51单片机教材配套ppt(汇编语言与C语言)课件.ppt

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1、第1章单片机基础知识概述,1.1 单片机概述1.2 单片机学习的预备知识1.3 Proteus软件简介,第1章 单片机基础知识概述,1.1 单片机概述 1、什么是单片机？ 2、为什么要学单片机？ 3、怎样学习单片机？1.2 单片机学习的预备知识1.3 Proteus软件简介,1. 什么是单片机？,从微型计算机技术的两大发展分支谈起,第1章 单片机基础知识概述,分支一：通用微型计算机系统（Universal Computer System 或 Personal Computer）,PC主要功能部件： CPU+存储器+端口+显卡+声卡+网卡+显示器+鼠标+键盘,基本功能部件,接口,外设,第1章 单

2、片机基础知识概述,INTEL架构CPU的发展历程,技术要求:高速计算+海量存储 发展方向:总线速度不断提升，存储容量不断扩大,第1章 单片机基础知识概述,分支二：嵌入式计算机系统 （Embedded Computer System）ECS嵌入到对象体系中，实现对象体系智能化控制的专用计算机系统 。技术要求：必须满足对象体系的物理环境、电气环境和气氛环境以及产品成本等要求。发展方向: 与对象系统密切相关的嵌入性能、控制能力与控制可靠性。,第1章 单片机基础知识概述,PC 电气加固、机械加固，并配置各种外围接口板卡 IPC（工控机） 嵌入到大型工控系统中（实现了智能化）,工业计算机（Industr

3、ial Personal Computer）,船舶驾驶室集中控制台 自动配料控制系统 电站锅炉控制系统,板卡：CPU卡、存储器卡、数据采集卡、通讯卡、计数器卡,第1章 单片机基础知识概述,众多小型对象系统（如家电、仪器、工控单元）无法使用IPC 需要发展一类特殊的嵌入式计算机系统。,第1章 单片机基础知识概述,单片计算机（Single Chip Microcomputer）,SCM将通用微计算机基本功能部件集成在一块芯片上构成的一种专用微计算机系统,应用：SCM硬件+SCM软件+少量外围电路嵌入式微机系统+被控对象微电脑控制产品,第1章 单片机基础知识概述,单片机应用范例,第1章 单片机基础知

4、识概述,单片机的发展：,从1976年起，Intel公司先后推出MCS-48（4位）、 MCS-51（8位）和MCS-96（16位）三大系列单片机。迄今为止，世界各地厂商已相继研制出大约50个系列300多个品种的单片机产品。 单片机的发展趋势是高集成度、高性能、高性价比、低功耗微控制器（Micro Compuer Unit)增强功能的单片机，8位的51内核单片机仍然是目前主流机型。,第1章 单片机基础知识概述,第1章 单片机基础知识概述,DSP：一类特别适合于进行数字 信号运算的微处理器 DSP有更高的集成度，更快的CPU，更大容量的存储器，更高效的指令集。 DSP适合应用于音频、视频信号处理领

5、域。 DSP是单片机的高级形式,数字信号微处理器（Digital Signal Processor）,第1章 单片机基础知识概述,DSP应用范例,第1章 单片机基础知识概述,2. 为什么要学单片机？,单片机是实现机械装备、电子产品智能化的重要途径，掌握这门技术便能在高技术领域占有一席之地单片机系统是当前最有发展前途的高技术领域之一，国内外嵌入式系统的产品设计与研发人员相对短缺，具有很好的就业前景 单片机与其它专业知识相结合可产生更大的创造力和发展潜力,第1章 单片机基础知识概述,单片机应用实例抽油机自动间抽控制技术,第1章 单片机基础知识概述,游梁式抽油机石油开采设备,矛盾1：电动机配置存在“

6、大马拉小车”需要配备较大功率电机 仅需配备较小功率电机 抽油机启动过程 正常抽油时 稠油、结蜡、冬季,矛盾2：产抽不平衡导致抽油机工作效率低油田开采后期地层供液能力 抽油能力大于供油能力抽油机工作效率,国内约有10万多台游梁式抽油机，电能消耗问题十分突出！,第1章 单片机基础知识概述,利用星角切换的节能原理,第1章 单片机基础知识概述,闭环控制原理,功率变送器,额定功率,微机控制器,交流接触器,异步电动机,实际功率,切换控制方案根据实际工况，确定最适接线方式，实施双向动态切换,第1章 单片机基础知识概述,利用定时间抽的节能原理,开机,停机,开机,开机,停机,时间,根据间抽规律设置开机时间T1和

