第二章 8051單片機結(jié)構(gòu)

1、第二章第二章 8051單片機結(jié)構(gòu)單片機結(jié)構(gòu) CPUCPU 外部時鐘外部時鐘 存儲器：存儲器：RAMRAM、ROMROM 2 2個定時計數(shù)器個定時計數(shù)器 2 2個外部中斷個外部中斷 一個串行口一個串行口 4 4組組I IO O口口8051單片機結(jié)構(gòu)單片機結(jié)構(gòu) CPUCPU 外部時鐘外部時鐘 存儲器：存儲器：RAMRAM、ROMROM 2 2個定時計數(shù)器個定時計數(shù)器 2 2個外部中斷個外部中斷 一個串行口一個串行口 4 4組組I IO O口口CPU（運算器控制器等）運算器控制器等）算術(shù)運算算術(shù)運算：、：、* *、/ /、關系運算：關系運算： 、=、= = 、!=!=邏輯運算邏輯運算：&、|

2、、！、！位運算：位運算：& &、| |、 、805l805l運算器具有運算器具有位處理能力（布爾處理）位處理能力（布爾處理）, ,可以可以提高硬件處理速度提高硬件處理速度自增、減：自增、減：+、- - -CPU（運算器控制器等）運算器控制器等） 算術(shù)運算算術(shù)運算：、：、* *、/ /、#define N 4#define N 4unsigned char LEDBufunsigned char LEDBufNNunsigned long a;unsigned long a;unsigned char i;unsigned char i;a=1234;a=1234;for(i=0

3、;i4;i+)for(i=0;i4;i+) LEDBuf LEDBufi=a%10;i=a%10; a/=10; a/=10; 程序的不足：程序的不足：1 1、變量、變量a a的值發(fā)生了變化的值發(fā)生了變化2 2、程序不通用，需修改、程序不通用，需修改#define N#define N實現(xiàn)實現(xiàn)CPU（運算器控制器等）運算器控制器等） 算術(shù)運算算術(shù)運算：、：、* *、/ /、1 1、b=1234;b=1234;a=b;a=b;2 2、void exchange(unsigned char a,unsigned long n)void exchange(unsigned char a,unsign

4、ed long n) unsigned char i=0;unsigned char i=0;while(n!=0) while(n!=0) /while(n)/while(n) ai=ai=(unsigned char)(unsigned char)(n%10);(n%10);n=n/10;n=n/10;i+;i+; exchange(LEDBufexchange(LEDBuf,a);,a);CPU（運算器控制器等）運算器控制器等）算術(shù)運算算術(shù)運算：、：、* *、/ /、關系運算：關系運算： 、=、= = 、!=!=unsigned char a=0;unsigned char a=0;P1

5、=0 xff;P1=0 xff;if(a=0)if(a=0)P1=0 x00;P1=0 x00;P1=0 xff;P1=0 xff;邏輯運算：邏輯運算：&、|、！、！位運算：位運算：& &、| |、 、805l805l運算器具有位處理能力（布爾處理）運算器具有位處理能力（布爾處理）, ,可以可以提高硬件處理速度提高硬件處理速度自增、減：自增、減：+、- - -C 位操作 為什么要引入位處理？為什么要引入位處理？C C語言可直接對硬件操作語言可直接對硬件操作（位處理）（位處理） 若要對若要對P20P20復位，可用復位，可用P2P20 x00;(0 x00;(字節(jié)操作字節(jié)操

6、作) )實現(xiàn)實現(xiàn) 該語句的缺點？該語句的缺點？P10P10雖雖被復位了，但被復位了，但P17P11P17P11均被復位了（改變了其均被復位了（改變了其它引腳的輸出狀態(tài)它引腳的輸出狀態(tài) 因此要引入位處理因此要引入位處理CPU（&運算）0&0=00&1=01&0=01&1=1 3&8=0(why?) 位復位unsigned char a;a&=0 xFE;CPU （|運算）0|0=00|1=11|0=11|1=1 位置位unsigned char a;a|=0 x01;CPU （運算）00=001=110=111=0 位取反unsigned

