《自动控制》PPT课件.ppt

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1、本章要点：1）MCS-51单片机的基本结构：CPU（运算器和控制器以及定时控制部件和时序）、输入输出端口结构及负载能力和接口要求、MCS-5l引脚及功能。2）MCS-51的存储器结构：程序存储器、数据存储器的分布和使用。3）专用功能寄存器SFR：重点掌握程序状态寄存器的使用。4）单片机的工作方式与最小应用系统：单片机的工作方式（复位方式）、单片机最小应用系统设计,第二章 MCS-51单片机的基本结构及工作原理,MCS-51系列单片机配置一览表,一、MCS-51内部结构,图21 8051的功能部件图,二 CPU,主要功能：产生各种控制信号，去控制存储器、输入输出端口的数据传送、数据的算术运算、逻

2、辑运算以及位操作处理等。,(一)运算器 组成：运算器由算逻运算部件ALU、累加器Acc、暂存器、程序状态字寄存器PSW、BCD码运算调整电路等组成。实现+、算术运算，与、或、非、异或 逻辑运算、循环移位、位处理。,(二)控制器组成：由程序计数器PC、指令寄存器、指令译码器、数据指针DPTR、定时控制与条件转移逻辑电路等组成。功能：对来自存储器中的指令进行译码，通过定时控制电路，在规定的时刻发出各种操作所需的全部内部和外部控制信号，协调各功能元件的工作，完成指令所规定的功能。,它是16位的按机器周期自动增1计数器,一切分支/跳转/调用/中断/复位 等操作的本质就是:改变 PC 值,总指向下一条指

3、令所在首地址(当前PC值),1程序计数器PC(Program Counter)一个16位的专用寄存器，用来存放下一条指令的地址。它具有自动加1的功能。,特点：,2指令寄存器IR 一个8位的寄存器，用于暂存待执行的指令，等待译码。3指令译码器 ID 对指令寄存器中的指令进行译码，分析它的功能，并根据功能产生相应的电信号。4数据指针DPTR 是一个16位的专用地址指针寄存器。它主要用来存放16位地址，作间址寄存器使用。DPTR也可以拆成两个独立8位寄存器，即DPH(高8位字节)和DPL(低8位字节)，分别占据83H和82H两个地址。,5.定时控制部件与时序,功能：在规定的时刻发出各种操作所需的全部

4、内部和外部的控制信号，协调各功能元件工作，完成指令所规定的功能。主要任务：产生一个工作时序，其工作需要时钟电路提供一个工作频率。,单片机的引脚定义,从一片集成电路的角度去认识单片机,认识单片机的引脚,MCS-51单片机40脚Vcc,GND 2XTAL1,XTAL2 2RESET 1EA/Vpp 1ALE/PROG 1PSEN 1,P0.0P0.7 8 P1.0P1.7 8 P2.0P2.7 8 P3.0P3.7 8,单片机的引脚（电源端）,Vcc,GND:正电源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V)不同的单片机可以允许不同的工作电压，不同的单片机表现出的功耗也不同。,单片机的引脚（晶振端）,

5、Vcc,GND:正电源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V)不同的单片机可以允许不同的工作电压，不同的单片机表现出的功耗也不同。,XTAL1,XTAL2:片内振荡电路输入/输出端 两端跨接晶体或陶瓷谐振器，与单片机内部反相器构成稳定的自激振荡器。发出的脉冲直接送入片内定时控制部件。,单片机的引脚（晶振端）,Vcc,GND:正电源端与接地端(+5V/3.3V/2.7V)XTAL1,XTAL2:片内振荡电路输入/输出端,112MHz（MCS-51）,1030pf,XTAL1,XTAL2,通常外接一个晶振两个电容,XTAL1,XTAL2,外部时钟,VCC,8051,XTAL2,XTAL1,外部时钟

6、,80C51,NC,单片机的引脚（晶振端）,Vcc,GND:正电源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V)XTAL1,XTAL2:片内振荡电路输入、输出端,CPU总是按照一定的时钟节拍与时序工作：,振荡周期/时钟周期：晶振频率fosc（或外加频率）的倒数状态周期：2个时钟周期（很少用到此概念）机器周期：6个状态周期=12个振荡周期指令周期:执行一条指令所需的机器周期数,牢牢记住：振荡周期=晶振频率fosc的倒数；,1个机器周期=12个振荡周期；,1个指令周期=1、2、4个机器周期,单片机的引脚（复位端）,Vcc,GND:电源端（+5V/3.3V/2.7V)XTAL1,XTAL2:片内振荡电路输

