单片微型计算机概述资料第二章

1、单片微型计算机概述资料第二章第二章-单片微型计算机概述资料图2-4 MCS-51芯片内部结构框图通道通道0驱动器驱动器通道通道2驱动器驱动器RAM地址锁地址锁存器存器RAM通道通道0锁存锁存器器通 道通 道 2 锁 存锁 存器器ROM/EPROMB寄存器寄存器程序地址寄存器程序地址寄存器缓冲器缓冲器PC递增器递增器程序计数器程序计数器PCDPTR指针指针VCCGNDPP堆栈指针堆栈指针SPACCTMP2PSW通道通道3锁存器锁存器通道通道1锁存器锁存器通道通道1驱动器驱动器通道通道3驱动器驱动器TMP1SCONTMODPCONTCONTL0TH1TH0TL1IESBUF(TX/RX)IP中断、

2、串行口和定时器逻辑中断、串行口和定时器逻辑振荡器振荡器PPRSTEAALEPSENXTAL2XTAL1ALU(+5V)指指令令寄寄存存器器定时定时和和控制控制逻辑逻辑指指令令译译码码器器PPPP返回本节2.1 80512.1 8051单片机的结构单片机的结构 1.中央处理器中央处理器(CPU) CPU是单片机内部的核心部件，是一个是单片机内部的核心部件，是一个8位位二进制数的中央处理单元，主要由运算器、二进制数的中央处理单元，主要由运算器、控制器和寄存器阵列构成控制器和寄存器阵列构成。CPU运算器运算器控制器控制器寄存器寄存器阵列阵列2.1 8051单片机的结构单片机的结构 1）运算器）运算器

3、 运算器用来完成算术运算、逻辑运算、位变运算器用来完成算术运算、逻辑运算、位变量处理和数据传送等功能，它是量处理和数据传送等功能，它是8051内部处内部处理各种信息的主要部件。运算器主要包括：理各种信息的主要部件。运算器主要包括： 算术逻辑单元算术逻辑单元(ALU)、 累加器累加器(ACC)、 暂存寄存器暂存寄存器(TMP1、TMP2)、 寄存器寄存器B、 程序状态字寄存器程序状态字寄存器(PSW)组成。组成。 2.1 8051单片机的结构单片机的结构运算器算术逻算术逻辑单元辑单元(ALU）寄存器寄存器B 程序状态程序状态字寄存器字寄存器(PSW ）暂存暂存寄存器寄存器(TMP1、TMP2)

4、累加器累加器(ACC) 2.1 8051单片机的结构单片机的结构 （1）算术逻辑单元）算术逻辑单元(ALU)： 8051中中ALU由加法器和一个布尔处理器组成。主要是由加法器和一个布尔处理器组成。主要是实现实现8位数据的加、减、乘、除算术运算和与、或、位数据的加、减、乘、除算术运算和与、或、异或、循环、求补等逻辑运算；布尔处理器主用来处异或、循环、求补等逻辑运算；布尔处理器主用来处理位操作。它是以进位标志位理位操作。它是以进位标志位C为累加器的，可执行为累加器的，可执行置位、复位、取反、等于置位、复位、取反、等于1转移、等于转移、等于0转移、等于转移、等于1转移且清转移且清0以及进位标志位与其

5、他位寻址的位之间进以及进位标志位与其他位寻址的位之间进行数据传送等位操作。也能使进位标志位与其他可位行数据传送等位操作。也能使进位标志位与其他可位寻址的位之间进行逻辑与、或操作。寻址的位之间进行逻辑与、或操作。 2.1 8051单片机的结构单片机的结构 (2) 累加器累加器(ACC)： 用来存放参与算术运算和逻辑运算的一个操作数或运算用来存放参与算术运算和逻辑运算的一个操作数或运算的结果。在运算时将一个操作数经暂存器送至的结果。在运算时将一个操作数经暂存器送至ALU，与，与另一个来自暂存器的操作数在另一个来自暂存器的操作数在ALU中进行运算，运算后中进行运算，运算后的结果又送回累加器的结果又送

6、回累加器A。8051单片机在结构上是以累加单片机在结构上是以累加器器A为中心，大部分指令的执行都要通过累加器为中心，大部分指令的执行都要通过累加器A进行。进行。 2.1 8051单片机的结构单片机的结构 (3) 暂存寄存器暂存寄存器(TMP1、TMP2)： 用来存放参与算术运算和逻辑运算的另一个用来存放参与算术运算和逻辑运算的另一个操作数，它对用户不开放。操作数，它对用户不开放。 (4)寄存器寄存器B: 在乘、除运算时用来存放一个操作数，也在乘、除运算时用来存放一个操作数，也用来存放运算后的一部分结果，在不进行乘、用来存放运算后的一部分结果，在不进行乘、除运算时，可以作为通用的寄存器使用。除运

7、算时，可以作为通用的寄存器使用。2.1 8051单片机的结构单片机的结构 (5)状态寄存器状态寄存器(PSW)： PSW是一个是一个8位标志寄存器，用来存放位标志寄存器，用来存放ALU操作结果特操作结果特征和处理器状态。这些特征和状态可以作为控制程序转移的征和处理器状态。这些特征和状态可以作为控制程序转移的条件，供程序查询和校验。如表条件，供程序查询和校验。如表2-2所示。所示。表表2-2 PSW各位定义表各位定义表位编号位编号PSW7PSW6PSW5PSW4PSW3PSW2PSW1PSW0位定义位定义CYACF0RS1RS0OVP位地址位地址D7HD6HD5HD4HD3HD2HD1HD0H2

