单片机(清华版)[稻谷文苑]

1、 2.2 MCS-51单片机内部结构分析单片机内部结构分析 2.3 MCS-51单片机的引脚功能单片机的引脚功能 2.4 MCS-51的存储器组织的存储器组织 2.5 MCS-51CPU时序时序 2.1 MCS-51单片机主要功能特点单片机主要功能特点 第第 2 章章 MCS-51单片机硬件结构单片机硬件结构 下页下页 精品课程精品课程: 网址网址- http/ 1优质荟萃 8位位CPU 片内片内128B RAM 片内片内4KB ROM/EPROM（8031无）无） 特殊功能寄存器特殊功能寄存器区区 SFR 2个优先级的个优先级的5个中断源结构个中断源结构 4个个8位并行口：位并行口：P0、P

2、1、P2、P3 2.1 MCS-51单片机主要功能特点单片机主要功能特点 一、一、 MCS-51单片机的主要单片机的主要 上页上页下页下页回目录回目录 8051/8751 功能特点功能特点 51基本型基本型指令系统指令系统 2优质荟萃 2个个16位定时器位定时器/计数器计数器T/C 1个个全双工串行口全双工串行口UART 布尔处理机布尔处理机 位处理机位处理机 (10) 64KB外部外部RAM地址空间地址空间 (11) 64KB外部外部ROM地址空间地址空间 (12) 片内时钟电路及振荡器片内时钟电路及振荡器 (13) 指令系统指令系统 (111条条) 上页上页下页下页回目录回目录 通用异步收

3、发器通用异步收发器 半双工半双工 即即可接受又可发送，但不同时可接受又可发送，但不同时 单工单工 只接收或只发送只接收或只发送 可同时接收或发送可同时接收或发送 16条地址线条地址线 指令系统指令系统 3优质荟萃 区别：区别：8051 / 8751单片机中含有单片机中含有 ROM / EPROM， 而而 8031中没有，使用时需外接一片中没有，使用时需外接一片 EPROM 型号型号 ROM EPROM RAMT/C I/O INT 8032 80528KB 87528KB 256B 256B 256B 3 3 3 并并串串 4 4 4 1 1 1 6 6 6 二、二、 MCS-51系列单片机的

4、差异系列单片机的差异 51子系列（基本型）子系列（基本型） 上页上页下页下页回目录回目录 型号型号 ROM EPROM RAMT/C I/O INT 8031 8051 4KB 8751 4KB 128B 128B 128B 2 2 2 并并 串串 4 4 4 1 1 1 5 5 5 8031 8051 基本型基本型 8031 52子系列子系列 请见：请见：P21 表表1-4 P22 表表1-5 51系列产品系列产品 4优质荟萃 上页上页下页下页回目录回目录 RAM P0口口 串行口串行口 定时器定时器 计数器计数器 特殊特殊 功能功能 寄存器寄存器 （SFR） 中断中断 系统系统 微处理器微

5、处理器 ALU 控制逻辑控制逻辑 P2口口 P1口口 P3口口 ROM/EPROM CPU 内内 部部 总总 线线 Vcc Vss XTAL1 XTAL2 PSEN EA ALE RESET P2.0P2.7P0.0P0.7 88 P1.0P1.7 8 P3.0P 3.7 8 8051/8751 面向用户的结构面向用户的结构 8031 共共4040条引线条引线 用户的内特性用户的内特性 用户外特性用户外特性 图图2-2 MCS-51功能功能 框图框图P32 P3131 图图2-12-1是其物理结构框图是其物理结构框图 逻辑结构框图逻辑结构框图 5优质荟萃 1、中央处理器、中央处理器 2、存储器

6、、存储器 3、I/O口口 MCS-51单片机有单片机有 4 个个 8 位并行口，位并行口，1 个全双工串行口个全双工串行口 UART， 2 个个 16 位的位的 T/C。 由运算器和控制逻辑组成。主要功能是产生各种控制信由运算器和控制逻辑组成。主要功能是产生各种控制信 号，控制存储器、号，控制存储器、I/O端口的数据传送、数据运算、及位处端口的数据传送、数据运算、及位处 理等操作等。采用理等操作等。采用SFR集中控制集中控制 程序存储器程序存储器ROM/ EPROM(8031中没有，需外接中没有，需外接) ， 存放存放 程序和编好的表格及常数等。程序和编好的表格及常数等。 数据存储器数据存储器

7、RAM：存放中间结果、数据暂存、缓冲、及：存放中间结果、数据暂存、缓冲、及 存放标志位等。存放标志位等。 上页上页下页下页回目录回目录 8051/8751 6优质荟萃 40引脚，双列直插式结构引脚，双列直插式结构 上页上页下页下页回目录回目录 RST/VPD P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 P3.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P1.0 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P2.7 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 P0.0 RXD TXD IN