7、入、输出端RESET:复位端（正脉冲有效，宽度8 mS）,复位使单片机进入某种确定的初始状态：PC值归零（0000H）；各个SFR被赋予初始值（见P.3233）：P0P3=0FFH，Acc=0，B=0，TH0=0，TL0=0，TH1=0，TL1=0，SP=7，PSW=0 退出处于节电工作方式的停顿状态、退出一切程序进程、退出程序的死循环，从头开始。,单片机的引脚（复位端）,Vcc,GND:电源端（+5V/3.3V/2.7V)XTAL1,XTAL2:片内振荡电路输入、输出端RESET:复位端（正脉冲有效，宽度8 mS）,PC与SFR复位状态表,单片机的引脚（复位端）,Vcc,GND:电源端（+5

8、V/3.3V/2.7V)XTAL1,XTAL2:片内振荡电路输入、输出端RESET:复位端（正脉冲有效）电容充电过程,程序运行监视复位程序运行监视复位通常是由各种类型的程序监视定时器WDT（Watchdog Timer）俗称为“看门狗”实现。WDT可保证程序非正常运行（如程序“飞逸”、“死机”）时，能及时进入复位状态，恢复程序正常运行.(如监控芯片MAX813L),图2-11 自动复位电路,原理为：程序运行正常时，单片机通过I/O在A端施加一个按一定周期T变化的信号，两个延时元件均达不到延时时间输出低电平，“或门”输出为“0”，不使单片机复位，当程序出现“飞逸”或“死机”时，加在A端的电平停止

9、变化，不论是高电平还是低电平，均有一个延时元件经一定延时后输出高电平，通过“或门”起动单稳触发器，强迫单片机复位。,Vcc,GND:电源端（+5V/3.3V/2.7V)XTAL1,XTAL2:片内振荡电路输入、输出端RESET:复位端（正脉冲有效，宽度8 mS）EA/Vpp:寻址外部ROM控制端/编程电源输入端。低电平有效，片内无ROM时必须接地；片内有ROM时可以接高电平，也可以接低电平；对片内ROM编程时编程正电源加到此端。如：对含有EPROM的8751，在对EPROM编程期间，此引脚用于施加21V的编程电压Vpp。,单片机的引脚（ALE端）,Vcc,GND:电源端（+5V/3.3V/2.

10、7V)XTAL1,XTAL2:片内振荡电路输入、输出端RESET:复位端（正脉冲有效，宽度8 mS）EA/Vpp:寻址外部ROM控制端/编程电源输入端。ALE/PROG:地址锁存允许/编程脉冲输入端。P0口寻址外部低8位地址时接外部锁存器 G端；ALE端平时会输出周期正脉冲：f fosc/6；对片内ROM编程时编程脉冲由此端加入。,单片机的引脚（PSEN端）,PSEN：寻址外部程序存储器时,选通外部EPROM的读控制端（OE）低有效。,注意：,CPU从片外ROM取指令期间，每个机器周期PSEN两次有效。而在访问片外RAM时，这两次有效的PSEN信号将不会出现。,对片外RAM读和写控制(即访问控

11、制)，由RD(读选通 P3.7)和WR(写选通 P3.6)来。(第五章系统扩展),单片机,锁存器74LS373,ALE,PSEN,8D,8Q,OE,A8-A12,A0-A7,D0-D7,G,EA,OE,CE,EPROM,单片机的引脚（PSEN端）,单片机的I/O引脚结构,众多功能各异的I/O引脚源于它结构的不同,单片机的引脚（P1口）,P1.0P1.7:准双向I/O口（内置了上拉电阻）输出时一切照常，仅在作输入口用时要先对其 写“1”。,2,1,D,Q,CK,/Q,读引脚,读锁存器,写锁存器,内部总线,Vcc,引脚P1.X,内部上拉电阻,2,1,D,Q,CK,/Q,读引脚,读锁存器,写锁存器,

12、内部总线,Vcc,引脚P1.X,内部上拉电阻,输出数据=1 时,1,1,0,截止,=1,单片机的引脚（P1口）,P1.0P1.7:准双向I/O口（内置了上拉电阻）输出时一切照常，仅在作输入口用时要先对其 写“1”。,2,1,D,Q,CK,/Q,读引脚,读锁存器,写锁存器,内部总线,Vcc,引脚P1.X,内部上拉电阻,输出数据=0 时,0,0,1,=0,导通,单片机的引脚（P1口）,P1.0P1.7:准双向I/O口（内置了上拉电阻）输出时一切照常，仅在作输入口用时要先 对其写“1”。,2,1,D,Q,CK,/Q,读引脚=1,读锁存器,写锁存器,内部总线,Vcc,引脚P1.X,内部上拉电阻,输入数

