微機原理1-6章(72學時)20762

1、2024/3/31,微機原理及應用,—— MCS-51單片機,總學時：72學時授　課：50學時　實驗：20學時主講教師：趙 明 教授,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,參考資料,1. 《單片微型計算機技術》 ----劉國榮 機械工業(yè)出版社2.《AT89系列單片機原理與接口技術》 ---- 王幸之 等

2、 北京航空航天大學出版社3.《MCS-51/96系列單片機原理及應用》 ----孫涵芳 徐愛卿 北京航空航天大學出版社4 《單片機原理及其接口技術》（第2版） ----胡漢才 清華大學出版社5.《單片微型計算機原理及其應用》 ----何立民 上?？平坛霭嫔?.《單片機應用設計》 ----張剛毅 等 哈工大出版社,2024/3/31

3、,本課主要內容及課時安排,理論課課時50學時第一章 微型計算機基礎 （6學時）第二章 MCS-51單片機的結構 （6學時）第三章 MCS-51單片機的程序設計基礎 （12學時）第四章 MCS-51單片機的輸入輸出及中斷 （4學時）第五章 MCS-51單片機的定時/計數(shù)器原理及應用（4學時）第六章 MCS-51單片機的串行口原理

4、及應用 （4學時）第七章 MCS-51單片機的系統(tǒng)擴展及應用 （10學時）第八章 A/D與D/A轉換器 （4學時） 實踐課時:20學時,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,第一章 微型計算機基礎,1.1 微型計算機的發(fā)展及應用,1.2 數(shù)字與碼制,1.3 微型

5、計算機的基本結構和工作原理,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,§ 1.1 微型計算機的發(fā)展及應用,1.1.1 計算機系統(tǒng)的組成 一個完整的計算機系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分。,為使計算機正常工作而設置的命令,組成計算機的物理實體,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大

6、學高等職業(yè)技術學院,一、計算機的硬件系統(tǒng),運算器,控制器,將程序和數(shù)據(jù)送到計算機中的存儲器。常用輸入設備有鍵盤，鼠標器。,實現(xiàn)算術和邏輯運算，運行數(shù)據(jù)處理,用于存儲數(shù)據(jù)和程序 。,對指令進行譯碼后向各部件發(fā)出控制信號，指揮計算機按規(guī)定進行工作,將計算機的處理結果輸出到外，供人們識別和存儲，常用的輸出設備有：打印機，顯示器。,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院

7、,二、計算機的軟件系統(tǒng),1. 軟件系統(tǒng)定義： 軟件系統(tǒng)是指計算機所使用的各種程序的集合。2. 軟件系統(tǒng)分類： 從使用的角度看，計算機的軟件可分為兩部分:系統(tǒng)軟件 一般由專門的計算機軟件技術人員設計和編制，如操作系統(tǒng)，各種語言的編譯程序，監(jiān)控程序。 應用軟件 用戶為解決自己的問題而編制的程序。,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職

8、業(yè)技術學院,,,,1.1.2 微型計算機系統(tǒng)的組成,,算術邏輯部件,控制部件,內部總線,累加器、寄存器,微處理器（CPU）,存儲器（ROM，RAM）,主機,輸入/輸出接口,系統(tǒng)總線,微型計算機,外圍設備,系統(tǒng)軟件,微型計算機系統(tǒng),2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,微型計算機 單片機,微型計算機的組成框圖（由多個

9、IC芯片組裝在一個主電路板上）,,MCS-51單片機,所有單元都組裝在一個IC芯片上,,數(shù)據(jù)RAM,CPU,并行I/O,程序ROM,定時/計數(shù)器,串行端口,中斷控制器,擴展I/O端口,系統(tǒng)總線（DB、AB、CB）,,,,,,,,,,,,,,,,,,,大而全,小而精,1.1.3 微機及微處理器的發(fā)展狀況及趨勢,單片微型計算機（簡稱單片機） 定義：單片機是在一塊芯片上集成了CPU、存儲器和各種輸入/輸出接口。,2024/3/31,《微機

