MCS-51单片机复习要点

MCS-51单片机复习要点MCS-51单片机复习要点MCS-51单片机复习要点MCS-51单片机复习要点编制仅供参考审核批准生效日期地址：电话：传真:邮编:MCS-51单片机8051单片机是8位单片机，有40个管脚，8根数据线，16根地址线。单片机的八大组成部分：CPU、ROM、RAM、I/O、定时/计数器、串口、SFR、中断服务系统一、MCS-51机的内存结构(如图1所示)60KB60KB外部ROM64KB外部RAM4KB内部EA=14KB外部EA=0特殊功能寄存器内部RAMFFFFHFFFFH1000H0FFFH0FFFHFFH80H7FH0000H0000H00H0000H7F程序存储器内部数据存储器外部数据存储器图1MCS-51机的内存结构物理上分为：4个空间，片内ROM、片外ROM片内RAM、片外RAM逻辑上分为；3个空间，程序内存（片内、外）统一编址MOVC 数据存储器（片内）MOV 数据存储器（片外）MOVX1、程序内存寻址范围：0000H~FFFFH容量64KBEA=1，寻址从内部ROM；EA=0，寻址从外部ROM地址长度：16位存储器地址空间为64KB作用：存放程序及程序运行时所需的常数。8051单片机6个具有特殊含义的单元是：0000H——系统复位，PC指向此处；0003H——外部中断0入口000BH——T0溢出中断入口0013H——外中断1入口001BH——T1溢出中断入口0023H——串口中断入口2、内部数据存储器物理上分为两大区：00H~7FH即128B内RAM和SFR区。如图2所示。7FH资料缓冲区堆栈区80字节数据缓冲器用工作单元30H2FH位地址：16字节00H~7FH128可位寻址位20H1FH3区2区1区32字节4组R0~R7工作寄存器0区00H图2内部数据存储器 殊功能寄存器SFR寻址空间离散分配在：80H~FFH，注意PC不在此范围内。地址末尾为0或8的SFR具有位寻址功能CPU是运算器加控制器算术运算寄存器（1）累加器A（E0H）（2）B寄存器：乘、除法运算用（3）程序状态字PSW寄存器：包含程序运行状态信息。PSWCYACFORS1RS0OV—PCY（）——进位/借位标志；位累加器。AC（）——辅助进/借位标志；用于十进制调整。F0（）——用户定义标志位；软件置位/清零。OV（）——溢出标志；硬件置位/清零。P（）——奇偶标志；A中1的个数为奇数P=1；否则P=0。RS1、RS0——寄存器区选择控制位。00：0区R0~R701：1区R0~R710：2区R0~R711：3区R0~R72、指针寄存器（1）程序计数器PCPC的内容是指明即将执行的下一条指令的地址，16位，寻址64KB范围，复位时PC=0000H具有自动加1功能不可寻址即不能通过指令访问。（2）堆栈指针SP指明栈顶元素的地址，8位，可软件设置初值，复位时SP=07H（3）数据指针DPTR@R0、@R1、@DPTR；指明访问的数据存储器的单元地址，16位，寻址范围64KB。DPTR=DPH+DPL，也可单独使用。没有自动加1功能通过软件INCDPTR内容加1时序单片机内的各种操作都是在一系列脉冲控制下进行的，而各脉冲在时间上是有 先后顺序的，这种顺序就称为时序。执令周期：即从取指到执行完，所需时间。不同机器指令周期不一样；即使相同机器，不同的指令其指令周期也不一样。机器周期：机器的基本操作周期。一个指令周期含若干机器周期（单、双、四周期）状态周期：一个机器周期分6个状态周期Si每个状态周期含两个振荡周期，即相位P1、P2。振荡周期：由振荡时钟产生。振荡周期Tosc=1/fosc一个机器周期=12个振荡周期=12×1/fosc。例如，若fosc=12MHz，则一个机器周期=1μs。时钟的产生：通过XTAL1（19）、XTAL（18）。这两个管脚外部加石英晶体和电容组成振荡器系统复位通过给RST管脚加高电平理论上大于两个机器周期，实际大于10ms，系统复后除了SP=07H,P0、P1、P2、P3为FFH外,所有的寄存器均为00H,PC=0000H,PSW=00H工作寄存器组R0~R7工作在0组。并行I/O端口并行I/O端口四个8位I/O口P0、P1、P2、P3作为通用I/O使用，是一个准双向口：“读管脚在输入数据时应先把口置1，使两个FET都截止，引脚处于悬浮状态，可作高阻抗输入”MOVP1.#0FFHMOVA,P1读端口数据方式是一种对端口锁存器中数据进行读入的操作方式，CPU读入的这个数据并非端口引脚的数据。