MCS-51单片机原理及应用

单片机原理及应用1精选ppt考核方式:笔试+实验+作业，期末成绩占

70%，期中成绩占20%，实验成绩占5%，平时作业成绩占5%。

答疑时间：周三下午16：00—17：30答疑地点：机械学院508室本课程教学安排祝爱萍：机械学院508室2精选ppt第一章…………概述第二章…………mcs-51单片机结构及原理第三章…………

MCS-51单片机指令系统及编程举例

第四章…………单片机定时功能及应用第五章…………单片机的中断系统第六章…………单片机串行口及应用第七章…………单片机系统扩展及显示接口技术第八章…………

D/A、A/D转换器接口及应用第九章

…………键盘接口技术目录3精选ppt第一章

概述【学习目标】通过本章的学习，学生应该能够：熟悉单片机的主要特点、典型产品、应用领域，掌握数制以的概念及不同数制间的转换方法，明确数在计算机中的表示方法。

4精选ppt重点和难点内容：数制以及不同数制间的转换和数在计算机中的表示方法。解决方法：多练习。课外指导：答疑。教学效果检测方法：批阅作业。本章作业：教材P14

习题与思考题

1，2，3，4，5，6，7，85精选ppt1．定义：单片机全称为单片微型计算机〔single-chipMicrocomputer〕，它在一块芯片上集成了CPU、RAM、ROM、PROM，E2PROM〕CTC和多个I/O口，此外，有的单片机如8096单片机上还集成了ADC和DAC转换芯片。本章主要内容一．单片机的定义及特点6精选ppt①测量与显示：如各种智能仪表，用于提高测量与显示的自动化程度和准确度。3.应用领域：主要应用于以下几方面2．特点：单片机的体积小，可靠性高，价格便宜，功耗低，它是目前应用最广泛的工业控制微机。7精选ppt②辅助设计和制造

：如加工中心，用于提高加工的自动化程度和精度。⑤日常生活：如各种家电中，用于提高家电的自动化程度，增强其功能。③科学计算：人造卫星轨迹，天气预报等④数据处理：企业管理、情报检索等⑥其他方面：系统仿真、智能模拟、计算机网络与信息及高速公路管理等。8精选ppt1946-1958:

第一代电子管计算机。磁鼓存储器，机器语言及汇编语言编程。1958-1964:第二代晶体管计算机。磁芯作主存储器,磁盘作外存储器，开始使用高级语言编程。二、单片机的开展概况9精选ppt1964-1971:

第三代集成电路计算机。使用半导体存储器，出现多终端计算机和计算机网络。1971-:

第四代大规模集成电路计算机。

出现微型计算机、单片微型计算机，外部设备多样化。1981-:

第五代人工智能计算机。模拟人的智能和交流方式。二、单片机的开展概况10精选ppt三、计算机开展趋势微型化─便携式、低功耗巨型化─尖端科技领域的信息处理，满足超大容量、高速度的要求智能化─模拟人类大脑思维和交流方式，具有多种处理能力系列化、标准化─便于各种计算机硬、软件兼容和升级多机系统─大型设备、生产流水线集中管理(独立控制、故障分散、资源共享)11精选ppt典型产品有8051，8751和8031。其三种芯片的主要区别在于：ROM,EPROM和外接EPROM。8051内部程序要由生产芯片的厂家写入，适用于低本钱大批量生产；8751片内程序可由用户固化或去除，价格相对较贵，适用于开发样机；8031芯片必须外接ROM，适用于较方便进行修改和更新程序记忆的场合。1.MCS-51系列简介：看P18表2.1四、常用单片机系列介绍12精选ppt2.存储器简介：memory是单片机的主要组成局部之一，主要用于存储信息，它的分类如下：①内存：包含有RAM：随机存储器，其中信息可读可写，断电丧失全部内容。ROM：只读存储器，用户不可更改其内容，与EPROM同样，断电仍可保存信息。13精选ppt②外存：包含有硬盘：可随时读写并永久保存信息但硬盘存储容量有限，随身携带不方便。EPROM：可擦除可编程的只读ROM，用紫外线可擦除其内容，用专用设备用户可固化信息。软盘：软盘可随时读写并永久保存信息，其容量小但可无限扩充，随身携带方便。14精选ppt光盘：可随时读取信息，容量大，随身携带方便，也可对其进行写操作并永久保存信息，但必须配备专门的刻盘机。五、数制及其间的转换1．数制：常用的计数方法，有二(Binary)、十(Decimal)、十六〔Hexadecimal〕、八(Q，Octal)、十二及六十进制等。优盘：特点同软盘，但容量较软盘大很多，比硬盘小。15精选ppt位权：某个数位的值是由这一位的数码值乘以处在这一位的固定常数决定的，通常把这一固定常数称之为位权值，简称位权。简而言之权是以基为底的幂。例：1010.11B的基为2，各位的权分别为：23、22、21、20。2-1和2-2基数：指数制所使用数码的个数。如：B〔2〕，Q〔8〕，D〔10〕、H〔16〕。16精选ppt例1．FFFFH=15×163+15×162+15×161+15×160

