第一章 汽車單片機(jī)原理

汽車單片機(jī)與車載網(wǎng)絡(luò)技術(shù)劉鴻健主編化學(xué)工業(yè)出版社第一章汽車單片機(jī)原理第一節(jié)自動(dòng)控制概述第二節(jié)微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)第三節(jié)單片機(jī)的組成第四節(jié)單片機(jī)指令系統(tǒng)第五節(jié)單片機(jī)中斷、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行通信第六節(jié)汽車單片機(jī)程序設(shè)計(jì)原理學(xué)習(xí)要求熟悉自動(dòng)控制系統(tǒng)的概念、組成和工作原理，掌握開環(huán)控制和閉環(huán)控制的特點(diǎn)，了解常用自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成。熟悉微型計(jì)算機(jī)和單片機(jī)的概念，了解MCS-51單片機(jī)的組成和引腳，熟悉指令系統(tǒng)，熟悉單片機(jī)的中斷、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和串行通信。掌握單片機(jī)程序設(shè)計(jì)基本方法，熟悉汽車單片機(jī)有關(guān)程序的設(shè)計(jì)原理。第一節(jié)自動(dòng)控制概述一、自動(dòng)控制的基本概念1.自動(dòng)控制的基本方法自動(dòng)控制系統(tǒng)有兩種最基本的形式，即開環(huán)控制和閉環(huán)控制。復(fù)合控制是將開環(huán)控制和閉環(huán)控制適當(dāng)結(jié)合的控制方式，可用來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜且控制精度較高的控制任務(wù)。（1）開環(huán)控制開環(huán)控制是指控制裝置與被控對(duì)象之間只有順向作用而沒有反向聯(lián)系的控制過程。即被控量（系統(tǒng)輸出）不影響系統(tǒng)控制的控制方式稱為開環(huán)控制。所以，在開環(huán)控制中，不對(duì)被控量進(jìn)行任何檢測(cè)，在輸出端和輸入端之間不存在反饋聯(lián)系。開環(huán)控制系統(tǒng)一般由控制器、執(zhí)行元件和控制對(duì)象組成，如圖1-1所示。下面以汽油發(fā)動(dòng)機(jī)噴油自動(dòng)控制為例說明。圖1-1開環(huán)控制系統(tǒng)方框圖（2）閉環(huán)控制若系統(tǒng)輸出量通過反饋環(huán)節(jié)返回來作用于控制部分，形成閉合環(huán)路，則這樣的控制稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)，又稱為反饋控制。閉環(huán)控制的方框圖如圖1-2所示。閉環(huán)控制的特點(diǎn)是在控制器和被控對(duì)象之間，不僅存在著正向作用，而且還存在著反饋?zhàn)饔?，即系統(tǒng)的輸出信號(hào)對(duì)被控制量有直接影響。在閉環(huán)控制中，被控量時(shí)刻被檢測(cè)，并通過反饋通道送回到比較元件，與給定值進(jìn)行比較。閉環(huán)控制從原理上提供了實(shí)現(xiàn)高精度控制的可能性。圖1-2閉環(huán)控制系統(tǒng)方框圖

2.自動(dòng)控制的分類由于控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用以及控制理論自身的發(fā)展，使得控制系統(tǒng)具有各種各樣的形式，從不同的角度出發(fā)，分類的方式也不相同。以下簡(jiǎn)介常見的幾種分類。(1)按輸入信號(hào)特征分類①定值控制系統(tǒng):給定信號(hào)（給定值）為一常值的控制系統(tǒng)稱為定值控制系統(tǒng)。這類控制系統(tǒng)的任務(wù)是保證在擾動(dòng)作用下使被控變量始終保持在給定值上。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的缸溫控制是定值即定溫控制，一般缸溫設(shè)定在80OC，當(dāng)缸溫超過設(shè)定溫時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU或溫控器將起動(dòng)冷卻液循環(huán)和風(fēng)扇散熱。②隨動(dòng)控制系統(tǒng):給定信號(hào)是一個(gè)未知變化量的閉環(huán)控制系統(tǒng)稱為隨動(dòng)控制系統(tǒng)。這類控制系統(tǒng)的任務(wù)是保證在各種條件下系統(tǒng)的輸出（被控變量）以一定精度跟隨給定信號(hào)的變化而變化，所以這類控制系統(tǒng)又稱為跟蹤控制系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提前角的控制是典型的高精度、隨動(dòng)控制。它的給定信號(hào)是隨機(jī)信號(hào)，就是發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速隨噴油量和負(fù)荷量等因素的變化而變化；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，點(diǎn)火提前角就越大；這是一個(gè)閉環(huán)控制，檢測(cè)反饋元件是發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速傳感器。③程序控制系統(tǒng):給定信號(hào)是一個(gè)按一定時(shí)間程序變化的時(shí)間函數(shù)的閉環(huán)控制系統(tǒng)稱為程序控制系統(tǒng)。汽車噴漆烤漆房的溫度控制是程序,其升溫、保溫、降溫過程都是按照預(yù)先設(shè)定的規(guī)律進(jìn)行控制的。（2）按變量分類①單變量控制系統(tǒng):如果只有一個(gè)被控變量和一個(gè)控制作用來控制被控對(duì)象，則稱該系統(tǒng)為單變量控制系統(tǒng),又稱為單輸入—單輸出系統(tǒng)。②多變量控制系統(tǒng):如果一個(gè)控制系統(tǒng)中的被控變量多于一個(gè)，控制作用也多于一個(gè)，而且各控制回路相互之間有耦合關(guān)系，則稱這類控制系統(tǒng)為多變量控制系統(tǒng)，也稱為多輸入—多輸出控制系統(tǒng)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)就是一個(gè)多變量控制系統(tǒng)，它有多個(gè)輸入信號(hào)，如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、空氣流量信號(hào)、缸溫信號(hào)等；它要輸出多個(gè)變量，如噴油量、點(diǎn)火提前角等去控制發(fā)動(dòng)機(jī)。（3）按控制裝置分類①常規(guī)控制器：一般多指采用模擬電路來實(shí)現(xiàn)的控制器。簡(jiǎn)單的控制常采用這種控制器，線路簡(jiǎn)單，成本低。②計(jì)算機(jī)控制器：復(fù)雜的、多變量的、隨動(dòng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)多采用以計(jì)算機(jī)為核心的控制器?，F(xiàn)代汽車中各電控單元都是采用以單片機(jī)為核心的控制器。3.對(duì)控制系統(tǒng)的基本要求

(1)穩(wěn)定性：穩(wěn)定性是指系統(tǒng)被控量偏離給定值而振蕩時(shí)，系統(tǒng)抑制振蕩的能力。對(duì)于穩(wěn)定的系統(tǒng)，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，被控量將趨近于希望值。圖1-3（a）所示的系統(tǒng)是穩(wěn)定的，圖1-3（b）所示的系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，可見穩(wěn)定性是保證系統(tǒng)正常工作的先決條件。

圖1-3自動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性示意圖(a)穩(wěn)定系統(tǒng)(b)不穩(wěn)定系統(tǒng)

(2)快速性：快速性是指被控量趨近希望值的快慢程度?？焖傩院玫南到y(tǒng)，它的過渡過程時(shí)間就短。圖1-4所示的系統(tǒng)②，其快速性要比系統(tǒng)①好。穩(wěn)定性和快速性是反映系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程好壞的尺度。圖1-4自動(dòng)控制系統(tǒng)快速性示意圖

(3)準(zhǔn)確性：準(zhǔn)確性是指過渡過程結(jié)束后被控量與希望值接近的程度。工程上常常從穩(wěn)、快、準(zhǔn)三個(gè)方面來評(píng)價(jià)自動(dòng)控制系統(tǒng)的總體性能。二、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)1.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)概念如果把自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制器用計(jì)算機(jī)來代替，這樣就可以構(gòu)成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。如果計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)，就組成微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其基本框圖如圖1-5所示。在微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，只要運(yùn)用各種指令，就能編出符合某種控制規(guī)律的程序。微處理器執(zhí)行這樣的程序，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)被控參數(shù)的控制。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，由于計(jì)算機(jī)的輸入和輸出信號(hào)都是數(shù)字信號(hào)，而大部分被控對(duì)象的被控參數(shù)和控制量都是模擬信號(hào)，因此在這樣的控制系統(tǒng)中，需要有將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的A／D轉(zhuǎn)換器，以及將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的D／A轉(zhuǎn)換器。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制過程通?？蓺w結(jié)為以下三個(gè)步驟：(1)數(shù)據(jù)采集：對(duì)被控參數(shù)的瞬時(shí)值進(jìn)行檢測(cè)、采集，并將數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)。(2)實(shí)時(shí)決策：對(duì)采集的數(shù)據(jù)按程序進(jìn)行分析，與內(nèi)存數(shù)據(jù)比較，決定下一步控制過程。(3)實(shí)時(shí)控制：并按已定的控制規(guī)律，適時(shí)地對(duì)執(zhí)行單元發(fā)出控制信號(hào)。上述過程不斷重復(fù)，使整個(gè)系統(tǒng)能夠按照一定的性能指標(biāo)進(jìn)行工作，并且對(duì)被控參數(shù)和設(shè)備本身出現(xiàn)的異常狀態(tài)及時(shí)監(jiān)督并做出迅速處理。應(yīng)用微型計(jì)算機(jī)控制是一個(gè)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，它包括硬件和軟件兩部分。發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行過程是連續(xù)進(jìn)行的，