(对端口进行读-修改-写类指令列如CPL是读端口锁存器而不是管脚)一、P0口地址80H系统复位后P0=FFHP0口可作通用I/O口使用，又可作地址/数据总线口；（2）P0既可按字节寻址，又可按位寻址；（3）P0作为输入口使用时：是准双向口；（4）作通用I/O口输出时：是开漏输出；（外部管脚必须接上拉电阻）（5）作地址/数据总线口时，P0是一真正双向口，分时使用，提供地址线A0~A7由ALE控制信号锁存，数据线D0~D7二、P1口地址90H地址90H系统复位后P1=FFH2、特点（1）无地址/数据口功能（2）可按字节寻址，也可按位寻址（3）作I/O输入口时：是一准双向口，不是开漏输出（无需外接上拉电阻）。三、P2口地址A0H系统复位后P2=FFH2、特点（1）当P2口作为通用I/O时，是一准双向口。（2）从P2口输入数据时，先向锁存器写“1”。（3）可位寻址，也可按字节寻址（4）可输出地址高8位A8~A15。四、P3口地址B0H系统复位后P3=FFH2、特点（1）作通用I/O时，是一准双向口，不是开漏输出（无需外接上拉电阻）。（2）P3口具有第二功能1、P0口：地址低8位与数据线分时使用端口，2、P1口：按位可编址的输入输出端口，3、P2口：地址高8位输出口4、P3口：双功能口。若不用第二功能，也可作通用I/O口。5、按三总线划分：地址线：P0低八位地址，P2高八地址；数据线：P0输入输出8位数据；控制线：P3口的8位(RXD、TXD、INT0、INT1、T0、T1、WR*、RD*加上PSEN*、ALE、EA组成制总线。)中断系统五个中断源，两个优先级中断请求源（“五源中断”）五个中断源：入口地址外部中断0（/INT0）0003HT0溢出中断000BH外部中断1（/INT1）0013HT1溢出中断001BH串口中断0023H有了中断请求，如何通知CPU通过中断请求标志位来通知CPU。外部中断源、定时/计数器的中断请求标志位分布在TCON中；串口中断标志位分布在SCON中。TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0SCONTIRI中断请求标志位IE0（INT0）IE1（INT1）TF0（T0）TF1（T1）TI/RI（串口）TF1——T1的溢出中断标志。硬件置1，硬件清0（也可软件清0）。TF0——T0的溢出中断标志。（同TF1，只是针对T0的）IE1——外部中断1（/INT1）请求标志。外部有中断请求时，硬件使IE1置1，硬件清0。IE0——外部中断0（/INT0）请求标志。IT1——外部中断1（/INT1）触发类型控制位。IT1=0，低电平触发。IT1=1，下降沿触发。IT0——外中断0（/INT0）触发类型控制位，用法同IT1。外部中断INT0、INT1触发方式有电平触发和跳变触发TI——串口发送中断标志位。发送完数据，硬件使TI置1，软件清0（CLRTI）RI——串行口接收中断标志位。硬件置1，软件清0。中断控制（两级管理）1、中断屏蔽在中断源与CPU之间有一级控制，类似开关，其中第一级为一个总开关，第二级为五个分开关，由IE控制。IEEAESET1EX1ET0EX0EA——总控制位ES——串口控制位若为“1”ET1——T1中断控制位若为“0”EX1——/INT1控制位例如，SETBEAET0——T0中断控制位CLREX0——/INT0控制位2、中断优先级为什么要有中断优先级CPU按中断申请时间先后顺序响应中断，同一时间只能响应一个中断请求。若同时来了两个或两个以上中断请求CPU响应高级别中断。为此将5个中断源分成高级、低级两个级别，高级优先，由IP控制。同时同级的中断源申请中断CPU按优先顺序响应中断。IPPSPT1PX1PT0PX0以上各位与IE的低五位相对应，为“1”时为高级。初始化编程时，由软件确定。例如，SETBPT0或SETBCLRPX0等。同一级中的5个中断源的优先顺序是：（注意是同级）/INT0中断高T0中断厂家出厂时已固化好顺序/INT1中断——事先约定T1中断串口中断低中断嵌套同级或低级中断不能打断正在响应的中断的服务程序，高级中断能够打断低级中断服务程序而形成中断嵌套定时/计数器定时/计数器两个定时器/计数器T0、T1四种工作方式中断方式定时器程序初始化主要部分如下MOVTMOD,#DATA；设置定时器工作方式MOVTH0（TH1），#DATA；给定时器计数器装入初值MOVTL0（TL1），#DATASETBEA；开中断SETBET0（ET1）；开中断SETBTR0（TR1）；启动定时器计数器一、定时/计数器的结构T0、T1均为16位加1计数器。