《微控制器技術(shù)與應(yīng)用》學(xué)習(xí)情景一 微控制器系統(tǒng)

學(xué)習(xí)情景一微控制器系統(tǒng)1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能1.2任務(wù)2數(shù)制1.3任務(wù)3微處理器存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)1.4任務(wù)4微控制器的I/0口1.5任務(wù)5微控制器的最小系統(tǒng)1.6情景評(píng)價(jià)1.7情景總結(jié)返回1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能1.1.1任務(wù)內(nèi)容通過(guò)了解和學(xué)習(xí)微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，89C51微控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、引腳功能，全面熟悉微控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能。1.1.2任務(wù)實(shí)施1.微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)(Microcomputer)是以微處理器(CPU)為核心，加上內(nèi)存儲(chǔ)器ROM和RAM,I/0接口電路以及系統(tǒng)總線組成，如圖1.1所示。下一頁(yè)返回1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能

(1)微處理器微處理器是微型計(jì)算機(jī)的“核心”，是系統(tǒng)的運(yùn)算中心和控制中心。不同型號(hào)之間性能上的差別首先表現(xiàn)在微處理器的不同，每種微處理器有其特有的指令系統(tǒng)。但所有微處理器的結(jié)構(gòu)基本一致，主要包括運(yùn)算器、控制器、寄存器組幾個(gè)部分。運(yùn)算器主要用于算術(shù)和邏輯運(yùn)算?？刂破饔芍噶罴拇嫫?、指令譯碼器和微操作控制電路組成。它將指令從存儲(chǔ)器調(diào)入指令寄存器中，通過(guò)指令譯碼器譯碼后，由微操作控制電路按照譯碼后的控制命令發(fā)出一系列的控制信息，使微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件協(xié)調(diào)動(dòng)作，完成程序指定的工作。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能

CPU內(nèi)部的寄存器主要用來(lái)暫存參與運(yùn)算的操作數(shù)、中間結(jié)果和運(yùn)算結(jié)果，同時(shí)記錄程序運(yùn)行中的某些狀態(tài)等。因此，寄存器可以分為兩大類(lèi):專(zhuān)用寄存器和通用寄存器。專(zhuān)用寄存器有累加器ACC、標(biāo)志寄存器PSW、程序計(jì)數(shù)器PC等，其中累加器ACC用于參與程序的各種運(yùn)算;標(biāo)志寄存器PSW反映程序運(yùn)行過(guò)程中的各種狀態(tài)，如是否產(chǎn)生進(jìn)位，是否超出了運(yùn)算范圍等;程序計(jì)數(shù)器PC用于控制程序執(zhí)行的順序。(2)三總線總線是微處理器、內(nèi)存儲(chǔ)器和I/0接口電路之間相互交換信息的公共通道。微型機(jī)的總線由數(shù)據(jù)總線(DataBus、地址總線(AddressBus)和控制總線(ControlBus)三總線構(gòu)成。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能數(shù)據(jù)總線(DB)的功能是完成微處理器與內(nèi)存、I/0接口電路之間的數(shù)據(jù)傳送，通過(guò)數(shù)據(jù)總線可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳送;地址總線(AB)是微處理器向內(nèi)存和I/0接口電路傳送地址信息的通路，是單向傳送方式;控制總線(CB)是微處理器向內(nèi)存和I/0接口電路發(fā)出的命令信息或由外界向微處理器傳送狀態(tài)的信息通路。(3)存儲(chǔ)器微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器，都是半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，其中只讀存儲(chǔ)器可以是ROM,PROM、EPROM,E2PROM等類(lèi)型，主要用于存放各種程序，如匯編程序、編譯程序、標(biāo)準(zhǔn)子程序以及各種常用數(shù)據(jù)表格;讀/寫(xiě)存儲(chǔ)器包括各種形式的RAM，用于存放用戶(hù)程序、數(shù)據(jù)及部分系統(tǒng)信息。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能(4)I/0接口電路微型計(jì)算機(jī)與I/0設(shè)備之間不能直接交換信息，必須通過(guò)I/0接口電路作為它們之間聯(lián)系的橋梁。I/0接口電路通過(guò)各種符合標(biāo)準(zhǔn)的總線傳遞外圍設(shè)備與CPU之間的信息，并對(duì)信息做一些必要的處理。(5)外圍設(shè)備常見(jiàn)的外圍設(shè)備包括打印機(jī)、顯示器、鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、繪圖儀、外存儲(chǔ)器(如磁盤(pán)、光盤(pán)、磁帶等)以及一些互聯(lián)網(wǎng)裝置等。2.89C51微控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)89C51微控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1.2所示，其基本組成部分包括:上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能①適于控制應(yīng)用的8位CPU②一個(gè)片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路，最高工作頻率可達(dá)24MHz。③4KBFlash程序存儲(chǔ)器。④128B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。⑤可尋址64K外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間及64K程序存儲(chǔ)器空間的控制電路。⑥32根雙向可按位尋址的I/0口線。⑦1個(gè)全雙工串行口。⑧2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。⑨5個(gè)中斷源，具有兩個(gè)優(yōu)先級(jí)。若程序存儲(chǔ)器帶有4KBROM/EPROM,即為8051/8751;若RAM/EPROM容量為2568/

