MCU教程

• 指令周期
– 一条指令的执行时间 – 一般为1~2个机器周期，乘除指令为4个机 器周期
设晶振主频率为12MHZ
振荡周期为1/12μs，机器周期为1μs， 指令周期为1μs、2μs、4μs
第四节 复位电路
一、复位操作 引脚9 RST/VPD
：复位引脚
复位信号
二、复位电路
1、上电复位电路
复位引脚电压曲线
二、MCS-51存储器结构
1、程序存储器
保留单元，用于特定程序段
• 0000H~0002H：程序的起始，一般存放 一条绝对跳转指令
例：LJMP 0050H
• 0003H~002AH：5个中断服务程序
– 0003H 外部中断0 – 000BH 定时器0溢出中断 – 0013H 外部中断1 – 001BH 定时器1溢出中断 – 0023H 串行口中断
复习思考题
• INOUT.JPG图中，P1口工作在输入还是输出状态？ P2口工作在在输入还是输出状态？你的分析依据 是什么？ • INTO.BMP图中，/INT0管脚是处于输入还是输出 状态？把外部状态引入到该管脚，有什么优点？ • IO.BMP图中，P1.0,P1.1各是什么状态（输入输 出）？ • RS232.bmp图中，RXD，TXD各是什么状态？ • BUS.BMP图中，/RD，/WR各是什么状态？P0口， P2口各工作于IO方式还是总线方式？
第六节 布尔（位）处理器
位累加器Cy（PSW· 7） 位寻址寄存器（SFR可寻址位）
组成：
位寻址I/O口
位寻址内部RAM
位寻址指令系统
程序存储器（与8位CPU共用）
20H~2FH 16个字节单元
寻址空间
128位
字节地址能被8整除SFR 中可寻址位 82位
置位 清零 位操作指令 求反 传送 判跳 逻辑运算
3、控制、选通或电源复用引脚
• RST/VPD（9脚）： – RST为Reset（复位）信号输入端。 – VPD是备用电源输入端。 负跳变锁存P0 口低8位地址 • ALE/PROG（30脚）： 1/6振荡频率 – ALE，允许地址锁存信号输出。 – PROG，编程脉冲输入端。
2个机器周期以上 高电平
本章内容小结
• • • • • • MCS-51硬件结构 引脚功能 中央处理器CPU 时钟及复位电路 MCS-51存储器 布尔（位）处理器
8051最小系统
MOV DPTR，#2000H
MOV DPH，#20H
MOV DPL，#00H
8）、其它SFR 略，见课本P42、P43
地址能被8整除的SFR，可位寻址
可位寻址的地址单元X
最高有效位用X· 7表示 最低有效位用X· 0表示 例： P3· 、P3· 7 0
4、外部数据存储器
最大扩展范围：64KB
编址为：0000H~FFFFH 16位数据指针， 访问指令：MOVX 8位寄存器，提供 寻址范围64K 低8位地址，高8 访问地址： 位由P2口提供 由DPTR或R0、R1提供
• OV：溢出标志位 • P：奇偶校验标志位
– 根据累加器A中1的个数由硬件置位或清除 – 奇数个1，P=1；否则，P=0
• PSW•1：保电路
• 作用：产生时序电位和时序脉冲 • 产生方式： – 内部方式，利用片内的振荡器电路 – 外部方式
1）内部时钟方式
保留位无定义时钟电路时钟电路外部方式11内部时钟方式内部时钟方式片内振荡器等效电路外部谐振电路晶体或陶瓷谐振器12m12mhz补偿电容30pf或47pf22外部时钟方式外部时钟方式33cpucpu一般为12个机器周期乘除指令为4个机器周期设晶振主频率为12mhz振荡周期为112s机器周期为1s指令周期为1s2s4s一复位操作一复位操作引脚引脚9rstvrstvpdpd复位引脚复位引脚复位信号复位信号11复位引脚电压曲线复位引脚电压曲线22开关自动复位电路开关自动复位电路mcsmcs5151一概述一概述mcs51存储器为哈佛结构即程序存储器与数据存储器分开编址4个物理空间
2、开关自动复位电路
第五节 MCS-51存储器
一、概述
• MCS-51存储器为哈佛结构，即程序存储器 与数据存储器分开编址 • 4个物理空间：内、外程序存储器，内、外 数据存储器 • 3个逻辑空间： 64KB程序存储器，编址为0000H~FFFFH 64KB外部数据存储器，编址为 0000~FFFFH 256B内部数据存储器，编址为00H~FFH
单片机原理及应用
北京化工大学 信息科学与技术学院 主讲教师：林伟国
E-mail: linwg@,cn
第二章 MCS-51单片机系统结构
第一节 MCS-51单片机的硬件结构
主要功能部件
• • • • • • • • 8位CPU 片内4KB程序存储器 片内128B数据存储器 二十多个SFR 四个可编程并行I/O口 全双工串行I/O口 2个16位定时/计数器 5个中断源，2个优先级
均可位寻址
6）、堆栈指针SP（81H）
8位专用寄存器，指示堆栈顶部在内部 RAM块中的位置，不可位寻址 MCS-51堆栈为向上生长型 如执行 PUSH A 操作
复位后， SP=07H
7）、数据指针DPTR
DPH：83H DPL：82H 不可位寻址
特点：既可做16位，也可做两个8 位寄存器使用
