51单片机汇编语言教程(精华版本).ppt
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1、第1章单片机基础知识概述,1.1 单片机概述1.2 单片机学习的预备知识,第1章 单片机基础知识概述,1.1 单片机概述 1、什么是单片机?2、为什么要学单片机?3、怎样学习单片机?1.2 单片机学习的预备知识1.3 Proteus软件简介,1.什么是单片机?,从微型计算机技术的两大发展分支谈起,第1章 单片机基础知识概述,单片计算机(Single Chip Microcomputer),SCM将通用微计算机基本功能部件集成在一块芯片上构成的一种专用微计算机系统,第1章 单片机基础知识概述,单片机应用范例,第1章 单片机基础知识概述,单片机的发展:,从1976年起,Intel公司先后推出MCS
2、-48(4位)、MCS-51(8位)和MCS-96(16位)三大系列单片机。迄今为止,世界各地厂商已相继研制出大约50个系列300多个品种的单片机产品。单片机的发展趋势是高集成度、高性能、高性价比、低功耗微控制器(Micro Compuer Unit)增强功能的单片机,8位的51内核单片机仍然是目前主流机型。,第1章 单片机基础知识概述,第1章 单片机基础知识概述,单片机应用实例抽油机自动间抽控制技术,第1章 单片机基础知识概述,游梁式抽油机石油开采设备,3、怎样学习单片机,各组成部分既相对独立,又相互交叉,80C51型单片机,教学目标掌握单片机原理与应用系统设计技能需要具备单片机硬件、软件、
3、接口三方面知识,第1章 单片机基础知识概述,硬件结构(RAM,IO,T/C,INT,UART),存储器,输入/输出单元,定时/计数器,中断系统,串行通信,第1章 单片机基础知识概述,第1章 单片机基础知识概述,1.1 单片机概述1.2 单片机学习的预备知识 1、数制定义 2、数制转换 3、有符号数 4、位-字节-字,1.数制定义,单片机常用的数制有十进制、二进制、十六进制。,例如:,第1章 单片机基础知识概述,二进制:0、1;规则:逢二进一,后缀为B。一般表达式为:,其中,基数为2,各位加权数为0,1。,例如:,第1章 单片机基础知识概述,十六进制:09、AF。规则:逢十六进一,后缀为H。一般
4、表达式为:,其中,基数为16,各位加权数为09、AF。,例如:,第1章 单片机基础知识概述,2.数制转换,(1)二进制转换成十进制转换规则:按进制的表达式展开,然后按照十进制运算求和。,例如:,第1章 单片机基础知识概述,(2)十六进制转换成十进制转换规则:按进制的表达式展开,然后按照十进制运算求和。,例如:,第1章 单片机基础知识概述,(3)二进制与十六进制数之间的转换,从低位起由右到左,每四位二进制数对应一位十六进制数。例如:,(最后一组不足时左边添0凑齐4位),转换规则:,第1章 单片机基础知识概述,(4)十进制整数转换成二、十六进制整数 转换规则:“除基取余”。十进制整数不断除以转换进
5、制基数,直至商为0。每除一次取一个余数,从低位排向高位。,例如:,第1章 单片机基础知识概述,4.位-字节-字,位(bit):二进制数中的一位,其值不是“1”,就是“0”。字节(byte):一个8位的二进制数为一个字节。字节是计算机数据的基本单位。字(word):两个字节就是一个字,又叫双字节。另外,有时还会用到“半字节”,即4位二进制。例如:1000 1110 1100 1011B=8E CDH,第1章 单片机基础知识概述,80C51单片机的内部资源主要包括:,8位中央处理器(CPU);片内振荡器和时钟电路;4KB片内程序存储器(ROM);128字节的片内RAM;4个8位并行的双向I/O口;
6、2个16位定时器/计数器;1个全双工串行口;时钟电路,第2章 单片机结构及原理,第2章 单片机结构及原理,2.1 MCS-51单片机结构 2.1.1 MCS-51单片机的内部结构 2.1.2 MCS-51引脚及功能2.2 MCS-51的存储器结构 2.3单片机的复位、时钟与时序 2.4并行I/O口,P3口线的第二功能为多功能引脚,其8个引脚均具有专门的第二功能。,VCC,VSS,XTAL2XTAL1,RST,P0.0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7,P1.0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7,P2.7 P2.6 P2.5 P2.
