《單片機(jī)實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)》課件第1章

1.1單片機(jī)芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理1.2MCS-51系列單片機(jī)指令系統(tǒng)

一、單片機(jī)的概念

單片機(jī)即單片微型計(jì)算機(jī)，就是將CPU、RAM、ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多種I/O接口電路都集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)。

二、單片機(jī)的類(lèi)型

MCS-51系列單片機(jī)包括許多類(lèi)型，常用的有80C51子系列、80C52子系列，其配置如表1.1所示。MCS-51系列單片機(jī)與AT89C51和87C51芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理兼容。1.1單片機(jī)芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理表1.1MCS-51系列單片機(jī)配置一覽表

三、MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖如圖1.1所示，各功能部件由內(nèi)部總線連接在一起。

MCS-51單片機(jī)芯片內(nèi)部集成包括下列部件：

(1)一個(gè)8位微處理器CPU。

(2)?256B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM和特殊功能寄存器SFR。

(3)?4KB內(nèi)部程序存儲(chǔ)器ROM。

(4)兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器，用以對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，也可用作定時(shí)器。

(5)四個(gè)8位可編程的I/O(輸入/輸出)并行端口，每個(gè)端口既可做輸入，也可做輸出。

(6)一個(gè)串行端口，用于數(shù)據(jù)的串行通信。

(7)具有五個(gè)中斷源、兩個(gè)優(yōu)先級(jí)的中斷結(jié)構(gòu)。

(8)內(nèi)部有一個(gè)振蕩器和時(shí)鐘電路。

(9)有一個(gè)可編程全雙工的串行口。

(10)可尋址64KB的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和64KB的外部程序存儲(chǔ)器的控制電路。圖1.1MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖

四、MCS-51系列單片機(jī)的引腳功能

MCS-51系列單片機(jī)引腳及總線結(jié)構(gòu)如圖1.2所示。

(1)主電源引腳VCC和VSS。

(2)外接晶振引腳XTAL1和XTAL2。

(3)控制或其他電源復(fù)用引腳RST/VPD、ALE/和/

VPP。

(4)輸入/輸出引腳P0、P1、P2、P3(共32根)。圖1.2MCS-51系列單片機(jī)引腳及總線結(jié)構(gòu)(a)引腳圖；(b)引腳功能分類(lèi)五、MCS-51系列單片機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)

1.程序存儲(chǔ)器對(duì)于80C51來(lái)說(shuō)，程序存儲(chǔ)器(ROM)的內(nèi)部地址為0000H～0FFFH，共4KB；外部地址為1000H～FFFFH，共60KB。程序存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)如圖1.3所示。當(dāng)=1，程序計(jì)數(shù)器由內(nèi)部0FFFH執(zhí)行到外部1000H時(shí)，會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)；當(dāng)

=0時(shí)，只執(zhí)行外部程序。對(duì)于87C51來(lái)說(shuō)，內(nèi)部有4KB的EPROM，將它作為內(nèi)部程序存儲(chǔ)器；80C31內(nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器，必須外接程序存儲(chǔ)器。圖1.3MCS-51單片機(jī)存儲(chǔ)器空間結(jié)構(gòu)圖(a)程序存儲(chǔ)器；(b)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；(c)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

80C31最多可外擴(kuò)64KB程序存儲(chǔ)器，其中6個(gè)單元地址具有特殊用途，保留給系統(tǒng)使用，如表1.2所示。其中，0000H是系統(tǒng)的啟動(dòng)地址，一般在該單元中存放一條絕對(duì)跳轉(zhuǎn)指令；另外0003H、000BH、0013H、001BH和0023H對(duì)應(yīng)5個(gè)中斷源的中斷服務(wù)入口地址。表1.2MCS-51單片機(jī)復(fù)位、中斷入口地址

2.內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

MCS-51單片機(jī)片內(nèi)RAM的配置如圖1.3(b)所示。片內(nèi)RAM為256字節(jié)，地址范圍為00H～FFH，分為兩大部分：低128字節(jié)(00H～7FH)為真正的RAM區(qū)；高128字節(jié)

(80H～FFH)為特殊功能寄存器區(qū)SFR。

在低128字節(jié)RAM中，00H～1FH共32單元是4個(gè)通用工作寄存器區(qū)。每一個(gè)區(qū)有8個(gè)通用寄存器R0～R7。寄存器和RAM地址對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1.3所示。RAM中的位尋址區(qū)地址表如表1.4所示，SFR特殊功能寄存器地址表如表1.5所示。表1.3寄存器和RAM地址對(duì)照表表1.4RAM中的位尋址區(qū)地址表表1.5SFR特殊功能寄存器地址表

MCS-51系列單片機(jī)指令按照功能可分為數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令、算術(shù)運(yùn)算類(lèi)指令、邏輯運(yùn)算與循環(huán)類(lèi)指令、程序轉(zhuǎn)移類(lèi)指令和位操作類(lèi)指令。

1.2MCS-51系列單片機(jī)指令系統(tǒng)

一、數(shù)據(jù)傳送類(lèi)指令

1．訪問(wèn)RAM和SFR的指令

(1)以A為目的操作數(shù)：4．?dāng)?shù)據(jù)交換字節(jié)交換：XCHA，Rn ；(A)(Rn)XCHA，direct ；(A)(direct)XCHA，@Ri ；(A)((Ri))半字節(jié)交換：XCHDA，@Ri ；(A0～3)((Ri)0～3)SWAPA ；(A0～3)(A4～7)

