單片微機(jī)原理及應(yīng)用-第二版-羅印升-總結(jié)-河南城建

總復(fù)習(xí)2/2/20231第1章微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識

1.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述

1.2計(jì)算機(jī)中的數(shù)制與編碼

1.3計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示與編碼2/2/20232微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)----硬件系統(tǒng)+軟件系統(tǒng)(操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件等)一、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成圖1-2微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成1.1微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述2/2/20233存儲器I/O接口輸入設(shè)備I/O接口地址總線AB輸出設(shè)備CPU數(shù)據(jù)總線DB控制總線CBI/O接口AB:AddressBus，DB:DataBus，CB:ControlBus1.中央處理單元二、微型計(jì)算機(jī)的硬件組成2/2/202342.存儲器存儲器是用來存放指令、數(shù)據(jù)、運(yùn)算結(jié)果和各種需要保存信息的器件或設(shè)備。存儲器通常包括三類：

--用于存放當(dāng)前正在執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)的主存儲器(內(nèi)存儲器)；

--為解決CPU與主存儲器間的數(shù)據(jù)傳輸率差異而設(shè)計(jì)，以提高系統(tǒng)處理效率的高速緩沖存儲器；

--為增大計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存儲容量而設(shè)置的磁盤存儲器和光盤存儲器(外存儲器)。存儲器的單位：KB/MB/GB，1個字節(jié)=8個二進(jìn)制位。1KB=1024字節(jié)，1MB=1024KB，1GB=1024MBRAMROM2/2/202353.總線總線是微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各部件之間傳遞信息的信號線的集合。按總線的功能可分為：地址總線(AddressBus，AB)、數(shù)據(jù)總線(DataBus，DB)和控制總線(ControlBus，CB)。地址總線：傳送由CPU發(fā)出的地址信號，用于選擇要訪問部件的地址。地址總線是單向的，只能計(jì)算機(jī)向外送出。地址總線的數(shù)目決定可直接訪問的存儲單元的數(shù)目。2/2/202363.總線數(shù)據(jù)總線：用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部各部件，及與外部存儲器之間或與I/O接口之間傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總線是雙向的。數(shù)據(jù)總線的位數(shù)與CPU處理數(shù)據(jù)的字長一致?？刂瓶偩€：傳送保證計(jì)算機(jī)同步和協(xié)調(diào)的定時和控制信號。對于一條具體的控制信號線來說，其傳送方向是單向的，但由不同方向的控制信號線組合的控制總線則是雙向的。(如讀/寫選通線、中斷請求線、中斷響應(yīng)線等)2/2/20237第2章：51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理

2.151系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)原理2.2

51系列單片機(jī)的存儲器組織2.3

51系列單片機(jī)的輸入/輸出口2.4

51系列單片機(jī)的時鐘電路與時序2.551系列單片機(jī)的復(fù)位電路2.6低功耗工作方式與看門狗定時器2/2/202381.一個8位CPU；2.4KB片內(nèi)程序存儲器；3.128個字節(jié)的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器；4.4個8bit并行I/O口P0~P3；5.2個16位定時器/計(jì)數(shù)器T0、T1；6.1個全雙工串行I/O接口，可多機(jī)通信。7.片內(nèi)中斷處理系統(tǒng)：5個中斷源，2級中斷優(yōu)先級；8.時鐘電路。

89C52的變化，8KFlashROM代替4kROM,RAM增加到256B,增加了一個16bit定時/計(jì)數(shù)器（T2）。2.1.151系列單片機(jī)的基本組成2/2/202391.中央處理單元CPU

CPU是單片機(jī)的控制指揮中心，由運(yùn)算器和控制器兩大部分組成。一個8位CPU；（1）運(yùn)算器：以算術(shù)/邏輯運(yùn)算單元ALU為核心，由累加器ACC(簡稱A)、寄存器B和程序狀態(tài)字寄存器PSW等部件組成。主要完成:算術(shù)運(yùn)算（加、減、乘、除等）、邏輯運(yùn)算（與、或、異或）、位運(yùn)算（位置“1”、置“0”和取反）和數(shù)據(jù)傳送等操作，運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)由PSW保存。

2.1.251系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2/2/202310（2）控制器由程序計(jì)數(shù)器PC、指令譯碼器ID、指令寄存器IR、數(shù)據(jù)指針DPTR、堆棧指針SP

、緩沖器和定時控制電路等部件組成。主要任務(wù)是識別指令，產(chǎn)生相應(yīng)的操作時序和控制信號，協(xié)調(diào)單片機(jī)各部分正常工作。

2.數(shù)據(jù)存儲器RAM

51系列單片機(jī)存儲器空間有程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器兩個獨(dú)立的空間，這種形式為哈佛結(jié)構(gòu)（分別獨(dú)立編址）。

51系列單片機(jī)有128B的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM、片外可擴(kuò)展64KB；RAM用來存儲單片機(jī)運(yùn)行期間的工作變量、運(yùn)算中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和標(biāo)志位等。2.1.251系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2/2/2023113.程序存儲器ROM51系列單片機(jī)有4KB可在系統(tǒng)編程的程序存儲器ROM，片外可擴(kuò)展到64KB。8031無此部件。用來存儲程序。4.I/O接口51系列單片機(jī)有4個8位并行I/O接口：P0口、P1口、P2口和P3口。CPU通過內(nèi)部總線對I/O接口中的寄存器進(jìn)行讀寫。5.定時器/計(jì)數(shù)器

