初學(xué)單片機(jī)幾個(gè)不易掌握的概念

初學(xué)單片機(jī)幾個(gè)不易掌握的概念

隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)已深入地滲透到我們的生活中，許多電

子愛好者開始學(xué)習(xí)單片機(jī)知識(shí)，但單片機(jī)的內(nèi)容比較抽象，相對(duì)電子愛好者已

熟悉的模擬電路、數(shù)字電路，單片機(jī)中有一些新的概念，這些概念非常基本以

至于一般作者不屑去談，教材自然也不會(huì)很深入地講解這些概念，但這些內(nèi)容

又是學(xué)習(xí)中必須要理解的，下面就結(jié)合本人的學(xué)習(xí)、教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)這些最基本

概念作一說明，希望對(duì)自學(xué)者有所幫助。

一、總線：我們知道，一個(gè)電路總是由元器件通過電線連接而成的，在模

擬電路中，連線并不成為一個(gè)問題，因?yàn)楦髌骷g一般是串行關(guān)系，各器件之

間的連線并不很多，但計(jì)算機(jī)電路卻不一樣，它是以微處理器為核心，各器件

都要與微處理器相連，各器件之間的工作必須相互協(xié)調(diào)，所以就需要的連線就

很多了，如果仍如同模擬電路一樣，在各微處理器和各器件間單獨(dú)連線，則線

的數(shù)量將多得驚人，所以在微處理機(jī)中引入了總線的概念，各個(gè)器件共同享用

連線，所有器件的8根數(shù)據(jù)線全部接到8根公用的線上，即相當(dāng)于各個(gè)器件并

聯(lián)起來，但僅這樣還不行，如果有兩個(gè)器件同時(shí)送出數(shù)據(jù)，一個(gè)為0,一個(gè)為

1,那么，接收方接收到的究竟是什么呢？這種情況是不允許的，所以要通過控

制線進(jìn)行控制，使器件分時(shí)工作，任何時(shí)候只能有一個(gè)器件發(fā)送數(shù)據(jù)（可以有

多個(gè)器件同時(shí)接收）。器件的數(shù)據(jù)線也就被稱為數(shù)據(jù)總線，器件所有的控制線

被稱為控制總線。在單片機(jī)內(nèi)部或者外部存儲(chǔ)器及其它器件中有存儲(chǔ)單元，這

些存儲(chǔ)單元要被分配地址，才能使用，分配地址當(dāng)然也是以電信號(hào)的形式給出

的，由于存儲(chǔ)單元比較多，所以，用于地址分配的線也較多，這些線被稱為地

址總線。

二、數(shù)據(jù)、地址、指令：之所以將這三者放在一起，是因?yàn)檫@三者的本質(zhì)

都是一樣的——數(shù)字，或者說都是一串‘0'和'1'組成的序列。換言之，地

址、指令也都是數(shù)據(jù)。指令：由單片機(jī)芯片的設(shè)計(jì)者規(guī)定的一種數(shù)字，它與我

們常用的指令助記符有著嚴(yán)格的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，不可以由單片機(jī)的開發(fā)者更

改。地址：是尋找單片機(jī)內(nèi)部、外部的存儲(chǔ)單元、輸入輸出口的依據(jù)，內(nèi)部單

元的地址值已由芯片設(shè)計(jì)者規(guī)定好，不可更改，外部的單元可以由單片機(jī)開發(fā)

者自行決定，但有一些地址單元是一定要有的（詳見程序的執(zhí)行過程）。數(shù)

據(jù)：這是由微處理機(jī)處理的對(duì)象，在各種不同的應(yīng)用電路中各不相同，一般而

言，被處理的數(shù)據(jù)可能有這么幾種情況：

1?地址（如MOVDPTR,#1000H）,即地址1000H送入DPTR。

2?方式字或控制字（如MOVTMOD,#3）,3即是控制字。

3?常數(shù)（如MOVTHO,#10H）10H即定時(shí)常數(shù)。

4?實(shí)際輸出值（如P1口接彩燈.，要燈全亮，則執(zhí)行指令：MOVP1,

#0FFH,要燈全暗，則執(zhí)行指令：MOVP1,#00H）這里0FFH和00H都是實(shí)

際輸出值。又如用于LED的字形碼，也是實(shí)際輸出的值。

理解了地址、指令的本質(zhì)，就不難理解程序運(yùn)行過程中為什么會(huì)跑飛，會(huì)把數(shù)

據(jù)當(dāng)成指令來執(zhí)行了。

三、P0口、P2口和P3的第二功能用法初學(xué)時(shí)往往對(duì)P0口、P2口和P3

口的第二功能用法迷惑不解，認(rèn)為第二功能和原功能之間要有一個(gè)切換的過

程，或者說要有一條指令，事實(shí)上，各端口的第二功能完全是自動(dòng)的，不需要

用指令來轉(zhuǎn)換。如P3.6、P3.7分別是WR、RD信號(hào)，當(dāng)微片理機(jī)外接RAM

或有外部I/O口時(shí)，它們被用作第二功能，不能作為通用I/O口使用，只要一

微處理機(jī)一執(zhí)行到MOVX指令，就會(huì)有相應(yīng)的信號(hào)從P3.6或P3.7送出，不需

要事先用指令說明。事實(shí)上'不能作為通用I/O口使用'也并不是‘不能'而

是（使用者）'不會(huì)'將其作為通用I/O口使用。你完全可以在指令中按排一

條SETBP3.7的指令，并且當(dāng)單片機(jī)執(zhí)行到這條指令時(shí)，也會(huì)使P3.7變?yōu)楦?/p>

電平，但使用者不會(huì)這么去做，因?yàn)檫@通常這會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的崩潰（即死機(jī)）。

四、程序的執(zhí)行過程單片機(jī)在通電復(fù)位后8051內(nèi)的程序計(jì)數(shù)器（PC）中

的值為‘0000',所以程序總是從‘0000'單元開始執(zhí)行，也就是說：在系統(tǒng)

的ROM中一定要存在"0000;這個(gè)單元，并且在，0000'單元中存放的一定

是一條指令。

五、堆棧堆棧是一個(gè)區(qū)域，是用來存放數(shù)據(jù)的，這個(gè)區(qū)域本身沒有任何特

殊之處，就是內(nèi)部RAM的一部份，特殊的是它存放和取用數(shù)據(jù)的方式，即所

謂的‘先進(jìn)后出，后進(jìn)先出'，并且堆棧有特殊的數(shù)據(jù)傳輸指令，即

'PUSH'和'POP',有一個(gè)特殊的專為其服務(wù)的單元，即堆棧指針SP,每

當(dāng)執(zhí)一次PUSH指令時(shí)，SP就（在原來值的基礎(chǔ)上）自動(dòng)加1,每當(dāng)執(zhí)行一

次POP指令，SP就（在原來值的基礎(chǔ)上）自動(dòng)減1。由于SP中的值可以用

指令加以改變，所以只要在程序開始階段更改了SP的值，就可以把堆棧設(shè)置

在規(guī)定的內(nèi)存單元中，如在程序開始時(shí)，用一條MOVSP,#5FH指令，就時(shí)

把堆棧設(shè)置在從內(nèi)存單元60H開始的單元中。一般程序的開頭總有這么一條設(shè)

置堆棧指針的指令，因?yàn)殚_機(jī)時(shí)，SP的初始值為07H,這樣就使堆棧從08H

單元開始往后，而08H至ij1FH這個(gè)區(qū)域正是8031的第二、三、四工作寄存器

區(qū)，經(jīng)常要被使用，這會(huì)造成數(shù)據(jù)的渾亂。不同作者編寫程序時(shí)，初始化堆棧

指令也不完全相同，這是作者的習(xí)慣問題。當(dāng)設(shè)置好堆棧區(qū)后，并不意味著該

區(qū)域成為一種專用內(nèi)存，它還是可以象普通內(nèi)存區(qū)域一樣使用，只是-一般情況

下編程者不會(huì)把它當(dāng)成普通內(nèi)存用了。

六、單片機(jī)的開發(fā)過程這里所說的開發(fā)過程并不是一般書中所說的從任務(wù)

