片機基本結(jié)構(gòu)和工作原理

1、會計學1片機基本結(jié)構(gòu)和工作原理片機基本結(jié)構(gòu)和工作原理單片機的單片機的組成組成和和內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.1單片機的單片機的外部引腳外部引腳及及功能功能2.2單片機的單片機的存儲器結(jié)構(gòu)存儲器結(jié)構(gòu)2.3單片機的單片機的I/O電路電路2.4單片機的單片機的輔助電路輔助電路2.5單片機的單片機的工作時序工作時序和和工作方式工作方式2.6n單片機的核心部件是一個8位高性能中央處理器CPU。n它的作用是讀入和分析每條指令，根據(jù)各指令的功能要求，控制單片機的各功能部件，具體地執(zhí)行指令的操作。nCPU由運算器、控制器和一些寄存器構(gòu)成。單片機單片機的組成和內(nèi)部的組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -CPUCPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)

2、構(gòu)u包括：算術(shù)/邏輯運算單元ALU、布爾處理器、累加器ACC、寄存器B、暫存器、程序狀態(tài)字PSW等部件。u功能：實現(xiàn)數(shù)據(jù)的算術(shù)邏輯運算、位變量處理和數(shù)據(jù)傳送等操作。單片機的組成和內(nèi)部單片機的組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -CPUCPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)一、運算器1算術(shù)邏輯單元ALU單片機的組成和內(nèi)部單片機的組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -CPUCPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)運算器的核心部件，實質(zhì)上是全加器對數(shù)據(jù)進行加、減、乘、除等算術(shù)運算以及對數(shù)據(jù)進行與、或、異或、循環(huán)、置1、清0等邏輯運算不能由程序讀寫！不能由程序讀寫！2、累加器ACC或A是一個8位寄存器，很多運算都要通過累加器提供操作數(shù)，多數(shù)運算結(jié)果也在A

3、CC中存放。單片機的組成和內(nèi)部單片機的組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -CPUCPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)3、B寄存器暫時存儲數(shù)據(jù)總線或其他寄存器送來的操作數(shù) 不能由程序讀寫4、暫存寄存器(TMP1和TMP2)5、程序狀態(tài)字寄存器(PSW)一個8位的專用寄存器，主要用于存放當前運算結(jié)果的狀態(tài)B寄存器是為乘法和除法而設(shè)置的，在進行乘法和除法運算時A和B組成寄存器對，記為AB。在不執(zhí)行乘法和除法時，B寄存器可以作為一個普通寄存器使用。二、 控制器 控制器是單片機的指揮控制部件。功能：n接受來自程序存儲器中的指令n并對指令進行譯碼和分析n并根據(jù)指令的性質(zhì)控制單片機各功能部件從而保證單片機各部分能自動而協(xié)調(diào)的工作

4、。 單片機的組成和內(nèi)部單片機的組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -CPUCPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括：時序電路、程序計數(shù)器、指針寄存器、指令譯碼器、數(shù)據(jù)指針、堆棧指針、操作控制部件等。1、程序計數(shù)器(PC) 16位專用寄存器，用于存放一條將要執(zhí)行指令的地址，具有自動加1功能。 CPU取址時，PC內(nèi)容先送至對應的寄存器，后從程序存儲器中取出指令，PC內(nèi)容自動加1. 執(zhí)行轉(zhuǎn)移、子程序調(diào)用指令和中斷響應時，PC內(nèi)容不再加1 單片機復位時，PC裝入0000H單片機的組成和內(nèi)部單片機的組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -CPUCPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2、指令寄存器(IR) 一個8位寄存器，用于寄存等待執(zhí)行的指令。 不能由程

5、序讀寫不能由程序讀寫源程序 ORG 0000H LJMP START ORG 0040HSTART：MOV SP，#5FH ;設(shè)堆棧 LOOP：NOP LJMP LOOP ；循環(huán) END ；結(jié)束目標文件也就是最終寫入EPROM的文件：02 00 40 FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FFFF FF FF FF FF FF FF FFFF FF FF FF FF FF FF FFFF FF FF FF FF FF FF FFFF FF FF FF FF FF FF FFFF FF FF FF FF FF FF