10、原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,單片機外型,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,單片機的發(fā)展,,1.4位單片機（1971～1974） 2. 低檔8位單片機（1974～1978） 3. 高檔8位單片機（1978～1982） 4. 16位單片機（1982～1990） 5. 新一代單片機（90年代以

11、來）,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,具有通用性和靈活性面向控制可靠性高（對嵌入式系統(tǒng)來說）具有掉電保護I/O接口功能強，便于系統(tǒng)擴展應用研制周期短性能價格比高,單片機的特點,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,數(shù)值計算信息處理（包括數(shù)字、文字、語言、符號和圖象

12、等）實時控制輔助設計CAD、CAI、CAM等人工智能 “智能”是利用計算機模仿人類的智能活動、判斷、理解、學習、圖象識別、問題求解等。,單片機的應用,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,單片機產品簡介,國際上比較流行的單片機有以下幾種·Intel系列·Motorola系列.NEC系列·Philip系列

13、.NS系列(美國國家半導體公司生產〉.Zilog系列(美國Zilog公司生產〉·ATMEL系列(美國ATMEL公司生產〉.MSP430系列(TI ).ARM系列,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,Intel 單片機,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,MCS-

14、51系列芯片及制造工藝,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,單片機的發(fā)展趨勢（嵌入式應用 MCU、DSP、FPGA ）,1. 利用8051內核為核心發(fā)展出各種型號系列的8051 MCU。ATMEL AT89CXX WINBOND 51系列 PHILIPS   80C51系列單片機2. 發(fā)展成為SOC (如：LCD控制, A/D,

15、 D/A ,網(wǎng)絡接口 等） 3. 低功耗 TI MSP430系列4. 高速 和DSP結合倍頻，減少機器周期的時鐘數(shù),2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,§1.2 數(shù)字與碼制,一、數(shù)制及其互換“數(shù)制”：是計數(shù)的進位制，如：十進制，0，1，2，……8，9，這些字符也叫數(shù)碼。“基數(shù)”：數(shù)制所用數(shù)碼的個數(shù)?！皺唷保?02、101

16、、100、10.1，稱為相應位的“權”。,任意一個十進制數(shù)N都可以表示成按權展開的多項式,例如：543.21可表示為543.21=5×102+4×101+3×100+2×10-1+1×10-2,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,二、計算機中的數(shù)制及相互轉換,1. 二、 八、 十六進制轉換成十進制,

17、例 1：將數(shù)(10.101)2, (46.12)8, (2D.A4)16轉換為十進制。 （10.101)2=1×21+0×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=2.625 (46.12)8=4×81+6×80+1×8-1+2×8-2=38.156 25 (2D.A4)16=2×161+13×160+10

18、×16-1+4×16-2=45.640 62,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,2. 十進制數(shù)轉換成二、八、十六進制數(shù) 任意十進制數(shù) N 轉換成 R 進制數(shù), 需將整數(shù)部分和小數(shù)部分分開, 采用不同方法分別進行轉換, 然后用小數(shù)點將這兩部分連接起來。 (1) 整數(shù)部分: 除基取余法。

19、 分別用基數(shù) R 不斷地去除 N 的整數(shù), 直到商為零為止, 每次所得的余數(shù)依次排列即為相應進制的數(shù)碼。最初得到的為最低有效數(shù)字, 最后得到的為最高有效數(shù)字。,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,例 2 將（168)10轉換成二、 八、 十六進制數(shù)。,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大

20、學高等職業(yè)技術學院,(2) 小數(shù)部分: 乘基取整法。 分別用基數(shù) R(R=2、8或16）不斷地去乘N 的小數(shù), 直到積的小數(shù)部分為零（或直到所要求的位數(shù)）為止, 每次乘得的整數(shù)依次排列即為相應進制的數(shù)碼。 最初得到的為最高有效數(shù)字, 最后得到的為最低有效數(shù)字。,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,故： (0.645)10=(0.10100)

21、2=(0.51217)8=(0.A51EB)16,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,例 4 將（168.645)10轉換成二、 八、 十六進制數(shù)。 根據(jù)例2、例 3 可得  （168.645)10= (10101000.10100)2= (250.51217) 8=(A8.A51EB)16,例 5 將（110101.011)2轉換為十