8KB，則為52子系列。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能下面分別介紹89C51微控制器內(nèi)部各部分的主要功能:(1)微處理器(CPU)89C51微控制器的微處理器(CPU)與一般的微型計(jì)算機(jī)類(lèi)似，也是由運(yùn)算器和控制器組成。運(yùn)算器可以對(duì)半字節(jié)(4位)、單字節(jié)等數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，并將結(jié)果送至狀態(tài)寄存器。運(yùn)算器中還包括一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于位數(shù)據(jù)操作的布爾處理器?？刂破靼ǔ绦蛴?jì)數(shù)器PC、指令寄存器、指令譯碼器、振蕩器、時(shí)鐘電路及控制電路等部件，它可以根據(jù)不同指令產(chǎn)生的操作時(shí)序來(lái)控制微控制器各部分工作。(2)存儲(chǔ)器微控制器的存儲(chǔ)器分兩種:一種用于存放已編寫(xiě)好的程序及數(shù)據(jù)表格，稱(chēng)為程序存儲(chǔ)器，常用ROM,EPROM,E2PROM等類(lèi)型，89C51中采用的就是FlashEZPROM，其存儲(chǔ)容量為4KB。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能另一種用于存放輸入、輸出數(shù)據(jù)，中間運(yùn)算結(jié)果，稱(chēng)為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，常用RAM類(lèi)型，89C51中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器較小，存儲(chǔ)容量?jī)H128B。若存儲(chǔ)器空間不夠用，可以外部擴(kuò)展。

(3)輸入/輸出(I/0)口89C51的輸入/輸出接口包括四個(gè)8位并行口及1個(gè)全雙工的串行口。4個(gè)并行口既可作為I/0端口使用，又可作為外部擴(kuò)展電路時(shí)的數(shù)據(jù)總線、地址總線及控制總線。內(nèi)部的串行口是一個(gè)可編程全雙工串行通信接口，具有通用異步接收器/發(fā)送器(DART)的全部功能，可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，還可以作為一個(gè)同步移位寄存器使用。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能

(4)其他內(nèi)部資源89C51內(nèi)部還有2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器及中斷系統(tǒng)。定時(shí)/計(jì)數(shù)器可以通過(guò)對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)定時(shí)，也可用于對(duì)外部事件的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。中斷系統(tǒng)可以對(duì)5個(gè)中斷源進(jìn)行中斷允許及優(yōu)先級(jí)的控制。5個(gè)中斷源中有2個(gè)為外部中斷，由微控制器的外圍引腳引入;3個(gè)為內(nèi)部中斷，分別由2個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器及串行口產(chǎn)生。3.89C51微控制器的引腳功能89C51微控制器的封裝共分為PDIP,PLCC及PQFP三種形式，常用為PDIP封裝形式。其引腳如圖1.3所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能