7、char a;a=0 x01;unsigned char a=0 xAA,b=0 x55,c,d;c=aba;d=bab;CPU（反）0=11=0CPU（右移） a=15;a=2;則a3(?) a=a/4 程序的結(jié)果是：13 void main(void) unsigned int a=3,b=10; printf(%dn,a1);位操作 如何實現(xiàn)對P11置位？ P1P1|0 x01； （1：| 2：0 x01需思考后得到直接套用） setbit(P1,1);引入置位、復位、取反、判斷引腳狀態(tài)的宏定義位運算符綜合應用#include reg51.h#define setbit(var,bit)

8、 (var|=(0 x01(bit) /定義置位函數(shù)#define clrbit(var,bit) (var&=(0 x01(bit) /定義位清零函數(shù)#define checkbit(var,bit) (var& (0 x01(bit) /定義位查詢函數(shù)#define xorbit(var,bit) (var=(0 x01(bit) /定義位取反函數(shù)void main(void) while(1)setbit(P1,3); clrbit(P1,5);xorbit(P1,3); if(checkbit(P1,3) xorbit(P1,0);位運算符綜合應用 #define ch

9、eckbit(var,bit) (var& (0 x01(bit) /定義位查詢函數(shù)判斷某一引腳狀態(tài)10若為1checkbit(P1,0);0 x010 x00if(checkbit(P1,0)=0 x01)checkbit(P1,1);0 x020 x00if(checkbit(P1,1)=0 x02)checkbit(P1,2);0 x040 x00if(checkbit(P1,2)=0 x04)checkbit(P1,3);0 x080 x00if(checkbit(P1,3)=0 x08)checkbit(P1,4);0 x100 x00if(checkbit(P1,4)=0

10、x10)checkbit(P1,5);0 x200 x00if(checkbit(P1,5)=0 x20)checkbit(P1,6);0 x400 x00if(checkbit(P1,6)=0 x40)checkbit(P1,7);0 x800 x00if(checkbit(P1,7)=0 x80)checkbit(P1,X);真假if(checkbit(P1,)！=0)若P11輸入為1：if(checkbit(P1,1)！=0)亦可寫成if(checkbit(P1,1)若P11輸入為0：if(checkbit(P1,1)=0)亦可寫成if(！checkbit(P1,1)位處理示例 P20P

11、20接紅發(fā)光二極管，接紅發(fā)光二極管，P21P21接綠發(fā)光二極管，接綠發(fā)光二極管，P22P22接黃發(fā)光二極管接黃發(fā)光二極管 要求每隔要求每隔1 1秒循環(huán)點秒循環(huán)點亮之亮之 位處理示例while(1)/點亮紅管clrbit(P2,0);setbit(P2,1);setbit(P2,2);delay(1000);/點亮綠管setbit(P2,0);clrbit(P2,1);setbit(P2,2);delay(1000);/點亮黃管setbit(P2,0);setbit(P2,1);clrbit(P2,2);delay(1000);位處理示例 延時#define DELAY_1S 1000void

12、delay(unsigned int n)unsigned int i;for(i=0;in;i+);void main(void)delay(DELAY_1S);位處理示例 方法歸納 字節(jié)處理 clrbit(P2,0);setbit(P2,1);setbit(P2,2); P2=0 x06;P2=0 x05;P2=0 x03; unsigned char a3=0 x06,0 x05,0 x03 for(i=0;i2;i+) P2=ai; /P2=(P2&0 xf8)|ai;語句區(qū)別delay(DELAY_1S); 位處理示例 方法歸納 位處理 P20=0;P21=1;P22=1;/

13、P20等必需先定義 如何定義以后再介紹8051單片機結(jié)構(gòu)單片機結(jié)構(gòu) CPUCPU 外部時鐘外部時鐘 存儲器：存儲器：RAMRAM、ROMROM 2 2個定時計數(shù)器個定時計數(shù)器 2 2個外部中斷個外部中斷 一個串行口一個串行口 4 4組組I IO O口口時鐘電路時鐘電路 時鐘：定時與控制部件時鐘：定時與控制部件 采用石英晶體和電容組成的采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振回路?；芈?。 晶振：晶振：1.2MHz1.2MHz12MHz12MHz之間選擇（典型：之間選擇（典型：6 6M M、12M12M、11.0592M11.0592M） 電容：電容：5 53030PFPF 調(diào)試單片機最小系統(tǒng)時，

