MCS-51单片机

74LS373功能表 功能表 输出控 制OC L L L H ALE CLK 273 CLR +5V 使能G 使能 H H L X D H L X X ALE
3.5.1 程序存储器扩展
P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 ALE 8031 P0.7～P0.0 ～ 8 EA PSEN O7 ～ O0 OE CE
1 ——片内 片内RAM 128B，片内 片内 ，片内EEPROM 4kB
3.1.3 MCS-51单片机内部结构图 单片机内部结构图
P0.0～P0.7 P2.0～P2.7
Vcc Vss RAM地址 地址 寄存器 RAM 128×8 ×
P0驱动器 驱动器
P2驱动器 驱动器
P0锁存器 锁存器
P2锁存器 锁存器
内部总线
D 锁存器
Q T
写锁存器
CP
Q 三态门 2
读引脚
(2) 8031 P3口位结构 口位结构
第二输出功能 三态门 1 T 内部总线 D 锁存器 写锁存器 CP 三态门 2 Q Vcc 内部上拉电阻 P3.X PIN 管脚
读锁存器
读引脚
第二输入功能
(3) 8031 P2口位结构 口位结构
Vcc 内部上拉电阻 P2.X PIN 管脚
22
21
20
7F
7E
7D
7C
7B
7A
79
78
2. CPU
• 组成
ALU :运算器 控制器:完成算术、逻辑运算 特殊功能寄存器：ACC、B、PSW、SP、DPTR 通用寄存器：R0~R7
3
读锁存器 读端口） （读端口）
并行I/O口 并行 口
Vcc 三态门 1 内部上拉电阻 P1.X PIN 管脚
（1）8031 P1口位结构 ） 口位结构
4.1.2 指令的字节数: 单字节(49条)、 双字节(45)、 三单字节(17) 4.2 寻址方式 1 寄存器寻址: 以通用寄存器作为操作数 通用寄存器:R0~R7 : 例: MOV A , R0 2 直接寻址: 直接给出操作数地址 例: MOV A , 20H 3 立即寻址: 操作数为8位或16位二进制数 例: MOV A , #30H
5 中断系统
中断源: 五个 INT0 INT1 T0 T1 串行口 特点: 中断入口固定 有两级中断
6 串行口
特点: 可编程 全双工
3.2 8051单片机引脚及功能
• 特点: 各型号芯片互相兼容 双列直插式芯片 • 引脚: VSS 地 VCC 电源 并行口: P0~P3 有第二功能 : ALE/PROG: 地址锁存 / 编程脉冲输入(8751) PSEN:外部程序存储器读选通信号 EA/VPP : 外部ROM选择信号/编程电源(8751) RST/VDP: 复位/RAM备用电源 XTAL1 XTAL2: 晶振输入端
ROM 4×8K ×
B寄存器 寄存器
暂存器 TMP1
暂存器 TMP2
ACC
堆栈SP 堆栈
程序地址寄 存器 缓冲器 PC值 值 递增器 程序计数 器PC
ALU
指 令 译 码 器 指 令 寄 存 器 P1锁存器 锁存器 P3锁存器 锁存器
PSEN ALE EA RST
定 时 控 制
PSW
器
DPTR
OSC
3.4 MCS－51的时序 － 的时序
3.4.1 机器周期和指令周期
第一周期（机器周期） 第一周期（机器周期） 时钟 第二周期
S1 S2 P1 P2P1 P2
S6 P1 P2
1 机器周期 包括 个振荡周期（时钟周期） 机器周期:包括 个振荡周期（时钟周期） 包括12个振荡周期 2 一个机器周期分为六个S状态：从S1～S6。 一个机器周期分为六个 状态： ～ 。 状态 3 每个 状态由两拍组成，称为 、P2 每个S状态由两拍组成 称为P1、 状态由两拍组成， 所以，一个机器周期可以表示为： 所以，一个机器周期可以表示为： S1P1、S1P2、S2P1、…、S6P2 、 、 、 、
读锁存器 三态门 1
地址 控制
MUX 内部总线 D 锁存器 写锁存器 CP 三态门 2 T Q
读引脚
(4) 8031 P0口位结构 口位结构
地址/数据 地址 数据 控制 Vcc
Baidu Nhomakorabea
读锁存器 三态门 1
T
内部总线
D 锁存器
Q MUX
T
P0.X PIN
管脚
写锁存器
CP
Q 三态门 2
读引脚
4 定时器