51系列單片機(jī)有2個16位定時器/計(jì)數(shù)器T0、T1（52子系列有3個），4種工作方式。6.串行口1個全雙工的異步串行I/O口，具有4種工作方式?？蛇M(jìn)行串行通信，擴(kuò)展并行I/O口，還可與多個單片機(jī)構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)。另外，還有中斷系統(tǒng)、時鐘電路。

2.1.251系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2/2/202312

40只引腳雙列直插封裝（DIP）44只引腳方形封裝方式（4只無用）2.1.351系列單片機(jī)引腳及功能

40只引腳按功能分為3類：（1）電源及時鐘引腳:

Vcc、Vss；XTAL1、XTAL2。4根（2）控制引腳：、

ALE、、RESET

（即RST）。4根

（3）輸入/輸出I/O口引腳：P0、P1、P2、P3，為4個8位I/O口引腳。

32根2/2/202313電源及時鐘引腳Vcc（+5V）電源輸入端電源引腳（2根）（1）Vcc，（第40引腳）：電源端，接+5V電源。（2）Vss（第20引腳）：接地引腳，有時標(biāo)記為GND。Vss（GND）共用接地端2/2/202314電源及時鐘引腳1、當(dāng)使用內(nèi)部振蕩電路時，XTAL1（第19引腳）和XTAL2（第18引腳）分別用做晶體振蕩電路的反相器輸入端和輸出端。這兩個端子用來外接一個石英晶體或陶瓷振蕩器，構(gòu)成一個自激振蕩器。常用的時鐘電路有兩種方式：內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。2/2/202315單片機(jī)XTAL1XTAL21918C1C2電容C1、C2通常選20~30PF左右振蕩頻率1.2MHz~12MHz晶振內(nèi)部時鐘方式電路C1、C2取值對振蕩頻率輸出大小、穩(wěn)定性及振蕩電路的起振速度有一定的影響。通常外接一個晶振兩個電容內(nèi)部時鐘方式2/2/202316CHMOS型2、當(dāng)采用外部振蕩器時，可直接將外部振蕩脈沖接入XTALl或XTAL2。HMOS和CHMOS單片機(jī)外時鐘信號接入方式不同，如表所示。HMOS型外部時鐘方式2/2/2023172.控制引腳（4根）（1）RST/VPD(RESET，9腳)RST為復(fù)位信號輸入端，高電平有效；正常工作時，此腳電平應(yīng)≤0.5V。VPD為內(nèi)部RAM的備用電源輸入端。當(dāng)主電源Vcc一旦發(fā)生斷電或電壓降到一定值時，可通過VPD為單片機(jī)內(nèi)部RAM提供電源，以保護(hù)片內(nèi)RAM中的信息不丟失，使單片機(jī)上電后能繼續(xù)正常運(yùn)行。出現(xiàn)持續(xù)時間大于2個機(jī)器周期以上的高電平時，單片機(jī)復(fù)位注意：單片機(jī)復(fù)位后，程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容為0000H（該單元存放一條跳轉(zhuǎn)指令，跳向主程序入口地址）。2/2/202318復(fù)位可分為上電復(fù)位、按鍵復(fù)位兩種方式。利用電容器的充放電，加給RST引腳一個短的高電平信號來實(shí)現(xiàn)的。為保證系統(tǒng)可靠復(fù)位，RST引腳上的高電平必須維持足夠長的時間。RST引腳上的高電平持續(xù)時間取決于電容C充電時間。通常時鐘頻率為6MHz時，C取22μF，R取1KΩ。上電復(fù)位電路按鍵復(fù)位的電路2/2/202319EA/VPP(31)PSEN(29)名稱功能片外ROM讀選通信號輸出引腳，輸出低電平有效。通過P0口讀回指令或常數(shù)。常與片外ROM的OE(輸出允許)引腳相連內(nèi)外ROM選擇控制引腳/編程電壓EA=0時，選片外ROM；1，地址小于4k時，選片內(nèi)ROM地址大于4k時，選片外ROMP0口是數(shù)據(jù)/地址復(fù)用口P0口傳輸數(shù)據(jù)信息P0口輸出地址信息鎖存地址ALE/PROG(30)地址鎖存允許信號輸出引腳/編程脈沖輸入端如8031芯片該引腳接地其他3個控制引腳為數(shù)據(jù)總線/低8位地址總線為高8位地址總線P0口P2口2/2/2023203.輸入/輸出引腳（32根）（1）P0口（P0.0～P0.7，第39～32引腳）作雙向I/O口使用或者作為低8位地址總線/數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用。第一功能：是一個8位的雙向I/O口，這時P0口可看成用戶的數(shù)據(jù)總線；第二功能：當(dāng)外擴(kuò)存儲器及I/O接口芯片時，P0口作為低8位地址總線及數(shù)據(jù)總線的分時復(fù)用端口。在訪問外部存儲器時，先用做地址總線，再用做數(shù)據(jù)總線。2/2/202321（2）P1口（P1.0～P1.7，第1～8引腳）：P1口的第一功能是作為準(zhǔn)雙向I/O口使用。第二功能用戶可通過編程自定義。（3）P2口（P2.0～P2.7，第21～28引腳）：P2口作為一般的準(zhǔn)雙向I/O口使用或者高8位地址總線輸出引腳。第一功能：一個內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。第二功能：當(dāng)外擴(kuò)存儲器或I/O接口芯片時，P2口作為高8位地址總線使用。和P0口一起組成16位片外存儲器的地址總線，可訪問64KB存儲空間。作為輸入口時，應(yīng)先向該口寫入“1”2/2/202322（4）P3口（P3.0～P3.7，第10～17引腳）：P3口一般作為準(zhǔn)雙向I/O口使用或者第二功能引腳。P3口通常使用其第二功能。2/2/202323引腳第二功能符號第二功能描述P3.0(10)RxD串行通信數(shù)據(jù)接收引腳P3.1(11)TxD串行通信數(shù)據(jù)發(fā)送引腳P3.2(12)外部中斷0請求信號輸入引腳，低電平有效P3.3(13)外部中斷1請求信號輸入引腳，低電平有效P3.4(14)T0定時/計(jì)數(shù)器0外部計(jì)數(shù)脈沖輸入引腳P3.5(15)T1定時/計(jì)數(shù)器1外部計(jì)數(shù)脈沖輸入引腳P3.6(16)外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號，低電平有效P3.7(17)外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號，低電平有效P3口的第二功能