分析開始，我們假設(shè)已設(shè)計(jì)并制作好硬件，下面就是編寫軟件的工作。在編寫

軟件之前，首先要確定一些常數(shù)、地址，事實(shí)上這些常數(shù)、地址在設(shè)計(jì)階段已

被直接或間接地確定下來了。如當(dāng)某器件的連線設(shè)計(jì)好后，其地址也就被確定

7,當(dāng)器件的功能被確定下來后，其控制字也就被確定了。然后用文本編緝器

（如EDIT、CCED等）編寫軟件，編寫好后，用編譯器對(duì)源程序文件編譯，查

錯(cuò)，直到?jīng)]有語(yǔ)法錯(cuò)誤，除了極簡(jiǎn)單的程序外，i般應(yīng)用仿真機(jī)對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)

試，直到程序運(yùn)行正確為止。運(yùn)行正確后，就可以寫片（將程序固化在

EPROM中）。在源程序被編譯后，生成了擴(kuò)展名為HEX的目標(biāo)文件，一般編

程器能夠識(shí)別這種格式的文件，只要將此文件調(diào)入即可寫片。在此，為使大家

對(duì)整個(gè)過程有個(gè)認(rèn)識(shí)，舉一例說明：

ORG0000H

LJMPSTART

ORG040H

START：

MOVSP,#5FH;設(shè)堆棧

LOOP：

NOP

LJMPLOOP；循環(huán)

END；結(jié)束

表1

:03000000020040BB

:0700400075815F000200431F

表2

020040FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF

FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF

FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF75815F0002

0043

表3

表1為源程序，表2是匯編后得到的HEX文件，表3是由HEX文件轉(zhuǎn)換成的

目標(biāo)文件，也就是最終寫入EPROM的文件，它由編程器轉(zhuǎn)換得到，也可以由

HEXBIN一類的程序轉(zhuǎn)換得到。學(xué)過手工匯編者應(yīng)當(dāng)不難找出表3與表1的一

-對(duì)應(yīng)關(guān)系，值得注意的是從020040后開始的一長(zhǎng)串‘FF',直到7581,

這是由于偽指令：ORGO40H造成的結(jié)果。

七、仿真、仿真機(jī)仿真是單片機(jī)開發(fā)過程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，除了?

些極簡(jiǎn)單的任務(wù)，一般產(chǎn)品開發(fā)過程中都要進(jìn)行仿真，仿真的主要目的是進(jìn)行

軟件調(diào)試，當(dāng)然借助仿真機(jī)，也能進(jìn)行一些硬件排錯(cuò)。一塊單片機(jī)應(yīng)用電路板

包括單片機(jī)部份及為達(dá)到使用目的而設(shè)計(jì)的應(yīng)用電路，仿真就是利用仿真機(jī)來

代替應(yīng)用電路板（稱目標(biāo)機(jī)）的單片機(jī)部份，對(duì)應(yīng)用電路部份進(jìn)行測(cè)試、調(diào)

試。仿真有CPU仿真和ROM仿真兩種，所謂CPU仿真是指用仿真機(jī)代替目

標(biāo)機(jī)的CPU,由仿真機(jī)向目標(biāo)機(jī)的應(yīng)用電路部份提供各種信號(hào)、數(shù)據(jù)，進(jìn)行調(diào)

試的方法。這種仿真可以通過單步運(yùn)行、連續(xù)運(yùn)行等多種方法來運(yùn)行程序，并

能觀察到單片機(jī)內(nèi)部的變化，便于改正程序中的錯(cuò)誤。所謂ROM仿真，就是

用仿真機(jī)代替目標(biāo)機(jī)的ROM,目標(biāo)機(jī)的CPU工作時(shí)，從仿真機(jī)中讀取程序，

并執(zhí)行。這種仿真其實(shí)就是將仿真機(jī)當(dāng)成一片EPROM,只是省去了擦片、寫

片的麻煩，并沒有多少調(diào)試手段可言。通常這是二種不同類型的仿真機(jī)，也就

是說，一臺(tái)仿真機(jī)不能既做CPU仿真，又做ROM仿真?？赡艿那闆r下，當(dāng)然

以CPU仿真好。

以上系個(gè)人理解，如有不對(duì)之處，請(qǐng)諸位大蝦多多指點(diǎn)。

教學(xué)資新教程好書推總體規(guī)

第一課第二課第三課第四課第五課

a刖亙荒劃

第六課

初學(xué)單片機(jī)不易掌握的幾個(gè)概念

流水燈

學(xué)習(xí)了一段時(shí)間，有了一定經(jīng)驗(yàn)的朋友，肯定會(huì)覺得不過癮，老是紙上談

兵，點(diǎn)個(gè)LED有什么用？能不能來點(diǎn)實(shí)際點(diǎn)的。好的，我們就安排一點(diǎn)實(shí)際一

點(diǎn)的，這次是點(diǎn)亮真的電燈了，不過要注意安全，莫要發(fā)生觸電事故，另外這

次要用到雙向可控硅了，強(qiáng)電沒接觸過的朋友，先預(yù)習(xí)吧，正好我要花點(diǎn)時(shí)間

準(zhǔn)備一下了。

上傳啦，是一塊線路板圖,單面板，紅線代表跳線。沒有原理圖，簡(jiǎn)單地

說一下吧。A17是一個(gè)8芯的插針，可以用它與單片機(jī)的P1口相連，記得我上

傳的板子嗎？在P1□接LED前也有一個(gè)8芯插座的位置，裝上去，用一根8芯

扁平電纜相連就行了，記住，兩塊板子要用一只電源，也就是要共地。板上用

的器件，如果用外接5V電源，那么DI、D2、D3、D4及Cl、C2、C3、C4、C5、C6

及T9(7805)、A18(散熱器)均不需要裝，如果用外接交流電，則將它們裝上

去，A26是一插座，可以用來向單片機(jī)板供電。

IC1至I」IC8上使用交流光耦，型號(hào)為M0C3020,注意，M0C3020是6腳封

裝，由于沒有找到6腳的插座，所以全是用的8腳的插座，插時(shí)最上兩只不

用，即靠插座底安裝，R9——R16是限流電阻，470毆，1/4W,金屬膜。R1-

R8是限流電阻，330毆，1/2W,金屬膜。T1——T8是晶閘管（可控硅），型號(hào)

是BTA06-800C,用ST的比較好，6安培，800V電壓，加上合適的散熱片后，

帶500W以內(nèi)的負(fù)載應(yīng)沒問題。A1-A8是相應(yīng)的散熱片的位置，我用的散熱片比

較小，因?yàn)橹粠?，又是間隙亮，所以問題不大。P1——P5是接線端子。根據(jù)

各人條件去買吧——也用不著菲尼克斯的，哈哈。

好了，一切裝好，0K了，通電吧，當(dāng)心，再次提醒大家，小心觸電哦。電

源一端接P2,另一端接到P3——P5,負(fù)載則一端接P3——P5中的一個(gè)（它們

都是連著的），另一端則接P1的八個(gè)輸出端子之一。

至于軟件，就自已編了，原來讓LED怎么亮的，現(xiàn)在改成了讓電燈亮，如

此而已。

有了這么一個(gè)東東，其實(shí)也可以讓它和PC機(jī)接起來，讓PC機(jī)來做流水燈或

做更多的事情，順便上傳一個(gè)文件給大家玩玩,我用C++BUILD編的，只有玩的

價(jià)值，沒什么用途。就是用它來控制計(jì)算機(jī)的打印接口，輸出高或低電平而

Bo大家可以去電腦商場(chǎng)買一根并口電纜（不是打印電纜，是兩端都可以和計(jì)

算機(jī)相連的那種），載去一頭，把它的八根數(shù)據(jù)線接到A17的八個(gè)輸入端，然

后將地線相連，就可以演示了，放心，板子是光耦隔離的，不會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)造成

傷害。

單片機(jī)音樂程序的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)

周振安

利用單片機(jī)（或單板機(jī)）奏樂大概是無線電愛好者感興趣的問題之一。本文從

單片機(jī)的基本發(fā)間實(shí)驗(yàn)出發(fā)，談?wù)勔魳烦绦虻脑O(shè)計(jì)原理，并給出具體實(shí)例，以

供參考。

1.單片機(jī)的基本發(fā)音實(shí)驗(yàn)

我們知道，聲音的頻譜范圍約在兒十到兒千赫茲，若能利用程序來控制單處機(jī)