22、六進制數(shù)。,,0011 0101 . 0110,3 5 . 6,,,,,即 （110101.011) 2=(35.6)16,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,三、帶符號數(shù)的表示方法,1.機器數(shù)及真值 計算機在數(shù)的運算中, 不可避免地會遇到正數(shù)和負數(shù), 那么正負符號如何表示呢？由于計算機只

23、能識別0和1, 因此, 我們將一個二進制數(shù)的最高位用作符號位來表示這個數(shù)的正負。 規(guī)定符號位用“0”表示正, 用“1”表示負。例如, X=-1101010B, Y=+1101010B, 則X表示為: 11101010B, Y表示為01101010B。,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,（1）. 原碼 當正數(shù)的符號位用0表示, 負數(shù)的符號位用1表示

24、, 數(shù)值部分用真值的絕對值來表示的二進制機器數(shù)稱為原碼, 用［X］原表示, X為整數(shù)。設［X］ =x1 x2 x3 … xn [X]原=例［+115］原= 01110011B; ［-115］原= 11110011B,2.數(shù)的碼制,8位二進制原碼能表示的范圍是: -127~+127。,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,,（ 2）. 反碼

25、 一個正數(shù)的反碼, 等于該數(shù)的原碼; 一個負數(shù)的反碼, 由它的正數(shù)的原碼的最高位不變，其它位按位取反形成。反碼用［X］反表示。 ［X］反=例如: X=+103, 則［X］反=［X］原=01100111B; X=-103, ［X］原=11100111B, 則［X］反=10011000B。,,,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技

26、術學院,（ 3）. 補碼（為什么采用補碼，就是為了計算的方便） 一個正數(shù)的補碼, 等于該數(shù)的原碼; 一個負數(shù)的補碼, 由它的正數(shù)的原碼的最高位不變，其它位按位取反加1形成。補碼用［X］補表示。［X］補=例如: X=+75, 則［X］補=［X］原= 01001001B; X=-30, 則［X］補= 11100010B。,8位二進制補碼能表示的范圍為: -128 ~+127, 若超過此范圍, 則為溢出

27、。,,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,（1）采用什么碼制是個人規(guī)定的；（2）采用補碼，最后的結果也是補碼。,注意：,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,（4）BCD碼 BCD碼不是二進制數(shù)而是十進制數(shù),8421BCD編碼表,2024/3/31,《微機原理》

28、教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,§1.3 微型計算機的基本結構和工作原理,一 　微型計算機的基本結構　　由CPU、存儲器、輸入/輸出接口電路和系統(tǒng)總線構成。,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,1. 中央處理器(CPU): CPU（Central Processing Unit

29、）是計算機的核心部件, 它主要由運算器和控制器組成, 完成計算機的運算和控制功能。還包括寄存器陣列和內部總線。運算器又稱算術邏輯部件（ALU, Aithmctieal Logic Unit）, 主要完成對數(shù)據(jù)的算術運算和邏輯運算。  控制器（Controller）是整個計算機的指揮中心, 它負責從內部存儲器中取出指令并對指令進行分析、判斷, 并根據(jù)指令發(fā)出控制信號, 使計算機的有關部件及設備有條不紊地協(xié)調工作, 保證計算機能自動

30、、連續(xù)地運行。由指令寄存器、譯碼器、定時與控制電路等組成。寄存器陣列：運算中間結果、堆棧、程序計數(shù)器等。內部總線：實現(xiàn)CPU與各個部件之間的信息傳遞。,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,２．存儲器　存儲器（Memory）是具有記憶功能的部件, 用來存儲數(shù)據(jù)和程序。（１）存儲器的結構圖（２）存儲器的分類：半導體存儲器、磁心存儲器　　　　和電耦合存儲

31、器?！“雽w存儲器包括：程序存儲器：掩膜ROM、PROM、EPROM和EEPROM；數(shù)據(jù)存儲器：靜態(tài)RAM、動態(tài)RAM。,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,３． 輸入/輸出接口（I/O接口）　輸入/輸出（I/O）接口由大規(guī)模集成電路組成的I/O器件構成, 用來連接主機和相應的I/O設備（如: 鍵盤、 鼠標、顯示器、 打印機等）, 使得這些設備和主