89C51共40個(gè)引腳，大致可分為四類(lèi):電源引腳、時(shí)鐘電路引腳、I/0引腳和控制線引腳。(1)電源引腳Vcc:電源端，+5V。Vss:接地端(GND)。(2)時(shí)鐘電路引腳XTAL1:外接晶振輸入端。XTAL2:外接晶振輸出端。(3)I/0引腳

P0.0~P0.7/ADO~AD7:一組8位漏極開(kāi)路型雙向I/0口，也是地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口。作輸入/輸出口用時(shí)，必須外接上拉電阻，它可驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL門(mén)電路。當(dāng)訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，用作地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用口線。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能

Pl.0~P1.7:一組內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/0口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL門(mén)電路。P2.0~P2.7/A8~A15:一組內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/0口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL門(mén)電路。當(dāng)訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，用作高8位地址總線。P3.0~P3.7:一組內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/0口。出于芯片引腳數(shù)的限制，P3端口每個(gè)引腳具有第二功能。(4)控制線引腳RESET/VPD:復(fù)位端/備用電源輸入端。當(dāng)RESET端出現(xiàn)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。VPD端可外接備用電源，以便在從、掉電時(shí)向RAM供電。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.1任務(wù)1MCS-51系列微控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能1.1.3任務(wù)擴(kuò)展控制線引腳中的其他引腳功能介紹。:片外程序存儲(chǔ)器選擇端/Flash存儲(chǔ)器編程電源。若要訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器則端必須保持低電平。V端用于Flash存儲(chǔ)器編程時(shí)的編程允許電源+12V輸入端。:地址鎖存允許端/編程脈沖輸入端。當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE輸出脈沖用于鎖存PO口分時(shí)送出的低8位地址(下降沿有效)。不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，該端以時(shí)鐘頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號(hào)，可用作外部時(shí)鐘。對(duì)內(nèi)部Flash存儲(chǔ)器編程期間，該引腳用于輸入編程脈沖。;讀片外程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)輸出端。當(dāng)89C51從外部程序存儲(chǔ)器取指令時(shí)，該腳有效(上升沿)。每個(gè)機(jī)器周期

均產(chǎn)生兩次有效輸出信號(hào)。上一頁(yè)返回1.2任務(wù)2數(shù)制1.2.1任務(wù)內(nèi)容1.數(shù)值定義十進(jìn)制定義:數(shù)碼0~9，基數(shù)10，權(quán)10，“逢十進(jìn)一”。二進(jìn)制定義:數(shù)碼0和1，只使用0和1兩種數(shù)字的計(jì)數(shù)法，叫做二進(jìn)制計(jì)數(shù)法?！胺甓M(jìn)一”，基數(shù)2，權(quán)2n。十六進(jìn)制定義:數(shù)碼0~9,A,B,C,D,E,F,“逢十六進(jìn)一”，基數(shù)16，權(quán)16n0八進(jìn)制定義:數(shù)碼0~7，基數(shù)8，權(quán)8n,“逢八進(jìn)一”。各進(jìn)制數(shù)具體如表1一1所示。下一頁(yè)返回1.2任務(wù)2數(shù)制2.二進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換二進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)、十進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換如表1一2所示。1.2.2任務(wù)實(shí)施1.十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)四位二進(jìn)制數(shù)，所表示的最大數(shù)值為15，共有十六個(gè)數(shù)位，依次用0一9,AD,E,F來(lái)表示，這種數(shù)就是十六進(jìn)制數(shù)。

2.十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)把一個(gè)十進(jìn)制數(shù)2013分別轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)、八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)。通過(guò)例題來(lái)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化過(guò)程。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.2任務(wù)2數(shù)制1.2.3任務(wù)擴(kuò)展1.圖像編碼問(wèn)題一個(gè)8X8像素的黑白二色位圖，假如0表示白色，1表示黑色，按照行從左向右的次序?qū)υ搱D像信息進(jìn)行編碼(不考慮壓縮)，將該圖像編碼的字節(jié)數(shù)記做x，第一行圖像二進(jìn)制編碼記做Y。下列選項(xiàng)正確的X,Y組合是:

上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.2任務(wù)2數(shù)制2.計(jì)算機(jī)中帶符號(hào)數(shù)的表示(1)機(jī)器數(shù)及其真值數(shù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的表示形式稱(chēng)為機(jī)器數(shù)，這個(gè)數(shù)本身稱(chēng)為真值。

(2)原碼和反碼原碼:最高位為符號(hào)位，數(shù)值為絕對(duì)值。反碼:正數(shù)的反碼與其原碼相同;負(fù)數(shù)的反碼符號(hào)位為1，數(shù)值位為其原碼數(shù)值位逐位取反。采用原碼和反碼表示時(shí)，符號(hào)位不能同數(shù)值一道參加運(yùn)算。(3)補(bǔ)碼計(jì)算機(jī)中，帶符號(hào)數(shù)的運(yùn)算均采用補(bǔ)碼;正數(shù)的補(bǔ)碼與其原碼相同;負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼為其反碼末位加1。上一頁(yè)返回1.3任務(wù)3微處理器存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)1.3.1任務(wù)內(nèi)容在訪問(wèn)3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)生不同的內(nèi)部控制信號(hào)，用來(lái)選擇所需的邏輯空間。圖1.4表示了89C51微控制器存儲(chǔ)器空間結(jié)構(gòu)。1.3.2任務(wù)實(shí)施1.程序存儲(chǔ)器微控制器的程序存儲(chǔ)器一般用于存放編好的程序、表格和常數(shù)。89C51微控制器其程序存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)如圖1.4(a)所示。其中，微控制器內(nèi)部有4KB的程序存儲(chǔ)器，地址為0000HOFFFH。片外最多可擴(kuò)展空間達(dá)64KB，地址為OOOOH一FFFFH，片內(nèi)與片外程序存儲(chǔ)器的最大尋址范圍為64KB(即地址為0000H一FFFFH).下一頁(yè)返回1.3任務(wù)3微處理器存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

89C51微控制器執(zhí)行程序時(shí)，與微型計(jì)算機(jī)執(zhí)行程序類(lèi)似，也是由程序計(jì)數(shù)器PC控制程序執(zhí)行的順序。微控制器中的程序計(jì)數(shù)器PC是一個(gè)16位的專(zhuān)用寄存器，用來(lái)存放即將執(zhí)行的下一條指令所在的地址。它具有自動(dòng)加1的功能。當(dāng)CPU要取指令時(shí)，PC的內(nèi)容送至地址總線上，從PC所指向的存儲(chǔ)器地址中取出指令，PC內(nèi)容則自動(dòng)加1，指向下一條指令，以保證程序按順序執(zhí)行。當(dāng)微控制器接通電源時(shí)，PC會(huì)被復(fù)位為0000H，此時(shí)，微控制器從0000H開(kāi)始將指令依次取出執(zhí)行。89C51的程序存儲(chǔ)器中有5個(gè)特殊地址單元，用于中斷程序的入口地址。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.3任務(wù)3微處理器存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)0003H外部中斷0入口地址000BH定時(shí)/計(jì)數(shù)器0中斷入口地址0013H外部中斷1入口地址001BH定時(shí)/計(jì)數(shù)器1中斷入口地址0023H串行口中斷入口地址