圖1-5微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)基本框圖

2.計(jì)算機(jī)控制的特點(diǎn)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)有兩個(gè)類別，一類是通用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，適用于高速、大量的數(shù)值計(jì)算，系統(tǒng)配置多，體積大。另一類是以單片機(jī)為主的嵌入式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它具有微型、嵌入和專用的特點(diǎn)。它以很小的“微型”體積“嵌入”控制對(duì)象的載體中，其配置的硬件和軟件以適用控制對(duì)象為度，系統(tǒng)是“專用”的。在制造工業(yè)、過程控制、通訊、儀器、儀表、家用電器、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備等方面均采用有嵌入式計(jì)算機(jī)控制技術(shù)。現(xiàn)代汽車控制系統(tǒng)均采用單片機(jī)控制系統(tǒng)。單片機(jī)控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：(1)適合多變量控制。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)是一多變量控制系統(tǒng)。(2)適合數(shù)據(jù)比較、查找控制。發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提前角度的確定是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷等工況信息，查找內(nèi)存中的數(shù)據(jù)確定的。(3)適合計(jì)數(shù)控制。發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火提前角度的控制執(zhí)行是靠計(jì)數(shù)控制實(shí)現(xiàn)的。(4)適合實(shí)時(shí)隨動(dòng)控制。汽車的加速控制是實(shí)時(shí)隨動(dòng)控制，只有腳踏加速踏板，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨即提高，這是實(shí)時(shí)控制噴油量實(shí)現(xiàn)的。(5)改變控制模式容易。通過修改軟件或內(nèi)存數(shù)據(jù)，可以比較容易改變控制模式。(6)適合網(wǎng)絡(luò)化控制?，F(xiàn)代轎車有發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元、防抱死制動(dòng)電控單元、動(dòng)力轉(zhuǎn)向電控單元、主動(dòng)懸架電控單元、防碰撞電控單元、導(dǎo)航電控單元等幾十種電控單元，可以聯(lián)網(wǎng)控制。第二節(jié)微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)一、計(jì)算機(jī)的發(fā)展概況

人類在對(duì)客觀世界的“數(shù)量”認(rèn)識(shí)上，從記數(shù)、計(jì)數(shù)到計(jì)算，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的歷史階段，即從手工計(jì)算階段、機(jī)械計(jì)算階段，一直發(fā)展到現(xiàn)今的電子計(jì)算機(jī)計(jì)算階段。電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展常以電子器件為標(biāo)志劃分為四個(gè)階段。第一代計(jì)算機(jī)（1945年-1958年），以電子管作為邏輯元件。主要用于科學(xué)和工程計(jì)算；運(yùn)算速度每秒幾千次至幾萬次。第二代計(jì)算機(jī)（1958年-1964年），以晶體管作為邏輯元件，用磁芯做主存儲(chǔ)器。體積縮小、功耗降低，提高了速度和可靠性；每秒運(yùn)算可達(dá)幾十萬次。第三代計(jì)算機(jī)（1964年-1971年），以集成電路作為基礎(chǔ)器件。體積、功耗、價(jià)格等進(jìn)一步降低；用半導(dǎo)體存儲(chǔ)代替了磁芯存儲(chǔ)器；運(yùn)算速度每秒可達(dá)幾十萬次到幾百萬次；在軟件方面，操作系統(tǒng)日臻完善。計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)思想已逐步走向標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化，應(yīng)用范圍更加廣泛。第四代計(jì)算機(jī)（1971年至今），采用大規(guī)模集成電路和超大規(guī)模集成電路。用集成度更高的半導(dǎo)體芯片做主存儲(chǔ)器；運(yùn)算速度可達(dá)每秒百萬次至億次。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展迅速；系統(tǒng)軟件的發(fā)展不僅實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)運(yùn)行的自動(dòng)化，而且正在向智能化方向邁進(jìn)；各種應(yīng)用軟件層出不窮，極大地方便了用戶。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)正在向以下四個(gè)方面發(fā)展。（1）巨型化：隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的需要，許多部門要求計(jì)算機(jī)有更高的速度、更大的存儲(chǔ)容量，從而使計(jì)算機(jī)向巨型化發(fā)展。（2）微型化：計(jì)算機(jī)體積更小、重量更輕、價(jià)格更低、更便于應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，尤其是適用儀器儀表、家用電器、通信工具的數(shù)字化和智能化，工業(yè)控制的自動(dòng)化等。（3）網(wǎng)絡(luò)化：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)互相滲透、不斷發(fā)展的產(chǎn)物。計(jì)算機(jī)連網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間通信和資源共享。對(duì)于社會(huì)，加速社會(huì)信息化的進(jìn)程。對(duì)工業(yè)機(jī)器群或生產(chǎn)線可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)控制。（4）多媒體化：現(xiàn)代計(jì)算機(jī)可以集文字、聲音、圖形、圖像和視頻處理為一體，使人們面對(duì)有聲有色、圖文并茂的信息交流環(huán)境。二、微型計(jì)算機(jī)和單片機(jī)電子計(jì)算機(jī)高速發(fā)展到今天，通常可分為巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)和微型機(jī)五類。它們?cè)谙到y(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本工作原理方面并無本質(zhì)的區(qū)別，只是在體積、性能和應(yīng)用領(lǐng)域方面有所不同。微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱微機(jī)，是計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分類。微型計(jì)算機(jī)不但具有其它計(jì)算機(jī)快速、精確、程序控制等特點(diǎn)，最突出的是它還具有體積小、重量輕、功耗低、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。個(gè)人計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱PC（PersonalComputer）機(jī)，是微型計(jì)算機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種，目前，它已經(jīng)像普通家用電器一樣深入到了家庭和社會(huì)生活的各個(gè)方面。圖1-6是關(guān)于微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成的示意圖。圖1-6微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成

1.微處理器微處理器就是傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的CPU，是集成在同一塊芯片上的具有運(yùn)算和邏輯控制功能的中央處理器，它是構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心部件。2.微型計(jì)算機(jī)以微處理器為核心，再配上存儲(chǔ)器、輸入和輸出接口電路（簡(jiǎn)稱I/O接口）和中斷系統(tǒng)等構(gòu)成的整體，稱為微型計(jì)算機(jī)。它們可集中裝在同一塊或數(shù)塊印刷電路板上，一般不包括外圍設(shè)備和軟件。3.微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)這是指以微型計(jì)算機(jī)為核心，配上輸入設(shè)備和輸出設(shè)備、電源和軟件等，構(gòu)成能獨(dú)立工作的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)是微機(jī)系統(tǒng)所使用的各種程序的總稱。人們通過它對(duì)整機(jī)進(jìn)行控制并與微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行信息交換，使微機(jī)按照人的意圖完成預(yù)定的任務(wù)。4.單片微型計(jì)算機(jī)單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)。單片機(jī)是將微處理器、存儲(chǔ)器、I/O接口和中斷系統(tǒng)集成在同一塊芯片上，具有完整功能的微型計(jì)算機(jī)，這塊芯片就是其硬件。在實(shí)際應(yīng)用中，通常很難將單片機(jī)直接和被控對(duì)象進(jìn)行電氣連接，必須外加輸入電路、輸出電路和操作開關(guān)等，才能構(gòu)成一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。三、計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和碼制為了了解單片機(jī)的基本工作原理，首先簡(jiǎn)介計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和碼制。對(duì)計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)、地址和指令等的描述，常用到二進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)。(1)二進(jìn)制數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)部的基本工作電路是組合邏輯電路和時(shí)序邏輯電路，是按高低電平和二進(jìn)制規(guī)律工作。計(jì)算機(jī)處理和存儲(chǔ)的信息都是二進(jìn)制信息，并以8位二進(jìn)制數(shù)為一個(gè)單位，稱為一個(gè)字節(jié)（Byte，簡(jiǎn)寫B(tài)）。對(duì)于一個(gè)較大的信息，可以用若干個(gè)字節(jié)組成。以二進(jìn)制數(shù)表示的數(shù)據(jù)或指令，是計(jì)算機(jī)可以直接使用的，故稱為機(jī)器數(shù)，也稱機(jī)器碼。(2)十六進(jìn)制數(shù)在對(duì)計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)、指令碼時(shí)，如采用二進(jìn)制數(shù)，則因位數(shù)太多，使用比較麻煩。在單片機(jī)上常用十六進(jìn)制數(shù)表示二進(jìn)制數(shù)。十六進(jìn)制數(shù)是微型計(jì)算機(jī)軟件編程時(shí)常采用的一種數(shù)制，其主要特點(diǎn)是：十六進(jìn)制數(shù)由16個(gè)數(shù)符構(gòu)成：0、1、2、…、9、A、B、C、D、E、F，其中A、B、C、D、E、F分別代表十進(jìn)制數(shù)的10、11、12、13、14、15。十六進(jìn)制數(shù)進(jìn)位規(guī)則是“逢十六進(jìn)一”。一般在數(shù)的后面加一個(gè)字母H表示是十六進(jìn)制數(shù)。8位二進(jìn)制數(shù)“00000000～11111111”，可用2位十六進(jìn)制數(shù)“00H～FFH”一一對(duì)應(yīng)來表示，這樣操作的位數(shù)就減少了。當(dāng)然，十六進(jìn)制數(shù)進(jìn)入計(jì)算機(jī)后要經(jīng)專門的電路和軟件再轉(zhuǎn)為二進(jìn)制數(shù)供計(jì)算機(jī)使用。在人工輸入數(shù)據(jù)時(shí)，如果數(shù)據(jù)是十進(jìn)制數(shù)，一般應(yīng)先人工轉(zhuǎn)為十六進(jìn)制數(shù)，然后再輸入。第三節(jié)單片機(jī)的組成盡管各類單片機(jī)很多，但無論是從世界范圍或是從全國范圍來看，使用最為廣泛的應(yīng)屬Intel公司生產(chǎn)的MCS-51系列單片機(jī)。基于這一事實(shí)，下面以應(yīng)用最為廣泛的MCS-51系列8位單片機(jī)（8031、8051、8751等）為研究對(duì)象，介紹單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)和工作原理。MCS-51系列又分為51和52兩個(gè)子系列，并以芯片型號(hào)的最末位數(shù)字作為標(biāo)志。其中，51子系列是基本型，而52子系列則屬增強(qiáng)型。MCS-51單片機(jī)的典型芯片是8031、8051、8751。8051內(nèi)部有4KBROM，8751內(nèi)部有4KBEPROM，8031內(nèi)部無ROM；除此之外，三者的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳完全相同。因此，以8051為例，說明本系列單片機(jī)的內(nèi)部組成、信號(hào)引腳和指令系統(tǒng)。一、MCS-51單片機(jī)的基本組成MCS-51單片機(jī)的基本組成如圖1-7所示，從圖中可看出，MCS-51單片機(jī)組成結(jié)構(gòu)中包含CPU、片內(nèi)存儲(chǔ)器、4個(gè)并行I/O口、1個(gè)串行口、2個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)和時(shí)鐘振蕩器等功能部件。圖1-78051單片機(jī)的基本組成

