第一章单片机基础

1、LOGO授课教师：刘晋胜授课教师：刘晋胜联系电话：联系电话Q: 450285590单片机原理与应用单片机原理与应用 Company Logo单片机原理与应用单片机原理与应用课程要求课程要求1234什么是单片机什么是单片机Company Logo课程要求课程要求v上课认真听讲上课认真听讲v课后自觉学习课后自觉学习v认真完成实验内容认真完成实验内容Company Logov单片机课程教学目的单片机课程教学目的 单片机应用广泛 掌握单片机内容比较容易 市场对单片机人才需求大v课程目标课程目标 掌握但单片机硬件结构 掌握单片机软件编程（汇编或C） 掌握单片机的硬件设计 能够利

2、用单片机开发系统Company Logov单片机原理及应用单片机原理及应用-内容比较新颖，用内容比较新颖，用C和和proteus;-围绕洗衣机控制系统安排内容。围绕洗衣机控制系统安排内容。v主要内容主要内容（1）MCS-51MCS-51序列单片机硬件结构序列单片机硬件结构（2）MCS-51MCS-51序列单片机指令系统序列单片机指令系统（3）MCS-51MCS-51序列单片机接口技术序列单片机接口技术Company Logov参考资料参考资料 西安电子科技大学出版社西安电子科技大学出版社新编单片机原新编单片机原理与应用理与应用潘永雄箸潘永雄箸 ProteusProteus软件设计软件设计 pr

3、otelDXPprotelDXP电路设计与制版实用教程电路设计与制版实用教程 KeilKeil使用教程使用教程v必备知识必备知识 C C语言程序设计语言程序设计 数字电路数字电路Company Logov课程安排课程安排 5*15=74-12=62-6-4=52 一周综合实验一周综合实验v考试安排考试安排 考试，考试，1919周。周。Company Logo什么是单片机什么是单片机v单片机就是单片微型计算机单片机就是单片微型计算机(Single-Chip Microcomputer)。v是计算机的芯片化；是计算机的芯片化；v是处理器芯片之一；是处理器芯片之一；Company Logo什么是单片

4、机什么是单片机v微型计算机系统的硬件部分通常由五部分组成微型计算机系统的硬件部分通常由五部分组成:输入设备运算器输出设备控制器存储器Company Logo什么是单片机什么是单片机这种计算机系统通常由多块印刷电路板制成：多板机 主板显卡声卡存储器接口网卡输入输出接口内存条CPU Company LogoCPUCPU芯片内存条存储器接口存储器芯片输入输出接口输入输出接口芯片定时计数器芯片A/D、D/A芯片单板机 印 刷 电 路 板什么是单片机什么是单片机Company Logozh CPU存储器控制电路定时器时钟电路I / O口单片机什么是单片机什么是单片机Company Logo什么是单片机什

5、么是单片机中央处理器是单片机的核心部分，由运中央处理器是单片机的核心部分，由运算器和控制器组成，主要完成算术运算、算器和控制器组成，主要完成算术运算、逻辑运算和逻辑控制功能。逻辑运算和逻辑控制功能。存储器是有记忆功能的电子部件，分为只存储器是有记忆功能的电子部件，分为只读存储器读存储器ROM和随机存储器和随机存储器RAM，也即，也即是程序存储器是程序存储器ROM和数据存储器和数据存储器RAM。LOGO第一章第一章 单片机基础单片机基础 Company Logo单片机基础单片机基础单片机概述单片机概述1MCS-51单片机硬件基础单片机硬件基础2跑马灯跑马灯Proteus仿真仿真3Company

6、Logo（一）单片机概述（一）单片机概述1、单片机的发展、单片机的发展-历程历程v1976-1978 初级初级8位单片机位单片机 Intel MCS-48 系列系列v1978- 高档高档8位单片机位单片机 Intel MCS-51系列：系列： -51子系列：子系列：8031/8051/8751 -52子系列：子系列：8032/8052/8752v低功耗型低功耗型80C31高性能型高性能型80C252廉价型廉价型89C2051/1051v1983- 161983- 16位单片机位单片机 Intel MCS-96 Intel MCS-96 系列系列8098/80968098/8096、8080C1

