单片机讲义第3章2011

☞Full duplex UART
☞6 source/5 vector interrupt structure with two priority level ☞on-chip clock oscillator
二、 MCS-51单片机的CPU
1.运算器
￭算术/逻辑单元ALU。
￭累加器ACC。 ￭暂存器TMP1,TMP2. ￭ BCD码调整电路。 ￭位处理逻辑电路（布尔处理机）。 ￭特殊功能寄存器B。 ￭程序状态寄存器PSW。
1000H 0FFFH 0000H 0000H 0FFH
哈佛体系结构
内部 数据存储器
00H
第四节 振荡器电路、时序、复位电路
！时序
OSC
振荡器电路
MCS-51单片机基本时序 1个机器周期
f osc
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
S1 ALE PSEN
S2
S3
S4
S5
S6
WR/RD
ⅰ.单字节、单周期指令
f osc
ALE 读指令 例如： MOVX A,@DPTR 读指令(丢掉)
(E0H)
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 不读指令 不读指令
复位
RESET信号输入端—9引脚
复位条件：
振荡器正常工作时，RST(9)维持2个机器周 期的高电平，单片机就可以可靠复位。
复位状态： (PC)=0000H (PSW)=00H (SP)=07H (P0),(P1),(P2),(P3)=0FFH
2.控制器 • 指令寄存器，指令译码器。 • 定时控制电路。 • 微操作控制电路。 • 条件转移逻辑电路。 • 地址寄存器DPTR。 • 程序指针PC。
第二节 MCS-51单片机的引脚与I/O口
40引脚 DIP封装 PLCC 44 TQFP44
8031引脚
1.I/O口 2.控制信号 3.外接晶振引脚
SBUF(99H)
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 8.计数器T0，T1
T0:TH0--8CH
TL0--8AH T1:TH1--8DH TL1—8BH
9.中断允许寄存器
IE：0A8H
D7
EA
位 标号
D6
×
D5
×
D4
ES
D3
D2
D1
D0
ET1 EX1 ET0 EX0
功能
全局中断禁止位，如果EA=0，禁止所有中断，如果EA=1，通过置位或清0 使能位，对应的每个中断使能或禁止。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
f osc
ALE 读指令 读指令（丢掉) 例如：
INC A (04H)
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 读下一条指令
ⅱ.双字节、单周期指令
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
第一节 MCS-51单片机的结构
•MCS-51单片机结构简单。 •MCS-51单片机具有典型的单片机结构。
•MCS-51单片机应用广泛，具有代表性。
Cortex M0 ? 一、 MCS-51单片机的结构介绍
主要特点： ☞8-bit CPU optimized for control applications
☞Extensive Boolean processing (single bit logic) capabilities ☞64K Program memory address space ☞64K Data memory address space ☞4K bytes of on-chip DATA RAM ☞32 bidirectional and individually addressable I/O lines ☞Two 16-bit timer/counters
1
2区
3区
4.堆栈指针
SP(81H) 16bit
5.地址寄存器(DPTR)
DPH (83H)
DPL (82H) 6.I/O口 P0口（80H） P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0
P1口（90H)
P2口（A0H)
P3口（B0H)
7.串行口接收/发送缓冲器
✎REN：允许接收位。 REN=1允许串行口接收，
REN=0禁止串行口接收。
✎ TB8：在方式2和3中，发送的第9位（位8）。 由软件置位或清除。 ✎ RB8：在方式2和3中，接收的第9位（位8）。 ✎ TI：发送中断标志位。由软件清除。 ✎ RI：接收中断标志位。由软件清除。
SM2：方式2和3的多处理机通信使能位。
For 8052
内部数据存储器
BIT Addresses 0~7FH
4 Banks of 8 Registers R0-R7
RESET Value of Stack Pointer
2FH
7FH
78H
可位寻址区
位地址 字节地址
21H 20H 07H 06H 05H 04H 03H 0AH 02H 09H 01H 08H 00H
14.波特率控制寄存器 PCON 87H
D7 SMOD
D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 × × × × × × ×
15.程序计数器 PC 外部数据存储器
MCS-51单片机存储器结构
0FFFFH
FFFFH FFFFH
外部 程序存储器 EA=0 外部 程序存储器 外部 数据存储器
0000H
EA=1 内部 程序存储器
f osc
例如： ALE 读指令首字节
ADD A,#data (24H,data)
读指令第二字节
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 读下一条指令
ⅲ.单字节、双周期指令（1）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
高128 Byte RAM ：特殊功能寄存器分布图
1.累加器 A, ACC (0E0H)
2.通用寄存器 B
（0F0H)
3.程序状态字寄存器 PSW (0D0H)
D7
CY Cy:
D6
AC
D5
F0
D4
D3
D2
D1
×
D0
P
RS1 RS0 OV RS1 RS0
AC:
F0:
0
0
0
1
0区
1区
OV:
P:
1
1
0
☞ 一般I/O口
☞ 输出高8位地址
