第3章 单片机芯片结构.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,*,微控制器原理与应用,结构,第,3,章,单片机的结构和工作原理,内容提要,MCS-51,单片机内部结构,引脚,时钟电路和复位电路,存 储 器,51,系列单片机内部结构如图所示。,图,(,图中“,/”,两边分别为基本型和增强型,),P3,P1,P2,可编程,串行,I/O,口,P0,外部中断,基准频率源,控制,128/256B,数据存储器,4KB/8KB,程序存储器,2/3,个,16,位,定时,/,计数器,振荡器及 定时电路,CPU,64KB,总线扩展控制,可编程,并行,I/O,口,内部中断,计数脉冲,串行输出,串行输入,MCS-51,单片机组成原理,MCS-51,单片机的组成,：,1.,8位,CPU,2.片内,ROM/EPROM、RAM,3.,片内并行,I/O,接口,4.片内16位定时器/计数器,5.片内中断处理系统,6.片内全双工串行,I/O,口,不同型号,MCS-51,单片机,CPU,处理能力和指令系统完全,兼容，只是存储器和,I/O,接口的配置有所不同,。,3.2.1,运算器,1,算术逻辑单元,（,ALU,Arithmetic Logic Unit,）,2,累加器（,ACC,Accumulator,）,3,寄存器,B,4,程序状态字（,PSW,Program Status Word,）,5,布尔处理器,3.2.2,控制器,1,程序计数器（,PC,Program Counter,）,2,指令译码器,ID,3,数据指针（,DPTR,）,4.,堆栈指针,(,SP,Stack Pointer),3.2,中央处理器,CPU,3.2.1,运算器,功能：运算部件,实现算术、逻辑运算、位变量处理、移位、数据传送,1,算术逻辑单元（,ALU,）,8,位用来完成二进制四则运算和布尔代数的逻辑运算,运算结果影响,PSW,的有关标志位,2.,累加器（,ACC,）,8,位 存放操作数和中间结果,是,CPU,中使用最频繁的寄存器，大多数操作均通过它进行,3,寄存器,B 8,位 乘法时用于存乘数,/,积的高,8位,除法时用于存除数,/,余数,4,程序状态字（,PSW,）,8,位 特殊功能寄存器,5,布尔处理器,1,位,它以进位标志（,C,Y,）,作为累加位,进行位操作,程序状态字,PSW,各位标志的含义,CY,AC,F0,RS1,RS0,OV,-,P,PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0,CY(PSW.7),进位标志位,AC,（,PSW.6,）,辅助进位（或称半进位）标志,F0,（,PSW.5,）,用户标志位,RS1,和,RS0,（,PSW.4,，,PSW.3,）,工作寄存器组选择位,OV,（,PSW.2,）,溢出标志位,PSW.1,未定义位,P,（,PSW.0,）,奇偶标志位,C,Y,是,PSW,中最常用的标志位。,由硬件或软件置位和清零。,*在字节运算时,：,它表示运算结果是否有进位（或借位）。,加法时,：,有进位,Cy,由硬件置“,1”,即,Cy=1,；,无进位,C,Y,被硬件清“,0”,即,Cy=0,。,减法时,：,有借位,Cy,由硬件置“,1”,即,Cy=1,；,无借位,C,Y,被硬件清“,0”,即,Cy=0,。,*,在位操作（布尔操作）时,：,C,Y,作为累加器使用，其作用相当于字节操作的累加器,ACC,。,Cy,在指令中可作为转移的条件,J,C,rel,；,cy=1,转移,JN,C,rel,；,cy=0,转移,位操作指令中做累加器,ANL,C,bit ANL,C,/,bit,ORL,C,bit ORL,C,/,bit,SETB,C,CLR,C,CPL C,MOV,C,bit,MOV bit,c,Cy,AC,（,PSW.6,）,辅助进位（或称半进位）标志。,当执行,加减运算,时，其运算结果产生,低四位向高四位进位或借位,时,AC,由硬件置“,1”,；否则,AC,位被自动清“,0”,。