2/2/202324小結(jié)RST/VPDP3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7P3.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.0P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P2.7P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P0.0RXDTXDINT0

INT1

T0

WRRDT1

XTAL2XTAL1VssVcc51系列40393837363534333231302928272625242322211234567891011121314151617181920P0口:I/O口或數(shù)據(jù)總線/低8位地址總線復(fù)用口P1口:I/O口P3口:I/O口或第2功能口P2口:I/O口

或高8位地址總線控制總線控制總線EA/VPPALE/PROGPSEN時鐘復(fù)位引腳40個引腳介紹完畢，應(yīng)熟記每一引腳功能，對系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)十分重要！2/2/2023252.251系列單片機(jī)的存儲器組織2.2.1程序存儲器的地址空間

2.2.2數(shù)據(jù)存儲器的地址空間

2.2.3特殊功能寄存器簡介【重點(diǎn)與難點(diǎn)】重點(diǎn)是51系列單片機(jī)的存儲器的結(jié)構(gòu)。難點(diǎn)是內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的結(jié)構(gòu)及高128B數(shù)據(jù)存儲單元與SFR區(qū)域的區(qū)別與使用方法。字節(jié)地址和位地址的區(qū)別。2/2/2023262.251系列單片機(jī)的存儲器組織

51系列單片機(jī)的存儲器從物理位置看，有4個存儲器空間，即片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器（簡稱片內(nèi)RAM）、片內(nèi)程序存儲器（片內(nèi)ROM）、片外數(shù)據(jù)存儲器（片外RAM）和片外程序存儲器（片外ROM），如圖所示

。51系列單片機(jī)存儲器的物理位置

64KB64KBROM和RAM分別獨(dú)立編址128B4KB2/2/202327從尋址空間的角度來看，51系列單片機(jī)的存儲器空間又可分為3個部分，如圖所示。

2.251系列單片機(jī)的存儲器組織

程序存儲器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器外部數(shù)據(jù)存儲器

片內(nèi)外獨(dú)立編址片內(nèi)外統(tǒng)一編址64KB2/2/2023282.2.1程序存儲器CPU訪問片內(nèi)和片外ROM，由引腳上的電平?jīng)Q定。

(a)ROM空間地址分布片內(nèi)外統(tǒng)一編址的64KB程序存儲器空間，地址范圍0000H～0FFFFH。2/2/2023292.2.1程序存儲器(b)ROM低地址中斷入口單元

在程序存儲器的開始部分，定義了6個具有特殊功能的地址段，用作程序起始和各種中斷服務(wù)程序的入口地址。6個單元組的入口地址均存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令。轉(zhuǎn)向主程序入口轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)子程序入口2/2/202330

2.2.2數(shù)據(jù)存儲器52系列的高128BRAM區(qū)和特殊功能寄存器區(qū)SFR重疊。采用不同的尋址方式予以區(qū)分。(a)片內(nèi)RAM和SFR空間分布(b)片外RAM空間單元直接或間接尋址2/2/202331

2.2.2數(shù)據(jù)存儲器

51系列單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲器RAM主要用來存放中間運(yùn)算結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位等。AT89S51的片內(nèi)RAM有128B，對應(yīng)地址范圍是00H～7FH。AT89S52的片內(nèi)RAM有256B，對應(yīng)地址范圍是00H～FFH。片外最大擴(kuò)展64KB，片內(nèi)外獨(dú)立編址。地址范圍是0000H～FFFFH。片內(nèi)/外RAM的低地址0000H～00FFH是重復(fù)的，通過不同的指令訪問以區(qū)分它們。從外部RAM讀數(shù)據(jù)MOVXA,@Ri

向片外RAM寫數(shù)據(jù)MOVX@Ri,A2/2/2023322.2.2數(shù)據(jù)存儲器—內(nèi)部低128B1．通用工作寄存器區(qū)：共4組，每組8個寄存單元，32個單元，暫存運(yùn)算數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。字節(jié)地址為00H～1FH。2．位尋址區(qū)：字節(jié)地址為20H～2FH，既可作RAM，也可位操作。共有16個單元，共128位，位地址為00H～7FH。(字節(jié)尋址或位尋址)3．用戶RAM區(qū)：80個單元，地址為30H～7FH，只能字節(jié)尋址，在一般應(yīng)用中常作堆棧區(qū)及數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。2/2/202333（1）工作寄存器區(qū)工作寄存器也稱為通用寄存器，供用戶編程時使用，用于臨時存儲8位數(shù)據(jù)信息。工作寄存器地址為00H～1FH的32個單元，并分成4個工作寄存器組，每個組有8個工作寄存器，名稱為R0～R7。工作寄存器和RAM地址的對應(yīng)關(guān)系如表所示。只能有一組工作寄存器被選為CPU的當(dāng)前工作寄存器，通過改變程序狀態(tài)字寄存器（PSW）中的RS1、RS0兩位來實(shí)現(xiàn)。2/2/202334表2-3表2-4工作寄存器區(qū)位尋址區(qū)用戶RAM區(qū)字節(jié)地址位地址2/2/202335