7、停机时间T2,节能效果 停机时间 /（开机时间+停机时间）,第1章 单片机基础知识概述,综合上述两种原理抽油机功率双向切换与间抽控制方案,起动时采取强制方式以满足带载起动要求 起动后在、Y、过载停机三个状态间双向自动切换 可根据设置实现切换+间抽联合控制,技术核心：,第1章 单片机基础知识概述,空气开关,交流接触器,电动机,功率变送器,抽油机电控箱,基于单片机的抽油机节能控制方案,第1章 单片机基础知识概述,试验结果平均无功功率降低71.8%平均有功功率降低约15%平均功率因数提高58%,第1章 单片机基础知识概述,3、怎样学习单片机,各组成部分既相对独立，又相互交叉,80C51型单片机,教学

8、目标掌握单片机原理与应用系统设计技能需要具备单片机硬件、软件、接口三方面知识,第1章 单片机基础知识概述,硬件结构（RAM，IO，T/C，INT，UART）,存储器,输入/输出单元,定时/计数器,中断系统,串行通信,第1章 单片机基础知识概述,软件编程,C51语言程序,汇编语言程序,第1章 单片机基础知识概述,接口系统（LED，KEY，AD，DA，IO扩展）,键盘电路,数码管,键盘,模数转换,数模转换,可编程接口,第1章 单片机基础知识概述,单片机的学习方法,理论教学掌握基本原理课堂讲解+课后复习,实验教学掌握基本技能教学实验+实验报告,电路实验箱,虚拟实验平台,第1章 单片机基础知识概述,P

9、ROTEUS单片机仿真软件,第1章 单片机基础知识概述,Keil C51简介 Keil C51是51单片机软件开发的C语言和汇编语言环境，可以进行纯软件仿真；也可以与Proteus软件联合进行仿真。,Keil集成开发环境软件,第1章 单片机基础知识概述,特点：（1）以C51编程语言作为贯穿全书各章节的主线，汇编语言内容仅按能读懂源代码程序的要求安排。（2）将近年来国际上热门的单片机仿真软件引进到教材体系中，使单片机的抽象概念直观化，编程效果可视化。（3）以仿真实验代替实物实验，实验指导中包括了相关内容的阅读材料。,使用教材,第1章 单片机基础知识概述,第1章 单片机基础知识概述,1.1 单片机

10、概述1.2 单片机学习的预备知识 1、数制定义 2、数制转换 3、有符号数 4、位-字节-字 5、ASCII码 6、BCD码 7、逻辑门电路 1.3 Proteus软件简介,1.数制定义,单片机常用的数制有十进制、二进制、十六进制。,例如：,第1章 单片机基础知识概述,二进制：0、1 ；规则：逢二进一，后缀为B。 一般表达式为：,其中，基数为2，各位加权数为0，1。,例如：,第1章 单片机基础知识概述,十六进制 ：09、AF。规则：逢十六进一，后缀为H。 一般表达式为：,其中，基数为16，各位加权数为09、AF 。,例如：,第1章 单片机基础知识概述,2.数制转换,(1) 二进制转换成十进制转

11、换规则：按进制的表达式展开，然后按照十进制运算求和。,例如：,第1章 单片机基础知识概述,（2）十六进制转换成十进制转换规则：按进制的表达式展开，然后按照十进制运算求和。,例如：,第1章 单片机基础知识概述,(3) 二进制与十六进制数之间的转换,从低位起由右到左，每四位二进制数对应一位十六进制数。例如：,（最后一组不足时左边添0凑齐4位）,转换规则：,第1章 单片机基础知识概述,(4)十进制整数转换成二、十六进制整数 转换规则：“除基取余”。十进制整数不断除以转换进制基数，直至商为0。每除一次取一个余数，从低位排向高位。,例如：,第1章 单片机基础知识概述,3.有符号数的表示方法,二进制数的正

12、、负号需用“0”和“1”来表达。一般最高位为符号位，“0”表示正数，“1”表示负数。,例如：真值 +123 0111 1011B 真值 -123 1111 1011B,有符号数：最高位为符号位，“0”表示正数，“1”表示负数。无符号数：最高位不作为符号位，而当成数值位。,真值 1111 1011B ？,= 251= -123,第1章 单片机基础知识概述,二进制数有三种编码形式：原码、反码和补码,原码： 二进制数的原形，可以是无符号数，也可以是有符号数。 例如，8位无符号原码数的范围是： 0000 0000B1111 1111B（0-FFH或0 255） 8位有符号数的范围是： 1111 111

