MCS单片机原理和应用.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,MCS51单片机原理和应用,考核方式,:,笔试,+,实验,+,作业，期末成绩占,70%,，,期中成绩占,20%,，,实验成,绩占,5%,，,平时作业成绩占,5%,。,答疑时间：,周三下午,16,：,0017,：,30,答疑地点：,机械学院,508,室,本课程教学安排,祝爱萍：,机械学院,508,室,，,13519284502,。,2,第一章,概述,第二章,mcs-51,单片机结构及原理,第三章,MCS-51,单片机指令系统及编程举例,第四章,单片机定时功能及应用,第五章,单片机的中断系统,第六章,单片机串行口及应用,第七章,单片机系统扩展及显示接口技术,第八章,D/A、A/D,转换器接口及应用,第九章,键盘接口技术,目 录,12/10/2025,3,第一章 概述,【,学习目标,】,通过本章的学习，学生应该能,够：熟悉单片机的主要特点、,典型产品、应用领域，掌握数,制以的概念及不同数制间的转,换方法，明确数在计算机中的,表示方法。,12/10/2025,4,重点和难点内容：,数制以及不同数制间的转,换和数在计算机中的表示,方法。,解决方法,：多练习。,课外指导,：答疑。,教学效果检测方法,：批阅作业。,本章作业：,教材,P,14,习题与思考题,1,，,2,，,3,，,4,，,5,，,6,，,7,，,8,5,1,定义,：,单片机全称为单片微型计算机（,single-chip,Microcomputer），,它在一块芯片上集成了,CPU、RAM、ROM,、,PROM，E,2,PROM）,CTC,和多个,I/O,口，此外，有的单片机如8096,单片机上还集成了,ADC,和,DAC,转换芯片。,本章主要内容,一单片机的定义及特点,12/10/2025,6,测量与显示：,如各种智能仪表，用于提高测,量与显示的自动化程度和准确,度。,3.,应用领域,：主要应用于以下几方面,2,特点,：单片机的体积小，可靠性高，价格便,宜，功耗低，它是目前应用最广泛的,工业控制微机。,12/10/2025,7,辅助设计和制造,：如加工中心，用于提高,加工的自动化程度和精度。,日常生活,：如各种家电中，用于提高家电的,自动化程度，增强其功能。,科学计算：,人造卫星轨迹，天气预报等,数据处理,：,企业管理、情报检索等,其他方面：,系统仿真、智能模拟、计算机,网络与信息及高速公路管理等。,8,1946-1958:,第一代,电子管,计算机。,磁鼓存储,器，机器语言及汇编语言编程。,1958-1964:,第二代,晶体管,计算机,。,磁芯作主,存储器,磁盘作外存储器，开始,使用高级语言编程。,二、,单片机的发展概况,9,1964-1971,:,第三代集成电路计算机,。使用,半,导体存储器，出现多终端计算机,和计算机网络。,1971-,:,第四代大规模集成电路计算机,。,出现微型计算机、单片微型计算,机，外部设备多样化。,1981-,:,第五代人工智能计算机,。,模拟人,的智能和交流方式。,二、,单片机的发展概况,10,三、,计算机发展趋势,微型化,便携式、低功耗,巨型化,尖端科技领域的信息处理，满足,超大容量、高速度的要求,智能化,模拟人类大脑思维和交流方式，,具有多种处理能力,系列化、标准化,便于各种计算机硬、软,件兼容和升级,多机系统,大型设备、生产流水线集中管理,(独立控制、故障分散、资源共享),11,典型产品有,8051，8751和8031,。其三种,芯片的主要区别在于：,ROM,EPROM,和外接,EPROM。,8051,内部程序要由生产芯片的厂,家写入，适用于低成本大批量生产；,8751,片,内程序可由用户固化或清除，价格相对较贵，,适用于开发样机；,8031,芯片必须外接,ROM，,适用于较方便进行修改和更新程序记忆的场,合。,1.,MCS-51,系列简介：,看,P,18,表,2.1,四、,常用单片机系列介绍,12,2.,存储器简介,：,memory,是单片机的主要组成,部分之一，主要用于存储信,息，它的分类如下：,内存,：,包含有,RAM,：,随机存储器，其中信息可读可写，断,电丢失全部内容。,ROM,：,只读存储器，用户不可更改其内容，,与,EPROM,同样，断电仍可保存信息。,13,外存,：,包含有,硬盘：可随时读写并永久保存信息 但硬盘存储,容量有限，随身携带不方便。