计数值高八位计数值低八位计数值高八位计数值高八位计数值低八位计数值高八位计数值低八位TL0TL1工作方式控制字工作方式控制字工作方式TCON1、工作方式控制寄存器TMODT1T0TMODGATEC1M1MNT0管脚或/INT1管脚高电平启动定时器/计数器。C1M21MMAIN0F0F0F7c6c0F13A2A1A0A1、8051/8751硬件最小系统对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路2、8031硬件最小系统8031单片机片内无ROM，若要正常工作，必需外配ROM。外接ROM后，P3口、P2口、P0口均被占用只剩下P1口作I/O口用，其它功能不变。二、存储器的扩展1、三总线的连接ABUS、DBUS、CBUSABUS(A15~A8A7~A0)DBUS（D7~D0）CBUSPSEN*是程序存储器读选通信号RD*WR*是片外数据存储器读、写选通信号EA是片内和片外程序存储器的选择信号EA=1,CPU开始从片内程序存储器取指令，PC大于0FFF后转向片外程序存储器取指令。EA=0，CPU开始从片外程序存储器取指令。ALE锁定P0口提供的地址低8位（A7~A0）的锁存信号1、数据线的连接（D7~D0）P0口的八位线承担此任，此时不用外接上拉电阻。2、地址线的连接P0口承担地址低八位线，A0~A7；P2口承担地址高八位线。A8~A15。注意：P0口线地址/数据分时复用，需用控制信号ALE通过地址锁存器74LS373锁存地址低8位（A7~A0）。3、控制线的连接对存储器来讲控制线无非是：芯片的选通控制、读写控制。单片机与外部器件数据交换要遵循两个重要原则：一是，地址唯一性，一个单元一个地址。二是，同一时刻，CPU只能访问一个地址，即只能与一个单元交换数据。不交换时，外部器件处于锁闭状态，对总线呈浮空状态。选通：CPU与器件交换数据或信息，需先发出选通信号/CE或/CS，以便选中芯片。读/写：CPU向外部设备发出的读/写控制命令。ROM：/OE/PSENRAM：/WE/WR/OE/RD存储器地址编码RAM6116：“16”——2K×8b=2KB21×210=211即6116有11根地址线。地址空间：A10A9A8A7A最低地址：000000000000000H6116本身最高地址：１11111111111111H的地址空间MCS-51单片机寻址范围：64KB26×210=216即16位地址线地址空间：A15A14A13A12A11A×××××A10A9A8A725=322KB上式中：“×”表示0或1。即单片机地址空间中包含有32个2KB。某片6116占据的是哪2KB不能确定——地址浮动。只有限定A15······A11的取值才能确定6116在系统中的地址范围。如，=0，选中6116的/CS线。设假定全为1则:6116地址范围是B800H~BFFFH。同理，P25P24P23假定全为0则：6116地址范围是0000H~07FFH；再设选中6116（设P26P25P24P23全为1）则：地址范围是7800H~7FFFH可见：存储器芯片在系统中地址分布由两个因素决定：一是，芯片本身的地址线（与容量有关）二是，芯片选通信号的获得方式。扩展存储器时，总是让单片机低位地址与存储器芯片地址线相接；而让单片机剩余的高位地址线（在P2口）常作为片选信号线(CE*)。片选信号通过高位地址线译码取得。译码方式有。部分译码：所谓部分译码就是存储器芯片的地址线与单片机系统的地址线顺次相接后，剩余的高位地址线仅用一部分参加译码，这样的地址有重叠浪费一定的空间适用于扩张空间有限的存储器全译码：所谓全译码就是存储器芯片的地址线与单片机系统的地址线顺次相接后，剩余的高位地址线全部参加译码。这种译码方法存储器芯片的地址空间是唯一确定的，但译码电路相对复杂。片选信号按线路有线选法和地址译码器。前者电路简单，不需另外增加硬件电路，体积小，成本低。缺点可寻址的器件数目受限，地址空间不连续。只适于外扩芯片不多，规模不大的单片机系统，后者线路复杂，可以全局扩展64K空间。总结扩展的存储器地址不是唯一有地址重叠的就是部分译码。地址是唯一的就是全译码。这种方法对RAM、ROM、扩展I/O芯片、外设同样适用。P25=0时，选中2764；“64”8K×8b=23×210=213A15A14A13A12A11············23=88KB若取P27P26均为1；则2764在本系统内地址范围：C000H~DFFFH若6116与2764都用A13（P25）选中可否可以。此时6116：D800H~DFFFH2764：C000H~DB00H可见，6116与2764在0800H~DFFFH范围内地址重叠