8、T0 INT1 T0 WR RD T1 XTAL1 XTAL2 Vss Vcc EA/VPP ALE/PROG PSEN 8031 8051 8751 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2.3 MCS-51单片机的引脚功能单片机的引脚功能 用户外特性用户外特性 7优质荟萃 一、一、51单片机的管脚功能单片机的管脚功能 1、按功能分类、按功能分类 I/O口线口线 P0 、 P1 、 P2 、 P3 共共32条条

9、 电电 源源 Vcc、 Vss 共共2条条 时时 钟钟 XTAL1、 XTAL2 共共2条条 上页上页下页下页回目录回目录 控制口线控制口线 PSEN、ALE、EA/VPP、RESET 共共4条条 数据数据/地址地址复用口复用口 I/O口口 双功能口双功能口 共共4040根引脚线根引脚线 8优质荟萃 2、管脚的功能、管脚的功能 （1）电源与时钟）电源与时钟 Vcc：接接+5V电源端电源端 Vss：接地端接地端 XTAL1：片内振荡电路输入端片内振荡电路输入端 XTAL2：片内振荡电路输出端片内振荡电路输出端 内时钟方式：内时钟方式： 在在XTAL1、XTAL2上外接定时上外接定时 元件，使其形

10、成自激振荡器。元件，使其形成自激振荡器。 时钟电路：时钟电路： 内时钟方式内时钟方式 外时钟方式外时钟方式 上页上页下页下页回目录回目录 9优质荟萃 定时元件采用由石英晶体和电容组成并联谐振定时元件采用由石英晶体和电容组成并联谐振 电路。晶体和电容尽可能靠近单片机芯片。电路。晶体和电容尽可能靠近单片机芯片。 单单 片片 机机 XTAL1 XTAL2 19 18 C1 C2 电容通常电容通常 选择为选择为 30PF 左右左右 振荡频率振荡频率 1.2MHz12MHz 晶晶 振振 内时钟方式电路图内时钟方式电路图 上页上页下页下页回目录回目录 单级反相单级反相 放大器放大器 10优质荟萃 单单 片

11、片 机机 XTAL2 XTAL1 外时钟方式：外时钟方式：XTAL1接地，接地，XTAL2接外部振荡器接外部振荡器 外时钟方式电路图外时钟方式电路图 外部外部 振荡源振荡源 +5V 18 19 上拉电上拉电 阻阻 频率低于频率低于 12MHz 上页上页下页下页回目录回目录 OC门门 11优质荟萃 复位信号：复位信号：高电平复位高电平复位CPU，低电平，低电平CPU工作工作 EA/VPP ALE PSEN 名称名称 功功 能能 片外片外取指取指信号信号（片外（片外程序存储器读程序存储器读）输出端）输出端 低电平有效。通过低电平有效。通过P0口读回指令或常数。口读回指令或常数。 控制的是片外程序存

12、储器控制的是片外程序存储器 RESET 控制信号控制信号 地址锁存信号地址锁存信号。 ALE低电平时，低电平时， P0口出现口出现数据数据信息；信息； ALE高电平时，高电平时， P0口出现口出现地址地址信息。信息。 程序存储器选择信号程序存储器选择信号 上页上页下页下页回目录回目录 EA= 0 时，选外部时，选外部ROM； 1，地址小于，地址小于4k时，选内部时，选内部ROM 地址大于地址大于4k时，选外部时，选外部ROM P0口是口是数据数据/地址地址复用口复用口 用用下降沿下降沿 锁存锁存P0口的口的低低8位地址位地址到到外部锁存器外部锁存器 12优质荟萃 寄存器寄存器 内内 容容寄存器

13、寄存器 内内 容容 表表 2-2 2-2 复位后内部寄存器状态复位后内部寄存器状态 PC 0000H ACC 00H B 00H PSW 00H SP 07H DPTR 0000H P0P3 0FFH IP 00000B IE 000000B TMOD 00H TCON 00H TH0 00H TL0 00H TH1 00H TL1 00H SCON 00H SBUF 不定不定 PCON 0 000B 上页上页下页下页回目录回目录13优质荟萃 8031 8051 8751 VSS VCC RST 40 9 20 0.47F R1 51k R2 51k +5V 复位电路复位电路 手动手动复位复位

14、 KR 上电上电自动复位自动复位 KR 高电平要保持高电平要保持10ms以上以上 +5V RESET高电平有效高电平有效 上页上页下页下页回目录回目录14优质荟萃 I/O口口 P0口：三态口：三态 双向双向 复用口复用口 上页上页下页下页回目录回目录 P0.X 锁存器锁存器 D CL Q Q MUX P0.X 引脚引脚 读锁存器读锁存器 写锁存器写锁存器 内部总线内部总线 读引脚读引脚 地址地址/数据数据 控制控制 VCC T0 T1 图图2-7 P0口位结构口位结构 15优质荟萃 P0口作通用口作通用I/O口使用输入时：口使用输入时： 先将锁存器写先将锁存器写 “1” T0、T1 截止截止