2.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)用于存放運(yùn)算中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、待調(diào)試的程序。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在物理上和邏輯上都分為兩個(gè)地址空間:一個(gè)是由1288的片內(nèi)RAM和21個(gè)特殊功能寄存器(SFR)構(gòu)成的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，另一個(gè)是片外最大可擴(kuò)充64KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，如圖1.4(b)所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.3任務(wù)3微處理器存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的使用通常出現(xiàn)在微控制器內(nèi)部RAM容量不夠的情況下。擴(kuò)展容量可由用戶(hù)根據(jù)需要確定，最大可擴(kuò)充64KB，地址范圍0000H一FFFFH。需要注意的是，89C51微控制器擴(kuò)展的I/0接口與片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器統(tǒng)一編址。位地址分配見(jiàn)表1-3。在訪問(wèn)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，使用MOV指令;要訪問(wèn)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器使用MOVX指令。對(duì)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器只能采用間接尋址方式，可使用R0,R1和DPTR作間址寄存器。R0,R1作為8位地址指針，尋址范圍為256B;而DPTR是16位地址指針，故尋址范圍可達(dá)64KB89C51微控制器的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器只有地址為00~7FH共128BRAM可供用戶(hù)使用，與片內(nèi)RAM統(tǒng)一編址的80H一FFH地址空間中只有21個(gè)存儲(chǔ)空間被特殊功能寄存器(SFR)占用。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.3任務(wù)3微處理器存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)對(duì)這些特殊功能寄存器只能采用直接尋址及位尋址，其中，地址為XOH和X8H的各寄存器可以位尋址。這些特殊功能寄存器(SFR)都和微控制器的相關(guān)部件有關(guān)，如ACC,B,PSW與CPU有關(guān)，SP,DPTR與存儲(chǔ)器有關(guān)，PO一P3與I/0端口有關(guān)，IP,IE與中斷系統(tǒng)有關(guān)，TCON,TMOD,TH0,TL0,TH1,TL1與定時(shí)/計(jì)數(shù)器有關(guān)，SOON,SBUF與串行口有關(guān)，PCON與電源有關(guān)。這些SFR專(zhuān)門(mén)用來(lái)設(shè)置微控制器內(nèi)部的各種資源，記錄電路的運(yùn)行狀態(tài)，參與各種運(yùn)算及輸入/輸出操作。如設(shè)置中斷和定時(shí)器的工作方式、進(jìn)行并行及串行輸入/輸出等。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.3任務(wù)3微處理器存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)1.3.3任務(wù)擴(kuò)展理解和熟悉幾個(gè)常用的特殊功能寄存器的功能。

1.累加器ACCACC是一個(gè)具有特殊用途的8位寄存器，主要用于存放操作數(shù)或運(yùn)算結(jié)果。89C51指令系統(tǒng)中大多數(shù)指令的執(zhí)行都要通過(guò)累加器ACC進(jìn)行。因此，在CPU中，累加器的使用頻率是很高的。當(dāng)采用寄存器尋址時(shí)，可用A表示累加器。2.寄存器B寄存器B在乘、除法指令中用于暫存數(shù)據(jù)。乘法指令的兩個(gè)操作數(shù)分別取自于A和B,其結(jié)果存放在BA寄存器對(duì)中。具體應(yīng)用見(jiàn)學(xué)習(xí)情景三中的乘法、除法指令。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.3任務(wù)3微處理器存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)3.程序狀態(tài)字PSWPSW是一個(gè)可編程的8位寄存器，用來(lái)存放與當(dāng)前指令執(zhí)行結(jié)果相關(guān)的狀態(tài)。89C51有些指令的執(zhí)行會(huì)自動(dòng)影響PSW相關(guān)位的狀態(tài)，在編程時(shí)要加以注意。同時(shí)，PSW中某些位的狀態(tài)也可通過(guò)指令設(shè)置。PSW各標(biāo)志位的定義如下:CY:進(jìn)位標(biāo)志位。當(dāng)累加器A的最高位有進(jìn)位(加法)或借位(減法)時(shí)，CY-1;否則CY-0。在布爾操作時(shí)，它是各種位操作的“累加器”。CY在指令中常簡(jiǎn)記為C~AC:輔助進(jìn)位標(biāo)志位。當(dāng)累加器A的D3位向D4位進(jìn)位或借位時(shí)，AC=1;否則為0~有時(shí)AC也被稱(chēng)為半進(jìn)位標(biāo)志。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.3任務(wù)3微處理器存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