1.微處理器（CPU）微處理器是單片機(jī)的核心，如前面的的圖1-6所示，其內(nèi)含運(yùn)算器和控制器。運(yùn)算器是計(jì)算機(jī)的運(yùn)算部件，用于實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)運(yùn)算和處理都在這里進(jìn)行?？刂破魇怯?jì)算機(jī)的指揮控制部件，它控制計(jì)算機(jī)各部分自動(dòng)、協(xié)調(diào)地工作。2.存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器是計(jì)算機(jī)的記憶部件，用于存放程序和數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器又分為片內(nèi)存儲(chǔ)器和片外存儲(chǔ)器。片外存儲(chǔ)器是片內(nèi)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。1KB＝1024B，1MB＝1024KB，1GB＝1024MB存儲(chǔ)器可分為兩類：隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM和只讀存儲(chǔ)器ROM。

3.定時(shí)/計(jì)數(shù)器8051共有2個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能，并以其定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。4.并行I/O口8051共有4個(gè)8位的I/O口（P0、P1、P2、P3），以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入/輸出。5.串行口MCS-51單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行口，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和其它設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。該串行口功能較強(qiáng)，既可作為全雙工異步通信收發(fā)器使用，也可作為同步移位器使用。6.中斷控制系統(tǒng)MCS-51單片機(jī)的中斷功能較強(qiáng)，以滿足控制應(yīng)用的需要。8051共有5個(gè)中斷源，即外中斷兩個(gè)，定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷兩個(gè)，串行中斷一個(gè)。全部中斷分為高級(jí)和低級(jí)共兩個(gè)優(yōu)先級(jí)別。7.時(shí)鐘電路MCS-51芯片的內(nèi)部有時(shí)鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容需外接。時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列。MCS-51芯片允許的晶振頻率一般為6MHz和12MHz。從上述內(nèi)容可以看出，MCS-51雖然是一個(gè)單片機(jī)芯片，但作為計(jì)算機(jī)應(yīng)該具有的基本部件它都包括，因此，實(shí)際上它已是一個(gè)簡(jiǎn)單的微型計(jì)算機(jī)了。8.內(nèi)部總線總線是用于傳送信息的公共途徑?？偩€可分為數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線。單片機(jī)內(nèi)的CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口等單元部件都是通過總線連接到一起的。采用總線結(jié)構(gòu)可以減少信息傳輸線的根數(shù)，提高系統(tǒng)可靠性，增強(qiáng)系統(tǒng)靈活性。二、MCS-51單片機(jī)的信號(hào)引腳MCS-51是標(biāo)準(zhǔn)的40引腳雙列直插式集成電路芯片，引腳排列如圖1-8所示。由于工藝及標(biāo)準(zhǔn)化等原因，芯片的引腳數(shù)目是有限制的，為了增加引腳的功能，有些引腳具有第二功能，帶括號(hào)的符號(hào)是第二功能符號(hào)。圖1-8MCS-51引腳排列圖

1.電源引腳VCC(40腳)：芯片電源正極端，接+5V電源；VSS(20腳)：芯片電源負(fù)極端或接地端。2.時(shí)鐘引腳XTAL1(19腳)和XTAL2(18腳)：當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，外接石英晶體和微調(diào)電容；采用外部振蕩器時(shí)，XTAL1接地，XTAL2為外部振蕩信號(hào)的輸入端。3.I/O口引腳8051共有4個(gè)8位的并行I/O口，即P0口、P1口、P2口、P3口。P0口：P0.0～P0.7(39～32腳)，8位雙向I/O口線。此口在CPU的控制下，可以選為雙向數(shù)據(jù)總線口，可以輸出或輸入數(shù)據(jù)；也可選為地址總線的低8位輸出線口。P1口：P1.0～P1.7(1～8腳)，8位雙向I/O口線。僅有雙向數(shù)據(jù)總線口功能。P2口：P2.0～P2.7(28～21腳)，8位雙向I/O口線。此口在CPU的控制下，可以選為雙向數(shù)據(jù)總線口；也可選為地址總線的高8位輸出線口。P3口：P3.0～P3.7(10～17腳)，8位雙向I/O口線。雙向數(shù)據(jù)總線口和第二功能口。第二功能口見表1-1。

引腳第二功能符號(hào)與名稱引腳第二功能符號(hào)與名稱P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收端P3.4T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0外部輸入端P3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送端P3.5T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1外部輸入端P3.2外部中斷0請(qǐng)求輸入端P3.6外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)輸出端P3.3外部中斷1請(qǐng)求輸入端P3.7外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端表1-1P3口各引腳與第二功能表4.控制信號(hào)引腳ALE/(30腳)：ALE是地址鎖存控制信號(hào)。在訪問外部存儲(chǔ)器（RAM或ROM）時(shí)，ALE用于控制把P0口輸出的低8位地址鎖存起來，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。此外，由于ALE是以晶振1/6的固定頻率輸出的正脈沖，因此,可作為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖使用。第二功能是在對(duì)8751的EPROM編程時(shí)，是編程脈沖的輸入端。

(29腳)：在訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此端輸出低電平，作為外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。