8、.1 8051单片机的结构单片机的结构 进位标志位进位标志位CY： 表示累加器表示累加器A在加减运算过程中其最高位在加减运算过程中其最高位A7有无进位或借位。有无进位或借位。 辅助进位标志位辅助进位标志位AC： 表示累加器表示累加器A在加减运算时低在加减运算时低4位位(A3)有无向有无向高高4位位(A4)进位或借位。进位或借位。 用户标志位用户标志位F0： 是用户定义的一个状态标志位，根据需要可是用户定义的一个状态标志位，根据需要可以用软件来使它置位或清除。以用软件来使它置位或清除。2.1 8051单片机的结构单片机的结构 寄存器选择位寄存器选择位RS1、RS0：8051共有四组，每组八个工作

9、寄存器共有四组，每组八个工作寄存器R0R7。编程时用于存放数据。编程时用于存放数据或地址。但每组工作寄存器在内部或地址。但每组工作寄存器在内部RAM中的物理地址不同。中的物理地址不同。RS1和和RS0的四种状态组合就是用来确定四组工作寄存器的实际物理地址的四种状态组合就是用来确定四组工作寄存器的实际物理地址的。的。RS1、RS0状态与工作寄存器状态与工作寄存器R0R7的物理地址关系如表的物理地址关系如表2-3所所示。示。RS1 RS0工作寄存器工作寄存器组号组号R0R7的的物理地址物理地址0 00 11 01 1012300H07H08H0FH10H17H18H1FH表表2-3 工作寄存器组工

10、作寄存器组R0R7的物理地址的物理地址2.1 8051单片机的结构单片机的结构 溢出标志位溢出标志位OV： 当执行算术指令时，由硬件自动置位或清零，表示累当执行算术指令时，由硬件自动置位或清零，表示累加器加器A的溢出状态。主要用来表示带符号数加、减运的溢出状态。主要用来表示带符号数加、减运算溢出与否。可用双高位法进行溢出判别。当次高位算溢出与否。可用双高位法进行溢出判别。当次高位D6向最高位向最高位D7有进位，而最高位有进位，而最高位D7无进位；或者当无进位；或者当次高位次高位D6向最高位向最高位D7无进位，而最高位无进位，而最高位D7有进位，有进位，则表示发生溢出，则表示发生溢出，OV=1；

11、否则清零。；否则清零。 乘法和除法也会影响乘法和除法也会影响OV标志。当乘法的积标志。当乘法的积255时，时，OV=1，表示积超过，表示积超过8位，否则位，否则OV=0。在除法运算中，。在除法运算中，OV=1表示被除数为表示被除数为0，除法不能进行；反之，除法不能进行；反之OV=0，除法可以正常进行。除法可以正常进行。 2.1 8051单片机的结构单片机的结构 奇偶标志位奇偶标志位P： 用于指示累加器用于指示累加器A中中1的个数的奇偶性，的个数的奇偶性，若若1的个数为奇数，则的个数为奇数，则P=1；若；若1的个数为的个数为偶数，则偶数，则P=0。此标志对串行通信的数据。此标志对串行通信的数据传

12、输非常有用，通过奇偶校验传输的可传输非常有用，通过奇偶校验传输的可靠性。靠性。 2.1 8051单片机的结构单片机的结构 2）控制器）控制器 控制器是单片机内部按一定时序协调工作的控制核心，控制器是单片机内部按一定时序协调工作的控制核心，是分析和执行指令的部件。控制器主要由程序计数是分析和执行指令的部件。控制器主要由程序计数器器PC、指令寄存器、指令寄存器IR、指令译码器、指令译码器ID、振荡和定时、振荡和定时控制逻辑电路等构成。控制逻辑电路等构成。控制器控制器程序计数器程序计数器PC振荡和振荡和定时电路定时电路指令译码器指令译码器ID指令寄存器指令寄存器IR2.1 8051单片机的结构单片机

13、的结构程序计数器程序计数器PC是专门用于存放下一条将要执行指令的是专门用于存放下一条将要执行指令的16位地址，由位地址，由8位计数器位计数器PCH（高（高8位）和位）和PCL（低（低8位）组成。位）组成。CPU就是根据就是根据PC中的地址到中的地址到ROM中去读取程序指令码和数据。其基本的工作过程是：中去读取程序指令码和数据。其基本的工作过程是：读指令时，程序计数器将其中的数作为所取指令的地址输出给程序读指令时，程序计数器将其中的数作为所取指令的地址输出给程序存储器，然后程序存储器按此地址输出指令字节，同时程序计数器存储器，然后程序存储器按此地址输出指令字节，同时程序计数器本身自动加本身自动加

14、1，读完本条指令，读完本条指令，PC指向下一条指令在程序存储器中指向下一条指令在程序存储器中的地址。的地址。 程序计数器的基本工作方式有以下：程序计数器的基本工作方式有以下： （1）程序计数器自动加）程序计数器自动加1，这是最基本的工作方式。，这是最基本的工作方式。 （2）执行有条件或无条件转移指令时，程序计数器将被植入新的数）执行有条件或无条件转移指令时，程序计数器将被植入新的数值，从而使程序的流向发生变化。值，从而使程序的流向发生变化。2.1 8051单片机的结构单片机的结构 指令寄存器指令寄存器IR用于存放用于存放CPU根据根据PC地址从地址从ROM中读中读出的指令操作码，并送给出的指令