7、4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0,ALE,P3.0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7,(2)、时钟电路:XTAL1、XTAL2,(3)、复位引脚:RST,(4)、并行口:P0、P1、P2、P3,(7)、ALE:地址锁存控制信号,(1)、电源引脚:VCC(+5V)、VSS(地),1、管脚图,MCS51单片机信号引脚简介,(1)电源及晶振引脚,VCC(40脚):+5V电源引脚VSS(20脚):接地引脚,XTAL1(19脚);外接晶振引脚(内置放大器输入端)XTAL2(18脚):外接晶振引脚(内置放大器输出端),第2章 单片机结构及原理,(2)控制引脚,AL
8、E/PROG(30)为地址锁存使能输出/编程脉冲输入,RST/VPD(9)为复位/备用电源引脚,PSEN(29):输出访问片外程序存储器读选通信号,EA/VPP(31):外部ROM允许访问/编程电源输入,第2章 单片机结构及原理,(3)并行I/O口引脚,共计48=32 个引脚,其中:P0.0P0.7(3932脚)P0口;P1.0P1.7(18脚)P1口;P2.0P2.7(2128脚)P2口;P3.0P3.7(1017脚)P3口。,P0P3是单片机对外联络的重要通道,第2章 单片机结构及原理,P3口的特殊功能,第2章 MCS-51单片机结构及原理,2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-
9、51的存储器结构 2.3单片机的复位、时钟与时序 2.4并行I/O口,2.1 MCS-51单片机结构 2.1.1 MCS-51单片机的内部结构 2.1.2 MCS-51引脚及功能2.2 MCS-51的存储器结构 2.3单片机的复位、时钟与时序 2.4并行I/O口,第2章 单片机结构及原理,2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51的存储器结构 1.存储器划分方法 2.程序存储器 3.数据存储器2.3单片机的复位、时钟与时序 2.4并行I/O口,第2章 单片机结构及原理,MCS-51系列单片机存储器配置如图:,共有四个物理存储空间,或三个逻辑存储空间。,第2章 单片机结构及原理,POM
10、作用:存放程序、表格或常数(非易失性掉电保存),RAM作用:存放程序运行结果字长:8位数量:256B,30H,低128B(00H7FH)为普通RAM区高128B(80HFFH)为特殊功能寄存器区,第2章 单片机结构及原理,(1)低128字节的区域 工作寄存器区(00H-1FH)可位寻址区(20H-2FH)用户RAM区(30H-7FH),第2章 单片机结构及原理,区共有32个字节单元(00H1FH),分为4组,每组8个单元,命名为工作寄存器R0R7)。任一时刻CPU只能选用一组工作寄存器为当前工作寄存器组。,当前工作寄存器组通过PSW中的RS1和RS0标志位(工作寄存器组指针)进行设置。,第2章
11、 单片机结构及原理,注意:CPU复位后RS1和 RS0默认值为0,即默认第0组为当前工作寄存器组。,第2章 单片机结构及原理,区共有16个字节单元(20H2FH),又可划分为128个位地址单元(00H 7FH),可按两种方式存取数据。,第2章 单片机结构及原理,区共有80个字节单元(30H7FH),是用户RAM区,但只能按字节进行数据存取操作。,在此区内用户可以作为为堆栈区和中间数据存储区。,第2章 单片机结构及原理,(2)高128字节RAM区,在80HFFH的高128字节RAM区中,离散地分布有21个特殊功能寄存器(Spetial Function Register),又称为特殊功能寄存器区
12、。,30H,第2章 单片机结构及原理,具有标准的SFR名称和符号、字节地址和位地址,前述的Acc、PSW、DPL、DPH等几个寄存器都属于SFR,其余寄存器将在以后章节中结合应用进行介绍。,第2章 单片机结构及原理,字节地址末位是0或8的SFR,都具有位地址。,SFR之外的其它存储单元用户均不可用(系统留用)。,第2章 单片机结构及原理,41,8051的内部结构,8051芯片按功能结构,CPU,控制器,程序计数器PC数据指针寄存器DPTR,运算器,累加器A寄存器B程序状态寄存器PSW,存储器,数据存储器RAM程序存储器ROM,定时计数器:,2个16位定时器T0,T1,I/O接口:,P0、P1、
