單片機(jī)原理第1,2章

單片機(jī)原理與應(yīng)用第1章緒論學(xué)習(xí)要求掌握單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)，包括：片內(nèi)資源與應(yīng)用指令系統(tǒng)和編程接口技術(shù)學(xué)習(xí)方法理解：理解芯片內(nèi)資源，指令功能記憶芯片的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用功能每一條指令的格式和功能并行、串行擴(kuò)展方法接口應(yīng)用技術(shù)實(shí)踐 加深對(duì)知識(shí)的理解和記憶，真正掌握所學(xué)知識(shí)。單片機(jī)原理課程教學(xué)安排課堂教學(xué)：第1-8章，第9章，第10章。上機(jī)實(shí)習(xí)：6~7次考核形式：考試（閉卷）最終成績(jī)構(gòu)成：考試（80%）+平時(shí)（20%）其中，平時(shí)成績(jī)由上課考勤、作業(yè)以及上機(jī)實(shí)習(xí)表現(xiàn)三部分決定。實(shí)踐單片機(jī)技術(shù)是軟硬件結(jié)合的技術(shù)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅需要設(shè)計(jì)硬件電路，也需要編寫(xiě)軟件程序。開(kāi)發(fā)者應(yīng)該借助現(xiàn)代的設(shè)計(jì)調(diào)試手段，建立必要的軟硬件環(huán)境。硬件：PC機(jī)、仿真器和實(shí)驗(yàn)板軟件：開(kāi)發(fā)軟件Keil，設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)PROTEUS1.1單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域計(jì)算機(jī)的發(fā)展1946年，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)為了彈道設(shè)計(jì)的需要設(shè)計(jì)了世界上第一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)。根據(jù)計(jì)算機(jī)所采用的電子器件的發(fā)展，可以將計(jì)算機(jī)的發(fā)展分為四個(gè)階段（或稱為四代），即電子管、晶體管、中小規(guī)模集成電路、大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路。發(fā)展趨勢(shì)：速度、存儲(chǔ)器容量及軟件性能不斷提高，體積減小，價(jià)格降低。1.1單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域相關(guān)概念傳統(tǒng)上，根據(jù)功能與體積大小，可以將計(jì)算機(jī)劃分為：巨型計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)、中型計(jì)算機(jī)、小型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)。微型計(jì)算機(jī)：以微處理器為核心，配上由大規(guī)模集成電路制作的只讀存儲(chǔ)器（ROM）、讀寫(xiě)存儲(chǔ)器（RAM）、輸入/輸出接口電路及系統(tǒng)總線等所組成的計(jì)算機(jī)。微型計(jì)算機(jī)組成結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件微型計(jì)算機(jī)（主機(jī)）微處理器

(CPU)軟件外圍設(shè)備運(yùn)算器控制器存儲(chǔ)器

(內(nèi)存)RAMROM外部設(shè)備輔助設(shè)備

輸入設(shè)備(鍵盤(pán)、掃描儀、語(yǔ)音識(shí)別儀…)

輸出設(shè)備(顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、…)

輔助存儲(chǔ)器(磁帶、磁盤(pán)、光盤(pán))輸入/輸出接口(PIO、SIO、CTC、ADC、DAC…)(I/O接口)

總線(AB、DB、CB)系統(tǒng)軟件(操作系統(tǒng)，編輯、編譯程序，故障診斷,監(jiān)控程序…)應(yīng)用軟件(科學(xué)計(jì)算，工業(yè)控制，數(shù)據(jù)處理…)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言(機(jī)器語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言、高級(jí)語(yǔ)言)電源電路時(shí)鐘電路什么是單片機(jī)單片機(jī)：亦稱單片微型計(jì)算機(jī)（Single-ChipMicrocomputer）。