14、可用示波器測晶振波形（正弦信調(diào)試單片機最小系統(tǒng)時，可用示波器測晶振波形（正弦信號）來判斷號）來判斷CPUCPU是否已工作（是否已工作（6M6M正弦波）正弦波）定時與控制部件定時與控制部件- -時序時序 振蕩周期振蕩周期：指振蕩源的周期（石英晶體的振蕩周期）：指振蕩源的周期（石英晶體的振蕩周期） 時鐘周期時鐘周期：( (稱稱S S周期周期) )為振蕩周期的為振蕩周期的2 2倍倍 機器周期機器周期：一個機器周期含：一個機器周期含6 6個時鐘周期，即個時鐘周期，即1212個振蕩周期。個振蕩周期。 指令周期指令周期：完成一條指令占用的全部時間。：完成一條指令占用的全部時間。805l805l的指令周期的

15、指令周期含含1 14 4個機器周期個機器周期 若若foscfosc6 MHz6 MHz，則，則805l805l的：的：振蕩周期振蕩周期1 16 6 usus； 時鐘周期時鐘周期1 13 3 usus；機器周期機器周期2 2 usus； 指令周期指令周期2 28 8 usus。 8051單片機結(jié)構(gòu)單片機結(jié)構(gòu) CPUCPU 外部時鐘外部時鐘 存儲器：存儲器：RAMRAM、ROMROM 2 2個定時計數(shù)器個定時計數(shù)器 2 2個外部中斷個外部中斷 一個串行口一個串行口 4 4組組I IO O口口存儲器 ROMROM：存放程序代碼：存放程序代碼 RAMRAM：內(nèi)部資源（：內(nèi)部資源（SFRSFR）、存放臨

16、時數(shù)據(jù)、）、存放臨時數(shù)據(jù)、外部擴充資源外部擴充資源存儲器存儲器 程序存儲器程序存儲器（ROMROM）片內(nèi)程序存儲器（片內(nèi)程序存儲器（4 4K K）片外程序存儲器（片外程序存儲器（6464K K） 數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器（RAMRAM）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器（片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器（256256B B）片外數(shù)據(jù)存儲器（片外數(shù)據(jù)存儲器（6464K K）ROM（程序存儲器程序存儲器） 64K64K的的ROMROM空間，有空間，有4K4K（ 0000H0000H0FFFH 0FFFH ）字節(jié)是片內(nèi)、片）字節(jié)是片內(nèi)、片外外ROMROM是公用的。而是公用的。而1000H1000HFFFFHFFFFH地址區(qū)為外地址區(qū)為外RO

17、MROM專用。專用。 用用EA#EA#（External AddressExternal Address）: :區(qū)分內(nèi)、外區(qū)分內(nèi)、外ROMROM EA=1EA=1，尋址片內(nèi)，尋址片內(nèi)4K ROM4K ROM；當指令地址超過；當指令地址超過4K4K，自動轉(zhuǎn)向外，自動轉(zhuǎn)向外ROMROM取指。取指。 EA=0EA=0，從外，從外ROMROM取指。這種接法適用內(nèi)部不帶取指。這種接法適用內(nèi)部不帶ROMROM的單片機。（或外的單片機。（或外擴充擴充PSDPSD） 可通過跳針選擇片內(nèi)、片外可通過跳針選擇片內(nèi)、片外ROMROMROM（程序存儲器程序存儲器） ROMROM的部分單元保留給的部分單元保留給系統(tǒng)用（

18、系統(tǒng)用（用戶程序不應進入該區(qū)域）用戶程序不應進入該區(qū)域） 0000H-0002H0000H-0002H是程序入口地址。復位后，是程序入口地址。復位后，CPUCPU從從0000H0000H單元開始執(zhí)行單元開始執(zhí)行程序。程序。 0003H-002AH0003H-002AH均勻地分為五、六段均勻地分為五、六段(8(8n+3)n+3)，用作五個，用作五個中斷服務程序中斷服務程序的入口，如下圖：的入口，如下圖：中斷源中斷源中斷入口地址（中斷入口地址（8 8n+3n+3）INT0INT0中斷中斷00030003H H外部中斷外部中斷0 0T0T0中斷中斷000000BHBH定時器中斷定時器中斷0 0INT