/VPP(31腳)：為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器和外部程序存儲(chǔ)器的選擇控制信號(hào)。＝1，訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，并可延至外部程序存儲(chǔ)器。＝0，訪問外部程序存儲(chǔ)器。第二功能VPP是在對(duì)8751的EPROM編程時(shí)，是編程電壓（21V）的輸入端。RST/VPD(9腳)：復(fù)位信號(hào)輸入端，用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。第二功能VPD是備用電源輸入端，當(dāng)主電源VCC端口斷電期間，備用電源經(jīng)VPD端向片內(nèi)RAM供電，保證存儲(chǔ)在RAM中的數(shù)據(jù)不至丟失。三、存儲(chǔ)器和地址空間MCS-51單片機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)采用哈佛型結(jié)構(gòu)，即將程序存儲(chǔ)器(ROM)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)分開，它們有各自獨(dú)立的存儲(chǔ)空間、尋址機(jī)構(gòu)和尋址方式。其典型結(jié)構(gòu)如圖1-9所示。1.程序存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)的工作是按照事先編制好的程序命令序列一條條順序執(zhí)行的，程序存儲(chǔ)器就是用來存放這些已編好的程序和表格常數(shù)，它由只讀存儲(chǔ)器ROM或EPROM組成。計(jì)算機(jī)為了有序地工作，設(shè)置了一個(gè)專用寄存器—程序計(jì)數(shù)器PC，用以存放將要執(zhí)行的指令地址。每取出指令的１個(gè)字節(jié)后，其內(nèi)容自動(dòng)加１，指向下一字節(jié)地址，使計(jì)算機(jī)依次從程序存儲(chǔ)器取出指令予以執(zhí)行，完成某種程序操作。由于MCS-51單片機(jī)的程序計(jì)數(shù)器為16位，因此，可尋址的地址空間為64KB。8051程序存儲(chǔ)器的空間地址使用有三種方法，如圖1-9（a）所示。第一種方法：?jiǎn)为?dú)使用片內(nèi)ROM。第二種方法：片內(nèi)ROM+片外ROM。第三種方法：完全使用片外ROM。MCS-51單片機(jī)有6個(gè)程序的特殊入口地址，1個(gè)單片機(jī)復(fù)位入口和5個(gè)中斷入口，如圖1-9（a）中左側(cè)所示，每一個(gè)入口有一個(gè)確定的地址。單片機(jī)上電或復(fù)位后，程序從復(fù)位入口0000H開始執(zhí)行。程序在執(zhí)行過程中，5個(gè)中斷源中如果有中斷請(qǐng)求，程序則轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷入口地址，執(zhí)行中斷程序。圖1-98051存儲(chǔ)器的地址空間2.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器MCS-51單片機(jī)片內(nèi)、外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是兩個(gè)獨(dú)立的地址空間，分別單獨(dú)編址，如圖1-9（b）所示。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分為兩部分：一部分是用戶存儲(chǔ)數(shù)據(jù)空間：共有128個(gè)字節(jié)，地址范圍00H~7FH。內(nèi)有工作寄存器區(qū)（00H~1FH）、位尋址區(qū)（20H~2FH）和數(shù)據(jù)區(qū)存儲(chǔ)區(qū)（30H~7FH）。另一部分是專用寄存器空間：共有128個(gè)字節(jié)，地址范圍80H~FFH，內(nèi)有特殊功能寄存器SFR。SFR呈離散分布。各有關(guān)區(qū)分述如下。（1）工作寄存器區(qū)00H~1FH存儲(chǔ)單元為工作寄存器區(qū)。工作寄存器也稱通用寄存器。工作寄存器分成4組，每組都有8個(gè)寄存器，用R0~R7來表示。程序中每次指令只用1組。工作寄存器用于臨時(shí)寄存8位數(shù)據(jù)，常用來存放程序需要的初始數(shù)據(jù)。（2）位尋址區(qū)20H~2FH存儲(chǔ)單元是位尋址區(qū)，即可按字節(jié)尋址，又可按位尋址。這16個(gè)單元共有16×8=128位，每一位都賦予了一個(gè)位地址，位地址編號(hào)00H～7FH，位地址編號(hào)在位尋址指令中使用。位尋址區(qū)的每一位都可當(dāng)作軟件觸發(fā)器或軟件開關(guān)，由程序直接進(jìn)行位處理。通常可以把各種程序狀態(tài)標(biāo)志、位控制變量存于位尋址區(qū)內(nèi)。（3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)30H~7FH數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，也是用戶RAM區(qū)，共80個(gè)單元。由于工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)統(tǒng)是統(tǒng)一編址，使用同樣的指令訪問，這三個(gè)區(qū)的單元既有自己獨(dú)特的功能，又可統(tǒng)一調(diào)度使用。因此，前兩個(gè)區(qū)未使用的單元也可作為用戶RAM單元使用，使容量較小的片內(nèi)RAM得以充分利用。堆棧所需要的存儲(chǔ)單元由設(shè)計(jì)者在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)選定。（4）特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFR專用于控制、管理片內(nèi)算術(shù)邏輯部件、并行I/O口、串行I/O口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等功能模塊的工作。用戶在編程時(shí)可以置數(shù)設(shè)定。在51系列單片機(jī)中，各專用寄存器（PC例外）與片內(nèi)RAM統(tǒng)一編址，每個(gè)SFR占有一個(gè)存儲(chǔ)單元，它們呈離散分布。尋址的方式有寄存器尋址、直接字節(jié)尋址和位尋址。特殊功能寄存器(SFR)的名稱、符號(hào)和地址見表1-2。特殊功能寄存器名稱SFR符號(hào)地址累加器ACCE0HB寄存器BF0H程序狀態(tài)字DSWD0H堆棧指針SP81H數(shù)據(jù)寄存器指針（低8位）DPL82H數(shù)據(jù)寄存器指針（高8位）DPH83HP0口鎖存器P080HPl口鎖存器P190HP2口鎖存器P2A0H表1-2特殊功能寄存器(SFR)的名稱、符號(hào)和地址P3口鎖存器P3B0H中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IPB8H中斷允許控制寄存器IEA8H定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式選擇寄存器TMOD89H定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器TCON88H定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0（高字節(jié)）TH08CH定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0（高字節(jié)）TL08AH定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1（高字節(jié)）TH18DH定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1（低字節(jié)）TL18BH串行控制寄存器SCON98H串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF99H電源控制寄存器PCON87H片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器一般是16位編址，51單片機(jī)可擴(kuò)展片外64KB空間的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，地址范圍為0000H～FFFFH，它與程序存儲(chǔ)器的地址空間是重合的，但兩者的尋址指令和控制線不同。四、并行輸入/輸出端口MCS-51有4個(gè)并行輸入/輸出端口，分別命名為P0、P1、P2、P3。每個(gè)端口都由8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和驅(qū)動(dòng)電路、8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器組成。每個(gè)端口的8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器也是該端口的特殊功能寄存器，與端口的命名同名，也稱為P0、P1、P2、P3，見表1-2。CPU輸出數(shù)據(jù)可以在8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器中鎖存，外來數(shù)據(jù)輸入可以在8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器中得到緩沖。MCS-51單片機(jī)有不少指令可直接進(jìn)行端口操作。1．P0口（P0.0～P0.7，第39～32腳）（1）P0口結(jié)構(gòu)P0口是一個(gè)三態(tài)雙向口，可作為地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用口，也可作為通用I/O接口。其1位的結(jié)構(gòu)原理如圖1-10中所示。圖中虛線的左側(cè)為單片機(jī)內(nèi)部電路，右側(cè)為外部電路。P0口由8個(gè)這樣的電路組成。鎖存器起輸出鎖存作用，8個(gè)鎖存器構(gòu)成了特殊功能寄存器P0；場(chǎng)效應(yīng)管V1、V2組成輸出驅(qū)動(dòng)器，以增大帶負(fù)載能力；三態(tài)門1是引腳輸入緩沖器；三態(tài)門2用于讀鎖存器端口；與門3、反相器4及轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX構(gòu)成了輸出控制電路。圖1-10P0口的一位結(jié)構(gòu)原理圖P0口工作原理如下：（1）作為通用I/O接口的輸出口當(dāng)CPU向端口輸出數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)“控制”端輸出“0”電平信號(hào)，轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX把輸出級(jí)V1與鎖存器的端接通，同時(shí)因?yàn)榕c門3輸出為“0”，使V2截止，此時(shí)，輸出級(jí)是漏極開路電路。當(dāng)寫脈沖加在鎖存器時(shí)鐘端CLK上時(shí)，與內(nèi)部總線相連的D端數(shù)據(jù)取反后出現(xiàn)在端，再經(jīng)V1反相輸出，在P0引腳上出現(xiàn)的數(shù)據(jù)正好是內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)。圖中實(shí)箭頭線為輸出數(shù)據(jù)路徑。在輸出數(shù)據(jù)時(shí)，由于V2截止，輸出級(jí)是漏極開路電路，要使信號(hào)正常輸出，必須在P0口的引腳上外接上拉電阻，如圖1-10中虛線的右側(cè)所示。（2）作為通用I/O接口的輸入口P0口在輸入數(shù)據(jù)時(shí)，由CPU先對(duì)鎖存器的D端置“1”，此時(shí)鎖存器的端為“0”，使輸出級(jí)的兩個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管V1、V2均截止，使引腳P0.x處于懸浮高阻狀態(tài)。輸入信號(hào)從引腳輸入后，經(jīng)三態(tài)門輸入緩沖器1；“讀引腳”信號(hào)使輸入緩沖器1開通，輸入信號(hào)進(jìn)入內(nèi)部總線。圖中虛箭頭線為輸入數(shù)據(jù)路徑。P0口是一個(gè)準(zhǔn)雙向口。（3）作為地址/數(shù)據(jù)總線輸出在訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，需從P0口輸出地址或數(shù)據(jù)信號(hào)，CPU對(duì)“控制”端輸出高電平信號(hào)“1”，使轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX向上，把反相器4的輸出端與V1接通，同時(shí)把與門3打開。當(dāng)?shù)刂坊驍?shù)據(jù)為“1”時(shí)，經(jīng)反相器4使V1截止，而經(jīng)與門3使V2導(dǎo)通，P0.x引腳上出現(xiàn)相應(yīng)的高電平“1”；當(dāng)?shù)刂坊驍?shù)據(jù)為“0”時(shí)，經(jīng)反相器4使V1導(dǎo)通而V2截止，引腳上出現(xiàn)相應(yīng)的低電平“0”。這樣就將地址/數(shù)據(jù)的信號(hào)輸出。P0口作為地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用總線時(shí)，輸出的是地址信號(hào)，還是數(shù)據(jù)信號(hào)？主要由指令決定。在同一時(shí)刻，輸出的只能是一種信號(hào)。可以分時(shí)輸出兩種信號(hào)。P0口作為地址總線時(shí)，輸出的是16位地址線的低8位地址線。2．P1口（P1.0～P1.7，第1～8腳)P1口僅作為通用I/O口，其結(jié)構(gòu)比P0口簡(jiǎn)單。把圖1-10中的與門3、反相器4、轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX、場(chǎng)效應(yīng)管V2去掉。鎖存器的端直接與場(chǎng)效應(yīng)管V1連接；外接上拉電阻移入單片機(jī)內(nèi)部，就是P1口的結(jié)構(gòu)。P1口僅具有數(shù)據(jù)輸入/輸出功能，是一個(gè)準(zhǔn)雙向口。3．P2口（P2.0～P2.7，第28～21腳)P2口的結(jié)構(gòu)和功能與P0口基本相同，也是地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用口：一是作為通用I/O口，具有數(shù)據(jù)輸入/輸出功能，是一個(gè)準(zhǔn)雙向口；二是作為地址總線時(shí)，輸出的是16位地址線的高8位地址線。4．P3口（P3.0～P3.7，第10～17腳)P3口的一位結(jié)構(gòu)如圖1-11所示。P3口具有兩種功能：一是作為通用I/O口，具有數(shù)據(jù)輸入/輸出功能，是一個(gè)準(zhǔn)雙向口；二是作為第二功能使用，其原理如下：第二功能輸出原理：當(dāng)P3口的某一位作為第二功能輸出時(shí)，CPU將該位鎖存器置“1”，使與非門3的輸出狀態(tài)只受“第二功能輸出”信號(hào)控制。“第二功能輸出”信號(hào)經(jīng)與非門3和場(chǎng)效應(yīng)管V1兩次反相后輸出到P3.x的引腳上。第二功能輸入原理：當(dāng)P3口的某一位作為第二功能輸入時(shí)，CPU將該位“第二功能輸出”和鎖存器均置“1”，場(chǎng)效應(yīng)管V1截止，P3.x引腳上的輸入信號(hào)經(jīng)緩沖器4進(jìn)入單片機(jī)內(nèi)的相應(yīng)控制電路。P3口各引腳的第二功能見表1-3。圖1-11P3口的一位結(jié)構(gòu)