,EPROM,：,可擦除可编程的只读,ROM，,用紫外,线可擦除其内容，用专用设备用户,可固化信息。,软盘：软盘可随时读写并永久保存信息，其,容量小但可无限扩充，随身携带方便。,14,光盘：可随时读取信息，容量大，随身携带,方便，也可对其进行写操作并永久保,存信息，但必须配备专门的刻盘机。,五、数制及其间的转换,1数制：,常用的计数方法，有二,(,B,inary)、,十,(,D,ecimal,)、,十六（,H,exadecimal）、,八(,Q,，,Octal)、,十二及六十进制等。,优盘：特点同软盘，但容量较软盘大很多，,比硬盘小。,15,位权：,某个数位的值是由这一位的数码值乘以,处在这一位的固定常数决定的，通常把,这一固定常数称之为位权值，简称位,权。简而言之权是以基为底的幂,。,例：1010,.11B,的基为2，,各位的权分别为：2,3,、2,2,、2,1,、2,0,。,2,-1,和,2,-2,基数：指数制所使用数码的个数。如：,B（2），Q（8），D（10）、H（16）。,16,例1,FFFFH,=15,16,3,+1516,2,+1516,1,+1516,0,=,65535,例210111100101,B,=2,7,+2,5,+2,4,+2,3,+2,2,+2,-1,+2,-3,=188625,二，八，十六进制转换为十进制时，原则,为：,按位权展开相加,。,2,数制之间相互转换的原则,：,17,十进制转换为二，八，十六进制时，原则,为,:,整数部分除基取余,，先出低位，,小数部分乘基取整,，先出高位,。,例1 432,D=1000101B,（,取四位小数，并非精确转换）,例2 25473,D=37656Q=FEBAH,18,机器数,：数字在机器中的表示方式称为机,器数，即将符号（+，）也作为,数字的一部分。具体地说，在存,储数据时，最高一位用来表示数,字的符号，当数字为,正,时，最高,一位的值为,0,，当数字为,负,时，最,高一位的值为,1,。机器数有原码、,反码和补码三种形式。,3,数在计算机中的表示方法,19,真值,：一个数的实际大小称为这个数的真,值。,原码,：正数的符号位用0表示，负数的符号,位用1表示，符号位之后是数字的真,值，此法表示的数字称为数的原码。,正数的原码与其真值相同。,20,例：对于8位数据：,+35,H,表示为 +35,H,原码,=00110101 ，,-35H,表示为 -35,H,原码,=10110101 ，,+0,原码,=00000000，-0,原码,=10000000,反码,：正数的反码与其原码相同，负数,的反码则为其对应的原码按位取,反（符号位除外）。,21,例：对于8位数据,:,+35H,表示为 +35,H,反码,=00110101 ，,-35H,表示为 -35,H,反码,=11001010 ，,+0,反码,=00000000，-0,反码,=11111111,补码,：正数的补码与其原码相同，负数,的补码则为其对应的原码按位取,反（符号位除外）加1。,22,注意：,计算机中所有的符号数都是默认用,补码,表示的。,例：对于8位数据：,+35,H,表示为：+35,补码,=00110101 ，,-35H,表示为：-35,补码,=11001011，,+0,补码,=-0,补码,=00000000。,23,计算机中所能表示的,符号数,的范围为：,-2,n-1,2,n-1,1，n,为数据的位数。,当,n=8,时，所能表示的符号数的范围为：,-128127，即,-2,7,2,7,-1,当,n=16,时，所能表示的符号数的范围为：,-3276832767 即,-2,15,2,15,-1,。,24,已知一个数的补码时，其真值为：,正数,真值,=正数,补码,负数,真值,=负数,补码,取反,（符号位除外）,1,例：,x=01001101,则,x,真值,=01001101=77,D,x=10110101,则,x,真值,=11001010+1=11001011=75,D,25,例：,Y=,117,10=,117,补,+10,补,=10001011+1110110,=110000001=-127,利用补码可将减法转换为加法以简化硬,件电路，具体原理为：将减数与减号一,起变为补码后再与被减数的补码相加，,其和（如有进位则舍弃进位）就是两数,之差。（了解）,26,4,ASCII,码：（又称字符编码）,英文字母,AZ,及,az；,数字字符09：,专用字符：+，/，空格和各种标,点符号；,各种非打印字符如：,CR（,回车），,LF,（,换行），,BELL（,响铃）等。