是將微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（只讀存儲(chǔ)器ROM和隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM）、總線、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、輸入/輸出接口（I/O）和其他多種功能器件集成在一塊芯片上構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)。PLCC(PlasticLeadedChipCarrier)塑封J引線芯片封裝DIP(DoubleIn-line)雙列直插式封裝單片機(jī)的特點(diǎn)性價(jià)比高。應(yīng)用廣泛，生產(chǎn)批量大、。集成度高，體積小。有很高的可靠性?？刂颇芰?qiáng)。低功耗。工作電壓大多為2～4伏特，電流幾百微安，功耗很低，適用于便攜式系統(tǒng)。系統(tǒng)擴(kuò)展、系統(tǒng)配置較典型、規(guī)范。豐富的通信接口：如異步串行口SCI、同步串行口SPI、I2C、CAN總線、甚至USB接口或以太網(wǎng)接口。單片機(jī)的應(yīng)用主要應(yīng)用于測(cè)控領(lǐng)域。單片機(jī)使用時(shí)，通常是處于測(cè)控系統(tǒng)的核心地位并嵌入其中，所以國(guó)際上通常把單片機(jī)稱為嵌入式控制器（EMCU，EmbeddedMicroControllerUnit），或微控制器（MCU，MicroControllerUnit）。我國(guó)習(xí)慣于使用“單片機(jī)”這一名稱。單片機(jī)是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展史上的一個(gè)重要里程碑，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)正式形成了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩大分支。單片機(jī)的分類按照其用途分為通用型和專用型兩大類通用型：內(nèi)部可開(kāi)發(fā)的資源（如存儲(chǔ)器、I/O等各種外圍功能部件等）可以全部提供給用戶。用戶可根據(jù)需要，設(shè)計(jì)以通用單片機(jī)芯片為核心，配以外圍接口電路及其它外圍設(shè)備，并編寫(xiě)相應(yīng)軟件來(lái)滿足各種不同需要的測(cè)控系統(tǒng)。專用型：專門(mén)針對(duì)某些產(chǎn)品的特定用途而制作的單片機(jī)。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)化、可靠性和成本的最佳化等方面綜合考慮。單片機(jī)的分類根據(jù)字長(zhǎng)：4位單片機(jī)、8位單片機(jī)、16位單片機(jī)和32位單片機(jī)。根據(jù)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器：ROM型，EPROM型，E2PROM型，F(xiàn)lashMemory型。單片機(jī)的發(fā)展第一階段（1974年～1976年）：?jiǎn)纹瑱C(jī)初級(jí)階段因工藝限制，單片機(jī)采用雙片的形式而且功能比較簡(jiǎn)單。1974年12月，仙童公司推出了8位的F8單片機(jī)，實(shí)際上只包括了8位CPU、64BRAM和2個(gè)并行口。第二階段（1976-1978）：低性能單片機(jī)階段。制造工藝落后（使用NMOS工藝），速度低，功耗大，集成度低，片內(nèi)資源較少。代表產(chǎn)品：Intel公司的MCS-48系列。片內(nèi)集成8位CPU（有的還是4位的CPU），只有并行接口，無(wú)串行接口，有1個(gè)8位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，最多只有2個(gè)中斷源，1KB或2KB的ROM，64B或128B的RAM，尋址范圍不大于4KB。第三階段（1978-1982）：?jiǎn)纹瑱C(jī)發(fā)展和完善階段采用CMOS工藝，并逐漸被高速低功耗的HMOS工藝代替。代表產(chǎn)品有Intel公司的MCS-51系列，Motorola公司的MC6805系列，TI公司的TMS7000系列等。奠定了典型的單片機(jī)通用體系結(jié)構(gòu):完善的外部總線。MCS-51設(shè)置了經(jīng)典的8位單片機(jī)的總線結(jié)構(gòu)，包括8位數(shù)據(jù)總線、16位地址總線、控制總線及具有很多機(jī)通信功能的串行通信接口。CPU外圍功能單元的集中管理模式。體現(xiàn)工控特性的位地址空間及位操作方式。指令系統(tǒng)趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。單片機(jī)的發(fā)展單片機(jī)的發(fā)展第四階段（1982-今）：8位單片機(jī)鞏固發(fā)展及16位單片機(jī)推出階段Intel公司的MCS–96系列單片機(jī)，將一些用于測(cè)控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程序運(yùn)行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納入片中，體現(xiàn)了單片機(jī)的微控制器特征。32位單片機(jī)：更高的集成度，數(shù)據(jù)處理速度快，性能優(yōu)越。20世紀(jì)90年代，單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域全面深入地發(fā)展和應(yīng)用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強(qiáng)運(yùn)算能力的通用型單片機(jī)，以及小型廉價(jià)的專用型單片機(jī)。單片機(jī)的性能不斷完善提高，種類和型號(hào)大量增加，正朝著面向多用戶、多層次和多規(guī)格方向發(fā)展。單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)高性能化