五、CPU時(shí)序單片機(jī)內(nèi)各部件之間有條不紊的協(xié)調(diào)工作，其控制信號(hào)是在一種基本脈沖節(jié)拍的指揮下按一定時(shí)間順序發(fā)出的，這些控制信號(hào)在時(shí)間上的相互關(guān)系就是CPU時(shí)序。而產(chǎn)生這種基本節(jié)拍的電路就是振蕩器和時(shí)鐘電路。1.振蕩器和振蕩周期（1）振蕩器和振蕩周期的意義振蕩器的振蕩頻率是單片機(jī)中頻率最高的、唯一的脈沖源，其振蕩周期最短。單片機(jī)中的所有控制信號(hào)脈沖、輸出數(shù)據(jù)脈沖、輸入數(shù)據(jù)脈沖（輸入轉(zhuǎn)換后）、地址脈沖、指令脈沖等都是來源于振蕩器，由振蕩器輸出的脈沖經(jīng)分頻器分頻得到。振蕩器的振蕩頻率決定單片機(jī)的工作速度，振蕩頻率越高，單片機(jī)的工作速度越高。振蕩器如果停止振蕩，單片機(jī)也就停止工作。單片機(jī)常用的振蕩器頻率為6MHz或12MHz。振蕩脈沖波形如圖1-13所示。（2）單片機(jī)振蕩器單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)石英振蕩器的基本電路，由于石英晶體元件和電容器不能集成到單片機(jī)內(nèi)，只能外接。如圖1-12所示，外部電路與單片機(jī)的XTAL1和XTAL2引腳相連。在多單片機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，為了使各單片機(jī)之間振蕩脈沖信號(hào)同步，往往引入一個(gè)外部振蕩器的信號(hào)，外部振蕩信號(hào)從XTAL2引腳輸入。圖1-12內(nèi)部振蕩器的外部元件連接2.時(shí)鐘周期振蕩脈沖經(jīng)二分頻器分頻后，得到二倍振蕩脈沖周期的脈沖，稱為時(shí)鐘脈沖，對(duì)應(yīng)的周期稱為時(shí)鐘周期，也稱為狀態(tài)周期，用S表示。兩個(gè)振蕩周期作為兩個(gè)節(jié)拍分別稱為節(jié)拍P1和節(jié)拍P2。在狀態(tài)周期的前半周期P1有效時(shí)，通常完成算術(shù)邏輯操作；在后半周期P2有效時(shí)，一般進(jìn)行內(nèi)部寄存器之間的傳輸。時(shí)鐘脈沖即S信號(hào)的波形如圖1-13所示。3．機(jī)器周期一個(gè)機(jī)器周期由6個(gè)狀態(tài)周期（12個(gè)振蕩周期）組成，6個(gè)狀態(tài)周期用S1～S6表示，每一狀態(tài)周期的兩個(gè)節(jié)拍用P1、P2表示，則一個(gè)機(jī)器周期的12個(gè)節(jié)拍就可用S1P1、S1P2、S2P1、…、S6P1、S6P2來表示。4．指令周期執(zhí)行一條指令所占用的全部時(shí)間。一個(gè)指令周期通常由1～4個(gè)機(jī)器周期組成。若外接晶振頻率為fosc=12MHZ，則四個(gè)基本周期的具體數(shù)值為：

(1)振蕩周期=1/12μs(2)時(shí)鐘周期=1/6μs(3)機(jī)器周期=1μs(4)指令周期=1～4μs單片機(jī)執(zhí)行任何一條指令都分為取指令階段和執(zhí)行指令階段。圖1-13是ALE信號(hào)與振蕩器信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)S的關(guān)系圖。ALE是地址鎖存控制引腳。ALE引腳上出現(xiàn)的信號(hào)是周期性的。每個(gè)機(jī)器周期ALE信號(hào)出現(xiàn)2次高電平，第一次出現(xiàn)在S1P2和S2P1期間，第二次出現(xiàn)在S24P2和S5P1期間。圖1-13ALE信號(hào)與振蕩器信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)的關(guān)系圖

六、復(fù)位方式單片機(jī)在開機(jī)時(shí)或在工作中因干擾而使程序失控或工作中程序處于某種死循環(huán)狀態(tài)等情況下都需要復(fù)位。復(fù)位的作用是使中央處理器CPU以及其他功能部件都恢復(fù)到一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。單片機(jī)的復(fù)位靠外部電路實(shí)現(xiàn)，信號(hào)由復(fù)位引腳RST輸入，高電平有效，在振蕩器工作時(shí)，只要保持RST引腳高電平兩個(gè)機(jī)器周期，單片機(jī)即復(fù)位。復(fù)位后，PC程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容為0000H，片內(nèi)RAM中內(nèi)容不變。復(fù)位電路一般有上電復(fù)位和手動(dòng)開關(guān)復(fù)位，如圖1-14所示。圖1-14（a）為上電復(fù)位電路，上電復(fù)位是利用單片機(jī)上電初始對(duì)電容C充電，使RST引腳獲得高電平而觸發(fā)復(fù)位的。高電平觸發(fā)時(shí)間持續(xù)10ms有效。圖1-14（b）為手動(dòng)復(fù)位電路，手動(dòng)復(fù)位是利用短暫按壓按鈕開關(guān)給RST引腳直接施加高電平觸發(fā)復(fù)位的。此外，還有一種稱為“看門狗”的自動(dòng)復(fù)位電路，需要相應(yīng)軟件支持。其基本原理是通過一個(gè)周期性觸發(fā)程序，每隔一定的時(shí)間（如1.6s）,給RST引腳輸入一個(gè)大于10ms的高電平脈沖，觸發(fā)RST復(fù)位。當(dāng)主程序受干擾發(fā)生程序“跑飛”或“死循環(huán)”時(shí)，在極短的時(shí)間內(nèi)可以自動(dòng)復(fù)位，不至于系統(tǒng)停機(jī)。自動(dòng)復(fù)位電路特別適用干擾大、周期性循環(huán)工作的系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，如對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。圖1-14復(fù)位電路（a）上電復(fù)位電路（b）手動(dòng)復(fù)位電路第四節(jié)單片機(jī)指令系統(tǒng)指令是CPU用于控制功能部件完成某一指定操作的命令。一臺(tái)單片機(jī)所具有的所有指令的集合，就構(gòu)成了指令系統(tǒng)。指令系統(tǒng)越豐富，說明CPU的功能越強(qiáng)。一臺(tái)單片機(jī)能執(zhí)行什么樣的操作，是在單片機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)有硬件電路確定的。一條指令對(duì)應(yīng)著一種基本操作。不同類型的單片機(jī)有不同的機(jī)器語言。一、單片機(jī)語言單片機(jī)的指令描述形式有兩種：機(jī)器語言形式和匯編語言形式。1.機(jī)器語言由于計(jì)算機(jī)只能識(shí)別二進(jìn)制數(shù)，所以計(jì)算機(jī)中所有的指令和數(shù)據(jù)都是用二進(jìn)制代碼來表示。用二進(jìn)制代碼表示的指令稱為機(jī)器指令或機(jī)器碼，又稱為機(jī)器語言。為了書寫和輸入程序方便，機(jī)器語言的二進(jìn)制代碼常用十六進(jìn)制代碼表示。采用機(jī)器語言編寫的程序稱之為目標(biāo)程序。目標(biāo)程序的十六進(jìn)制代碼指令經(jīng)相關(guān)的硬件電路可以轉(zhuǎn)為二進(jìn)制代碼指令，直接輸入給單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器運(yùn)行。用機(jī)器語言在編寫程序、分析程序和輸入程序等方面效率較低。2.匯編語言由于機(jī)器語言不便被人們識(shí)別、記憶、理解和使用，因此給每條機(jī)器語言指令賦予助記符號(hào)來表示，這就形成了匯編語言。助記符號(hào)多用英文字母和數(shù)字組成。也就是說，匯編語言是便于人們識(shí)別、記憶、理解和使用的一種指令形式，它和機(jī)器語言指令一一對(duì)應(yīng)，也是由計(jì)算機(jī)的硬件特性所決定的。采用匯編語言編寫的程序稱之為源程序。匯編語言在編寫程序、分析程序和輸入程序等方面效率較高。但匯編語言程序不能被單片機(jī)直接識(shí)別并執(zhí)行，必須經(jīng)過一個(gè)中間環(huán)節(jié)把它翻譯成機(jī)器語言程序，這個(gè)中間過程叫做匯編。匯編有兩種方式：機(jī)器匯編和手工匯編。手工匯編是編程員把匯編語言指令逐條翻譯成機(jī)器語言指令，然后輸入單片機(jī)。機(jī)器匯編是用專門的編譯程序，在PC計(jì)算機(jī)上進(jìn)行翻譯，翻譯后的機(jī)器語言經(jīng)專用通信線路傳輸給單片機(jī)。這種方式在編寫程序、分析程序和輸入程序等方面效率較高。3.高級(jí)語言除了匯編語言，還有高級(jí)語言，如BASIC、PASCAL、C語言等，可以用來對(duì)單片機(jī)編程。高級(jí)語言接近自然語言（英語）和數(shù)學(xué)語言的算法語言，具有直觀、通用等特點(diǎn)。相對(duì)于高級(jí)語言，機(jī)器語言和匯編語言屬于低級(jí)語言。用低級(jí)語言編寫程序需要完全了解CPU硬件結(jié)構(gòu)，對(duì)程序設(shè)計(jì)人員要求較高，且程序不能移植。但高級(jí)語言程序不能被單片機(jī)直接識(shí)別并執(zhí)行，所以也需要編譯程序?qū)⒏呒?jí)語言“翻譯”為機(jī)器語言，因此用高級(jí)語言的速度慢，且占用內(nèi)存空間大。具體用哪一級(jí)語言對(duì)單片機(jī)編程和控制，由系統(tǒng)的復(fù)雜程度、所編程序的大小、機(jī)器的內(nèi)存和編程者所熟悉的語言而決定。對(duì)嵌入式單片機(jī)控制系統(tǒng)，主要使用匯編語言編程，由機(jī)器語言直接控制單片機(jī)，所占內(nèi)存小，運(yùn)行速度快，效果好。對(duì)有上位計(jì)算機(jī)（如PC機(jī)或工業(yè)計(jì)算機(jī)）控制、由單片機(jī)組成的控制系統(tǒng)，用高級(jí)語言易于編程、調(diào)試、修改和監(jiān)控。二、MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)共有111條指令。其中有49條單字節(jié)指令、46條雙字節(jié)指令和16條三字節(jié)指令。按功能可以劃分為以下5類:數(shù)據(jù)傳送指令（28條），算術(shù)運(yùn)算指令（24條），邏輯運(yùn)算指令（25條），控制轉(zhuǎn)移指令（12條），位操作指令（17條），子程序調(diào)用、返回和空操作指令（5條）。1.匯編語言指令格式：指令系統(tǒng)中的指令描述了不同的操作，不同操作對(duì)應(yīng)不同的指令。但結(jié)構(gòu)上，每條指令通常由操作碼和操作數(shù)兩部分組成。匯編語言指令格式如下：格式：[標(biāo)號(hào)：]操作碼助記符[第一操作數(shù)][，第二操作數(shù)][；注釋]2.指令常用符號(hào)(1)Rn(n=0～7)：表示八個(gè)通用寄存器R0～R7。(2)Ri(i=0，1)：表示兩個(gè)寄存器R0、R1，它們常在間接尋址中作為8位地址指針。(3)#data：表示8位立即數(shù)，即包含在指令中的8位常數(shù)，如#30H。(4)#data16：表示16位立即數(shù)，即包含在指令中的16位常數(shù)，如#2010H。(5)direct：表示片內(nèi)RAM(含特殊功能寄存器)的直接地址。(6)addr11：表示11位目的地址。(7)addr16：表示16位目的地址。(8)rel：表示帶符號(hào)的8位地址偏移量(9)bit：表示位地址。(10)＠：作為寄存器的前綴，表示間接尋址。(11)(×)：表示×存儲(chǔ)器單元的內(nèi)容。(12)((×))：表示以X單元的內(nèi)容為地址的存儲(chǔ)器單元內(nèi)容。(13)→：表示將箭頭左邊內(nèi)容送入箭頭右邊。(14)/：表示對(duì)該位操作數(shù)取反，但不影響該位的原值。3.尋址方式操作數(shù)是指令的重要組成部分，指出了參與操作的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)的地址。尋找存放操作數(shù)的地址并將其提取出來的方式稱為尋址方式。一條指令采用什么樣的尋址方式，是由指令的功能決定的。尋址方式越多，指令功能就越強(qiáng)。MCS-51指令系統(tǒng)共使用了7種尋址方式。（1）立即尋址操作數(shù)直接出現(xiàn)在指令中，緊跟在操作碼的后面，作為指令的一部分與操作碼一起存放在程序存儲(chǔ)器中，可以立即得到并執(zhí)行，故稱為立即尋址。匯編指令中，在一個(gè)數(shù)的前面冠以"#"符號(hào)作前綴，就表示該數(shù)為立即尋址。例如指令：MOV