13、1B0111 1111B（FFH-7FH或-127 127）,第1章 单片机基础知识概述,反码：正数的反码与原码相同，负数的反码为：符号位不变，数值部分按位取反。 例如，原码 1000 0100B反码 1111 1011B,8位无符号反码数的范围是 0000 0000B1111 1111B（0-FFH或0 255） 8位有符号反码数的范围是 1111 1111B0111 1111B（FFH-7FH或-127 127）,第1章 单片机基础知识概述,补码：正数的补码与原码相同，负数的补码为其反码加1，但原符号位不变。 例如，原码 1000 0100B补码 1111 1100B,8位无符号补码数的范

14、围是 0000 0000B1111 1111B（0-FFH或0 255） 8位有符号补码数的范围是 1000 0000B0111 1111B（80H-7FH或-128 127）,补码的用途：将减法运算转换为加法运算。,例如：123-125=0111 1011B+1000 0011B=1111 1110B=-2,第1章 单片机基础知识概述,4. 位-字节-字,位(bit)：二进制数中的一位，其值不是“1”，就是“0”。字节(byte)：一个8位的二进制数为一个字节。字节是计算机数据的基本单位。字(word)：两个字节就是一个字，又叫双字节。另外，有时还会用到“半字节”，即4位二进制。例如：100

15、0 1110 1100 1011B = 8E CDH,第1章 单片机基础知识概述,5. BCD码,BCD码（Binary Coded Decimal）用二进制代码表示的十进制数，四位二进制代码（半字节）可表示1位十进制数。 用一个字节表示两个十进制的数压缩的BCD码： 如 1000 0111B 表示十进制的87 用一个字节仅表示一位十进制的数非压缩的BCD码： 如 0000 0111B 表示十进制的7,BCD码的用途：可使计算机直接进行十进制数运算,例如，23+15=0010 0011B+0001 0101B=0011 1000B=38,第1章 单片机基础知识概述,第1章 单片机基础知识概述,

16、6. ASC码,字母和字符的二进制数表示ASC码(American Standard Code for Information Interchange美国国家信息交换标准字符码 )。,它采用7位二进制编码表示128个字符，其中包括数码09以及英文字母等可打印的字符。,A 100 0001B 41H,例如：,0- 9 30H 39H,第1章 单片机基础知识概述,7.基本逻辑门电路,计算机是由若干逻辑门电路组成的，所以，计算机对于人们给出的二进制数识别、运算要靠基本逻辑门电路来实现。在逻辑门电路中我们用1和0分别表示高、低电平 。,以下介绍几种常用逻辑电路的逻辑符号和逻辑功能。,第1章 单片机基础

17、知识概述,（1）与逻辑关系,与逻辑真值表,Y,与门电路,A,B,Y,&,A,B,Y,与门符号,第1章 单片机基础知识概述,（2）或逻辑关系,或逻辑真值表,或门电路,或门符号,Y,第1章 单片机基础知识概述,（3）非逻辑关系,非逻辑真值表,非门电路,非门符号,Y,A,A,Y,1,第1章 单片机基础知识概述,（4）与非逻辑关系,与非逻辑真值表,与非（复合）门电路,与非门符号,A,B,Y,&,A,B,Y,第1章 单片机基础知识概述,第1章 单片机基础知识概述,第1章 单片机基础知识概述,1.1 单片机概述1.2 单片机学习的预备知识1.3 Proteus软件简介 1、ISIS模块应用举例 2、ARE

18、S 模块应用举例,ISIS（Intelligent Schematic Input System）原理图设计与仿真平台，它用于电路原理图的设计以及交互式仿真。ARES（Advanced Routing and Editing Software）高级布线和编辑软件平台，它用于印制电路板的设计，并产生光绘输出文件。,Proteus由两个设计平台组成：,1. ISIS模块应用举例,基于80C51单片机的计数显示器电路原理图，其功能是对按键BUT的按压次数进行统计，并将结果显示出来。,（1）启动ISIS,（2）绘制电路原理图,（3）输入单片机汇编程序,（4）进行源代码调试,（5）仿真运行,2. ARE

19、S 模块应用举例,在前述计数显示器电路原理图的基础上进行印刷线路板设计，并生成制版所需的电子文件。,器件布局,自动布线,（1）启动ARES,（2）元器件布局,导入电路原理图（自动、手动）,（3）元器件布线,生成节点连线（自动、手动）,（4）铺铜,填充线路板区间（正面、反面）,（5）三维效果图,（6）CADCAM输出,生成加工文件（丝印层、打孔层、元件层）,本章小结,1.单片机是将通用微计算机基本功能部件集成在一块芯片上构成的一种专用微计算机系统，可以作为众多小型对象的嵌入式微机单元。单片机的发展趋势是高集成度、高性能、高性价比、低功耗，8位的51内核单片机仍然是目前主流机型。 2.不同数制转换