15、读引脚读引脚信号信号 地址地址/数据数据 控制控制 读锁存器读锁存器 写锁存器写锁存器 D CL Q Q P0.x 锁存器锁存器 T0 T1 MUX P0.x 引脚引脚 内部总线内部总线 读引脚读引脚 P0口位结构口位结构 Vcc 0 1 0 0 读读 上页上页下页下页回目录回目录 16优质荟萃 上页上页下页下页回目录回目录 P0.X 锁存器锁存器 D CL Q Q MUX P0.X 引脚引脚 读锁存器读锁存器 写锁存器写锁存器 内部总线内部总线 读引脚读引脚 地址地址/数据数据 控制控制 VCC T0 T1 图图2-7 P0口位结构口位结构 P0口作通用口作通用I/O口使用输入时：口使用输入

16、时： 先将锁存器写先将锁存器写 “1” T0、T1 截止截止 读引脚读引脚信号信号 1 1 0 如果写如果写”0” 被嵌位被嵌位 成低电平成低电平 17优质荟萃 P1口：准双向口口：准双向口 读锁存器读锁存器 写锁存器写锁存器 内部总线内部总线 读引脚读引脚 D CL Q Q P1.x 锁存器锁存器 T P1.x 引脚引脚 Vcc 内部上拉内部上拉 电阻电阻 上页上页下页下页回目录回目录 P1口位结构口位结构 18优质荟萃 P1口：准双向口口：准双向口 读锁存器读锁存器 写锁存器写锁存器 内部总线内部总线 读引脚读引脚 D CL Q Q P1.x 锁存器锁存器 T P1.x 引脚引脚 Vcc

17、内部上拉内部上拉 电阻电阻 0 1 0 1 0 1 输出输出 输入输入 上页上页下页下页回目录回目录 “读引脚读引脚” P1口位结构口位结构 19优质荟萃 作通用作通用I/O口输出时：口输出时： 将将“1”写写 入锁存器入锁存器 输出高电平输出高电平 将将“0”写入写入 锁存器锁存器 Q 1， T导通导通输出低电平输出低电平 作通用作通用I/O口输入时：口输入时：口锁存器必须写口锁存器必须写“1” 先将先将“1”写入锁存器，使写入锁存器，使T截止，口线上的数据取决于外部输截止，口线上的数据取决于外部输 入入 Q 0， T截止截止 P1口的驱动能力口的驱动能力：驱动驱动4 4个个TTL门门 上页

18、上页下页下页回目录回目录 内部总线为内部总线为 引脚为引脚为 “高电平高电平” “低电平低电平” “1” “0” “读读” 准双向口准双向口 20优质荟萃 P2口：准双向口口：准双向口 上页上页下页下页回目录回目录 地址地址 控制控制 读锁存器读锁存器 写锁存器写锁存器 内部总线内部总线 读引脚读引脚 D CL Q Q P2.x 锁存器锁存器 T P2.x 引脚引脚 P2口位结构口位结构 Vcc MUX 上上 拉拉 电电 阻阻 21优质荟萃 P2口：准双向口口：准双向口 地址地址控制 控制读锁存器读锁存器 写锁存器写锁存器 内部总线内部总线 读引脚读引脚 D CL Q Q P2.x 锁存器锁存

19、器 T P2.x 引脚引脚 P2口位结构口位结构 Vcc MUX 上上 拉拉 电电 阻阻 上页上页下页下页回目录回目录 22优质荟萃 P2口作口作通用通用I/O口口使用时：使用时： 准双向口。准双向口。MUX倒向倒向左边左边，输出级与锁存器，输出级与锁存器“Q”端端 接通，接通，P2口口I/O操作完全与操作完全与P1口相同口相同 P2口作口作地址总线高地址总线高8位位使用时：使用时： 在在CPU的控制下，的控制下， MUX倒向倒向右边右边，接通内部，接通内部地址总线地址总线， P2口的口线状态取决于片内输出的口的口线状态取决于片内输出的地址信息地址信息 P2口的驱动能力：驱动口的驱动能力：驱动

20、4个个TTL门门 上页上页下页下页回目录回目录23优质荟萃 P3口位结构口位结构 第二输第二输 入功能入功能 P3口：双功能口口：双功能口 第二输第二输 出功能出功能 读锁存器读锁存器 写锁存器写锁存器 内部总线内部总线 读引脚读引脚 D CL Q Q P3.x 锁存器锁存器 T P3.x 引脚引脚 Vcc 上上 拉拉 电电 阻阻 1 上页上页下页下页回目录回目录 24优质荟萃 P3口位结构口位结构 第二输第二输 入功能入功能 P3口：双功能口口：双功能口 读锁存器读锁存器 写锁存器写锁存器 内部总线内部总线 读引脚读引脚 D CL Q Q P3.x 锁存器锁存器 T P3.x 引脚引脚 Vc