32、機之間傳送的數(shù)據(jù)、信息在形式上和速度上都能匹配。不同的I/O設備必須配置與其相適應的I/O接口。４． 總線　總線（BUS）是計算機各部件之間傳送信息的公共通道。微機中有內部總線和外部總線兩類。內部總線是CPU內部之間的連線。外部總線是指CPU與其它部件之間的連線。 外部總線有三種: 數(shù)據(jù)總線DB（Data Bus）, 地址總線 AB（Address Bus）和控制總線 CBControl Bus）。,2024/3/31,《微機

33、原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,二、計算機的工作過程,（１）時序（單片機8031） 振蕩周期: 也稱時鐘周期, 是指為單片機提供時鐘脈沖信號的振蕩源的周期。 狀態(tài)周期: 每個狀態(tài)周期為時鐘周期的 2 倍, 是振蕩周期經二分頻后得到的。 機器周期: 一個機器周期包含 6 個狀態(tài)周期S1~S6, 也就是 12 個時鐘周期。 在一個機器周期內, CPU可以完成一個獨立的操作。

34、 指令周期: 它是指CPU完成一條操作所需的全部時間。 每條指令執(zhí)行時間都是有一個或幾個機器周期組成。MCS - 51 系統(tǒng)中, 有單周期指令、雙周期指令和四周期指令。,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,MCS - 51 指令的取指/執(zhí)行時序,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術

35、學院,２．計算機的基本工作過程,根據(jù)馮·諾依曼原理構成的現(xiàn)代計算機的工作原理可概括為: 存儲程序和程序控制。存儲程序是指人們必須事先把計算機的執(zhí)行步驟序列（即程序）及運行中所需的數(shù)據(jù), 通過一定的方式輸入并存儲在計算機的存儲器中。程序控制是指計算機能自動地逐一取出程序中的一條條指令, 加以分析并執(zhí)行規(guī)定的操作。,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,

36、作業(yè):1.計算機系統(tǒng)的組成。2.什么是單片機，特點及應用。3.微型計算機的組成。4.半導體存儲器的分類。5.說明MOX A，#30H指令的執(zhí)行過程。6.什么是振蕩周期、機器周期、指令周期和狀態(tài)周期。,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,第二章 MCS-51單片微型計算機的結構,2.1 MCS-51基本組成 2.2 MCS-51內部結構2.

37、3 MCS-51單片機引腳功能及片外三總線結構,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,§2.1 MCS-51單片機的基本組成,單片機的硬件資源,8 位的 CPU， 片內有振蕩器和時鐘電路,工作頻率為 1.2～12MHz（Atmel 89Cxx為0～24MHz）片內有 128/256字節(jié) RAM片內有 0K/4K/8K字節(jié) 程序存儲器ROM

38、可尋址片外 64K字節(jié) 數(shù)據(jù)存儲器RAM可尋址片外 64K字節(jié) 程序存儲器ROM片內 21/26個 特殊功能寄存器（SFR）4個8位 的并行I/O口（PO ～ P3）1個 全雙工串行口（RXD/TXD）2/3個16位 定時器/計數(shù)器（TIMER/COUNTER）可處理 5/6個中斷源，兩級中斷優(yōu)先級內置1個布爾處理器和1個布爾累加器（Cy）MCS-51指令集含 111條指令,2024/3/31,《微機原理》教學課件

39、 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,MCS-51單片機組成框圖,控 制,并行口,串行通信,內中斷,外中斷,頻率基準源,外部事件計數(shù) 脈沖輸入,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,§2.2 MCS-51內部結構,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高

40、等職業(yè)技術學院,一、CPU：,CPU由運算器和控制器等部件組成,1、運算器 包括：ALU、ACC、B、TMP1、TMP2、PSW等,程序狀態(tài)字PSW：8位寄存器，表征程序執(zhí)行的狀態(tài)信息。,CY（PSW.7）進位標志：在加減法運算中,累加器A的最高位D7有進位,則CY=1,否則CY=0.同理,在減法運算中,如果A7有借位,則CY=1。AC（PSW.6）:輔助進位位：用來判斷加減法運算時，低四位是否向高四位進位或借位(即A3的進位或借位