13、据时，要先对其写“1”,1,1,0,截止,单片机的引脚（P1口）,P1.0P1.7:准双向I/O口（内置了上拉电阻）输出时一切照常，仅在作输入口用时要先对其 写“1”。,简单测控实例原理图,P1.3作输入端口,光路通畅，R亮2K光路阻断，R暗 400K,R亮 250K,JOB3:CLR P1.1;亮绿灯REDO:SETB P1.3;P1.3作输入口必先置1CHECK:JNB P1.3,CHECK;检测通道是否被阻断LOOP:;有入侵者，报警！AJMP REDO;再跳回去检测,红外防盗报警,P1.3口用于输入状态检测的语句：,红外线光路通畅时，P1.3端低电平红外线光路阻断时，P1.3端高电平,

14、单片机的引脚（P0口）,P0.0P0.7:准双向I/O（内置场效应管上拉）寻址外部存储器时分时作为双向8位数据口和输出低8位地址复用口；不接存储器时可作为8位准双向I/O口使用。,2,1,D,Q,CK,/Q,读引脚,读锁存器,写锁存器,内部总线,地址/数据,控制,引脚P0.X,3,4,Vcc,2,1,D,Q,CK,/Q,读引脚=1,读锁存器,写锁存器,内部总线,地址/数据,控制,引脚P0.X,3,4,控制=0 时，此脚作输入口（事先必须对它写“1”）,0,0,1,0,0,截止,截止,=0,Vcc,单片机的引脚（P0口）,P0.0P0.7:准双向I/O（内置场效应管上拉）寻址外部存储器时分时作为

15、双向8位数据口和输出低8位地址复用口；不接外部存储器时可作为8位准双向I/O口使用。,2,1,D,Q,CK,/Q,读引脚=1,读锁存器,写锁存器,内部总线,地址/数据,控制,引脚P0.X,3,4,控制=0 时，此脚作输出口（不能正确送出“1”，需外接上拉电阻）,0,0,1,0,0,截止,截止,=0,Vcc,单片机的引脚（P0口）,P0.0P0.7:准双向I/O（内置场效应管上拉）寻址外部存储器时分时作为双向8位数据口和输出低8位地址复用口；不接外部存储器时可作为8位准双向I/O口使用。,2,1,D,Q,CK,/Q,读引脚=0,读锁存器,写锁存器,内部总线,地址/数据,控制=1,引脚P0.X,3

16、,4,控制=1时，此脚作地址/数据复用口：（1）输出地址/数据=0 时,1,0,1,1,=0,导通,截止,=0,Vcc,2,1,D,Q,CK,/Q,读引脚=0,读锁存器,写锁存器,内部总线,地址/数据,控制=1,引脚P0.X,3,4,控制=1时，此脚作地址/数据复用口：（2）输出地址/数据=1 时,1,1,0,0,=1,截止,导通,=1,Vcc,2,1,D,Q,CK,/Q,读引脚=1,读锁存器,写锁存器,内部总线,地址/数据,控制=1,引脚P0.X,3,4,控制=1时，此脚作地址/数据复用口：（3）输入数据时，输入指令将使引脚与内部总线直通,Vcc,单片机的引脚（P0口）,P0.0P0.7:准

17、双向I/O（内置场效应管上拉）寻址外部存储器时分时作为双向8位数据口和输出低8位地址复用口；不接外部存储器时可作为8位准双向I/O口使用。,输出操作及注意问题(上拉电阻):在执行以口为目标的指令时,数据送到锁存器的“D”端,经“/Q”端送场效管应输出极.若送“1”时,/Q=“0”,使下端的FET截止.这样出现输出极的两个FET全部截止，输出级为漏级开路电路.在这种情况下，若要驱动NMOS或其它拉电流负载时，引脚上应外接上拉电阻。这样在上拉电阻的作用下,使端口为高电平.同理,若总线向口送“0”时,锁存器的/Q=1,使下端的FET导通(上面的FET仍然截止),这样端口呈现“0”电平.,输入操作及注

18、意问题(先写1):读引脚,读外部送到端口引脚的电平,即通常所说的输入操作（如：MOV A,P0）.此时,单片机控制“读引脚”的三态门,使引脚处的外部电平经三态门送入内部总线.注意：输入时应先写“1”：在端口电路中,可以发现一个问题：端口在输入（读引脚）时,原来锁存器的状态可能要影响引脚电平的输入。例如:原来锁存器的状态为“0”态,既输出极的下端FET是饱和状态,这样如果外电路向引脚输入高电平时,电路将不能正确读入.要解决的方法就是让下端的FET截止,即事先向端口写一个“1”.请注意下面的一段程序：MOV A，#0FFH；0FFH送累加器A MOV P0，A；向P0口“写1”MOV A,P0；从