某個(gè)口線的“高”電平或低電平，則在該口線上就能產(chǎn)生一定頻率的矩形波，

接上喇叭就能發(fā)出一定頻率的聲音，若再利用延時(shí)程序控制''高”"低”電平

的持續(xù)時(shí)間，就能改變輸出頻率，從而改變音調(diào)。

例如，要產(chǎn)生200Hz的音頻信號(hào)，按圖1接入喇叭（若屬臨時(shí)實(shí)驗(yàn)，也可將喇

叭直接接在P1口線上），實(shí)驗(yàn)程序?yàn)椋?/p>

其中子程序DEL為延時(shí)子程序，當(dāng)R3為1時(shí)，延時(shí)時(shí)間約為20us,R3中存放

延時(shí)常數(shù)，對(duì)200Hz音頻，其周期為1/200秒，即5ms。這樣，當(dāng)P1.4的高電

平或低電平的持續(xù)時(shí)間為2.5ms,即R3的時(shí)間常數(shù)取2500/20=125（7DH）時(shí)，就

能發(fā)出200Hz的音調(diào)。將上述程序鍵入學(xué)習(xí)機(jī)，并不斷修改R3的常數(shù)可以感到

音調(diào)的變化。

樂曲中，每一音符對(duì)應(yīng)著確定的頻率，表1給出C調(diào)時(shí)各音符頻率及其相應(yīng)的

時(shí)間常數(shù)。

讀者可以根據(jù)表1所提供的常數(shù)，將其16進(jìn)制代碼送入R3,反復(fù)練習(xí)體會(huì)。

根據(jù)表1可以奏出音符。僅這還不夠，要準(zhǔn)確奏出一首曲子，必須準(zhǔn)確地控制

樂曲節(jié)奏，即一音符的持續(xù)時(shí)間。

音符的節(jié)拍我們可以用定時(shí)器T0來控制，送入不同的初值，就可以產(chǎn)生不同的

定時(shí)時(shí)間。便如某歌曲的節(jié)奏為每分鐘94拍，即一拍為0.64秒。其它節(jié)拍與

時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表2。

但時(shí)，由于T0的最大定時(shí)時(shí)■間只能為131毫秒，因此不可能直接用改變T0的

時(shí)間初值來實(shí)現(xiàn)不同節(jié)拍。我們可以用T0來產(chǎn)生10毫秒的時(shí)間基準(zhǔn)，然后設(shè)

置…個(gè)中斷計(jì)數(shù)器，通過判別中斷計(jì)數(shù)器的值來控制節(jié)拍時(shí)間的長(zhǎng)短。表2中

也給出了各種節(jié)拍所對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)。例如對(duì)1/4拍音符，定時(shí)時(shí)間為0.16

秒，相應(yīng)的時(shí)間常數(shù)為16（即10H）；對(duì)3拍音符，定時(shí)時(shí)間為1.92秒，相應(yīng)

時(shí)間長(zhǎng)數(shù)為192（即COH）o

我們將每一音符的時(shí)間常數(shù)和其相應(yīng)的節(jié)拍常數(shù)作為--組，按順序?qū)非械?/p>

所有常數(shù)排列成一個(gè)表，然后由查表程序依次取出，產(chǎn)生音符并控制節(jié)奏，就

可以實(shí)現(xiàn)演奏效果。

此外，結(jié)束符和體止符可以分別用代碼00H和FFH來表示，若查表結(jié)果為

00H,則表示曲子終了；若查表結(jié)果為FFH,則產(chǎn)生相應(yīng)的停頓效果。

為了產(chǎn)生手彈的節(jié)奏感，在某些音符（例如兩個(gè)相同音符）音插入一個(gè)時(shí)間單

位的頻率略有不同的音符。

程序框圖如圖2所示。

下面給出程序序請(qǐng)單，可直接在TD-HI型學(xué)習(xí)機(jī)上演奏，對(duì)其它不同型號(hào)的學(xué)

習(xí)機(jī)，只需相應(yīng)地改變一下地址即可。本程序演奏的是民歌“八月桂花遍地

開”，C調(diào)，節(jié)奏為94拍/分。讀者也可以自行找出一首歌，按表1和表2給

定的常數(shù)，將樂曲翻譯成碼表輸入機(jī)器，而程序不變。本實(shí)驗(yàn)方法簡(jiǎn)便，即使

不懂音樂的人，將一首陌生的曲子翻譯成代碼也是易事，和著機(jī)器的演奏學(xué)唱

一首歌曲，其趣味無窮。

程序清單（略，請(qǐng)參看源程序的說明）。

《無線電》1992年第3期。

下載兩個(gè)音樂文件的嫄代碼和HEX代碼。

硬件連接說明：

隨便找一個(gè)仿真機(jī)或者什么單片機(jī)實(shí)驗(yàn)板，只要能工作的就行，將程序輸入，

運(yùn)行，然后找個(gè)音箱（你計(jì)算機(jī)旁邊應(yīng)當(dāng)就有一對(duì)吧）撥出插頭，插頭的前端

接在P1。0上，后面部分找根線接單片機(jī)的地，就應(yīng)當(dāng)有聲了，然后怎么改進(jìn)

硬件連接就是你的事了。。。。

單片機(jī)教學(xué)第一課

教學(xué)內(nèi)容：?jiǎn)纹瑱C(jī)概述

1、何謂單片機(jī)一臺(tái)能夠工作的計(jì)算機(jī)要有這樣兒個(gè)部份構(gòu)成：CPU（進(jìn)行運(yùn)

算、控制）、RAM（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）、ROM（程序存儲(chǔ)）、輸入/輸出設(shè)備（例如：串

行口、并行輸出口等）。在個(gè)人計(jì)算機(jī)上這些部份被分成若干塊芯片，安裝一

個(gè)稱之為主板的印刷線路板上。而在單片機(jī)中，這些部份，全部被做到一塊集

成電路芯片中了，所以就稱為單片（單芯片）機(jī)，而且有一些單片機(jī)中除了上

述部份外，還集成了其它部份如A/D,D/A等。

天！PC中的CPU一塊就要賣幾千塊錢，這么多東西做在一起，還不得買個(gè)天

價(jià)！再說這塊芯片也得非常大了。

不，價(jià)格并不高，從兒元人民幣到兒十元人民幣，體積也不大，一般用40腳封

裝，當(dāng)然功能多一些單片機(jī)也有引腳比較多的，如68引腳，功能少的只有10

多個(gè)或20多個(gè)引腳，有的甚至只8只引腳。

為什么會(huì)這樣呢？

功能有強(qiáng)弱，打個(gè)比方，市場(chǎng)上面有的組合音響一套才賣兒百塊錢，可是有的

一臺(tái)功放機(jī)就要賣好幾千。另外這種芯片的生產(chǎn)量很大，技術(shù)也很成熟，51系

列的單片機(jī)已經(jīng)做了十幾年，所以價(jià)格就低了。

既然如此，單片機(jī)的功能肯定不強(qiáng)，干嗎要學(xué)它呢？

話不能這樣說，實(shí)際工作中并不是任何需要計(jì)算機(jī)的場(chǎng)合都要求計(jì)算機(jī)有很高

的性能，一個(gè)控制電冰箱溫度的計(jì)算機(jī)難道要用PHI?應(yīng)用的關(guān)鍵是看是否夠

用，是否有很好的性能價(jià)格比。所以8051出來十多年，依然沒有被淘汰，還在

不斷的發(fā)展中。

2、MCS51單片機(jī)和8051、8031、89c51等的關(guān)系

我們平常老是講8051,又有什么8031,現(xiàn)在又有89c51,它們之間究竟是什么

關(guān)系？

MCS51是指由美國(guó)INTEL公司（對(duì)了，就是大名鼎鼎的INTEL）生產(chǎn)的一系列單

片機(jī)的總稱，這一系列單片機(jī)包括了好些品種,如8031,8051,8751,8032,

8052,8752等，其中8051是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機(jī)都是在

8051的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的增、減、改變而來的，所以人們習(xí)慣于用8051來稱

呼MCS51系列單片機(jī)，而8031是前些年在我國(guó)最流行的單片機(jī)，所以很多場(chǎng)合

會(huì)看到8031的名稱。INTEL公司將MCS51的核心技術(shù)授權(quán)給了很多其它公司，

所以有很多公司在做以8051為核心的單片機(jī)，當(dāng)然，功能或多或少有些改變，

以滿足不同的需求，其中89c51就是這兒年在我國(guó)非常流行的單片機(jī)，它是由

美國(guó)ATMEL公司開發(fā)生產(chǎn)的。以后我們將用89C51來完成一系列的實(shí)驗(yàn)。

單片機(jī)教學(xué)（2）

單片機(jī)的內(nèi)部、外部結(jié)構(gòu)（一）

一、單片機(jī)的外部結(jié)構(gòu)