7、98/80C196C198/80C196v3232位单片机位单片机 8096080960Company Logo（一）单片机概述（一）单片机概述1、单片机的发展、单片机的发展-趋势趋势 多功能多功能-如把如把A/D、D/A、乃至多路模拟开乃至多路模拟开关和采样关和采样/保持器也集成在单片微机芯片中；保持器也集成在单片微机芯片中； 高性能高性能-在单片微机中开始使用在单片微机中开始使用RISC体系体系结构、并行流水线操作和结构、并行流水线操作和DSP等的设计技术提等的设计技术提高速度和执行效率；高速度和执行效率； 全盘全盘CMOS化趋势化趋势-采用二种半导体工艺生采用二种半导体工艺生产，产， C

8、MOS工艺实现低功耗；工艺实现低功耗； 推行串行扩展总线推行串行扩展总线-推行串行扩展总线可以推行串行扩展总线可以显著减少引脚数量，简化系统结构。显著减少引脚数量，简化系统结构。Company Logo（一）单片机概述（一）单片机概述2、单片机特点、单片机特点种类多，型号全种类多，型号全体积小，成本低体积小，成本低面向控制面向控制性能价格比高性能价格比高(5)C语音开发环境，易于开发语音开发环境，易于开发(6)外部扩展能力强外部扩展能力强(7)抗干扰能力强，可靠性高抗干扰能力强，可靠性高Company Logo（一）单片机概述（一）单片机概述3、单片机的应用、单片机的应用工业控制工业控制仪器仪

9、表仪器仪表计算机外部设备与智能接口计算机外部设备与智能接口电子商务设备电子商务设备(5)家用电器家用电器(6)网络及通信网络及通信Company Logo（一）单片机概述（一）单片机概述4、常用单片机介绍、常用单片机介绍 Intel公司系列单片机公司系列单片机 MCS-48、 MCS-51 、MCS-96三个系列。存储器三个系列。存储器采用哈佛结构，即程序存储器和数据存储器独立寻址。采用哈佛结构，即程序存储器和数据存储器独立寻址。Company Logo（一）单片机概述（一）单片机概述4、常用单片机介绍、常用单片机介绍（2）Philips公司单片机公司单片机 与与MCS-51兼容，片内有兼容，

10、片内有I2C总线，总线，A/D转换转换器等丰富的外围接口。器等丰富的外围接口。PHILIPS单片机独特的创造是具有单片机独特的创造是具有I2C总线，这总线，这是一种集成电路和集成电路之间的串行通信总是一种集成电路和集成电路之间的串行通信总线。也可用于多机通信。线。也可用于多机通信。Company Logo（一）单片机概述（一）单片机概述4、常用单片机介绍、常用单片机介绍（3）Motorola公司单片机公司单片机 通用型单片机的代表是通用型单片机的代表是MC68HC11系列，有系列，有几十个型号。几十个型号。 专用型单片机性价比高，应用时一般采用专用型单片机性价比高，应用时一般采用“单片单片”形

11、式。典型产品如形式。典型产品如MC68HC05/MC68HC04。Company Logo（一）单片机概述（一）单片机概述4、常用单片机介绍、常用单片机介绍（4）Atmel51系列单片机系列单片机 AT89C51系列系列标准型标准型Company Logo（一）单片机概述（一）单片机概述4、常用单片机介绍、常用单片机介绍（4）Atmel51系列单片机系列单片机 AT89C51系列系列高档型高档型Company Logo（一）单片机概述（一）单片机概述4、常用单片机介绍、常用单片机介绍（5） Microchip公司的单片机公司的单片机 是世界上最有影响力的嵌入式微控制器之一。是世界上最有影响力的

12、嵌入式微控制器之一。PIC八位单片机可分为基本级，中级和高级三八位单片机可分为基本级，中级和高级三个系列。个系列。基本级：如：基本级：如：PIC16C5X,PIC12C5XX中级：中级： 如：如：PIC16C7X，PIC16C6X等，带有等，带有A/D，WDT，PWM等功能。等功能。高级：高级： 如：如：PIC17CX，PIC18CXX。 增加硬增加硬件乘法器，件乘法器，CAN模块，参考电压等。模块，参考电压等。Company Logo（一）单片机概述（一）单片机概述4、常用单片机介绍、常用单片机介绍（6）TI公司的单片机公司的单片机 德州仪器德州仪器TI公司推出的公司推出的MSP430F14