=65535例2．10111100．101B=27+25+24+23+22+2-1+2-3=188．625①二，八，十六进制转换为十进制时，原那么为：按位权展开相加。2．数制之间相互转换的原那么：17精选ppt②十进制转换为二，八，十六进制时，原那么为:整数局部除基取余，先出低位，小数局部乘基取整，先出高位。例1．4．32D=100．0101B〔取四位小数，并非精确转换〕例2．254．73D=376．56Q=FE．BAH18精选ppt①机器数：数字在机器中的表示方式称为机器数，即将符号〔+，－〕也作为数字的一局部。具体地说，在存储数据时，最高一位用来表示数字的符号，当数字为正时，最高一位的值为0，当数字为负时，最高一位的值为1。机器数有原码、反码和补码三种形式。3．数在计算机中的表示方法19精选ppt②

真值：一个数的实际大小称为这个数的真值。③原码：正数的符号位用0表示，负数的符号位用1表示，符号位之后是数字的真值，此法表示的数字称为数的原码。正数的原码与其真值相同。20精选ppt例：对于8位数据：+35H表示为[+35H]原码=00110101，-35H表示为[-35H]原码=10110101，[+0]原码=00000000，[-0]原码=10000000④反码：正数的反码与其原码相同，负数的反码那么为其对应的原码按位取反〔符号位除外〕。21精选ppt例：对于8位数据:+35H表示为[+35H]反码=00110101，-35H表示为[-35H]反码=11001010，[+0]反码=00000000，[-0]反码=11111111⑤补码：正数的补码与其原码相同，负数的补码那么为其对应的原码按位取反〔符号位除外〕加1。22精选ppt⑥注意：

⑴计算机中所有的符号数都是默认用补码表示的。例：对于8位数据：+35H表示为：[+35]补码=00110101，

-35H表示为：[-35]补码=11001011，[+0]补码=[-0]补码=00000000。23精选ppt⑵计算机中所能表示的符号数的范围为：-2n-1～＋2n-1－1，n为数据的位数。当n=8时，所能表示的符号数的范围为：-128～127，即-27～27-1当n=16时，所能表示的符号数的范围为：-32768～32767即-215～215-1。24精选ppt⑶一个数的补码时，其真值为：[正数]真值=[正数]补码[负数]真值=[负数]补码取反〔符号位除外〕＋1例：x=01001101,那么[x]真值=01001101=77Dx=10110101,那么[x]真值=11001010+1=11001011=－75D25精选ppt例：Y=－117－10=[－117]补+[－10]补

=10001011+1110110=110000001=-127

⑷利用补码可将减法转换为加法以简化硬件电路，具体原理为：将减数与减号一起变为补码后再与被减数的补码相加，其和〔如有进位那么舍弃进位〕就是两数之差。〔了解〕26精选ppt4．ASCII码：〔又称字符编码〕①英文字母A～Z及a～z；②数字字符0～9：③专用字符：+，－，×，/，空格和各种标点符号；④各种非打印字符如：CR〔回车〕，LF〔换行〕，BELL〔响铃〕等。计算机处理的信息并不全是数字，有时还要处理字符和字符串，常见的字符有：27精选ppt5．BCD码(BinaryCodedDecimal)用四位二进制代码表示一位十进制正整数的编码称为BCD码。以上这些字符在计算机中都用固定的二进制数表示，国际上目前采用最常用的美国标准信息交换码也称ASCII码来表示。要求大家记住前两类字符的ASCII码值。〔P10表1.3,列高行低〕例：129=(000100101001)BCD28精选ppt第二章

mcs-51单片机结构及原理【学习目标】通过本章的学习，学生应该能够：掌握有关单片机的根本结构及其功能，尤其是mcs-51系列单片机CPU和存储器的结构及功能，这一局部是全新的概念，需要认真掌握。29精选ppt重点和难点内容：mcs-51系列单片机CPU和存储器的结构及功能。解决方法：细讲、慢讲。课外指导：答疑、质疑。教学效果检测方法：课堂提问、批阅作业。本章作业：教材P36

习题与思考题

1，3，5，6，730精选ppt本章主要内容§2.1

mcs-51单片机结构

§2.2

mcs-51的存储器结构§2.3单片机的时序31精选ppt第一节

mcs-51单片机结构

一、mcs-51单片机内部结构简介二．8051CPU的组成及其功能三．计算机指令执行过程四.MCS-51引脚及功能32精选ppt外时钟源振荡器和时序

OSC程序存储器4KBROM

数据存储器256BRAM/SFR外部事件计数器

2×16位定时器/计数器8051CPU内中断外中断

64KB总线扩展控制器可编程I/OP0～P3

可编程全双工串行口控制并行口串行通信33精选ppt单片机内部最核心的局部是CPU， CPU的主要功能是产生各种控制信号，控制存储器及输入/输出端口的数据传送，实现数据的算术运算、逻辑运算以及位操作处理等功能。34精选ppt8051CPU的组成及其功能

⑴PC程序计数器：16位专用RS，用于存放下一条将要执行的指令地址，其内容有自加功能，它可保证程序按一定顺序执行。8051CPU由控制器与运算器两局部组成1．控制器：35精选ppt⑶指令译码器：将指令RS的指令转换成电信号，再经逻辑控制电路产生各种控制信号。〔译码前指令为0、1代码，译码后指令为脉冲信号〕⑵指令Register(RS)：8位，用于暂存待执行的指令，等待译码。8051CPU的组成及其功能

36精选ppt⑷数据指针DPTR：16位专用地址指针RS，主要用于存放16位地址，作间址RS使用，也可拆成两个8位RS，DPH和DPL，它们片内RAM中占据的地址分为83H和82H。8051CPU的组成及其功能