高性能化，主要是指進(jìn)一步改進(jìn)CPU的性能，提高指令運(yùn)算速度增加字長(zhǎng)采用RISC結(jié)構(gòu)采用流水線技術(shù)現(xiàn)在CPU的處理速度最高者已達(dá)100MIPS，進(jìn)一步增強(qiáng)了位處理功能、中斷和定時(shí)控制功能。單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)大容量化—存儲(chǔ)器的發(fā)展加大存儲(chǔ)容量。片內(nèi)程序存儲(chǔ)器容量達(dá)128KB甚至更多。（以往單片機(jī)內(nèi)的ROM為1KB－4KB，RAM為64~128B）。采用大容量Flash存儲(chǔ)器作為程序存儲(chǔ)器?？刹挥猛鈹U(kuò)展程序存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。程序存儲(chǔ)空間的擴(kuò)大，還使得單片機(jī)可以嵌入實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)如RTOS（Real-TimeOperatingSystem--實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)）等，提高了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)效率和處理能力，簡(jiǎn)化了復(fù)雜系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)難度。單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)多功能化：片內(nèi)I/O的改進(jìn)增加并行口驅(qū)動(dòng)能力，以減少外部驅(qū)動(dòng)芯片。有的單片機(jī)可以直接輸出大電流和高電壓，以便能直接驅(qū)動(dòng)LED和VFD（熒光顯示器）。增加了各種總線接口，如I2C總線、USB總線、SPI總線以及支持TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)接口，為構(gòu)成分布式、網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)提供方便條件。在線調(diào)試現(xiàn)在有些新型單片機(jī)已經(jīng)具備使用JTAG(JointTestActionGroup--聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)小組)接口的在線調(diào)試功能，開(kāi)發(fā)工具更加智能化，方便了用戶的開(kāi)發(fā)。單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)低功耗化

CMOS化，功耗小，配置有等待狀態(tài)、睡眠狀態(tài)、關(guān)閉狀態(tài)等工作方式。消耗電流僅在μA或nA量級(jí)，適于電池供電的便攜式、手持式的儀器儀表以及其它消費(fèi)類電子產(chǎn)品。外圍電路內(nèi)裝化

