单片机原理与应的项目-数据块搬运课件

人的差异在于业余时间单片机原理与应的项目——数据块搬运单片机原理与应的项目——数据块搬运人的差异在于业余时间单片机原理与应的项目——数据块搬运单片机与嵌入系统2008/02电气与自动化项目数据块搬运一、项目描述：通过下面三个任务的思考与学习，完成数据块搬运程序。任务一、编程实现单片机片内数据块交换。任务二、编程实现单片机片外数据块交换。任务三、编程实现单片机片内片外数据块交换。四、相关知识

概念五、任务

任务一

任务二

任务三相关知识--单片机硬件结构单片机硬件结构◆逻辑结构及信号引脚◆内部存储器◆并行输入/输出口电路

◆MCS-51单片机引脚及片外总线结构

逻辑结构及信号引脚※结构框图※内部逻辑结构※信号引脚结构框图8031无内部逻辑结构CPU运算器电路CPU控制器电路CPU控制器电路

80C51MCS—51CPUCPU内部结构：（1）运算器电路：算术逻辑单元ALU、累加器ACC、寄存器B、程序状态字PSW和2个暂存器等。算术逻辑运算单元ALU(8位)：+、–、×、÷算术运算，与、或、非、异或逻辑运算，循环移位、位处理。（2）控制器电路：程序计数器PC、PC+1寄存器、指令寄存器、指令译码器、定时与控制电路等。

信号引脚1、I/O口线功能4个8位并行I/O接口引脚P0.0～P0.7、P1.0～P1.7

、P2.0～P2.7和

P3.0～P3.7为多功能引脚，可自动切换用作数据总线、地址总线、控制总线和或I/O接口外部引脚。2、控制线ALE：地址锁存允许信号端PSEN：外部程序存储器读选通信号端EA/VPP

：程序存储器选择信号端/编程电源输入端80C512、控制线RST/VPD：复位信号端和后备电源输入端。输入10ms以上高电平脉冲，单片机复位。VPD使用后备电源，可实现掉电保护。复位电路： （1）上电复位 （2）外部信号复位3、电源及时钟引线

工作电源：VCC、VSS时钟输入：XTAL1、XTAL2。RESET+5V200Ω1K30μF单片机RST内部存储器※内部数据存储器低128单元※内部数据存储器高128单元※堆栈操作※内部程序存储器※存储器结构特点内部数据存储器低128单元低128单元是单片机的真正RAM存储器。

分为三个区域：

1．寄存器区：

4组寄存器（寄存器阵列）。即4个工作寄存器0区～3区。每组8个寄存单元（每单元8位），以R0～R7作寄存器名，暂存运算数据和中间结果。字节地址为00H～1FH。2．位寻址区：

字节地址为20H～2FH，既可作RAM，也可位操作。共有16个RAM单元，共128位，位地址为00H～7FH。3．用户RAM区：

32个单元，地址为30H～7FH，在一般应用中常作堆栈区。字节地址位地址用PSW中的两位PSW.4和PSW.3来切换工作寄存器区，选用一个工作寄存器区进行读写操作。

内部数据存储器高128单元内部RAM的高128单元——专用寄存器(SFR)区地址为80H～FFH（也称特殊功能寄存器）1、SFR（80H～FFH）介绍：※有2套地址其字节地址可被8整除。

※专用寄存器：A、B、PSW、DPTR、SP。

※I/O接口寄存器：P0、P1、P2、P3、SBUF、TMOD、TCON、SCON…字节地址：只21个有效（其中仅11个有位地址）位地址：只83位有效字节地址位地址

(1)

程序计数器PC（16位）：CPU总是按PC的指示读取程序。PC是一个16位的计数器。其内容为将要执行的指令地址（即下一条指令地址），可自动加1。因此CPU执行程序一般是顺序方式。当发生转移、子程序调用、中断和复位等操作，PC被强制改写，程序执行顺序也发生改变。复位时，PC=0000H。(2)

累加器Acc（8位）：需要ALU处理的数据和计算结果多数要经过累加器A。(3)

寄存器B（8位）：与A累加器配合执行乘、除运算。也可用作通用寄存器。(4)

程序状态字PSW（8位）：存放ALU运算过程的标志状态。(5)

数据指针DPTR

（16位）：

存放片外存储器地址，作为片外存储器的指针。可分成两个8位寄存器DPH、DPL使用。位序B7B6B5B4B3B2B1B0位符号CYACF0RS1RS0OVF1P2.专用寄存器的字节寻址注意：

◆21个可字节寻址的专用寄存器是不连续地分散在内部RAM高128单元之中，共83个可寻址位。尽管还剩余许多空闲单元，但用户并不能使用。

◆在22个专用寄存器中，唯一一个不可寻址的PC。PC不占据RAM单元，它在物理上是独立的，因此是不可寻址的寄存器。

◆对专用寄存器只能使用直接寻址方式，书写时既可使用寄存器符号，也可使用寄存器单元地址。MCS-51的寄存器在片内RAM都有映像地址。

使用时:既可用寄存器名，也可用对应单元地址。字节地址位地址字节地址2.2.3堆栈操作堆栈类型向上生长型（向地址增大的方向生成）：MCS—51系列向下生长型（向地址较低的方向生成）：MCS—96系列堆栈指针SP（8位）：MCS—51系列的堆栈是按“先进后出”原则存取数据的存储区。MCS—51堆栈设在片内RAM区。数据入栈时：先SP自动加1，后写入数据，SP始终指向栈顶地址。