19、P0口输入数据到A你能正确的分析出指令的操作吗？,单片机的引脚（P0口）,P0.0P0.7:准双向I/O（内置场效应管上拉）寻址外部存储器时分时作为双向8位数据口和输出低8位地址复用口；不接外部存储器时可作为8位准双向I/O口使用。,引脚改写操作:(读锁存器)引脚改写操作实质是修改引脚上的信息：单片机在结构上这样的安排是为了适应“读修改写”一类指令的需要。这类指令实质是用于输出信号，当P0口的某位是输出状态时，为了改变该端口的内容，避免干扰信号的影响，由于读锁存器中的内容等于端口内容，可直接读锁存器的内容并进行修改，然后重新输出。在MCS-51的指令系统中这种“读修改写”的操作有:ORL、XR

20、L、JBC、CPL、INC、DEC、DJNZ、MOV Px,y、CLR Px,y和SET Px,y。如：ORL P0,A;P0 A P0,1.做通用数据I/O端口时,输出级上端的FET处于截止状态,为漏级开路电路，若要驱动NMOS或其它拉电流负载时，所以与NMOS器件连接时,必须接“上拉电阻”,否则不能正确的输出高电平;2.做通用数据I/O端口时,在输入操作前,为了保证输入正确，必须先向端口“写1”;3.“读锁存器”为引脚改写操作。凡是“读修改写”的操作,CPU读的都是端口锁存器中的数据。4.在总线方式时,P0口不能再做通用的I/O端口。它分时输出地址、数据总线的信息（此时引脚不用外接上拉电阻

21、）。5.能驱动8个TTL门电路。,P0口特点小结:,2,1,D,Q,CK,/Q,读引脚,读锁存器,写锁存器,内部总线,地址高8位,控制,引脚 P2.X,3,内部上拉电阻,Vcc,2,1,D,Q,CK,/Q,读引脚=0,读锁存器,写锁存器,内部总线,地址高8位,控制,引脚P2.X,准双向I/O口：控制=0时，此脚作通用输出口：输出=高电平1时,1,1,0,截止,3,内部上拉电阻,1,1,Vcc,=1,=0,2,1,D,Q,CK,/Q,读引脚=0,读锁存器,写锁存器,内部总线,地址高8位,控制,引脚P2.X,准双向I/O口：控制=0时，此脚作通用输出口：输出=低电平0时,0,0,1,导通,3,内部

22、上拉电阻,0,0,Vcc,=0,=0,2,1,D,Q,CK,/Q,读引脚=0,读锁存器,写锁存器,内部总线,地址高8位,控制=1,引脚P2.X,控制=1 时，此脚作高8位地址A8A15输出口：当输出=1 时,1,0,截止,3,内部上拉电阻,1,=1,Vcc,=1,2,1,D,Q,CK,/Q,读引脚=0,读锁存器,写锁存器,内部总线,地址高8位,控制=1,引脚P2.X,0,1,导通,3,内部上拉电阻,0,=0,Vcc,=0,控制=1 时，此脚作高8位地址A8A15输出口：当输出=0 时,P2口作通用I/O口使用时：,准双向口。MUX倒向左边，输出级与锁存器“Q”端接通，P2口I/O操作完全与P1

23、口相同,P2口作地址总线高8位使用时：,在CPU的控制下，MUX倒向右边，接通内部地址总线，P2口的口线状态取决于片内输出的地址信息,P2口的驱动能力：驱动4个TTL门,P2口在系统使用外部存储器时，做高八位的地址总线。P2口使用时注意：a)当应用系统扩展有大于256B而小于64kB的外部存储器，且P2口用于输出高8位地址时，P2口不能再作通用IO口使用。使用如：movx a，dptr；访问外部数据存储器 movc a，a+dptr；访问外部程序存储器 这里使用了16位的寄存器DPTRb)在应用系统扩展片外存储器容量小于256字节的系统中，可以使用“MOVX Ri”类指令访问片外存储器，仅由P

24、0口输出低8位地址，此时P2口可作通用IO口用。c)在外部扩充的存储器容量大于256B而小于64kB时，可以采用软件方法利用P1P3中的某几位口线输出高8位地址，而保留P2口中的部分或全部口线作通用IO口用。,P2口特点：,2,1,D,Q,CK,/Q,读引脚,读锁存器,写锁存器,内部总线,第二功能输出,引脚 P3.X,3,内部上拉电阻,Vcc,第二功能输入,4,通用准双向I/O时，第二功能输出自动=1,2,1,D,Q,CK,/Q,读引脚,读锁存器,写锁存器,内部总线,第二功能输出（WR，RD，TxD）,引脚 P3.X,3,内部上拉电阻,Vcc,4,第二功能输出时，内部自动 D=1,1,1,1,