眾多外圍電路全部裝入片內(nèi)，即系統(tǒng)的單片化是目前發(fā)展趨勢(shì)之一。例如，美國(guó)Cygnal公司的C8051F0208位單片機(jī)，內(nèi)部采用流水線結(jié)構(gòu)，大部分指令的完成時(shí)間為1或2個(gè)時(shí)鐘周期，峰值處理能力為25MIPS。片上集成有8通道A/D、兩路D/A、兩路電壓比較器，內(nèi)置溫度傳感器、定時(shí)器、可編程數(shù)字交叉開(kāi)關(guān)和64個(gè)通用I/O口、電源監(jiān)測(cè)等。1.2常用單片機(jī)系列介紹Intel：MCS-48，MCS-51，MCS-96系列TI:MSP430系列Atmel：AT89C51，AT89C52系列Motorola：68HC05，68HC08系列Microship：PIC系列Zilog：eZ80，eZ8系列Intel公司MCS-51系列單片機(jī)1976年推出MCS－48系列單片機(jī)20世紀(jì)80年代推出高檔8位單片機(jī)MCS-51系列，該系列是世界上使用量最大、應(yīng)用最廣泛的幾種單片機(jī)之一。MCS-51系列單片機(jī)又可分為：基本型的51子系列和增強(qiáng)型的52子系列兩大類。51子系列主要有8031、8051、8751等機(jī)型。它們的指令系統(tǒng)與芯片引腳完全兼容，差別僅在于片內(nèi)有無(wú)ROM或EPROM。52子系列主要有8032、8052、8752等機(jī)型。52子系列與51子系列的主要不同之處在于：片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器增至256字節(jié)；片內(nèi)程序存儲(chǔ)器增至8KB(8032無(wú)片內(nèi)程序)；有3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，6個(gè)中斷源。其它性能均與51子系列相同。Intel公司MCS-51系列單片機(jī)Atmel公司AT89系列單片機(jī)ATMEL公司是世界上高級(jí)半導(dǎo)體產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和行銷的領(lǐng)先者，產(chǎn)品包括了微處理器、可編程邏輯器件、非易失性存儲(chǔ)器、安全芯片、混合信號(hào)及RF射頻集成電路。其生產(chǎn)的AT89系列單片機(jī)以8051為內(nèi)核，分為標(biāo)準(zhǔn)型（以AT89C51為代表）、低檔型（以AT89C2051為代表）和高檔型（以AT89S51為代表）三大類。ATMEL生產(chǎn)的單片機(jī)除了有與MCS-51兼容的AT89系列，還有與MCS-51不兼容的AVR系列RISC結(jié)構(gòu)單片機(jī)，AVR單片機(jī)是一種高速、低功耗的單片機(jī)產(chǎn)品，端口有較強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)負(fù)載能力。1．工業(yè)檢測(cè)與控制主要應(yīng)用：工業(yè)過(guò)程控制、智能控制、設(shè)備控制、數(shù)據(jù)采集和傳輸、測(cè)試、測(cè)量、監(jiān)控等。在工業(yè)自動(dòng)化的領(lǐng)域中，機(jī)電一體化技術(shù)將發(fā)揮愈來(lái)愈重要的作用，在這種集機(jī)械、微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體的綜合技術(shù)（如機(jī)器人技術(shù)）中，單片機(jī)發(fā)揮著非常重要的作用。2．儀器儀表目前對(duì)儀器儀表的自動(dòng)化和智能化要求越來(lái)越高。單片機(jī)的使用有助于提高儀器儀表的精度和準(zhǔn)確度，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減小體積而易于攜帶和使用，加速儀器儀表向數(shù)字化、智能化、多功能化方向發(fā)展。2727單片機(jī)的應(yīng)用3．消費(fèi)類電子產(chǎn)品例如，洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、電風(fēng)扇、電視機(jī)、微波爐、加濕機(jī)、消毒柜等。嵌入了單片機(jī)后，功能和性能大大提高，并實(shí)現(xiàn)智能化、最優(yōu)化控制。4．通訊在調(diào)制解調(diào)器、各類手機(jī)、傳真機(jī)、程控電話交換機(jī)、信息網(wǎng)絡(luò)及各種通訊設(shè)備中，單片機(jī)也已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。5．武器裝備在現(xiàn)代化的武器裝備中，如飛機(jī)、軍艦、坦克、導(dǎo)彈、魚(yú)雷制導(dǎo)、智能武器裝備、航天飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，都有單片機(jī)嵌入其中。28286．各種終端及計(jì)算機(jī)外部設(shè)備計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)終端（如銀行終端）以及計(jì)算機(jī)外部設(shè)備（如打印機(jī)、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、繪圖機(jī)、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)等）中都使用了單片機(jī)作為控制器。7．汽車電子設(shè)備已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各種汽車電子設(shè)備中，如汽車安全系統(tǒng)、汽車信息系統(tǒng)、智能自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、衛(wèi)星汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、汽車緊急請(qǐng)求服務(wù)系統(tǒng)、汽車防撞監(jiān)控系統(tǒng)、汽車自動(dòng)診斷系統(tǒng)以及汽車黑匣子等。8．分布式多機(jī)系統(tǒng)在較復(fù)雜多節(jié)點(diǎn)的測(cè)控系統(tǒng)中，常采用分布式多機(jī)系統(tǒng)。2929第2章89C51系列單片機(jī)的