20、和基本逻辑门电路是单片机学习所必需的基础知识，其中掌握二进制数的规律是关键。3.Proteus可仿真单片机及其外部电路的编程、调试和运行，直至PCB设计，整个设计过程简便直观，开发效率很高。,第1章 单片机基础知识概述,第2章 MCS-51单片机结构及原理,2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51的存储器结构 2.3单片机的复位、时钟与时序 2.4并行I/O口,2.1 MCS-51单片机结构 2. 1.1 MCS-51单片机的内部结构 2. 1.2 MCS-51引脚及功能2.2 MCS-51的存储器结构 2.3单片机的复位、时钟与时序 2.4并行I/O口,第2章 单片机结构及原理,

21、SCM将通用微计算机基本功能部件集成在一块芯片上构成的一种专用微计算机系统,SCM = CPU+RAM+ROM+I/O+T/C+INT+UART,第2章 单片机结构及原理,80C51=(18)CPU+128BRAM+4KBROM+ (216)T/C + (48)I/O + 1个UART+5个中断源,第2章 单片机结构及原理,80C51单片机的内部资源主要包括：,8位中央处理器（CPU）； 片内振荡器和时钟电路； 4KB片内程序存储器(ROM)； 128字节的片内RAM；4个8位双向I/O口；5中断源； 2个16位定时器/计数器； 1个全双工串行口；,第2章 单片机结构及原理,本节介绍下节介绍下

22、节介绍下节介绍下节介绍第5章介绍第6章介绍第7章介绍,单片机CPU = 控制器 + 运算器,第2章 单片机结构及原理,1、控制器,作用：统一指挥和控制计算机协调工作组成：程序计数器PC+指令译码器ID+数据指针DPTR +其它专用寄存器功能： (1)从存储器中取出下一条要执行的指令（取指） (2)对取出的指令进行识别（译码） (3)指挥运算器运算或控制数据传送（指挥）,第2章 单片机结构及原理,（1）程序计数器（Program CounterPC）,指令地址寄存器，永远存放着下一条指令的地址， PC的变化规律决定着程序的流程,第2章 单片机结构及原理,特点： 具有16位字长可寻址范围216（=

23、64KB） 具有自动加1功能（计数器）顺序运行程序功能 具有可被指令修改功能跳转运行程序功能 复位时，PC值为0 复位后程序从0开始运行,第2章 单片机结构及原理,（2）数据指针寄存器（Data Pointer DPTR）,16位字长，可寻址范围216(64KB)用于表示存储器数据地址的指针可拆为2个8位的独立寄存器DPL和DPH,35H,77H,F4H,94H,9EH,DPTR指针,xxH,xxH,xxH,xxH,xxH,ROM,RAM,DPL,DPH,第2章 单片机结构及原理,2、运算器,作用：对数据进行算术运算和逻辑操作组成：算术/逻辑部件ALU +累加器ACC+程序状态字寄存器PSW+

24、其它工作单元功能： (1)对暂存器中的数据进行运算 (2)结果保存在ACC中 (3)运行状态反映在PSW中,第2章 单片机结构及原理,（1）累加器（AccumulaterA）,累加器A是一个8位寄存器，用来存放操作数或中间运算结果； 通过暂存器与ALU相连；它是CPU中使用最频繁的寄存器。,第2章 单片机结构及原理,（2）程序状态字寄存器（Program State WordPSW）,PSW是一个8位的专用寄存器，用于存放程序运行过程中的各种状态信息。PSW中的各位信息通常是在指令执行过程中自动形成的，但也可以由传送指令加以改变。PSW各位的定义：,按位置定义的名称,按功能定义的名称,第2章

25、单片机结构及原理,（2）程序状态字寄存器（Program State WordPSW）,PSW是一个8位的专用寄存器，用于存放程序运行过程中的各种状态信息。PSW中的各位信息通常是在指令执行过程中自动形成的，但也可以由传送指令加以改变。PSW各位的定义：,按位置定义的名称,按功能定义的名称,第2章 单片机结构及原理,CY（PSW.7）进位标志在进行加或减运算时，如果操作结果最高位有进位或借位时，CY由硬件置“1”，否则清“0”。,用途：1、根据CY判断加减运算时有无进位或借位；2、在位操作中CY可作为位累加器用。,举例,第2章 单片机结构及原理,AC（PSW.6）辅助进位标志在进行加或减运算时