2.2.3

特殊功能寄存器共21個單元，其中字節(jié)地址的末位是0H或8H可位尋址(11個)。

下面介紹SFR塊中的某些寄存器。2/2/202336

2.2.3

特殊功能寄存器(1)

累加器ACC（E0H8位）用于存放操作數(shù)或運(yùn)算中間結(jié)果的8位專用寄存器，是CPU中使用最頻繁的寄存器，可寫為Acc。其物理地址為0E0H，也可使用ACC代表物理地址。對ACC可進(jìn)行位尋址，通常用ACC.n（n=0～7）表示。(2)寄存器B（F0H8位）

與累加器A配合執(zhí)行乘、除運(yùn)算，并存放運(yùn)算結(jié)果。在無乘除運(yùn)算時，它可作為內(nèi)部RAM的一個單元。如ACC中位地址三種表示形式：ACC.1~(E0H).1~E1H2/2/202337

2.2.3特殊功能寄存器PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0CYACF0RS1RS0OVF1P(3)

程序狀態(tài)字PSW（D0H8位）PSW是可位尋址的8位寄存器，主要用于存儲當(dāng)前指令執(zhí)行后的程序狀態(tài)，供程序查詢和判斷。各位定義如下：進(jìn)位標(biāo)志位輔助進(jìn)位標(biāo)志位用戶自定義狀態(tài)標(biāo)志位工作寄存器組選擇位溢出標(biāo)志位奇偶校驗(yàn)標(biāo)志位2/2/202338

2.2.3特殊功能寄存器（4）堆棧指針SP。SP是8位專用寄存器，作為堆棧指針?biāo)冀K指向堆棧的頂部。

51系列單片機(jī)的堆棧是為子程序調(diào)用和中斷操作而設(shè)，主要作用：保護(hù)斷點(diǎn)和現(xiàn)場保護(hù)。所謂堆棧是一個連續(xù)的數(shù)據(jù)存儲區(qū)域，其存取原則為“后進(jìn)先出”，或“先進(jìn)后出”。堆棧的操作有兩種：進(jìn)棧和出棧。51系列單片機(jī)的堆棧是向上生成型(向地址增大的方向生成)，進(jìn)棧操作過程是SP先加1，然后數(shù)據(jù)壓入；出棧過程是SP指向的數(shù)據(jù)從中彈出，然后SP減1。

AT89S51單片機(jī)復(fù)位后，SP的內(nèi)容為07H，此時堆棧實(shí)際上是從08H單元開始的，而08H～1FH是工作寄存器組區(qū)，所以，通常在片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲區(qū)的30H～7FH設(shè)置堆棧，一般在初始化時將SP設(shè)置成60H。2/2/202339

（5）數(shù)據(jù)指針DPTR。DPTR是16位專用地址指針寄存器，用來存放讀片外ROM或讀/寫片外RAM的16位地址。既可作為16位寄存器使用，也可作為兩個獨(dú)立的8位寄存器DPH和DPL來使用。其中DPH是DPTR的高8位，DPL是DPTR的低8位。對于AT89S51來說，DPTR就是DP0。

例如：當(dāng)對片外RAM尋址時，DPTR可作為間接尋址寄存器使用：從外部數(shù)據(jù)存儲器取數(shù)MOVXA,@DPTR送數(shù)到外部數(shù)據(jù)存儲器MOVX@DPTR,A

2.2.3特殊功能寄存器2/2/202340（6）程序計(jì)數(shù)器PC（ProgramCounter）PC是16位的二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，專門用于存儲CPU要執(zhí)行的下一條指令在ROM中的地址，控制程序的執(zhí)行順序。PC沒有地址，是不可尋址的，用戶無法對它進(jìn)行讀寫，但可以通過轉(zhuǎn)移、調(diào)用、返回等指令改變其值，以實(shí)現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移。單片機(jī)復(fù)位時，PC中內(nèi)容為0000H，從0000H單元取轉(zhuǎn)移指令，轉(zhuǎn)到主程序開始執(zhí)行。

2.2.3特殊功能寄存器2/2/202341注意事項(xiàng)1、訪問SFR寄存器只能使用直接尋址方式，書寫時既可使用寄存器符號，也可使用寄存器單元地址。2、ROM與RAM片內(nèi)外地址重疊，但不會產(chǎn)生操作混亂。因?yàn)樗鼈冇刹煌牟僮髦噶詈虴A信號控制來自動區(qū)分重疊空間的。(指令MOVC專用訪問ROM，EA信號控制片內(nèi)外ROM，指令MOVX專用訪問片外RAM)。3、片外RAM與I/O端口統(tǒng)一編址。所有外圍I/O端口的地址均占用RAM單元地址，使用與訪問外部RAM相同的傳送指令。(7)并行I/O口P0～P3均為8位，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在端口的輸入和輸出。分別是I/O端口P0～P3的鎖存器，可進(jìn)行位尋址。所有訪問RAM單元的指令，都可用來訪問I/O端口。2/2/202342下圖為各類存儲器在存儲器空間的位置總結(jié)2/2/2023432.3.1P0口的工作原理及應(yīng)用