,一般在,BCD,码运算时，系统用于进行十进制调整。,Ac,OV,OV,（,PSW.2,）,溢出标志位,它反映运算结果是否溢出，溢出时则由硬件将,OV,位置“,1”,；否则置“,0”,。只有在补码运算时起作用。,溢出和进位是两种不同性质的概念,溢出是指有正负号的两个数运算时，运算结果超出了累加器以补码所能表示一个有符号数的范围。,而进位则表示两数运算最高位（,D7,）,相加（或相减）有无进位（或借位）。,因此使用时应加以注意。,OV 与 Cy,F0,（,PSW.5,）,用户标志位。,用户可根据自己的需要对,F0,位赋予一定的含义，由用户置位或复位，作为软件标志。,SETB F0 ;,置位,CLR F0,;,复位,F0,P,（,PSW.0,）,奇偶标志位,P,标志表明累加器,ACC,中,1,的个数的奇偶性。在每条指令执行完后，单片机根据,ACC,的内容对,P,位自动置位或复位。,若累加器,ACC,中有,奇数,个“,1则,P=,1,；,若累加器,ACC,中有,偶数,个“,1”,，则,P=,0,。,1,程序计数器（,PC,）,16,位计数器（,重要,）,PC,是程序的字节地址计数器，,其内容是将要执行的（下一条）指令的地址，寻址范围达,64KB,。,PC,有自动加,1,功能，从而实现程序的顺序执行。可以通过转移、调用、返回等指令改变其内容，以实现程序的转移。,3.2.2,控制器,2,指令译码器,ID,当指令取出经指令寄存器,IR,送至指令译码器,ID,时，,ID,对该指令进行译码，即把指令转变成所需的电平信号，,CPU,根据,ID,输出的电平信号使定时控制电路定时地产生执行该指令所需的各种控制信号，以使计算机能正确执行程序所要求的各种操作。,程序,存储器,PC,取出,指令码,指令,寄存器,IR,指令,译码器,ID,把指令转变,成所需要得,电平信号,CPU,产生执行该指令所需的各种控制信号,取指令,分析指令,执行指令,3,数据指针（,DPTR,）,16bit,数据指针,DPTR,为,16,位寄存器。它的功能是存放,16,位的地址，作为访问外部程序存储器和外部数据存储器时的地址。,编程时，,DPTR,既可按,16,位寄存器使用，也可以按两个,8,位寄存器分开使用。即：,DPHDPTR,的高,8,位,DPLDPTR,的低,8,位,4.,堆栈指针,(SP)8 bit,SP,的内容就是堆栈栈顶的存储单元地址。不论是数据进栈还是数据出栈，都是对堆栈的栈顶单元进行的，即对栈顶单元的写和读操作。,MCS-51,系列单片机,有,40个引脚，,HMOS,工艺制造的芯片采用双列直插式封装（,DIP,）。,3.3 MCS-51,单片机外部特性,1,.,电源引脚,Vcc,和,Vss,Vcc,为+5,V,电源端，,Vss,为电压接地端。,2,.,时钟电路引脚,XTAL1,和,XTAL2,XTAL1,和,XTAL2,是外接晶体引线端。当芯片使用内部时钟时，用于外接石英晶体和电容；当用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。,3.3.1,引脚功能,3,.,控制信号引脚,ALE/PROG,地址锁存控制信号。,ALE,地址锁存允许。,ALE,输出脉冲的频率为振荡频率的,1/6,。,PROG,对,8751,单片机片内,EPROM,编程时，编程脉冲由该引脚引入。,输出读外部程序存储器的选通信号。,PSEN,程序存储器允许。输出读外部程序存储器的选通信号。,EA/VPP,访问外部程序存储器的控制信号，低电平有效,EA=0,，,单片机只访问外部程序存储器。,EA=1,，,单片机访问内部程序存储器。,在,8751,单片机片内,EPROM,编程期间，此引脚引入,21V,编程电源,VPP,。,RST/VPP,复位信号，高电平有效。,复位信号输入。,接备用电源，当,VCC,掉电后，在低功耗条件下保持内部,RAM,中的数据。P0.0,P0.7,：,P0,口，数据,/,低八位地址复用总线端口。,P1.0,P1.7,：,P1,口，静态通用端口。