結(jié)構(gòu)及原理2.189C51單片機(jī)的主要特性51系列單片機(jī)一般可分為（書(shū)P7）普通型：80C31，80C51，87C51，89C51等增強(qiáng)型：80C32，80C52，87C52，89C52等89C51特性由運(yùn)算器和控制器組成的8位微處理器（CPU）內(nèi)部時(shí)鐘電路4KB的片內(nèi)程序存儲(chǔ)器（ROM）128B片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）64K片外程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器控制電路兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0、T14個(gè)8位并行口（P0～P3），共32根I/O口線89C51特性5個(gè)中斷源，可編程為兩個(gè)優(yōu)先級(jí)一個(gè)全雙工串行通信接口21個(gè)特殊功能寄存器（SFR）有節(jié)電工作方式2.2內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)89C51單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)：p8圖2-1有8個(gè)部件組成，CPU、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口、可編程串行口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)和特殊功能寄存器。內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖：p82-2單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)CPU：?jiǎn)纹瑱C(jī)的最核心部分,它是整個(gè)單片機(jī)的控制和指揮中心,完成所有的計(jì)算和控制任務(wù)。程序存儲(chǔ)器：用于存放單片機(jī)的程序。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：用于存放內(nèi)部待處理的數(shù)據(jù)和處理后的結(jié)果。并口和串口:數(shù)據(jù)傳輸通道，方便CPU從芯片外部取得待處理的對(duì)象及將處理結(jié)果送到芯片外部。單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)中斷控制邏輯:處理臨時(shí)到達(dá)的突發(fā)事件。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器:完成對(duì)外部輸入脈沖的計(jì)數(shù)或者根據(jù)內(nèi)部的時(shí)鐘及定時(shí)設(shè)置，周期性的產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)。內(nèi)部總線：內(nèi)部CPU與程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、并行I/O接口、串行I/O接口和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器之間都是通過(guò)內(nèi)部總線聯(lián)系在一起。MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部詳細(xì)結(jié)構(gòu)如下圖所示：2.389C51的引腳功能5種封裝引腳圖引腳功能1.電源類引腳VSS（20腳）：電源的接地端VCC（40腳）：芯片工作電源的輸入端，5V2.時(shí)鐘振蕩電路引腳XTAL1（19腳）和XTAL2（18腳）的內(nèi)部是一個(gè)振蕩電路。當(dāng)使用內(nèi)部振蕩電路時(shí)在這兩個(gè)管腳上外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。引腳功能3.輸入/輸出引腳：P0，P1，P2，P3共四個(gè)8位并行I/O口。4.控制信號(hào)引腳（4個(gè)）ALE：地址鎖存允許信號(hào)輸出端/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端/EA：訪問(wèn)內(nèi)部/外部程序存儲(chǔ)器選擇控制信號(hào)RESET：復(fù)位信號(hào)輸入端三總線P9，圖2-3（B）地址總線：16位，可尋址64K，由P0口（A0~A7）,P2口（A8~A15）組成數(shù)據(jù)總線：8位，由P0口提供控制總線：由P3口的部分引腳實(shí)現(xiàn)（/RD,/WR)及RESET，/EA，/PSEN，ALE4根獨(dú)立控制線總線結(jié)構(gòu)單片機(jī)工作原理單片機(jī)在電路連接無(wú)誤后，將程序下載到單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器中，單片機(jī)系統(tǒng)就可以上電工作了。上電復(fù)位后，從存儲(chǔ)器的0000H單元開(kāi)始取指令，并執(zhí)行指令。點(diǎn)亮最小單片機(jī)系統(tǒng)按圖連線，上電工作后，點(diǎn)亮一個(gè)發(fā)光二極管。由圖可見(jiàn)，當(dāng)P2.0引腳輸出低電平時(shí)，發(fā)光二極管上有電流流過(guò)，發(fā)光二極管發(fā)光。程序：ORG0000HMOVP2,#11111110BAJIMP$END2.4主要組成部分存儲(chǔ)器，CPU，I/O一、CPU單片機(jī)的核心部分，包括運(yùn)算器和控制器。運(yùn)算器：主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送，數(shù)據(jù)的算術(shù)和邏輯運(yùn)算，位變量處理等?？刂破鳎航y(tǒng)一指揮和控制計(jì)算機(jī)工作的部件二、存儲(chǔ)器89C51可尋址范圍64KB(16位地址線)89C51

有4個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)空間：64K字節(jié)程序存儲(chǔ)器空間128字節(jié)內(nèi)部RAM128字節(jié)內(nèi)部特殊功能寄存器空間64K外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間89C51單片機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)程序存儲(chǔ)器