组成: T0 T1 特点: 作计数器 作定时器 长度:16位 可编程 定时计数到可向CPU发中断
片外 ROM
30H 2FH 0FFFH 片内 ROM 0 (EA=1) 0 0FFFH 片外 ROM (EA=0) 20H 1FH
位寻址区
0
工作寄存器 区 0 ~ 3组 组
0
程序存储器
内部数据存储器
外部数据存储器
位寻址区
(MSB) D7 07 0F D6 06 0E D5 05 0D D4 04 0C D3 03 0B D2 02 0A D1 01 09 (LSB) D0 00 08 20H 21H 22H 23H 24H 置 “1” 2EH 2FH
选通 ROM PSEN ②读数 ④
RD、WR 、
（80H） ） P2 地址 A15~A8
（80H） ） 地址 A15~A8
P0
(00H) (74H) (01H) (28H) ① ② ③ ④ A7~A0 A7~A0
(执行 执行MOVX指令 指令) 执行 指令
第一周期 S6 S1 S2 S3 第二周期 S4 S5 S6 S4 S5 S6 S1 S2 S3
XTAL 1 XTAL 2
P1驱动器 驱动器
P3驱动器 驱动器
P1.0～P1.7 ～
P3.0～P3.7 ～
1 存储器空间及结构
0FFFFH 0FFH RAM (8052/ 8032) 80H 80H 外部 1000H 7FH 数据缓冲区 RAM RAM 0FFH 特殊 功能 寄存 器 0FFFFH
锁存器
74LS273功能表 功能表 CLR L H H H CLK X ↑ ↓ L D X H L X Q L H L Q0 G H L L X CLK X ↑ ↑ L 74LS377功能表 功能表 D X H L X 8282功能表 功能表 输出 H L Q0 Z ALE CLK 377 G G 373 OC OE L L L H STB H H L X D H L X X ALE STB 8282 OE Q H L Q0 Z Q Q0 H L Q0 Q Q0 L H Q0
MCS-51单片机的基本组成 单片机的基本组成
定时/计数器 定时 计数器
CPU 处理器
内部数据 总线
并行接口
串行接口
中断系统
P0
P1 P2 P3
TxD RxD
INT0
INT1
3.1.2 MCS-51系列 系列
表3.1 MCS-51系列单片机性能表 系列单片机性能表
ROM形式 形式 片内 片内 寻址 片内 片内 外接 ROM RAM 范围 (B) (kB) ROM EPROM EPROM (kB)
3.3 MCS-51单片机工作方式
• 复位方式:CPU复位到初始状态 PC=0000H ACC=00H PSW=00H SP=07H P0~P3 =0FFH …… • 程序执行方式: 从ROM的0000H开始执行 • 单步执行方式 : 每次执行一条指令 • 掉电和节电方式: 用备用电源维持RAM和SFR • 编程和校验方式: 对内部EPROM编程和校验
4 5
6
寄存器间接寻址: 以寄存器给出操作数的地址 例 MOV A , @R0 变址寻址: 以基址寄存器加上一个相对量为操作 数地址。 例 MOVC A , @A+PC 相对寻址: 相对转移指令中以相对偏移量为操作 数 转移目的地址= 源地址 + 转移指令字节数+rel 例 2000H SIMP rel（8位有符号数） 若 rel = 40H 目的地址=2000H+2+40H=2042H rel=0FEH 目的地址=2000H+2+（-2）=2000H
2716 A10 A9 A8 G 74LS373
8
A7～ A0
3.5.2 数据存储器扩展
P2.7 P2.6 8031 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 ALE P0.7～P0.0 ～ 8 EA RD WR D7～ D0 OE WE G 74LS373 A7～ A0 译 码 器 11 10 01 00 CS
3.4.2 MCS－51的取指 执行时序 － 的取指 的取指/执行时序
第一周期（机器周期） 第一周期（机器周期） 第二周期
时钟
S1 P1 P2