6、 FF 75 81 5F 00 02 00 433、指令譯碼器(ID) 對指令寄存器中的指令進行譯碼。 不能由程序讀寫4、數(shù)據(jù)指針(DPTR) 一個16位專用寄存器，通常在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時作地址指針5、堆棧指針(SP) 一個8位專用寄存器，用于存放堆棧棧頂?shù)刂?、定時與控制電路 產(chǎn)生各種控制信號，協(xié)調(diào)各功能部件的工作單片機的組成和內(nèi)部單片機的組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -CPUCPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DIP40封裝PLCC44封裝控制引腳并行I/O口引腳電源及時鐘引腳（1）電源及時鐘引腳: VCC、VSS；XTAL1、XTAL2（2）I/O口引腳：P0、P1、P2、P3（3）控制引腳： PSE

7、NppV/EAPROGALE/PDRST/V引腳邏輯圖XTAL1XTAL2EA / VppPSEN ALE/PROGRST/VPD VCC VSS 80C51 P0 P1 P2 P3 P0.0P0.7 P1.0P1.7 P2.0P2.7 P3.0P3.7 P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXDP3.0TXD P3.1INT0 P3.2INT1 P3.3T0P3.4T1P3.5WR P3.6RD P3.7XTAL2XTAL1VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6

8、P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.080518751803112345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXDP3.0TXD P3.1INT0 P3.2INT1 P3.3T0P3.4T1P3.5WR P3.6RD P3.7XTAL2XTAL1VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P

9、2.080518751803112345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXDP3.0TXD P3.1INT0 P3.2INT1 P3.3T0P3.4T1P3.5WR P3.6RD P3.7XTAL2XTAL1VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0805187518031123456

10、78910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221引腳轉(zhuǎn)義引腳功能說明P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收端P3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送端P3.2INT0外部中斷0請求P3.3INT1外部中斷1請求P3.4T0計數(shù)器0外部輸入P3.5T1計數(shù)器1外部輸入P3.6WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫P3.7RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXDP3.0TXD P3.1INT0 P3.2INT1 P3.3T0P3.4T1P3.5WR P3.6RD P3.7XTAL2XTAL1VSS

11、VCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.080518751803112345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221PDRST/V上電復位電路持續(xù)出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平時復位單片機若接備用電源(+5V)，VCC掉電時能為內(nèi)部RAM供電，以保證RAM中的數(shù)據(jù)不丟失。80519RSTCR+5VP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXD

12、P3.0TXD P3.1INT0 P3.2INT1 P3.3T0P3.4T1P3.5WR P3.6RD P3.7XTAL2XTAL1VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.080518751803112345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221PROGALE/P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXDP3.0TXD P3.1I

13、NT0 P3.2INT1 P3.3T0P3.4T1P3.5WR P3.6RD P3.7XTAL2XTAL1VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.080518751803112345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221PSENP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXDP3.0TXD P3.1INT0 P3.2INT1 P3.3

14、T0P3.4T1P3.5WR P3.6RD P3.7XTAL2XTAL1VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.080518751803112345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221ppV/EAP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXDP3.0TXD P3.1INT0 P3.2INT1 P3.3T0P3.4T1P3.5WR

15、P3.6RD P3.7XTAL2XTAL1VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.080518751803112345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXDP3.0TXD P3.1INT0 P3.2INT1 P3.3T0P3.4T1P3.5WR P3.6RD P3.7XTAL2XTAL1

16、VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.080518751803112345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST/VPDRXDP3.0TXD P3.1INT0 P3.2INT1 P3.3T0P3.4T1P3.5WR P3.6RD P3.7XTAL2XTAL1VSSVCCP0.0P0.1P0.2P0.

17、3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VPPALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.080518751803112345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221XTAL1XTAL230 pF30 pFC2C1單片機 內(nèi)部時鐘方式 外部時鐘方式（CHMOS ） (1)單片機功能多，引腳數(shù)少，因而許多引腳都具有第二功能。(2)單片機對外呈現(xiàn)3總線形式： 由P2、P0口組成16位地址總線； 由P0口分時復用為數(shù)據(jù)總線； 由控制引腳與P3口組成控制總線。引腳邏輯圖

18、XTAL1XTAL2EA / VppPSEN ALE/PROGRST/VPD VCC VSS 8051 P0 P1 P2 P3 P0.0P0.7 P1.0P1.7 P2.0P2.7 P3.0P3.7 單片機的外部引腳及功能單片機的外部引腳及功能- -控制引腳控制引腳地址總線(AB)805187518031P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7PSENEAALERST用戶I/O控制總線(CB)鎖存器P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.