37精选ppt⑸定时控制与条件转移逻辑电路：不介绍。2．运算器：⑴累加器ACC：8位专用RS，用于存放操作数或中间结果，是CPU中使用最频繁的一个RS，也是20个SFR中的一个。8051CPU的组成及其功能

38精选ppt⑶程序状态字RS〔PSW〕：8位专用RS，用于存放程序运行中的各种状态信息，它可以进行位操作，PSW的字节地址为D0H，位地址为D0~D7H。各位的含义如下：⑵算逻运算部件：此部件实现算数运算与逻辑运算的功能，其运算结果的状态送PSW中。8051CPU的组成及其功能

39精选ppt①CY〔PSW.7〕：进位标志，表示在进行无符号加减时，最高位有无向更高位进〔借〕位，当有进位CY=1，无进位那么CY=0。程序状态字RS〔PSW〕各位的含义②

AC〔PSW.6〕：半进位标志，表示在进行无符号加减时，D3位有无向D4位进〔借〕位，当有AC=1，无那么AC=0，主要用于BCD码的判断位。40精选ppt程序状态字RS〔PSW〕各位的含义④RS1，RS0〔PSW.4，PSW.3〕：工作RS组选择标志，用于选择内部RAM中4个RS中的一组它们的关系如下：③F0〔PSW.5〕：用户标志位，由用户通过程序设置1或0，表示程序处于某种状态，为后续程序执行提供条件。41精选ppt

RS1RS0寄存器组片内RAM地址00第0组00H~07H01第1组08H~0FH10第2组10H~17H11第3组18H~1FH

程序状态字RS〔PSW〕BACK42精选ppt⑤OV〔PSW.2〕：溢出标志，当进行符号数运算时可表示是否有溢出，那么OV=1，无那么OV=0，溢出的逻辑表达式为OV=C6Y⊕C7Y。⑥F1(PSW.1)：保存位，无定义。程序状态字RS〔PSW〕各位的含义⑦P〔PSW.0〕：奇偶标志位，表示累加器A中含“1〞个数的奇偶性，当A中有奇数个1，43精选ppt⑷B存放器：用于乘除法操作，8位RS，是20个SFR中之一，B用来存放第二操作数，即用于存放乘法的高位字节或除法的余数局部。⑸

暂存器：暂存数据信息。P=1，否那么P=0。注意：P的值与A内容的奇偶无关。程序状态字RS〔PSW〕各位的含义44精选ppt三、计算机指令执行过程

开始取指令PC+1执行指令取指令、执行指令序列图45精选pptMCS-51采用40引脚双列直插式封装(DIP)形式,〔看P28图2-6〕。主电源引脚：Vss(地)和Vcc(+5v)。外接晶振引脚：有两个四．

MCS-51引脚及功能⑵XTAL2：片内晶振器反向放大器输出端，当使用外部晶振器，作为晶振信号的输入端。⑴XTAL1：片内晶振器反向放大器输入端，当使用外部晶振器，此端接地。46精选ppt47精选ppt48精选ppt四．

MCS-51引脚及功能3．控制信号引脚：

⑴RST/VPD：系统复位/备用电源输入引脚，输入信号，有两个作用：①

RST端维持两个机器周期以上的高电平时将使单片机复位。复位后CPU各存放器的特点为：49精选pptA〕四个I/O口P0～P3锁存器均被初始化为0FFH；B〕堆栈指针存放器SP=07H；C〕串行口数据缓冲器存放器SBUF的内容不确定；其它各专用RS均被写成00H；D〕内部RAM不受复位影响，上电后RAM内容为随机。MCS-51引脚及功能BACK50精选pptMCS-51引脚及功能②当电源电压下降时，此引脚可为备用电源输入线，为片内RAM提供备用电源。①当CPU访问外部memory初时，产生正脉冲ALE信号输出，在其后沿将P0口输出的低8位地址锁存于外部地址锁存器中；⑵ALE/PROG：外部扩展电路的地址锁存信号/编程脉冲输入端，有三个作用。51精选pptMCS-51引脚及功能③当片内有EPROM时，可作为编程脉冲输入端使用。②访问外部memory的过程中，ALE端仍以不变的频率周期性的输出正脉冲信号，且fALE=1/6fosc

，所以可用作对外输出的时钟信号和定时作用；52精选pptMCS-51引脚及功能⑶PSEN：外部程序memory（EPROM）选通信号线，当CPU读取外部程序时，PSEN每个机器周期两次有效。⑷EA/VPP：程序memory选择线/编程时电源输入线，作用如下：53精选pptMCS-51引脚及功能①对于片内有EPROM，编程时，此引脚接21v编程电源VPP；

②当EA=0时CPU只能访问片外memory；

③当EA=1时，如果PC﹤﹦0FFFH时，则CPU访问片内ROM，否则CPU自动转向外部EPROM。54精选pptMCS-51引脚及功能准双向端口工作特点：只有使端口锁存器事先置“1〞，才能使对应口的I/O引脚作为输入线使用，而CPU执行输出操作时，不管端口的状态如何都能直接输出信号。4．输入输出引脚：P0、P1、P2、P3均为准双向信息传输端口。55精选ppt

注意：P0～P3除作为一般的I/O线使用外，还兼有以下功能：MCS-51引脚及功能②

P1口：在EPROM编程验证程序时输入低8位地址。①

P0口：当CPU访问外部memory时，P0口可分时作为低8位地址线和8位双向数据线用。56精选pptMCS-51引脚及功能④P3口：第二功能见P27表2—7。复位后P3口的第二功能可直接使用，但复位前必须先置口内锁存器FFH才能用。③