Port 3
☞ 一般I/O口
☞ 第二功能
P3口第二功能
引脚 10 11 12 13 14 15 16 17 I/O口 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 第2功能 RXD TXD
INT 0
INT1 T0 T1 WR
RD
TMOD
D7
D6 D5 D4 D3
D2 D1
C T M1
D0
M0
GATE C T M1 M0 GATE
第六节 8051的中断控制系统 中断源 中断优先级 中断触发方式
MCS-51单片机原理及接口技术
•计算机基础知识回顾 •单片机硬件结构 •单片机指令及程序设计 •单片机系统扩展及应用
第四章 MCS51单片机的结构(architectural)
8031外观
第四章 P71-94
主要内容
• • • • • • • MCS51单片机的结构(architectural) MCS-51单片机的引脚与I/O口 MCS-51的存储器 振荡器电路、时序、复位电路 定时/计数器 8051的中断控制系统 串行口
VC C
VC C
VC C
R1 200
R1 200 C1 10u
C1 10u
1
+
RESET R2 1k
K RESET RESET
=
K RESET RESET
2
2
1
R2 1k
R2 1k Title
Size A4
Nu m b er
上电复位 1
2
2
手动复位
3
复位电路 2
Date: File:
1 4 -Ap r-2 0 D:\ 电路\l 3
4.电源与地
1.I/O口 Port 1
P1.0~P1.7 --- 1~8
一般I/O口
Port 0
P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
✍ 一般I/O口 ✍ 输出指令
✍ 输入输出数据 ✍ 输出低8位地址
Port 2
IE.7 EA IE.6 IE.5 IE.4 IE.3 IE.2 IE.1 IE.0
使能位=1,使能中断 使能位=0,禁止中断 ES ET1 EX1 ET0 EX0 串行口中断使能位 定时器1中断使能位 外部中断1中断使能位 定时器0中断使能位 外部中断0中断使能位
10.中断优先级寄存器 IP B8H
第五节 定时/计数器
• 2个16位定时/计时器 • 2种工作模式 • 4种工作方式
工作方式0
TCON
f osc 12
88H
TLn的低五位
TMOD
89H
工作方式1
f osc 12
工作方式2
f osc 12
工作方式3
f osc 12
例子：MCS-51单片机欲设置T0为工作方式1，
定时，T1为工作方式0，计数，且T0和T1均 为CPU控制启停，试确定TMOD的内容。
分类：
片内程序存储器(ROM)
片外程序存储器(ROM)
片内数据存储器(RAM)
片外数据存储器(RAM)
一、程序存储器
0FFFFH FFFFH
外部 程序存储器
EA=0 外部 程序存储器
EA=1 内部 程序存储器
1000H 0FFFH
0000H
0000H 哈佛体系结构
程序存储Biblioteka Baidu中的特殊单元
二、数据存储器
2.控制信号
控制信号 引脚 9 29 30 31 功能 RST
PSEN ALE
EA
3.外接晶振引脚 XTAL1—19 XTAL2—18
4.电源与地 VCC—40 GND—20
第三节 MCS-51的存储器
存储器：4K Bytes ROM 128 Bytes RAM
MCS-51单片机的三种型号：
☞ 8031 无内部ROM， 128 Bytes RAM ☞ 8051 4K Bytes ROM， 128 Bytes RAM ☞ 8751 4K Bytes EPROM， 128 Bytes RAM
f osc
例如： ALE 读指令 INC DPTR 读指令(丢掉)
(A3H)
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S4 S5 S6 读指令(丢掉) 读指令(丢掉)
ⅳ.单字节、双周期指令（2）
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
功能 启停控制选择位：0-TRx控制启停，1-INTx控制启停。
GATE C T
定时/计数选择位：0-定时，1-计数。
12.定时/计数器控制寄存器
13.串行口控制寄存器
SCON:98H 复位值：00H
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
RI
SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI
SM0 SM1 方式 说明 0 0 方式0 同步移位寄存器输入/输出工作方式 0 1 方式1 8位可变波特率的异步串行通信工作方式 1 0 方式2 9位不变波特率的异步串行通信工作方式 1 0 方式3 9位可变波特率的异步串行通信工作方式
11.定时/计数器方式字寄存器
TMOD (89H)
D7
D6 D5 D4 D3
T1
D2 D1
C T M1
T0
D0
M0
GATE C T M1 M0 GATE M1 0 0 1 1
标号
M0 0 1 0 0
说明 方式0：13位定时/计数器 方式1：16位定时/计数器 方式2：8位自动装载定时/计数器 方式3：T0分为2个8位定时计数器,T1无方式3
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
×
位 标号 功能
×
×
PS
PT1 PX1 PT0 PX0
IP.7 IP.6 IP.5 IP.4 IP.3 IP.2 IP.1 IP.0
× × × PS PT1 PX1 PT0 PX0
中断优先级控制位=1，设置为高优先级中断 中断优先级控制位=0，设置为低优先级中断 串行口中断优先级控制位 定时器1中断优先级控制位 外部中断1中断优先级控制位 定时器0中断优先级控制位 外部中断0中断优先级控制位
✍在方式2和3中，若SM2=1，且接收到的位8（RB8） 为0，则RI不会被激活。 ✍在方式1中，若SM2=1，且没有收到有效的停止位， 则RI不会被激活。 ✍在方式1中，SM2为0。 多机通信过程：
在多个从机中均设SM2=1，主机首先发送广播帧， 广播帧为9位，TB8=1。所有从机均收到该广播帧， 广播帧还包含地址信息，与该地址相匹配的从机，将 SM2清0。主机随后发送数据帧，数据帧可以是多个。 从机接收完数据帧后，将SM2置1，一次通信过程结 束。