第2章-MCS-51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)ppt課件(全)

第2章MCS-51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)吳政江制作

貴州電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院貴州省人才培養(yǎng)優(yōu)秀單位2.1MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.2AT89C51單片機(jī)引腳及其功能2.3AT89C51存儲器2.4AT89C51單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)二：單片機(jī)控制信號燈亮滅

小結(jié)習(xí)題與思考題MCS-51系列單片機(jī)的基本特性可歸納為：（1）8位的CPU，片內(nèi)有振蕩器和時(shí)鐘電路，工作頻率為1～12MHz（Atmel89Cxx為0～24MHz）（2）片內(nèi)有128/256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器RAM（3）片內(nèi)有0K/4K/8K字節(jié)的程序存儲器ROM（4）可尋址片外64K字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器RAM（5）可尋址片外64K字節(jié)的程序存儲器ROM（6）片內(nèi)21/26個專用寄存器（SFR）（7）4個8位的并行I/O口（PIO）（8）1個全雙工串行口（SIO/UART）（9）2/3個16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（TIMER/COUNTER）（10）可處理5/6個中斷源，兩級中斷優(yōu)先級（11）內(nèi)置1個布爾處理器和1個布爾累加器（Cy）（12）MCS-51指令集含111條指令2.1MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2-1AT89C51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖P0口驅(qū)動器P2口驅(qū)動器P0口鎖存器P2口鎖存器RAMRAM地址寄存器BACCTMP1TMP2PSWP1口驅(qū)動器P1口鎖存器P3口驅(qū)動器P3口鎖存器OSC定時(shí)控制邏輯電路IRPCONSCONTMODTCONT2CONTH0TL0TH1TH2TL2RCAP2H*RCAP2L*中斷、串行通道定時(shí)器邏輯TL1SBUFIEIPEPROM/ROM程序地址寄存器緩沖器PC增量器程序計(jì)數(shù)器DPTRP0.0～P0.7P2.0～P2.7ALUSPP1.0～P1.7P3.0～P3.7PSENALERSTEAXTAL1XTAL2VCCGND注：*僅在8052/8032中才有2.1.1中央處理器（CPU）（1）運(yùn)算器①算術(shù)邏輯單元(ALU)。②累加器(ACC)。③暫存寄存器(TMP1、TMP2)。④狀態(tài)寄存器(PSW)。PSW各位的定義如表2-1所示。表2-1PSW各位定義表位編號PSW7PSW6PSW5PSW4PSW3PSW2PSW1PSW0位定義CYACF0RS1RS0OV/P位地址D7HD6HD5HD4HD3HD2HD1HD0H

a．進(jìn)位標(biāo)志位CY。CY表示累加器A在加減運(yùn)算過程中其最高位A7有無進(jìn)位或借位。若有則CY=1，否則CY=0。此外，CPU在進(jìn)行移位操作時(shí)也會影響這個標(biāo)志位。b．輔助進(jìn)位位AC。AC表示累加器A在加減運(yùn)算時(shí)低4位(A3)向高4位(A4)有無進(jìn)位或借位。若有則AC=1，否則AC=0。

c．用戶標(biāo)志位F0。d．寄存器選擇位RS1、RS0。RS1、RS0狀態(tài)與工作寄存器R0～R7的物理地址關(guān)系如表2-2所示。表2-2工作寄存器R0～R7的物理地址RS1RS0工作寄存器組號R0～R7的物理地址00011011012300H～07H08H～0FH10H～17H18H～1FHe．溢出標(biāo)志位OV。若最高位（第7位）與次高位（第6位）同時(shí)有進(jìn)位或借位時(shí)結(jié)果未溢出，OV=0；若最高位（第7位）與次高位（第6位）一個有進(jìn)位或借位，而另一個沒有進(jìn)位或借位時(shí)，結(jié)果溢出，OV=1。亦即f．奇偶標(biāo)志位P。P用于指示運(yùn)算結(jié)果中1的個數(shù)的奇偶性，若累加器A中1的個數(shù)為奇數(shù)，則P=1；若1的個數(shù)為偶數(shù)，則P=0?！纠?.1】試分析執(zhí)行加法指令，完成FFH與01H相加后，PSW各位的狀態(tài)。MOVA，#0FFHADDA，#01H執(zhí)行上述加法指令時(shí)的人工算式是：11111111B