,P2.0,P2.7,：,P2,口，高八位地址总线端口。,P3.0,P3.7,：,P3,口，双功能静态端口。,3.3.2,引脚的第二功能,P3.0,RxD,串行,口输入端,P3.1,TxD,串行口输出端,P3.2 INT0,外部中断,0,请求输入端,P3.3 INT1,外部中断,1,请求输出端,P3.4 T0,定时器,/,计数器,0,计数脉冲输入端,P3.5 T1,定时器,/,计数器,1,计数脉冲输入端,P3.6 WR,外部,RAM,写选通输出端,P3.7 RD,外部,RAM读选通输出端,1,.P3,口线的第二功能,图1-7,在,51,系列单片机的,2051/1051,型号中因无,P0,口和,P2,口总线引脚，因此只有,20,个引脚（见图,1.7,），由于不能进行外部扩展，因此无,PSEN,引脚，它们内部有一个模拟比较器，相比较的模拟信号由,P1.0,（,AIN0,）和,P1.1,（,AIN1,）,输入，而模拟比较器的输出接,P3.6,，,在内部已连接，因此外部无,P3.6,引脚。,在增强型的,52,系列单片机中，,P1.0,、,P1.1,除为端口线外，还为定时,/,计数器,2,的外部引脚,T2,和,T2EX,。,3.4 MCS-51,单片机时钟电路及,CPU,的工作时序,3.4.1,时钟电路,单片机的时钟信号用来提供单片机内各种微操作时间基准，,8XX51,单片机的时钟信号通常有两种电路形式：,内部振荡方式,和,外部振荡方式,。,内部振荡方式：,在引脚,XTAL1,和,XTAL2,外,接晶体振荡器（简称晶振）如,图,1-3,所示。电容器,C01,、,C02,起稳定振荡频率、快速起振的,作用,。,电容值一般为,5,30PF,。,XTAL1,XTAL2,GND,8XX51,C01,C02,图,1-3,内部振荡方式,由于单片机内部有一个高增益运算放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。,外部振荡方式,把已有的时钟信号引入单,片机。这种方式适宜用,于使单片机的时钟与外,部信号保持一致。外部,振荡方式如图,1-4,所示。,对,HMOS,的单片机（,8031,、,8031AH,等）外部时钟信号由,XTAL2,引入，对于,CHMOS,的单片机（,8XCXX,），,外部时钟由,XTAL1,引入。,外部时钟,XTAL1,XTAL2,GND,8XX51,悬空,外部时钟,XTAL1,XTAL2,GND,悬空,CHMOS,HMOS,图,1,4,外部振荡方式,8XX51,时序是非常重要的概念，它指明单片机内部以及内部与外部互相联系所遵守的规律。,3.4.2 CPU,的工作时序,单片机在执行指令时，通常将一条指令分解为若干基本的微操作，这些微操作所对应的脉冲信号在时间上的先后次序称为单片机的时序。,MCS-51,的时序定时单位从小到大依次为：振荡周期（节拍）、时钟周期（状态）、机器周期和指令周期。,1,振荡周期,振荡周期是指为单片机提供定时信号的振荡源的周期，也称为节拍（用,P,表示）。,2.,时钟周期,时钟周期又称状态周期或,S,周期。时钟周期是振荡周期的两倍，时钟周期被分成两个节拍，即,P1,节拍和,P2,节拍。在每个时钟的前半周期，,P1,信号有效，这时通常完成算术逻辑操作；在每个时钟的后半周期，,P2,信号有效，内部寄存器与寄存器间的传输一般在此状态发生。,3.,机器周期,一个机器周期由,6,个状态,(S1,、,S2S6),组成，即,6,个时钟周期，,12,个振荡周期。可依次表示为,S1P1,、,S1P2,、,S 2P1,、,S2P2,、,S6P1,、,S6P2,共,12,个节拍，每个节拍持续一个振荡周期，每个状态持续两个振荡周期。可以用机器周期把一条指令划分成若干个阶段，每个机器周期完成某些规定操作。,4.,指令周期,指令周期是指执行一条指令所占用的全部时间，一个指令周期通常含有,1,4,个机器周期,(,依指令类型而定,),。,显然，当振荡频率为,12MHz,时，一个机器周期为,1s,当振荡频率为,6MHz,时，一个机器周期为,2s,。