41、) F0（PSW.5） 用戶標志位：完全由用戶來定義和使用。RS1,RS0工作寄存器區(qū)選擇位：確定工作寄存器R0-R7在4個區(qū)中的位置。可以通過修改RS1,RS0的值來改變工作寄存器區(qū)的選擇。,OV（PSW.2）溢出標志位: 判斷有符號數(shù)運算時是否有溢出。P(PSW.0)奇偶標志位: 用來標志累加器A中運算后1的個數(shù)。 當P=1時,表明A中 1的個數(shù)為奇數(shù)個,反之為偶數(shù)個。,2024/3/31,《微機原理》教學課

42、件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,2、控制器 包括：PC、指令寄存器IR、指令譯碼器ID、定時控制電路等。,程序計數(shù)器PC（Program Counter）：PC用于存放CPU下一條要執(zhí)行的指令地址, 是一個 16 位的專用寄存器, 可尋址范圍是0000H~0FFFFH共 64 KB。 堆棧指針SP（Stack Pointer）：堆棧操作是在內存RAM區(qū)專門開辟出來的按照“先進后出

43、”原則進行數(shù)據(jù)存取的一種工作方式, 主要用于子程序調用及返回和中斷處理斷點的保護及返回, 它在完成子程序嵌套和多重中斷處理中是必不可少的。（將在第三章詳細介紹）數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR：數(shù)據(jù)指針DPTR是一個 16 位的專用寄存器, 其高位字節(jié)寄存器用DPH表示,低位字節(jié)寄存器用DPL表示。既可作為一個 16 位寄存器DPTR來處理, 也可作為兩個獨立的 8 位寄存器DPH和DPL來處理。DPTR 主要用來存放 16 位地址, 當對 6

44、4 KB外部數(shù)據(jù)存儲器空間尋址時, 作為間址寄存器用。在訪問程序存儲器時, 用作基址寄存器。,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,二、存儲器：,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,1、程序存儲器,程序存儲器（ROM）是存放程序、常數(shù)和表格的。在MCS-51單片機中：

45、 /EA=1時，系統(tǒng)執(zhí)行片內的4KROM中的程序；在PC中的內容增加到超過0FFFH時，CPU將自動開始訪問片外程序存儲器。,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,/EA=0時，系統(tǒng)使用片外ROM中的程序。無論是使用片內還是使用片外的ROM（即 EA

46、=1或EA=0），其起始地址都是從0000H單元開始。盡管系統(tǒng)具備片內ROM和外部ROM，但是在一般正常使用情況下，只能通過/EA的設定來選擇其中之一。所以，在物理上的兩個存儲空間在邏輯上卻只是一個（或者使用內部ROM；或者使用外部ROM）。,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,程序存儲器保留的特定單元：,0000－0002H　初始化程序入口。CPU在復位

47、后，總是從0000H單元開始執(zhí)行程序，所以，此處一般設置一條無條件轉移指令。0003H　外部中斷!INT0的處理程序入口。000BH　計數(shù)器/定時器T0的溢出中斷處理程序入口。0013H　外部中斷!INT1的處理程序入口。001BH　計數(shù)器/定時器T1的溢出中斷處理程序入口。0023H　串行口中斷處理程序入口。,0000H,0013H,000BH,0003H,001BH,0023H,2024/3/31,《微機原理》教學課件

48、 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,2、數(shù)據(jù)存儲器RAM,數(shù)據(jù)存儲器無論在物理上還是邏輯上都分為兩個地址空間即一個內部和一個外部的數(shù)據(jù)存儲空間，因為：1、訪問內部數(shù)據(jù)存儲單元（128/256B）時，使用 MOV 指令； 2、訪問外部數(shù)據(jù)存儲器（64KB）時，使用 MOVX 指令。內部數(shù)據(jù)存儲器從功能上又將256B空間分為