,计算机处理的信息并不全是数字，有时还,要处理字符和字符串，常见的字符有：,27,5,BCD,码,(,Binary Coded Decimal),用四位二进制代码表示一位十进制正整数,的编码称为,BCD,码。,以上这些字符在计算机中都用固定的二进,制数表示，国际上目前采用最常用的美国标准,信息交换码也称,ASCII,码,来表示。要求大家记,住前两类字符的,ASCII,码值,。,（,P,10,表,1.3,列高行低）,例：,129,=(0001,0010,1001),BCD,28,第二章,mcs-51,单片机结构及原理,【,学习目标,】,通过本章的学习，学生应该能,够：掌握有关单片机的基本结,构及其功能，尤其是,mcs-51,系,列单片机,CPU,和存储器的结构,及功能，这一部分是全新的概,念，需要认真掌握。,29,重点和难点内容：,mcs-51,系列单片 机,CPU,和,存储器的结构及功能,。,解决方法,：细讲、慢讲。,课外指导,：答疑、质疑。,教学效果检测方法,：课堂提问、批阅作业。,本章作业：,教材,P,36,习题与思考题,1,，,3,，,5,，,6,，,7,30,本章主要内容,2.1,mcs-51,单片机结构,2.2,mcs-51,的存储器结构,2.3,单片机的时序,31,第一节,mcs-51,单片机结构,一、,mcs-51,单片机内部结构简介,二,8051,CPU,的组成及其功能,三,计算机指令执行过程,四,.,MCS-51,引脚及功能,32,外时钟源,振荡器和时序,OSC,程序存储器,4,KB ROM,数据存储器,256,BRAM/SFR,外部事件计数器,216位,定时器/计数器,8051,CPU,内中断,外中断,64,KB,总线,扩展控制器,可编程,I/O,P0P3,可编程全,双工串行口,控制,并行口,串行通信,33,单片机内部最核心的部分是,CPU，CPU,的主要功能是产生各种控制信号，控制存储器,及输入/输出端口的数据传送，实现数据的算,术运算、逻辑运算以及位操作处理等功能。,34,8051,CPU,的组成及其功能,PC,程序计数器,：16位专用,RS，,用于存放下,一条将要执行的指令,地址,，,其内容有自加功能，它可,保证程序按一定顺序执行。,8051,CPU,由控制器与运算器两部分组成,1,控制器,：,35,指令译码器：,将指令,RS,的指令转换成电信,号，再经逻辑控制电路产生各,种控制信号。（译码前指令为,0、1代码，译码后指令为脉冲,信号）,指令,Register(RS)：,8,位，用于暂存待执行的,指令，等待译码。,8051,CPU,的组成及其功能,36,数据指针,DPTR：,16,位专用地址指针,RS，,主要用于存放16位地址，,作间址,RS,使用，也可拆,成两个8位,RS，DPH,和,DPL，,它们片内,RAM,中,占据的地址分为83,H,和,82,H。,8051,CPU,的组成及其功能,37,定时控制与条件转移逻辑电路：,不介绍。,2运算器：,累加器,A,CC,：8,位专用,RS，,用于存放操作数,或中间结果，是,CPU,中使用最,频繁的一个,RS，,也是2,0,个,SFR,中的一个。,8051,CPU,的组成及其功能,38,程序状态字,RS（PSW）,：8,位专用,RS，,用于,存放程序运行中的各种状态信,息，它可以进行位操作，,PSW,的字节地址为,D0H，,位地址为,D0D7H。,各位的含义如下,：,算逻运算部件：,此部件实现算数运算与逻辑,运算的功能，其运算结果的,状态送,PSW,中。,8051,CPU,的组成及其功能,39,CY,（PSW.7）：,进位标志，表示在进行,无,符号,加减时，最高位有无向更高位进,（借）位，当,有进位,CY=1，,无进位则,CY=0,。,程序状态字,RS（PSW）,各位的含义,AC,（PSW.6）：,半进位标志，表示在进行,无符号加减时，,D3,位有无向,D4,位进,（借）位，当有,AC=1，,无则,AC=0，,主,要用于,BCD,码的判断位。,40,程序状态字,RS（PSW）,各位的含义,RS1，RS0,（PSW.4,，,PSW.3）：,工作,RS,组,选择标志，用于选择内部,RAM,中4 个,RS,中的一组它们的关系,如下：,F0,（PSW.5）：,用户标志位，由用户通过程,序设置1或0，表示程序处于某种状态，,为后续程序执行提供条件。