用于存放程序，常數(shù)和表格。片內(nèi)ROM4KB，片外ROM64KB。地址空間0000H~FFFFH。EA接+5V，若PC<=0FFFH，訪問(wèn)片內(nèi)ROM；若PC>0FFFH，訪問(wèn)片外ROM（片內(nèi)ROM被忽略）。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器128BRAM，地址00H~7FH。從功能和用途可以劃分為三個(gè)區(qū)域：工作寄存器區(qū)：00H~1FH，4組工作寄存器。每組有R0~R7共8個(gè)工作寄存器。位尋址區(qū)：20H~2FH，不僅可以字節(jié)尋址，8個(gè)字節(jié)的每一位都可以位尋址用戶RAM區(qū)：30H~7FH，可用作堆?；驍?shù)據(jù)緩沖器。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器工作寄存器區(qū)任一時(shí)刻CPU只能使用其中的一組寄存器由程序狀態(tài)字寄存器PSW中RS1，RS0位的狀態(tài)組合來(lái)決定。特點(diǎn)：用寄存器直接尋址，指令數(shù)量多，均為單周期，執(zhí)行快，在某一時(shí)刻，只能選用一個(gè)工作寄存器組。提高現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)的速度，主程序用一組，進(jìn)入子程序或中斷服務(wù)程序切換用一組，返回時(shí)重新切換回原來(lái)的那組。片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器位尋址區(qū)位地址范圍00H~7FH,地址范圍20H~2FH位地址表示方法：位地址，字節(jié)地址.位位地址與字節(jié)地址的轉(zhuǎn)換關(guān)系位地址=(字節(jié)地址-20H)*8+Di的i值片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用戶RAM區(qū)30H~7FH，可用作堆?；驍?shù)據(jù)緩沖器。若用作堆棧，后進(jìn)先出。可用于保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)和斷點(diǎn)地址。堆棧指針sp，指示棧頂?shù)奈恢?。堆棧操作指令進(jìn)棧指令push；(sp)+1 sp，數(shù)據(jù)進(jìn)棧出棧指令pop; 數(shù)據(jù)出棧，(sp)-1sp堆棧指針的初始化51的堆棧與8086堆棧的比較？特殊功能寄存器離散地分布在80H~FFH中，21個(gè)是MCS-51單片機(jī)中各個(gè)功能部件所對(duì)應(yīng)的寄存器用以存放相應(yīng)功能部件的控制命令、狀態(tài)或數(shù)據(jù)的區(qū)域。與片內(nèi)RAM統(tǒng)一編址（未占用的地址單元無(wú)定義）?？梢晕粚ぶ罚ú糠郑?，也可以字節(jié)尋址。其中，帶*號(hào)的（能被8整除）寄存器即可字節(jié)尋址又可位尋址。編程中，可使用符號(hào)，也可使用地址?？晌粚ぶ返目捎梦环?hào)，可用位地址，也可用“字節(jié)地址.位”，還可用“寄存器名.位”符號(hào)單元地址名稱位地址符號(hào)地址*AE0H累加器ACC.7～ACC.0E7H～E0H*BF0H乘法寄存器B.7～B.0F7H～F0H*PSWD0H程序狀態(tài)字PSW.7～PSW.0D7H～D0HSP81H堆棧指針

DPL82H數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器指針(低8位)

DPH83H數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器指針(高8位)

*IEA8H中斷允許控制器IE.7～I(xiàn)E.0AFH～A8H*IPB8H中斷優(yōu)先控制器IP.7～I(xiàn)P.0BFH～B8H*P080H通道0P0.7～P0.087H～80H*P190H通道1P1.7～P1.097H～90H*P2A0H通道2P2.7～P2.0A7H～A0H*P3B0H通道3P3.7～P3.0B7H～B0HPCON87H電源控制及波特率選擇