26、，如果操作结果的低四位数向高四位产生进位或借位时，将由硬件置“1”，否则清“0”。,举例,用途：1、根据AC判断加减运算时有无半进位或半借位；2、在BCD码调整运算中要用到AC标志,第2章 单片机结构及原理,F0（PSW.5）和F1（PSW.1）用户标志位可作为用户自行定义的一个状态标记,第2章 单片机结构及原理,RS1和 RS0（PSW.4和 PSW.3）工作寄存器组指针用于选择CPU当前工作寄存器组,第2章 单片机结构及原理,OV（PSW.2）溢出标志在有符号数运算或乘除运算中若有异常结果，OV置1，否则清0。根据运算过程中的D6和D7位的变化由硬件自动形成OV值,用途：判断有符号数运算或

27、乘除运算的结果是否正常。,第2章 单片机结构及原理,OV=C6Y C7Y=1 0=1,101111011100001011000011,正数的补码是它本身，负数的补码是除符号位外每位求反，然后末尾加1,OV=C6Y C7Y=1 1=0,111010111001010010010101,运算出错,运算正确,举例,举例,第2章 单片机结构及原理,P（PSW.0）奇偶标志位该位始终跟踪累加器A中含“1”个数的奇偶性如果A中有奇数个“1”，则P置“1”，否则置“0”,举例 若A=10011111，则P=0 若A=11000001，则P=1,用途：用于串行通讯中的数据校验，判断是否存在传输错误。,第2章

28、 单片机结构及原理,第2章 单片机结构及原理,2.1 MCS-51单片机结构 2. 1.1 MCS-51单片机的内部结构 2. 1.2 MCS-51引脚及功能2.2 MCS-51的存储器结构 2.3单片机的复位、时钟与时序 2.4并行I/O口,MCS-51系列单片机的封装方式与制造工艺有关，采用HMOS制造工艺的51单片机一般采用40只引脚的双列直插封装（DIPdual in-line package）,第2章 单片机结构及原理,MCS-51单片机除了采用DIP封装方式外，还采用44只引脚方形扁平封装（QFP quad flat package）方式，其中4只是无用的。,第2章 单片机结构及原

29、理,DIP引脚分布,电源及晶振引脚（共4只）控制引脚（共4只）输入/输出引脚 （共32只）,第2章 单片机结构及原理,（1）电源及晶振引脚,VCC(40脚)：+5V电源引脚VSS(20脚)： 接地引脚,XTAL1(19脚)；外接晶振引脚（内置放大器输入端）XTAL2(18脚)：外接晶振引脚（内置放大器输出端）,第2章 单片机结构及原理,（2）控制引脚,ALE/PROG(30)为地址锁存使能输出/ 编程脉冲输入,RST/VPD(9)为复位/ 备用电源引脚,PSEN(29)：输出访问片外程序存储器读选通信号,EA/ VPP (31)：外部ROM允许访问/ 编程电源输入,第2章 单片机结构及原理,（

30、3）并行I/O口引脚,共计48 = 32 个引脚，其中：P0.0P0.7（3932脚）P0口；P1.0P1.7（18脚）P1口；P2.0P2.7（2128脚）P2口；P3.0P3.7（1017脚）P3口。,P0P3是单片机对外联络的重要通道,第2章 单片机结构及原理,2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51的存储器结构 1.存储器划分方法 2 .程序存储器 3. 数据存储器2.3单片机的复位、时钟与时序 2.4并行I/O口,第2章 单片机结构及原理,计算机存储器地址空间的两种结构形式：普林斯顿结构和哈佛结构。,RAM和ROM统一编址,RAM和ROM分别编址,第2章 单片机结构及原理

31、,MCS-51系列单片机采用 哈佛结构，存储器配置如图 ：,共有四个物理存储空间，或三个逻辑存储空间。,第2章 单片机结构及原理,第2章 单片机结构及原理,2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51的存储器结构 1.存储器划分方法 2 .程序存储器 3. 数据存储器2.3单片机的复位、时钟与时序 2.4并行I/O口,作用：存放程序、表格或常数（非易失性掉电保存） 字长：8位数量：4KB,1KB=1024字节（0-03FFH）4KB=4096字节（0-0FFFH）8KB=8192字节（0-1FFFH） ,80C51的4KB片内ROM,第2章 单片机结构及原理,ROM的6个特殊存储器单元