,41,RS1 RS0,寄存器组 片内,RAM,地址,0 0 第0组 00,H07H,0 1,第1组 08,H0FH,1 0,第2组 10,H17H,1 1,第3组 18,H1FH,程序状态字,RS（PSW）,BACK,42,OV,（PSW.2）：,溢出标志，当进行,符号,数,运算时可表示是否,有溢出，则,OV=1，,无则,OV=0,，,溢出的逻辑表达式为,OV=C,6Y,C,7Y,。,F1,(PSW.1)：,保留位，无定义。,程序状态字,RS（PSW）,各位的含义,P,（PSW.0）：,奇偶标志位，表示累加器,A,中含“1”,个数,的奇偶性，当,A,中有奇数个1，,43,B,寄存器,：用于乘除法操作，8位,RS，,是2,0,个,SFR,中之一，,B,用来存放第二操,作数，即用于存放乘法的高位字,节或除法的余数部分。,暂存器,：暂存数据信息。,P=1，,否则,P=0。,注意：,P,的值与,A,内容的奇偶无关。,程序状态字,RS（PSW）,各位的含义,44,三、计算机指令执行过程,开始,取指令,PC+1,执行,指令,取指令、执行指令序列图,45,MCS-51,采用40引脚双列直插式封装(,DIP),形式,（,看,P,28,图2-6,）。,主电源引脚：,Vss,(,地)和,Vcc,(+5v)。,外接晶振引脚：有两个,四,MCS-51,引脚及功能,XTAL2,：,片内晶振器反向放大器输出端，当,使用外部晶振器，作为晶振信号的输入端。,XTAL1,：,片内晶振器反向放大器输入端，,当使用外部晶振器，此端接地。,46,47,48,四,MCS-51,引脚及功能,3控制信号引脚：,RST/V,PD,：,系统复位/备用电源输入引脚，,输入信号，有两个作用：,RST,端维持两个机器周期以上的高电平时,将使单片机复位,。,复位后,CPU,各寄存器的,特点为：,49,A,）四个,I/O,口,P0P3,锁存器均被初始化,为,0FFH；,B,）堆栈指针寄存器,SP=07H,；,C,）串行口数据缓冲器寄存器,SBUF,的内容,不确定,；,其它,各专用,RS,均被写成,00,H,；,D,）内部,RAM,不受复位影响，上电后,RAM,内容为随机。,MCS-51,引脚及功能,BACK,50,MCS-51,引脚及功能,当电源电压下降时，此引脚可为备用电源,输入线，为片内,RAM,提供备用电源。,当,CPU,访问,外部,memory,初时，产生正脉冲,ALE,信号输,出,，在其后沿将,P0,口输出的低,8位地址锁存于外部地址锁存器中；,ALE/PROG,：,外部扩展电路的地址锁存信,号/编程脉冲输入端，有三个,作用。,51,MCS-51,引脚及功能,当片内有,EPROM,时，可作为编程脉冲输入,端使用。,访问外部,memory,的过程中，,ALE,端仍以,不变的频率周期性的输出正脉冲信号，且,f,ALE,=1/6f,osc,，,所以可用作对外输出的时钟,信号和定时作用；,52,MCS-51,引脚及功能,PSEN,：,外部程序,memory（EPROM）,选通,信号线，当,CPU,读取外部程序时，,PSEN,每个机器周期两次有效。,EA/V,PP,：,程序,memory,选择线/编程时电源,输入线，作用如下：,53,MCS-51,引脚及功能,对于片内有,EPROM，,编程时，此引脚接,21,v,编程电源,V,PP,；,当,EA=0,时,CPU,只能访问,片外,memory；,当,EA=1,时，如果,PC0FFFH,时,，,则,CPU,访问片内,ROM，,否则,CPU,自动转向外部,EPROM。,54,MCS-51,引脚及功能,准双向端口工作特点：只有使端口锁存,器事先置“1”，才能使对应口的,I/O,引脚作为,输入线使用，而,CPU,执行输出操作时，不管,端口的状态如何都能直接输出信号。,4,输入输出引脚：,P0、P1、P2、P3,均为准双,向信息传输端口。,55,注意,：,P0P3,除作为一般的,I/O,线使 用外,，,还,兼有以下功能：,MCS-51,引脚及功能,P1,口：在,EPROM,编程验证程序时输入低8,位地址。,P0,口：当,CPU,访问外部,memory,时，,P0,口,可分时作为低8位地址线和8位双,向数据线用。,56,MCS-51,引脚及功能,P3,口：第二功能见,P,27,表27,。复位后,P3,口,的第二功能可直接使用，但复位前必,须先置口内锁存器,FFH,才能用。