拿到一塊芯片，想要使用它，首先必須要知道怎樣連線，我們用的一塊稱之為

89c51的芯片，下面我們就看一下如何給它連線。1、電源：這當(dāng)然是必不可

少的了。單片機(jī)使用的是5V電源，其中正極接40弓|腳，負(fù)極（地）接20引

腳。2、振源電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)是一種時(shí)序電路，必須提供脈沖信號(hào)才能正常工

作，在單片機(jī)內(nèi)部已集成了振蕩器，使用晶體振蕩器，接18、19腳。只要買來

晶振，電容，連上就可以了，按圖1接上即可。3、復(fù)位引腳：按圖1中畫法

連好，至于復(fù)位是何含義及為何需要復(fù)要復(fù)位，在單片機(jī)功能中介紹。4、EA

引腳：EA引腳接到正電源端。至此，一個(gè)單片機(jī)就接好，通上電，單片機(jī)就

開始工作了。

470803

P10P00

P11P01

P12P02

P13P03

P14P04

P15P05

P16P06

P17P07

INT0P20

P21

INT1P22

P23

T0P24

P25

T1P26

P27

—3—X1

RD

UR

rQ.

U

男S

三T

2<1U鐲

U比Q.

S

0u

0k

1

二、任務(wù)分析

我們的第一個(gè)任務(wù)是要用單片機(jī)點(diǎn)亮一只發(fā)光二極管LED,顯然，這個(gè)LED必

須要和單片機(jī)的某個(gè)引腳相連，否則單片機(jī)就沒法控制它了，那么和哪個(gè)引腳

相連呢？單片機(jī)上除了剛才用掉的5個(gè)引腳，還有35個(gè)，我們將這個(gè)LED和1

腳相連。（見圖1,其中R1是限流電阻）

按照這個(gè)圖的接法，當(dāng)1腳是高電平時(shí)，LED不亮，只有1腳是低電平時(shí)，LED

才發(fā)亮。因此要1腳我們要能夠控制，也就是說，我們要能夠讓1引腳按要求

變?yōu)楦呋虻碗娖?。即然我們要控?腳，就得給它起個(gè)名字，總不能就叫它一

腳吧？叫它什么名字呢？設(shè)計(jì)51芯片的INTEL公司已經(jīng)起好了，就叫它

P1.0,這是規(guī)定，不可以由我們來更改。

名字有了，我們又怎樣讓它變'高'或變'低'呢？叫人做事，說一聲就可以，這

叫發(fā)布命令，要計(jì)算機(jī)做事，也得要向計(jì)算機(jī)發(fā)命令，計(jì)算機(jī)能聽得懂的命令

稱之為計(jì)算機(jī)的指令。讓一個(gè)引腳輸出高電平的指令是SETB,讓一個(gè)引腳輸出

低電平的指令是CLR。因此，我們要P1.0輸出高電平，只要寫SETBP1.0,要

P1.0輸出低電平，只要寫CLRP1.0就可以了。

現(xiàn)在我們已經(jīng)有辦法讓計(jì)算機(jī)去將P10輸出高或低電平了，但是我們?cè)鯓硬拍?/p>

計(jì)算機(jī)執(zhí)行這條指令呢？總不能也對(duì)計(jì)算機(jī)也說一聲了事吧。要解決這個(gè)問

題，還得有兒步要走。第一，計(jì)算機(jī)看不懂SETBCLR之類的指令，我們得把指

令翻譯成計(jì)算機(jī)能懂的方式，再讓計(jì)算機(jī)去讀。計(jì)算機(jī)能懂什么呢？它只懂一

樣?xùn)|西——數(shù)字。因此我們得把SETBP1.0變?yōu)?D2H,90H)，把CLRPL0變

為(C2H,90H),至于為什么是這兩個(gè)數(shù)字，這也是由51芯片的設(shè)計(jì)者一

INTEL規(guī)定的，我們不去研究。第二步，在得到這兩個(gè)數(shù)字后，怎樣讓這兩個(gè)

數(shù)字進(jìn)入單片機(jī)的內(nèi)部呢？這要借助于一個(gè)硬件工具〃編程器

我們將編程器與電腦連好，運(yùn)行編程器的軟件，然后在編緝區(qū)內(nèi)寫入

(D2H,90H)見圖2,寫入……好，拿下片子，把片子插入做好的電路板，接通

電源……什么?燈不亮？這就對(duì)了，因?yàn)槲覀儗戇M(jìn)去的指令就是讓

ADDRESSD290FFFFFFFFFFHEXFFFFFFFFFFFFFFASCII

00000000FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF

00000010FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF

00000020FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF

00000030

圖2

P10輸出高電平，燈當(dāng)然不亮，要是亮就錯(cuò)了?，F(xiàn)在我們?cè)贀芟逻@塊芯片，重

新放回到編程器上，將編緝區(qū)的內(nèi)容改為(C2H,90H),也就是CLRP1.0,寫

片，拿下片子，把片子插進(jìn)電路板，接電，好，燈亮了。因?yàn)槲覀儗懭氲摹?/p>

就是讓P10輸出低電平的指令。這樣我們看到，硬件電路的連線沒有做任何改

變，只要改變寫入單片機(jī)中的內(nèi)容，就可以改變電路的輸出效果。

三、單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析

我們來思考一個(gè)問題，當(dāng)我們?cè)诰幊唐髦邪岩粭l指令寫進(jìn)單片要內(nèi)部，然后取

下單片機(jī)，單片機(jī)就可以執(zhí)行這條指令，那么這條指令一定保存在單片機(jī)的某

個(gè)地方，并且這個(gè)地方在單片機(jī)掉電后依然可以保持這條指令不會(huì)丟失，這是

個(gè)什么地方呢？這個(gè)地方就是單片機(jī)內(nèi)部的只讀存儲(chǔ)器即ROM(READONLY

MEMORY)o為什么稱它為只讀存儲(chǔ)器呢？剛才我們不是明明把兩個(gè)數(shù)字寫進(jìn)去

了嗎？原來在89c51中的ROM是一種電可擦除的ROM,稱為FLASHROM,剛才我

們是用的編程器，在特殊的條件下由外部設(shè)備對(duì)ROM進(jìn)行寫的操作，在單片機(jī)

正常工作條件下，只能從那面讀，不能把數(shù)據(jù)寫進(jìn)去，所以我們還是把它稱為

ROMo

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器

1.幾個(gè)基本概念

1.數(shù)的本質(zhì)和物理現(xiàn)象。

我們知道，計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，這可令我們非常的難以理解，計(jì)

算機(jī)嗎，我們雖不了解它的組成，但它總只是一些電子元器件，怎么可

以進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算呢？我們做數(shù)學(xué)題如37+45是這樣做的，先在紙上寫

37,然后在下面寫45,然后大腦運(yùn)算，最后寫出結(jié)果，運(yùn)算的原材料：

37、45和結(jié)果：82都是寫在紙上的，計(jì)算機(jī)中又是放在什么地方呢？為

了解決這個(gè)問題，先讓我們做一個(gè)實(shí)驗(yàn)：

這里有一盞燈，我們知道燈要么亮，要么不亮，就有兩種狀態(tài)，我們可

以用‘0'和'1'來代替這兩種狀態(tài)，規(guī)定亮為'1',不亮為‘0'。

現(xiàn)在放上兩盞燈，一共有幾種狀態(tài)呢？我們列表來看一下：

狀態(tài)?O??