例：
2、内部数据存储器
• 256字节，编址为00H~FFH • 分为两部分 – 00H~7FH：内部数据RAM – 80H~FFH：特殊功能寄存器区
内部数据RAM地址空间
2、20H~2FH
可位寻址RAM区
构成布尔处理器的存储器空间 位地址为 00H~7FH（0~127）
例：MOV A，40H ；将字节地址为40H的 8位数据送入累加器A
片内振荡器 等效电路
外部谐振电路
晶体或陶瓷谐振器 1.2M~12MHZ 补偿电容 30PF或47PF
2）外部时钟方式
2 2 2 1 1 1
3）CPU的时序
• 振荡周期
– 即时钟周期，由晶振主频率决定，为其倒数
• 机器周期
– 单片机完成一个基本操作的时间 – 一个机器周期包括12个振荡周期，分为6个状 态，S1~S6；每个状态包含两个振荡周期，P1 和P2。因此，MCS-51的时序可表示为S1P1， S1P2，……，S6P1，S6P2
第三节 中央处理器CPU
• 由运算部件和控制部件组成 • 作用是读入及分析指令，控制各个部件进 行指定的操作 • 主要部件：
– 算术/逻辑运算部件ALU – 布尔处理器 – 定时/控制部件 – 寄存器
一、算术/逻辑运算部件ALU
功能：实现数据的算术/逻辑运算、 位变量处理和数据传送等操作
二、专用寄存器
PSW各位的定义
• Cy：高位进位标志位
– 有进位或借位时，Cy=1；否则，Cy=0 – 用作位累加器，用“C”表示
• AC：辅助进位标志
– 低4位向高4位有进位或借位时，AC=1；否 则，AC=0 – 常用于BCD码调整
• F0：用户标志位
• RS1、RS0：选择工作寄存器组位
– 用于选择内部数据存储器区内4组工作寄存 器中的某一组
RAM：间接寻址
SFR：直接寻址
1）、程序计数器PC
用于存放下一条要执行指令的地址 可寻址范围为0~65535（64K）
2）、累加器A（E0H）
可位寻址
3）、寄存器B（F0H）
可位寻址
4）、程序状态字寄存器PSW （DOH）
可位寻址
5）、I/O端口P0~P3
P0：80H
P2：A0H
P1：90H
P3：B0H
• P3口（10~17脚）： – 8位准双向并行I/O端口 – 特殊第二功能 – P3.0----RXD：串行数据接收端 – P3.1----TXD：串行数据发送端 – P3.2----INT0：外部中断0请求端 – P3.3----INT1：外部中断1请求端 – P3.4----T0：定时/计数器0外部事件计数输入端 – P3.5----T1：定时/计数器1外部事件计数输入端 – P3.6----WR：外部数据存储器写选通 – P3.7----RD：外部数据存储器读选通
• PSEN（29脚）：
– 访问外部程序存储器选通信号，低电平有效。
• EA/VPP（31脚）：
– EA，访问内部或外部程序存储器选择信号。高 电平，访问内部程序存储器。 – VPP，片内EPROM（8751）编程电压输入端。
4、多功能I/O口引脚
• P0口（32~39脚）： – 8位双向并行I/O端口。 – 低8位地址总线和数据总线复用。 – 可带8个LSTTL负载 • P1口 （1~8脚）： – 8位准双向并行I/O端口 – 可带4个LSTTL负载 • P2口（21~28脚）： – 8位准双向并行I/O端口 – 高8位地址总线 – 可带4个LSTTL负载
第二节 8051单片微机的引脚功能
1、主电源引脚
• VCC —（40脚）：电源，+5V • VSS — （20脚）：电路地电平
2、外接晶振或外部振荡器引脚
• XTAL2—（18脚）：接内部反向放大器输出端。 采用外部振荡器时，此引脚应接外部振荡信号 输入。 • XTAL1—（19脚）：接内部反向放大器输入端。 采用外部振荡器时，此引脚应接地。
• 累加器A：运算时的暂存寄存器 • 寄存器B：一般用于乘、除指令，与A配 合使用，存放第二操作数 • 程序状态字寄存器PSW：8位寄存器， 相当于8086的FLAGS。用于寄存当前指 令执行后的状态。
– 格式： – 7 6 5 4 3 2 1 0 – Cy AC F0 RS1 RS0 OV — P
复习思考题
• 应用单片机的P1口监测电气设备的开关状态，假 设电气设备的开状态为高电平，关状态为低电平， 输入电平为0—12V，设计接口电路，画电气原理 图，并转成JPG图； • 应用单片机的P1口，设计I/O输出控制电路，能够 控制220交流供电电机设备的启停。如果增加一 个限位功能如何实现？ • 8051单片机的复位电路设计，需要考虑什么因素？ • 8051单片机的机器周期如何确定？如果单片机的 外接晶体振荡器为12MHz，其机器周期是多少？
MOV C，40H ；将位地址为40H（字 节地址为28H的第0位） 的一位数据送入位累加器C
3、30H~7FH 内部RAM区
只可字节寻址
3、特殊功能寄存器区（SFR）
地址范围 80H~FFH 21个特殊功能寄存器
占用26个字节，其余单元无定义 8032/8052：内部RAM与特殊功能 寄存器地址重叠空间，依靠不同寻 址方式实现区别访问