——“先加后压”数据出栈时：先读出数据，后SP自动减1，SP始终指向栈顶地址。

——“先弹后减”复位时

SP=07H。但在程序设计时应将SP值初始化为30H以后，以免占用宝贵的寄存器区和位地址区。2.2.4内部程序存储器80C51内有4KBROM，其地址为0000H～0FFFH（内部ROM）。其中0000H～0002H是系统的启动单元。系统复位后(PC)＝0000H，开始取指令执行程序。如果不从0000H开始，应存放一条无条件转移指令，以便直接转去执行指定的程序。作用：（1）用来存放固化了的用户程序，取指地址由程序计数器PC给出，PC具有自动加1的功能；（2）固化一片数据区，存放被查询的表格和参数等。中断入口：0003H～0023H

0003H～000AH 外部中断0（INT0）中断地址区000BH～0012H 定时器/记数器0（T0）中断地址区0013H～001AH 外部中断1（INT1）中断地址区001BH～0022H 定时器/计数器1（T1）中断地址区0023H～002AH 串行（RI/TI）中断地址区中断服务程序存放方法：（1）从中断地址区首地址开始，在中断地址区中直接存放；（2）从中断地址区首地址开始，存放一条无条件转移指令，以便中断响应后，通过中断地址区，再转到中断服务程序的实际入口地址区去。程序存储器保留的单元：2.2.5存储器结构特点普林斯顿结构：

程序和数据共用一个存储器逻辑空间，统一编址。哈佛结构：

程序与数据分为两个独立存储器逻辑空间，分开编址。物理上4个存储器地址空间：片内程序存储器片外程序存储器片内数据存储器片外数据存储器逻辑上3个存储器地址空间：64KB程序存储器256B片内数据存储器64KB片外数据存储器8031805164KB存储器小结：

MCS—51的程序存储器与数据存储器是分开的（属于哈佛结构），地址空间重迭，最大可扩展到64KB。1、程序存储器ROM（1）8031内部无程序存储器由于8031无片内程序存储器，需外接，因此，端必须外接低电平。（2）8051、8751内部有4KBROM/EPROM： =0，使用外部程序存储器； =1，使用内部程序存储器4KB空间，当PC的值超过4KB范围时，自动转向外部程序存储器。2、数据存储器RAM（1）内部RAM中低128B，00H～7FH；（2）外部RAM，可扩至64KB，0000H～FFFFH。MCS—51共有四个8位的双向并行I/O口，分别记作P0、P1、P2和P3。实际上它们已被归入专用寄存器之列。口是一个综合概念，是一个集数据输入缓冲、数据输出驱动及锁存等多项功能为一体的I/O电路。对于口有时也称为端口。2.3并行输入/输出口电路一个数据输出锁存器和两个三态数据输入缓冲器。一个多路转接电路MUX在控制信号的作用下，MUX可以分别接通锁存器输出或地址/数据线。当作为通用的I/O口使用时，内部的控制信号为低电平，封锁与门将输出驱动电路的上拉场效应管（FET）截止，同时使MUX接通锁存器~Q端的输出通路。P0口：作通用I/O口使用，所以在电路结构上与P0口有一些不同之处。首先它不再需要多路转接电路MUX，其次是电路的内部有上拉电阻。与场效应管共同组成输出驱动电路。作为输出口使用时，已能向外提供推拉电流负载，无需再外接上拉电阻。P1口：P2口电路中比P1口多了一个多路转换电路MUX，这又正好与P0口一样。P2口也可以作为通用I/O口使用。这时多路转接开关倒向锁存器的Q端。但通常应用情况下，P2口是作为高位地址线使用，此时多路转接开关应倒向相反方向。：P2口:P3口的特点在于为适应引脚信号第二功能的需要。对于第二功能为输出的信号引脚，当作为I/O使用时，第二功能信号引线应保持高电平，与非门开通，以维持从锁存器到输出端数据输出通路的畅通。当输出第二功能信号时，该位的锁存器应置“1”，使与非门对第二功能信号的输出是畅通的，从而实现第二功能信号的输出。P3口：（1）系统总线：

地址总线（16位）：P0（地址低8位）、P2口（地址高8位）

数据总线（8位）：P0口（地址/数据分时复用，借助ALE）；

控制总线（6根）：P3口的第二功能和9、29、30、31脚；（2）供用户使用的端口：P1口、部分未作第二功能的P3口；（3）P0口作地址/数据时，是真正的双向口，三态，负载能力为8个LSTTL电路；P1～P3是准双向口，负载能力为4个LSTTL电路。（4）P0～P3在用作输入之前必须先写“1”，即： （P0）=FFH～（P3）=FFH。端口小结：2.4.1MCS-51单片机芯片引脚描述2.4.2MCS-51单片机的片外总线结构2.4MCS-51单片机引脚及片外总线结构2.4.1MCS-51单片机芯片引脚描述下图为MCS-51单片机的引脚配置图。1．主电源引脚VCC和VSS2．外接晶振引脚XTAL1和XTAL23．控制或其他电源复用引脚RST/VPD、ALE/、和/VPP4．输入/输出引脚P0、P1、P2、P3（共32根）P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXD/P3.0TXD/P3.1INT0/P3.2INT1/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR/P3.6RD/P3.7XTAL2XTAL1VSS12345678910111213141516171819208031805187514039383736353433323130292827262521222324VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VppALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0

MCS-51单片机的引脚配置图地址锁存器CBI/OA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0DBABP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RESETP3.0P3.1P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.5P0.6P0.7EAALEPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P3.2