单片机原理与实践 第3章 MCS-51单片机应用基础.ppt

1、51内核单片机CPU以MCS-51/52为基础 系统结构相同 指令集兼容 3.1 MCS-51单片机简介 51系列：8031、8051、8751等 52系列：8032、8052、8752等,3. MCS-51单片机应用基础,3.1 MCS-51单片机简介,片内总线,片外总线,控制器 振荡器 指令寄存器 定时与控制单元 与控制器共同完成控制作用的寄存器 程序计数器PC ，16位、程序无法直接访问 堆栈指针SP（Stack Pointer）， 8位，指向在CPU内部RAM中建立的堆栈的栈顶 数据指针DPTR（Data Pointer），地址不同的 两个8位，可构成一个16位,3.2 MCS-51单

2、片机的组成,运算器 ALU和两个暂存器组成 累加器，双重身份： A累加器，ACC通用寄存器 B寄存器，主要用于乘法和除法操作，通用寄存器 逻辑处理机（又称布尔处理机） 程序状态字PSW（Program Status Word） 用来存储表示单片机运行结果的一些标志,3.2 MCS-51单片机的组成,进位标志CY（CarrY flag） 表示运算是否有进位（或借位）产生 用于无符号数运算结果的判断 辅助进位标志AC（Auxiliary Carry flag） 半进位标志 用于BCD（binary coded decimal）运算调整 溢出标志位OV（OVery flag） 用于符号数的加减运算

3、表示乘法的积的位数扩展 当除法溢出时（除数为零）,3.2 MCS-51单片机的组成,PSW,奇偶标志P（Parity flag） 反映累加器或ACC内容的奇偶性 P与累加器（ACC）组成偶校验 保证此9位数据中1的个数为偶数 如（ACC） = 11001100B，则P = 0 用户的标志：F1（Flag 1）、F0（Flag 0） 无特定的含义，可供用户使用 在51系列单片机中F1未定义,3.2 MCS-51单片机的组成,通用寄存器的组号 RSRegister bank Selector bit 用于表示当前操作的寄存器组的组号 用自然二进制数表示,3.2 MCS-51单片机的组成,总线 片内

4、总线，连接单片机内部的部件 片外总线，提供扩展外部器件的总线接口 存储器 非标准的哈佛结构 ROM与RAM独立编址（两个独立的存储器空间） 数据总线和地址总线共用 一个与CPU内部RAM高128字节地址重叠的特殊功能寄存器SFR,3.2 MCS-51单片机的组成,ROM 通过总线与单片机连接 寻址能力是64KB（16位地址，0000H到0FFFFH） CPU外部RAM 通过总线与单片机连接 寻址能力是64KB I0总线扩展与CPU外部RAM统一编址 有些51内核的单片机已集成部分CPU外部RAM，称之为片内RAM，而称通过外部总线扩展的CPU外部RAM为片外RAM,3.2 MCS-51单片机的

5、组成,CPU内部RAM 通过总线与单片机连接 8XX1是128个字节，地址为00H7FH 8XX2是256个字节，地址为00H0FFH 其中高128个字节的地址与SFR重叠 通用寄存器区 地址从00H到1FH，分成四个寄存器组 每组占用8个字节，记为R0R7 组号由RS1和RS0确定,3.2 MCS-51单片机的组成,3.2 MCS-51单片机的组成,字节地址 = 8* RS1RS0 + 寄存器的下标 如：RS1RS0 = 10，求R2的地址 R2的地址 = 8*2+2 = 18 = 12H,位寻址区 字节地址从20H到2FH 位地址从00H到7FH,3.2 MCS-51单片机的组成,SFR完