2.3.2P1口的工作原理及應(yīng)用

2.3.3P2口的工作原理及應(yīng)用

2.3.4P3口的工作原理及應(yīng)用【重點(diǎn)與難點(diǎn)】重點(diǎn)是四個I/O口的功能及應(yīng)用方法。難點(diǎn)是四個I/O口的工作原理。

2.351系列單片機(jī)的輸入/輸出口2/2/20234451系列單片機(jī)有4個8位并行I/O端口P0～P3。每個端口都有8根I/O口線，每根線都能獨(dú)立的作為輸入或輸出。具有字節(jié)尋址和位尋址功能。

P0口是一個三態(tài)雙向I/O口，可作為地址/數(shù)據(jù)總線使用，也可作為通用I/O口使用?？沈?qū)動8個LS型TTL負(fù)載。（1）用作通用I/O口（當(dāng)系統(tǒng)無外擴(kuò)展存儲器時）

①用作輸出口。需要外接10KΩ上拉電阻。

②用作輸入口。有兩種讀入方式：“讀鎖存器”和“讀引腳”。當(dāng)執(zhí)行“讀引腳”指令前，需人為的在鎖存器中寫入“1”。（2）用作地址/數(shù)據(jù)總線（當(dāng)系統(tǒng)外擴(kuò)展存儲器時）

P0口作為地址/數(shù)據(jù)總線使用時是一個真正的雙向口，而作為通用I/O口使用時屬于準(zhǔn)雙向口。2/2/202345P1口作為通用I/O使用，屬于準(zhǔn)雙向口。作為輸出時，無需再接上拉電阻，每個引腳可驅(qū)動4個LSTTL門電路。作輸入口時，必須先向鎖存器寫“1”。P2口作為通用I/O或高8位地址總線使用。(1)作通用I/O口（當(dāng)片外只擴(kuò)展256BRAM且無外擴(kuò)ROM時）特點(diǎn)同P1口(2)作高8位地址總線(當(dāng)外擴(kuò)RAM>256B或外擴(kuò)ROM時)P2口中只有某幾根口線作地址使用時，剩下的口線不能作為通用I/O口線使用，可作為RAM或I/O口的片選信號；P3口（1）P3口用作第一功能（通用I/O口）特點(diǎn)同P1口（2）P3口第二功能P3口的某些口線作第二功能時，剩下的口線可以單獨(dú)作為通用I/O口線使用。2/2/2023462.4.1片內(nèi)振蕩器及時鐘信號的產(chǎn)生

2.4.2時序及有關(guān)概念

2.4.3指令的取指令/執(zhí)行時序

2.4.4訪問片外存儲器的操作時序【重點(diǎn)與難點(diǎn)】重點(diǎn)是時鐘電路的設(shè)計(jì)、時序有關(guān)的幾個概念及指令執(zhí)行時序。難點(diǎn)是訪問片外存儲器的操作時序。

2.4時鐘電路與時序2/2/202347時鐘電路有兩種方式：內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式時鐘周期（節(jié)拍）、狀態(tài)、機(jī)器周期、指令周期時鐘周期：Tosc=1/fosc1個機(jī)器周期=6個狀態(tài)周期=12個時鐘周期1條指令周期=1、2、4個機(jī)器周期指令的取指/執(zhí)行時序CPU執(zhí)行任何一條指令都分為取指令和執(zhí)行指令兩個階段。

ALE信號是用于鎖存地址的選通信號，由時鐘頻率的1/6。通常，在每個機(jī)器周期內(nèi)ALE信號出現(xiàn)兩次，時刻為S1P2-S2P1和S4P2-S5P1。每出現(xiàn)一次ALE信號，CPU進(jìn)行一次讀指令操作，但并不是每條指令在ALE信號生效時都能有效地讀取指令。

2.4時鐘電路與時序2/2/2023482.5.1復(fù)位與復(fù)位電路介紹

2.5.2單片機(jī)復(fù)位后的狀態(tài)【重點(diǎn)與難點(diǎn)】重點(diǎn)是復(fù)位電路和復(fù)位后各寄存器的初始狀態(tài)。難點(diǎn)是復(fù)位后各寄存器的初始狀態(tài)。

2.551系列單片機(jī)的復(fù)位電路

2/2/202349復(fù)位是一種操作，就是使CPU和系統(tǒng)中的其它部件都置為一個確定的初始狀態(tài)，并從這個初始狀態(tài)開始工作。

復(fù)位可以使死機(jī)狀態(tài)下的單片機(jī)重新啟動。

2.551系列單片機(jī)的復(fù)位電路

1.復(fù)位與復(fù)位電路

復(fù)位可分為上電復(fù)位、按鍵復(fù)位（外部復(fù)位）和內(nèi)部復(fù)位。外部復(fù)位就是使RST端上保持2個機(jī)器周期以上的高電平，內(nèi)部復(fù)位就是WDT產(chǎn)生的復(fù)位。

2/2/202350

2.551系列單片機(jī)的復(fù)位電路

上電復(fù)位和按鍵復(fù)位的電路

2.單片機(jī)復(fù)位后的狀態(tài)