19、1INT1中斷中斷00130013H H外部中斷外部中斷1 1T1T1中斷中斷001001BHBH定時器中斷定時器中斷1 1串行口中斷串行口中斷00230023H H串口中斷串口中斷T2T2中斷中斷002002BHBH定時器中斷定時器中斷2 2復位復位 為什么要復位？為什么要復位？ 單片機死機時，需要復位；單片機死機時，需要復位； 復位后復位后CPUCPU從地址從地址00000000H H開始執(zhí)行開始執(zhí)行程序。程序。 怎么復位？怎么復位？ 在在RSTRST輸入端出現(xiàn)輸入端出現(xiàn)高電平高電平時實現(xiàn)時實現(xiàn)復位和初始化。復位時復位和初始化。復位時RSTRST引腳引腳至少保持一定時間的高電平高至少保持一

20、定時間的高電平高電平持續(xù)電平持續(xù)2424個振蕩周期以上個振蕩周期以上（6 6MHzMHz4us4us）。）。 當當RSTRST引腳返回低電平以后，引腳返回低電平以后，CPUCPU從地址從地址00000000H H開始執(zhí)行程序，復開始執(zhí)行程序，復位時晶振上無信號。位時晶振上無信號。復位復位 復位電路復位電路 上電復位（上電復位（R=10kR=10k，C=10uF tC=10uF tRC=100msRC=100ms） 手動復位手動復位 看門狗自動復位看門狗自動復位看門狗監(jiān)控復位電路看門狗監(jiān)控復位電路 IMP705/706/813LIMP705/706/813L為帶看門狗為帶看門狗PP監(jiān)控電路。程監(jiān)

21、控電路。程序中要對序中要對813“813“喂狗喂狗”，若，若1.61.6秒內(nèi)沒有秒內(nèi)沒有“喂狗喂狗” ” 信號信號(P1.0)(P1.0)，則，則813813會自動產(chǎn)生信號對會自動產(chǎn)生信號對CPUCPU復位。復位。RAM（隨機存儲器隨機存儲器） 80518051內(nèi)部內(nèi)部RAMRAM有有256B256B，分為，分為兩個兩個區(qū)域：區(qū)域： 0000H H7FH7FH是真正的是真正的RAMRAM區(qū)?？梢宰x寫各種數(shù)據(jù)。該區(qū)域又細分區(qū)?？梢宰x寫各種數(shù)據(jù)。該區(qū)域又細分為三部分：為三部分：00H00H1FH1FH：4 4組通用寄存器區(qū)（功能完全一樣）組通用寄存器區(qū)（功能完全一樣）20H20H2FH2FH：位尋

22、址區(qū)，：位尋址區(qū)，16168=1288=128位地址對應為位地址對應為0000H H7FH7FH30H30H7FH: 7FH: 一般一般RAMRAM區(qū)區(qū) 8080H HFFHFFH是特殊功能寄存器是特殊功能寄存器(SFR)(SFR)的區(qū)。的區(qū)。80518051有有2121個特殊功能個特殊功能寄存器，對于寄存器，對于80528052有有2626個。每個寄存器為個。每個寄存器為8 8位，所以實際上，位，所以實際上，128128個字節(jié)并沒有全部利用。個字節(jié)并沒有全部利用。8051 8051 特殊功能寄存器特殊功能寄存器( (SFR)SFR)符號符號地址地址注釋注釋符號符號地址地址注釋注釋* *ACC