表達(dá)00011011

請(qǐng)大家自已寫上3盞燈的情況000001010011100101110111

我們來看，這個(gè)000,001,101不就是我們學(xué)過的的二進(jìn)制數(shù)嗎？本

來，燈的亮和滅只是一?種物理現(xiàn)象，可當(dāng)我們把它們按一按的順序排更

好后，燈的亮和滅就代表了數(shù)字了。讓我們?cè)俪橄笠徊?，燈為什么?huì)亮

呢？看電路1，是因?yàn)檩敵鲭娐份敵龈唠娖?，給燈通了電。因此，燈亮

和滅就可以用電路的輸出是高電平還是低電平來替代了。這樣，數(shù)字就

和電平的高、低聯(lián)系上了。（請(qǐng)想一下，我們還看到過什么樣的類似的

例子呢？（海軍之）燈語(yǔ)、旗語(yǔ)，電報(bào)，甚至紅、綠燈）

2.位的含義：

通過上面的實(shí)驗(yàn)我們已經(jīng)知道：一盞燈亮或者說一根線的電平的高低，

可以代表兩種狀態(tài)：0和1。實(shí)際上這就是?個(gè)二進(jìn)制位，因此我們就把

一根線稱之為一“位"，用BIT表示。

3.字節(jié)的含義：

一根線可以表于0和1,兩根線可以表達(dá)00,01,10,11四種狀態(tài)，也就是可

以表于0到3,而三根可以表達(dá)0-7,計(jì)算機(jī)中通常用8根線放在一起，同時(shí)計(jì)

數(shù)，就可以表過到0-255一共256種狀態(tài)。這8根線或者8位就稱之為一個(gè)字

節(jié)（BYTE）o不要問我為什么是8根而不是其它數(shù)，因?yàn)槲乙膊恢?。（?jì)算

機(jī)世界是一個(gè)人造的世界，不是自然界，很多事情你無法問為什么，只能說:

它是一種規(guī)定，大家在以后的學(xué)習(xí)過程中也要注意這個(gè)問題）

1.存儲(chǔ)器的工作原理：

1、存儲(chǔ)器構(gòu)造

存儲(chǔ)器就是用來存放數(shù)據(jù)的地方。它是利用電平的高低來存放數(shù)據(jù)的，

也就是說，它存放的實(shí)際上是電平的高、低，而不是我們所習(xí)慣認(rèn)為的

1234這樣的數(shù)字，這樣，我們的一個(gè)謎團(tuán)就解開了，計(jì)算機(jī)也沒什么神

秘的嗎。

讓我們看圖2。這是一個(gè)存儲(chǔ)器的示意圖：一個(gè)存儲(chǔ)器就象一個(gè)個(gè)的小

抽屜，一個(gè)小抽屜里有八個(gè)小格子，每個(gè)小格子就是用來存放“電荷”

的，電荷通過與它相連的電線傳進(jìn)來或釋放掉，至于電荷在小格子里是

怎樣存的，就不用我們操心了，你可以把電線想象成水管，小格子里的

電荷就象是水，那就好理解了。存儲(chǔ)器中的每個(gè)小抽屜就是一個(gè)放數(shù)據(jù)

的地方，我們稱之為一個(gè)“單元”。

有了這么一個(gè)構(gòu)造，我們就可以開始存放數(shù)據(jù)了，想要放進(jìn)一個(gè)數(shù)據(jù)

12,也就是00001100,我們只要把第二號(hào)和第三號(hào)小格子里存滿電荷，

而其它小格子里的電荷給放掉就行了（看圖3）?？墒菃栴}出來了，看

圖2,一個(gè)存儲(chǔ)器有好多單元，線是并聯(lián)的，在放入電荷的時(shí)候，會(huì)將

電荷放入所有的單元中，而釋放電荷的時(shí)候，會(huì)把每個(gè)單元中的電荷都

放掉，這樣的話，不管存儲(chǔ)器有多少個(gè)單元，都只能放同一個(gè)數(shù)，這當(dāng)

然不是我們所希望的，因此，要在結(jié)構(gòu)上稍作變化，看圖2,在每個(gè)單

元上有個(gè)控制線，我想要把數(shù)據(jù)放進(jìn)哪個(gè)單元，就給一個(gè)信號(hào)這個(gè)單元

的控制線，這個(gè)控制線就把開關(guān)打開，這樣電荷就可以自由流動(dòng)了，而

其它單元控制線上沒有信號(hào)，所以開關(guān)不打開，不會(huì)受到影響，這樣，

只要控制不同單元的控制線，就可以向各單元寫入不同的數(shù)據(jù)了，同

樣，如果要某個(gè)單元中取數(shù)據(jù)，也只要打開相應(yīng)的控制開關(guān)就行了。

2、存儲(chǔ)器譯碼

那么，我們?cè)鯓觼砜刂聘鱾€(gè)單元的控制線呢？這個(gè)還不簡(jiǎn)單，把每個(gè)單

元元的控制線都引到集成電路的外面不就行了嗎？事情可沒那么簡(jiǎn)單，

一片27512存儲(chǔ)器中有65536個(gè)單元，把每根線都引出來，這個(gè)集成電

路就得有6萬多個(gè)腳？不行，怎么辦？要想法減少線的數(shù)量。

我們有一種方法稱這為譯碼，簡(jiǎn)單介紹一下：一根線可以代表2種狀

態(tài)，2根線可以代表4種狀態(tài)，3根線可以代表幾種，256種狀態(tài)又需要

兒根線代表？8種，8根線，所以65536種狀態(tài)我們只需要16根線就可

以代表了。

歷J-K;r~?.、.?M?二三線

存儲(chǔ)事1市儲(chǔ)養(yǎng)2?亨修西n

近

若一可二竹

Tr在法

IIIII

圖4

3、存儲(chǔ)器的選片及總線的概念

至此，譯碼的問題解決了，讓我們?cè)賮黻P(guān)注另外一個(gè)問題。送入每個(gè)單

元的八根線是用從什么地方來的呢？它就是從計(jì)算機(jī)上接過來的，一般

地，這八根線除了接一個(gè)存儲(chǔ)器之外，還要接其它的器件，如圖4所

示。這樣問題就出來了，這八根線既然不是存儲(chǔ)器和計(jì)算機(jī)之間專用

的，如果總是將某個(gè)單元接在這八根線上，就不好了，比如這個(gè)存儲(chǔ)器

單元中的數(shù)值是OFFH另一個(gè)存儲(chǔ)器的單元是00H,那么這根線到底是處

于高電平，還是低電平？豈非要打架看誰歷害了？所以我們要讓它們分

離。辦法當(dāng)然很簡(jiǎn)單，當(dāng)外面的線接到集成電路的引腳進(jìn)來后，不直接

接到各單元去，中間再加一組開關(guān)（參考圖4）就行了。平時(shí)我們讓開

關(guān)打開著，如果確實(shí)是要向這個(gè)存儲(chǔ)器中寫入數(shù)據(jù)，或要從存儲(chǔ)器中讀

出數(shù)據(jù)，再讓開關(guān)接通就行了。這組開關(guān)由三根引線選擇：讀控制端、

寫控制端和片選端。要將數(shù)據(jù)寫入片中，先選中該片，然后發(fā)出寫信

號(hào)，開關(guān)就合上了，并將傳過來的數(shù)據(jù)（電荷）寫入片中。如果要讀，

先選中該片，然后發(fā)出讀信號(hào)，開關(guān)合上，數(shù)據(jù)就被送出去了。注意圖

4,讀和寫信號(hào)同時(shí)還接入到另一個(gè)存儲(chǔ)器，但是由于片選端不同，所以

雖有讀或?qū)懶盘?hào)，但沒有片選信號(hào)，所以另一個(gè)存儲(chǔ)器不會(huì)“誤會(huì)”而

開門，造成沖突。那么會(huì)不同時(shí)選中兩片芯片呢？只要是設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)

就不會(huì)，因?yàn)樗怯捎?jì)算控制的，而不是我們?nèi)藖砜刂频?，如果真的?/p>

現(xiàn)同時(shí)出現(xiàn)選中兩片的情況，那就是電路出了故障了，這不在我們的討

論之列。

從上面的介紹中我們已經(jīng)看到，用來傳遞數(shù)據(jù)的八根線并不是專用的，

而是很多器件大家共用的，所以我們稱之為數(shù)據(jù)總線，總線英文名為

BUS,總即公交車道，誰者可以走。而十六根地址線也是連在一起的，稱

之為地址總線。

2.半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類

按功能可以分為只讀和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器兩大類。所謂只讀，從字面上理解就是

只可以從里面讀，不能寫進(jìn)去，它類似于我們的書本，發(fā)到我們手回之后，我

們只能讀里面的內(nèi)容，不可以隨意更改書本上的內(nèi)容。只讀存儲(chǔ)器的英文縮寫

為ROM(READONLYMEMORY)

所謂隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，即隨時(shí)可以改寫，也可以讀出里面的數(shù)據(jù)，它類似于我