單片機(jī)復(fù)位后，所有的內(nèi)部SFR和一些引腳都被賦予默認(rèn)值，SFR狀態(tài)如下表所示。ALE和PSEN引腳輸出高電平，即ALE==1，PC=0000H，單片機(jī)從起始地址0000H開始執(zhí)行程序。晶振為6MHz2/2/202351寄存器復(fù)位狀態(tài)寄存器復(fù)位狀態(tài)PC0000HTH000HACC00HTL000HB00HTH100HPSW00HTL100HSP07HTH200HDP00000HTL200HDP10000HTMOD00HP0～P3FFHT2MOD00HSCON00HTCON00HIP×××0000BT2CON00HIE0×××0000BRCAP1H00HWDTRST××××××××BRCAP2H00HAUXR×××00××0BAUXR1×××××××0B表2-7復(fù)位后片內(nèi)SFR的狀態(tài)2/2/202352第3章：指令系統(tǒng)和程序設(shè)計(jì)方法

3.1指令系統(tǒng)概述3.2尋址方式3.3數(shù)據(jù)傳送類指令3.4算術(shù)運(yùn)算類指令

3.8匯編語言程序設(shè)計(jì)3.5邏輯運(yùn)算類指令3.6位操作類指令3.7控制轉(zhuǎn)移類指令2/2/20235351系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)有七種尋址方式：立即尋址：MOVA，#30H；(A)←30H直接尋址：MOVA，30H；(A)←(30H)寄存器尋址：MOVA，Rn;（A）←（Rn）間接尋址：MOVA，@Ri；（A）←((Ri))位尋址:SETBPSW.3；(PSW.3)←1

變址尋址：

MOVCA，＠A+PC/MOVCA，＠A+DPTR相對尋址:JZrel

2/2/202354片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)傳送類指令:

1.以累加器A為目的操作數(shù)的指令（4條）

MOVA，Rn；（A）←（Rn），(n=0～7) MOVA，direct；（A）←（direct） MOVA，@Ri；（A）←（（Ri）），(i=0、1) MOVA，＃data；（A）←data

2.以寄存器Rn為目的操作數(shù)的指令（3條）

MOVRn，A；（Rn）←(A)，(n=0～7)MOVRn，direct；（Rn）←(direct)，(n=0～7)

MOVRn，＃data；（Rn）←data，(n=0～7)

4.以間接地址為目的操作數(shù)的指令（3條）

MOV@Ri，A；（（Ri））←（A）MOV@Ri，direct；（（Ri））←(direct)MOV@Ri，＃data；（（Ri））←data

3.3數(shù)據(jù)傳送類指令2/2/202355片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)傳送類指令:

3.以直接地址為目的操作數(shù)的指令（5條）

MOVdirect，A；（direct）←（A）MOVdirect，Rn；（direct）←（Rn），（n=0～7）MOVdirectl，direct2；(direct1)←（direct2）MOVdirect，＠Ri；(direct)←((Ri))，（i=0、1）MOVdirect，＃data；(direct)←data5.十六位數(shù)據(jù)的傳遞指令（1條）

MOVDPTR，＃data16；（DPTR）←data16

指令功能：將16位立即數(shù)送入DPTR，高8位送入DPH，低8位送入DPL。2/2/202356訪問外部RAM數(shù)據(jù)傳送指令:

MOVXA，@Ri；（A）←（（Ri））讀操作MOVX@Ri，A；（（Ri））←（A）寫操作MOVXA，@DPTR；（A）←（（DPTR））讀MOVX@DPTR，A；（（DPTR））←（A）寫程序存儲器向A傳送數(shù)據(jù)指令:共有2條，又稱為查表指令屬于變址尋址指令，用于從ROM中查找數(shù)據(jù)。指令的格式為：MOVCA，＠A十DPTR；（A）←((A)十(DPTR))MOVCA，＠A十PC；（PC）←(PC)十1，（A）←((A)十(PC))2/2/202357堆棧操作指令:

共有2條，對應(yīng)進(jìn)棧和出棧兩種操作指令的格式為：PUSHdirect；（SP）←（SP）+1，(SP)←(direct)POPdirect；（direct）←(SP)，（SP）←（SP）-1堆棧操作特點(diǎn)是“先進(jìn)后出”主要作用是保護(hù)斷點(diǎn)和恢復(fù)現(xiàn)場。數(shù)據(jù)交換指令1.字節(jié)交換指令（XCH，Exchange

3條）

XCHA，Rn；（A）←→（Rn）XCHA，@Ri；（A）←→（（Ri））XCHA，direct；（A）←→（direct）2.半字節(jié)交換指令（1條）

XCHDA，@Ri；(A)3～0←→((Ri))3～03.累加器A高低半字節(jié)交換指令（1條）

SWAPA；(A)7～4←→(A)3～0

2/2/202358算術(shù)運(yùn)算類指令:共有24條，包括加、減、乘、除4種基本算術(shù)運(yùn)算指令，運(yùn)算的結(jié)果將使PSW的相應(yīng)標(biāo)志位置1或清0。

加法指令1.不帶進(jìn)位位的加法指令（ADD，Addition4條）

ADDA，Rn ；（A）←（A）+（Rn） ADDA，direct ；（A）←（A）+（direct） ADDA，@Ri；（A）←（A）+（（Ri）） ADDA，#data；（A）←（A）+#data