＋00000001B100000000B上述加法中，最高位有進(jìn)位，CY=1；次高位也有進(jìn)位，OV=0；低4位向高4位有進(jìn)位，AC=1；F0、RS1、RS0不受影響，P=0，則PSW的值為0C0H。

（2）控制器控制器是單片機(jī)內(nèi)部按一定時(shí)序協(xié)調(diào)工作的控制核心，是分析和執(zhí)行指令的部件。主要由程序計(jì)數(shù)器PC、指令寄存器IR、指令譯碼器ID和定時(shí)控制邏輯電路等構(gòu)成。程序計(jì)數(shù)器PC：專門用于存放現(xiàn)行指令的16位地址的。指令寄存器IR：用于存放CPU根據(jù)PC地址從ROM中讀出的指令操作碼。指令譯碼器ID：用于分析指令操作碼的部件，指令操作碼經(jīng)譯碼后產(chǎn)生相應(yīng)于某一特定操作的信號。定時(shí)控制邏輯電路：用來產(chǎn)生脈沖序列和多種節(jié)拍脈沖。（3）寄存器陣列寄存器陣列是單片機(jī)內(nèi)部的臨時(shí)存儲單元或固定用途單元，包括：通用寄存器組：用來存放過渡性的數(shù)據(jù)和地址，提高CPU的運(yùn)行速度。專用寄存器組：主要用來指示當(dāng)前要執(zhí)行指令的內(nèi)存地址，存放特定的操作數(shù)，指示指令運(yùn)行的狀態(tài)等。例如前面介紹的PC、PSW、累加器ACC等。其他專用寄存器將在后面的相關(guān)章節(jié)中介紹。2.1.2存儲器AT89C51單片機(jī)內(nèi)部有256個字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器（RAM）和4?KB的閃存程序存儲器(FlashROM)，當(dāng)不夠使用時(shí)，可分別擴(kuò)展為64KB的外部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）和64KB外部程序存儲器（ROM）。2.1.3I/O端口（1）并行I/O端口AT89C51單片機(jī)有四個8位并行I/O端口，分別命名為P0口、P1口、P2口和P3口，它們都是8位準(zhǔn)雙向口（不是完全的雙向口，在作輸入時(shí)必須先向其輸出鎖存器寫入1），每次可以并行輸入或輸出8位二進(jìn)制信息。也可以按位操作進(jìn)行輸入或輸出信息。每個并行I/O口內(nèi)部有一個8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器（即特殊功能寄存器SFR中的P0～P3），一個輸出驅(qū)動器和一個8位輸入緩沖器。（2）串行I/O端口AT89C51單片機(jī)有一個全雙工的可編程串行I/O端口，它利用了P3口的第二功能，即將P3.1引腳作為串行數(shù)據(jù)的發(fā)送線TXD，將P3.0引腳作為串行數(shù)據(jù)的接收線RXD。在串行口控制寄存器SCON，電源及波特率選擇寄存器PCON和串行數(shù)據(jù)緩沖器（它們都是特殊功能寄存器）的控制下，每次只能發(fā)送或接收一位二進(jìn)制信息。