FO:用戶(hù)標(biāo)志位?？梢愿鶕?jù)需要用程序?qū)⑵渲梦换蚯辶?，以控制程序的轉(zhuǎn)向。RS1,RSO:工作寄存器區(qū)選擇位。RS1,RSO可由指令置位或清零，用來(lái)選擇微控制器的工作寄存器區(qū)。OV:溢出標(biāo)志位。當(dāng)有符號(hào)數(shù)采用補(bǔ)碼運(yùn)算時(shí)，其結(jié)果超出范圍(一127~+128)時(shí)，有溢出，OV-1;否則OV-0。一:保留位。P:奇偶校驗(yàn)位。指示累加器A中操作結(jié)果的“1”的個(gè)數(shù)的奇偶性。凡是改變累加器A中內(nèi)容的指令均影響P標(biāo)志位。當(dāng)A中有奇數(shù)個(gè)“1"，則P=1;否則P=0。此標(biāo)志位對(duì)串行通信中的數(shù)據(jù)傳輸有重要的意義。在串行通信中常采用奇偶校驗(yàn)的方法來(lái)校驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。上一?yè)下一頁(yè)返回1.3任務(wù)3微處理器存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)

4.堆棧指針SP堆棧是存儲(chǔ)區(qū)中一個(gè)存放數(shù)據(jù)地址的特殊區(qū)域，主要是用來(lái)暫存數(shù)據(jù)和地址的，操作時(shí)按先進(jìn)后出的原則存放數(shù)據(jù)，其生成方向由低地址到高地址。堆棧指針SP是一個(gè)8位特殊功能寄存器，指示堆棧的底部在片內(nèi)RAM中的位置。系統(tǒng)復(fù)位后，SP的初始值為07H。由于08H一1FH單元分屬于工作寄存器區(qū)1~3，一般將SP的初值改變至片內(nèi)RAM的高地址區(qū)(30H以上)。5.數(shù)據(jù)指針DPTRDPTR是一個(gè)16位地址寄存器，主要用來(lái)存放16位地址，作間接尋址寄存器使用。因?yàn)?9C51微控制器可以外接64KB的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和I/0端口，對(duì)它們的尋址就需要使用DPTR實(shí)現(xiàn)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.3任務(wù)3微處理器存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)它們也可以拆成兩個(gè)獨(dú)立的8位寄存器使用，即DPH(高8位)和DPL(低8位)，分別占據(jù)83H和82H兩個(gè)地址。6.端口PO~P3PO~P3分別表示I/0端口中的PO~P3鎖存器。在89C51中可以把I/0端口當(dāng)作一般的特殊功能寄存器來(lái)使用，不再專(zhuān)設(shè)端口操作指令，均采用統(tǒng)一的MOV指令，使用方便。7.串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF用于存放串行通信中待發(fā)送或已接收到的數(shù)據(jù)。個(gè)獨(dú)立的寄存器組成，一個(gè)是發(fā)送緩沖器，一個(gè)是接收緩沖器。8.定時(shí)/計(jì)數(shù)器TH1,TL1,THO,TLO89C51中有2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器TO和T1。它們各自由2個(gè)獨(dú)立的8共為4個(gè)寄存器TH卜TL1,THO和TLO，可以分別對(duì)這4個(gè)寄存器尋址。它實(shí)際上是由兩位寄存器組成，上一頁(yè)返回1.4任務(wù)4微控制器的I/O口1.4.1任務(wù)內(nèi)容輸入/輸出設(shè)備是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。常用輸入裝置有鍵盤(pán)、掃描儀等。常用輸出裝置有顯示器、打印機(jī)等。微機(jī)有多種功能I/0接口:PIO—并行I/0接口;SIO串行I/0接口;CTC—定時(shí)器/計(jì)數(shù)器;ADC,DAC;A/D,D/A轉(zhuǎn)換器;INT—中斷輸入口。