13、P2、P3四个8位口,一个全双工串行口,5个中断源,单片机CPU=控制器+运算器,第2章 单片机结构及原理,作用:统一指挥和控制计算机协调工作,1、控制器,(1)程序计数器(Program CounterPC),指令地址寄存器,永远存放着下一条指令的地址,PC的变化规律决定着程序的流程,第2章 单片机结构及原理,(2)数据指针寄存器(Data Pointer DPTR),16位字长,可寻址范围216(64KB)用于表示存储器数据地址的指针可拆为2个8位的独立寄存器DPL和DPH,35H,77H,F4H,94H,9EH,DPTR指针,xxH,xxH,xxH,xxH,xxH,ROM,RAM,DPL
14、,DPH,第2章 单片机结构及原理,2、运算器,作用:对数据进行算术运算和逻辑操作功能:(1)对暂存器中的数据进行运算(2)结果保存在ACC中(3)运行状态反映在PSW中,第2章 单片机结构及原理,(1)累加器(AccumulaterA),累加器A是一个8位寄存器,用来存放操作数或中间运算结果;它是CPU中使用最频繁的寄存器。,第2章 单片机结构及原理,(2)程序状态字寄存器(Program State WordPSW),PSW是一个8位的专用寄存器,用于存放程序运行过程中的各种状态信息。PSW中的各位信息通常是在指令执行过程中自动形成的,但也可以由传送指令加以改变。PSW各位的定义:,按位置
15、定义的名称,按功能定义的名称,第2章 单片机结构及原理,(2)程序状态字寄存器(Program State WordPSW),PSW是一个8位的专用寄存器,用于存放程序运行过程中的各种状态信息。PSW中的各位信息通常是在指令执行过程中自动形成的,但也可以由传送指令加以改变。PSW各位的定义:,按位置定义的名称,按功能定义的名称,第2章 单片机结构及原理,CY(PSW.7)进位标志在进行加或减运算时,如果操作结果最高位有进位或借位时,CY由硬件置“1”,否则清“0”。,用途:1、根据CY判断加减运算时有无进位或借位;2、在位操作中CY可作为位累加器用。,举例,第2章 单片机结构及原理,AC(PS
16、W.6)辅助进位标志在进行加或减运算时,如果操作结果的低四位数向高四位产生进位或借位时,将由硬件置“1”,否则清“0”。,举例,用途:1、根据AC判断加减运算时有无半进位或半借位;2、在BCD码调整运算中要用到AC标志,第2章 单片机结构及原理,F0(PSW.5)和F1(PSW.1)用户标志位可作为用户自行定义的一个状态标记,第2章 单片机结构及原理,RS1和 RS0(PSW.4和 PSW.3)工作寄存器组指针用于选择CPU当前工作寄存器组,第2章 单片机结构及原理,OV(PSW.2)溢出标志在有符号数运算或乘除运算中若有异常结果,OV置1,否则清0。根据运算过程中的D6和D7位的变化由硬件自
17、动形成OV值,用途:判断有符号数运算或乘除运算的结果是否正常。,第2章 单片机结构及原理,P(PSW.0)奇偶标志位该位始终跟踪累加器A中含“1”个数的奇偶性如果A中有奇数个“1”,则P置“1”,否则置“0”,举例 若A=10011111,则P=0 若A=11000001,则P=1,用途:用于串行通讯中的数据校验,判断是否存在传输错误。,第2章 单片机结构及原理,2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51的存储器结构 2.3单片机的复位、时钟与时序 1.复位与复位电路 2.时钟电路 3.CPU时序2.4并行I/O口,第2章 单片机结构及原理,复位使单片机恢复原始默认状态的操作。,第2
18、章 单片机结构及原理,第2章 单片机结构及原理,2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51的存储器结构 2.3单片机的复位、时钟与时序 1.复位与复位电路 2.时钟电路 3.CPU时序2.4并行I/O口,时序是计算机指令执行时各种微操作在时间上的顺序关系,其作用是保证CPU中各种微操作有序运行。,(1)时序的概念,第2章 单片机结构及原理,时序定时单位共有4个参数:拍(振荡周期、时钟周期)P、状态周期S、机器周期、指令周期,一个状态(S)包含2个拍(P);一个机器周期由6个S或12个P组成;一个指令周期约为14个机器周期。,第2章 单片机结构及原理,例:外接晶振为12MHz时,MCS
19、-51单片机的四种时序周期的具体值为:,更正:P.30,振荡周期=1/12 us状态周期=1/6 us机器周期=1 us指令周期=14 us,振荡周期=1/24 us状态周期=1/12 us机器周期=1 us指令周期=14 us,振荡周期是机器周期的1/12,正,误,(正),机器周期是振荡周期的1/12,(误),第2章 单片机结构及原理,第2章 单片机结构及原理,2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51的存储器结构 2.3单片机的复位、时钟与时序 1.复位与复位电路 2.时钟电路 3.CPU时序2.4并行I/O口,CPU微操作必须在统一的时钟控制下才能正确进行。,内部时钟方式,微调