23、ACCE0HE0H累加器累加器* *P3P3B0HB0H通道通道3 3* *B BF0HF0H乘法寄存器乘法寄存器PCONPCON8787H H電源控制及波特率選擇電源控制及波特率選擇* *PSWPSWD0HD0H程序狀態(tài)字程序狀態(tài)字* *SCONSCON9898H H串行口控制器串行口控制器SPSP8181H H堆棧指針堆棧指針SBUFSBUF9999H H串行數(shù)據(jù)緩沖器串行數(shù)據(jù)緩沖器DPLDPL8282H H數(shù)據(jù)存儲器指針（低數(shù)據(jù)存儲器指針（低8 8位）位）* *TCONTCON8888H H定時器控制定時器控制DPHDPH8383H H數(shù)據(jù)存儲器指針（高數(shù)據(jù)存儲器指針（高8 8位）位）T

24、MODTMOD8989H H定時器方式選擇定時器方式選擇* *IEIEA8HA8H中斷允許控制器中斷允許控制器TL0TL08AH8AH定時器定時器0 0低低8 8位位* *IPIPD8HD8H中斷優(yōu)先控制器中斷優(yōu)先控制器TL1TL18BH8BH定時器定時器0 0高高8 8位位* *P0P08080H H通道通道0 0TH0TH08CH8CH定時器定時器1 1低低8 8位位* *P1P19090H H通道通道1 1TH1TH18DH8DH定時器定時器1 1高高8 8位位* *P2P2A0HA0H通道通道2 2* *：表示該：表示該SFRSFR可以位尋址可以位尋址存儲器 數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器RAM

25、RAM也有也有64K64K尋址區(qū)，在地址上和尋址區(qū)，在地址上和ROMROM重疊。重疊。80518051是是如何處理的？如何處理的？答：答：80518051通過不同的控制信號來選通通過不同的控制信號來選通ROMROM或或RAMRAM；當從外部；當從外部ROMROM取指令時用選通信號取指令時用選通信號PSENPSEN，而從，而從RAMRAM讀寫數(shù)據(jù)時用讀寫信號讀寫數(shù)據(jù)時用讀寫信號RDRD、WRWR來選通。因此不會因地址重疊而出現(xiàn)混亂。來選通。因此不會因地址重疊而出現(xiàn)混亂。8051單片機結(jié)構(gòu)單片機結(jié)構(gòu) CPUCPU 外部時鐘外部時鐘 存儲器：存儲器：RAMRAM、ROMROM 2 2個定時計數(shù)器個定

26、時計數(shù)器 2 2個外部中斷個外部中斷 一個串行口一個串行口 4 4組組I IO O口口定時/計數(shù)器 80518051單片機內(nèi)部有單片機內(nèi)部有2 2個個1616位可編程的定時計位可編程的定時計數(shù)器，即數(shù)器，即T0T0和和T1T1 內(nèi)部定時：對機器周期計數(shù)內(nèi)部定時：對機器周期計數(shù) 外部計數(shù)：對外部脈沖個數(shù)計數(shù)外部計數(shù)：對外部脈沖個數(shù)計數(shù) 80518051計數(shù)器的計數(shù)方式為：遞增、溢出計數(shù)器的計數(shù)方式為：遞增、溢出8051單片機結(jié)構(gòu)單片機結(jié)構(gòu) CPUCPU 外部時鐘外部時鐘 存儲器：存儲器：RAMRAM、ROMROM 2 2個定時計數(shù)器個定時計數(shù)器 2 2個外部中斷個外部中斷 一個串行口一個串行口

27、4 4組組I IO O口口8051外部中斷80518051有兩個外部中斷源：有兩個外部中斷源：INT0INT0、INT1INT1。當外部由下降沿或低電平。當外部由下降沿或低電平時，可產(chǎn)生中斷標志；此時若中斷允許則程序進入對應的時，可產(chǎn)生中斷標志；此時若中斷允許則程序進入對應的ROMROM入入口地址，執(zhí)行中斷服務程序。口地址，執(zhí)行中斷服務程序。中斷中斷中斷源中斷源中斷優(yōu)先級中斷優(yōu)先級中斷嵌套中斷嵌套8051外部中斷中斷：中斷：當當CPUCPU正處理某項事務時，若正處理某項事務時，若外界或內(nèi)部發(fā)生緊急事件，要求外界或內(nèi)部發(fā)生緊急事件，要求CPUCPU暫停正在處理的工作轉(zhuǎn)而去處理這暫停正在處理的工作