們的黑板，我可以隨時(shí)寫東西上去，也可以用黑板擦擦掉重寫。隨機(jī)存儲(chǔ)器的

英文縮寫為RAM(READRANDOMMEMORY)這兩種存儲(chǔ)器的英文縮寫一定要記

牢。

注意：所謂的只讀和隨機(jī)存取都是指在正常工作情況下而言，也就是在使用這

塊存儲(chǔ)器的時(shí)候，而不是指制造這塊芯片的時(shí)候。否則，只讀存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)

是怎么來的呢？其實(shí)這個(gè)道理也很好理解，書本拿到我們手里是不能改了，可

以當(dāng)它還是原材料——白紙的時(shí)候，當(dāng)然可以由印刷廠印上去了。

順便解釋一下其它幾個(gè)常見的概念。

PROM,稱之為可編程存儲(chǔ)器。這就象我們的練習(xí)本，買來的時(shí)候是空白的，可

以寫東西上去，可一旦寫上去，就擦不掉了，所以它只能用寫一次，要是寫錯(cuò)

了，就報(bào)銷了。

EPROM,稱之為紫外線擦除的可編程只讀存儲(chǔ)器。它里面的內(nèi)容寫上去之后，如

果覺得不滿意，可以用一種特殊的方法去掉后重寫，這就是用紫外線照射，紫

外線就象'‘消字靈"，可以把字去掉，然后再重寫。當(dāng)然消的次數(shù)多了，也就

不靈光了，所以這種芯片可以擦除的次數(shù)也是有限的——幾百次吧。

FLASH,稱之為閃速存儲(chǔ)器，它和EPROM類似，寫上去的東西也可以擦掉重寫，

但它要方便一些，不需要光照了，只要用電學(xué)方法就可以擦除，所以就方便許

多，而且壽面也很長(zhǎng)(兒萬到兒十萬次不等)。

再次強(qiáng)調(diào)，這里的所有的寫都不是指在正常工作條件下。不管是PROM、EPROM

還是FLASHROM,它們的寫都要有特殊的條件，一般我們用--種稱之為“編程

器”的設(shè)備來做這項(xiàng)工作，一旦把它裝到它的工作位置，就不能隨便改寫了。

單片機(jī)教學(xué)（3）

單片機(jī)的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)分析（二）

一、程序的完善

上一次我們的程序?qū)嵲谑菦]什么用，要燈亮還要重寫一下片子，下面我們

要讓燈不斷地閃爍，這就有一定的實(shí)用價(jià)值了，比如可以把它當(dāng)成汽車上的一

個(gè)信號(hào)燈用了。怎樣才能讓燈不斷地閃爍呢？實(shí)際上就是要燈亮一段時(shí)間，再

滅一段時(shí)間，也就是說要P10不斷地輸出高和低電平。怎樣實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求呢？

請(qǐng)考慮用下面的指令是否可行：

SETBP10

CLRP10

這是不行的，有兩個(gè)問題，第一，計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的時(shí)間很快，執(zhí)行完SETB

P10后，燈是滅了，但在極短時(shí)間（微秒級(jí)）后，計(jì)算機(jī)又執(zhí)行了CLRP10指

令，燈又亮了，所以根本分辨不出燈曾滅過。第二，在執(zhí)行完CLRP10后，不

會(huì)再去執(zhí)行SETBP10指令，所以以后再也沒有機(jī)會(huì)讓滅了。

為了解決這兩個(gè)問題，我們可以做如下設(shè)想，第一，在執(zhí)行完SETBP10

后，延時(shí)一段時(shí)間（幾秒或零點(diǎn)幾秒）再執(zhí)行第二條指令，就可以分辨出燈曾

滅過了。第二在執(zhí)行完第二條指令后，讓計(jì)算機(jī)再去執(zhí)行第一條指令，不斷地

在原地兜圈，我們稱之為‘'循環(huán)"，這樣就可以完成任務(wù)了。

以下先給出程序（后面括號(hào)中的數(shù)字是為了便于講解而寫的，實(shí)際不用輸

入)：

；主程序：

LOOP：SETBPIO；(1)

LCALLDELAY；(2)

CLRPIO；(3)

LCALLDELAY；(4)

AJMPLOOP；(5)

；以下子程序

DELAY：MOVR7,#250(6)

DI：MOVR6,#250；(7)

D2：DJNZR6,D2；(8)

DJNZR7,DI；(9)

RET；(10)

END；(11)

按上面的設(shè)想分析一下前面的五條指令。

第一條是讓燈滅，第二條應(yīng)當(dāng)是延時(shí)，第三條是讓燈亮，第四條和第二條

一模一樣，也是延時(shí)，第五條應(yīng)當(dāng)是轉(zhuǎn)去執(zhí)行第一條指令。第二和第四條實(shí)現(xiàn)

的原理稍后談，先看第五條，LJMP是一條指令，意思是轉(zhuǎn)移，往什么地方轉(zhuǎn)移

呢？后面跟的是LOOP,看一下，什么地方還有LOOP,對(duì)了，在第一條指令的前

面有一個(gè)LOOP,所以很直觀地，我們可以認(rèn)識(shí)到，它要轉(zhuǎn)到第一條指令處。這

個(gè)第一條指令前面的LOOP被稱之為標(biāo)號(hào)，它的用途就是給這一行起一個(gè)名字，

便于使用。是否一定要給它起名叫LOOP呢？當(dāng)然不是，起什么名字，完全由編

程序的人決定，可以稱它為A,X等等，當(dāng)然，這時(shí)，第五條指令LJMP后面的

名字也得跟著改了。

第二條和第四條指令的用途是延時(shí)，它是怎樣實(shí)現(xiàn)的呢？指令的形式是

LCALL,這條指令稱為調(diào)用子程序指令，看一下指令后面跟的是什么，DELAY,

找一下DELAY,在第六條指令的前面，顯然，這也是一個(gè)標(biāo)號(hào)。這條指令的作

用是這樣的：當(dāng)執(zhí)行LCALL指令時(shí)，程序就轉(zhuǎn)到LCALL后面的標(biāo)號(hào)所標(biāo)定的程

序處執(zhí)行，如果在執(zhí)行指令的過程中遇到RET指令，則程序就返回到LCALL指

令的下面的--條指令繼續(xù)執(zhí)行，從第六行開始的指令中，可以看到確實(shí)有RET

指令。在執(zhí)行第二條指令后，將轉(zhuǎn)去執(zhí)行第6條指令，而在執(zhí)行完6,7,

8,9條指令后將遇到第10條令：RET,執(zhí)行該條指令后，程序?qū)⒒貋韴?zhí)行第

三條指令，即將P10清零，使燈亮，然后又是第四條指令，執(zhí)行第四條指令就

是轉(zhuǎn)去執(zhí)行第6,7,8,9,10條指令，然后回來執(zhí)行第5條指令，第5條指令

就是讓程序回到第1條開始執(zhí)行，如此周而復(fù)始，燈就在不斷地亮、滅了。

在標(biāo)號(hào)DELAY標(biāo)志的這一行到RET這一行中的所有程序，這是一段延時(shí)程

序，大概延時(shí)零點(diǎn)幾秒，至于具體的時(shí)間，以后我們?cè)賹W(xué)習(xí)如何計(jì)算。程序的

最后一行是END,這不是一條指令，它只是告訴我們程序到此結(jié)束，它被稱為"

偽指令”。

二、單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析：

為了知道延時(shí)程序是如何工作的，我們必需首先了解延時(shí)程序中出現(xiàn)的一

些符號(hào)，就從R1開始，R1被稱之為工作寄存器。什么是工作寄存器呢？讓我

們從現(xiàn)實(shí)生活中來找找答案。如果出一道數(shù)學(xué)題：123+567,讓你回答結(jié)果是多

少，你會(huì)馬上答出是690,再看下面一道題：123+567+562,要讓你要上回答，

就不這么容易了吧？我們會(huì)怎樣做呢？如果有張紙，就容易了，我們先算出

123+567=690,把690寫在紙上，然后再算690+562得到結(jié)果是1552。這其中

1552是我們想要的結(jié)果，而690并非我們所要的結(jié)果，但是為了得到最終結(jié)

果，我們又不得不先算出690,并記下來，這其實(shí)是一個(gè)中間結(jié)果，計(jì)算機(jī)中

做運(yùn)算和這個(gè)類似，為了要得到最終結(jié)果，往往要做很多步的中間結(jié)果，這些

中間結(jié)果要有個(gè)地方放才行，把它們放哪呢？放在前面提到過的ROM中可以

嗎？顯然不行，因?yàn)橛?jì)算機(jī)要將結(jié)果寫進(jìn)去，而ROM是不可以寫的，所以在單

片機(jī)中另有一個(gè)區(qū)域稱為RAM區(qū)（RAM是隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的英文縮寫），它可