13、X系列系列单片机是低功耗单片机是低功耗Flash型型16位位RISC指令集单片指令集单片机。它采用冯机。它采用冯诺伊曼结构，具有丰富的外围接诺伊曼结构，具有丰富的外围接口，性价比极高。口，性价比极高。Company Logo（一）单片机概述（一）单片机概述4、常用单片机介绍、常用单片机介绍（7）ARM公司单片机公司单片机 ARM公司成立于公司成立于1990年。由于年。由于ARM内核具内核具有功耗低，成本低等显著优点，因此获得了众有功耗低，成本低等显著优点，因此获得了众多半导体厂家和整机厂商的大力支持，在多半导体厂家和整机厂商的大力支持，在32位位嵌入式应用领域获得了巨大的成功，在低功耗，嵌入式

14、应用领域获得了巨大的成功，在低功耗，低成本的嵌入式应用领域确立了市场领先地位。低成本的嵌入式应用领域确立了市场领先地位。Company Logov 目前，单片机种类繁多，性能各异。特别是专用单片机，产目前，单片机种类繁多，性能各异。特别是专用单片机，产品种类更是数不胜数。这一方面为用户提供了广阔的选择空品种类更是数不胜数。这一方面为用户提供了广阔的选择空间，另一方面也为用户制造了选择难题。因此，全面了解单间，另一方面也为用户制造了选择难题。因此，全面了解单片机的技术发展，掌握不同种类单片机的性能特点，是正确片机的技术发展，掌握不同种类单片机的性能特点，是正确选用单片机的基础。目前比较流行的单片

15、机有：选用单片机的基础。目前比较流行的单片机有：MCS-51系系列单片机、列单片机、PIC系列单片机、系列单片机、MSP430系列单片机、系列单片机、MC68HC11系列单片机、系列单片机、AT89系列单片机及各种系列单片机及各种ARM芯片。学习掌握这些单片机的性能特点，对开发高性能单片芯片。学习掌握这些单片机的性能特点，对开发高性能单片机应用系统至关重要。机应用系统至关重要。v 查阅资料，学习总结目前比较流行的查阅资料，学习总结目前比较流行的MCS-51系列单片机、系列单片机、PIC系列单片机、系列单片机、MSP430系列单片机、系列单片机、MC68HC11系系列单片机、列单片机、AT89系

16、列单片机及各种系列单片机及各种ARM芯片的特点及适芯片的特点及适用范围。用范围。Company Logo本次小结本次小结v产生对单片机的学习兴趣产生对单片机的学习兴趣v什么是单片机什么是单片机v单片机发展单片机发展v单片机应用单片机应用v常用单片机型号常用单片机型号Company Logo单片机基础单片机基础单片机概述单片机概述1MCS-51单片机硬件基础单片机硬件基础2跑马灯跑马灯Proteus仿真仿真3Company Logo（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础本章介绍本章介绍MCS-51单片机的结构及各部分的功单片机的结构及各部分的功能。如内部结构框图、外部封装形式、标准封能。如内部

17、结构框图、外部封装形式、标准封装的管脚分布及功能、单片机的三总线；存储装的管脚分布及功能、单片机的三总线；存储器系统、专用功能寄存器等。器系统、专用功能寄存器等。 知识点包括：知识点包括：Company Logo（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础1、内部结构、内部结构vMCS-51单片机种类繁多，性能各异，但其基本组单片机种类繁多，性能各异，但其基本组织结构基本相同。织结构基本相同。 MCS-51MCS-51单片机的组成单片机的组成 ：1 1）运算器）运算器2 2）控制器）控制器3 3）串）串/ /并行并行I/OI/O接口接口4 4）定时器）定时器/ /计数器计数器5 5）片内中断处理系

18、统）片内中断处理系统6 6）存储器）存储器7 7）时钟电路）时钟电路8 8）总线）总线Company LogoCompany LogoCompany Logo（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础2、封装、封装 Company Logo（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础3、引脚、引脚 v电源和晶振电源和晶振 VCC(40):接接+5V电源正端电源正端 VSS(20):接电源地端接电源地端 XTAL1(19):接外部石英晶体接外部石英晶体的一端的一端 XTAL2(20):接外部石英晶体接外部石英晶体的另一端的另一端vI/ O口引脚口引脚 4个个8位并行位并行 I/O 接口引脚接口引脚P0

19、.0 P0.7 、P1.0P1.7 、P2.0P2.7 和和 P3.0P3.7 为多功能引脚，可自为多功能引脚，可自 动切换动切换用作数据总线、地址总线、用作数据总线、地址总线、控制总线和或控制总线和或I/O 接口外部引接口外部引脚脚v控制线控制线 ALE/PROG(30)ALE/PROG(30)：地址锁存有：地址锁存有效信号输出端；效信号输出端； EA/VPP(31)EA/VPP(31)：片外程序存储：片外程序存储器选择信号端和编程电源输器选择信号端和编程电源输入端；入端； PSEN(29)PSEN(29)：片外程序存储器：片外程序存储器读选通信号输出端，低电平读选通信号输出端，低电平有效；