15、操作码，并送给ID。 指令译码器指令译码器ID是用于分析指令操作的部件，指令操作码经译是用于分析指令操作的部件，指令操作码经译码后送至定时控制电路，产生一定序列的脉冲信号，来执行码后送至定时控制电路，产生一定序列的脉冲信号，来执行指令规定的操作。指令规定的操作。 振荡器及定时控制逻辑电路，在它们外接石英晶体和微调振荡器及定时控制逻辑电路，在它们外接石英晶体和微调电容（电容（230PF）后，即可产生）后，即可产生1.212MHZ的脉冲信号，的脉冲信号，作为作为MCS-51工作的基本节拍。工作的基本节拍。2.1 8051单片机的结构单片机的结构 3）寄存器阵列）寄存器阵列 寄存器阵列是单片机内部的

16、临时存储单元或固定用途寄存器阵列是单片机内部的临时存储单元或固定用途单元，包括通用寄存器组和专用寄存器组。单元，包括通用寄存器组和专用寄存器组。 通用寄存器组用来存放过渡性的数据和地址，提高通用寄存器组用来存放过渡性的数据和地址，提高CPU的的运行速度。专用寄存器组主要用来指示当前要执行指令的运行速度。专用寄存器组主要用来指示当前要执行指令的内存地址，存放特定的操作数，指示指令运行的状态等。内存地址，存放特定的操作数，指示指令运行的状态等。 2.1 8051单片机的结构单片机的结构 2存储器存储器 8051单片机内部有单片机内部有128个字节的个字节的RAM数据存数据存储器和储器和4KB的程序

17、存储器，当不够使用时，的程序存储器，当不够使用时，可分别扩展为可分别扩展为64 KB外部外部RAM存储器和存储器和64 KB外部程序存储器。外部程序存储器。 程序存储器是可读不可写的，用于存放编好程序存储器是可读不可写的，用于存放编好的程序和表格常数。的程序和表格常数。 数据存储器是既可读也可写的，用于存放运数据存储器是既可读也可写的，用于存放运算的中间结果，进行数据暂存及数据缓冲等。算的中间结果，进行数据暂存及数据缓冲等。2.1 8051单片机的结构单片机的结构 3I/O端口端口 8051单片机对外部电路进行控制或交换信息都是通过单片机对外部电路进行控制或交换信息都是通过I/O端口端口进行的

18、。单片机的进行的。单片机的I/O端口分为并行端口分为并行I/O端口和串行端口和串行I/O端口，端口，它们的结构和作用并不相同。它们的结构和作用并不相同。 (1)并行并行I/O端口端口 8051有四个有四个8位并行双向位并行双向I/O端口（端口（P0口、口、P1口、口、P2口和口和P3口），每一条口），每一条I/O线都能独立地用作输入或输出。线都能独立地用作输入或输出。P0口为三态口为三态双向口，能带双向口，能带8个个LSTTL电路。电路。P1口、口、P2口和口和P3口为准双向口为准双向口（在用作输入线时，口锁存器必须先写入口（在用作输入线时，口锁存器必须先写入“1”，故称为准，故称为准双向口）

19、，负载能力为双向口），负载能力为4个个LSTTL电路。电路。 (2)串行串行I/O端口端口 8051有一个全双工的可编程串行有一个全双工的可编程串行I/O端口，实现单片机与其它端口，实现单片机与其它数据设备之间的串行数据传递。数据设备之间的串行数据传递。2.1 8051单片机的结构单片机的结构 4定时器定时器/计数器计数器 8051内部有两个内部有两个16位可编程定时器位可编程定时器/计数器，简称为定计数器，简称为定时器时器0（T0）和定时器）和定时器1（T1），），T0和和T1分别由两个分别由两个8位位寄存器构成，其中寄存器构成，其中T0由由TH0(高高8位位)和和TL0(低低8位位)构成，

20、构成，T1由由TH1(高高8位位)和和TL1(低低8位位)构成。构成。TH0、TL0、TH1、TL1都是都是SFR中的特殊功能寄存器中的特殊功能寄存器(见表见表2-4)。 T0和和T1在定时器控制寄存器在定时器控制寄存器TCON和定时器方式选择寄存和定时器方式选择寄存器器TMOD的控制下的控制下(TCON、TMOD为特殊功能寄存器为特殊功能寄存器)，可，可选择工作在定时器模式或计数器模式下，每种模式下又有不选择工作在定时器模式或计数器模式下，每种模式下又有不同的工作方式。同的工作方式。2.1 8051单片机的结构单片机的结构 5中断控制系统中断控制系统 单片机中的中断是指单片机中的中断是指CP

21、U暂停正在执行的原程序暂停正在执行的原程序转而为中断源服务转而为中断源服务(执行中断服务程序执行中断服务程序)，在执行完中，在执行完中断服务程序后再回到原程序继续执行。中断系统是指断服务程序后再回到原程序继续执行。中断系统是指能够处理上述中断过程所需要的部分电路。能够处理上述中断过程所需要的部分电路。 MCS-51设有五个中断源（外中断两个，定时设有五个中断源（外中断两个，定时/计计数中断两个，串行中断数中断两个，串行中断1个）个） ，二级优先级，可实现，二级优先级，可实现二级中断嵌套。二级中断嵌套。2.1 8051单片机的结构单片机的结构 6内部总线内部总线 总线是用于传送信息的公共途径。总