A，#30H指令中30H就是立即數(shù)。指令的功能是將立即數(shù)30H傳送到累加器A中。（2）直接尋址直接尋址是指在指令中直接給出操作數(shù)所在存儲(chǔ)單元的地址。該指令的功能是從該地址中直接獲取操作數(shù)。例如指令：MOVA，40H該指令中40H為操作數(shù)的直接地址。指令的功能是把片內(nèi)RAM地址為40H單元的內(nèi)容送到A中。（3）寄存器尋址寄存器尋址是指把寄存器的內(nèi)容作為操作數(shù)。寄存器可以是通用寄存器R0～R7，也可以是ACC、B、DPTR等寄存器。例如指令：MOV

A，R0該指令是寄存器尋址。指令的功能是把工作寄存器R0中的內(nèi)容傳送到累加器A中，如R0中的內(nèi)容為30H，則執(zhí)行該指令后A的內(nèi)容也為30H。（4）寄存器間接尋址在寄存器間接尋址中，指令中的一個(gè)操作數(shù)是加了前綴“@”的寄存器，“@”表示該寄存器中的內(nèi)容是操作數(shù)的地址?？捎糜陂g接尋址的寄存器是R0、R1、DPTR。其中，R0和R1用于8位地址尋址，DPTR用于16位地址尋址。圖1-15是寄存器間接尋址示意圖。例如：指令：MOVA，@R0如圖1-15所示，是該指令寄存器間接尋址示意圖。該指令的功能是把寄存器R0中的內(nèi)容20H作為要尋找的地址，將內(nèi)部RAM20單元的內(nèi)容58H傳送到累加器A中，A的內(nèi)容變?yōu)?8H。