以將數(shù)據(jù)寫進(jìn)去。

特別地，在MCS-51單片機(jī)中，將RAM中分出一塊區(qū)域，稱為工作寄存器

區(qū)。

單片機(jī)第五課：?jiǎn)纹瑱C(jī)的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)分析（三）

一、延時(shí)程序分析

上一次課中，我們已經(jīng)知道，程序中的符號(hào)R7、R6是代表了一個(gè)個(gè)的RAM單

元，是用來放一些數(shù)據(jù)的，下面我們?cè)賮砜匆幌缕渌?hào)的含義。

DELAY：MOVR7,#250vcc

(6)8031J

DI：MOVR6,#250；(7)

El

D2：DJNZR6,D2；(8)____

R1

In

DJNZR7,DI；(9)

RET；(10)—

1.MOV：這是一條指令，意思是傳遞數(shù)據(jù)。說到傳遞，我們都很清楚，傳東

西要從一個(gè)人的手上傳到另一個(gè)人的手上，也就是說要有一個(gè)接受者，

一個(gè)傳遞者和一樣?xùn)|西。從指令MOVR7,#250中來分析，R7是一個(gè)接

受者，250是被傳遞的數(shù)，傳遞者在這條指令中被省略了（注意：并不

是每一條傳遞指令都會(huì)省的，事實(shí)上大部份數(shù)據(jù)傳遞指令都會(huì)有傳遞

者）。它的意義也很明顯：將數(shù)據(jù)250送到R7中去，因此執(zhí)行完這條指

令后，R7單元中的值就應(yīng)當(dāng)是250。在250前面有個(gè)#號(hào)，這又是什么意

思呢？這個(gè)#就是用來說明250就是一個(gè)被傳遞的東西本身，而不是傳遞

者。那么MOVR6,#250是什么意思，應(yīng)當(dāng)不用分析了吧。

2.DJNZ：這是另一條指令，我們來看一下這條指令后面跟著的兩個(gè)東西，

一個(gè)是R6,一個(gè)是D2,R6我們當(dāng)然已知是什么了，查一下D2是什

么。D2在本行的前面，我們已學(xué)過，這稱之為標(biāo)號(hào)。標(biāo)號(hào)的用途是什么

呢？就是給本行起一個(gè)名字。DJNZ指令的執(zhí)行過程是這樣的，它將其

后面的第一個(gè)參數(shù)中的值減1,然后看一下，這個(gè)值是否等于0,如果等

于0,就往下執(zhí)行，如果不等于0,就轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)到什么地方去呢？可能大

家已猜到了，轉(zhuǎn)到第二個(gè)參數(shù)所指定的地方去（請(qǐng)大家用自己的話講一

下這條語(yǔ)句是怎樣執(zhí)行的）。本條指令的最終執(zhí)行結(jié)果就是，在原地轉(zhuǎn)

圈250次。

3.執(zhí)行完了DJNZR6,D2之后（也就是R6的值等于。之后），就會(huì)去執(zhí)

行下面一行，也就是DJNZR7,D1,請(qǐng)大家自行分析一下這句話執(zhí)行的

結(jié)果。（轉(zhuǎn)去執(zhí)行MOVR6,#250,同時(shí)R7中的值減1）,最終DJNZ

R6,D2這句話將被執(zhí)行250*250=62500次，執(zhí)行這么多次同一條指令干

嗎？就是為了延時(shí)。

4.一個(gè)問題：如果在R6中放入0,會(huì)有什么樣的結(jié)果。

二、時(shí)序分析：

前面我們介紹了延時(shí)程序，但這還不完善，因?yàn)?，我們只知道DJNZR6,D2這

句話會(huì)被執(zhí)行62500次，但是執(zhí)行這么多次需要多長(zhǎng)時(shí)間呢？是否滿足我們的

要求呢？我們還不知道，所以下面要來解決這個(gè)問題。

先提一個(gè)問題：我們學(xué)校里什么是最重要的。（鈴聲）校長(zhǎng)可以出差，老師可

以休息，但學(xué)校一日無鈴聲必定大亂。整個(gè)學(xué)校就是在鈴聲的統(tǒng)一指揮下，步

調(diào)一致，統(tǒng)一協(xié)調(diào)地工作著。這個(gè)鈴是按一定的時(shí)間安排來響的，我們可以稱

之為“時(shí)序時(shí)間的順序”。一個(gè)由人組成的單位尚且要有一定的時(shí)

序，計(jì)算機(jī)當(dāng)然更要有嚴(yán)格的時(shí)序。事實(shí)上，計(jì)算機(jī)更象一個(gè)大鐘，什么時(shí)候

分針動(dòng)，什么時(shí)候秒針動(dòng)，什么時(shí)候時(shí)針動(dòng)，都有嚴(yán)格的規(guī)定，一點(diǎn)也不能

亂。計(jì)算機(jī)要完成的事更復(fù)雜，所以它的時(shí)序也更復(fù)雜。

我們已知，計(jì)算機(jī)工作時(shí)，是一條一條地從ROM中取指令，然后一?步一步地執(zhí)

行，我們規(guī)定：計(jì)算機(jī)訪問一次存儲(chǔ)器的時(shí)間，稱之為一個(gè)機(jī)器周期。這是一

個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，好象我們?nèi)擞谩懊搿弊鳛槲覀兊臅r(shí)間基準(zhǔn)一樣，為什么不干脆用

“秒”，多好，很習(xí)慣，學(xué)下去我們就會(huì)知道用“秒”反而不習(xí)慣。

一個(gè)機(jī)器周期包括12個(gè)時(shí)鐘周期。下面讓我們算一下一個(gè)機(jī)器周期是多長(zhǎng)時(shí)間

吧。設(shè)一個(gè)單片機(jī)工作于12M晶振，它的時(shí)鐘周期是1/12（微秒）。它的一個(gè)

機(jī)器周期是12*（1/12）也就是1微秒。（請(qǐng)計(jì)算一個(gè)工作于6M晶振的單片

機(jī)，它的機(jī)器周期是多少）。

MCS-51單片機(jī)的所有指令中，有一些完成得比較快，只要一個(gè)機(jī)器周期就行

了，有一些完成得比較慢，得要2個(gè)機(jī)器周期，還有兩條指令要4個(gè)機(jī)器周期

才行。這也不難再解，不是嗎？我讓你掃地的執(zhí)行要完成總得比要你完成擦黑

板的指令時(shí)間要長(zhǎng)。為了恒量指令執(zhí)行時(shí)間的長(zhǎng)短，又引入一個(gè)新的概念：指

令周期。所謂指令周期就是指執(zhí)行一條指令的時(shí)間。INTEL對(duì)每一條指令都給

出了它的指令周期數(shù)，這些數(shù)據(jù)，大部份不需要我們?nèi)ビ洃?，但是有一些指?/p>

是需要記住的，如DJNZ指令是雙周期指令。

下面讓我們來計(jì)算剛才的延時(shí)。首先必須要知道晶振的頻率，我們?cè)O(shè)所用晶振

為12M,則一個(gè)機(jī)器周期就是1微秒。而DJNZ指令是雙周期指令，所以執(zhí)行一

次要2個(gè)微秒。一共執(zhí)行62500次，正好125000微秒，也就是125毫秒。

練習(xí)：設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)100毫秒的延時(shí)程序。

要點(diǎn)分析：1、一個(gè)單元中的數(shù)是否可以超過255。2、如何分配兩個(gè)數(shù)。

三、復(fù)位電路

任何單片機(jī)在工作之前都要有個(gè)復(fù)位的過程，復(fù)位是什么意思呢？它就象是我

們上課之前打的預(yù)備鈴。預(yù)備鈴一?響，大家就自動(dòng)地從操場(chǎng)、其它地方進(jìn)入教

室了，在這一段時(shí)間里，是沒有老師干預(yù)的，對(duì)單片機(jī)來說，是程序還沒有開

始執(zhí)行，是在做準(zhǔn)備工作。顯然，準(zhǔn)備工作不需要太長(zhǎng)的時(shí)間，復(fù)位只需要

5ms的時(shí)間就可以了。如何進(jìn)行復(fù)位呢？只要在單片機(jī)的RST引腳上加上高電

平，就可以了，按上面所說，時(shí)間不少于5ms。為了達(dá)到這個(gè)要求，可以用很

多種方法，這里提供一種供參考，見圖1。實(shí)際上，我們?cè)谏弦淮螌?shí)驗(yàn)的圖中

已見到過了。

這種復(fù)位電路的工作原理是：通電時(shí)，電容兩端相當(dāng)于是短路，于是RST引腳

上為高電平，然后電源通過電阻對(duì)電容充電，RST端電壓慢慢下降，降到一定

程序，即為低電平，單片機(jī)開始正常工作。

單片機(jī)第六課：?jiǎn)纹瑱C(jī)的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)分析（四）

1.第三個(gè)實(shí)驗(yàn)

上兩次我們做過兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，都是讓PL0這個(gè)引腳使燈亮，我們可以設(shè)想：既然

P1.0可以讓燈亮，那么其它的引腳可不可以呢？看一下圖1,它是8031單片機(jī)

引腳的說明,在PL0旁邊有PPI,P1.2-.P1.7,它們是否都可以讓燈亮呢?