20、有效； RST/VRST/VPDPD(9)(9)：复位信号端和后：复位信号端和后备电源输入端。输入备电源输入端。输入1010msms以以上高电平脉冲，单片机复位。上高电平脉冲，单片机复位。 V VPDPD使用后备电源，可实现掉使用后备电源，可实现掉电保护。电保护。Company Logo（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础3、引脚、引脚vMCS51单片机的三总线结构：由由P0口组成口组成8位的数据总位的数据总线。线。从从P0口输出低口输出低8位地址，位地址，经经373锁存器锁存作为低位地址锁存器锁存作为低位地址A0-A7，由，由P2口输出高口输出高8位地址位地址A8-A15组成组成A0-A

21、15共共16位的地址总线。位的地址总线。由由RST，/EA，/PSEN，ALE，以及，以及/WR，/RD等组成。等组成。Company Logo（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础3、引脚、引脚 P0 P1 P2 P3RSTEAALEPSENXTAL1XTAL2MCS-51数据数据 P0 总线总线地址地址 P0+P2 总线总线控制控制 RST/ALE总线总线 EA /PSEN WR RD I/O口口 P1口口第二第二 RXD/TXD功能功能端口端口 INT0/INT1 T0 T18888MCS-51Company Logo（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础4、输入、输入/输出端口输出

22、端口 vMCS-51MCS-51单片机共有四个单片机共有四个8 8位的并行双向口，共位的并行双向口，共计有计有3232根输入根输入/ /输出输出(I/O)(I/O)口线。口线。v各端口的每一位均有锁存器，输出驱动器和各端口的每一位均有锁存器，输出驱动器和输入缓冲器。输入缓冲器。v它们在结构上有一定的差异，所以各端口的它们在结构上有一定的差异，所以各端口的性质和功能也各不相同。性质和功能也各不相同。Company Logo（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础4、输入、输入/输出端口输出端口-P1vP1口口(18脚脚)P1.0P1.7统称为统称为P1口；口；v可作为准双向可作为准双向I/O口使

23、用；口使用；v对于对于52子系列，子系列，P1.0与与P1.1还有第二功能：还有第二功能： P1.0可用作定时器可用作定时器/计数器计数器2的计数脉冲输入端的计数脉冲输入端T2； P1.1可用作定时器可用作定时器/计数器计数器2的外部控制端的外部控制端T2EX。P1口电路图如下图口电路图如下图Company LogoP1口：输入/输出I/O口QQDCP写写入入内部总线内部总线读读锁锁存存器器读引脚读引脚xP. 1CCV锁锁存存器器上拉电阻2V10V2被截止1作为输出口（输出1） 作为输入口执行 SETB P1.x1Company Logo准双向口： 从图中可以看出，在读入端口数据时，由于输出从

24、图中可以看出，在读入端口数据时，由于输出驱动驱动FETFET并接在引脚上，如果并接在引脚上，如果T2T2导通，就会将输入的导通，就会将输入的高电平拉成低电平，产生误读。所以在端口进行输高电平拉成低电平，产生误读。所以在端口进行输入操作前，应先向端口锁存器写入操作前，应先向端口锁存器写“1”1”，使，使T T截止，截止，引脚处于悬浮状态，变为高阻抗输入。这就是所谓引脚处于悬浮状态，变为高阻抗输入。这就是所谓的准双向口。的准双向口。 D QD QCLK QCLK QP1.nP1.n读读锁存器锁存器内部总线内部总线写写锁存器锁存器读读引脚引脚VCCRT TP1口引脚Company Logo（二）单片

25、机硬件基础（二）单片机硬件基础4、输入、输入/输出端口输出端口-P0vP0口口(3239脚脚) P0.0P0.7统称为统称为P0P0口。口。v在不接片外存储器与不扩展在不接片外存储器与不扩展I/OI/O口时，可作为口时，可作为准双向输入准双向输入/ /输出口。输出口。v在接有片外存储器或扩展在接有片外存储器或扩展I/OI/O口时，口时，P0P0口分时口分时复用为低复用为低8 8位地址总线和双向数据总线。位地址总线和双向数据总线。P0口电路图如下图口电路图如下图Company LogoP0口：地址/数据复用口QQDCP写写入入内部总线内部总线读读锁锁存存器器读引脚读引脚xP. 0CCV数据数据地

