单片机入门(速成版).ppt

1 1单片机的概念 特点 应用与开发流程 集成在一块芯片上的微型计算机系统 简称单片机 单片机内部集成了中央处理器 程序存储器 数据存储器 并行和串行输入 输出接口 定时器 计数器 中断控制系统等硬件资源 有自己的指令集 8031内核的硬件资源 1个CPU 2个定时器 4个并行口 8位字长 16位宽度程序空间总线 16位宽度外部数据空间总线 32根口线 64K程序空间 64K外部数据空间 128字节RAM空间128字节特殊功能寄存器空间 1 2 2MCS51的总体结构 单片机内部集成了中央处理器 CPU 程序存储器 数据存储器 并行输入输出口 定时器与计数器 中断系统和串行口等功能部件 其内部结构框图如下 1 2 3特殊功能寄存器SFR 在内部数据空间的固定地址 为不同的功能部件预留寄存器 规定其操作方法 合称特殊功能寄存器SFR SpecialFunctionRegisters SFR是用户程序与上述功能部件的接口 地址范围 80H FFH用途 设置功能部件的初始状态和工作方式 查询其状态 启动和停止其运行 特点 1 地址固定 与不同部件对应 操作方式各异 2 复位值复位后 SFR都有固定的初值 称为复位值 所有功能部件处在固定的工作状态 称为复位状态 返回首页 1 3中央处理器 单片机的中央处理器 CPU 具有算术运算和逻辑运算能力 CPU主要由运算部件和控制部件组成 还包括若干个SFR 累加器ACC Accumulator 累加器可用来保存参加运算的数据以及运算的结果 也可用来存放地址 所有的输入输出操作都要用到累加器 1 3 2 1复位电路 必须经过复位之后 单片机才能进入正常工作状态 复位之后 所有SFR取初始值 功能部件处于复位状态 在RST引脚上施加高电平使单片机复位 主电源正常时若RST引脚上出现24个晶振周期以上的高电平 则CPU将复位 直到该引脚变为低电平时开始运行程序 1 3 2 2晶振与时钟产生电路 见P5图1 4 利用单片机XTAL1 19 XTAL2 18 引脚连接工作时钟 外接晶振的频率决定了单片机的工作节拍 其频率上限为12MHz 晶振频率的典型值为6Mhz 12Mhz和11 0592Mhz 机器周期 6个时钟周期 12 f一条指令的指令周期就是执行该指令所需的时间 不同指令的指令周期不同 可为1 4个机器周期 1 3 2 3指令部件 指令部件包括程序计数器PC 指令寄存器 指令译码器和数据指针DPTR 程序计数器PC 16位 64KB程序空间 的存储器 总是保存将要执行的一条指令的地址 具有自动加1的功能 指令寄存器 存放当前正在执行的指令 指令译码器 分析指令的操作码 产生相应的控制信号 数据指针DPTR 16位 64KB外部数据空间 的存储器 用来保存寻址片外数据空间的地址 A 指令系统与汇编 CPU可以执行多种操作 例如算术运算 逻辑运算 数据传送 控制转移 输入输出等等 这些操作用数字代码 称为机器码 来表示 单片机能执行的所有各种机器代码的总和 称为指令系统 是衡量单片机性能的重要指标 机器码格式 机器码的数据编码规则称为指令格式 或机器码格式 每条指令的第1个字节称为操作码 后面附加0 2个操作数 所以指令的字节数为1 2或3 详见P32的表1 5 操作码表示所要执行操作的性质 还隐含获得数据的方法 不同类型指令的操作码必不同 操作数指定操作对象的来源 以及运算结果的保存地址 指令系统综述 MCS51单片机共有111条指令 单字节指令49条 双字节指令49条 三字节指令13条 单机器周期指令64条 双机器周期指令45条 只有乘法和除法指令是四个机器周期指令 汇编语言指令主要由操作码和操作数两部分组成 标号 操作码 目的操作数 源操作数 注释 操作码规定了本语句的功能 操作数提供辅助信息 注解部分可省略 B 程序可访问的空间 用户程序的操作对象可位于程序空间 片内RAM空间 SFR空间和片外RAM空间 程序可访问的空间 续1 1 程序空间 用户程序可将程序存储器空间任意单元的数值送到ACC 实现查表功能 2 片内RAM空间 单片机都有128字节的低端RAM 00 7F 按用法不同分为 工作寄存器区 00 1F 位寻址区 20 2F 普通RAM区 30 7F 有的单片机还有高端RAM 程序可访问的空间 续2 3 SFR空间 见P7 SFR的地址范围为80 FF 地址能被8整除的SFR最常用 不同型号单片机SFR的数量不同所以功能差异很大 只能使用直接寻址方式寻址 4 片外RAM空间 利用片外的16位数据总线 可以在片外扩展64KB的RAM或输入输出端口 其地址范围为0000 FFFFH 只有两条指令可访问该空间 外部数据空间输入指令 外部数据空间输出指令 该扩展需要使用端口P0 端口P2 引脚 WR 引脚 RD和引脚ALE 外部数据空间的扩展是本课程的难点和重点 返回 1 4 C 寻址方式 1 立即寻址提供操作数的大小 用符号 表示 例如 3 03h 160 0A0H MOVA 82 直接寻址提供操作数的地址 表示该操作数的位置 例如 3 03h 3FH 160 0A0H MOV8 A如果地址小于80H 实际访问片内低端RAM区 如果地址大于7FH 访问SFR区 3 寄存器寻址以寄存器形式提供操作数 可为R0 R7 统一记为 Rn 这些寄存器位于片内地址00 1F范围的RAM空间 称为工作寄存器组 具体位置取决于程序状态字PSW中RS1 RS0两个数据位的值 寻址方式 2 间接寻址 寄存器寻址的例子 MOVR7 A若PSW 0 则上述指令操作地址为7的存储单元 若PSW 24 则操作地址为1F的单元 4 间接寻址以R0或R1 统一记为 Ri 内保存的内容作为操作数的地址 用 表示 MOVA R0例如 若R0内容为二进制00110011 则上述语句将51号单元内保存的数值赋给累加器 寻址方式 3 5 变址寻址以PC作为基地址 以A作为偏移地址 二者之和作为操作数地址 从程序空间取出一个字节 常用于查表 MOVCA A PC6 相对寻址将 执行完本指令后的PC指针 与指令第二字节的数值相加 其结果作为新的PC指针 第二字节为补码形式 JC98H 7 位寻址每次操作一个数据位 这些数据位位于片内RAM区的位寻址区 20 2F区域 地址能被8整除的SFR中 例如CLR98H 子程序返回 续2 子程序调用返回语句格式 RET SP PC15 8 SP 1 SP SP PC7 0 SP 1 SP思考题