I/0接口一微機(jī)與外設(shè)的聯(lián)系橋梁，外設(shè)與CPU的連接必須要使用I/0接口。89C51共有4個(gè)8位的并行I/0口，分別記作P氏Pl,P2,P3。實(shí)際上它們已被歸入SFR之列，并且具有字節(jié)尋址和位尋址功能。其中PO,P2,P3口為多功能I/0接口，CPU按當(dāng)前操作自動(dòng)進(jìn)行功能切換。4個(gè)I/0口都是8位雙向口，這些口在結(jié)構(gòu)和特性上是基本相同的，但又各具特點(diǎn)。下一頁(yè)返回1.4任務(wù)4微控制器的I/O口1.4.2任務(wù)實(shí)施1.PO口位結(jié)構(gòu)PO口的位結(jié)構(gòu)如圖1.5所示。其特點(diǎn)為:①控制端高電平時(shí)，作為低8位地址和8位數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用口，供擴(kuò)展時(shí)使用。②控制端低電平時(shí)，作I/0口使用。場(chǎng)效應(yīng)管T1截止，使T2漏極開(kāi)路，需外接上拉電阻。當(dāng)其作輸入口時(shí)，具有“讀引腳”和“讀鎖存器”兩種情況。前一種情況是數(shù)據(jù)由引腳輸入，此時(shí)需先向鎖存器寫(xiě)1，將場(chǎng)效應(yīng)管T1和T2都截止;后一種情況是讀鎖存器Q端的狀態(tài)。每位最多可帶8個(gè)LSTTL負(fù)載。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.4任務(wù)4微控制器的I/O口2.P1口位結(jié)構(gòu)P1口的位結(jié)構(gòu)如圖1.6所示。其特點(diǎn)為:①只作I/0端口使用，內(nèi)部用上拉電阻代替了場(chǎng)效應(yīng)管T1.②與PO口一樣，也有讀引肚口和讀端口兩種情況。操作方法與PO口相似。③可帶4個(gè)LSTTL電路。3.P2口位結(jié)構(gòu)P2口的位結(jié)構(gòu)如圖1.7所示。其特點(diǎn)為:①控制端高電平時(shí)，作為高8位地址輸出口。②控制端低電平時(shí)，作I/0端口使用。使用方法與P0,P1口相同。③每位可帶4個(gè)LSTTL負(fù)載。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.4任務(wù)4微控制器的I/O口4.P3口位結(jié)構(gòu)P3口位結(jié)構(gòu)如圖1.8所示。其特點(diǎn)為:第二功能輸出端為“1”時(shí)，與非門(mén)的輸出由鎖存器輸出端Q決定，P3口作為通用輸出口使用。1.4.3任務(wù)擴(kuò)展由89C51各端口的特性可知，PO口既可作地址/數(shù)據(jù)總線口，又可作通用I/0口。在作地址/數(shù)據(jù)總線口時(shí)，它是真正的雙向口，可以直接驅(qū)動(dòng)MOS輸入，不需要加上拉電阻。當(dāng)它作通用I/0口時(shí)，必須外接上拉電阻才能驅(qū)動(dòng)MOS輸入。對(duì)Pl,P2,P3口而言，內(nèi)部已接有上拉電阻，因此不必外接任何電阻就可驅(qū)動(dòng)MOS輸入。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.4任務(wù)4微控制器的I/O口PO口和P1,P2,P3口作通用I/0口時(shí)一樣，在輸入時(shí)分為“讀鎖存器”和“讀引腳”兩種操作，這兩種操作是用不同的指令區(qū)分的。當(dāng)CPU在執(zhí)行“讀—修改—寫(xiě)”類(lèi)指令時(shí)，如“ANLPl,A"，則采用讀鎖存器的操作方式。它將鎖存器Q端的數(shù)據(jù)讀入后，進(jìn)行運(yùn)算修改，并將運(yùn)算結(jié)果送回到端口鎖存器并輸出到引腳。當(dāng)CPU執(zhí)行“MOV”類(lèi)指令時(shí)，則進(jìn)行“讀引腳”操作。此時(shí)，在讀引腳前必須先對(duì)鎖存器寫(xiě)“1"，使場(chǎng)效應(yīng)管T2截止，才能正確輸入引腳上的信息。因此，把具有這種特性的端口稱(chēng)為準(zhǔn)雙向口?？