19、2P0.1P0.0ALEA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0VCCVSS數(shù)據(jù)總線(DB)VCCVSS單片機的外部引腳及功能單片機的外部引腳及功能- -三總線三總線寫入信息后不易改寫的存儲器。斷電后，其中的信息保留不變。用來存放固定的程序或數(shù)據(jù)，如系統(tǒng)監(jiān)控程序、常數(shù)表格等。 CPU在運行時能隨時進行數(shù)據(jù)的寫入和讀出，但在關(guān)閉電源時，其所存儲的信息將丟失。用來存放暫時性的輸入輸出數(shù)據(jù)、運算的中間結(jié)果或用作堆棧。RAM按功能不同ROM單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -基本概念基本概念RAM按功能不同雙極型MOS型ROME

20、EPROMEPROM掩膜ROM可編程ROM(PROM)FlashROM靜態(tài)RAM動態(tài)RAM可擦除ROM單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -基本概念基本概念80C51存儲器的特點： 采用哈佛結(jié)構(gòu)，物理上把程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器獨立分開。ROM、RAM分別具有各自的功能、尋址系統(tǒng)和控制信號。片內(nèi)程序存儲器ROM 4KB (0000H0FFFH)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM 128B (00H7FH)特殊功能寄存器SFR 128B (80HFFH)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -基本概念基本概念程序存儲器程序存儲器FFH80H7FH00H SFR內(nèi)部 RAM內(nèi)部數(shù)據(jù)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器存儲器外部R

21、OM60KBEA=0EA=10000H0FFFH1000HFFFFH內(nèi)部ROM 4KB外部ROM 4KB外部數(shù)據(jù)外部數(shù)據(jù)存儲器存儲器外部RAM 64KB0000HFFFFH單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -基本概念基本概念RAM1.按物理地址不同片內(nèi)片外ROM片內(nèi)片外普通RAM:128B(00H7fH)SFR：128B (80HFFH)64KB(0000H0fffH)4KB(0000H0fffH)60KB(1000H0fffH)或64KB(0000H0fffH)單片機單片機的存儲器的存儲器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -分類分類64KB程序存儲器2.按尋址方式不同64KB片外數(shù)據(jù)存儲器256B片內(nèi)數(shù)據(jù)存

22、儲器(包括SFR)MOVCMOVMOVX單片機單片機的存儲器結(jié)構(gòu)的存儲器結(jié)構(gòu)- -分類分類程序存儲器3.按功能不同位地址空間特殊功能寄存器片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器片外數(shù)據(jù)存儲器單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -分類分類程序存儲器用于存放編好的程序和表格常數(shù)。程序存儲器用于存放編好的程序和表格常數(shù)。 80C51單片機的程序計數(shù)器PC是16位的計數(shù)器，因此可尋址64KB的程序存儲器。單片機單片機的存儲器的存儲器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -程序存儲器程序存儲器無ROM型，要在片外擴展程序存儲器掩膜ROM型，程序由芯片生產(chǎn)廠寫入EPROM型，程序通過寫入裝置寫入Flash ROM型，程序可以電寫入（常用）單片機的存儲

23、器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -程序存儲器程序存儲器片外片外ROMROM的配置形式的配置形式無內(nèi)部ROM ，使用外部ROM ，這是EA引腳必須接低電平 EA EA引腳接高電平引腳接高電平-片內(nèi)片內(nèi)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -片內(nèi)外程序存儲器的選擇片內(nèi)外程序存儲器的選擇 EA EA引腳接地引腳接地-片外片外單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -片內(nèi)外程序存儲器的選擇片內(nèi)外程序存儲器的選擇單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -程序存儲器程序存儲器低端幾個特殊單元低端幾個特殊單元單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -程序存儲器程序存儲器指令代碼及其觀察指令代碼及其觀察單片機單