3.4算術(shù)運(yùn)算類指令2/2/202359使用加法指令時，運(yùn)算結(jié)果對PSW中各標(biāo)志位的影響：（1）如果位7有進(jìn)位，則進(jìn)位標(biāo)志Cy置1，否則Cy清0。（2）如果位3有進(jìn)位，輔助進(jìn)位標(biāo)志Ac置1，否則Ac清0。（3）如果位6有進(jìn)位，而位7沒有進(jìn)位，或者位7有進(jìn)位，而位6沒有進(jìn)位，則溢出標(biāo)志位OV置1，否則OV清0。2.帶進(jìn)位加法指令（ADDC，4條）ADDCA，Rn；（A）←（A）+（Rn）+（CY）ADDCA，direct；（A）←（A）+（direct）+（CY）ADDCA，@Ri；（A）←（A）+（（Ri））+（CY）ADDCA，#data；（A）←（A）+data+（CY）說明：指令運(yùn)行對于標(biāo)志位的影響與不帶進(jìn)位加法指令相同。

帶進(jìn)位加法指令A(yù)DDC常用于完成“多字節(jié)運(yùn)算”2/2/2023603.增量指令（INC，Increase5條）INC A ；（A）←（A）+1影響PINC Rn ；（Rn）←（Rn）+1INC direct；（direct）←（direct）+1INC @Ri ；（（Ri））←（（Ri））+1INC DPTR ；（DPTR）←（DPTR）+14.十進(jìn)制調(diào)整指令（DecimalAdjustforAddition

1條）DAA注意：（1）這條指令必須緊跟在ADD或ADDC指令之后，對加法指令的結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，且這里的ADD或ADDC的操作是對壓縮的BCD碼表示的數(shù)進(jìn)行運(yùn)算。（2）DA指令不影響溢出標(biāo)志。2/2/2023611.帶借位減法指令（SUBB，SubtractwithBorrow4條）SUBBA，#data；（A）←（A）－data－CySUBBA，Rn；（A）←（A）－（Rn）－CySUBBA，direct；（A）←（A）－（direct）－CySUBBA，@Ri；（A）←（A）－（（Ri））－Cy2.減1指令（DEC，

Decrease4條）DECA；（A）←（A）－1DECRn；（Rn）←（Rn）－1DECdirect；（direct）←（direct）－1DEC@Ri；（（Ri））←（（Ri））－1對標(biāo)志位的影響和ADD相同。2/2/202362

功能：A和B中數(shù)相乘，乘積的低8位存于A中，高8位存于B中。指令執(zhí)行后對PSW的影響如下： （1）若乘積大于255，OV=1；否則OV=0； （2）Cy總是為“0”。P受累加器A中的內(nèi)容影響。乘法指令（MUL，Multiplication） MUL AB；（B）(A)←（A）×（B）功能：A中的數(shù)除以B中數(shù)，商放在A中，余數(shù)放在B中。指令執(zhí)行對PSW的影響如下：（1）Cy、OV，均清“0”（2）若（B）=0（即除數(shù)為0時），則存放結(jié)果的A、B中的內(nèi)容不定，則溢出標(biāo)志位OV置1。P隨累加器A中的內(nèi)容變化。

除法指令（DIV，Division）DIVAB；（A）←（A/B）的商，（B）←（A/B）的余數(shù)）2/2/202363

邏輯運(yùn)算指令共24條，涉及累加器A時，影響P，但對AC、OV及CY沒有影響。1.累加器清“0”（CLR，Clear1條） CLRA；（A）←02.累加器按位取反指令（CPL，Complment1條） CPLA；(A)←（/A）3.循環(huán)移位指令（4條）RLA；將A的內(nèi)容循環(huán)左移1位RRA；循環(huán)右移1

RLCA；帶Cy循環(huán)左移1RRCA；帶Cy循環(huán)右移1位3.5邏輯運(yùn)算類指令2/2/202364

1.邏輯“與”操作指令（6條）具有對某位清0的作用ANL A，Rn ；（A）←

（A）∧（Rn）ANL A，direct ；（A）←

（A）∧（direct）ANL A，@Ri ；（A）←

（A）∧（（Ri））ANL A，#data ；（A）←

（A）∧dataANL direct，A ；（direct）←

（direct）∧（A）ANLdirect，#data；（direct）←（direct）∧data2.邏輯“或”操作指令（6條）具有對某位置1的作用ORL A，Rn ；（A）←

（A）∨（Rn）ORL A，direct ；（A）←

（A）∨（direct）ORL A，@Ri ；（A）←

（A）∨（（Ri））ORL A，#data ；（A）←

（A）∨dataORL direct，A ；（direct）←

（direct）∨（A）ORL direct，#data；（direct）←

（direct）∨data2/2/202365

3.邏輯異或指令（6條）對某些位進(jìn)行取反，其它位保持不變的作用；與“1”相異或?qū)ο鄳?yīng)位取反；與“0”相“異或”則保留相應(yīng)位不變。XRL A，Rn ；XRL A，direct ；XRL A，@Ri ；XRL A，#data ；XRL direct，A ；XRL direct，#data；