32、引导程序跳转 0000H：复位后程序自动运行的首地址 0003H：外部中断0入口地址 000BH：定时器0溢出中断入口地址 0013H：外部中断1入口地址 001BH：定时器0溢出中断入口地址 0023H：串行口中断入口地址程序一般应安排在0030H地址以后,第2章 单片机结构及原理,a） 同时使用片内和片外ROM b）ROM地址分布,当EA引脚接高电平（开关接A点）时，4 KB以内的地址在片内ROM，大于4KB的地址在片外ROM中（图中折线），两者共同构成64KB空间；当EA引脚接低电平（开关接B点）时，片内ROM被禁用，全部64KB地址都在片外ROM中（图中直线）。,第2章 单片机结构及原

33、理,第2章 单片机结构及原理,2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51的存储器结构 1.存储器划分方法 2 .程序存储器 3. 数据存储器2.3单片机的复位、时钟与时序 2.4并行I/O口,作用：存放程序运行结果字长：8位数量：256B,30H,低128B（ 00H7FH ）为普通RAM区高128B （80HFFH）为特殊功能寄存器区,第2章 单片机结构及原理,(1) 低128字节的区域 工作寄存器区（00H-1FH）可位寻址区（20H-2FH） 用户RAM区（30H-7FH）,第2章 单片机结构及原理,区共有32个字节单元（00H1FH），分为4组，每组8个单元，命名为工作寄存器

34、R0R7)。任一时刻CPU只能选用一组工作寄存器为当前工作寄存器组。,当前工作寄存器组通过PSW中的RS1和RS0标志位（工作寄存器组指针）进行设置。,第2章 单片机结构及原理,注意：CPU复位后RS1和 RS0默认值为0，即默认第0组为当前工作寄存器组。,第2章 单片机结构及原理,利用Rn寄存器进行编程可以提高编程效率： 1）不必考虑存储单元的具体地址 2）可在同名Rn之间进行快速切换 3）寄存器寻址执行指令的速度快,寄存器（Register）与存储器（Memory）的概念：寄存器是指一些由与非门构成的结构，而Memory则由MOS管构成。寄存器访问速度快，但是所占面积大。而Memery所占

35、面积小，可以集成较大容量，但访问速度较慢。在51单片机中两者差别不大，甚至部分寄存器和存储器是重合的，如Rn与区RAM，SFR与高128字节RAM区。,第2章 单片机结构及原理,区共有16个字节单元（20H2FH），又可划分为128个位地址单元（ 00H 7FH），可按两种方式存取数据。,第2章 单片机结构及原理,例如，欲将地址(20H)中存放数 0111 0010B的最高位改为1， 而其余不变。,特点：位地址可以增强对数据处理的灵活性,方法1，用 数1000 0000B与(20H)的内容进行“或”运算 MOV A,20H ;先将 20H的内容传入A里 OR A,#80H ;再对A进行80H的

36、“或”运算方法2，直接针对最高位进行“置位”操作 SETB 07H ;07H为20H最高位的位地址,第2章 单片机结构及原理,区共有80个字节单元（ 30H7FH），是用户RAM区，但只能按字节进行数据存取操作。,在此区内用户可以作为为堆栈区和中间数据存储区。,第2章 单片机结构及原理,（2）高128字节RAM区,在80HFFH的高128字节RAM区中，离散地分布有21个特殊功能寄存器（Spetial Function Register)，又称为特殊功能寄存器区。,30H,第2章 单片机结构及原理,具有标准的SFR名称和符号、字节地址和位地址,前述的Acc、PSW、DPL、DPH等几个寄存器都

37、属于SFR，其余寄存器将在以后章节中结合应用进行介绍。,第2章 单片机结构及原理,字节地址末位是0或8的SFR，都具有位地址。,SFR之外的其它存储单元用户均不可用（系统留用）。,第2章 单片机结构及原理,2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51的存储器结构 2.3单片机的复位、时钟与时序 1.复位与复位电路 2.时钟电路 3. CPU时序2.4并行I/O口,第2章 单片机结构及原理,复位使单片机恢复原始默认状态的操作。,第2章 单片机结构及原理,复位条件,在RST/VPD引脚端出现满足复位时间要求的高电平状态，该时间等于系统时钟振荡周期建立时间再加2个机器周期时间（一般不小于10

38、ms）。,复位方式,上电复位 按键复位 复合复位,第2章 单片机结构及原理,第2章 单片机结构及原理,2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51的存储器结构 2.3单片机的复位、时钟与时序 1.复位与复位电路 2.时钟电路 3. CPU时序2.4并行I/O口,CPU微操作必须在统一的时钟控制下才能正确进行。,内部时钟方式,微调电容: C1、C2 30pF 晶振：石英晶体封裝,MCS-51时振荡频率为612MHZ。,外部时钟方式,第2章 单片机结构及原理,P1口的结构组成,P1.n = 1个锁存器 + 1个场效应管驱动器V + 2个三态门缓冲器,第2章 单片机结构及原理,P1口具有输出