22、线可分为数据总总线是用于传送信息的公共途径。总线可分为数据总线、地址总线、控制总线。单片机内的线、地址总线、控制总线。单片机内的CPU、存储器、存储器、I/O接口等单元部件都是通过总线连接到一起的。采接口等单元部件都是通过总线连接到一起的。采用总线结构可以减少信息传输线的根数，提高系统可用总线结构可以减少信息传输线的根数，提高系统可靠性，增强系统灵活性。靠性，增强系统灵活性。 地址总线地址总线AB（Address Bus）：传递访问对象的地址信）：传递访问对象的地址信息。息。 数据总线数据总线DB （Data Bus）：传递数据。）：传递数据。 控制总线控制总线CB（Control Bus）：

23、传递控制信息。）：传递控制信息。2.2 8051单片机引脚单片机引脚 8051单片机内部总线是单总线结构，即数据单片机内部总线是单总线结构，即数据总线和地址总线是公用的。总线和地址总线是公用的。 8051有有40条引脚，条引脚，与其他与其他51系列单片机引脚是兼容的。这系列单片机引脚是兼容的。这40条条引脚可分为引脚可分为I/O端口线、电源线、控制线、外端口线、电源线、控制线、外接晶体线四部分。其封装形式有两种：双列接晶体线四部分。其封装形式有两种：双列直插封装直插封装(DIP)形式和方形封装形式，如图形式和方形封装形式，如图2-5所示。所示。2.2 8051单片机引脚单片机引脚 图图2-5

24、8051封装和引脚分配图封装和引脚分配图(a) 双列直插式封装；双列直插式封装；(b) 方形封装方形封装 MCS-51单片机的引脚配置图P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1VSS12345678910111213141516171819208031805187514039383736353433323130292827262521222324VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7

25、EA/VppALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0 返回本节2.2 8051单片机引脚单片机引脚P0.3地址锁存器CBI/OA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0DBABP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RESETP3.0P3.1P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7VSSVCC P0.0P0.1P0.2P0.5P0.6P0.7EAALEPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P3.2MCS-51片外总线结构示意

26、图 下一页图2.2 MCS-51系列单片机引脚及总线结构2.2 8051单片机引脚单片机引脚1电源线电源线8051单片机的电源线有以下两种：单片机的电源线有以下两种： （1） VCC：+5 V电源线。电源线。 （2） VSS：接地线。：接地线。2外接晶体引脚外接晶体引脚8051单片机的外接晶体引脚有以下两种：单片机的外接晶体引脚有以下两种：(1) XTAL1：片内振荡器反相放大器的输入端和内部时钟工作的输入端。：片内振荡器反相放大器的输入端和内部时钟工作的输入端。采用内部振荡器时，它接外部石英晶体和微调电容的一个引脚。采用内部振荡器时，它接外部石英晶体和微调电容的一个引脚。 (2) XTAL2

27、：片内振荡器反相放大器的输出端，接外部石英晶体和：片内振荡器反相放大器的输出端，接外部石英晶体和微调电容的另一端。采用外部振荡器时，该引脚悬空微调电容的另一端。采用外部振荡器时，该引脚悬空. 2.2 8051单片机引脚单片机引脚 3、控制线：、控制线： 8051单片机的控制线有以下几种：单片机的控制线有以下几种： (1) RST/VPD：RST是复位输入端，高电平有效。当单片是复位输入端，高电平有效。当单片机运行时，在次引脚加上持续时间大于两个机器周期机运行时，在次引脚加上持续时间大于两个机器周期（24个时钟振荡周期）的高电平，就可以完成复位操作。个时钟振荡周期）的高电平，就可以完成复位操作。

28、 VPD为本引脚的第二功能，即备用电源的输入端。当主为本引脚的第二功能，即备用电源的输入端。当主电源电源Vcc发生故障，降低到某一规定的低电平时，将发生故障，降低到某一规定的低电平时，将+5V的电源自动接入的电源自动接入RST端，为内部端，为内部RAM提供备用电源，提供备用电源，以保证片内以保证片内RAM中的信息不丢失，使单片机在复位后中的信息不丢失，使单片机在复位后能继续运行。能继续运行。2.2 8051单片机引脚单片机引脚 3、控制线：、控制线： (2)ALE/PROG：地址锁存允许：地址锁存允许/编程线。编程线。ALE为地址锁存为地址锁存允许信号，当单片机上电正常工作后，允许信号，当单片

29、机上电正常工作后，ALE引脚不断输出引脚不断输出正脉冲信号。当访问单片机外部存储器时，正脉冲信号。当访问单片机外部存储器时，ALE输出信号输出信号的负跳沿用作的负跳沿用作8位地址的锁存信号，即使不访问外部存储位地址的锁存信号，即使不访问外部存储器，器，ALE端仍有正脉冲信号输出，该频率为时钟振荡器频端仍有正脉冲信号输出，该频率为时钟振荡器频率率fOSC1/6. PROG指对片内指对片内EPROM型单片机（例型单片机（例8751）编程写入）编程写入时，此引脚作为编程脉冲输入端。时，此引脚作为编程脉冲输入端。 (3)PSEN：外部程序存储器的读选通线。在单片机访：外部程序存储器的读选通线。在单片机

30、访问外部程序存储器时，此引脚输出的负脉冲作为读外问外部程序存储器时，此引脚输出的负脉冲作为读外部程序存储器的选通信号。此脚接外部程序存储器的部程序存储器的选通信号。此脚接外部程序存储器的OE（输出允许）端。（输出允许）端。 (4)EA/VPP：片外：片外ROM允许访问端允许访问端/编程电源端。编程电源端。 2.2 8051单片机引脚单片机引脚 4I/O端口组成（端口组成（32根根I/O口线）及功能口线）及功能 （1）P0口口 P0口有八条端口线（），其中为低位，口有八条端口线（），其中为低位，为高位。每条线的结构组成如图为高位。每条线的结构组成如图2-6所示。所示。它由一个输出锁存器，两个三态