,3.5,存储器分类及配置,3.5.1,程序,存储器,3.5.2,数据存储器总结,80C51,单片机在系统上采用了哈佛型，其存储器在物理结构上分程序存储器（,ROM,）,和数据存储器（,RAM,）。,有四个,物理上,相互独立的存储空间：其配置如图所示。,60KB,4KB,64KB,片内,ROM,片外ROM,片内,RAM,片外,RAM/I/O,口,128B,RAM,128B SFR,用户使用的角度上看,，,80C51,存储空间分为,3,类,：,片内、片外统一编址,0000H,0FFFFH,的,64K,字节的程序存储器地址空间；,256,字节数据存储器地址空间；,64K,字节片外数据存储器,/I/O,口地址空间，地址也从,0000H,0FFFFH,。,上述三个空间,地址是重叠,的，即,程序存储器中片内外低,4K,字节地址重叠；,数据存储器与程序存储器,64K,地址全部重叠；,数据存储器中片内外低,256,个字节地址重叠。,虽然地址重叠，但由于采用了不同的操作指令及控制信号,EA,、,PSEN,的选择，因此不会产生混乱。,说明,保留单元：,0000,H,-0002H,（,复位后初始化引导程序）,3,个,0003H,-000AH,（,外部中断,0,）,8,个,000BH,-0012H,（,定时器,0,溢出中断,）,8,个,0013H,-001AH,（,外部中断,1,）,8,个,001BH,-0022H,（,定时器,0,溢出中断,）,8,个,0023H,-002AH,（,串行端口中断,）,8,个,002BH,（,定时器,2,中断（,80 C52,才有）,3.5.1,程序存储器,程序存储器用来存放程序代码和常数，,程序存储器包括内部程序存储器和外部程序存储器。,其中80C51内部有4,kB,的,ROM,，,地址范围是0000,H-0FFFH,，,片外用16位地址线扩充64,kB,的,ROM,，,两者统一编址。（从片内还是从片外取,指,取决于,EA,引脚。）,当,CPU,的引脚,EA,接高电平时，,PC,在,0000H,0FFFH,范围内，,CPU,从片内,ROM,取指令；而当,PC,0FFFH,后，则自动转向片外,ROM,去取指令。,当引脚,EA,接低电平时，,80C51,片内,ROM,不起作用，,CPU,只能从片外,ROM,取指令，地址可以从,0000H,开始编址,对于片内无,ROM,的,8031,、,8032,单片机，,EA,应接地。以便从外部扩展,EPROM,中取指令。,80C51,从片内,ROM,和片外,ROM,取指时执行速度相同。,访问程序存储器使用,MOVC,指令,数据存储器用来存放运算的中间结果、标志位，以及数据的暂存和缓冲等。数据存储器包括内部数据存储器和外部数据存储器。内部数据存储器分为,128,字节的,RAM,区和,128,字节的特殊功能寄存器区，总的地址范围为,00H,FFH,。在特殊功能寄存器地址空间中离散地分布着,21,个特殊功能寄存器。如累加器,A,、寄存器,B,、程序状态标志寄存器,PSW,等。外部可扩充,64KB,的数据存储器，地址范围为,0000H,FFFFH,。,3.5,.2,数据存储器,内部数据存储器和外部数据存储器在,00H,FFH,地址区重叠。对于内部数据存储器可以直接寻址，也可以间接寻址。间接寻址时，间接地址寄存器为,R0,和,R1,，指令格式如下：,MOV A,，,R0,MOV A,，,R1,MOV R0,，,A,MOV R1,，,A,外部数据存储器只能间接寻址，间接地址寄存器为,R0,、,R1,和,DPTR,。用,R0,和,R1,只能访问低,256,个字节单元，用,DPTR,可访问,64KB,个字节单元。指令格式如下；,MOVX A,，,R0,MOVX A,，,R1,MOVX A,，,DPTR,MOVX R0,，,A,MOVX R1,，,A,MOVX DPTR,A,3.5,.2,数据存储器,80C51,内部数据存储器配置,用户,RAM,区,（堆栈、数据缓冲）,（,30H-7FH,）,位寻址区,（位地址,00H-7FH,）,（,20H-2FH,）,第,3,组通用寄存器,（,18H-1FH,）,第,2,组通用寄存器,（,10H-17H,）,第,1,组通用寄存器,（,08H-0FH,）,第,0,组通用寄存器,（,00H-07H,）,用于存放操作数及中间结果。