*SCON98H串行口控制SCON.7～SCON.09FH～98HSBUF99H串行數(shù)據(jù)緩沖器

*TCON88H定時(shí)控制TCON.7～TCON.08FH～88HTMOD89H定時(shí)器方式選擇

TL08AH定時(shí)器0低8位

TL18BH定時(shí)器1低8位

TH08CH定時(shí)器0高8位

TH18DH定時(shí)器1高8位

CPU中使用的特殊功能寄存器程序計(jì)數(shù)器PC（不屬于SFR）16位，存放下一條將要從程序存儲(chǔ)器中取出的指令的地址。用戶無(wú)法對(duì)其進(jìn)行讀寫(xiě)，只能通過(guò)轉(zhuǎn)移、調(diào)用和返回等指令來(lái)改變其內(nèi)容?；镜墓ぷ鞣绞剑好咳〕?字節(jié)機(jī)器碼后，自動(dòng)加1執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時(shí)，被置入新的數(shù)值。CPU中使用的特殊功能寄存器累加器A8位，最常用的SFR。可用于存放操作數(shù)或運(yùn)算的中間結(jié)果。寄存器B8位，主要用于乘除法運(yùn)算。也可作為一般的寄存器使用。狀態(tài)字寄存器PSW8位，用于存放程序運(yùn)行的狀態(tài)信息。CPU中使用的特殊功能寄存器堆棧指針SP：指示棧頂?shù)刂?。?shù)據(jù)指針DPTR：16位寄存器，用來(lái)存放16位的存儲(chǔ)器地址，以實(shí)現(xiàn)對(duì)外部RAM的訪問(wèn)?？梢苑譃閮蓚€(gè)8位寄存器：DPH、DPL。與PC的比較？DPTR與PC的比較相同點(diǎn)：都是與地址有關(guān)的16位寄存器。作為地址寄存器時(shí)，PC與DPTR都通過(guò)P0，P2口（作為16為地址總線）輸出。不同點(diǎn)PC與程序存儲(chǔ)器有關(guān)，DPTR與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器有關(guān)；PC的輸出與ALE及/PSEN引腳有關(guān)，DPTR與ALE、/RD和/WR引腳有關(guān)。PC只能作為16位寄存器PC不可訪問(wèn)，其內(nèi)容變化與程序流程有關(guān)。小結(jié)存儲(chǔ)器空間在物理結(jié)構(gòu)上可分為四個(gè)空間： 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、片外程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器在邏輯上分為三個(gè)空間：片內(nèi)、片外統(tǒng)一的（地址編排是連續(xù)統(tǒng)一的）64K程序存儲(chǔ)器地址空間，片內(nèi)128B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間、片外64K的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間在訪問(wèn)三個(gè)不同的邏輯空間時(shí)，應(yīng)采用不同形式的指令，以產(chǎn)生不同存儲(chǔ)空間的選通信號(hào)。三、并行I/O口

基本功能P0：I/O口（系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)作為地址/數(shù)據(jù)總線口，分時(shí)復(fù)用）。P1：I/O口（特殊輸入/輸出線）P2：I/O口（系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)作為高8位地址總線口）P3：I/O口（特殊輸入/輸出線）作為I/O口使用時(shí)需注意的問(wèn)題P0口：字節(jié)地址為80H，位地址為80H～87H其8位口線具有完全相同但又相互獨(dú)立的邏輯電路當(dāng)控制線C=0時(shí)，MUX開(kāi)關(guān)向下，P0口作為普通I/O口使用。作為I/O口使用時(shí)需注意的問(wèn)題P0作為輸出口通過(guò)一條指令將數(shù)據(jù)寫(xiě)入P0的數(shù)據(jù)鎖存器，然后通過(guò)輸出驅(qū)動(dòng)器送到端口引腳。