31、缓冲器，它由一个输出锁存器，两个三态缓冲器，输出驱动电路和输出控制电路组成。输出驱动电路和输出控制电路组成。P0口口是一个三态双向是一个三态双向I/O口，它有两种不同的功口，它有两种不同的功能，用于不同的工作环境。能，用于不同的工作环境。P0口位结构图口位结构图见见2-6.2.2 8051单片机引脚单片机引脚图图2-6 P0口位结构图口位结构图P0口的功能与驱动能力口的功能与驱动能力P0口可以作为通用的口可以作为通用的I/O口；口；P0口可以作为单片机系统的地址口可以作为单片机系统的地址/数据线使用；数据线使用；P0口可以驱动口可以驱动8个标准的个标准的TTL负载电路。负载电路。v注意在注意在

32、P0口作为通用的口作为通用的I/O口时，必须外接上拉电阻口时，必须外接上拉电阻(如下图）。如下图）。2.2 8051单片机引脚单片机引脚 （2）P1口口 P1口有八条端口线（），每条线的结口有八条端口线（），每条线的结构组成如图构组成如图2-7所示。所示。P1口是一个准双向口，口是一个准双向口，只作普通的只作普通的I/O口使用，其功能与口使用，其功能与P0口的第口的第一功能相同。作输出口使用时，由于其内一功能相同。作输出口使用时，由于其内部有上拉电阻，所以不需外接上拉电阻；部有上拉电阻，所以不需外接上拉电阻；作输入口使用时，必须先向锁存器写入作输入口使用时，必须先向锁存器写入“1”，使场效应管

33、，使场效应管T截止，然后才能读取数截止，然后才能读取数据。据。2.2 8051单片机引脚单片机引脚图2-7 P1口位结构图 P1P1口电路中包含有一个数据输出锁存器、一个三态数据输入缓冲器、口电路中包含有一个数据输出锁存器、一个三态数据输入缓冲器、一个数据输出的驱动电路。一个数据输出的驱动电路。P1P1口的功能和口的功能和驱动能力驱动能力P1P1口只可以作为通用的口只可以作为通用的I/OI/O口使用；口使用；P1可以驱动可以驱动4个标准的个标准的TTL负载电路；负载电路；v注意在注意在P1P1口作为通用的口作为通用的I/OI/O口使用时，在从口使用时，在从I/OI/O端口读入数据端口读入数据时

34、，应该首先向相应的时，应该首先向相应的I/OI/O口内部锁存器写口内部锁存器写“1”1”。v举例：从举例：从P1P1口的低四位输入数据口的低四位输入数据v MOV P1,#00001111b ;MOV P1,#00001111b ;先给先给P1P1口低四位写口低四位写1 1v MOV A,P1 ; MOV A,P1 ;再读再读P1P1口的低四位口的低四位2.2 8051单片机引脚单片机引脚 （3）P2口口 P2口有八条端口线（），每条线的结构如图口有八条端口线（），每条线的结构如图2-8所示。所示。P2口也是一个准双向口，它有两种使用功能：一种是当口也是一个准双向口，它有两种使用功能：一种是当

35、系统不扩展外部存储器时，作普通系统不扩展外部存储器时，作普通I/O口使用，其功能和口使用，其功能和原理与原理与P0口第一功能相同，只是作为输出口时不需外接口第一功能相同，只是作为输出口时不需外接上拉电阻；另一种是当系统外扩存储器时，上拉电阻；另一种是当系统外扩存储器时，P2口作系统口作系统扩展的地址总线口使用，输出高扩展的地址总线口使用，输出高8位的地址位的地址A7A15，与，与P0口第二功能输出的低口第二功能输出的低8位地址相配合，共同访问外部程位地址相配合，共同访问外部程序或数据存储器序或数据存储器(64 KB)，但它只确定地址并不能像，但它只确定地址并不能像P0口口那样还可以传送存储器的

36、读写数据。那样还可以传送存储器的读写数据。2.2 8051单片机引脚单片机引脚图2-8 P2口位结构图2.2 8051单片机引脚单片机引脚 （4）P3口口 P3口有八条端口线，命名为，每条线的结构如图口有八条端口线，命名为，每条线的结构如图2-9所所示。示。P3口是一个多用途的准双向口。第一功能是作普通口是一个多用途的准双向口。第一功能是作普通I/O口使用，其功能和原理与口使用，其功能和原理与P1口相同。第二功能是作控口相同。第二功能是作控制和特殊功能口使用，这时八条端口线所定义的功能各不制和特殊功能口使用，这时八条端口线所定义的功能各不相同，如表相同，如表2-4示。示。2.2 8051单片机

37、引脚单片机引脚图2-9 P3口位结构图2.2 8051单片机引脚单片机引脚表表2-4 P3口各位的第二功能口各位的第二功能P3口各位口各位第二功能第二功能P3.0RXD（串行数据接收）（串行数据接收）P3.1TXD（串行数据发送）（串行数据发送）P3.2INT0（外中断（外中断0输入）输入）P3.3INT1（外中断（外中断1输入）输入）P3.4T0（计数器（计数器0计数输入）计数输入）P3.5T1（计数器（计数器1计数输入）计数输入）P3.6WR（外（外RAM写选通信号）写选通信号）P3.7RD（外（外RAM读选通信号）读选通信号）单灯左移电路图2.3 8051单片机存储器单片机存储器 805