ALE S4 P2 S1 P2 S4 P2 S1 P2 S1 P2 ① 1字节 周期指令。例：MOV A，R0； 字节1周期指令。 ， ； 机器码：E8 机器码： 字节 周期指令 由于PC指针未加 为无效读取） 指针未加1， 读操作码 读操作码 （由于 指针未加 ，为无效读取） 读下一指令 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 字节1周期指令 机器码： ② 2字节 周期指令。例：MOV A，30H； 字节 周期指令。 ， ； 机器码：E530 读操作码 读第二字节 读下一指令 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 字节2周期指令 ③ 1字节 周期指令。例：RET； 机器码：22 字节 周期指令。 ； 机器码： 读操作码 读操作码（无效） 读操作码（无效） 读下一指令
6116 A10 A9 A8
8
第四章 MCS-51单片机的指令系统
• 内容 指令和指令程序 寻址方式 指令 传送指令 运算指令 控制指令
4.1 指令和指令系统
• 4.1.1 指令和助记符 指令:计算机能识别和执行的命令 指令形式: 二进制码或机器码 特点: 机器真正执行语言、不便记忆 构成: 操作码 操作数 由机器码的集合构成机器语言 助记符: 由助记符号表示的机器指令 特点: 便于记忆、不能直接执行 由助记符构成的语言称汇编语言
中 并 串 断 行 行 源 口 口
4×8 × 4×8 × 4×8 × 4×8 × 1 1 1 1 5 5 6 7
1.不带 不带EPROM和EEPROM(带片内 不带 和 带片内 掩膜ROM)的80系列： 系列： 掩膜 的 系列
• • •
80 1 ——片内 片内RAM 128B（字节） 片内 （字节） 3 2 ——片内 片内RAM 256B（字节） 片内 （字节） 1 ——片内 片内RAM 128B，片内 掩膜 掩膜)ROM 4kB 片内 ，片内(掩膜 5 2 ——片内 片内RAM 256B，片内 掩膜 掩膜)ROM 8kB 片内 ，片内(掩膜
④读、写
P0
(00H) (E0H) (12H) ① ② ③ PCL
(56H) ④
外部RAM 外部 外部RAM 指令 外部 低8位地址 数据 位地址
无效
3.5 MCS-51外部扩展 外部扩展
PSEN RD 8031 WR P2 EA ALE P0 锁存器 高8位地址线 15～A8 位地址线A 位地址线 地址总线 位地址线A 低8位地址线 7～A0 位地址线 数据总线D 数据总线 7～D0 控制总线
S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1
3.4.3 外部存储器读周期
(不执行 不执行MOVX指令 指令) 不执行 指令
P1 P2 P1 P2 S1 S2 ALE S3 S4 S5 S6 S1 ①锁存低8位地址 锁存低 位地址 ③锁存低8位地址 锁存低 位地址
P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2
ALE
① 锁存
③ 锁存
PSEN
②读数
RD、WR 、 （80H） ） P2 PCH输出 输出 （82H） ） PCH或P2口输出 或 口输出
MCS-51单片机的结构和原理 单片机的结构和原理
MCS-51单片机的结构 单片机的结构 8051单片机的引脚及功能 单片机的引脚及功能 MCS-51单片机的时序 单片机的时序 MCS-51单片机外部存储器扩展 单片机外部存储器扩展
3.1 MCS-51单片机的结构 单片机的结构
3.1.1
外部晶振 2~12MHz T0 时钟电路 ROM RAM T1
• •
2.带EPROM和EEPROM的87和89 带 和 的 和 系列： 系列：
•
• • • 89C5 • 2 ——片内 片内RAM 256B，片内 片内 ，片内EEPROM 8kB 87C5 2 ——片内 片内RAM 256B，片内 片内 ，片内EPROM 8kB
1 ——片内 片内RAM 128B，片内 ，片内EPROM 4kB
8051 80C51 8052 80C52 8751 87C51 8752 87C52 8031 80C31 8032 80C32 4 4 8 8 128 128 256 256 2×64 × 2×64 × 2×64 × 2×64 ×
I/O 计 数 器
2×16 × 2×16 × 3×16 × 3×16 ×