21、c 上上 拉拉 电电 阻阻 第二输第二输 出功能出功能 1 1 上页上页下页下页回目录回目录 0 25优质荟萃 P3作第一功能口使用时：作第一功能口使用时： 输出控制线为高电平，与非门的输出取决于锁存输出控制线为高电平，与非门的输出取决于锁存 器器“Q”端的状态，端的状态，P3口的口的I/O操作和操作和P1口相同。口相同。 P3作第二功能口使用时：作第二功能口使用时： 相应的口线锁存器必须为相应的口线锁存器必须为“1”，与非门的输出取决于，与非门的输出取决于 第二功能输出线。第二功能输出线。 P3的驱动能力：驱动的驱动能力：驱动4 4个个TTLTTL门门 上页上页下页下页回目录回目录 第二功能

22、输入时第二功能输入时,信号取自第一个缓冲器的输出端信号取自第一个缓冲器的输出端; 第第 二个缓冲器的输出二个缓冲器的输出, 仍是第一功能的读引脚信号缓冲器。仍是第一功能的读引脚信号缓冲器。 26优质荟萃 P3口的第二功能状态口的第二功能状态 P3.0RXD 串入（接收端）串入（接收端） P3.1TXD串出（发送端）串出（发送端） P3.6 WR外部外部RAM写信号写信号 P3.3INT1外部中断外部中断1输入输入 P3.4T0计数器计数器0输入输入 P3.5T1计数器计数器1输入输入 第二功能第二功能作作 用用口线口线 P3.2 INT0外部中断外部中断0输入输入 P3.7 RD外部外部RAM

23、读信号读信号 上页上页下页下页回目录回目录 27优质荟萃 ALE P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 P3.0 EA PSEN RST 8031 8051 8751 Vcc Vss P1口口P2口口 P0口口 373 G E +5V A0A7 A8A15 D0D7 I/O XTAL1XTAL2 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD 控控 制制 总总 线线 CB 二、二、51单片机的三总线结构单片机的三总线结构 数据总线数据总线 DB 地址总线地址总线 AB 利用利用三条总线三条总线, 可方便地进行可方便地进行系统扩展系统扩展 晶振晶振 1

24、.212MHZ 上页上页下页下页回目录回目录 8031 28优质荟萃 P0.0P0.7 ALE 锁存锁存 到锁存器到锁存器373 A0A7 P2.0P2.7A8A15 P0.0P0.7D0D7 P3口的第二功能状态加上控制线口的第二功能状态加上控制线 PSENEAALERESET 上页上页下页下页回目录回目录29优质荟萃 8031 8051 8751 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 上页上页下页下页回目录回

25、目录 RAM P0口口 串行口串行口 定时器定时器 计数器计数器 特殊特殊 功能功能 寄存器寄存器 （SFR） 中断中断 系统系统 微处理器微处理器 ALU 控制逻辑控制逻辑 P2口口 P1口口 P3口口 ROM/EPROM CPU 内部内部 总线总线 Vcc Vss XTAL1 XTAL2 PSEN EA ALE RESET P2.0P2.7P0.0P0.7 88 P1.0P1.7 8 P3.0P 3.7 8 8051/8751 面向用户的内部结构面向用户的内部结构 8031 共共40条引线条引线 用户的内特性用户的内特性 用户外部特性用户外部特性 小结：面向用户的特性小结：面向用户的特性

26、内部内部 外部外部裸机裸机 30优质荟萃 仅用来访问外部程序仅用来访问外部程序 存储器和外部数据存储存储器和外部数据存储 器器 2.4 MCS-51的存储器组织的存储器组织 存储器存储器 数据存储器数据存储器 程序存储器程序存储器 对单片机来讲，对单片机来讲，ROM和和RAM的寻址机构和的寻址机构和 寻址方式是分开的。寻址方式是分开的。 上页上页下页下页回目录回目录 ROM、 EPROM E2ROM或或FLASH RAM 按按地址地址访问的一维线性（逻辑）访问的一维线性（逻辑）空间空间按按地址地址访问的一维线性（逻辑）访问的一维线性（逻辑）空间空间 PSEN WR RD 单片机单片机 常驻常驻

27、 容量小容量小 仅仅256B 容量大容量大 达达64KB 普林斯顿结构普林斯顿结构 哈佛结构哈佛结构 普林斯顿结构普林斯顿结构 PC 31优质荟萃 从物理上分，从物理上分，MCS-51分为分为4个存储空间个存储空间 片内片内程序存储器程序存储器 ROM 片内片内数据存储器数据存储器 RAM 片外片外程序存储器程序存储器 ROM 片外片外数据存储器数据存储器 RAM（I/O） 从逻辑上分，从逻辑上分，MCS-51分为分为3个逻辑空间个逻辑空间 片片内内、外统一编址外统一编址的的程序存储器程序存储器地址空间地址空间 256B或或384B片内片内数据存储器数据存储器地址空间地址空间 64KB片外片外