38、1存储器可以分成两大类：存储器可以分成两大类： RAM，CPU在运行时能随时进行数据的写入和读在运行时能随时进行数据的写入和读出，但在关闭电源时，其所存储的信息将丢失。它用出，但在关闭电源时，其所存储的信息将丢失。它用来存放暂时性的输入输出数据、运算的中间结果或用来存放暂时性的输入输出数据、运算的中间结果或用作堆栈。作堆栈。ROM是一种写入信息后不易改写的存储器。断电是一种写入信息后不易改写的存储器。断电后，后，ROM中的信息保留不变。用来存放固定的程序中的信息保留不变。用来存放固定的程序或数据，如系统监控程序、常数表格等。或数据，如系统监控程序、常数表格等。 1 1、普林斯顿结构普林斯顿结构

39、 一般微机通常只有一个逻辑空间，可以随意安一般微机通常只有一个逻辑空间，可以随意安排排ROM或或RAM。当访问存储器时，同一地址对应。当访问存储器时，同一地址对应唯一的存储单元，可以是唯一的存储单元，可以是ROM也可以是也可以是 RAM，并，并用同类访问指令。用同类访问指令。这种结构称为普林斯顿结构。这种结构称为普林斯顿结构。 2 、哈佛结构、哈佛结构 8051单片机与一般微机的存储器配置方式很不相单片机与一般微机的存储器配置方式很不相同。同。 51单片机的存储器在物理结构上分为程序存单片机的存储器在物理结构上分为程序存储空间和数据存储空间，共有四个：片内和片外储空间和数据存储空间，共有四个：

40、片内和片外程序存储空间以及片内和片外数据存储空间，这程序存储空间以及片内和片外数据存储空间，这种在物理结构上把程序存储器和数据存储器分开种在物理结构上把程序存储器和数据存储器分开的结构形式称为哈佛结构。的结构形式称为哈佛结构。2.3 8051单片机存储器单片机存储器两种结构的区别两种结构的区别2.3 8051单片机存储器单片机存储器 8051单片机存储器结构采用哈佛型结构，单片机存储器结构采用哈佛型结构，即将程序存储器即将程序存储器(ROM)和数据存储器和数据存储器(RAM)分开，它们有各自独立的存储空分开，它们有各自独立的存储空间、寻址机构和寻址方式。其典型结构间、寻址机构和寻址方式。其典型

41、结构下图所示。下图所示。2.3 8051单片机存储器单片机存储器图图2-10 8051存储器结构图存储器结构图 8051在逻辑空间上，即从用户角度上在逻辑空间上，即从用户角度上8051有三有三个存储空间：个存储空间： (1)片内外统一编址（片内外统一编址（0000HFFFFH)的程序存的程序存储器储器,用用16位地址寻址位地址寻址; (2)256B片内数据存储器地址空间，地址为：片内数据存储器地址空间，地址为：00HFFH，8位地址寻址位地址寻址; (3)64KB的片外数据存储器地址空间，地址从的片外数据存储器地址空间，地址从0000HFFFFH,16位地址寻址。位地址寻址。2.3 8051单

42、片机存储器单片机存储器2.3 8051单片机存储器单片机存储器 区分：区分： 上述的上述的3个存储空间是重叠的，为了用户能够正确使用这个存储空间是重叠的，为了用户能够正确使用这3个逻辑个逻辑空间，空间，8051指令系统设计了不同的数据传送指令符号：指令系统设计了不同的数据传送指令符号： (1)CPU访问片内、片外程序存储器时，指令为访问片内、片外程序存储器时，指令为MOVC: 例：例：MOVC A，A+PC; (2) CPU访问片内数据存储器时，指令为访问片内数据存储器时，指令为MOV： 例：例：MOV A，R1; (3) CPU访问片外数据存储器时，指令为访问片外数据存储器时，指令为MOVX

43、: 例：例：MOVX A，DPTR;2.3 8051单片机存储器单片机存储器3、8051程序存储器空间 （1） 8051、8031与与8751的区别：的区别： 8051内部有内部有4KB的的ROM，8031没有没有ROM，8751片内有片内有4KB的的EPROM。 8051有有64KB程序存储器寻址区，其中程序存储器寻址区，其中0000H0FFFH的的4KB的地址的地址空间可以为片内和片外公用。区分：空间可以为片内和片外公用。区分： 8051提供了一条专用的控制引脚提供了一条专用的控制引脚EA（第（第31脚）脚） 若若EA=1,则则8051使用片内使用片内4KB的程序存储器。的程序存储器。 若

44、若EA=0,则则8051自动使用片外自动使用片外ROM。 不论不论EA接高电平还是低电平，当访问地址超过接高电平还是低电平，当访问地址超过4KB时，时， 自动转到片自动转到片外外ROM.（2）程序的）程序的7个特殊入口地址个特殊入口地址表表2.5 MCS-51单片机复位、中断入口地址单片机复位、中断入口地址操操 作作入入 口口 地地 址址复位复位0000H外部中断外部中断00003H定时器定时器/计数器计数器0溢出溢出000BH外部中断外部中断10013H定时器定时器/计数器计数器1溢出溢出001BH串行口中断串行口中断0023H定时器定时器/计数器计数器0溢出或溢出或T2EX端负跳变端负跳变