26、址地址/控制控制锁锁存存器器MUX&2V1V作为I/O端口0Company LogoP0口：地址/数据复用口QQDCP写写入入内部总线内部总线读读锁锁存存器器读引脚读引脚xP. 0CCV数据数据地址地址/控制控制锁锁存存器器MUX&2V1V作为地址/数据总线1G1G2Company Logo（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础4、输入、输入/输出端口输出端口-P2vP2口口(2128脚脚)P2.0P2.7统称为统称为P2口；口；v一般可作为准双向一般可作为准双向I/O口使用；口使用；v在接有片外存储器或扩展在接有片外存储器或扩展I/O口且寻址范围超过口且寻址范围超过256字节时，字节时，P

27、2口用作高口用作高8位地址总线位地址总线( (输入时要输入时要先置）先置） P2口电路图如下图口电路图如下图Company LogoP2口：I/O 地址口QQDCP写写入入内部总线内部总线读读锁锁存存器器读引脚读引脚815AA地址控制控制锁锁存存器器MUXxP. 2CCV上拉电阻2VCompany Logo（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础4、输入、输入/输出端口输出端口-P3vP3口口(1017脚脚)P3.0P3.7统称为统称为P3口；口；v除作为准双向除作为准双向I/O口使用外；口使用外；v还可以将每一位用于第二功能，而且还可以将每一位用于第二功能，而且P3口的每一口的每一条引脚均可

28、独立定义为第一功能的输入输出或第二条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。功能。 3 3口的第二功能就是做控制总线要用分别列出各端口的第二功能就是做控制总线要用分别列出各端口的对应的功能口的对应的功能Company LogoP3口：I/O 第二功能口QQDCP写写入入内部总线内部总线读读锁锁存存器器读引脚读引脚第二功能输出锁锁存存器器xP. 3CCV上拉电阻2V第二功能输入与非门Company LogoP3口的第二功能口的第二功能引脚符号 功 能P3.0RXD串行口输入端串行口输入端P3.1TXD串行口输出端串行口输出端P3.2INT0外部中断外部中断0请求输入端，低电平有效请求输入

29、端，低电平有效P3.3INT1外部中断外部中断1请求输入端，低电平有效请求输入端，低电平有效P3.4T0定时器定时器/计数器计数器0计数脉冲输入端计数脉冲输入端P3.5T1定时器定时器/计数器计数器1计数脉冲输入端计数脉冲输入端P3.6WR外部数据存储器外部数据存储器写写选通信号选通信号输出端输出端，低，低电平有效电平有效P3.7RD外部数据存储器外部数据存储器读读选通信号选通信号输出端输出端，低，低电平有效电平有效Company LogoMcs-51引脚功能归纳引脚功能归纳:v 4个并行个并行I/O口均由内部总线控制口均由内部总线控制,端口功能复用会自动识别端口功能复用会自动识别,不用用户选

30、择不用用户选择.v P0是是8位漏级开路的准双向位漏级开路的准双向I/O口口,可驱动可驱动8个个LSTTL负载负载,作地址作地址/数据总线口时数据总线口时,是一真正双向是一真正双向I/O.v P1是是8位准双向位准双向I/O口口,具有内部上拉电阻具有内部上拉电阻,可驱动可驱动4个个LSTTL负载。负载。v P2同同P1，并可作为高，并可作为高8位地址总线。位地址总线。v P3同同P1，P3口的所有口线都具有第二功能。口的所有口线都具有第二功能。v 单片机功能多，引脚少，因而许多引脚都具有第二功能。单片机功能多，引脚少，因而许多引脚都具有第二功能。v 单片机对外呈现三总线形式：单片机对外呈现三总

31、线形式：P0，P2组成组成16位地址总线；位地址总线；P0口分时复用为数据总线；由口分时复用为数据总线；由ALE，/PSEN，RST，/EA与与P3口中的口中的/INT0（1），），T0，T1，/WR，/RD共共10个引脚组成控制总线。个引脚组成控制总线。Company Logov 画出端口常用的输入输出电路。画出端口常用的输入输出电路。(用用PROTEL或或PROTEUS)LED驱动驱动Company Logov 画出端口常用的输入输出电路。画出端口常用的输入输出电路。(用用PROTEL或或PROTEUS)继电器继电器Company Logov 画出端口常用的输入输出电路。画出端口常用的输入