偟膩?lái)說(shuō)，由于微控制器I/0口的電氣特性決定了微控制器端口的驅(qū)動(dòng)能力有限，只育提供很小的驅(qū)動(dòng)電流，所以帶負(fù)載時(shí)，應(yīng)當(dāng)在微控制器的I/0口加上驅(qū)動(dòng)芯片。上一頁(yè)返回1.5任務(wù)5微控制器的最小系統(tǒng)1.5.1任務(wù)內(nèi)容在微控制器實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中，應(yīng)用條件及控制的要求不同，其外圍電路的組成也各不相同。微控制器的最小系統(tǒng)就是指在盡可能少的外部電路條件下，能使微控制器獨(dú)立工作的系統(tǒng)。89C51內(nèi)部已經(jīng)有4KB的FlashEZPROM及128B的RAM，只需要接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路就可以構(gòu)成微控制器的最小系統(tǒng)，如圖1.9所示。下一頁(yè)返回1.5任務(wù)5微控制器的最小系統(tǒng)1.5.2任務(wù)實(shí)施1.時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路對(duì)微控制器系統(tǒng)而言是必需的。由于微控制器內(nèi)部是由各種各樣的數(shù)字邏輯器件(如觸發(fā)器、寄存器、存儲(chǔ)器等)構(gòu)成，這些數(shù)字器件的工作必須按時(shí)間順序完成，這種時(shí)間順序就稱(chēng)為時(shí)序。時(shí)鐘電路就是提供微控制器內(nèi)部各種操作的時(shí)間基準(zhǔn)的電路，沒(méi)有時(shí)鐘電路微控制器就無(wú)法工作。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.5任務(wù)5微控制器的最小系統(tǒng)根據(jù)89C51微控制器產(chǎn)生時(shí)鐘方式的不同，可將時(shí)鐘電路分為內(nèi)部時(shí)鐘方式及外部時(shí)鐘方式兩種形式。如果在XTALl和XTAL2引腳之間外接石英晶體振蕩器及兩個(gè)諧振電容，就可以構(gòu)成內(nèi)部時(shí)鐘電路，如圖1.9所示的電路。內(nèi)部時(shí)鐘電路的石英晶體振蕩器頻率一般選擇在4一12MHz之間，諧振電容采用20}30pF的瓷片電容。如果微控制器的時(shí)鐘采用某一個(gè)外接的時(shí)鐘信號(hào)，則可以按圖1.10(a)所示連接。對(duì)于89C51一般可采用圖1.10(b)所示外接時(shí)鐘信號(hào)。2.復(fù)位電路微控制器的復(fù)位就是對(duì)微控制器進(jìn)行初始化操作，使微控制器內(nèi)部各寄存器處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，以便進(jìn)行下一步操作。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.5任務(wù)5微控制器的最小系統(tǒng)復(fù)位電路的構(gòu)成要實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，在89C51微控制器的RST引腳上施加5ms的高電平信號(hào)就可以了。微控制器的復(fù)位電路有兩種形式:上電復(fù)位和按鈕復(fù)位。如圖1.11所示，(a)為上電復(fù)位，(b)為按鈕復(fù)位。1.5.3任務(wù)擴(kuò)展1.微控制器的時(shí)序單位時(shí)鐘電路產(chǎn)生的最小時(shí)序單位稱(chēng)為時(shí)鐘周期，它是由石英晶體振蕩器的振蕩頻率決定的，又稱(chēng)振蕩周期。將石英晶體振蕩器的振蕩頻率進(jìn)行二分頻，就構(gòu)成了狀態(tài)周期，一個(gè)狀態(tài)周期等于兩個(gè)時(shí)鐘周期。將這兩個(gè)時(shí)鐘周期稱(chēng)為兩個(gè)節(jié)拍，用P1、P2表示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回1.5任務(wù)5微控制器的最小系統(tǒng)

6個(gè)狀態(tài)周期就構(gòu)成了1個(gè)機(jī)器周期，機(jī)器周期是微控制器執(zhí)行一種基本操作所需要的時(shí)間單位。6