45、(52子子系列系列)002BH2.3 8051单片机存储器单片机存储器 4、数据存储器的地址空间、数据存储器的地址空间 (1)低128RAM区 工作寄存器区：工作寄存器区：00H1FH这这32个单元为工作寄存器区，分为个单元为工作寄存器区，分为四组，每组占八个四组，每组占八个 RAM单元，地址由小到大分别用代号单元，地址由小到大分别用代号R0R7表示。通过设置程序状态字表示。通过设置程序状态字PSW中的中的RS1、RS0状态来决定哪一状态来决定哪一组寄存器工作，如表组寄存器工作，如表2-5所示。所示。 位寻址区：位寻址区：20H2FH这这16个单元为位寻址区。它有双重寻址功个单元为位寻址区。它

46、有双重寻址功能，既可以进行位寻址操作，也可以同普通能，既可以进行位寻址操作，也可以同普通RAM单元一样按字节寻单元一样按字节寻址操作。址操作。 普通普通RAM区：区：30H7FH这这80个单元为普通个单元为普通RAM区。用于存放用户数区。用于存放用户数据，只能按字节存取。据，只能按字节存取。堆栈：堆栈是片内堆栈：堆栈是片内RAM存储器中的特殊群体。存储器中的特殊群体。表表2-5 8051内部内部RAM空间分配空间分配7FH堆栈和数堆栈和数据缓冲区据缓冲区30H2FH7F7E7D7C7B7A7978位位寻寻址址区区2EH77767574737271702DH6F6E6D6C6B6A69682CH

47、67666564636261602BH5F5E5D5C5B5A59582AH575655545352515029H4F4E4D4C4B4A494828H474645444342414027H3F3E3D3C3B3A393826H373635343332313025H2F2E2D2C2B2A292824H272625242322212023H1F1E1D1C1B1A191822H171615141312111021H0F0E0D0C0B0A090820H07060504030201001FH3组（组（R0R7）工工作作寄寄存存器器区区18H17H2组（组（R0R7）10H0FH1组（组（R0R7

48、）08H07H0组（组（R0R7）00H位寻址位寻址(P.48)(P.48)指令中直接给出了操作数所在的位地址。指令中直接给出了操作数所在的位地址。例：例： CLR P1.0 CLR P1.0 ；(P1.0) 0(P1.0) 0 SETB ACC.7 SETB ACC.7 ；(ACC.7) 1(ACC.7) 1 CPL C CPL C ；( C ) NOT( C )( C ) NOT( C )注意注意： 1 1）位地址里的数据只可能是一个）位地址里的数据只可能是一个 0 0 或或 1 1 2 2）有的位地址十分明确）有的位地址十分明确, ,如如 等等, , 有的位地址则有的位地址则“不太明确不

49、太明确”，如：，如： MOV AMOV A，17H ; (A)(17H),17H17H ; (A)(17H),17H是是字节地址字节地址 ，17H ;(ACC.0)(17H),17H ;(ACC.0)(17H),这里这里 是是位地址位地址所以该指令中的所以该指令中的17H17H是是22H22H单元的第单元的第7 7位位2.3 8051单片机存储器单片机存储器 (2) 专用寄存器区：专用寄存器区：片内片内80HFFH这一区间，这一区间，8051集合了一些特殊用途的寄存器，一集合了一些特殊用途的寄存器，一般称之为特殊功能寄存器般称之为特殊功能寄存器SFR（Special Function Regi

50、ster）。每个）。每个SFR占有一个占有一个RAM单元。它们离散地分布在单元。它们离散地分布在80HFFH地址范围地址范围内，如表内，如表2-6所示。所示。 没有被没有被SFR占据的地址可能在片内并不存在。对这些地址读出占据的地址可能在片内并不存在。对这些地址读出时，通常会得到随机的数据，而写入时将会有不确定的效应，时，通常会得到随机的数据，而写入时将会有不确定的效应，因此软件设计时不要使用这些单元。特殊功能寄存器通常用寄因此软件设计时不要使用这些单元。特殊功能寄存器通常用寄存器寻址，但也可以用直接寻址方式进行字节访问。其中存器寻址，但也可以用直接寻址方式进行字节访问。其中11个个寄存器还可

51、进行位寻址寄存器还可进行位寻址(表表2-4中带中带*号的寄存器号的寄存器)操作，其位地址操作，其位地址的分配如表的分配如表2-7所示。所示。表2-6 8051特殊功能寄存器SFR一览表PSW表表2-7 SFR中的位地址分配中的位地址分配寄存器符寄存器符号号位地址位地址字节地址字节地址D7D6D5D4D3D2D1D0BF7F6F5F4F3F2F1F0F0HACCE7E6E5E4E3E2E1E0E0HPSWD7D6D5D4D3D2D1D0D0HIPBCBBBAB9B8B8HP3B7B6B5B4B3B2B1B0B0HIEAFACABAAA9A8A8HP2A7A6A5A4A3A2A1A0A0HSCON

52、9F9E9D9C9B9A999898HP1979695949392919090HTCON8F8E8D8C8B8A898888HP0878685848382818080H片片内内RAM高高128单元：单元：SFR(80HFFH)低低128单元单元(00H7FH)堆栈和数据缓冲区堆栈和数据缓冲区(30H7FH)位寻址区位寻址区(20H2FH)通用寄存器区通用寄存器区(00H1FH)00H-7FH堆栈： 在片内在片内RAM中，常常要指定一个专门的区域来存放中，常常要指定一个专门的区域来存放某些特别的数据某些特别的数据,它遵循顺序存取和后进先出它遵循顺序存取和后进先出(LIFO/FILO）的原则）的原