28、数据存储器或数据存储器或I/O地址空间地址空间 上页上页下页下页回目录回目录 片内固有片内固有 需要扩展需要扩展 需要扩展需要扩展 PC 32优质荟萃 从功能上分，从功能上分，MCS-51分为分为5个地址空间个地址空间 程序存储器程序存储器 ROM 片内数据存储器片内数据存储器 RAM 特殊功能寄存器区特殊功能寄存器区 SFR 位寻址区位寻址区 外部扩展的数据存储器外部扩展的数据存储器 RAM（I/O）区）区 上页上页下页下页回目录回目录33优质荟萃 一、程序存储器一、程序存储器 8051 / 8751内部有内部有4KB ROM / EPROM 地址：地址：0000H 0FFFH 8051 /

29、 8751外部的外部的ROM / EPROM 地址：地址：1000H FFFFH 8031 / 8032内部没有内部没有ROM / EPROM 需要片外扩展，使用需要片外扩展，使用 时接成低电平时接成低电平 EA 地址：地址：0000H FFFFH 上页上页下页下页回目录回目录 52 子系列内部有子系列内部有8KB ROM / EPROM 地址：地址：0000H 1FFFH 52：2000H FFFFH 接地接地 34优质荟萃 上页上页下页下页回目录回目录 EA=1 内部内部外部外部 EA=0 0000H 0FFFH0FFFH 0000H 1000H 外部外部 FFFFH 8051 / 875

30、1 803 1 51系列程序存储器配置图系列程序存储器配置图 4KB 接地接地 35优质荟萃 EA=1 内部内部外部外部 EA=0 0000H 1FFFH1FFFH 0000H 2000H 外部外部 FFFFH 8052 / 8752 803 2 52系列程序存储器配置图系列程序存储器配置图 接地接地 8KB 上页上页下页下页回目录回目录 36优质荟萃 二、内部数据存储器二、内部数据存储器 RAM 地址地址:00H FFH 内部数据存储器从物理上分为几个不同的块：内部数据存储器从物理上分为几个不同的块： MCS-51 128B RAM （地址（地址00H7FH） 128B SFR （地址（地址

31、80HFFH） MCS-52 128B RAM （地址（地址00H7FH） 128B SFR (地址地址80HFFH） 上页上页下页下页回目录回目录 256B 384B 间接寻址间接寻址 直接寻址直接寻址 128B RAM （地址地址80HFFH） 间接直接间接直接 寻址均寻址均可可 直接寻址直接寻址 37优质荟萃 SFR 特殊功能特殊功能 寄存器寄存器 FFH 80H 上页上页下页下页回目录回目录 内部内部 RAM SFR 特殊功能特殊功能 寄存器寄存器 7FH 00H FFH 80H 7FH 00H FFH 80H MCS-51内部内部 RAM配置配置 52系列内部系列内部 RAM配置配置

32、 直接寻址直接寻址 内部数据存储器配置图内部数据存储器配置图 地址重叠地址重叠 256B384B 内部内部 RAM 内部内部 RAM 间接寻址间接寻址 仅仅52 系列有系列有 直接寻址直接寻址 间接间接 直接直接 皆可皆可 38优质荟萃 1、内部、内部RAM区（区（MCS-51） MCS-51内部内部RAM只有只有128B 内部内部RAM区区 分为三部分分为三部分 地址：地址：00H7FH 上页上页下页下页回目录回目录 内部内部 RAM 7FH 00H SFR 特殊功能特殊功能 寄存器寄存器 FFH 80H 7FH 00H 位寻址区位寻址区 2FH 20H 工作工作 寄存器区寄存器区 1FH

33、00H 7FH 30H 数据数据 缓冲区缓冲区 39优质荟萃 0FH 08H 17H 10H 2FH 20H 7FH 30H 0 0区区（8 8字节）字节） 1 1区区（8 8字节）字节） 2 2区区（8 8字节）字节） 3 3区区（8 8字节）字节） 位寻址区位寻址区 数据缓冲区数据缓冲区 8080个字节个字节 RAM 只能按字节寻址只能按字节寻址 1616个字节分为个字节分为 128128个个RAM位位 可可按位按位亦可按字节寻址亦可按字节寻址 四四 个个 工工 作作 寄寄 存存 器器 区区 内部内部RAM区功能配置图区功能配置图 R7 R0 R7 R0 R7 R0 R7 R0 00H 1

34、FH 07H 00H 1FH 18H 布尔处理器布尔处理器 上页上页下页下页回目录回目录 每个区，每个区，8 8个个 工作寄存器工作寄存器 R0 R7 亦可作普通亦可作普通 RAM使用使用 40优质荟萃 通用寄存器组通用寄存器组 32个个RAM单元单元 共共4个区，每个区个区，每个区8个通用工作寄存器个通用工作寄存器 R0R7 “区区”的选择由程序状态字的选择由程序状态字PSW中的中的RS1和和RS0确定确定 工作寄存器区工作寄存器区 地地 址址 RS1 RS0 2 区区10H 17H1 0 3 区区18H 1FH1 1 上页上页下页下页回目录回目录 0 区区00H 0 007H 1 区区08