24、片機的存儲器的存儲器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器片片內(nèi)、內(nèi)、片片外外數(shù)據(jù)存儲器概況數(shù)據(jù)存儲器概況 片內(nèi)片內(nèi)RAMRAM及及SFR SFR 片外片外RAM RAM 數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)存存儲儲器器片外片外RAM：64KB（擴展的）（擴展的）片內(nèi)片內(nèi)RAM：128B（固有的）（固有的）只能用只能用MOV指令訪問指令訪問只能用只能用MOVX指令訪問指令訪問單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器片內(nèi)片內(nèi)RAMRAM詳圖詳圖 單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器工作寄存器區(qū)（含寄存器組工作寄存器區(qū)（含寄存器組0 3） 寄存器組寄存器組0：地址：地址00H07H

25、 寄存器組寄存器組1：地址：地址08H0FH 寄存器組寄存器組2：地址：地址10H17H 寄存器組寄存器組3：地址：地址18H1FH當前工作寄存器組當前工作寄存器組選擇選擇通過設(shè)置通過設(shè)置RS1和和RS0 PSW寄存器中寄存器中： 單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器位尋址區(qū)位尋址區(qū) 字節(jié)字節(jié)地址地址位地址位地址D7D6D5D4D3D2D1D020H07H06H05H04H03H02H01H00H21H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H22H17H16H15H14H13H12H11H10H23H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H24H27H

26、26H25H24H23H22H21H20H25H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H26H37H36H35H34H33H32H31H30H27H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H28H47H46H45H44H43H42H41H40H29H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H2AH57H56H55H54H53H52H51H50H2BH5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H2CH67H66H65H64H63H62H61H60H2DH6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H2EH77H76H75H74H73H72H71H70H2FH7FH7EH

27、7DH7CH7BH7AH79H78HMOV A，20HMOV C，20H 累加器累加器 位累加器位累加器 單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器普通存儲區(qū)普通存儲區(qū) 30H7FH，共80字節(jié) 數(shù)據(jù)緩沖 堆棧 SP指示棧頂 復位時SP=07H 系統(tǒng)初始化通常重新設(shè)置單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器RAM內(nèi)容查看內(nèi)容查看 單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器80C51單片機的CPU采用特殊功能寄存器對各功能部件進行集中控制。80C51包括21個SFR，離散的分布在80H0FFH的RAM空間中。 讀寫SFR區(qū)沒用到的單元

28、無意義。單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -特殊功能存儲器特殊功能存儲器2022-5-149SFR的名稱及其分布單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -特殊功能存儲器特殊功能存儲器2022-5-150SFR中的位地址分布中的位地址分布MOV P1.0，C MOV P1，20HMOV 90H，20HMOV 90H，C 單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -特殊功能存儲器特殊功能存儲器SFR分類：與ALU相關(guān)的（3個）累加器ACC寄存器B程序狀態(tài)字PSW D7HD6HD5H D4HD3HD2HD1HD0H Cy AC F0 RS1 RS0 OV PPSW位地址位地址單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單

29、片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -特殊功能存儲器特殊功能存儲器與指針相關(guān)的（3個）堆棧指針SP數(shù)據(jù)指針DPTR (由DPH和DPL組成)與端口相關(guān)的（7個）P0、P1、P2、P3SCON ：串行口控制計數(shù)器SBUF ：串行數(shù)據(jù)緩沖器PCON ：串行通信波特率倍增寄存器單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -特殊功能存儲器特殊功能存儲器與中斷相關(guān)的（2個）IE ：中斷允許控制寄存器IP ：中斷優(yōu)先級控制寄存器與定時/計數(shù)器相關(guān)的（6個）TH0、TL0 、TH1、TL1：分別是定時器0、定時器1的計數(shù)初值寄存器TMOD：定時器工作模式寄存器TCON ：定時器控制寄存器單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)-

30、-特殊功能存儲器特殊功能存儲器1累加器ACC 8位寄存器，表示地址（位寄存器，表示地址（E0H），使用最頻繁的寄存器），使用最頻繁的寄存器（1）為ALU提供操作數(shù)、存放運算結(jié)果。（2）大部分指令要通過累加器ACC進行，通常用A表示。（3）80C51的部分指令規(guī)則將累加器旁路，提高了指令的操作速度，增強了實時性。單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -特殊功能存儲器特殊功能存儲器字節(jié)地址字節(jié)地址D0HCyACF0RS1RS0OV-PPSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -特殊功能存儲器特殊功能存儲器