49、二個不同的塊：1、低128B的RAM塊； 在低128B的RAM存儲單元中又可劃分為：工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)、通用存儲數(shù)據(jù)的“數(shù)據(jù)緩沖區(qū)”。2、高128B的SFR（Special Function Register ）塊。高128B的專用寄存器區(qū)SFR中僅僅使用了21寄存器（51系列），其它單元不能使用。,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,MCS-5

50、1 片內 、片外 數(shù)據(jù)存儲器示意圖,,特殊功能寄存器SFR,通用數(shù)據(jù)存儲器,80H7FH,00H,FFH,片內RAM 片外RAM256B個字節(jié) 64KB個字節(jié),片外數(shù)據(jù)存儲器64KB,0000H,FFFFH,,,注意：1、訪問片內RAM20H單元MOV A,20H2、訪問片外RAM20H單元 MOV R0, #20hMOVX A,@R0,202

51、4/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,片內RAM低 128B 字節(jié)功能分配圖,,位尋址區(qū),3區(qū),2區(qū),1區(qū),0區(qū),便箋區(qū),08H07H00H,7FH,30H2FH,20H1FH,18H17H,10H0FH,四個工作寄存器區(qū)每個區(qū)中有R0-R7八個工作寄存器,,位尋址區(qū)16個單元20H-2FH，共有128 可尋址位個位。位地址：00H-7FH

52、注意：位地址與字節(jié)地址的區(qū)別,,通用的RAM區(qū)地址：30H-7FH,,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,0區(qū)工作寄存器區(qū)結構圖,RAM地址07H06H05H04H03H02H01H00H,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,片內 RAM（20H-2FH）中的位

53、尋址區(qū)結構圖,,2FH,20H,字節(jié)地址,,,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,位尋址區(qū)內的地址是位地址。共有00-7FH（共128個位）；要區(qū)分字節(jié)地址和位地址這兩個不同的地址概念： 從物理的角度，每一個字節(jié)地址內包含了8個位，即： D7，D6，D5，D4，D3，D2，D1，D0 在一般情況，我們提到的RAM地址都是字節(jié)

54、地址。從邏輯的角度講，字節(jié)地址和位地址是靠不同類型的指令來區(qū)分的。如： MOV A， 20h ；將RAM的20單元內容送累加器A； MOV C ，20h ；將RAM位尋址區(qū)中20H位送CY中。 在這二個例子中，第一條指令為字節(jié)傳送指令，所以20H為字節(jié)地址；第二個例子中的指令為位操作指令，所以20H為位地址。有關詳細內容將在第二章中描述。,2024/3/31,《微機原理》教學課件

55、 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,特殊功能寄存器SFR,特殊功能寄存器SFR （Special Function Register）用來設定單片機內部各模塊的工作方式，存放相關模塊的狀態(tài)與標志，如定時器、串行口，并行端口的鎖存器等等。 盡管特殊功能寄存器與RAM在同一個單元中，但不能作為普通的RAM存儲單元來使用。 （只有在編程中根據(jù)需要，進行一些特定功能的設定，或者是

56、從中查尋相關部件的狀態(tài)時，才能進行讀、寫操作。如中斷方式的設定、定時器工作模式的設定，查詢串行口發(fā)送或接收是否結束等等）,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,,特殊功能寄存器 SFR(表一),2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,SFR(表二),,注:表中黃色的單元為可按位尋址的

57、字節(jié)（字節(jié)地址可以被8整除）,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,三、并行輸入/輸出口電路結構,MCS－51單片機設有四個8位雙向I/O端口（P0，P1，P2，P3）。每一條I/O線都能獨立地用作輸入或輸出。P0口為三態(tài)雙向口，能帶8個TTL電路。P1、P2、P3口為準雙向口，能帶4個TTL電路。,2024/3/31,《微機原理》教學課件

58、 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,1.　端口功能,P0口－－常用作地址/數(shù)據(jù)總線口，即低8位地址與數(shù)據(jù)線分時使用P0口。P1口－－其中每一位都能作為可編程的輸入或輸出線。P2口－－常輸出高8位地址，與P0口一起組成16位地址總線。P3口－－雙功能口。作為第一功能使用時，其功能與P1口相同。作第二功能使用時，每一位的定義如下表。,2024/3/31,《微機原理》教學課件