35、H 0 1 0FH 41优质荟萃 位寻址区位寻址区 （16个个RAM单元单元 VS 12个个SFR） 字节地址：字节地址：20H 2FH 16个个 RAM 字节共字节共128个个 RAM 位位 位地址：位地址：00H 7FH 12个个SFR中的中的93位位具有位寻址功能具有位寻址功能 位寻址区位寻址区 128个个RAM位位 93个个SFR位位 布尔处理机布尔处理机数据存储器数据存储器的主要组成部分的主要组成部分 上页上页下页下页回目录回目录 布尔处理机布尔处理机 共共221位位 位地址位地址请参看书的请参看书的P43：图图2-15 图图 2-16 直接地址直接地址能被能被8 8所整除的所整除的

36、 构成构成 其中其中3 3位位 无定义无定义 42优质荟萃 用户用户RAM区（数据缓冲区）区（数据缓冲区）共共80个单元个单元 字节地址：字节地址：30H 7FH 8051单片机复位时，堆栈指针单片机复位时，堆栈指针SP指向指向 07H 单元单元 片内片内RAM的部分单元可用作堆栈的部分单元可用作堆栈 51的栈区不是固定的，为避开工作寄存器区、位的栈区不是固定的，为避开工作寄存器区、位 寻址区，用户堆栈一般设置在寻址区，用户堆栈一般设置在 30H 7FH 之间之间 上页上页下页下页回目录回目录 真正的真正的RAM单元单元 SP 指针指针是是可编程可编程的寄存器的寄存器 43优质荟萃 程序计数器

37、程序计数器PC $16位专用寄存器位专用寄存器 ，寻址范围，寻址范围64KB $ 此时的程序是顺序执行的此时的程序是顺序执行的 2. 专用寄存器区专用寄存器区 $ 通电时自动复位，运行时可手动复位，复位通电时自动复位，运行时可手动复位，复位 后，后， PC的内容自动清零的内容自动清零 $用来存放下一条指令用来存放下一条指令地址地址。CPU取指令时，取指令时， 将将PC内容经地址总线送到程序存储器，从该地址单元取回内容经地址总线送到程序存储器，从该地址单元取回 指令，译码并执行；同时，指令，译码并执行；同时，PC自动加自动加1 $如果程序需要转移，可在程序中安排如果程序需要转移，可在程序中安排转

38、移转移或或条件转移条件转移指令指令 （JMP或或JNC）、调用子程序指令）、调用子程序指令CALL等等 上页上页下页下页回目录回目录 PC 0000H 系统的启动地址系统的启动地址 23个专用个专用（3个属于个属于52）其中）其中5个是双字节个是双字节 寄存器，寄存器，PC物理上是独立的；其余物理上是独立的；其余22个属个属 于于SFR，共占用，共占用26个字节个字节 44优质荟萃 PC 管理程序执行顺序的过程：管理程序执行顺序的过程： 74H 08H 24H 04H 02H 22H 00H 78H 74H PC 0000H PC MOV A，#08H ADD A，#04H LJMP，2200

39、H MOV R0，#74H 0004H 0003H 0002H 0001H 0000H 2200H 2201H 0005H 0006H 0007H 存储器存储器 指令寄存器指令寄存器 74H PC 0001H 08H PC 0002H 24H PC 0003H 04H PC 0004H 02H PC 22H PC 00H PC 0005H0006H0007H PC 2200H 78H PC 2201H 74H PC 2202H 2202H MOV A，#08H ADD A，#04H LJMP 2200H MOV R0，#74H 上页上页下页下页回目录回目录 下一条下一条 指令指令 演示演示PC

40、的作用的作用 45优质荟萃 累加器累加器A 地址：地址：0E0H 最常用的一个专用寄存器最常用的一个专用寄存器 大部分单操作数指令的操作数取自大部分单操作数指令的操作数取自A 很多双操作数指令的一个操作数取自很多双操作数指令的一个操作数取自A 算术运算和逻辑运算的结果放在算术运算和逻辑运算的结果放在A或或AB对中对中 指令系统采用指令系统采用A 作为累加器的作为累加器的标识符标识符 例：例：INC A；执行；执行A中的内容加中的内容加1操作操作 ADD A，#data；执行；执行A (A) + #data 操作 操作 上页上页下页下页回目录回目录 位寻址功能位寻址功能 46优质荟萃 寄存器寄存

41、器B 地址：地址：0F0H 8位寄存器位寄存器 与累加器与累加器 A 配合使用，一般用于乘除法运算配合使用，一般用于乘除法运算 寄存器寄存器 B 存放第二操作数、存放第二操作数、乘积的高乘积的高8位位字节字节 除法的除法的余数余数部分部分 例：例：MUL A B;执行执行 (A)(B) B A DIV A B;执行执行 (A)/(B) 商商 A 余余 B 上页上页下页下页回目录回目录 次累加器次累加器 作作 一一 RAM单元用单元用 B 余余 B 47优质荟萃 程序状态字程序状态字PSW 地址：地址：0D0H 8位寄存器，存放程序的状态信息位寄存器，存放程序的状态信息 CY D7 D6 D5