31、字節(jié)地址D0HCyACF0RS1RS0OV-PPSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -特殊功能存儲器特殊功能存儲器字節(jié)地址D0HCyAcF0RS1RS0OV-PPSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -特殊功能存儲器特殊功能存儲器字節(jié)地址D0HCyAcF0RS1RS0OV-PPSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)-

32、-特殊功能存儲器特殊功能存儲器字節(jié)地址D0HCyAcF0RS1RS0OV-PPSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -特殊功能存儲器特殊功能存儲器工作寄存器組的選擇工作寄存器組的選擇 181FH3組1 11017H2組1 0080FH1組0 10007H0組0 0R0R7地址寄存器組RS1 RS0單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -特殊功能存儲器特殊功能存儲器字節(jié)地址D0HCyAcF0RS1RS0OV-PPSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.

33、0單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -特殊功能存儲器特殊功能存儲器字節(jié)地址D0HCyAcF0RS1RS0OV-PPSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -特殊功能存儲器特殊功能存儲器單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -特殊功能存儲器特殊功能存儲器 4堆棧指針SP 8位特殊功能寄存器，總是指向棧頂。 堆棧操作遵循 “后進先出”的原則，并由壓入指令 (PUSH)和彈出指令(POP)完成。 數(shù)據(jù)入棧時SP先加1，然后壓入數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)出棧時先彈出數(shù)據(jù)，SP再減1。 80C51的堆棧是向地址增大方向

34、生成的。 主機復位后，SP的初始值為07H，為避免與工作寄存器、位寄存器重疊，通常設(shè)在30H7FH。工作寄存器一直使用0組時，SP也可默認初始值而不做改變單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -特殊功能存儲器特殊功能存儲器堆棧操作演示 如(A)=23H, (B)=0F5H PUSH A PUSH B POP 30H POP 31H0F5H23H23H0F5H0F5H23HAB31H30HSP=07HSP=08HSP=09H單片機的存儲器結(jié)構(gòu)單片機的存儲器結(jié)構(gòu)- -特殊功能存儲器特殊功能存儲器有4個8位并行I/O端口，占32根引腳。每位都有自己的鎖存器(即特殊寄存器P0P3)、輸出驅(qū)動器和輸入

35、緩沖器。不需外部功能擴展時，都可以作典型的并行I/O端口，P3還可以作第二功能口。進行外部功能擴展時，P2口作高8位地址線，P0口為低8位地址/數(shù)據(jù)線復用，P1作典型的I/O口。單片機單片機I/OI/O電路電路輸出鎖存器兩個輸入緩沖器輸出驅(qū)動電路P0口內(nèi)部結(jié)構(gòu)輸出控制電路P0口結(jié)構(gòu) 單片機單片機I/OI/O電路電路- -P0P0口口1.P0作通用I/O口（當EA=1或“MOV”傳送時C=0）截止0控制電平為“0”，鎖存器的Q與T2接通與門封鎖，T1截止，P0口的輸出是漏極開路電路需要外接上拉電阻，一般選R=4.7K或5.1K。0VCCR單片機單片機I/OI/O電路電路- -P0P0口口01（1

36、）輸）輸出出時時00010VCC截止1導通R單片機單片機I/OI/O電路電路- -P0P0口口（2）輸）輸入入時時 讀鎖存器（“讀-修改-寫”類指令，如ANL P0,A） 讀引腳（“MOV”類指令，如MOV A, P0）,要先寫“1” 10P0作通用I/O時為：準雙向口！單片機單片機I/OI/O電路電路- -P0P0口口截止導通讀引腳時為什么要先給鎖存器寫“1”？D QCLK QMUXP0.x讀鎖存器讀鎖存器內(nèi)部總線內(nèi)部總線寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制VCCT1T2P0口引腳00復位后進行輸入操作10有效輸入送入內(nèi)部總線先進行輸出操作，再進行輸入操作010輸入可能無法正確送入內(nèi)部