由于它们的功能预先不作规定，因此称为,工作寄存器,。,任一时刻，,CPU,只能使用一组工作寄存器。（由,PSW,的,RS0,和,RS1,决定）,可以直接对位进行寻址。（共,16,个单元，,128,个位）,用于存放用户数据和及做堆栈用。,00H,7FH,1,内部,RAM,内部,RAM,共,128,字节单元，分为工作寄存器、位寻址区和数据缓冲区三个区域。,1),、工作寄存器（,00H1FH),RS1 RS0,寄存器组 片内,RAM,地址,0 0,第,0,组,00H,07H,0 1,第,1,组,08H,0FH,1 0,第,2,组,10H,17H,1 1,第,3,组,18H,1FH,内部,RAM,的三个区域：,R0R7,4个,内部,RAM,的,20H,2FH,单元为位寻址区，这,16,个单元,(,共计,128,位,),的每一位都有一个,8,位表示的位地址，位寻址范围为,00H,7FH.,位寻址区的每一个单元既可作为一般,RAM,单元使用，进行字节操作，也可以对单元中的每一位进行位操作。,MCS-51,布尔处理器的存储空间就是指这个位寻址空间。,47H,46H,45H,44H,43H,42H,41H,40H,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,28H 字节地址,位地址,2),、位寻址区（,20H2FH),47H,46H,45H,44H,43H,42H,41H,40H,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,28H 字节地址,MOV 28H,#56H,SETB 43H,CLR 42H,0,0,1,0,1,0,1,1,1,0,字节操作,位操作,如,MOV 20H,，,C,(,这里,C,是,Cy,进位标志位），该指令是将,Cy,内容送,20H,位,如果,Cy,1,，,位,20H,值为,“,1,”,。,30H,7FH,是供用户使用的一般,RAM,区，也是数据缓冲区，共,80,个单元。对用户,RAM,区的使用没有任何规定或限制，一般用于存放用户数据及作堆栈区使用。,3).,用户,RAM,区（,30H,7FH,）,4,）堆栈区,8XX51,单片机的堆栈设在内部,RAM,区，深度不大于,128字节，初始化时,SP,指向,07H,。,注：对,51,基本型单片机只有,00H,7FH,单元,128,字节的,RAM,区。对,52,增强型的单片机还有,80H,FFH,组成的高,128,字节,RAM,区（共,256,字节,RAM,）。,2.,特殊功能寄存器,SFR,Special Function Register,80C51,片内高,128,字节,RAM,中，有,21,个特殊功能寄存器，又称为专用寄存器（,SFR,）。,它们,离散地分布,在,80H,0FFH RAM,空间中。,1,）,.,特殊功能寄存器的,字节寻址,8051,片内,21,个特殊功能寄存器的名称、符号及单元地址如表,3-8,所示,.,2),特殊功能寄存器的,位寻址,在,21,个,特殊功能寄存器中，有,11,个寄存器具有位寻址功能,，即表,3-9(P58),中，有,11,个可位寻址的寄存器，它们的字节地址正好能被,8,整除，而且字节地址与该字节最低位的位地址相同。,8FH,8EH,8DH,8CH,8BH,8AH,89H,88H,D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,TCON 88H,TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0,21,个特殊功能寄存器的名称及主要功能介绍如下，详细的用法见后面各节的内容。