2.1.4定時(shí)器/計(jì)數(shù)器AT89C51單片機(jī)內(nèi)部有兩個16位可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，簡稱為定時(shí)器0(T0)和定時(shí)器1(T1)，T0和T1分別由兩個8位寄存器構(gòu)成，其中T0由TH0(高8位)和TL0(低8位)構(gòu)成，T1由TH1(高8位)和TL1(低8位)構(gòu)成。2.1.5中斷系統(tǒng)單片機(jī)中的中斷是指CPU暫停正在執(zhí)行的原程序轉(zhuǎn)而為中斷源服務(wù)(即執(zhí)行中斷服務(wù)程序)，在執(zhí)行完中斷服務(wù)程序后再回到原程序繼續(xù)執(zhí)行。中斷系統(tǒng)是指能夠處理上述中斷過程所需要的部分電路。AT89C51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)由中斷源、中斷允許控制器IE、中斷優(yōu)先級控制器IP、定時(shí)器控制器TCON(中斷標(biāo)志寄存器)等構(gòu)成。2.1.6內(nèi)部總線總線是用于傳送信息的公共途徑，分為數(shù)據(jù)總線（DB）、地址總線（AB）和控制總線（CB）三種類型。單片機(jī)內(nèi)的CPU、存儲器、I/O接口等單元部件都是通過總線連接到一起的。AT89C51單片機(jī)內(nèi)部總線是單總線結(jié)構(gòu)，即數(shù)據(jù)總線和地址總線是公用的。內(nèi)部所有的單元電路都掛在總線上，它們之間的信息傳遞都經(jīng)過內(nèi)部總線，并采用分時(shí)操作、分時(shí)使用的方法，所以不會引起信息沖突或搶占總線的問題。圖2-2AT89C51/52單片機(jī)外形及引腳排列圖12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221(T2)P1.0(T2EX)P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST(RXD)P3.0(TXD)P3.1(T0)P3.4(T1)P3.5XTAL2XTAL1GND(TNT1)P3.3(TNT0)P3.2(WR)P3.6(RD)P3.7VCCP0.0(AD0)P0.1(AD1)P0.2(AD2)P0.3(AD3)P0.4(AD4)P0.5(AD5)P0.6(AD6)P0.7(AD7)P2.7(A15)P2.6(A14)P2.5(A13)P2.4(A12)P2.3(A11)P2.2(A10)P2.1(A9)P2.0(A8)EA/VPPALE/PROGPSENP1.5P1.6P1.7RST(RXD)P3.0NC(TXD)P3.1(T0)P3.4(T1)P3.5(INT1)P3.3(INT0)P3.2P0.7(AD7)NCP2.7(A15)P2.6(A14)P2.5(A13)ALE/PROGPSENP0.4(AD4)P0.5(AD5)P0.6(AD6)EA/VPP789101112131415161739383736353433323130291819202122232425262728P1.1(T2EX)P1.4P1.3P1.2P1.0(T2)NCVCCP0.0(AD0)P0.1(AD1)P0.2(AD2)P0.3(AD3)(RD)P3.7XTAL1XTAL2GNDNC(A8)P2.0(A9)P2.1(A10)P2.2(A11)P2.3(A12)P2.4(WR)P3.66543214443424140(b)DIP封裝(c)PLCC封裝AT89C51DIP40AT89C51RD2/ED2PLCC44(a)三種單片機(jī)的外形2.2.1I/O端口功能（1）P0口2.2AT89C51單片機(jī)引腳及其功能

圖2-3P0口位結(jié)構(gòu)圖DCLQQP0.XMUXT2T1Vcc控制地址/數(shù)據(jù)讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳P0.X鎖存器（2）P1口圖2-4P1口位結(jié)構(gòu)圖讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳P1.XTP1.X鎖存器DVcc內(nèi)部上拉電阻QQCL（3）P2口圖2-5P2口位結(jié)構(gòu)圖DCLQQP2.X鎖存器MUXTVcc控制內(nèi)部上拉電阻讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳P2.X地址

（4）P3口圖2-6P3口位結(jié)構(gòu)圖DCLQQP3.X鎖存器讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳VccT內(nèi)部上拉電阻第二輸出功能第二輸入功能P3.X表2-3P3口各位的第二功能P3口的位第二功能功能P3.0RXD串行數(shù)據(jù)接收口P3.1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送口P3.2外中斷0輸入P3.3外中斷1輸入P3.4T0計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入P3.5T1計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)輸入P3.6外部RAM寫選通信號P3.7外部RAM讀選通信號2.2.2電源線（1）VCC（第40腳）：+5V電源線。（2）GND（第20腳）：接地線。2.2.3外接晶體引腳（1）XTAL1（第19腳）：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸入端和內(nèi)部時(shí)鐘工作的輸入端。采用內(nèi)部振蕩器時(shí)，它接外部石英晶體和微調(diào)電容的一個引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，它是外部時(shí)鐘的輸入端。（2）XTAL2（第18腳）：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端，接外部石英晶體和微調(diào)電容的另一端。采用外部振蕩器時(shí)，該引腳懸空。2.2.4控制線（1）RST（第9腳）：復(fù)位輸入端，高電平有效。（2）ALE/（第30腳）：地址鎖存允許/編程線。（3）（第29腳）：外部程序存儲器的讀選通線。（4）/VPP（第31腳）：片外ROM允許訪問端/編程電源端。AT89C51單片機(jī)存儲器采用哈佛型結(jié)構(gòu)，即將程序存儲器(ROM)和數(shù)據(jù)存儲器(RAM)分開，它們有各自獨(dú)立的存儲空間、尋址機(jī)構(gòu)和尋址方式。其典型結(jié)構(gòu)如圖2-7所示。2.3AT89C51存儲器