32、输出电路。(用用PROTEL或或PROTEUS)端口输入电路端口输入电路Company Logo本次课小结本次课小结v了解单片机的内部结构了解单片机的内部结构v熟悉单片机的各种封装熟悉单片机的各种封装v掌握单片机的掌握单片机的40个引脚个引脚v掌握单片机的输入输出端口掌握单片机的输入输出端口P0-P3Company Logo（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础5、存储器、存储器结构形式和一般特点 80C51单片机存储器包括 51单片机存储器的结构形式采用程序存储器和数据存储器相互独立的哈佛结构。控制程序和暂存数据有各自的寻址空间、寻址方式（用不同指令）和控制系统。 PC机采用程序存储器和数

33、据存储器合用同一个存储器系统的普林斯顿或冯.诺依曼结构。Company Logo 单片机存储器映像图单片机存储器映像图Company Logo（1）物理上分成4个存储器空间： 片内程序存储器ROM、片外程序存储器ROM； 片内数据存储器RAM、片外数据存储器RAM。（2）逻辑上分成3个地址空间： 片内、片外统一编址的64KB程序存储器空间； 片内256B的数据存储器地址空间； 片外64KB的数据存储器空间。（3）在寻址方式上分成：直接寻址和间接寻址方式。（4）不同的存储空间采用3种不同的指令寻址： 对于程序存储器查表，用MOVC指令寻址； 对片内RAM传送数据用MOV指令寻址； 对片外RAM读

34、、写用MOVX指令寻址。Company Logo（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础5、存储器、存储器-程序存储器程序存储器vROM类型有：类型有：v分成片内和片外两部分，由分成片内和片外两部分，由EA引脚接高（内）或引脚接高（内）或接地（外）决定。接地（外）决定。v 片内外统一编址，最大寻址范围片内外统一编址，最大寻址范围64KB。Company Logo（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础5、存储器、存储器-程序存储器程序存储器v（2）程序存储器特定的复位入口地址）程序存储器特定的复位入口地址MCS-51单片机复位单片机复位/中断入口地址中断入口地址入口地址名 称0000H程序计数

35、器PC地址0003H外部中断INT0入口地址000BH定时、器T0溢出中断入口地址0013H外部中断INT1入口地址001BH定时/计数器T1溢出中断入口地址0023H串行口接收/发送中断入口地址002BH定时定时/计数器计数器T2溢出中断入口地址（仅溢出中断入口地址（仅52单片机有）单片机有）Company Logo（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础5、存储器、存储器-数据存储器数据存储器v分成片内/外RAM，内外地址重叠。v片外RAM寻址范围064KB，只能用MOVX指令间接寻址。v 片内有128B/256B的RAM，用MOV指令寻址。为80C51固有片内RAM，可以直接或间接寻址；

36、 80H-FFH高128B空间仅80C2单片机有，只能间接寻址。Company Logo（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础5、存储器、存储器-数据存储器数据存储器v 片内片内RAM的的00H-7FH地址空间的功能划区：物理上分成地址空间的功能划区：物理上分成三个区域，应用中分成三个区域，应用中分成 （1）00H-1FH为工作寄存器区为工作寄存器区，该区分成该区分成4组，每组都有组，每组都有R0-R7八个工作寄存器（但地址不同）。由八个工作寄存器（但地址不同）。由PSW.3(RS0)和和PSW.4(RS1)两位来选区两位来选区。 （2）20H-2FH为位寻址区为位寻址区，共，共16个字节单

37、元个字节单元128位位，位地位地址址00H7FH位位。 （3）30H-7FH为数据缓冲区为数据缓冲区； （4）可浮动的堆栈区设在可浮动的堆栈区设在07H为栈底的片内为栈底的片内RAM中合适的中合适的区域。区域。Company Logo（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础5、存储器、存储器-数据存储器数据存储器 只能间接寻址(8051无)(8052有)可直接(间接)寻址可直接寻址(SFR)FFH80H7FH00H80HFFH内部数据存储器内部数据存储器 Company Logo（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础5、存储器、存储器-数据存储器数据存储器v特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFR

38、:(1)片内RAM 80H-FFH中分布在21个单元（52系列单片机有26个）；(2)主要功能：主要用于对片内13个单元操作管理。包括4个端口、5个中断（含两个外中断、两个定时器/计数器、串口）、SP、DPTR、PSW、PCON。(3)(3)占用字节地址：占用字节地址：8080H HFFH;FFH;位寻址寄存器：其字节地址可被位寻址寄存器：其字节地址可被8 8整除。整除。专用寄存器：专用寄存器：A A、B B、PSWPSW、DPTRDPTR、SPSPI/OI/O接口寄存器：接口寄存器：P0P0、P1P1、P2P2、P3P3、SBUFSBUF、TMODTMOD、TCONTCON、SCONSCON