5．堆棧操作

所謂堆棧是指在片內(nèi)RAM中按“先進(jìn)后出，后進(jìn)先出”原則設(shè)置的專(zhuān)用存儲(chǔ)區(qū)。數(shù)據(jù)的進(jìn)棧和出棧由指針SP統(tǒng)一管理。堆棧操作有如下兩條專(zhuān)用指令：

PUSHdirect ；(SP)←(SP)+1，((SP))←(direct)

POP ??direct ；(direct)←(SP)，(SP)←(SP)?-1二、算術(shù)運(yùn)算類(lèi)指令

1．加法指令

ADDA，Rn ；(A)←(A)+(Rn)

ADDA，direct ；(A)←(A)+(direct)

ADDA，@Ri ；(A)←(A)+((Ri))

ADDA，#data ；(A)←(A)+#data

2．帶進(jìn)位加法指令

ADDCA，Rn ；(A)←(A)+(Rn)+(C)

ADDCA，direct ；(A)←(A)+(direct)+(C)

ADDCA，@Ri ；(A)←(A)+((Ri))+(C)

ADDCA，#data ；(A)←(A)+#data+(C)3．帶借位減法指令

SUBBA，Rn ；(A)←(A)?-(Rn)?-(C)

SUBBA，direct ；(A)←(A)?-(direct)?-(C)

SUBBA，@Ri ；(A)←(A)?-((Ri))?-(C)

SUBBA，#data ；(A)←(A)?-#data?-(C)

4．乘法指令

MULAB ；(B)(A)←(A)×(B)。A和B中各存放一

；個(gè)8位無(wú)符號(hào)數(shù)，指令執(zhí)行后，16位

；乘積的高8位在B中，低8位存A中5．除法指令

DIVAB ；(A)÷(B)→商在A中，余數(shù)在B中

6．加1指令

INCA ；(A)←(A)+1

INCRn ；(Rn)←(Rn)+1

INCdirect ；(direct)←(direct)+1

INC@Ri ；((Ri))←((Ri))+1

INCDPTR ；(DPTR)←(DPTR)+17．減1指令

DECA ；(A)←(A)?-1

DECRn ；(Rn)←(Rn)?-1

DECdirect ；(direct)←(direct)?-1

DEC@Ri ；((Ri))←((Ri))?-1

8．十進(jìn)制調(diào)整指令

DAA；把A中按二進(jìn)制相加的結(jié)果調(diào)

整成按BCD碼相加的結(jié)果三、邏輯運(yùn)算與循環(huán)類(lèi)指令

1．“與”操作指令

ANLA,direct ；(A)←(A)∧(direct)

ANLA,Rn ；(A)←(A)∧(Rn)

ANLA,@Ri ；(A)←(A)∧((Ri))

ANLA,#data ；(A)←(A)∧#data

ANLdirect,A ；(direct)←(direct)∧(A)

ANLdirect,#data ；(direct)←(direct)∧#data2．“或”操作指令

ORLA,direct ；(A)←(A)∨(direct)

ORLA,Rn ；(A)←(A)∨(Rn)

ORLA,@Ri ；(A)←(A)∨((Ri))

ORLA,#data ；(A)←(A)∨#data

ORLdirect,A ；(direct)←(direct)∨(A)

ORLdirect,#data ；(direct)←(direct)∨#data3．“異或”操作指令

XRLA,direct ；(A)←(A)

(direct)

XRLA,Rn ；(A)←(A)

(Rn)

XRLA,@Ri ；(A)←(A)

((Ri))

XRLA,#data ；(A)←(A)

#data

XRLdirect,A ；(direct)←(direct)

(A)

XRLdirect,#data ；(direct)←(direct)

#data四、程序轉(zhuǎn)移類(lèi)指令

1．無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令

絕對(duì)(短)轉(zhuǎn)移指令：

AJMPaddr11 ；(PC0～10)←addr11

長(zhǎng)轉(zhuǎn)移指令：

LJMPaddr16 ；(PC)←addr16

短(相對(duì))轉(zhuǎn)移指令：

SJMPrel ；(PC)←(PC)+2+rel

間接轉(zhuǎn)移指令：

JMP @A+DPTR ；(PC)←(A)+(DPTR)2．條件轉(zhuǎn)移指令

累加器為零(非零)轉(zhuǎn)移指令：

JZrel ；若(A)=0，則(PC)←(PC)+rel，否則程序順序執(zhí)行

JNZrel；若(A)≠0，則(PC)←(PC)+rel，否則程序順序執(zhí)行

減1非零轉(zhuǎn)移指令：

DJNZRn,rel ；(Rn)←(Rn)?-1，若(Rn)≠0，則

(PC)←(PC)+rel，否則順序執(zhí)行

DJNZdirect,rel；(direct)←(direct)-1，若(direct)≠0，則

(PC)←(PC)+rel，否則順序執(zhí)行兩數(shù)不等轉(zhuǎn)

移指令：五、位操作類(lèi)指令

1．位傳送指令

MOVC,bit ；(CY)←(bit)

MOVbit,C ；(bit)←(CY)

2.位置位和位清零指令

CLRC ；(CY)←0

CLRbit ；(bit)←0

SETBC ；(CY)←1

SETBbit ；(bit)←14.位控制轉(zhuǎn)移指令

JBbit,rel ；若(bit)=1