P2口；当CPU访问外部memory时，P2口可作为外部高8位地址的输出线。57精选ppt

P3口线第二功能

P3.0RXD(串行口输入)

P3.1TXD

(串行口输出)

P3.2INT0(外部中断0输入)

P3.3INT1（外部中断1输入）

P3.4T0（定时器0的外部输入）

P3.5T1（定时器1的外部输入）

P3.6WR（片外数据存储器写选通输出）

P3.7RD（片外数据存储器读选通输出）

58精选ppt第二节MCS-51的存储器结构MCS-51单片机物理上有4个存储空间： ⑴片内程序存储器ROM〔4KB〕 ⑵片外程序存储器EPROM〔64KB〕 ⑶片内数据存储器RAM〔256B〕 ⑷片外数据存储器RAM〔64KB〕59精选ppt这些存储器结构的物理特点是：程序存储器和数据存储器空间是相互独立的，片内数据存储器和片外数据存储器空间在也是相互独立的。从逻辑上MCS-51单片机又可分为3个存储空间：⑴片内、外统一编址的程序存储器〔共68KB〕⑵片内数据存储器〔共256B〕⑶片外数据存储器〔共64KB〕。60精选ppt0000HFFFFH0000HFFFFHROM内RAM外RAM00HFFH寄存器区位寻址区数据缓冲区SFR20H30H80HE0HAMCS-51存储器配置0FFFH256B4KB64KB64KB68KB61精选ppt①CPU通过P0，P2口送出要访问存储单元的地址A0~A15。②CPU发出ALE信号把P0口地址信号A0~A7

锁入锁存器。③存储器按A0~A15地址进行译码，找到要访问的单元。

如下页图，MCS-51访问外部存储器，粗略的讲可分为以下四步：一、MCS-51单片机片内外存储器系统简介62精选pptROM4KBRAM(21个)SFRRDWRPSENRDWROE

地址锁存器

EPROM64KB

RAM64KBALEP0口P2口MCS—51+5VREASBACK63精选ppt④CPU发出PSEN信号，把外部EPROM中A0~A15指向单元中的数据信息经P0口送入CPU；或CPU发出RD信号将外部RAM中A0~A15所指向单元的data经P0口读入；或CPU发出WR信号将data经P0口写入外部RAMA0~A15

所指向单元。64精选ppt二、MCS-51各存储器具体说明：

⑴外部程序存储器用于存放程序、程序执行时必要的常数和表格。⒈外部程序存储器EPROM：

MCS-51可以扩展64K字节的EPROM，其中：⑵外部程序存储器受PC管理，PC的内容始终指向下一条将要执行的指令所在的地址，PC具有自动加1的功能，保证程序按规定顺序执行。65精选ppt二、MCS-51各存储器具体说明：

⑶外部程序存储器的容量为64K字节，地址范围为：0000H~0FFFFH，且有当EA=0时：CPU可访问0000H~0FFFFH全部64KB的片外程序存储器。当EA=1时：CPU可以访问内部程序存储器0000H~0FFFH单元和外部程序存储器1000H~0FFFFH之间的各存储器单元；66精选ppt⑸程序存储器在软件上均由MOVC类指令访问，CPU在执行这类指令时，可以使