39、、读引脚、读锁存器三种工作方式。,输出时： D端=1/Q=0V截止P1.n=1 D端=0/Q=1V导通P1.n=0读引脚时：P1.n读引脚三态门1内部总线读锁存器： Q端读锁存器三态门2内部总线,V,2,1,第2章 单片机结构及原理,V的状态会影响P1.n的状态： 如V导通P1.n电平0（钳位） 读引脚可能出错为正确读出P1.n引脚电平，需要读引脚前应先使T截止 令D=1/Q=0V截止读P1.n不会出错,可见，P1口作为输入口时是有条件的（应先写1），而输出时无条件，因此，称P1口为准双向口。,V,第2章 单片机结构及原理,第2章 单片机结构及原理,2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MC

40、S-51的存储器结构 2.3 单片机的复位、时钟与时序 2.4 并行I/O口 1、P1口 2、 P3口 3、 P0口 4、 P2口,P3口的结构组成,P3.n = 1个锁存器 + 2个三态缓冲器 + 1个第二功能控制单元 + 1个输出驱动单元,第2章 单片机结构及原理,P3口具有P1的三种工作方式 + 第二功能方式,输出时： D端=1Q=1V截止P1.n=1 D端=0Q=0V导通P1.n=0读引脚时：P1.n读引脚三态门1内部总线（需先写1）读锁存器： Q端读锁存器三态门2内部总线,3,4,1,2,第二输入功能,V,第二输出功能 = “1”(与非门开锁),第2章 单片机结构及原理,P3口的第二

41、功能方式：,输出时：第二输出功能 = 1与非门输出0V截止P3.n=1 第二输出功能 = 0与非门输出1V导通P3.n=0输入时：P3.n三态门4第二输入功能,D端 写 “1”(与非门开锁),（第二输出功能先写 “1”）,3,4,1,2,第二输入功能,V,第2章 单片机结构及原理,P3口第二功能定义,第2章 单片机结构及原理,第2章 单片机结构及原理,2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51的存储器结构 2.3 单片机的复位、时钟与时序 2.4 并行I/O口 1、 P1口 2、 P3口 3、 P0口 4、 P2口,P0口的结构组成,P0.n = 1个锁存器 + 2个三态缓冲器 +

42、1个输出控制电路（非门 X+与门A+电子开关MUX）+1个输出驱动电路（场效应管V2 +V1）,P0口既可以作为通用I/O口实现输入/输出功能，也可作为单片机地址/数据线实现外设扩展功能。,第2章 单片机结构及原理,漏极开路与上拉电阻的概念,封锁与门A0 地址/数据端与A输出无关,控制端=0MUX下通/Q与V1栅极直通,V2截止V1漏极开路,第2章 单片机结构及原理,为使漏极开路的V1有效，必须通过上拉电阻与电源接通，上拉电阻的阻值一般为4.710k。,注意：P1、P2、P3口无需外接上拉电阻（已有内部上拉电阻）,第2章 单片机结构及原理,P0口的通用IO工作方式（控制端=0）,输出时： D端

43、=1Q反端=0V1截止P0.n=1 D端=0Q反端=1V1导通P0.n=0读引脚时：P0.n读引脚三态门1内部总线（需要先写“1”）读锁存器： Q端读锁存器三态门2内部总线,第2章 单片机结构及原理,P0口的地址/数据分时复用方式（控制端=1）,“地址/数据” 端无条件输入/输出，是严格意义上的双向口“地址/数据”方式下没有漏极开路问题，无需外接上拉电阻,第2章 单片机结构及原理,第2章 单片机结构及原理,2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51的存储器结构 2.3 单片机的复位、时钟与时序 2.4 并行I/O口 1、P1口 2、 P3口 3、 P0口 4、 P2口,P2口的结构组

44、成,P2.n = 1个锁存器 + 2个三态缓冲器 + 1个输出控制单元 + 1个输出驱动单元,V,第2章 单片机结构及原理,P2口可以实现通用I/O口和地址输出口两种功能,输出时： D端=1Q端=1V截止P2.n=1 D端=0Q端=0V导通P2.n=0读引脚时：P2.n读引脚三态门内部总线（需要先写“1”）读锁存器： Q端读锁存器三态门内部总线,P2作为通用I/O口时（控制端=0）,V,第2章 单片机结构及原理,输出时：地址端=1V截止P2.n=1 地址端=0V导通P2.n=0,P2作为地址输出口时（控制端=1）,V,第2章 单片机结构及原理,P0P3小结,1. 结构,第2章 单片机结构及原理