39、 Company LogoCompany Logo（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础5、存储器、存储器-数据存储器数据存储器v特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFR:B,A,PSW,SP,DPTR,PCv (1) B寄存器寄存器B寄存器是一个寄存器是一个8位寄存器，即可作为一般寄存位寄存器，即可作为一般寄存器使用，也可用于乘除运算。做乘法运算时，器使用，也可用于乘除运算。做乘法运算时，B是是乘数。乘法操作后，乘积的高乘数。乘法操作后，乘积的高8位存于位存于B中。做除中。做除法运算时，法运算时，B存放除数。除法操作后，余数存放在存放除数。除法操作后，余数存放在B中。中。v（2）累加器）累加器A

40、CC（Accumulator）累加器累加器A是在编程操作中最常用的专用寄存器，是在编程操作中最常用的专用寄存器，功能较多，可按位寻址。功能较多，可按位寻址。Company Logo（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础5、存储器、存储器-数据存储器数据存储器v特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFR:B,A,PSW,SP,DPTR,PC)(3)程序状态字程序状态字PSWCompany Logo（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础5、存储器、存储器-数据存储器数据存储器v特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFR:B,A,PSW,SP,DPTR,PC)(4)堆栈指针堆栈指针SPv堆栈指针堆栈指针SP寄存

41、器指示出堆栈顶部在内部数据存寄存器指示出堆栈顶部在内部数据存储器中的位置。储器中的位置。v系统复位后，系统复位后，SP初始化为初始化为07H，如果不重新设置，如果不重新设置，就使得堆栈由就使得堆栈由08H单元开始。单元开始。v入栈的第一个数据必须存放于入栈的第一个数据必须存放于SP+1所指存储单元，所指存储单元，故实际的堆栈底为故实际的堆栈底为SP初值初值+1所指的存储单元。所指的存储单元。Company Logo执行指令：MOV SP,#60H5FH60H61H62H63H64H01100000SP(60H)5FH60H61H62H63H64H01100001SP(61H)A15FH60H6

42、1H62H63H64H01100011SP(63H)A1A2压入数据A1相继压入数据A2、A35FH60H61H62H63H64H01100001SP(61H)A15FH60H61H62H63H64H01100010SP(62H)A1A2弹出数据A3A3弹出数据A2弹出数据A15FH60H61H62H63H64H01100000SP(60H)Company Logo（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础5、存储器、存储器-数据存储器数据存储器v特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFR:B,A,PSW,SP,DPTR,PC)v（5）数据指针）数据指针DPTR寄存器寄存器 数据指针数据指针DPTR由两

43、个由两个8位寄存器位寄存器DPH和和DPL组合组合而成一个而成一个16位专用寄存器，其中位专用寄存器，其中DPH为为DPTR的的高高8位，位，DPL为为DPTR的低的低8位。位。v(6)程序计数器程序计数器PC 程序计数器程序计数器PC中存储的是将要执行的指令地址，中存储的是将要执行的指令地址，是一个是一个16位的计数器。寻址范围达位的计数器。寻址范围达64KB。Company Logo（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础6、时钟、时钟v单片机时钟单片机时钟 单片机工作时，是在统一的时钟脉冲控制下有序单片机工作时，是在统一的时钟脉冲控制下有序进行的。这个脉冲是由单片机控制器中的时钟电进行的

44、。这个脉冲是由单片机控制器中的时钟电路产生的。路产生的。 时钟电路由振荡器和分频器组成，振荡器产生基时钟电路由振荡器和分频器组成，振荡器产生基本的振荡信号，然后进行分频，得到相应的时钟。本的振荡信号，然后进行分频，得到相应的时钟。 振荡电路通常有两种方式：内部振荡方式和外部振荡电路通常有两种方式：内部振荡方式和外部振荡方式。振荡方式。Company Logov）内部振荡方式）内部振荡方式MCS-51MCS-51单片机片内有一个单片机片内有一个用于构成振荡器的高增益反用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚相放大器，引脚XTAL1XTAL1和和XTAL2XTAL2分别是此放大器的输入分别是此放大器