PSEN信号有效，从而选中EPROM。⑷外部程序存储器在硬件上由PSEN信号选通，正常运行时其内容只能读出，不能写入，掉电时其内容不丢失。67精选pptMCS-51单片机内部EPROM容量为4K字节，地址范围为0000H~0FFFH，在EA=1时，且PC的值小于等于0FFFH时，CPU才可访问片内EPROM，而片内EPROM与片外EPROM同样受PC管理，软件上也用MOVC类指令访问。⒉内部程序存储器EPROM：68精选ppt⑴外部数据存储器主要存放运行程序的过程中所需的数据，中间结果和最终结果。⑵外部数据存储器受datapoint〔数据指针〕存放器DPTR和工作存放器R0及R1的管理。⒊外部数据存储器RAM：69精选ppt⑸外部数据存储器在软件上由MOVX类指令访问。⑶外部数据存储器的最大容量为64K字节，地址范围为:0000H~0FFFFH。⒊外部数据存储器RAM：⑷外部数据存储器在硬件上由WR或RD信号选通，可以写入，也可以读出，掉电时内容消失。70精选ppt注：EPROM与RAM的地址都是0000H~0FFFFH，但CPU对它们的访问是相互独立的，不会产生二意性，即CPU给出一个地址，不会同时选中2个地址，因为RAM在硬件上由RD或WR信号选通，软件上由MOVX类指令访问，而EPROM在硬件上由PSEN信号选通，软件上由MOVC类指令访问。71精选pptMCS-51芯片内部有128个字节〔BYTE〕的内部数据存储器RAM〔称片内RAM〕，地址为00H~7FH，有128B的特殊功能存放器〔SFR〕区，地址为80H~0FFH，也称高地址区，共256个字节的存储空间。从使用性能上可分为以下几局部：4.MCS-51片内数据存储器72精选pptSFRFFHBACK73精选ppt⑵位寻址空间：内部RAM中，地址20H~2FH16个字节单元〔共128个位〕具有位寻址的功能，即CPU可对这16个字节中的每一位⑴工作存放器R：内部RAM中00H~1FH单元〔共32B〕为通用工作Register区，分为4组，每组8个字节，均可用作R0~R7，用户可根据PSW中的RS1和RS0的值选择相应的工作存放器组。MCS-51内部RAM74精选ppt⑶这128个位的地址规定为00H~7FH〔RAM的低区地址也是00H~7FH〕，在使用中由软件指令加以区分。如：MCS-51内部RAM单独进行操作，所以20H~2FH区域是MCS-51单片机布尔处理机的一个存储空间，其中：⑴20H~2FH对应此存储区中16个字节的每一个字节的地址。⑵因为每个字节有8位，所以此存储区共有16×8=128位供用户单独操作。75精选pptMCS-51内部RAM且有：①对应的字节地址=20H+位地址/8，其中位地址/8的余数为该位在该字节中所处的具体位置〕。MOV20H,A(字节操作)；20H单元←A的内容MOV20H,C〔位操作〕；布尔处理机存储空间第20H位〔即24H单元中的第0位〕中←PSW中进位位CY内容。76精选ppt例：位地址7AH对应的字节地址的计算方法是：7AH/8，商为F，余数为2，表示该位处于片内RAM2FH〔20H+F〕字节的第二位。②位地址=〔字节地址-20H〕×8+N；其中：N=0～7，为该位在此字节中的位置，例：2EH中的第6位对应的位地址=〔2EH-20H〕×8+6=76H。77精选ppt⑶30H~7FH空间：用户RAM区，共80个字节，此局部空间可以作为buffer、堆栈区等存储单元用，但不能作为工作存放器用，不能进行位寻址。⑷对于工作Register区〔00H~1FH〕单元，没有被选中的工作Register单元与30H~7FH单元具有同样功能。78精选ppt⒌MCS-51特殊功能Register〔SFR〕：⑵在80H~0FFH这128个字节中除去SFR占用的21个字节外其余字节均无定义，注意访问无定义的单元得到的是一个随即数。⑴SFR的分布：MCS-51单片机除PC外共有20个SFR，占21个字节〔因为DPTR占两个字节〕，它们分布在内部RAM的80H~0FFH。79精选pptMCS-51特殊功能Register〔SFR〕⑶位寻址空间：在SFR中但凡字节地址能被8整除的SFR均有位寻址功能〔即末位地址为8或0的SFR有位寻址功能〕，共11个SFR有85位可进行位寻址。⑷SFR与RAM〔00～7FH〕的区别：SFR作为源操作数时只能采用直接寻址，存放器间接寻址对其无效，但对低128B的RAM区有效。80精选ppt①SP：堆栈指针RS，是个8位SFR，在RAM中的地址值为81H，其内容用于指示堆栈栈顶〔已存有数据的堆栈存储单元〕的地址值。每当有数据进栈时SP值自动加1，出栈时SP值自动减1，当系统复位后，SP=07H，即堆栈实际上是由08H单元开始。⑸几个常用SFR的根本功能81精选ppt②串行数据缓冲器SBUF：是个8位的SFR，地址为99H，用于存放串行通讯时待发送或已接受到的数据，它由两个独立的存放器〔Rbuf和Tbuf〕组成，但它们共用一个地址值〕，复位后SBUF的内容不确定。堆栈：是个具有先入后出特点的一片存储区，堆栈的真正工作区一般选在片内RAM的30H~7FH内。⑸几个常用SFR的根本功能82精选ppt

③定时器/计数器T0/T1：8051系列单片机有两个16位的定时器/计数器T0和T1，它们分别由TL0，TH0和TL1，TH1两个8位的独立的SFR组成，分布在片内RAM的地址为8AH~8DH。注意：T0与T1在使用时不能作为2个16位的RS来对待。83精选ppt第三节单片机的时序

一、MCS-51单片机的复位方法及复位后内部各SFR状态⒉复位后内部各SFR的状态：看P25表2.5。⒈MCS-51单片机的复位方法：上电自动复位按钮手动复位84精选ppt一条指令可分解为假设干个根本的微操作，而这些操作所对应的脉冲信号在时间上有严格的先后次序，这种次序就称为计算机的时序。要求掌握以下几个概念：二、CPU的时序振荡周期T振:也称时钟周期，指为单片机提供时钟信号的振荡源的周期，当晶振频率为12MHz时T振=1/12us。

85精选pptCPU的时序⒊机器周期T机：指CPU完成某些根本操作的所需要的时间，1个机器周期包含6个状态周期。T机=6T状=12T振=1us。2.状态周期T状：也称S周期，由两个振荡周期组成一个状态周期。如上例中：T状=Ts=2×1/12=1/6us。86精选pptCPU的时序⒋指令周期T指：指令周期是指执行一条指令所需要的时间，一般情况下，T指=〔1~4〕T机，MCS－51系列单片机执行一条最长的指令〔如乘、除法指令〕需要4个机器周期，即4us时间。87精选ppt第二章补充练习⑴MCS-51单片机内256B的数据存储器可分为哪几个区？分别作什么用？⑵开机复位后，CPU使用的是哪组工作存放器？它们的地址是什么？CPU如何确定和改变当前工作存放器组？⑶MCS-51单片机的程序存储器和数据存储器共处同一地址空间为什么不会发生总线冲突？⑷位地址7CH与字节地址7CH如何区别？位地址7CH具体在片内RAM中什么位置？88精选ppt第三章