圖2-7AT89C51存儲器結(jié)構(gòu)圖(a)程序存儲器地址分配；(b)數(shù)據(jù)存儲器地址分配1EA

0FFFH0000H0EA

==外部FFFFH1000H內(nèi)部RAM專用寄存器外部FFH80H7FH00H0000HFFFFH(a)(b)外部內(nèi)部2.3.1程序存儲器

1、片內(nèi)程序存儲器。片內(nèi)有4KB字節(jié)的Flash程序存儲器，地址范圍為0000H～0FFFH。

2、片外程序存儲器。當(dāng)片內(nèi)程序存儲器不夠使用時(shí)，可以擴(kuò)展片外程序存儲器。因程序計(jì)數(shù)器PC和程序地址指針DPTR都是16位的，所以片外程序存儲器擴(kuò)展的最大空間是64KB，地址范圍為0000H～0FFFFH。

3、片內(nèi)程序存儲器與片外程序存儲器的關(guān)系。無論片內(nèi)還是片外擴(kuò)展的程序存儲器，兩者的地址空間是統(tǒng)一的。0000H～0FFFH這4KB的地址空間為片內(nèi)和片外程序存儲所共有，或片內(nèi)占用或片外占用，但兩者不能同時(shí)占用。為了加以區(qū)分，AT89C51提供了一個專用的控制引腳，引腳接高電平時(shí)，單片機(jī)程序從內(nèi)部ROM開始執(zhí)行，當(dāng)PC值超出內(nèi)部ROM的容量時(shí)，會自動轉(zhuǎn)向外部程序存儲器空間。若引腳接低電平，則程序從外部程序存儲器的0000H地址開始執(zhí)行，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。

4、在64KB程序存儲器空間中，有六個單元具有固定用途。第一個是0000H單元，因?yàn)锳T89C51單片機(jī)復(fù)位后程序計(jì)數(shù)器PC的內(nèi)容為0000H，故CPU必須從0000H單元開始執(zhí)行程序，即0000H單元是整個系統(tǒng)程序的起始地址。另外五個單元分別是0003H、000BH、0013H、001BH、0023H均為中斷源的中斷入口地址。由于0000H單元與另一個固定地址0003H之間只有3個字節(jié)空間，存放不下一個程序。因此，一般在0000H單元中存放一條絕對轉(zhuǎn)移指令，用戶編寫的程序從轉(zhuǎn)移地址開始存放，這樣做的目的是為了跳過其他五個中斷入口地址。