,P2,口；当,CPU,访问外部,memory,时，,P2,口,可作为外部高8位地址的输出线。,57,P3,口线 第二功能,P3.,0,RXD(,串行口输入),P3.,1,TXD,(,串行口输出),P3.,2,INT0(,外部中断0输入),P3.,3,INT1（,外部中断1输入）,P3.,4,T0（,定时器0的外部输入）,P3.,5,T1（,定时器1的外部输入）,P3.,6,WR（,片外数据存储器写选通输出）,P3.,7,RD（,片外数据存储器读选通输出）,58,第二节,MCS-51,的存储器结构,MCS-51,单片机,物理,上有,4,个存储空间：,片内程序存储器,ROM,（,4KB,）,片外程序存储器,EPROM,（,64KB,）,片内数据存储器,RAM,（,256B,）,片外数据存储器,RAM,（,64KB,）,59,这些存储器结构的物理特点是：程序存,储器和数据存储器空间是相互独立的，片内,数据存储器和片外数据存储器空间在也是相,互独立的。,从,逻辑,上,MCS-51,单片机又可分为,3,个存储空间,：,片内、外统一编址的程序存储器（共,68KB,）,片内数据存储器（共,25,6B,）,片外数据存储器（共,64KB,）,。,60,0000,H,FFFFH,0000,H,FFFFH,ROM,内,RAM,外,RAM,00,H,FFH,寄存器区,位寻址区,数据缓冲区,SFR,20,H,30,H,80,H,E0H,A,MCS-51,存储器配置,0FFFH,256B,4KB,64KB,64KB,68KB,61,CPU,通过,P0，P2,口送出要访问存储单元的,地址,A,0,A,15,。,CPU,发出,ALE,信号把,P0,口地址信号,A,0,A,7,锁入锁存器。,存储器按,A,0,A,15,地址进行译码，找到要访,问的单元。,如下页图,，,MCS-51,访问外部存储器，粗,略的讲可分为以下四步：,一、,MCS-51,单片机片内外存储器系统简介,62,ROM,4KB,RAM,(21,个),SFR,RD,WR,PSEN,RD,WR,OE,地址,锁存器,EPROM,64,KB,RAM,64,KB,ALE,P0,口,P2,口,MCS51,+5,V,R,EA,S,BACK,63,CPU,发出,PSEN,信号，把外部,EPROM,中,A,0,A,15,指向单元中的数据信息经,P0,口送,入,CPU；,或,CPU,发出,RD,信号将外部,RAM,中,A,0,A,15,所指向单元的,data,经,P0,口读入；,或,CPU,发出,WR,信号将,data,经,P0,口写入外,部,RAMA,0,A,15,所指向单元。,64,二、,MCS-51,各存储器具体说明：,外部程序存储器用于存放程序、程序执行,时必要的常数和表格。,外部程序存储器,EPROM,：,MCS-51,可以扩展,64,K,字节,的,EPROM，,其中：,外部程序存储器受,PC,管理，,PC,的内容始,终指向下一条将要执行的指令所在的地,址，,PC,具有自动加1的功能，保证程序按,规定顺序执行。,65,二、,MCS-51,各存储器具体说明：,外部程序存储器的容量为64,K,字节，地址范,围为：0000,H0FFFFH，,且有,当,EA=0,时：,CPU,可访问0000,H0FFFFH,全,部64,KB,的片外程序存储器。,当,EA=1,时：,CPU,可以访问内部程序存储器,0000,H0FFFH,单元和外部程序存储器,1000,H0FFFFH,之间的各存储器单元；,66,程序存储器在软件上均由,MOVC,类指令,访问，,CPU,在执行这类指令时，可以使,PSEN,信号有效，从而选中,EPROM。,外部程序存储器在硬件上由,PSEN,信,号选通，正常运行时其内容只能读出，,不能写入，掉电时其内容不丢失。,67,MCS-51,单片机内部,EPROM,容量为,4,K,字节，地址范围为0000,H0FFFH，,在,EA,=1,时，且,PC,的值小于等于0,FFFH,时，,CPU,才,可访问片内,EPROM，,而片内,EPROM,与片,外,EPROM,同样受,PC,管理，软件上也用,MOVC,类,指令访问。,内部程序存储器,EPROM：,68,外部数据存储器主要存放运行程序的过,程中所需的数据，中间结果和最终结果。,外部数据存储器受,data point（,数据指针）,寄存器,DPTR,和工作寄存器,R0,及,R1,的管,理。,外部数据存储器,RAM,：,69,外部数据存储器,在软件上,由,MOVX,类指令,访问。