25、反相器,2,1,D,Q,CK,/Q,读引脚,读锁存器,写锁存器,内部总线,此端自动1,引脚 P3.X,3,内部上拉电阻,Vcc,第二功能输入（RxD，T0，T1，INT0，INT1）,4,第二功能输入时，信号经缓冲器4 直接进入内总线,1,1,1,0,截止,P3作第一功能口使用时：,输出控制线为高电平，与非门的输出取决于锁存器“Q”端的状态，P3口的I/O操作和P1口相同。,P3作第二功能口使用时：,相应的口线锁存器必须为“1”，与非门的输出取决于第二功能输出线。,P3的驱动能力：驱动4个TTL门,第二功能输入时,信号取自第一个缓冲器(下右)的输出端;第二个缓冲器(下左)的输出,仍是第一功能的

26、读引脚信号缓冲器。,P3口第二功能表（P.27）,P3口小结,在多用途情况下，P3口分别作为串行口、外中断输入、外部计数输入和系统扩展时使用的WR和RD信号的端口。在这种情况下，锁存器Q端为“1”电平以保证与门是打开的第二功能。第二功能输出：锁存器为”1”,打开与非门，第二功能端上的内容通过“与非门”和VT送至端口引脚。第二功能输入：端口第二功能信号通过第一个缓冲器送到第二输入功能线上。在通用I/O模式下，“第二输出功能”端为“1”电平，以保证与非门打开。无论P3口是作通用输入口还是作第二输入功能口用，相应的输出锁存器和第二输出端都应置“1”，使VT截止。,51单片机的8个特殊引脚,小结,51

27、单片机的4个8位的I/O口,P0.0P0.7:8位数据口和输出低8位地址复用口(不复用时是准双向口)P1.0P1.7:通用I/O口（准双向口）,P2.0P2.7:输出高8位地址（用于寻址时是输出口；不寻址时是准双向口）P3.0P3.7:具有特定的第二功能（准双向口）,注意：在不外扩ROM/RAM时，P0P3均可作通用I/O口使用，而且都是准双向I/O口！,小结,P3口第二功能表（P.27 表21）,存储器,数据存储器RAM（Random Access Memory）程序存储器ROM（Read Only Memory）EPROM（UV）Erazible Programmable ROMEEPRO

28、M/E2PROMElectrical Erasable Programmable ROM静态存储器 SRAMStatic RAM（动态存储器 DRAMDynamic RAM）按字节寻址：每个字节(8个位)占一个地址按位寻址：有的存储空间每一个位就有一个地址,单片机的存储器几个有关的概念：,MCS-51单片机的存储器结构,MCS-51单片机的存储器空间分布,特点：在MCS-51单片机的内部集成了4K的程序存储器和256B的数据存储器，同时还可以使用片外的程序存储器和数据存储器，其扩展能力都是64K。,单片机存储器,数据存储器,程序存储器,对单片机来讲，ROM和RAM的寻址机构和寻址方式是分开的。

29、,ROM、EPROM E2ROM或FLASH,RAM,从物理结构的角度讲，51单片机的存储系统可以分为四个存储空间：即片内ROM，RAM和片外ROM、RAM。,片内程序存储器 ROM,片内数据存储器 RAM,片外程序存储器 ROM,片外数据存储器 RAM（I/O）,片内固有,需要扩展,从逻辑上讲（既用户编程的角度讲）51单片机的存储系统又可分为三个存储空间。即片内RAM，片外RAM和片内、外的程序存储器ROM。,片内、外统一编址的程序存储器地址空间,256B片内数据存储器地址空间,64KB片外数据存储器或I/O地址空间,需要扩展,从功能上分，MCS-51分为5个地址空间,程序存储器 ROM,片

30、内数据存储器 RAM,特殊功能寄存器区 SFR,位寻址区,外部扩展的数据存储器 RAM（I/O）区,51单片机存储器配置,片内RAM 128字节（00H7FH）；片内RAM前32个单元是工作寄存器区(00H1FH)片内RAM有128个可按位寻址的位，占16个单元。位地址编号为：00H7FH，分布在20H2FH单元片内21个特殊功能寄存器(SFR)中：地址号能被8整除的 SFR中的各位也可按位寻址（P.37-38）可寻址片外RAM 64K字节（0000HFFFFH）可寻址片外ROM 64K字节（0000HFFFFH）,一、数据存储器,数据存储器无论在物理上还是逻辑上都分为两个地址空间，即一个内部

31、和一个外部的数据存储空间。访问内部数据存储单元时，使用 MOV 指令；而访问外部数据存储器时，使用 MOVX 指令。内部数据存储器从功能上又将256B空间分为二个不同的块：1）低128B的RAM块；2）高128B的SFR(Special Function Register）块。在低128B的RAM存储单元中又可划分为：工作寄存器区、可位寻址区、通用寄存器区。高128B的专用寄存器区中仅仅使用了21寄存器（51系列），其它单元未定义不能使用。,存储器配置（片内RAM）,片内RAM 128字节（00H7FH）,00H,20H,2FH,7FH,1FH,30H,80H,FFH,普通RAM区,位寻址区,