37、總線11VCCR單片機單片機I/OI/O電路電路- -P0P0口口 為使輸入信號正確送入內(nèi)部總線，要在輸入操作前，內(nèi)部總線先輸出1，使T2截至。 因為作輸入端口時，要先執(zhí)行輸出“1”的操作，所以這種口不是真正的雙向I/O口，被稱為準雙向口。截止D QCLK QMUXP0.x讀鎖存器讀鎖存器內(nèi)部總線內(nèi)部總線寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制VCCT1T2P0口引腳0010有效001VCCR單片機單片機I/OI/O電路電路- -P0P0口口為什么需要讀鎖存器？D QCLK QMUXP0.x讀鎖存器讀鎖存器內(nèi)部總線內(nèi)部總線寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制VCCT1T200指令的目地

38、操作單元為P0口時，如ANL P0，A，此時指令要讀取鎖存器的內(nèi)容。 有效11導通0因為從引腳讀出的電平有時不正確。01有效先修改VCCVCCR“讀-修改-寫” 單片機單片機I/OI/O電路電路- -P0P0口口2.P0作地址數(shù)據(jù)總線（當EA=0或“MOVX”類傳送時C=1） 地址/數(shù)據(jù)信息分時出現(xiàn)在輸出引腳?？刂齐娖綖椤?”，與門打開，地址/數(shù)據(jù)信息與T1接通。1110地址/數(shù)據(jù)信息經(jīng)反相器與T2接通。上下兩個FET處于反相，構(gòu)成了推拉式的輸出電路，其負載能力大大增強。（1）輸出時單片機單片機I/OI/O電路電路- -P0P0口口D QCLK QMUXP0.x讀鎖存器讀鎖存器內(nèi)部總線內(nèi)部總線

39、寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀引腳地址地址/ /數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制控制VCCT1T2P0P0口口引腳引腳如果地址/數(shù)據(jù)的狀態(tài)為“1” 111012.P0作地址數(shù)據(jù)總線（當EA=0或“MOVX”類傳送時C=1） 單片機單片機I/OI/O電路電路- -P0P0口口D QCLK QMUXP0.x讀鎖存器讀鎖存器內(nèi)部總線內(nèi)部總線寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀引腳地址地址/ /數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制控制VCCT1T2P0P0口口引腳引腳如果地址/數(shù)據(jù)的狀態(tài)為“0” 10100此時，P0口不需要外接上拉電阻！2.P0作地址數(shù)據(jù)總線（當EA=0或“MOVX”類傳送時C=1） 單片機單片機I/OI/O電路電路- -P0P0口口先輸出地址

40、，此時控制電平為“1”（C=1）2.P0作地址數(shù)據(jù)總線（當EA=0或“MOVX”類傳送時C=1） （2）輸入時單片機單片機I/OI/O電路電路- -P0P0口口0 1D QCLK QMUXP0.x讀鎖存器讀鎖存器內(nèi)部總線內(nèi)部總線寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制VCCT1T2P0口引腳 輸入數(shù)據(jù)前無需額外操作，此時輸入數(shù)據(jù)前無需額外操作，此時P0口是真正的雙向口?？谑钦嬲碾p向口。10有效00高阻抗狀態(tài)0再自動將控制電平轉(zhuǎn)為“0”（C=0）并自動向鎖存器寫“1”然后令讀引腳有效單片機單片機I/OI/O電路電路- -P0P0口口P1口結(jié)構(gòu) 本身有上拉電阻寫數(shù)據(jù)讀引腳10101010001

41、1有效由輸出鎖存器、輸入緩沖器和輸出驅(qū)動電路組成。只有一種功能，讀引腳時先向該口寫“1” 標準的準雙向I/O口。單片機單片機I/OI/O電路電路- -P1P1口口P2口既可作I/O口，也可作高8位地址口。輸出鎖存輸入緩沖輸出驅(qū)動輸出控制P2口結(jié)構(gòu) 本身有上拉電阻單片機單片機I/OI/O電路電路- -P2P2口口 控制電平為“0” ，鎖存器Q端經(jīng)反相器與T接通。（1）輸出D QCLK QMUXP2.n讀鎖存器讀鎖存器內(nèi)部總線內(nèi)部總線寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀引腳地址地址控制控制VCCRTP2口引腳0010110101.P2作通用I/O口未擴片外存儲器，或雖擴RAM但采用“MOVX Ri”傳送時C=