59、 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,附表　P3口的第二功能,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,2.　端口操作,首先介紹端口的結構。（1）P0口（口地址80H）,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,（2）P1口（口地址90H）,P1口是一個準雙向口，作通用的I/O口使用。

60、,輸入時需預先置1,應為：mov p1,#0FFH mov A, P1,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,（2）P2口（口地址A0H）,P2口是一個準雙向口，作通用的I/O口使用。,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,（2）P3口（口地址B0H）,P3口是

61、一個雙功能口。作為第二功能口使用時，見附表。,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,§ 2.3 MCS-51單片機引腳功能及片外三總線結構,MCS－51單片機屬總線型結構。訪問外部存儲器：P2口輸出高8位地址，P0口輸出低8位地址。訪問外部程序存儲器：!PSEN信號有效。訪問外部數(shù)據(jù)存儲器：由P3口自動產生讀(RD)/寫(WR)信號。,20

62、24/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,復位和復位電路,MCS－51單片機的復位電路如下：,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,寄存器　　　　　 內容,PC0000HACC00HB00HPSW00HSP07HDPTR0000HP3~P

63、0 0FFHIP×××00000BIE 0××00000BTMOD00HTCON00HTH000HTL000HTH100HTL100HSCON00HSBUF不定PCON 0××××××××B,2024/3/31,《微

64、機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,MCS-51內部有一個用于構成振蕩器的高增益反相放大器.在單片機引腳的XTAL1和XTAL2分別是此放大器的輸入和輸出端.與作為反饋元件的晶體或陶瓷諧振器一起構成了一個自激振蕩器. 內部時鐘發(fā)生器的輸出信號是單片機所需的時鐘信號,振蕩器與時鐘電路,如果使用外部振蕩器信號,其外來的信號加在XTAL1的引腳上(見右圖).,2024/3/31

65、,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,8051引腳,1.主電源引腳Vss和Vcc2.外接晶體引腳XTAL1和XTAL23.控制或與其它電源復用引腳RST/ VPD，ALE//PROG，/PSEN和/EA/ VPP4.輸入輸出引腳P0.0~P0.7，P1.0~P1.7，P2.0~P2.7，P3.0~P3.7,2024/3/31,《微機原理》教學課件

66、 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,邏輯符號,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,作業(yè)：1.寫出PSW各位的含義.2.MCS-51的CPU都包含哪些功能模塊.3.MCS-51存儲器的功能劃分.4.MCS-51SFR有多少個？分布的地址空間？尋址方式?5.說明MCS-51內外數(shù)據(jù)存儲器組織及地址范圍.6.說明MCS-51的EA引腳的功

67、能.7.MCS-51存在的地址混疊現(xiàn)象及解決方法.8.P0、P1、P2、P3口的功能.9.P0、P1、P2、P3口的負載能力.10.準雙向口的概念.11.畫出P1口的結構圖，并說明工作原理.12.寫出單片機復位后，主要SFR的狀態(tài).,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,3.1 MCS-51指令系統(tǒng) 3.2 MCS-51程序設計,第二章 MC

68、S-51指令系統(tǒng)及程序設計基礎,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,§3.1 MCS-51指令系統(tǒng),指令概述 MCS-51單片機指令系統(tǒng)共有33種功能，42種助記符，111條指令。,每條指令在程序存儲器ROM中占據(jù)一定的空間，以字節(jié)為單位。按指令所占字節(jié)數(shù)分類：單字節(jié)(49條);雙字節(jié)(46條);3字節(jié)(16條),每條指令在執(zhí)行時要花去

69、一定的時間，以機器周期為單位。按指令執(zhí)行時間分類：單周期(64條);雙周期(45條);4周期(2條),按指令的功能分類，可分為5大類：數(shù)據(jù)傳送類（29條）；算術運算類（24條）邏輯運算及移位類（24）；控制轉移類（17條）位操作類（17條）,2024/3/31,《微機原理》教學課件 遼寧科技大學高等職業(yè)技術學院,指令的格式,[標號:]操作碼 [目的操作數(shù)][,源操作數(shù)][;注釋],方括