多大？ 答：(5v-0.7v-0.7v)/31k 思考：左图用1个三极管可以吗？ 答：不可以，驱动能力不够 达林顿管：2个9013组合 左图不能用于P0口，为什么？ 右图可以用于P0口。,达林顿管,ULN2003芯片14-15,如果电路中使用的