5、擴(kuò)展外部程序存儲器。在系統(tǒng)需要擴(kuò)展外部程序存儲器時(shí)，P0口和P2口作為地址/數(shù)據(jù)總線使用。P0口作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線使用，它先輸出16位地址的低8位（PC程序計(jì)數(shù)器低8位），然后輸出8位數(shù)據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)不需擴(kuò)展，只用內(nèi)部4KB的Flash存儲器時(shí)，P0口和P2口可作為普通的I/O口使用。2.3.2數(shù)據(jù)存儲器AT89C51單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲器也有片內(nèi)和片外之分。片內(nèi)有256個字節(jié)RAM，地址范圍為00H～0FFH。片外數(shù)據(jù)存儲器可擴(kuò)展64KB存儲空間，地址范圍為0000H～0FFFFH，但兩者的地址空間是分開的，各自獨(dú)立的，結(jié)構(gòu)分配如圖2-7(b)所示。訪問指令也各不相同，訪問內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，用MOV指令；訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，用MOVX指令。（1）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器①片內(nèi)RAM區(qū)。00H～7FH共128單元。a．通用寄存器區(qū)。00H～1FH這32個單元為通用寄存器區(qū)，分為四組，每組占八個RAM單元，地址由小到大分別用代號R0～R7表示。通過設(shè)置程序狀態(tài)字PSW中的RS1、RS0狀態(tài)來決定哪一組寄存器工作，如表2-2所示。不用的工作寄存器單元可作為一般的RAM使用。b．位尋址區(qū)。20H～2FH這16個單元為位尋址區(qū)。它有雙重尋址功能，既可以進(jìn)行位尋址操作（相應(yīng)的地址稱為位地址，16×8=128位，位地址范圍為00H～7FH），也可以同普通RAM單元一樣按字節(jié)尋址操作（相應(yīng)的地址稱為字節(jié)地址，范圍為20H～2FH）。c．普通RAM區(qū)。30H～7FH這80個單元為普通RAM區(qū)。用于存放用戶數(shù)據(jù)，只能按字節(jié)存取。d．堆棧區(qū)。堆棧是按“先進(jìn)后出或后進(jìn)先出”規(guī)律存取數(shù)據(jù)的片內(nèi)RAM區(qū)域，即堆棧是數(shù)據(jù)存儲器中的一個特殊區(qū)域。在RAM中專門劃出一個連續(xù)存儲區(qū)，用來暫時(shí)存放子程序端口地址、中斷端口地址和其他一些需要保護(hù)的數(shù)據(jù)。這個連續(xù)區(qū)域可以是前面128字節(jié)RAM中的任意一段區(qū)域（中間不能間斷），由使用者通過初始化程序中設(shè)置堆棧指針寄存器SP的初始值來確定棧底位置，從而確定堆棧所在的區(qū)域。堆棧的結(jié)構(gòu)如圖2-9所示。單片機(jī)復(fù)位后堆棧指針SP的初值為07H，如果不想占用寄存器區(qū)和位尋址區(qū)，可在程序初始化中修改SP的初值。例如，MOVSP，#30H，則棧底被確定為30H單元。每向堆棧中存入一個數(shù)據(jù)，堆棧指針自動加1，即（SP）+1→SP，指向棧頂上方空余的存儲單元。需要存入的數(shù)據(jù)依次存入，而SP始終指向棧頂。從堆棧中取出（彈出）數(shù)據(jù)時(shí)，只能取出棧頂存儲器中的數(shù)據(jù)，然后SP自動減1，即（SP）－1→SP，此時(shí)SP仍指向棧頂?shù)刂贰Ｏ惹氨蝗〕鰯?shù)據(jù)的那個存儲單元，雖然其中內(nèi)容仍為原數(shù)據(jù)，但已作廢，允許被刷新，下次新壓入數(shù)據(jù)會覆蓋原數(shù)據(jù)?？傊?，堆棧操作無論是存入數(shù)據(jù)還是取出數(shù)據(jù)，均只能依次存入或依次取出，不能跳越，而且必須遵守“先進(jìn)后出或后進(jìn)先出”的原則。其壓棧和彈棧指令分別是PUSH和POP。圖2-9堆棧結(jié)構(gòu)圖32H棧頂33H31H30H棧底(SP）→34H

②專用寄存器區(qū)。片內(nèi)80H～0FFH這一區(qū)間，AT89C51單片機(jī)集合了一些特殊用途的寄存器，一般稱之為特殊功能寄存器SFR，也叫專用寄存器。每個SFR占有一個RAM單元。它們離散地分布在80H～0FFH地址范圍內(nèi)，如表2-4所示。

特殊功能寄存器通常用寄存器尋址，但也可以用直接尋址方式進(jìn)行字節(jié)訪問。其中11個寄存器還可以進(jìn)行位尋址(表2-4中帶*號的寄存器)操作，其位地址的分配如表2-5所示。由表2-4或表2-5可知，凡字節(jié)地址的低位為0或8（即字節(jié)地址能被8整除）的特殊功能寄存器具有位地址。其位地址的最低位就是該特殊功能寄存器的字節(jié)地址，然后依次加1增大。還有，位地址和字節(jié)地址是重復(fù)的，如80H既是P0的字節(jié)地址，又是P0的最低位的位地址，這一般可以通過指令來進(jìn)行區(qū)分。凡字節(jié)操作指令涉及到的地址為字節(jié)地址，凡位操作指令涉及到的地址為位地址。