,A,累加器，自带有全零标志,Z,，,A=0,则,Z=1,；,A0,则,Z=0,。,该标志常用于程序分支转移的判断条件。,B,寄存器，常用于乘除法运算,PSW,程序状态字。,SP,堆栈指针。,DPTR,数据指针寄存器,P0 P1 P2 P3,I/O,端口寄存器,是四个并行,I/O,端口映射入,SFR,中的寄存器。通过对该寄存器的读,/,写，可实现从相应,I/O,端口的输入,/,输出。,例如：指令,MOV P,1,，,A,实现了把,A,累加器中的内容从,P,1,端口输出的操作。指令,MOV A,，,P3,实现了把,P3,端口线上的信息输入到,A,中的操作。,此外还有如下寄存器，它们将在后面章节介绍：,IP,中断优先级控制寄存器。,IE,中断允许控制寄存器。,TMOD,定时器,/,计数器方式控制寄存器。,TCON,定时器,/,计数器控制寄存器。,TH,0,，,TL,0,定时器,/,计数器,0,。,TH,1,，,TH,1,定时器,/,计数器,1,。,SCON,串行端口控制寄存器。,SBUF,串行数据缓冲器。,PCON,电源控制寄存器。,注：,在,52,子系列中，高,128,字节,RAM,和,SFR,的地址是重叠的，究竟访问哪一块可通过不同的寻址方式加以区分，,访问高,128,字节,RAM,采用寄存器间址，访问,SFR,则只能采用直接寻址，,访问低,128,字节,RAM,时，两种寻址均可采用。,3.,外部数据存储器（,RAM/I/O),外部,RAM,地址范围为,0000H,0FFFFH,，,其中在,0000H,00FFH,区间与内部数据存储器空间是,重叠,的，,CPU,使用,MOV,指令和,MOVX,指令加以区分。,若用户应用系统有扩展的,I/O,接口时，,数据区与扩展的,I/O,口统一编址，,所有的外围接口地址均占用片外,RAM,的地址单元，因此要合理地分配地址空间，保证译码的唯一性。,外部数据存储器，即片外,RAM,一般由静态,RAM,组成。,MCS-51,系列单片机访问外部数据存储器通过一个特殊寄存器,DPTR,寻址,。由于,DPTR,是16位，则,外部数据存储器可寻址的范围是64,kB,。,3.6,布尔处理器,3.6.1,布尔处理机,布尔处理机实际上是一位字长的计算机，它有中央处理器、位累加器、位地址空间和位操作指令。通过编程可实现位处理或位控制功能，经常用于简单的开关信号控制系统中。,3.6.2,MCS-51,单片机中布尔处理机的组成,在,MCS-51,单片机的内部,RAM,中，,20H,2FH 16,个字节单元既可以按字节寻址，也可以由,CPU,按位直接寻址。这,16,个单元共有,128,位，每位有一个位地址，寻址范围为,00H,7FH,，如表,3-7,所示。另外，有,11,个特殊功能寄存器，如累加器,A,、寄存器,B,、程序状态字,PSW,等，既有字节地址，也有位地址，其详细地址如表,3-9,所示。,在指令系统中，设有位操作指令，与位累加器,C,和位地址空间结合起来，构成一个完整的布尔处理机。位操作指令有位传送、位清,0,、位置,1,、位取“反”、按位“与”、按位“或”及位测试转移等。中央处理器,CPU,可通过位操作指令对位累加器和位地址空间进行位操作。,3.7,并行,I/O,接口,3.7.1 P0,口与,P2,口,P0,口是一个,8,位双向三态输入输出接口，,P2,口是一个准双向输入输出接口，而且每一位都有自己的位地址。中央处理器可接字节进行数据传送，也可按位进行位操作。在连接外部存储器时，,P0,口一方面作为,8,位数据输入输出口，另一方面输出外部存储器的低,8,位地址，地址数据分时传送。因此，,P0,口实际上是地址数据总线接口。,P2,口输出外部存储器的高,8,位地址，其连接如图,3-10,所示。,3.7.2 P1,口与,P3,口,P1,口与,P3,口是,8,位准双向输入输出接口，每一位也有自己的位地址。中央处理器可按字节进行数据传送，也可按位进行位操作。另外，,P3,口具有第二功能。,MCS-51,单片机内部设置有,4,个并行,I/O,接口，其中,P0,口为双向三态输入输出接口，,P1,、,P2,、,P3,口为,8,位准双向输入输出接口。