位變量傳送指令有互逆的2條，可實(shí)現(xiàn)進(jìn)位位C與某直接尋址位bit間內(nèi)容的傳送。MOV C，bit ；（CY）←

（bit）MOV bit，C ；（bit）←

（CY）2/2/202366位變量邏輯操作指令：位變量邏輯“與”和邏輯“或”，共有4條指令。

ANLC，bit ；（Cy）←（Cy）∧（bit）ANLC，/bit ；（Cy）←（Cy）∧（/bit）ORLC，bit ；（Cy）←（Cy）∨（bit）ORLC，/bit ；（Cy）←（Cy）∨（/bit）注意：位變量邏輯運(yùn)算中無邏輯異或（XRL)。CPLbit；SETBC；SETBbit；

CLRC；CLRbit；CPLC；位變量修改指令分別是對位進(jìn)行清0、置1和取反指令。2/2/2023673.7控制轉(zhuǎn)移類指令

轉(zhuǎn)移類指令的共同特點(diǎn)是可以改變程序執(zhí)行的順序，使CPU轉(zhuǎn)移到另一處執(zhí)行程序，或者是繼續(xù)順序地執(zhí)行程序。無論是哪一類指令，執(zhí)行后都將改變程序計(jì)數(shù)器PC的值。

轉(zhuǎn)移類指令分為四類：無條件轉(zhuǎn)移、條件轉(zhuǎn)移、調(diào)用指令及返回指令，共計(jì)有21條指令，另外還有一條NOP指令。除NOP指令執(zhí)行時間為一個機(jī)器周期外，其它轉(zhuǎn)移指令的執(zhí)行時間都是兩個機(jī)器周期。2/2/2023683.7.3調(diào)用與返回指令3.返回指令（2條）（1）子程序的返回 RET；PC15～PC8←（SP），（SP）←（SP）－1 ；PC7～PC0←（SP），（SP）←（SP）－1

功能：RET(Return)指令從堆棧中取出16位斷點(diǎn)地址送回PC，使子程序返回主程序。（2）中斷返回指令 RETI；PC15～PC8←（SP），（SP）←（SP）－1 ；PC7～PC0←（SP），（SP）←（SP）-1

功能：RETI(ReturnforInterrupt)將堆棧頂部2字節(jié)的內(nèi)容送到PC中，該指令用于中斷服務(wù)程序的末尾。與RET指令不同之處，RET1指令清除了中斷響應(yīng)時被置1的相關(guān)內(nèi)部寄存器的狀態(tài)。2/2/2023691.ORG（ORiGin）匯編起始地址命令格式：ORG16位絕對地址或表達(dá)式功能：規(guī)定程序塊或數(shù)據(jù)塊存放的起始地址。例如：ORG2000HSTART：MOVA,#00H ┋規(guī)定標(biāo)號START代表地址為2000H開始。在一個源程序中，可多次使用ORG指令，來規(guī)定不同的程序段的起始地址。但是，地址必須由小到大排列，地址不能交叉、重疊。如程序段前無ORG偽指令，則匯編得到的目標(biāo)程序?qū)?000H開始。

1.匯編起始地址例如： ORG2000H ┇ORG2500H ┇ORG3000H ┇錯誤：ORG 2500H┇

ORG 2000H┇

ORG 3000H

┇

2/2/202370END(ENDofassembly)匯編終止命令格式：END功能：匯編語言源程序的結(jié)束標(biāo)志，用于終止源程序的匯編工作。在整個源程序中只能有一條END命令，且位于程序的最后。如果END出現(xiàn)在程序中間，其后的源程序，將不進(jìn)行匯編處理。2.匯編結(jié)束命令

2/2/202371格式：[標(biāo)號:]DB8位字節(jié)數(shù)據(jù)表功能：用于從指定的地址開始，在程序存儲器連續(xù)單元中定義字節(jié)數(shù)據(jù)。常用于存放數(shù)據(jù)表格。說明：字節(jié)數(shù)據(jù)可以是1個字節(jié)的常數(shù)或字符，或用逗號分開的字符串，或用引號括起來的字符串。例如：ORG 2001HDB 40H，24，“C”，“B”；匯編后(2001H)=40H(2002H)=18H(十進(jìn)制數(shù)24)(2003H)=43H(字符“C”的ASCII碼)(2004H)=42H(字符“B”的ASCII碼)顯然，DB功能是從指定單元開始定義（存儲）若干字節(jié)，十進(jìn)制數(shù)自然轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)，字母按ASCII碼存儲。3．定義字節(jié)命令2/2/202372第4章：中斷系統(tǒng)

4.1中斷系統(tǒng)概述4.251系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)4.3

中斷處理過程4.4中斷系統(tǒng)應(yīng)用2/2/2023734.1中斷系統(tǒng)概述引起中斷的原因稱為中斷源。中斷源提出的服務(wù)請求稱為中斷請求。原來正在運(yùn)行的程序稱為主程序，主程序被斷開的位置（地址）稱為斷點(diǎn)。中斷處理包括4個步驟：中斷請求、中斷響應(yīng)、中斷處理和中斷返回。CPU響應(yīng)中斷請求時，將先把斷點(diǎn)處的PC值壓入堆棧保存起來，這個過程稱為保護(hù)斷點(diǎn)。（恢復(fù)斷點(diǎn)：執(zhí)行RETI指令）在中斷服務(wù)程序開始，由用戶把相關(guān)寄存器和標(biāo)志位的狀態(tài)也壓入堆棧保存起來，這稱為保護(hù)現(xiàn)場。（恢復(fù)現(xiàn)場）2/2/2023744.251系列單片機(jī)的中斷系統(tǒng)2/2/202375中斷控制（1）定時器控制寄存器TCON（2