,外部数据存储器的最大容量为64,K,字节，,地址范围为,:,0000,H0FFFFH。,外部数据存储器,RAM,：,外部数据存储器,在硬件上,由,WR,或,RD,信号,选通，可以写入，也可以读出，掉电时,内容消失。,70,注：,EPROM,与,RAM,的地址都是0000,H0FFFFH，,但,CPU,对它们的访问是相互独立的，不会产,生二意性，即,CPU,给出一个地址，不会同时,选中2个地址，因为,RAM,在硬件上由,RD,或,WR,信号选通，软件上由,MOVX,类指令访问，而,EPROM,在硬件上由,PSEN,信号选通，软件上,由,MOVC,类指令访问。,71,MCS-51,芯片内部有,128,个字节（,BYTE）,的内部数据存储器,RAM,（称片内,RAM），,地址为00,H7FH，,有128,B,的特殊功能寄存,器（,SFR）,区，地址为80,H0FFH，,也称高,地址区，共,256,个字节的存储空间。从使用,性能上可分为以下几部分：,4.MCS-51,片内数据存储器,72,SFR,FFH,BACK,73,位寻址空间,：内部,RAM,中，地址20,H2FH,16个字节单元（共128个位）具有位寻址的,功能，即,CPU,可对这16个字节中的每一位,工作寄存器,R,：,内部,RAM,中00,H1FH,单元,（共32,B）,为通用工作,Register,区，分为4组，,每组8个字节，均可用作,R,0,R,7,，,用户可根,据,PSW,中的,RS1,和,RS0,的值选择相应的工作,寄存器组。,MCS-51,内部,RAM,74,这128个位的地址规定为00,H7FH（RAM,的,低区地址也是00,H7FH），,在使用中由软件,指令加以区分。如：,MCS-51,内部,RAM,单独进行操作，所以 20,H2FH,区域是,MCS-51,单片机布尔处理机的一个存储空间，其中：,20,H2FH,对应此存储区中16个字节的每一,个,字节的地址。,因为每个字节有8位，所以此存储区共有,168=,128位,供用户单独操作。,75,MCS-51,内部,RAM,且有：,对应的,字节地址=,20,H+,位地址/8,，,其中位地址/8的,余数,为该位在该字,节中所处的具体位置）。,MOV 20H,A,(,字节操作),；,20,H,单元,A,的内容,MOV 20H,C,（,位操作）,；,布尔处理机存储空间第20,H,位,（即24,H,单元,中的第0位）中,PSW,中进位位,CY,内容,。,76,例：位地址7,AH,对应的字节地址的计算方法是：,7,AH/8，,商为,F,，,余数为,2,，表示该位处于片,内,RAM,2,FH（,20H+F,）,字节的第,二,位。,位地址=（字节地址-20,H）8+N,；,其中：,N=07，,为该位在此字节中的位置，,例：2,EH,中的第6位对应的位地址,=（2,EH-20H）8+6=76H,。,77,30H7FH,空间,：用户,RAM,区，共80个字,节，此部分空间可以作为,buffer、,堆栈区,等存储单元用，但不能作为工作寄存器用，,不能进行位寻址。,对于工作,Register,区（00,H1FH）,单元，,没有被选中的工作,Register,单元与30,H,7FH,单元具有同样功能。,78,MCS-51,特殊功能,Register（SFR）：,在80,H0FFH,这128个字节中除去,SFR,占用,的21个字节外其余字节均无定义，注意访,问无定义的单元得到的是一个随即数。,SFR,的分布：,MCS-51,单片机除,PC,外共有,2,0,个,SFR,，占,21,个字节（因为,DPTR,占两个字,节），它们分布在内部,RAM,的80,H0FFH,。,79,MCS-51,特殊功能,Register（SFR）,位寻址空间,：在,SFR,中凡是字节地址能,被8整除,的,SFR,均有位寻址功能（即,末位,地址为8或0的,SFR,有位寻址功能,）,，共,11,个,SFR,有8,5,位可进行位寻址。,SFR,与,RAM（007FH）,的区别：,SFR,作为,源操作数时只能采用,直接寻址,，寄存器间接,寻址对其无效，但对低,128B,的,RAM,区有效。,80,SP,：,堆栈,指针,RS,，是个,8,位,SFR，,在,RAM,中的地址值为81,H,，其内容用于指示堆,栈栈顶（已存有数据的堆栈存储单元）,的地址值。