MCS-51单片机指令系统及编程举例

【学习目标】通过本章的学习，学生应该能够：熟练地掌握符号指令及寻址方式，掌握常用伪指令的使用方法以及汇编语言指令的完整格式，会读常见典型程序，学会编写根本的汇编语言程序。89精选ppt重点和难点内容：MCS-51寻址方式、指令系统及汇编语言程序的编写方法。解决方法：详细讲解，多举实例，不断重复要点，增加练习。课外指导：答疑。教学效果检测方法：质疑，批阅作业并结合期中考试。90精选ppt指令：是控制计算机进行各种操作的运算代码形式的命令〔MCS-51有42种助记符33个指令功能共111条指令〕。指令系统：计算机所能识别执行的全部指令的集合称作这种计算机的指令系统。各种计算机的指令系统各不相同。本章常用术语简介：91精选ppt机器码：计算机所能识别的命令是二进制代码，又称操作码或指令代码称。一种计算机有几十种甚至几百中指令，如果都用二进制代码，记忆、书写，编程都很不方便，且易出错。程序：是人们为了完成某中预定的任务，将一系列指令、数据，地址按一定顺序排列而得到的一组指令。92精选ppt汇编语言源程序：用助记符〔操作码〕、符号地址和标识符等书写的程序称之为汇编语言源程序。助记符：为解决上述问题，制造厂家对指令系统中的每一条指令规定了特定的英文缩写符号称为助记符。MOVA，R0；A←R0内容，MOV称指令助记符对应的机器码为：1111100093精选ppt汇编：汇编语言源程序在机器执行前必须先转换为相应的机器码方可被机器识别执行，这个过程称为翻译〔汇编〕。翻译汇编语言源程序的方法有两种：人工翻译和汇编软件自动翻译。本章第一次作业：教材P55习题与思考题2，4，7，8〔4〕，10，补充作业：请用位操作指令编写实现下面逻辑表达式的程序。⑴PSW.5=P1.3×Acc.2+B.5×P1.194精选ppt§3.1指令格式简介§3.2MCS-51的寻址方式§3.3指令系统§3.4伪指令§3.5汇编程序设计及应用举例本章主要内容95精选ppt第一节指令格式简介汇编语言的标准格式为：[标号：]指令助记符[操作数1，操作数2，操作数3][；注释]

⑴标号：是用户定义的符号，它代表该条指令的符号地址，标号也称标识符。标号组成：以英文字母开始，由1～8个字符〔字母、数字和下划线“-〞〕组成，以“：〞结尾。96精选ppt⑵操作码助记符：是汇编语言中每一行不可缺少的局部，它规定了指令的操作功能，操作码助记符是由2～5个字母组成的字符串，也是机器的保存字，操作码与操作数之间要用假设干空格分开。注意：①标号不能使用机器的保存字。②一个程序中不允许重复定义标号。97精选ppt⑶操作数：可以是具体的数字，也可以是符号或RS名，操作数可分为源操作数SRC〔source〕和目的操作数DST〔destination〕，二者用逗号分开，有些指令无操作数。⑸带[]的内容可省。⑷注释：注释必须以“；〞开头，可有可无，可由任何可打印的ASCII码字符组成，用于解释说明程序。98精选ppt第二节

MCS-51的寻址方式例：movA,#data

;

A←将数字data特点：①指令操作码后面的一个字节就是操作数本身，立即数是放在程序存储器中的一个常数。1.立即寻址：所要找的操作数是一二进制数或十进制数，出现在指令中，用“#〞作前缀。99精选ppt②#为立即数的前缀符号，data可为16位，也可为8位。③MCS-51系列只有一条指令，其立即数为16位，这就是：

MOVDPTR，#data16；DPH←data高8位

;DPL←data低8位100精选ppt2.直接寻址：例：MOVA,70H；A←RAM区70H单元的内容。特点为：指令中直接给出操作数的地址。①指令操作码后面的一个字节就是实际操作数的地址〔8位〕。101精选ppt③因为direct是8位二进制数，所以直接寻址的范围主要有以下三个地址空间：②指令中的直接地址可用direct表示。例：PUSHdirect；功能为将direct所指；示的片内RAM中单元；的内容→堆栈中。102精选ppt⑶内部RAM及SFR中，可进行位寻址的位地址空间共213位〔内部RAM中有20H~2FH中有128个位，SFR中有85位〕。⑴内部RAM00H~7FH地址空间共128个字节；⑵特殊功能R，即SFR(直接寻址是访问

SFR的唯一寻址方式)；103精选ppt3.存放器寻址：操作数存放在工作存放器R0~R7中，或存放器A、B、DPTR和C中。例：MOVA,Rn；A←(Rn)，n=0~7特点：①Rn的内容就是操作数本身；②寻址范围是：被选中的工作RS组中的8个workRS，R0~R7及A，B，DPTR和进位标志CY〔C〕。104精选ppt⑴R中的内容不是操作数本身而是其所在存储单元的地址值，即R0指示了操作数所在存储单元的地址值。4.存放器间接寻址：〔间址寻址〕指令中存放器的内容作为操作数存放的地址，在指令中间接寻址存放器前用“@〞表示前缀。例：MOVA,@R0；A←〔〔R0〕〕；将R0所指向存储单元的内容→A中特点：105精选ppt⑵可用作间址RS的register有workRS〔R0，R1〕、数据指针DPTR。例如:“一本书放在甲抽屉中，上了锁；其开锁的钥匙放在乙抽屉中，乙抽屉也上了锁。问如何才能取到那本书？〞答：这就是一个间接寻址的问题，要经过两次寻址才能找到那本书。而寄存器间接寻址也是同样。106精选ppt⑶间址寻址的范围:

①R0、R1、SP作为间址RS可以访问内部

RAM的128个字节。③DPTR作为间址RS可访问外部RAM全部的64KB空间。②R0、R1作为间址RS可以访问外部数据存储器RAM页内256个字节〔可用P2口选中页面，64KB的RAM可分为256个页面〕。107精选ppt⑷间址寻址方式有：

①ADDA，@Ri

；i=0或1②MOV@Ri,direct；i=0或1③MOVXA，@DPTR108精选ppt又称变址寻址，有两种方式：MOVCA，@A+PC；A←〔A+PC〕MOVCA，@A+DPTR；A←〔A+DPTR〕特点：5.基址存放器加变址RS间接寻址：操作数地址=变地址+基地址基地址存放器DPTR或PC变址存放器@A109精选ppt⑴是MCS-51单片机特有的一种寻址方式，它以地址指针DPTR或程序计数器PC〔当前值〕为基地址R，以累加器A作为变址R，这二者内容之和才是实际操作数地址。⑵A是无符号8位数〔00H~FFH〕。⑶寻址的范围是68K字节的程序存储器EPROM。110精选ppt该寻址方式常用于访问程序存储器和查表。两条指令的区别为：前者查表的范围是相对PC当前值以后的255字节地址空间，而后者查表范围可达整个程序存储器64K字节的地址空间。111精选ppt6相对寻址：把指令中给定的地址偏移量与下一条将要执行的指令所在单元地址〔PC内容〕相加，得到真正有效的操作数所存放的地址值。例：JCrel；假设PSW中CY=1，那么转移至PC=PC当前值+rel处，假设PSW中CY=0，PC不变。特点：112精选ppt⑴以程序计数器PC当前值内容为基地址，加上指令中给定的偏移量作为操作数的存储地址。⑵位移量rel为带符号的8位二进制数，必须以补码形式出现，所以rel的范围为+127~-128，即该种寻址方式的寻址范围为：以当前PC内容为起点向下可偏移128字节，向上可转移127个字节。113精选ppt7.位寻址：专门用于位操作指令，可对MCS-51中213个位进行运算和传送的操作，且本寻址方式只能使用专用累加器C。例：MOVC，20H114精选ppt

巩固内容：1、汇编语言有何种特点？指令格式如何？2、MCS—51系列机共有多少条指令？分几类？3、MCS—51系列汇编语言指令有几种寻址方式？

115精选ppt第三节

指令系统及应用举例

MCS-51单片机共有111条指令，用42个助记符表示了33种指令功能，同一种指令所对应的操作码可多达8种，指令按其功能可分为5大类：数据传送类，算术运算类，逻辑运算类，控制转移类，位操作指令。116精选ppt指令中操作数的描述符号：Rn——工作存放器R0~R7Ri——间接寻址存放器R0、R1Direct——直接地址，包括内部128BRAM单元地址、21个SFR地址。#data——8位常数#data16——16位常数addr16——16位目的地址addr11——11位目的地址rel——8位带符号的偏移地址DPTR——16位外部数据指针存放器bit——可直接位寻址的位117精选ppt②direct可表示片内RAM00H~7FH〔128B〕的内存空间和SFR的地址，但不包括A、DPTR、Rn存放器。①除以direct为DST外，其它指令都不影响

PSW中除P以外的其它位，以A为DST的指令会影响PSW中的P位。一、数据传送类指令：分为五局部共29条，看P41表3.1。特点如下：118精选ppt类型DST助记符功能片

内

RAM

传

送

指

令

AMOVA，RnMOVA，@RiMOVA，#dataMOVA，directA←（Rn）A←（（Ri））A←dataA←(direct)

RnMOVRn，AMOVRn，directMOVRn，#data

Rn←(A)Rn←(direct)Rn←#data

directMOVdirect，AMOVdirect，RnMOVdirect，directMOVdirect，@RiMOVdirect，#datadirect←(A)direct←(Rn)direct←(direct)direct←((Ri))direct←#data

@RiMOV@Ri，AMOV@Ri，directMOV@Ri，#data@Ri←(A)@Ri←(direct)@Ri←#data119精选ppt类型目的操作数指令助记符功能片外RAM传送指令DPTRMOVDPTR，#data16DPTR←data16AMOVXA，@RiMOVXA，@DPTRA←((Ri))，i=1,0A←((DPTR))@RiMOVX@Ri，A((Ri))←(A)，i=1,0@DPTRMOVX@DPTR，A((DPTR))←(A)ROM传送指令AMOVCA，@A+PCMOVCA，@A+DPTRA←(（A）+()PC)A←(（A）+(DPTR))

交换指令XCHA，RnXCHA，@RiXCHA，directXCHDA，@RiSWAPA(A)←→(Rn)(A)←→((Ri))，i=1,0(A)←→（direct）(A0～3)←→((Ri))0～3A4～7←→A0～3堆栈指令PUSHdirectPOPdirectSP←(SP)+1，((SP))←（direct）(direct)←((SP))，SP←(SP)－1120精选ppt③访问ROM和片外RAM的指令所使用的存放器只能是专用存放器A。④通常SRC可以是：A，Rn，direct，@Ri和#data5种，而DST只能有4种〔不能是#data〕。⑤访问SFR的唯一寻址方式是直接寻址,SFR的名称代表直接地址(A存放器除外)。121精选ppt数据传送类指令总结片内外程序存储器ROMEPROM特殊功能寄存器SFR片内RAM128字节片外数据存储器RAMMOVCMOVXMOVPUSHPOPXCHXCHD122精选ppt注意：以下指令均为非法指令。