42、0單片機單片機I/OI/O電路電路- -P2P2口口（2）輸入先置1 ，使T截至，且讀引腳有效。因為輸入前先執(zhí)行輸出“1”的操作，所以 P2作通用作通用I/O時為：準雙向口！時為：準雙向口！D QCLK QMUXP2.n讀鎖存器讀鎖存器內(nèi)部總線內(nèi)部總線寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀引腳地址地址控制控制VCCRTP2口引腳0011010有效讀引腳單片機單片機I/OI/O電路電路- -P2P2口口2.P2作地址總線高8位（C=1）控制電平為“1” 地址口經(jīng)反相器與T接通P2輸出高8位地址D QCLK QMUXP2.n讀鎖存器讀鎖存器內(nèi)部總線內(nèi)部總線寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀引腳地址地址控制控制VCCRTP

43、2口引腳1101010單片機單片機I/OI/O電路電路- -P2P2口口既可作通用I/O口，又可實現(xiàn)變異功能。1.P3作通用I/O口變異功能輸出端W的狀態(tài)為“1”1準雙向口本身有上拉電阻10110100101有效0P3口結(jié)構(gòu) 單片機單片機I/OI/O電路電路- -P3P3口口2. P3實現(xiàn)第二功能輸出：Q=1輸入：Q=1，W=111011100011單片機單片機I/OI/O電路電路- -P3P3口口 第二功能 P3.0 ：RXD（串行口輸入） P3.1 ：TXD（串行口輸出） P3.2 ：INT0（外部中斷0輸入） P3.3 ：INT1（外部中斷1輸入） P3.4 ：T0（定時器0的外部輸入）

44、 P3.5 ：T1（定時器1的外部輸入） P3.6 ：WR（片外數(shù)據(jù)存儲器“寫”選通控制輸出） P3.7 ：RD（片外數(shù)據(jù)存儲器“讀”選通控制輸出） 單片機單片機I/OI/O電路電路- -P3P3口口時鐘電路復位電路單片機輔助電路單片機輔助電路輔助電路是單片機正常工作的必要條件輔助電路是單片機正常工作的必要條件時鐘與時序 單片機的工作過程是： 取一條指令，譯碼，進行微操作；再取一條指令，譯碼，進行微操作，這樣自動地、一步一步地由微操作依序完成相應指令的內(nèi)容。各指令微操作的時間次序稱作時序。 時鐘電路產(chǎn)生的時鐘信號為各微操作提供基準時間， CPU以該時間為準，對指令進行譯碼，然后發(fā)出各種控制信號

45、，完成一系列微操作。單片機輔助電路單片機輔助電路- -時鐘電路時鐘電路一、時鐘產(chǎn)生方式 80C51的時鐘信號通常有兩種產(chǎn)生方式： 內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。l 內(nèi)部時鐘方式：在XTAL1和XTAL2之間連上晶振和電容。內(nèi)部時鐘方式 晶體的振蕩頻率在1.2MHz12MHz之間，典型值為6MHz、12MHz或11.0592MHz。 C1和C2的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在5 30pF之間，典型值為30pF。單片機輔助電路單片機輔助電路- -時鐘電路時鐘電路外部時鐘方式（CHMOS ） l 外部時鐘方式：將外部時鐘信號引入單片機常用于多片單片機同時工作，為使各單片機時序同步。單片機輔助電路單

46、片機輔助電路- -時鐘電路時鐘電路 啟動時都需要復位，使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開始工作。 如果RST引腳上有一個高電平并維持2個機器周期（24個振蕩周期）或更多，則CPU就可響應并將系統(tǒng)復位。單片機輔助電路單片機輔助電路- -復位電路復位電路一、上電復位電路單片機輔助電路單片機輔助電路- -復位電路復位電路二、手動復位電路單片機輔助電路單片機輔助電路- -復位電路復位電路三、WDT復位電路單片機輔助電路單片機輔助電路- -復位電路復位電路 單片機復位后的狀態(tài)單片機輔助電路單片機輔助電路- -復位后狀態(tài)復位后狀態(tài)最小應用系統(tǒng)最小應用系統(tǒng)：維持單片機運行的最簡單配置的系