28、轉(zhuǎn)而去處理這個緊急事件，待處理完以后再回到個緊急事件，待處理完以后再回到原來被中斷的地方，繼續(xù)執(zhí)行原來原來被中斷的地方，繼續(xù)執(zhí)行原來被中斷了的程序，這樣的過程稱為被中斷了的程序，這樣的過程稱為中斷。（堆棧）中斷。（堆棧）中斷源中斷源：向：向CPUCPU提出中斷請求的源稱提出中斷請求的源稱為中斷源為中斷源 80518051有有5 5個中斷源（個中斷源（INT0INT0、INT1INT1、T0T0、T1T1、RXD,TXDRXD,TXD）8051外部中斷 中斷優(yōu)先級中斷優(yōu)先級: :當幾個中斷源同時請求中斷時，當幾個中斷源同時請求中斷時，CPUCPU應優(yōu)應優(yōu)先響應最需緊急處理的中斷請求。為此，需要規(guī)

29、定各先響應最需緊急處理的中斷請求。為此，需要規(guī)定各個中斷源的優(yōu)先級。在優(yōu)先級高的中斷請求處理完了個中斷源的優(yōu)先級。在優(yōu)先級高的中斷請求處理完了以后。再響應優(yōu)先級低的中斷請求。以后。再響應優(yōu)先級低的中斷請求。 中斷嵌套中斷嵌套: :當當CPUCPU正在處理一個優(yōu)先級低的中斷請求的正在處理一個優(yōu)先級低的中斷請求的時，如果發(fā)生另一個優(yōu)先級比它高的中斷請求，時，如果發(fā)生另一個優(yōu)先級比它高的中斷請求，CPUCPU能能暫停當前處理的中斷，轉(zhuǎn)去處理優(yōu)先級高的中斷請求，暫停當前處理的中斷，轉(zhuǎn)去處理優(yōu)先級高的中斷請求，待處理完以后，再回到原來正在處理的低級中斷程序，待處理完以后，再回到原來正在處理的低級中斷程序

30、，這種高級中斷源能中斷低級中斷源的中斷處理稱為中這種高級中斷源能中斷低級中斷源的中斷處理稱為中斷嵌套。斷嵌套。 8051單片機結(jié)構(gòu)單片機結(jié)構(gòu) CPUCPU 外部時鐘外部時鐘 存儲器：存儲器：RAMRAM、ROMROM 2 2個定時計數(shù)器個定時計數(shù)器 2 2個外部中斷個外部中斷 一個串行口一個串行口 4 4組組I IO O口口PC串口（串口（RS232） RS232RS232串口是每臺計算機的必要配備，通常串口是每臺計算機的必要配備，通常PCPC含含有有COM1COM1、COM2(9 Pin)COM2(9 Pin)。 RS232RS232通訊端口。在計算機上的通訊端口。在計算機上的RS232RS

31、232均是公頭。均是公頭。RS232串口引腳功能腳腳 位位簡簡 寫寫功功 能能Pin #1Pin #1CDCD載波偵測載波偵測( (Carrier Detect)Carrier Detect)Pin #2Pin #2RXDRXD接收字符接收字符( (Receive)Receive)Pin #3Pin #3TXDTXD傳送字符傳送字符( (Transmit)Transmit)Pin #4Pin #4DTRDTR數(shù)據(jù)端備妥數(shù)據(jù)端備妥( (Data Terminal Ready)Data Terminal Ready)Pin #5Pin #5GNDGND地線地線( (Ground)Ground)Pi

32、n #6Pin #6DSRDSR數(shù)據(jù)備妥數(shù)據(jù)備妥( (Data Set Ready)Data Set Ready)Pin #7Pin #7RTSRTS要求傳送要求傳送( (Request To Send)Request To Send)Pin #8Pin #8CTSCTS清除以傳送清除以傳送( (C1ear To Send)C1ear To Send)Pin #9Pin #9RIRI響鈴偵測響鈴偵測( (Ring Indicator)Ring Indicator)RS232異步傳輸格式11111 1位起始位（位起始位（0 0）9 9位數(shù)據(jù)位（低位在前）位數(shù)據(jù)位（低位在前）1 1位停止位（位停止位