32、工作寄存器区,SFR分布在80H-FFH,80H,FFH,所有的RAM区(包括位寻址区、工作寄存器区）都可以用于存放数据，故也称为数据缓存寄存器,片内RAM前32个单元是工作寄存器区(00H1FH),00H,20H,2FH,7FH,1FH,30H,80H,FFH,普通RAM区,位寻址区,工作寄存器区,存储器配置（片内RAM）,00H,20H,2FH,7FH,1FH,30H,80H,FFH,普通RAM区,位寻址区,工作寄存器区,R0,R2,R1,R3,R4,R5,R6,R7,07H,02H,01H,00H,06H,04H,05H,03H,08H,1FH,工作寄存器区3,工作寄存器区2,工作寄存器

33、区1,工作寄存器区0,0FH,10H,17H,18H,片内RAM前32个单元是工作寄存器区(00H1FH),存储器配置（片内RAM）,00H,20H,2FH,7FH,1FH,30H,80H,FFH,普通RAM区,位寻址区,工作寄存器区,片内RAM中有128个可按位寻址的位。位地址:00H7FH 分布在:20H2FH单元,存储器配置（片内RAM）,00H,20H,2FH,7FH,1FH,30H,80H,FFH,普通RAM区,位寻址区,工作寄存器区,27H,22H,21H,20H,26H,24H,25H,23H,28H,2FH,单元地址,07 06 05 04 03 02 01 00,0F 0E

34、0D 0C 0B 0A 09 08,17 16 15 14 13 12 11 10,1F 1E 1D 1C 1B 1A 19 18,27 26 25 24 23 22 21 20,2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28,37 36 35 34 33 32 31 30,3F 3E 3D 3C 3B 3A 39 38,47 46 45 44 43 42 41 40,7F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78,位地址,总共128个可按位寻址的位,片内RAM中有128个可按位寻址的位。位地址:00H7FH 分布在:20H2FH单元,存储器配置（片内RAM）,位寻址区内的地址是位地址。共有0

35、0-7FH（共128个位）；要区分字节地址和位地址这两个不同的地址概念：从物理的角度，每一个字节地址内包含了8个位，即：D7，D6，D5，D4，D3，D2，D1，D0 在一般情况，我们提到的RAM地址都是字节地址。从逻辑的角度讲，字节地址和位地址是靠不同类型的指令来区分的。如：MOV A，20h；将RAM的20单元内容送累加器A；MOV C，20h；将RAM位寻址区中20H位送CY中。在这二个例子中，第一条指令为字节传送指令，所以20H为字节地址；第二个例子中的指令为位操作指令，所以20H为位地址。有关详细内容将在第三章中描述。字节位数的表示位地址：如：位地址00H可以表示成20H.0，1AH

36、表示成23H.2,可寻址片外RAM 64K字节（0000HFFFFH）；可寻址片外ROM 64K字节（0000HFFFFH）；,FFFFH,0000H,可寻址片外RAM,64K字节,FFFFH,0000H,可寻址片外ROM,64K字节,0FFFH,0000H,片内 ROM,4K 字节,7FH,00H,片内 RAM,128字节,FFH,80H,存储器配置,MCS-51内部RAM配置,直接寻址,内部数据存储器配置图(52系列作了解),地址重叠,256B,384B,间接寻址,仅52系列有,直接寻址,间接直接皆可,小结,8051/8751内部有4KB ROM/EPROM,地址：0000H 0FFFH,

37、8051/8751外部的ROM/EPROM,地址：1000H FFFFH,8031/8032内部没有ROM/EPROM,地址：0000H FFFFH,52 子系列内部有8KB ROM/EPROM,地址：0000H 1FFFH,52：2000H FFFFH,二、程序存储器,程序存储器(片内与片外),程序存储器是用来存放编好的程序、常数和表格的。不同型号的机型，片内的程序存储器结构和空间也不同。MCS-5l的片外最多能扩展64k字节。片内外的ROM是统一编址的。如果/EA端保持高电平，805l的程序计数器PC在0000H0FFFH地址范围内(即前4kB地址)是执行片内ROM中的程序；当PC在100

38、0HFFFFH地址范围时，即当PC值超过0FFFH（4K），自动执行片外程序存储器中的程序。如果/EA保持低电平时，只能寻址外部程序存储器，片外存储器可以从0000H开始编址，地址范围为0000HFFFFH（片外存储器）。,MCS-51单片机片内、外程序存储器的使用示意图,4.无论是使用片内还是使用片外的ROM（即/EA=1或/EA=0），其起始地址都是从0000H单元开始。,注意：7个单元被保留用于特定的程序入口地址（中断服务程序入口地址）。编程者是不能随便使用的。由于系统复位后的PC内容为0000H，故系统从0000H单元开始取指令，执行程序。它是系统的启动地址。一般在该单元设置转移指令，