53、则,这个这个RAM区叫堆栈。区叫堆栈。功用功用：1）子程序调用和中断服务时）子程序调用和中断服务时CPU自动将当前自动将当前PC 值压栈保存，返回时自动将值压栈保存，返回时自动将PC值弹栈。值弹栈。2）保护现场）保护现场/恢复现场恢复现场3）数据传输）数据传输00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通RAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区 SP栈栈顶顶下一个进栈的数据下一个进栈的数据将存在此将存在此数据数据进栈进栈已经进栈的数据已经进栈的数据存放在此存放在此初始初始 SP复位后复位后

54、 SP=07HSP=07H，数据进栈时：首先，数据进栈时：首先SP+1SP+1指向指向08H08H单元，第一个放进堆栈的数据将单元，第一个放进堆栈的数据将放进放进08H08H单元，然后单元，然后SPSP再自动增再自动增 1 1，仍指，仍指着栈顶着栈顶堆栈区由特殊功能寄存器堆栈区由特殊功能寄存器堆栈指针堆栈指针SPSP管理管理 堆栈堆栈区可以安排在区可以安排在 RAMRAM区任意位置，一般不安排在工作寄存器区任意位置，一般不安排在工作寄存器区和可按位寻址的区和可按位寻址的RAMRAM区，通常放在区，通常放在RAMRAM区的靠后的位置。区的靠后的位置。从堆栈取出数据时：取出的数据是最近从堆栈取出数

55、据时：取出的数据是最近放进去的一个数据，也就是当前栈顶的放进去的一个数据，也就是当前栈顶的数据。然后数据。然后SPSP再自动减再自动减1 1，仍指着栈，仍指着栈顶顶00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通RAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区 SP栈顶栈顶当前要出栈的数据当前要出栈的数据数据数据出栈出栈SP-1指向下一个将要出指向下一个将要出栈的数据栈的数据初始初始 SP堆栈区由特殊功能寄存器堆栈区由特殊功能寄存器堆栈指针堆栈指针SPSP管理管理 堆栈区堆栈区可以安排在可以安排在

56、RAMRAM区任意位置，一般不安排在工作寄存器区区任意位置，一般不安排在工作寄存器区和可按位寻址的和可按位寻址的RAMRAM区，通常放在区，通常放在RAMRAM区的靠后的位置。区的靠后的位置。从堆栈取出数据时：取出的数据是最从堆栈取出数据时：取出的数据是最近放进去的一个数据，也就是当前栈近放进去的一个数据，也就是当前栈顶的数据。然后顶的数据。然后SPSP再自动减再自动减1 1，仍指，仍指着栈顶着栈顶00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通RAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区SP-

57、1 指向新的栈指向新的栈顶顶,也就是下一个也就是下一个将要出栈的数据将要出栈的数据数据数据出栈出栈初始初始 SP堆栈区由特殊功能寄存器堆栈指针SP管理 堆栈堆栈区可以安排在区可以安排在 RAMRAM区任意位置，一般不安排在工作寄存器区区任意位置，一般不安排在工作寄存器区和可按位寻址的和可按位寻址的RAMRAM区，通常放在区，通常放在RAMRAM区的靠后的位置。区的靠后的位置。 数据指针DPTR数据指针DPTR是唯一1个16位的可寻址的专用寄存器；由两个8位寄存器DPH和DPL而成，其中DPH为DPTR的高8位，DPL为DPTR的低8位。它既可作为一个16位寄存器来使用，也可作为2个独立的8位寄

58、存器（DPH和DPL）来使用。DPTR主要是用来保存16位地址，当对64kB外部数据存储器寻址时，可作为间址寄存器使用，此时，使用如下两条指令： MOVX A, DPTR MOVX DPTR, A例：MOV DPTR，#202XH MOVX A，DPTR ；将外RAM202XH单元内容A在访问程序存储器时，DPTR可用来作基址寄存器，采用基址+变址寻址方式访问程序存储器，这条指令常用于读取程序存储器内的表格数据。MOVC A， A+DPTR；访问ROM指令 2.4 8051单片机工作方式单片机工作方式2.4.1 复位方式复位方式单片机在开机时或在工作中因干扰而使程序失控或工作中程序处于某种单片

59、机在开机时或在工作中因干扰而使程序失控或工作中程序处于某种死循环状态等情况下都需要复位。复位的作用是使中央处理器死循环状态等情况下都需要复位。复位的作用是使中央处理器CPU以及以及其他功能部件都恢复到一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。其他功能部件都恢复到一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。8051单片机的复位靠外部电路实现，信号由单片机的复位靠外部电路实现，信号由RESET（RST）引脚输入，高）引脚输入，高电平有效，在振荡器工作时，只要保持电平有效，在振荡器工作时，只要保持RST引脚高电平两个机器周期，单引脚高电平两个机器周期，单片机即复位。复位后，片机即复位。复位后，PC程序

60、计数器的内容为程序计数器的内容为0000H，其他特殊功能寄存，其他特殊功能寄存器的复位状态如表器的复位状态如表2-4所示。片内所示。片内RAM中内容不变。复位电路一般有上电中内容不变。复位电路一般有上电复位、手动开关复位和自动复位电路三种，如图复位、手动开关复位和自动复位电路三种，如图2-11所示。所示。2.4 8051单片机工作方式单片机工作方式图2-11 单片机复位电路图实验中的复位电路及时钟电路实验中的复位电路及时钟电路MCS-51单片机各寄存器的复位状态单片机各寄存器的复位状态 00HTCON0000HPC00HTMOD00000BPCON0 000000BIE不定不定SBUF 000