每当有数据,进栈时,SP,值自,动加1,，出栈时,SP,值自动减1，当系统,复位后，,SP=07H,，,即堆栈实际上是,由08,H,单元开始。,几个常用,SFR,的基本功能,81,串行数据缓冲器,SBUF,：,是个8位的,SFR，,地址为99,H，,用于存放串行通讯时待发送,或已接受到的数据，它由两个独立的寄存,器（,Rbuf,和,Tbuf）,组成，但它们共用一,个地址,值），,复位后,SBUF,的内容不确定。,堆栈,：是个具有先入后出特点的一片存储区，,堆栈的真正工作区一般选在片内,RAM,的30,H7FH,内。,几个常用,SFR,的基本功能,82,定时器/计数器,T0/T1,：8051,系列单片机有,两个16位的定时器/计数器,T0,和,T1，,它们,分别由,TL0，TH0,和,TL1，TH1,两个 8位的,独立的,SFR,组成，分布在片内,RAM,的地址,为8,AH8DH。,注意：,T0,与,T1,在使用时不能作为2个16位的,RS,来对待。,83,第三节 单片机的时序,一、,MCS-51,单片机的复位方法及复位,后内部各,SFR,状态,复位后内部各,SFR,的状态：,看,P,25,表2.,5,。,MCS-51,单片机的复位方法：上电自动复位,按钮手动复位,84,一条指令可分解为若干个基本的微操作，,而这些操作所对应的脉冲信号在时间上有严格,的先后次序，这种次序就称为计算机的,时序,。,要求掌握以下几个概念：,二、,CPU,的时序,振荡周期,T,振,:,也称时钟周期，指为单片机提供,时钟信号的振荡源的周期，当晶,振频率为12,MHz,时,T,振,=1/12,us。,85,CPU,的时序,机器周期,T,机,：指,CPU,完成某些基本操作的所,需要的时间，1个机器周期包含,6个状态周期。,T,机,=6,T,状,=12,T,振,=1,us,。,2.,状态周期,T,状,：也称,S,周期，由两个振荡周期组,成一个状态周期。如上例中：,T,状,=,T,s,=21/12=1/6us,。,86,CPU,的时序,指令周期,T,指,：指令周期是指执行一条指令,所需要的时间，一般情况下，,T,指,=（14）,T,机,，,MCS51,系列单片机执行一条最长的,指令（如乘、除法指令）需要,4个机器周期，即4,us,时间。,87,第二章补充练习,MCS-51,单片机内,256B,的数据存储器可分为,哪几个区？分别作什么用？,开机复位后，,CPU,使用的是哪组工作寄存,器？它们的地址是什么？,CPU,如何确定和,改变当前工作寄存器组,？,MCS-51,单片机的程序存储器和数据存储器共,处同一地址空间为什么不会发生总线冲突？,位地址,7CH,与字节地址,7CH,如何区别？位地,址,7CH,具体在片内,RAM,中什么位置？,88,第三章,MCS-51,单片机,指令系统及编程举例,【,学习目标,】,通过本章的学习，学生应该能,够：熟练地掌握符号指令及寻址方式，掌,握常用伪指令的使用方法以及汇编语言指,令的完整格式，会读常见典型程序，学会,编写基本的汇编语言程序。,89,重点和难点内容：,MCS-51,寻址方式、指令,系统及汇编语言程序的编,写方法。,解决方法,：详细讲解，多举实例，不断重复,要点，增加练习。,课外指导,：答疑。,教学效果检测方法,：质疑，批阅作业并结合,期中考试。,90,指令,：是控制计算机进行各种操作的运算代,码形式的命令（,MCS-51,有42种助记,符33个指令功能共111条指令）。,指令系统,：计算机所能识别执行的全部指令的,集合称作这种计算机的指令系统。,各种计算机的指令系统各不相同。,本章常用术语简介：,91,机器码,：计算机所能辨认的命令是二进制代,码，又称操作码或指令代码称。一,种计算机有几十种甚至几百中指令，,如果都用二进制代码，记忆、书写，,编程都很不方便，且易出错。,程序,：是人们为了完成某中预定的任务，将,一系列指令、数据，地址按一定顺序,排列而得到的一组指令。,92,汇编语言源程序,：用助记符（操作码）、符号,地址和标识符等书写的程序,称之为汇编语言源程序。,助记符,：为解决上述问题，制造厂家对指令,系统中的每一条指令规定了特定的,英文缩写符号称为助记符。,MOV A,，,R0,；,AR0,内容，,MOV,称指令助记符,对应的机器码为：,11111000,93,汇编,：,汇编,语言源程序在机器执行前必须先,转换为相应的机器码方可被机器识别,执行，这个过程称为翻译（汇编）。,翻译汇编语言源程序的方法有两种：,人工翻译和汇编软件自动翻译。