20、电容:C1、C2 30pF 晶振:石英晶体封裝,MCS-51时振荡频率为612MHZ。,外部时钟方式,第2章 单片机结构及原理,P1口的结构组成,P1.n=1个锁存器+1个场效应管驱动器V+2个三态门缓冲器,第2章 单片机结构及原理,P1口具有输出、读引脚、读锁存器三种工作方式。,输出时:D端=1/Q=0V截止P1.n=1 D端=0/Q=1V导通P1.n=0读引脚时:P1.n读引脚三态门1内部总线读锁存器:Q端读锁存器三态门2内部总线,V,2,1,第2章 单片机结构及原理,V的状态会影响P1.n的状态:如V导通P1.n电平0(钳位)读引脚可能出错为正确读出P1.n引脚电平,需要读引脚前应先使T
21、截止 令D=1/Q=0V截止读P1.n不会出错,可见,P1口作为输入口时是有条件的(应先写1),而输出时无条件,因此,称P1口为准双向口。,V,第2章 单片机结构及原理,第2章 单片机结构及原理,2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51的存储器结构 2.3 单片机的复位、时钟与时序 2.4 并行I/O口 1、P1口 2、P3口 3、P0口 4、P2口,P3口的结构组成,P3.n=1个锁存器+2个三态缓冲器+1个第二功能控制单元+1个输出驱动单元,第2章 单片机结构及原理,P3口具有P1的三种工作方式+第二功能方式,输出时:D端=1Q=1V截止P1.n=1 D端=0Q=0V导通P1.
22、n=0读引脚时:P1.n读引脚三态门1内部总线(需先写1)读锁存器:Q端读锁存器三态门2内部总线,3,4,1,2,第二输入功能,V,第二输出功能=“1”(与非门开锁),第2章 单片机结构及原理,P3口的第二功能方式:,输出时:第二输出功能=1与非门输出0V截止P3.n=1 第二输出功能=0与非门输出1V导通P3.n=0输入时:P3.n三态门4第二输入功能,D端 写“1”(与非门开锁),(第二输出功能先写“1”),3,4,1,2,第二输入功能,V,第2章 单片机结构及原理,P3口第二功能定义,第2章 单片机结构及原理,第2章 单片机结构及原理,2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51
23、的存储器结构 2.3 单片机的复位、时钟与时序 2.4 并行I/O口 1、P1口 2、P3口 3、P0口 4、P2口,P0口的结构组成,P0.n=1个锁存器+2个三态缓冲器+1个输出控制电路(非门 X+与门A+电子开关MUX)+1个输出驱动电路(场效应管V2+V1),P0口既可以作为通用I/O口实现输入/输出功能,也可作为单片机地址/数据线实现外设扩展功能。,第2章 单片机结构及原理,漏极开路与上拉电阻的概念,封锁与门A0 地址/数据端与A输出无关,控制端=0MUX下通/Q与V1栅极直通,V2截止V1漏极开路,第2章 单片机结构及原理,为使漏极开路的V1有效,必须通过上拉电阻与电源接通,上拉电
24、阻的阻值一般为4.710k。,注意:P1、P2、P3口无需外接上拉电阻(已有内部上拉电阻),第2章 单片机结构及原理,P0口的通用IO工作方式(控制端=0),输出时:D端=1Q反端=0V1截止P0.n=1 D端=0Q反端=1V1导通P0.n=0读引脚时:P0.n读引脚三态门1内部总线(需要先写“1”)读锁存器:Q端读锁存器三态门2内部总线,第2章 单片机结构及原理,P0口的地址/数据分时复用方式(控制端=1),“地址/数据”端无条件输入/输出,是严格意义上的双向口“地址/数据”方式下没有漏极开路问题,无需外接上拉电阻,第2章 单片机结构及原理,第2章 单片机结构及原理,2.1 MCS-51单片
25、机结构 2.2 MCS-51的存储器结构 2.3 单片机的复位、时钟与时序 2.4 并行I/O口 1、P1口 2、P3口 3、P0口 4、P2口,P2口的结构组成,P2.n=1个锁存器+2个三态缓冲器+1个输出控制单元+1个输出驱动单元,V,第2章 单片机结构及原理,P2口可以实现通用I/O口和地址输出口两种功能,输出时:D端=1Q端=1V截止P2.n=1 D端=0Q端=0V导通P2.n=0读引脚时:P2.n读引脚三态门内部总线(需要先写“1”)读锁存器:Q端读锁存器三态门内部总线,P2作为通用I/O口时(控制端=0),V,第2章 单片机结构及原理,输出时:地址端=1V截止P2.n=1 地址端
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