(2)片外數(shù)據(jù)存儲器AT89C51單片機(jī)可擴(kuò)展片外64KB空間的數(shù)據(jù)存儲器，地址范圍為0000H～0FFFFH，它與程序存儲器的地址空間是重合的，但兩者的尋址指令和控制線不同。程序存儲器的訪問指令為MOVC，控制線為，而片外數(shù)據(jù)存儲器訪問指令為MOVX，讀寫控制線為、。所以盡管地址重合，也不會造成混亂。值得注意的是，數(shù)據(jù)存儲器與I/O口及外圍設(shè)備是統(tǒng)一編址的，即任何擴(kuò)展的I/O口以及外圍設(shè)備地址均占用數(shù)據(jù)存儲器地址，因此使用時(shí)要合理安排數(shù)據(jù)存儲器地址空間。單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)是指僅使用單片機(jī)內(nèi)部資源再輔以必須的外圍電路所構(gòu)成的“簡單”的應(yīng)用系統(tǒng)。對于片內(nèi)有程序存儲器的單片機(jī)（如美國Atmel公司的AT89C51單片機(jī)），其最小應(yīng)用系統(tǒng)的外圍電路至少包括復(fù)位電路、時(shí)鐘電路以及電源電路三種類型。對于片內(nèi)沒有程序存儲器的單片機(jī)（如美國Intel公司的8031單片機(jī)），其最小應(yīng)用系統(tǒng)的外圍電路除了上述三種類型外，還必須有程序存儲器擴(kuò)展電路。2.4.1復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位是單片機(jī)的初始化工作，復(fù)位后CPU及其它功能部件都處在某一確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。AT89C51單片機(jī)的復(fù)位靠外部電路實(shí)現(xiàn)，信號由(RST)引腳輸入，高電平有效，在振蕩器工作時(shí)，只要保持RST引腳高電平兩個機(jī)器周期，單片機(jī)即復(fù)位。實(shí)際電路設(shè)計(jì)中，高電平時(shí)間通常取10ms。2.4AT89C51單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)

（1）上電自動復(fù)位電路（2）按鍵電平復(fù)位電路（3）脈沖方式按鍵自動復(fù)位電路(a)(b)(c)圖2-10單片機(jī)復(fù)位電路圖(a)上電自動復(fù)位電路；(b)電平方式按鍵手動復(fù)位電路；(c)脈沖方式按鍵自動復(fù)位電路2.4.2時(shí)鐘電路（1）時(shí)鐘電路的組成（a）（b）（a）外接石英晶體（b）使用外部時(shí)鐘

圖2-11時(shí)鐘電路（2）CPU時(shí)序①時(shí)鐘周期。②狀態(tài)周期。③機(jī)器周期。④指令周期。2.4.3電源電路單片機(jī)及其系統(tǒng)需要一種或多種電源電壓，這些電壓要求非常穩(wěn)定，其誤差通常必須保持在其標(biāo)稱值的5%以內(nèi)。通常使用三端穩(wěn)壓集成電路78XX系列（對正電壓）和79XX系列（對負(fù)電壓）來設(shè)計(jì)單片機(jī)的穩(wěn)壓電源，以簡化電路，節(jié)約能源。電路如圖2-13所示。其原理是首先將220V的交流市電經(jīng)變壓器降壓、整流器整流得到脈動直流電壓，最后再經(jīng)濾波器濾波、三端穩(wěn)壓集成電路7805穩(wěn)壓即可得到非常穩(wěn)定的+5V直流電源。7805220V～+5VDC圖2-13電源電路圖2-14畫出了AT89C51單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)。對于Intel公司的8031單片機(jī)由于片內(nèi)沒有程序存儲器，其最小應(yīng)用系統(tǒng)還必須有程序存儲器擴(kuò)展電路。圖2-14AT89C51的最小應(yīng)用系統(tǒng)1．實(shí)訓(xùn)目的通過本次實(shí)訓(xùn)，（1）能掌握單片機(jī)最小系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成及使用；（2）能應(yīng)用單片機(jī)最小系統(tǒng)編程控制一個信號燈的亮滅；（3）初步掌握KeilC51uvision4的基本操作方法；（4）初步掌握ISIS7professional的基本操作方法。2．知識要點(diǎn)（1）硬件電路及其工作原理硬件電路如圖2-15所示，它就是單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)加上P1口所接8個發(fā)光二極管。這里用發(fā)光二極管代替信號燈。只要用程序控制I/O口的電平高低，就可以控制信號燈的亮滅。由于單片機(jī)的P1口與發(fā)光二極管的陰極相連，發(fā)光二極管的陽極經(jīng)限流電阻接到電源的正極，所以當(dāng)P1口輸出高電平時(shí)，發(fā)光二極管熄滅，當(dāng)P1口輸出低電平時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮。（2）參考程序本次實(shí)訓(xùn)只要求用AT89C51控制接在P1.0上的發(fā)光二極管亮滅，即亮一段時(shí)間然后熄滅一段時(shí)間再亮一段時(shí)間，依此規(guī)律循環(huán)。匯編語言參考源程序如下所示。實(shí)訓(xùn)二：單片機(jī)控制信號燈亮滅