圖1-15寄存器間接尋址示意圖

（5）變址尋址(基址寄存器+變址寄存器)變址尋址是指以寄存器的內(nèi)容作為基地址，然后在這個(gè)基地址的基礎(chǔ)上加上地址偏移量形成操作數(shù)的地址，并在這個(gè)地址中取出操作數(shù)。在變址尋址中只能用DPTR和PC作為基址寄存器，累加器A作為偏移量寄存器。變址尋址用于讀取程序存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)，常用于查表操作。例如：指令：MOVA，@R0圖1-16是該指令變址尋址示意圖。指令的功能是把16位數(shù)據(jù)寄存器DPTR的內(nèi)容2000H作為基址，累加器A的內(nèi)容20H作為偏移量，二者相加后作為程序存儲(chǔ)器ROM的地址2020H，將ROM2020H單元的內(nèi)容47H傳送到累加器A中，A的內(nèi)容變?yōu)?7H。圖1-16變址尋址示意圖（6）相對(duì)尋址相對(duì)尋址是將程序計(jì)數(shù)器PC中的當(dāng)前值與指令第二字節(jié)給出的偏移量rel相加，其結(jié)果作為跳轉(zhuǎn)指令的轉(zhuǎn)移地址。相對(duì)尋址主要用于轉(zhuǎn)移類指令，尋址范圍是程序存儲(chǔ)器。偏移量rel是有符號(hào)的單字節(jié)數(shù)。以補(bǔ)碼表示，其偏移范圍是-128～+127。負(fù)數(shù)表示從當(dāng)前地址向前轉(zhuǎn)移，正數(shù)表示從當(dāng)前地址向后轉(zhuǎn)移。所以，相對(duì)轉(zhuǎn)移指令滿足條件后，轉(zhuǎn)移的地址(目的地址)為：目的地址=指令存儲(chǔ)地址+指令字節(jié)數(shù)+rel（7）位尋址位尋址是指指令的操作數(shù)為8位二進(jìn)制數(shù)的某一位，指令中給出的是操作數(shù)的位地址。可用于位尋址的區(qū)域是片內(nèi)RAM20H～2FH單元和部分特殊功能寄存器。二、指令系統(tǒng)1.數(shù)據(jù)傳送類指令數(shù)據(jù)傳送指令把“源操作數(shù)”中的數(shù)據(jù)傳送到“目的操作數(shù)”中去，而源操作數(shù)的內(nèi)容保持不變。這類指令在程序中占有較大的比重，是最常用的操作，如表1-4所示。類別操作碼助記符操作數(shù)功能簡(jiǎn)介機(jī)器碼指令字節(jié)機(jī)器周期片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)傳送指令MOVA,Rn寄存器Rn內(nèi)容送AE8-EF11MOVA,direct直接地址單元內(nèi)容送AE521MOVA,@Ri間接地址單元內(nèi)容送AE6、E711MOVA,#data立即數(shù)送A74data21MOVRn,AA內(nèi)容送寄存器RnF8~FF11MOVRn,direct直接地址單元內(nèi)容送寄存器A8-AFdirect21MOVRn,#data立即數(shù)送寄存器Rn78-7Fdata21MOVdirect,AA內(nèi)容送直接地址單元F5direct21MOVdirect,Rn寄存器Rn內(nèi)容送直接地址88~8Fdirect21表1-4數(shù)據(jù)傳送指令MOVdirect1,direct2直接地址單元2內(nèi)容送直接地址單元185direct1direct232MOVdirect,@Ri間接地址單元內(nèi)容送直接地址86-87direct22MOVdirect,#data立即數(shù)送直接地址單元75directdata32MOV@Ri,AA內(nèi)容送間接地址單元@RiF6-F711MOV@Ri,direct直接地址送間接地址單元@RiA6-A7direct22MOV@Ri,#data立即數(shù)送間接地址單元@Ri76-77data21MOVDPTR,#data1616位立即數(shù)送數(shù)據(jù)指針90data15-8data7-032片外RAM數(shù)據(jù)傳送指令MOVXA,@Ri外部間接地址單元（8位地址）@Ri內(nèi)容送AE2-E312MOVX@Ri,AA內(nèi)容送外部間接地址單元@Ri（8位地址）F2-F312MOVXA,@DPTR外部間接地址單元@DPTR（16位地址）內(nèi)容送AE012MOVX@DPTR,AA內(nèi)容送外部間接地址單元@DPTR（16位地址）F012查表指令MOVCA,@A+PCA+PC尋址程序單元內(nèi)容送A8312MOVCA,@A+DPTRA+DPTR尋址程序單元內(nèi)容送A9312交換指令XCHA,RnA和寄存器Rn交換內(nèi)容C8-CF11XCHA,direct直接地址和A交換內(nèi)容C5direct21XCHA,@RiA和間接地址單元@Ri交換內(nèi)容C6-C711XCHDA,@RiA和間接地址單元@Ri低4位交換內(nèi)容D6-D711堆棧指令PUSHdirect直接地址內(nèi)容單元進(jìn)棧C0direct22POPdirect堆棧內(nèi)容到直接地址D0direct22（1）片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)傳送指令MCS-51片內(nèi)RAM和特殊功能寄存器各個(gè)存儲(chǔ)單元之間的數(shù)據(jù)交換，通常用MOV指令操作。例如指令“MOVA，R1；”指令助記符：MOVA，R1；指令注釋：操作碼目的操作數(shù)源操作數(shù)指令中MOV是操作碼，第一個(gè)操作數(shù)A是目的操作數(shù)，第二個(gè)操作數(shù)R1是源操作數(shù)。數(shù)據(jù)傳送指令的的功能是把源操作數(shù)中的數(shù)據(jù)傳送給目的操作數(shù)所代表的存儲(chǔ)單元。如果A內(nèi)的數(shù)據(jù)是07H，R1內(nèi)的數(shù)據(jù)是C4H，執(zhí)行該指令后，R1的數(shù)據(jù)傳送給A，A內(nèi)的數(shù)據(jù)就變?yōu)镃4H，R1內(nèi)的數(shù)據(jù)不變，仍是C4H。16條片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)傳送指令中，15條是8位數(shù)據(jù)傳送指令，1條是16位立即數(shù)傳送指令，用來給16位數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR賦值。（2）片外RAM數(shù)據(jù)傳送指令CPU與片外RAM或I/O口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，必須采用寄存器間接尋址的方法，通過累加器A來完成，指令操作碼助記符是MOVX。[例1.1]將片外RAM2000H單元內(nèi)容送入片內(nèi)RAM20H單元中，注意各條指令的尋址方式。程序如下：MOVDPTR，#2000H；將片外16位地址以立即數(shù)傳送給數(shù)據(jù)指針DPTRMOVXA，@DPTR；將片外2000H單元內(nèi)容傳送給累加器AMOV20H，A；將A內(nèi)容傳送給20H單元（3）查表指令訪問程序存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)傳送指令又稱作查表指令，采用基址寄存器加變址寄存器間接尋址方式，把程序存儲(chǔ)器中存放的表格數(shù)據(jù)讀出，傳送到累加器A。查表指令操作碼助記符為MOVC。指令“MOVCA，@A+DPTR”的功能，是將累加器A的值與DPTR的值相加得到一個(gè)16位的地址，并將該地址指向的程序存儲(chǔ)器單元的內(nèi)容送入累加器A中。[例1.2]從片外程序存儲(chǔ)器2000H單元開始存放0~9的平方值，以DPTR為基址寄存器進(jìn)行查表得7的平方值。程序如下：MOVDPTR，2000H；將表的首地址2000H傳送給數(shù)據(jù)指針DPTRMOVA,07H；將數(shù)值7傳送給累加器AMOVCA,@A+DPTR；將09H+2000H=2009H單元的平方值傳送給A平方值表所在片外程序存儲(chǔ)器地址（表中平方值用十進(jìn)制數(shù)表示）

2000H：00；2001H：01；2002H：04；2003H：09；2004H：16；2005H：25；2006H：36；2007H：49；2008H：64；2009H：81；在發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)中，多數(shù)控制值是通過查表獲得，例如點(diǎn)火提前角的確定，在一定負(fù)荷下，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，點(diǎn)火提前角越大。單片機(jī)得到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速后，通過查表獲得點(diǎn)火提前角。一臺(tái)新設(shè)計(jì)出來的發(fā)動(dòng)機(jī)，不同工況下的最佳點(diǎn)火提前角是在反復(fù)試驗(yàn)后得來的，然后以表的形式存入程序存儲(chǔ)器中。（4）交換指令XCH指令是將源操作數(shù)的值與目的操作數(shù)累加器A的值全字節(jié)交換；XCHD指令是將源操作數(shù)與目的操作數(shù)累加器A低4位內(nèi)容交換，而高4位不變；[例1.3]設(shè)（A）=47H，（R0）=58H，(58H)=36H，分別執(zhí)行下列指令，寫出累加器A和各寄存器的值。指令 執(zhí)行結(jié)果①XCHA，R0 ；(A)=58H，（R0）=47H②XCHA，@R0 ；(A)=36H，(58H)=47H③XCHDA,@R0；(A)=46H，(58H)=37H（5）堆棧指令堆棧是在片內(nèi)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存區(qū)中開辟的一端相對(duì)固定，一端活動(dòng)的存儲(chǔ)空間，活動(dòng)端稱為棧頂，固定端稱為棧底，所有數(shù)據(jù)的存入和取出都從棧頂進(jìn)行。堆棧主要用于進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)，存取數(shù)據(jù)依據(jù)“先進(jìn)后出，后進(jìn)先出”的原則。堆棧操作有進(jìn)棧和出棧，即壓入和彈出數(shù)據(jù)。2．算術(shù)運(yùn)算指令算術(shù)指令包括加、減、乘、除法指令，數(shù)據(jù)運(yùn)算功能較強(qiáng)。如表1-5所示。算術(shù)運(yùn)算結(jié)果存放在目的操作數(shù)所代表的單元內(nèi)。

表1-5算術(shù)運(yùn)算類指令

類別助記符操作數(shù)功能簡(jiǎn)介機(jī)器碼指令字節(jié)機(jī)器周期不帶進(jìn)位加法指令A(yù)DDA,RnA和寄存器相加28-2F11ADDA,directA和直接地址相加25direct21ADDA,@RiA和間接地址RAM單元相加26-2711ADDA,#dataA和立即數(shù)相加24data21帶進(jìn)位加法指令A(yù)DDCA,RnA和寄存器帶進(jìn)位相加38-3F11ADDCA,directA和直接地址帶進(jìn)位相加35direct21ADDCA,@RiA和間接地址單元帶進(jìn)位相加36-3711ADDCA,#dataA和立即數(shù)帶進(jìn)位相加34data21減法指令SUBBA,RnA減去寄存器帶借位98-9F11SUBBA,directA減去直接地址帶借位95direct21SUBBA,@RiA減去間接地址單元帶借位96-9711SUBBA,#dataA減去立即數(shù)帶借位94data21加1指令I(lǐng)NCAA加10411INCRn寄存器加108-0F11INCdirect直接地址單元加105direct21INC@Ri間接地址單元加106-0711INCDPTR數(shù)據(jù)指針加1A312減1指令DECRn寄存器減118-1F11DECdirect直接地址單元減115direct21DECAA減11411DEC@Ri間接RAM減116-1711乘除指令MULABA和B相乘A414DIVABA和B相除8414調(diào)整指令DAA二-十進(jìn)制調(diào)整D411（1）不帶進(jìn)位加法指令A(yù)DD是不帶進(jìn)位的加法運(yùn)算指令，其功能是將累加器A的內(nèi)容與源操作數(shù)的內(nèi)容相加，結(jié)果送入累加器A中，源操作數(shù)指定單元的內(nèi)容不變。該指令執(zhí)行結(jié)果影響標(biāo)志位CY、OV、AC、P。兩個(gè)數(shù)相加時(shí)，可通過對(duì)CY的檢測(cè)判斷運(yùn)算結(jié)果是否有進(jìn)位，如果最高位有進(jìn)位時(shí)，CY為1，否則為0。（2）帶進(jìn)位的加法指令A(yù)DDC是帶進(jìn)位的加法運(yùn)算指令，其功能是同時(shí)把源操作數(shù)所指出的內(nèi)容、進(jìn)位標(biāo)志CY和累加器A的內(nèi)容相加，結(jié)果存入累加器A中。ADDC指令一般用于多字節(jié)加法運(yùn)算，在多字節(jié)加法運(yùn)算中，低字節(jié)加法結(jié)果可能產(chǎn)生進(jìn)位，用ADDC指令可使高字節(jié)相加的同時(shí)加上低字節(jié)的進(jìn)位。該指令執(zhí)行結(jié)果影響標(biāo)志位CY、OV、AC、P。（3）帶借位減法指令

SUBB是帶借位減法運(yùn)算指令，其功能是將累加器A中內(nèi)容減去源操作數(shù)的內(nèi)容及借位CY的值，結(jié)果送入累加器A中。該指令影響標(biāo)志位CY、OV、AC、P。（4）加1指令