47、統(tǒng)維持單片機運行的最簡單配置的系統(tǒng)單片機輔助電路單片機輔助電路- -單片機最小系統(tǒng)單片機最小系統(tǒng)單片機的工作時序和工作方式單片機的工作時序和工作方式- -時序的基本概念時序的基本概念1、時鐘周期、時鐘周期 也稱振蕩周期。指為單片機提供時鐘信號的振蕩源的周期或外部輸入時鐘的周期2、機器周期、機器周期 完成一條指令的一個基本操作步驟所需的時間稱為機器周期3、指令周期、指令周期 單片機CPU執(zhí)行一條指令所需的時間 執(zhí)行不同指令所需時間也不盡相同，有單機器周期、雙機器周期、四機器周期三種指令周期單片機的工作時序和工作方式單片機的工作時序和工作方式- -時序的基本概念時序的基本概念S1S2S3S4 S5

48、S6S1S2P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2一個機器周期一個機器周期X21）晶振周期是單片機振蕩源信號的周期，即時鐘周期，也叫節(jié)拍P。若晶體振蕩頻率為fosc，則晶振周期T=1/fosc。單片機的工作時序和工作方式單片機的工作時序和工作方式- -時序的基本概念時序的基本概念S1S2S3S4 S5S6S1S2P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2一個機器周期一個機器周期X2單片機的工作時序和工作方式單片機的工作時序和工作方式- -時序的基本概念時序的基本概念 3） 機器周期 完成

49、一個基本操作所需的時間稱為機器周期。 一個機器周期包含6個狀態(tài)周期： S1、S2、S6 一個機器周期共12個節(jié)拍（時鐘周期）： S1P1、S1P2、S2P1、S2P2、S6P1、S6P2S1S2S3S4 S5S6S1S2P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2一個機器周期一個機器周期X2單片機的工作時序和工作方式單片機的工作時序和工作方式- -時序的基本概念時序的基本概念4）指令周期 CPU執(zhí)行一條指令所需要的時間。 一個指令周期通常含有14個機器周期。 MCS-51系列單片機除乘法、除法指令是4周期指令外，其余都是單周期指令或雙周期指令。

50、單片機的工作時序和工作方式單片機的工作時序和工作方式- -時序的基本概念時序的基本概念T晶振晶振=1/foscT狀態(tài)狀態(tài)=2*T晶晶振振=2*(1/fosc) T機器機器=6*T狀態(tài)狀態(tài)=12*T晶晶振振=12*(1/fosc) 晶振周期、 狀態(tài)周期、機器周期之間的關(guān)系S1S2S3S4 S5S6S1S2P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2一個狀態(tài)周期一個機器周期一個機器周期X2一個晶振周期單片機的工作時序和工作方式單片機的工作時序和工作方式- -時序的基本概念時序的基本概念若MCS-51單片機外接晶振為12MHz時，則單片機的4個周期的

51、具體值為：晶振周期1/(12MHz)1/12s0.0833s狀態(tài)周期2*1/(12MHz)=1/6s0.167s機器周期 12*1/(12MHz)= 1s指令周期14s單片機的工作時序和工作方式單片機的工作時序和工作方式- -時序的基本概念時序的基本概念單片機的工作時序和工作方式單片機的工作時序和工作方式- -工作時序工作時序l 單字節(jié)單周期指令l 單字節(jié)雙周期指令l 雙字節(jié)單周期指令l 雙字節(jié)雙周期指令l 三字節(jié)雙周期指令l 單字節(jié)四周期指令取址和執(zhí)行指令的時序關(guān)系 S1P1 P2 S2P1 P2 S3P1 P2 S4P1 P2 S5P1 P2 S6P1 P2 S1P1 P2 S2P1 P2

52、 S3P1 P2 S4P1 P2 S5P1 P2 S6P1 P2ALES1S2S3S4S5S6S1S1S1S2S3S4S5S6S6S6S5S5S4S4S3S3S2S2S1S1S2S2S3S3S4S4S5S5S6S6機器周期機器周期（a）單字節(jié)單周期指令如：INC A（b）雙字節(jié)單周期指令如：ADD A，#data（c）單字節(jié)雙周期指令如：MOVC類型（d）單字節(jié)雙周期指令如：MOVX類型讀操作碼讀操作碼讀操作碼讀操作碼讀第二個字節(jié)讀下一個操作碼（丟棄）讀下一個操作碼讀下一個操作碼（丟棄）讀下一個操作碼讀下一個操作碼讀下一個操作碼讀下一個操作碼（丟棄）無ALE不取指不取指地址數(shù)據(jù)訪問片外存儲器晶振周期時