39、使之转向用户主程序处。因此，0000H0002H单元被保留用于初始化。,从0003H002BH单元被保留用于6个中断源的中断服务程序的入口地址，故以下7个特定地址应被保留。0000H：复位或非屏蔽中断 0003H：外部中断0入口地址 000BH：定时器0中断入口地址 0013H：外部中断1入口地址 00lBH：定时器1中断入口地址 0023H：串行口中断入口地址 002BH：定时器2溢出或T2EX(P1.1)端负跳变时的入口地址(仅80328052所特有),特殊功能寄存器(SFR),特殊功能寄存器SFR（专用寄存器）特殊用途寄存器的集合。专用于控制、选择、管理、存放单片机内部各部分的工作方式、

40、条件、状态、结果的寄存器。,不同的SFR管理不同的硬件模块，负责不同的功能各司其职换言之：要让单片机实现预订的功能，必须有相应的硬件和软件，而软件中最重要的一项工作就是对SFR写命令（要求）。,尽管特殊功能寄存器与RAM在同一个单元中，但不能作为普通的RAM存储单元来使用。只有在编程中根据需要，进行一些特定功能的设定，或者是从中查寻相关部件的状态时，才能进行读、写操作。如中断方式的设定、定时器工作模式的设定，查询串行口发送或接收是否结束等等。,有21个SFR 已知的P0、P1、P2、P3四个8位I/O口分别由名为P0、P1、P2、P3四个SFR代表。,堆栈指针寄存器 SP（Stack Poin

41、ter):总是指向栈顶,压栈时先(SP)+1 然后数据进栈；弹栈时数据先出栈 然后(SP)-1。,累加器 ACC:一个被众多指令用得最频繁的特殊功能寄存器(如：运算、数据传输)。一般指令中用“A”表示，在位操作和栈操作指令中用“Acc”,副累加器 B:一个经常与 ACC 配合在一起使用的特殊功能寄存器(如：乘法、除法)，此外，它也经常当作普通寄存器使用。,特殊功能寄存器(P0P3,SP,A,B),【举例】：有两个数05H和03H，试将两数相乘 MOV A，#05H；将立即数05h 送累加器A MOV B，#03H；将立即数03h 送累加器B MUL AB;BA AB53 上述程序中，前面两条是

42、传送指令，是进行乘法前的准备指令。因此，乘法指令执行前累加器A和通用寄存器B中分别存放了两个乘数，乘法指令执行完后，积的高八位自动在B中形成，积的低八位自动在A中形成。即A中为0FH，B中为00H。,特殊功能寄存器(A、B举例),程序状态字寄存器 PSW：,CY,AC,F0,RS0,OV,P,RS1,PSW.7,PSW.0,CY(PSW.7)进位/借位标志位。若在加减运算过程中如果操作结果最高位有进位或借位，则CY=1；否则=0。它也是布尔处理器的位累加器，可用于布尔操作。,AC(PSW.6)半进位/借位标志位。若在加减运算过程中，D3位向D4位发生了进位或借位，则AC=1,否则=0。机器在执

43、行“DA A”指令时自动要判断这一位，我们可以暂时不关心它。,F0(PSW.5)可由用户定义的标志位。,PSW.6,PSW.5,特殊功能寄存器(PSW),程序状态字寄存器 PSW（续）：,CY,AC,F0,RS0,OV,P,RS1,PSW.7,PSW.0,RS1(PSW.4)、RS0(PSW.3)工作寄存器组选择位,RS1，RS0=0 1 则选择了工作寄存器组 1 区 R0R7分别代表08H 0FH单元。,RS1，RS0=1 0 则选择了工作寄存器组 2 区 R0R7分别代表10H 17H单元。,RS1，RS0=1 1 则选择了工作寄存器组 3 区 R0R7分别代表18H 1FH单元。,PSW

44、.4 PSW.3,RS1，RS0=0 0 则选择了工作寄存器组 0 区 R0R7分别代表00H 07H单元。,片内RAM前32个单元(00H1FH)是工作寄存器区(由PSW中的RS1,RS0决定),00H,20H,2FH,7FH,1FH,30H,80H,FFH,52子系列才有的RAM区,普通RAM区,位寻址区,工作寄存器区,R0,R2,R1,R3,R4,R5,R6,R7,07H,02H,01H,00H,06H,04H,05H,03H,08H,1FH,工作寄存器区3,工作寄存器区2,工作寄存器区1,工作寄存器区0,程序状态字寄存器 PSW（续）：,CY,AC,F0,RS0,OV,P,RS1,PS