42、D4 D3 D2 D1 D0 ACF0RS1RS0OV P 格式如下：格式如下： 进进/借位标志借位标志CY（PSW.7） 加法加法运算时，如果运算时，如果D7有有进位进位，则，则CY=1，否则否则CY=0 减法减法运算时，如果运算时，如果D7有有借位借位，则，则CY=1，否则否则CY=0 布尔运算中被定义为布尔运算中被定义为位累加器位累加器 上页上页下页下页回目录回目录 PSW D7 D0CY 48优质荟萃 辅助进位标志辅助进位标志AC（PSW.6） 8位加法位加法运算时，如果运算时，如果低半字节低半字节的的D3向向D4有进位，则有进位，则 AC=1，否则否则AC=0 8位减法位减法运算时，

43、如果运算时，如果低半字节低半字节的的D3向向D4有借位，则有借位，则 AC=1，否则否则AC=0 标志标志F0（PSW.5） 由用户定义由用户定义 可用软件来使它置可用软件来使它置“1”、或清、或清“0” 可由软件测试可由软件测试F0来控制程序流向来控制程序流向 上页上页下页下页回目录回目录 D7D4 D3D0 AC 49优质荟萃 工作寄存器区选择位工作寄存器区选择位RS1 、RS0（PSW.4、 PSW .3） 通过软件来改变通过软件来改变RS1 、RS0的组合，以确定当前的组合，以确定当前 工作寄存器区。工作寄存器区。 上页上页下页下页回目录回目录 工作寄存器区工作寄存器区 地地 址址 R

44、S1 RS0 2 区区10H 17H1 0 3 区区18H 1FH1 1 0 区区00H 0 007H 1 区区08H 0 1 0FH PSW.4 PSW.3 用布尔操作来改变用布尔操作来改变 50优质荟萃 OV= C6 C7 + 溢出标志溢出标志OV（PSW.2） 作为作为有符号数有符号数加、减法时由硬件置位或清除，以指加、减法时由硬件置位或清除，以指 示运算结果是否溢出示运算结果是否溢出 执行加执行加/减法指令时减法指令时，用，用Ci 表示表示i位向位向i+1有进有进/借位借位 a) 第第6位位向向第第7位有进位有进/借位，而第借位，而第7位位不向不向CY进进/借位时借位时 b) 第第6位

45、位不向不向第第7位进位进/借位，而第借位，而第7位位向向CY有有进进/借位时借位时 OV=1, 否则否则 OV=0 若若OV=1，意味着加，意味着加/减法的结果已超出了一个字节减法的结果已超出了一个字节 有符号补码数有符号补码数 所所表示的范围（表示的范围（-128 +127） 上页上页下页下页回目录回目录 a) OV= 1 0b) OV= 0 1 51优质荟萃 D7D6D5D4 D3D2D1D0 例例： 0 1 0 1 0 1 1 0 （+86）(正正) 0 0 1 1 0 0 1 0 (+50） (正正) 00010001 此时此时C6 =1、 C7 =0 则则 D7D6D5D4 D3D2

46、D1D0 1 0 0 1 0 1 1 0 （-106）(负负) 110111001 ( +136) (正正) (-197) (负负) OV= C6 C7 =1 + + 此时此时C6 =0、 C7 =1 则则OV= C6 C7 =1 + + 上页上页下页下页回目录回目录 符符 号号 位位 1 1 0 1 0 0 1 0 1 （-91） (负负) Cy 52优质荟萃 奇偶标志奇偶标志P（PSW.0） 每个指令周期都由硬件置位或清零，以表示累加器每个指令周期都由硬件置位或清零，以表示累加器A 中值为中值为“1”的位数的的位数的奇偶性奇偶性 该标志可用于串行数据通讯，验证数据传输的可靠性该标志可用于串

47、行数据通讯，验证数据传输的可靠性 上页上页下页下页回目录回目录 P = 1 A中中1的个数为奇数的个数为奇数 0 A中中1的个数为偶数的个数为偶数 53优质荟萃 ? 思思 考考 试分析执行指令试分析执行指令 MOV A, #7FH ADD A, #47H 后，程序状态字后，程序状态字 PSW中中 CY，AC，OV，P 的状态是什么？的状态是什么？ 上页上页下页下页回目录回目录 54优质荟萃 D7D6D5D4 D3D2D1D0 0 1 1 1 1 1 1 1 （7FH） 0 1 0 0 0 1 1 1 （47H） 01100011（C6H） MOV A, #7FH ADD A, #47H #7F