6、成软件与硬件的交互作用 通过总线与单片机连接 部件的控制命令字、状态字和数据缓存 与芯片的引脚有关 片内功能的控制 地址范围为80H0FFH 当地址是8的整数倍时可位寻址的 位地址 = SFR地址+位的序号（80H0FFH） 不同型号的51内核单片机可能会有区别,3.2 MCS-51单片机的组成,3.2 MCS-51单片机的组成,定时器计数器 51系列：两个16位的定时器计数器（0/1） 52系列：三个16位的定时器计数器（2） 定时器计数器的信号引脚与端口3（0/1）和端口1（2）的某些位共用 输入输出接口 四个8位的通用输入输出GIO端口 一个通用异步收发器UART,3.2 MCS-51单

7、片机的组成,GIO P0P3四个8位 其中大部分都有第二功能 准双向接口，数据通过引脚直接输入 输出一般采用漏极开路（Open Drain，OD），输出的高电平由上拉电阻（pull-up risistor）实现 UART 一种同步模式 三种异步模式,3.2 MCS-51单片机的组成,3.3.1 MCS-51单片机的存储器体系结构,3.3 存储器体系结构与寻址方式,操作规则 先进后出（First-In Last-Out，FILO） 后进先出（Last -In First -Out，LIFO） 特性 位于CPU内部RAM 浮动堆底可设在任何位置，深度可变 满递增堆栈指针SP指向栈顶位置（最后压入的

8、数据的地址）、方向由低到高 SP复位后的值为7，一般需根据CPU内部RAM的使用情况进行设定,3.3.2 MCS-51单片机的堆栈,堆栈操作可分为入栈和出栈操作 硬件自动 返回地址入栈 响应中断 子程序调用 返回地址出栈 响应中断返回（RETI） 子程序调用返回（RET） 软件控制只支持直接寻址 入栈指令为PUSH ADDR 出栈指令为POP ADDR,3.3.2 MCS-51单片机的堆栈,3.3.2 MCS-51单片机的堆栈,外部总线的存储器所支持的寻址方式 ROMMOVC指令 目的操作数必须是累加器寻址 源操作数必须是使用A+DPTR或A+PC的变址基址接寻址 RAMMOVX指令 一个操作

9、数必须是累加器寻址 而另一个操作数只支持寄存器间接寻址 16位地址使用DPTR、8位地址使用R0或R1,3.3.2 MCS-51单片机的寻址方式,内部总线的存储器MOV等指令 完成对所有内部总线的存储器的操作 通过不同的寻址方式来指定不同的区域 SFR 直接寻址（字节地址：80H0FFH） 位寻址（位地址：80H0FFH） 高128个字节的CPU内部RAM 寄存器间接寻址 地址寄存器必须使用R0或R1,3.3.2 MCS-51单片机的寻址方式,低128个字节的CPU内部RAM 直接寻址或寄存器间接寻址 寄存器寻址（4组，R0R7） 位寻址（位地址：00H7FH）,3.3.2 MCS-51单片机

10、的寻址方式,编程语言：汇编、C及汇编和C混合编程 编程方法 基于嵌入式操作系统 以操作系统内核为基础，完成任务的编程 程序的实时性和可靠性由操作系统保障 适用于功能复杂的应用系统,3.4 MCS-51单片机常用的编程语言和方法,基于处理器的直接编程 功能较简单或对软件代码长度敏感的系统 开发较复杂，软件的修改和维护较困难 需完成全部软件的编写 程序的实时性和可靠性与编程人员的水平密切相关,3.4 MCS-51单片机常用的编程语言和方法,前后台系统（超循环系统）,3.4 MCS-51单片机常用的编程语言和方法,监视定时器WDT 作用 当干扰导致系统软件故障，WDT使系统复位 原理 可重触发的单稳态触发器 不能被简单的程序指令关闭,3.4 MCS-51单片机常用的编程语言和方法,3.5 51内核单片机常用的开发工具,3.5 51内核单片机常用的开发工具,3.5 51内核单片机常用的开发工具,3.5 51内核单片机常用的开发工具,程序 31 #define pi 3.14159 floa