ORG0000H

AJMPMAIN

ORG0100H

MAIN：CPLP1.0

ACALLDELAY

SJMPMAIN

DELAY：MOVR2，#10

DL3：MOVR0，#200

DL1：MOVR1，#250

DL2：DJNZR1，DL2

DJNZR0，DL1

DJNZR2，DL3

RET

END圖2-15信號燈亮滅控制硬件電路圖3．實(shí)訓(xùn)器材（1）DICE-5208K開發(fā)型單片機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)儀1套。（2）PC機(jī)1臺。（3）DICE-3000仿真器1臺。（4）帶插針的導(dǎo)線若干。4．實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及步驟（1）啟動ISIS7professional軟件，并用其繪制圖2-15所示電路原理圖。（2）啟動KeilC51uvision4軟件。建立工程，輸入上述匯編語言參考源程序并編譯調(diào)試生成二進(jìn)制的目標(biāo)文件。（3）將第（2）步生成的二進(jìn)制目標(biāo)文件加載到第（1）步所繪圖2-15所示電路原理圖的AT89C51單片機(jī)中，然后仿真運(yùn)行觀察P1.0所接發(fā)光二極管的亮滅變化是否符合要求。（4）按硬件電路焊好電路板，將參考程序?qū)懭隡CS-51單片機(jī)，通電，觀察P1.0所接發(fā)光二極管的亮滅變化是否符合要求。5．思考題（1）總結(jié)ISIS7professional軟件的使用方法。（2）總結(jié)KeilC51uvision4軟件的使用方法。（3）修改源程序，使8個發(fā)光二極管閃爍。小結(jié)本章主要介紹了AT89C51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)。主要內(nèi)容包括：第一、內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)。主要由中央處理器（CPU）、存儲器、I/O端口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)以及內(nèi)部總線等部分組成。第二、引腳及其功能。AT89C51單片機(jī)共有40個引腳，按其功能可分為I/O端口線、電源線、外接晶體引腳線以及控制線等四個部分。第三、存儲器。AT89C51單片機(jī)的存儲器分為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器兩種類型。程序存儲器用于存放需要長期保存的程序及常數(shù)，數(shù)據(jù)存儲器用于存放需要暫時(shí)保存的數(shù)據(jù)。程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器均有片內(nèi)、片外之分。其中內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能較多，包括通用寄存器區(qū)、位尋址區(qū)、普通RAM區(qū)以及專用寄存器區(qū)等。是必須重點(diǎn)掌握的內(nèi)容。第四、單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)是指僅使用單片機(jī)內(nèi)部資源再輔以必須的外圍電路所構(gòu)成的“簡單”的應(yīng)用系統(tǒng)。其外圍電路至少包括復(fù)位電路、時(shí)鐘電路以及電源電路三種類型。本章是學(xué)習(xí)后續(xù)內(nèi)容的硬件基礎(chǔ)，必須認(rèn)真學(xué)習(xí)和掌握。習(xí)題與思考題一、填空題1．MCS-51單片機(jī)工作寄存器共有四組，每組8個寄存器R0～R7，但任一時(shí)刻只能使用一組寄存器，稱為當(dāng)前工作寄存器，這由_________寄存器的_____________兩位進(jìn)行選擇。2．堆棧是按______________________________規(guī)律存取數(shù)據(jù)的內(nèi)部RAM區(qū)域，它的一端固定，稱為_______________，另一端浮動，稱為_______________。3．MCS-51單片機(jī)的存儲器結(jié)構(gòu)在物理上可分為四個空間，在邏輯上可分為三個空間。三個邏輯空間分別是__________