除了以P1開頭的外，還有以P0,P2,P3開頭的，數(shù)一下，一共是32個(gè)引腳，

前面我們以學(xué)過7個(gè)引腳，加上這32個(gè)這39個(gè)了。它們都以P字開頭，只是

后面的數(shù)字不一樣，它們是否有什么聯(lián)系呢？它們能不能都讓燈亮呢？在我們

的實(shí)驗(yàn)板上，除了P10之外，還有Pll��P17都與LED相連，下面讓我們

來做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，程序如下：

MAIN：MOVPl,#OFFH

LCALLDELAY

MOVPl,#OOH

LCALLDELAY

LJMPMAIN

DELAY：MOVR7,#250

DI：MOVR6,#250

D2：DJNZR6,D2

DJNZR7,DI

RET

END

將這段程序轉(zhuǎn)為機(jī)器碼，用編程器寫入芯片中，結(jié)果如何？通電以后我們可以

看到8只LED全部在閃動(dòng)。因此，P10��P17是全部可以點(diǎn)亮燈的。事實(shí)

上，凡以P開頭的這32個(gè)引腳都是可以點(diǎn)亮燈的，也就是說：這32個(gè)引腳都

可以作為輸出使用，如果不用來點(diǎn)亮LED,可以用來控制繼電器，可以用來控

制其它的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

程序分析：這段程序和前面做過的程序比較，只有兩處不一樣：第一句：原來

是SETBP1.0,現(xiàn)在改為MOVPl,SOFFH,第三句：原來是CLRP1.0,現(xiàn)在改

為MOVP1.0,#00Ho從中可以看出,P1是P1.0��P1.7的全體的代表,

一個(gè)P1就表示了所有的這八個(gè)管腳了。當(dāng)然用的指令也不一樣了，是用MOV指

令。為什么用這條指令？看圖2,我們把P1作為一個(gè)整體，就把它當(dāng)作是一個(gè)

存儲(chǔ)器的單元，對(duì)一個(gè)單元送進(jìn)一個(gè)數(shù)可以用MOV指令。

二、第四個(gè)實(shí)驗(yàn)

除了可以作為輸出外，這32個(gè)引腳還可以做什么呢？下面再來做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，程

序如下：

MAIN：MOVP3,#OFFH

LOOP：MOVA,P3

MOVPl,A

LJMPLOOP

先看一下實(shí)驗(yàn)的結(jié)果：所有燈全部不亮，然后我按下一個(gè)按鈕，第（）個(gè)燈亮

了，再按下另一個(gè)按鈕，第（）個(gè)燈亮了，松開按鈕燈就滅了。從這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)

象結(jié)合電路來分析一下程序。

從硬件電路的連線可以看出，有四個(gè)按鈕被接入到P3口的P32,P33,P34,

P35o第一條指令的用途我們可以猜到：使P3口全部為高電平。第二條指令是

MOVA,P3,其中MOV已經(jīng)見，是送數(shù)的意思，這條指令的意思就是將P3口的

數(shù)送到A中去，我們可以把A當(dāng)成是一個(gè)中間單元（看圖3）,第三句話是將A

中的數(shù)又送到Pl口去，第四句話是循環(huán)，就是不斷地重復(fù)這個(gè)過程，這我們已

見過。當(dāng)我們按下第一個(gè)按鈕時(shí)，第（3）只燈亮了，所以P12口應(yīng)當(dāng)輸出是低

電平，為什么P12口會(huì)輸出低電平呢？我們看一下有什么被送到了P1口，只有

從P3□進(jìn)來的數(shù)送到A,又被送到了P1口，所以，肯定是P3□進(jìn)來的數(shù)使得

P12位輸出電平的。P3口的P32位的按鈕被按下，使得P32位的電平為低，通

過程序，又使P12口輸出低電平，所以P3口起來了一個(gè)輸入的作用。驗(yàn)證：按

第二、三、四個(gè)按鈕，同時(shí)按下2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)按鈕都可以得到同樣的結(jié)論，

所以P3口確實(shí)起到了輸入作用，這樣，我們可以看到，以P字開頭的管腳，不

僅可以用作輸出，還可以用作輸入，其它的管腳是否可以呢？是的，都可以。

這32個(gè)引腳就稱之為并行口，下面我們就對(duì)并行口的結(jié)構(gòu)作一個(gè)分析，看一下

它是怎樣實(shí)現(xiàn)輸入和輸出的。

3.并行口結(jié)構(gòu)分析：

1、輸出結(jié)構(gòu)

先看P1□的一位的結(jié)構(gòu)示意圖（只畫出了輸出部份）：從圖中可以看出，開關(guān)

的打開和合上代表了引腳輸出的高和低，如果開關(guān)合上了，則引腳輸出就是

低，如果開關(guān)打開了，則輸出高電平，這個(gè)開關(guān)是由一根線來控制的，這根數(shù)

據(jù)總線是出自于CPU,讓我們回想一下，數(shù)據(jù)總線是?根大家公用的線，很多

的器件和它連在一起，在不同的時(shí)候，不同的器件當(dāng)然需要不同的信號(hào)，如某

一時(shí)刻我們讓這個(gè)引腳輸出高電平，并要求保持若干時(shí)間，在這段時(shí)間里，計(jì)

算機(jī)當(dāng)然在忙個(gè)不停，在與其它器件進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，這根控制線上的電平未必能保

持原來的值不變，輸出就會(huì)發(fā)生變化了。怎么解決這個(gè)問題呢？我們?cè)诖鎯?chǔ)器

一節(jié)中學(xué)過，存儲(chǔ)器中是可以存放電荷的，我們不妨也加一個(gè)小的存儲(chǔ)器的單

元，并在它的前面加一個(gè)開關(guān)，要讓這一位輸出時(shí)，就把開關(guān)打開，信號(hào)就進(jìn)

入存儲(chǔ)器的單元，然后馬上關(guān)閉開關(guān)，這樣這一位的狀態(tài)就被保存下來，直到

下一次命令讓它把開關(guān)再打開為止。這樣就能使這一位的狀態(tài)與別的器件無關(guān)

了，這么一個(gè)小單元，我們給它一個(gè)很形象的名字，稱之為“鎖存器”。

2、輸入結(jié)構(gòu)

這是并行口的一位的輸出結(jié)構(gòu)示意圖，再看，除了輸出之外，還有兩根線，一

根從外部引腳接入，另一根從鎖存器的輸出接出，分別標(biāo)明讀引腳和讀鎖存

器。這兩根線是用于從外部接收信號(hào)的，為什么要兩根呢？原來，在51單片機(jī)

中輸入有兩種方式，分別稱為‘讀引腳'和‘讀鎖存器'，第一種方式是將引

腳作為輸入，那是真正地從外部引腳讀進(jìn)輸入的值，第二種方式是該引腳處于

輸出狀態(tài)時(shí)，有時(shí)需要改變這一位的狀態(tài)，則并不需要真正地讀引腳狀態(tài)，而

只是讀入鎖存器的狀態(tài)，然后作某種變換后再輸出。

請(qǐng)注意輸入結(jié)構(gòu)圖，如果將這一根引線作為輸入口使用，我們并不能保證在任

何時(shí)刻都能得到正確的結(jié)果（為什么？）參考圖2輸入示