,MCS-51,单片机的工作方式有,复位方式,单步执行方式,程序执行方式,低功耗方式,以及,EPROM,编程、校验与加密方式等。,3.8 MCS-51,单片机的工作方式,复位是指单片机的初始化操作,3.8.1,复位方式,1,复位信号,(RST,VPD),RST,引脚是复位信号的输入端，复位信号为高电平有效。当高电平持续,24,个振荡脉冲周期（两个机器周期）以上时，单片机完成复位。,2,复位,单片机复位后，要注意程序计数器,PC,和特殊功能寄存器的状态。,复位后，,PC,初始化为,0000H,，使单片机从,0000H,开始执行程序。复位后不影响片内,RAM,。,3.,复位方式,复位分为,上电自动,复位和,按键手动,复位。,复位后各,SFR,的初始状态,重要,寄存器,内容,寄存器,内容,PC,0000H,TMOD,00H,ACC,00H,TCON,00H,B,00H,TL0,00H,PSW,00H,TH0,00H,SP,07H,TL1,00H,DPTR,0000H,TH1,00H,P0,P3,FFH,SCON,00H,IP,XX000000B,SBUF,不定,IE,0X000000B,PCON,0XXX0000B,单步执行就是通过外来脉冲控制程序的执行，使之达到来一个脉冲就执行一条指令的目的。,而外来脉冲是通过按键产生的，因此单步执行实际上就是按一次键执行一条指令。,3.8.2,单步执行方式,程序执行方式是单片机的基本工作方式。由于复位后,PC=0000H,，,因此程序总是从地址,0000H,开始。,3.8.4,低功耗方式,80C51,有,HMOS,器件所不具备的两个低功耗运作方式，即休闲和掉电保护方式。图,3-13,所示为实现这两种方式的内部电路。由图,3-13,可见：若,PCON,中的,IDL,0,，则,80C51,将进入休闲运作方式。在这种方式下，振荡器仍继续运行，但,IDL,封锁了去,CPU,的与门。故,CPU,此时得不到时钟信号，而中断、串行接口和定时器等环节却仍在时钟控制下正常运行。掉电方式下,(PCON,中,PD,0),，振荡器冻结。,3.8.3,程序执行方式,在,87C51,单片机内部设置有,4K,的,EPROM,只读存储器，因此也就存在着编程、检查和擦除的问题。,1.EPROM,编程,EPROM,编程时一般采用,4,6MHz,的振荡频率。,EPROM,单元地址由,P1,口和,P2,口的,P2.0,P2.3,输入，写入数据由,P0,口输入，,P2.4,P2.6,和接低电平，,P2.7,接高电平，,RST,接,2.5V,高电平，,VDD,端平时为,TTL,高电平，,EPROM,编程时加,+21V,电压，,ALE/,加,50ms,的低电平编程脉冲。芯片连接与时序如图,3-16,所示。为了安全可靠，,VDD,不得超过,+21.5V,。,2.,程序检查与擦除,3,87C51H,单片机加密位的编程,3.8.5 EPROM,编程、检查与擦除方式,小 结,单片机是集,CPU,、,存储器、,I/O,接口于一体的大规模集成电路芯片MCS-51,系列单片机是目前市场上应用最广泛的单片机机型。,本章重点是单片机的内部结构和存储器结构,51,系列,单片机内部包含：,一个,8,位的,CPU,。,4KB,程序存储器,ROM,（,视不同产品型号不同：,8031,内部无,ROM,；,8051,内部为掩模式,ROM,；,8751,为,EPROM,；,89C51,内部为,FLASH EEPROM,）。,128,字节,RAM,数据存储器。,两个,16,位定时器,/,计数器,。,可寻址,64KB,外部数据存储器和,64KB,外部程序存 储器空间的控制电路。,32,条可编程的,I/O,线（四个,8,位并行,I/O,端口）。,一个可编程全双工串行口。,具有两个优先级嵌套中断结构的五个中断源。,掌握,51,系列单片机各存储空间的地址分配，使用特点及数据操作方法。现将此内容归纳于教材表,1-5,中，此表是编程和硬件扩展的基础，相当重要，务必要熟记和掌握。,