45、,本章小结,1、单片机的CPU由控制器和运算器组成，在时钟电路和复位电路的支持下，按一定的时序工作。单片机的时序信号包括振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期。2、51单片机采用哈佛结构存储器，共有3个逻辑存储空间和4个物理存储空间。片内低128字节RAM中包含4个工作寄存器组、128个位地址单元和80个字节地址单元。片内高128字节RAM中离散分布有21个特殊功能寄存器。3、 P0P3口都可作为准双向通用I/O口，其中只有P0口需要外接上拉电阻；在需要扩展片外设备时，P2口可作为其地址线接口，P0口可作为其地址线/数据线复用接口，此时它是真正的双向口。,第2章 单片机结构及原理,第2章 单片

46、机结构及原理,2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51的存储器结构 2.3单片机的复位、时钟与时序 1.复位与复位电路 2.时钟电路 3. CPU时序2.4并行I/O口,时序是计算机指令执行时各种微操作在时间上的顺序关系，其作用是保证CPU中各种微操作有序运行。,（1）时序的概念,第2章 单片机结构及原理,时序定时单位共有4个参数：拍（振荡周期、时钟周期）P、状态周期S、机器周期、指令周期,一个状态（S）包含2个拍（P）;一个机器周期由6个S或12个P组成；一个指令周期约为14个机器周期。,第2章 单片机结构及原理,例：外接晶振为12MHz时，MCS-51单片机的四种时序周期的具体

47、值为：,更正：P.30,振荡周期 = 1/12 us状态周期 = 1/6 us机器周期 = 1 us指令周期 = 14 us,振荡周期 = 1/24 us状态周期 = 1/12 us机器周期 = 1 us指令周期 = 14 us,振荡周期是机器周期的1/12,正,误,（正）,机器周期是振荡周期的1/12,（误）,第2章 单片机结构及原理,第3章单片机的汇编语言与程序设计,3.1汇编语言概述 3.2指令系统简介 3.3汇编语言的编程方法,第3章单片机的汇编语言与程序设计,3.1汇编语言概述 1. 汇编语言指令格式 2.描述操作数的简记符号 3.寻址方式3.2指令系统简介 3.3汇编语言的编程方法

48、,第3章单片机的汇编语言与程序设计,汇编语言是用助记符形式表示指令的一种计算机语言, 其中助记符由约定的英文字母组成，而指令则是完成特定动作所需的指示和命令。汇编语言程序需要经过编译程序翻译成机器码，让计算机执行。汇编语言编程的优点是代码精炼、执行速度快，但不便于编写较复杂的程序。本章学习目的是了解汇编语言的规则，要求借助指令手册能读懂一般汇编程序。,一条汇编语言指令中最多包含四个区段，其一般格式为： 标号: 操作码 操作数 ;注释,汇编语言指令格式,第3章单片机的汇编语言与程序设计,标号区段由用户定义的16个字符组成，以英文字母开始（不区分大小写 ）,冒号结尾。,标号代表当前指令的首字节在存

49、储器单元中的存放地址，可以省略。,标号: 操作码 操作数 ;注释,第3章单片机的汇编语言与程序设计,操作数区段是指令要操作的对象。根据指令的不同功能，操作数可以是3个、2个、1个或没有操作数；操作数大于1时，操作数之间用英文逗号隔开，不区分大小写。,START: MOV A,#12H ;立即数12HA SETB P1.0 ;P1.01 CJNE A,R0, START ;若AR0,转START,举例：,第3章单片机的汇编语言与程序设计,3.1汇编语言概述 1. 汇编语言指令格式 2.描述操作数的简记符号 3.寻址方式3.2指令系统简介 3.3汇编语言的编程方法,单片机指令手册中，每条指令的操作

50、数都以简记符号表示。,第3章单片机的汇编语言与程序设计,操作数的简记符号,第3章单片机的汇编语言与程序设计,第3章单片机的汇编语言与程序设计,第3章单片机的汇编语言与程序设计,3.1汇编语言概述 1. 汇编语言指令格式 2.描述操作数的简记符号 3.寻址方式3.2指令系统简介 3.3汇编语言的编程方法,第3章单片机的汇编语言与程序设计,寻址方式寻找操作数所在地址单元的方式。,寻址方式越多，计算机的功能就越强。51单片机共有七种寻址方式：直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、立即寻址、变址寻址、位寻址、相对寻址。,可以先跳过这一节，待学完指令系统后再返回学习可能会易于理解。,第3章单片机的汇编语