MOVP0,A;累加器A中內(nèi)容送P0口讀端口。為適應(yīng)對(duì)口進(jìn)行“讀-修改-寫(xiě)”類指令的需要。

ANLP1,#0FH；讀P1鎖存器中數(shù)據(jù)，與立即數(shù)0FH進(jìn)行邏輯與操作后，將結(jié)果寫(xiě)回P1口。作為I/O口使用時(shí)需注意的問(wèn)題P0作為輸入口讀引腳。必須保證I/O口鎖存器為1，才能讀到I/O引腳上的情況。由于P0內(nèi)部沒(méi)有上拉電阻，每根口線必須外接上拉電阻。P1~P3口內(nèi)部有上拉電阻，不用外接。作為I/O口使用時(shí)需注意的問(wèn)題P1口的字節(jié)地址為90H，位地址為90H～97H，只能作為普通I/O口使用。作為I/O口使用時(shí)需注意的問(wèn)題P2口的字節(jié)地址為0A0H，位地址為0A0H～0A7H，可以作為普通I/O口或高8位地址線。作為I/O口使用時(shí)需注意的問(wèn)題P3口的字節(jié)地址為0B0H，位地址為0B0H～0B7H，可以作為普通I/O口或特殊輸入/輸出線。作為第二功能線使用P0口用作系統(tǒng)擴(kuò)展的地址/數(shù)據(jù)總線口（無(wú)須外接拉高電阻）。P0口分時(shí)輸出低8位地址A0~A7和傳送數(shù)據(jù)D0~D7。采用地址鎖存器，在ALE信號(hào)的作用下，將A0~A7鎖存起來(lái)。P0口低8位地址來(lái)源：PCL、DPL、R0、R1。作為第二功能線使用P2口作為系統(tǒng)擴(kuò)展的地址總線口，輸出高8位地址A8～A15。P2口高8位地址來(lái)源：CPU訪問(wèn)外部程序存貯器時(shí)，來(lái)源于PC的高8位。CPU訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存貯器時(shí)，來(lái)源于DPH。作為第二功能線使用系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，作為第二功能線使用。若擴(kuò)展片外程序存儲(chǔ)器，P2口輸出高8位地址，無(wú)法作為I/O口。不需要外接程序存儲(chǔ)器，只擴(kuò)展較小容量的片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，若只使用低8位地址線，P2就可以作為I/O口線。不需要外接程序存儲(chǔ)器，但擴(kuò)展的片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量超過(guò)256B，P2輸出高8位地址，不能作為I/O口線。2.5時(shí)鐘電路與CPU時(shí)序一、振蕩器和時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)。內(nèi)部時(shí)鐘方式。MCS-51單片機(jī)片內(nèi)有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入端和輸出端。把放大器與作為反饋元件的晶體振蕩器或陶瓷諧振器連接，就構(gòu)成了內(nèi)部自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。XTAL2XTAL1MCS-51C1C2CYS2.5時(shí)鐘電路與CPU時(shí)序外部時(shí)鐘方式：把外部已有的時(shí)鐘信號(hào)引入單片機(jī)內(nèi)。XTAL2XTAL1MCS-51+5VVSSTTL外部時(shí)鐘源2.5時(shí)鐘電路與CPU時(shí)序二、CPU的時(shí)序及有關(guān)概念振蕩周期、時(shí)鐘周期、機(jī)器周期和指令周期P1P2S1P2振蕩周期時(shí)鐘周期機(jī)器周期機(jī)器周期指令周期XTAL2(OSC)S2S3S4S5S6S1S2S4S5S3S6P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P2P2P2P2P2P2P2P2P2P22.5時(shí)鐘電路與CPU時(shí)序二、CPU的時(shí)序及有關(guān)概念1．振蕩周期：為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)的振蕩源的周期。2．時(shí)鐘周期：是振蕩源信號(hào)經(jīng)二分頻后形成的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。3．機(jī)器周期：通常將完成一個(gè)基本操作所需的時(shí)間稱為機(jī)器周期。4．指令周期：是指CPU執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間。一個(gè)指令周期通常含有1～4個(gè)機(jī)器周期。

2.5時(shí)鐘電路與CPU時(shí)序若MCS-51單片機(jī)外接晶振為12MHz時(shí)，則單片機(jī)的四個(gè)周期的具體值為：振蕩周期＝1/12MHz＝1/12μs＝0.0833μs時(shí)鐘周期＝1/6μs＝0.167μs機(jī)器周期＝1μs指令周期＝1～4μs2.5時(shí)鐘電路與CPU時(shí)序三、典型指令時(shí)序1.單字節(jié)單周期指令（INCA）2.雙字節(jié)單周期指令（ADDA）3.單字節(jié)雙周期指令（INCDPTR）4.單字節(jié)雙周期（MOVX）再讀下一條指令再讀下一條指令XTAL2(OSC)P2S1ALE讀操作碼讀下一個(gè)操作碼（丟棄）讀第二字節(jié)（a）單字節(jié)，單周期指令例：MOVAR1（d）單字節(jié)，雙周期指令，如MOVXP1P2S1P1P