48、HA CY=0AC=1 执行第一条指令后执行第一条指令后P=1，执行第二条指令后，执行第二条指令后P=0 此时此时C6 =1、 C7 =0 则则OV= C6 C7 =1 + + 上页上页下页下页回目录回目录 有有 无无 55优质荟萃 堆栈指针堆栈指针 SP 8位寄存器，存放位寄存器，存放栈顶地址栈顶地址 保护保护CPU现场和现场和断点地址断点地址作用：作用： 工作方式：工作方式：“先进后出先进后出”或或“后进先出后进先出” 数据压入堆栈时，数据压入堆栈时，SP自动加自动加1 数据弹出堆栈时，数据弹出堆栈时，SP自动减自动减1 SP始终指向始终指向栈顶地址栈顶地址 上页上页下页下页回目录回目录

49、中断时中断时 转子时转子时 栈区栈区“向上生成向上生成” 按按“先进后出先进后出”工作原则，由工作原则，由SP组织的组织的 内部内部 RAM区域，被称为堆栈。区域，被称为堆栈。 主程序主程序 56优质荟萃 SP SP 例：堆栈操作例：堆栈操作 建立堆栈建立堆栈 压入操作压入操作 弹出操作弹出操作 60H 61H 62H 63H 64H A的内容的内容 B的内容的内容 SP MOV SP, #60H PUSH A PUSH B POP direct SP 上页上页下页下页回目录回目录 direct 栈栈 底底 57优质荟萃 数据指针数据指针 DPTR 16位寄存器，高字节用位寄存器，高字节用DP

50、H表示，低字节用表示，低字节用DPL表示表示 对外部对外部 RAM 或或 I/O 口寻址，范围口寻址，范围64KB 例：例： MOVX A，DPTR MOVX DPTR， A ;将外部将外部RAM中地址为中地址为DPTR的单元内容的单元内容读读到到A中中 ;将将A中的内容中的内容写写到外部到外部RAM中地址为中地址为DPTR的单元的单元 MOVC A， A+ DPTR ;采用基址采用基址+变址的方法变址的方法读程序存储器内读程序存储器内的表格常数的表格常数 ;DPTR为基址寄存器，为基址寄存器， A为变址寄存器为变址寄存器 上页上页下页下页回目录回目录 （DPTR）A P3.7 RD P3.6

51、 WR (A)DPTR (A)+(DPTR)A PSEN 58优质荟萃 I/O 端口端口P0 P3 地址地址:80H 90H 0A0H 0B0H 专用寄存器专用寄存器P0 P3分别是端口分别是端口P0 P3的锁存器的锁存器 串行数据缓冲器串行数据缓冲器 SBUF 地址地址:99H 存放欲发送的数据存放欲发送的数据 存放已接收的数据存放已接收的数据 一个地址一个地址: 99H 定时定时/计数器计数器 T0 T1 MCS-51系列有系列有2个个16位位定时定时/计数器计数器T0 、T1 MCS-52系列增加了系列增加了1个个16位位定时定时/计数器计数器T2 上页上页下页下页回目录回目录 SBUF

52、 两个缓冲器两个缓冲器共用共用 “写写”发送缓冲器发送缓冲器 “读读”接受缓冲器接受缓冲器 MOV SBUF，A MOV A ，SBUF 59优质荟萃 其他控制寄存器其他控制寄存器 IP0B8H 中断优先控制寄存器中断优先控制寄存器 IE0A8H 中断允许控制寄存器中断允许控制寄存器 TMOD89H 定时定时/计数器方式控制寄存器计数器方式控制寄存器 TCON88H 定时定时/计数器控制寄存器计数器控制寄存器 SCON99H 串行口控制寄存器串行口控制寄存器 PCON97H 电源及波特率选择控制电源及波特率选择控制 上页上页下页下页回目录回目录 地址地址名称名称作作 用用 60优质荟萃 寻址空

53、间寻址空间64KB 采用寄存器间接寻址方式采用寄存器间接寻址方式 间址寄存器有间址寄存器有R0、R1（256B） 数据指针数据指针DPTR（64KB） 采用采用MOVX指令单片机产生指令单片机产生读读/写写信号，信号， 对外部对外部RAM产生读写操作产生读写操作 3、外部数据存储器、外部数据存储器 FFFFH 0000H 上页上页下页下页回目录回目录 外部外部 RAM （I/O） 64KBMOVX A，Ri MOVX A，DPTRi MOVX Ri，A MOVX DPTRi ，A “读读”指令指令 “写写”指令指令 通过三条通过三条 总线扩展总线扩展 61优质荟萃 2.5 MCS-51 CPU时序时序 一、机器周期、状态、相位一、机器周期、状态、相位 一个机器周期包括一个机器周期包括6个个S 状态状态S1S6，每个，每个S状态状态 分为分为2 (拍拍)个振荡周期（相位个振荡周期（相位P1，相位，相位P2）。）。 1个机器周期个机器周期 6个个S状态状态12 (拍拍)个振荡周期个振荡周期 采用主频为采用主频为 12MHz 振荡源，每个机器周期为振荡源，每个机器周期为1S 上页上页下页下页回目录回目录 又称为又称为CPU周期周期 6