MOVRn，RnMOV@Ri,@RiMOVRn,@RiMOV#data,A

MOVX30H，@DPTRMOVCB，@A+DPTR哇！好容易出错啊！123精选ppt例1设内部RAM30H单元内容为52H，给出以下程序执行后〔R0〕=？〔A〕＝？〔30H〕＝？及30H在不同指令中的作用。MOVA,#30HMOVA,30HMOVR0，#30HMOVA,@R0MOV30H，#30H；A←30H；A←(30H),即(A)=52H；R0←30H；A←((R0)),即(A)=52H；〔30H〕←30H124精选ppt解：〔R0〕=30H，〔A〕=52H，〔30H〕=30H其中：第一，三，五句中#30H为立即数，第二，五条指令中30H为直接地址，第四条指令R0中的30H为隐含的间接地址。125精选ppt例2.P1口内容为0AAH，给出以下程序执行的结果及相应的机器码(P214表A.1)。ＭＯＶＲ０，＃３０ＨＭＯＶ１０Ｈ，Ｐ１ＭＯＶＡ，１０ＨＭＯＶ@Ｒ０，ＡＭＯＶ４０Ｈ，@Ｒ０

；7830H；851090H；E510H；F6H；8640H126精选ppt例3.设片内RAM30H单元内容为40H，40H单元中的内容为10H，P1口上的内容为0CAH，给出执行以下程序的结果。ＭＯＶＲ０，＃３０ＨＭＯＶＡ，@Ｒ０ＭＯＶＲ１，ＡＭＯＶＢ，@Ｒ１ＭＯＶ@Ｒ１，Ｐ１ＭＯＶＰ２，Ｐ１；(Ｒ０)＝３０Ｈ；(Ａ)＝〔３０Ｈ〕＝４０Ｈ；(Ｒ１)＝４０Ｈ；(Ｂ)＝〔４０Ｈ〕＝１０Ｈ；(40H)＝(P1)＝０ＣＡＨ；(Ｐ２)＝(Ｐ１)＝０ＣＡＨ127精选ppt例4.设片外ＲＡＭ〔２０２０Ｈ〕＝４４Ｈ，〔２０３0Ｈ〕＝５５Ｈ，分析下面程序执行的结果。ＭＯＶＰ２，＃２０ＨＭＯＶＲ０，＃２０ＨＭＯＶＲ１，＃３０ＨＭＯＶＸＡ，@Ｒ０；(Ｐ２)＝２０Ｈ；(Ｒ０)＝２０Ｈ；(Ｒ１)＝３０Ｈ；(Ａ)＝４４Ｈ128精选pptＭＯＶＲ０，＃４０ＨＭＯＶＸ@Ｒ０，ＡＭＯＶＸＡ，@Ｒ１ＭＯＶＲ１，＃６０ＨＭＯＶ@Ｒ１，Ａ；(Ｒ０)＝４０Ｈ；〔２０４０H〕；＝(Ａ)=44H；(Ａ)＝〔2030H〕；＝５５Ｈ；(Ｒ１)＝６０Ｈ；〔６０Ｈ〕＝５５Ｈ129精选ppt例5．设堆栈指针(SP)=11H，(PSW)=00H，给出下面程序执行的结果。

MOV20H，#53HPUSH20H

POPPSW；〔20H〕←53H；(SP)=(SP)+1，(SP)=12H；53H→((SP))→(12H)；PSW←((SP))=53H，；(SP)=(SP)-1，(SP)=11H130精选ppt例3、试编写一程序段，实现将外RAM0FAH单元中的内容传送到外RAM04FFH单元中。解：MOVP2，#00HMOVDPTR，#04FFHMOVR0，#0FAHMOVXA，@R0MOVX@DPTR,A131精选ppt小结：数据传送类指令有几种类型？哪些影响哪个标志位？132精选ppt二、算术运算类指令：(看P45表3.2)

此类指令具有加，减，乘，除指令，它们一般对PSW的CY、AC、OV和P各位均有影响，对其余四位不影响，但INC与DEC指令不影响PSW的内容。具体特点如下：133精选ppt①加减法指令的DST只能是A，SRC可为其它四种方式，减法指令只有带进位减助记符。

⑤除法中，OV=1表示除数为0，A、B中的内容均不定，其它情况OV=0。④

乘法中，OV=1表示乘积大于255，OV=0表示乘积小于255。②加1减1指令不影响PSW除P位以外的其它位。③乘、除法中CY=0。134精选ppt⑥程序中DAA指令必须紧跟在加法指令之后。再判断当PSW中的CY=1或A存放器中高4位值大于9，那么对A存放器中高4位内容进行加6处理；先判断当PSW中的AC=1或A存放器中低4位值大于9，那么对A存放器中低4位内容进行加6处理；⑦十进制加法调整指令DAA的调整原理为，在操作数为十进制时，加法指令执行后：

135精选ppt类型助记符功能对PSW的影响

字节数振荡周期不带进位加ADDA，RnADDA，@RiADDA,directADDA,#dataA←A+RnA←A+(Ri)A←A+(direct)A←A+dataCYOVACP同上同上同上112212121212带进位加