45、W.7,PSW.0,OV(PSW.2)溢出标志位。OV(PSW.2)溢出标志位:判断符号数加减法运算时是否有溢出.OV的结果可以用一个算法来表示:OV=C6异或C7其中:C7为D7的进位,C6为D6的进位,OV=1表明有溢出。,PSW.1 未定义。,P(PSW.0)奇偶标志位。P=1表示累加器中“1”的个数为奇数 P=0表示累加器中“1”的个数为偶数 CPU随时监视ACC中的“1”的个数,并反映在PSW中,PSW.2,PSW.1,0000 1111 运算结果：A=07H，CY=1，+1111 1000 OV=0（因为C7=1，C6=1）Cy1 0000 0111 AC=1，P=1 如何根据PS

46、W来分析运算结果是否正确？是否有溢出？1、若数据为无符号数。即15+248=263=107H 即CY=1，A=07H 2、若数据为有符号数。即+15加-8=+7=07H，OV=0表明无溢出,【举例】：有两个数0FH和F8H，试将两数相加 MOV A，#0FH；将立即数0f h 送累加器A ADD A，#0F8H；A的内容与立即数0f8h相加，结果送A,?,思 考,程序状态字 PSW中 CY，AC，OV，P 的状态是？,D7D6D5D4 D3D2D1D0,0 1 1 1 1 1 1 1（7FH）,0 1 0 0 0 1 1 1（47H）,0,1,1,0,0,0,1,1,（C6H）,执行第一条指令

47、后P=1，执行第二条指令后P=0,此时C6=1、C7=0 则,堆栈：在片内RAM中，常常要指定一个专门的区域来存放某些特别的数据,它遵循顺序存取和后进先出(LIFO/FILO）的原则,这个RAM区叫堆栈。,功用：1）子程序调用和中断服务时CPU自动将当前PC 值压栈保存，返回时自动将PC值弹栈。2）保护现场/恢复现场3）数据传输,00H,20H,2FH,7FH,1FH,30H,80H,FFH,普通RAM区,位寻址区,工作寄存器区,SP栈顶,下一个进栈的数据将存在此,数据进栈,已经进栈的数据存放在此,初始 SP,复位后 SP=07H，数据进栈时：首先SP+1指向08H单元，第一个放进堆栈的数据将

48、放进08H单元，然后SP再自动增 1，仍指着栈顶,堆栈区由特殊功能寄存器堆栈指针SP管理 堆栈区可以安排在 RAM区任意位置，一般不安排在工作寄存器区和可按位寻址的RAM区，通常放在RAM区的靠后的位置。,SFR,从堆栈取出数据时：取出的数据是最近放进去的一个数据，也就是当前栈顶的数据。然后SP再自动减1，仍指着栈顶,00H,20H,2FH,7FH,1FH,30H,80H,FFH,52子系列才有的RAM区,普通RAM区,位寻址区,工作寄存器区,SP栈顶,当前要出栈的数据,数据出栈,SP-1指向下一个将要出栈的数据,初始 SP,堆栈区由特殊功能寄存器堆栈指针SP管理 堆栈区可以安排在 RAM区任

49、意位置，一般不安排在工作寄存器区和可按位寻址的RAM区，通常放在RAM区的靠后的位置。,从堆栈取出数据时：取出的数据是最近放进去的一个数据，也就是当前栈顶的数据。然后SP再自动减1，仍指着栈顶,00H,20H,2FH,7FH,1FH,30H,80H,FFH,52子系列才有的RAM区,普通RAM区,位寻址区,工作寄存器区,SP-1 指向新的栈顶,也就是下一个将要出栈的数据,数据出栈,初始 SP,堆栈区由特殊功能寄存器堆栈指针SP管理 堆栈区可以安排在 RAM区任意位置，一般不安排在工作寄存器区和可按位寻址的RAM区，通常放在RAM区的靠后的位置。,单片机存储器配置,片内RAM 128字节（00H

50、7FH）；片内RAM前32个单元是工作寄存器区(00H1FH)片内RAM有128个可按位寻址的位，占16个单元。位地址编号为：00H7FH 分布在：20H2FH单元片内21个特殊功能寄存器(SFR)中：地址号能被8整除的 SFR中的各位也可按位寻址可寻址片外RAM 64K字节（0000HFFFFH）可寻址片外ROM 64K字节（0000HFFFFH）,小结,存储器配置（片内RAM）,片内RAM 128字节（00H7FH）,00H,20H,2FH,7FH,1FH,30H,80H,FFH,普通RAM区,位寻址区,工作寄存器区,SFR分布在80H-FFH,80H,FFH,所有的RAM区(包括位寻址区