45、的输入端和输出端。把放大器与作端和输出端。把放大器与作为反馈元件的晶体振荡器或为反馈元件的晶体振荡器或陶瓷电容连接，就构成了自陶瓷电容连接，就构成了自激振荡器，其输出就是时钟激振荡器，其输出就是时钟脉冲。电路如图所示。图中，脉冲。电路如图所示。图中，电容电容C1C1、C2C2在在30pF30pF左右，晶左右，晶振一般为振一般为1.21.2到到12MHz12MHz之间。之间。常用的有常用的有11.059211.0592及及12MHz 12MHz CYSC1C2（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础6、时钟、时钟Company Logov 2 2外部振荡方式外部振荡方式 1)1)外部振荡方式就是

46、外部振荡方式就是把外部已有的时钟信号把外部已有的时钟信号引入单片机内，引入单片机内，HMOSHMOS型型单片机的电路如图所示单片机的电路如图所示 。对于对于CHMOSCHMOS型单片机，型单片机，XTAL1XTAL1接片外振荡脉冲输接片外振荡脉冲输入端，入端，XTAL2XTAL2悬空。悬空。外外部部中中断断源源（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础6、时钟、时钟Company Logo 1 1）振荡信号通过内部时钟电路，经过分频，得到）振荡信号通过内部时钟电路，经过分频，得到相应的时钟信号。如图所示相应的时钟信号。如图所示: : 振荡器振荡器/2QP1P2时钟发生器时钟发生器振荡振荡周期周期

47、/3/6状状态态周周期期锁存周期锁存周期ALE机器周期机器周期XTALXTALCYSC1C2（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础7、时序、时序Company Logo（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础7、时序、时序v 振荡周期：振荡周期： 晶体振荡器的周期。晶体振荡器的周期。v 状态周期：状态周期： 振荡信号经二分频后形成的时钟脉冲信号，振荡信号经二分频后形成的时钟脉冲信号，用用S S表示。一个状态周期的两个振荡周期作为两个节拍分表示。一个状态周期的两个振荡周期作为两个节拍分别称为节拍别称为节拍P1P1和节拍和节拍P2P2。在。在P1P1有效时，通常完成算术逻辑有效时，通常完成算术逻

48、辑操作；在操作；在P2P2有效时，一般进行内部寄存器之间的传输有效时，一般进行内部寄存器之间的传输。v 机器周期：机器周期： 通常将完成一个基本操作所需的时间称为机通常将完成一个基本操作所需的时间称为机器周期。一个机器周期包含器周期。一个机器周期包含6 6个状态周期，用个状态周期，用S1S1、S2S2、. .、S6S6表示；共表示；共1212个节拍，依次可表示为个节拍，依次可表示为S1P1S1P1、S1P2S1P2、S2P1S2P1、S2P2S2P2、S6P1S6P1、S6P2S6P2。v 指令周期：指令周期：CPUCPU执行一条指令所需要的时间。执行一条指令所需要的时间。CPUCPU执行指令

49、执行指令是在时钟脉冲控制下一步一步进行的，由于指令的功能和是在时钟脉冲控制下一步一步进行的，由于指令的功能和长短各不相同，因此，指令执行所需的时间也不一样。一长短各不相同，因此，指令执行所需的时间也不一样。一个指令周期通常含有个指令周期通常含有1 14 4个机器周期个机器周期。Company LogoP1P2S1振荡周期振荡周期时钟周期时钟周期机器周期机器周期机器周期机器周期指令周期指令周期XTAL2(OSC)S2S3S4S5S6S1S2S4S5S3S6P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周振荡周期、时钟周期

50、、机器周期和指令周期期下一页若若MCS-51单片机外接晶振为单片机外接晶振为12MHz时，时，则单片机的四个周期的具体值为：则单片机的四个周期的具体值为：振荡周期振荡周期1/12MHz1/12s0.0833s时钟周期时钟周期1/6s0.167s机器周期机器周期1s指令周期指令周期14sCompany Logo（二）单片机硬件基础（二）单片机硬件基础v 复位的作用使单片机初始化操作，这时PC=0000H，即从0000H单元开始运行程序。v 复位时在RST端必须保持2个机器周期以上的高电平才能保证可靠复位。v 复位是单片机的初始化操作，复位是单片机的初始化操作，它的主要功能是把机器恢复到它的主要功能是把机器恢复到起始状态。下表给出了起始状态。下表给出了MCS-51MCS-51单片机的初始化状态。单片机的初始化状态。v 除单片机