INC是加1指令，其功能是將操作數(shù)的內(nèi)容加1。指令除影響奇偶標(biāo)志位P外，不會(huì)對(duì)其他任何標(biāo)志位產(chǎn)生影響。[例1.4]設(shè)（A）=07H，（R0）=19H，(50H)=3FH，分別執(zhí)行下列指令，寫出執(zhí)行結(jié)果。指令 執(zhí)行結(jié)果①INCA；使A內(nèi)容由07H變?yōu)?H②INCR0；使R0的內(nèi)容由19H變?yōu)?AH③INC58H；使50H單元內(nèi)容由3FH變?yōu)?0H（5）減1指令DEC是減1指令，其功能是將操作數(shù)的內(nèi)容減1。與INC指令相同，僅影響奇偶標(biāo)志位P。（6）乘法指令MUL是乘法指令，其功能是將累加器A的內(nèi)容和寄存器B的內(nèi)容相乘，結(jié)果是16位二進(jìn)制數(shù)。其中高8位保存在寄存器B中，低8位保存在累加器A中。若乘積大于0FFH，溢出標(biāo)志OV=1，否則為0。[例1.5]設(shè)（A）=50H（80），B=80H（128），執(zhí)行指令：MULAB。結(jié)果為：（B）=28H，（A）=00H，表示積（BA）=2800H（10240），

OV=1。（7）除法指令DIV除法指令，其功能是用累加器A的內(nèi)容（被除數(shù)）除以寄存器B的內(nèi)容（除數(shù)）。指令執(zhí)行后，商保存在累加器A中，余數(shù)保存在寄存器B中。相除之后，標(biāo)志位CY一定為0，OV只是在除數(shù)B=0時(shí)為1，其他情況下都為0。（8）十進(jìn)制調(diào)整指令DA是一條對(duì)累加器A中的BCD碼進(jìn)行調(diào)整的指令。應(yīng)用時(shí)必須跟在ADD或ADDC指令后面。因?yàn)楫?dāng)兩個(gè)壓縮的BCD碼按二進(jìn)制作加法運(yùn)算時(shí)，其結(jié)果不一定是壓縮的BCD碼，所以必須用DA指令進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制的加法運(yùn)算。3.邏輯運(yùn)算指令邏輯運(yùn)算指令可分為四類：對(duì)字節(jié)變量的邏輯與、或、異或操作，對(duì)累加器A單獨(dú)邏輯操作和移位等操作。指令中的操作數(shù)都是8位，它們?cè)谶M(jìn)行邏輯運(yùn)算操作時(shí)都不影響除奇偶標(biāo)志外的其他標(biāo)志位。如表1-6所示。類別助記符操作數(shù)功能簡(jiǎn)介機(jī)器碼指令字節(jié)機(jī)器周期邏輯與指令A(yù)NLA,RnA和寄存器相與58-5F11ANLA,directA和直接地址單元相與55direct21ANLA,@RiA和間址單元相與56-5711ANLA,#dataA和立即數(shù)相與54data21ANLdirect,A直接地址單元與A相與52direct21ANLdirect,#data直接地址單元與立即數(shù)相與53directdata32邏輯或指令ORLA,RnA和寄存器相或48-4F11ORLA,directA和直接地址單元相或45direct21ORLA,@RiA和間址單元相或46-4711ORLA,#dataA和立即數(shù)相或44data21ORLdirect,A直接地址單元與A相或42direct21ORLdirect,#data直接地址單元與立即數(shù)相或43directdata32表1-6邏輯運(yùn)算與循環(huán)指令邏輯異或指令XRLA,RnA和寄存器相異或68-6F11XRLA,directA和直接地址單元相異或65direct21XRLA,@RiA和間址單元相異或66-6711XRLA,#dataA和立即數(shù)相異或64data21XRLdirect,A直接地址單元與A相異或62direct32XRLdirect,#data直接地址單元與立即數(shù)相異或63directdata11單對(duì)A指令CLRAA清零E411CPLAA求反F411SWAPA累加器A半字節(jié)交換C411循環(huán)移位指令RLAA不帶進(jìn)位左循環(huán)2311RLCAA帶進(jìn)位左循環(huán)3311RRAA不帶進(jìn)位右循環(huán)0311RRCAA帶進(jìn)位右循環(huán)1311（1）邏輯與指令邏輯與指令的操作碼是ANL，“與”指令是將源操作數(shù)與目的操作數(shù)按位相與，其結(jié)果送入目的操作數(shù)中。“與”指令可以屏蔽操作數(shù)的某些位，即使操作數(shù)某些位清零，其他位保持不變。（2）邏輯或指令邏輯或指令的操作碼是ORL，“或”指令是將源操作數(shù)與目的操作數(shù)按位相或，其結(jié)果送入目的操作數(shù)中?！盎颉敝噶羁梢允共僮鲾?shù)的數(shù)據(jù)位置1，即使操作數(shù)某些位置1，其他位保持不變。（3）邏輯異或指令邏輯異或指令的操作碼是XRL，“異或”指令是將源操作數(shù)與目的操作數(shù)按位相異或，即不同為1，相同為0，其結(jié)果送入目的操作數(shù)?！爱惢颉敝噶羁梢允共僮鲾?shù)的數(shù)據(jù)位取反，即使操作數(shù)某些位取反，其他位保持不變。清零指令“CLRA”是將累加器A的內(nèi)容清零。取反指令“CPLA”是將累加器A的內(nèi)容按位取反，即累加器A中各位1變0，0變1。半字節(jié)交換指令“SWAPA”是將累加器A的兩個(gè)半字節(jié)（高4位和低4位）內(nèi)容交換。（5）循環(huán)移位指令循環(huán)移位指令有4種，都是對(duì)累加器A進(jìn)行操作。這組移位指令只能對(duì)累加器A的內(nèi)容逐位移一位，若要移多位，則要通過編寫程序完成。①左循環(huán)移位指令“RLA”的功能是將累加器A的內(nèi)容左循環(huán)移位。如圖1-17所示，累加器A的最高位移入最低位，同時(shí)其他各位依次左移。圖1-17左循環(huán)移位指令示意圖

②帶進(jìn)位左循環(huán)移位指令“RLCA”的功能是將累加器A的內(nèi)容和進(jìn)位標(biāo)志一起左循環(huán)移位。累加器A的最高位移入進(jìn)位位CY，同時(shí)其他各位依次左移，CY位移入累加器A的最低位。③右循環(huán)移位指令“RRA”和“RRCA”與左循環(huán)移位指令功能相同，只是移位方向向右。4.控制轉(zhuǎn)移指令控制轉(zhuǎn)移類指令包括無條件轉(zhuǎn)移指令、條件轉(zhuǎn)移指令，如表1-7所示。類別助記符操作數(shù)功能簡(jiǎn)介機(jī)器碼指令字節(jié)機(jī)器周期無條件轉(zhuǎn)移指令A(yù)JMPaddr11絕對(duì)轉(zhuǎn)移&0addr7-022LJMPaddr16長(zhǎng)轉(zhuǎn)移02addr15-8addr7-032SJMPrel相對(duì)轉(zhuǎn)移80rel22JMP@A+DPTR間接轉(zhuǎn)移7312判A轉(zhuǎn)移指令JZrelA＝0轉(zhuǎn)移60rel22JNZrelA≠0轉(zhuǎn)移70rel22表1-7控制轉(zhuǎn)移指令減1不為0轉(zhuǎn)移指令DJNZRn,rel寄存器Rn減1不為0轉(zhuǎn)移D8-DFrel22DJNZdirect,rel直接地址單元減1不為0轉(zhuǎn)移D5directrel32比較不相等轉(zhuǎn)移指令CJNEA,#data,relA與立即數(shù)比較不相等轉(zhuǎn)移B4datarel32CJNEA,direct,relA與直接地址單元比較不相等轉(zhuǎn)移B5datarel32CJNERn,#data,rel寄存器與立即數(shù)比較不相等轉(zhuǎn)移B8-BFdatarel32CJNE@Ri,#data,rel間接地址單元與立即數(shù)比較不相等轉(zhuǎn)移B6-B7datarel32（1）無條件轉(zhuǎn)移指令無條件轉(zhuǎn)移指令是指當(dāng)程序執(zhí)行到這條指令時(shí)，程序?qū)o條件地轉(zhuǎn)移到指令指向的地址單元取指運(yùn)行?！癆JMPaddr11”為11位地址短轉(zhuǎn)移指令?！癓JMPaddr16”為16位地址長(zhǎng)轉(zhuǎn)移指令。“SJMPrel”為相對(duì)轉(zhuǎn)移指令。rel是帶符號(hào)的8位地址偏移量。“JMP@A+DPTR”為間接相對(duì)長(zhǎng)轉(zhuǎn)移指令，它是以數(shù)據(jù)指針DPTR的內(nèi)容為基址，以累加器A的內(nèi)容為相對(duì)偏移量，在64KB范圍內(nèi)無條件轉(zhuǎn)移。用它可實(shí)現(xiàn)分支轉(zhuǎn)移。（2）判零條件轉(zhuǎn)移指令JZ指令的功能是判斷累加器A的值。若累加器A的值為0，則程序轉(zhuǎn)移到目標(biāo)地址；否則，順序執(zhí)行程序。JNZ指令的功能是判斷累加器A的值。若累加器A的值不為0，則程序轉(zhuǎn)移到目標(biāo)地址；否則，順序執(zhí)行程序。（3）減1條件轉(zhuǎn)移指令

DJNZ這組指令的功能是先將操作數(shù)的內(nèi)容減1，然后判斷結(jié)果，如果不為0，則轉(zhuǎn)移到目標(biāo)地址；為0