,本章第一次作业：,教材,P,55,习题与思考题,2,，,4,，,7,，,8,（,4,），,10,，补充作业：,请用位操作指令编写实现下面逻辑表达式的程序。,PSW.5=P1.3Acc.2+B.5P1.1,94,3.1,指令格式简介,3.2,MCS-51,的寻址方式,3.3,指令系统,3.4,伪指令,3.5,汇编程序设计及应用举例,本章主要内容,95,第一节 指令格式简介,汇编语言的标准格式为：,标号：,指令助记符,操作数1，操作数2，操作数3 ；注释,标号,：是用户定义的符号，它代表该条指令,的符号地址，标号也称标识符。,标号组成：,以英文字母开始，由18个字符,（字母、数字和下划线“-”）组成，,以“：”结尾。,96,操作码助记符,：是汇编语言中每一行不可缺,少的部分，它规定了指令的,操作功能，操作码助记符是,由25个字母组成的字符串，,也是机器的保留字，操作码,与操作数之间要用若干空格,分开。,注意：标号不能使用机器的保留字。,一个程序中不允许重复定义标号。,97,操作数,：可以是具体的数字，也可以是符号,或,RS,名，操作数可分为源操作数,SRC（source）,和目的操作数,DST,（destination），,二者用逗号分开，,有些指令无操作数。,带,的内容可省。,注释,：注释必须以“,；,”开头，可有可无，,可由任何可打印的,ASCII,码字符组,成，用于解释说明程序。,98,第二节,MCS-51,的寻址方式,例：,mov A,#data,;,A,将数字,data,特点,：,指令操作码后面的一个字节就是操,作数本身，立即数是放在程序存储,器中的一个,常数,。,1.立即寻址：,所要找的操作数是一二进制数或十进制,数，出现在指令中，用“#”作前缀。,99,#为立即数的前缀符号，,data,可为,16位，也可为8位。,MCS-51,系列只有一条指令，其立即数为,16位，这就是,：,MOV DPTR，#data16,；,DPH data,高8位,;,DPL,data,低8位,100,2.,直接寻址：,例,：,MOV A,70H,；,A,RAM,区70,H,单元的内容。,特点为,：,指令中直接给出操作数的地址。,指令操作码后面的一个字节就是实际操作,数的地址（8位）。,101,因为,direct,是8位二进制数，所以直接寻,址的范围主要有以下三个地址空间：,指令中的直接地址可用,direct,表示。,例：,PUSH direct；,功能为将,direct,所指,；示的片内,RAM,中单元,；的内容堆栈中。,102,内部,RAM,及,SFR,中，可进行位寻址的位地,址空间共,21,3,位（内部,RAM,中有,20,H2FH,中有,128,个位，,SFR,中有8,5,位）。,内部,RAM 00H7FH,地址空间共,128,个字节；,特殊功能,R,，,即,SFR,(,直接寻址是访问,SFR,的唯一寻址方式)；,103,3.,寄存器寻址：,操作数存放在工作寄存器,R0 R7,中，,或寄存器,A,、,B,、,DPTR,和,C,中。,例,：,MOV A,Rn,；A,(Rn),，,n=07,特点：,Rn,的内容就是操作数本身；,寻址范围是：被选中的工作,RS,组,中的,8,个,work,RS，R0R7,及,A，B，,DPTR,和进位标志,CY,（,C,）,。,104,R,中的内容不是操作数本身而,是其所在存储单元的地址值，,即,R0,指示了操作数所在存储单,元的地址值。,4.,寄存器间接寻址：,（间址寻址）,指令中寄存器的内容作为操作数存,放的地址，在指令中间接寻址寄存器前,用“”表示前缀。,例：,MOV A,R0,；A,（,R0,）,；将,R0,所指向存储单元的内容,A,中,特点：,105,可用作间址,RS,的,register,有,work,RS,（R0,，,R1）、,数据指针,DPTR。,例如:,“,一本,书,放在,甲,抽屉中，上了锁；,其开锁的钥匙放在,乙,抽屉中，,乙,抽屉也上了锁。问如何才能取到,那本,书,？”,答：这就是一个间接寻址的问题，要经,过两次寻址才能找到那本,书,。而寄,存器间接寻址也是同样。,106,间址寻址的,范围:,R0,、,R1,、,SP,作为间址,RS,可以访问内部,RAM,的128个字节。,DPTR,作为间址,RS,可访问外部,RAM,全部,的,64,KB,空间。,R0,、,R1,作为间址,RS,可以访问外部数据存储,器,RAM,页内256个字节（可用,P2,口选