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1、第一章 概论,一.什么是单片机：单片机的分类：二位单片机；四位单片机；八位单片机；十六位单片机.单片机的功能：实时控制系统的核心,硬件、软件、外设单片机是怎么工作的：复位程序计数器代码译码器、控制指令执行二进制数和电平的一一对应关系 二单片机开发系统：LY001单片机仿真开发系统介绍 硬件简介：,自主开发：单片机仿真开发系统,下位机实验箱,单片机开发系统,界面介绍功能介绍：1 编译1）写入程序2）程序调试3）在线仿真运行LY001单片机仿真开发系统的操作,第二章 MCS51系列单片机的结构,2.1 MCS51的结构和引脚2.2 8051单片机存储器结构及其用途2.3 并行I/O口2.4 时钟电
2、路2.5复位电路2.6思考题与习题,2.1.1 引脚定义及功能,8051单片机芯片采用40引脚，双列直插封装（DIP）方式引脚和逻辑符号如图2-1-2所示。其中某些引脚具有双重功能简要说明如下：,1电源引脚：,VCC（40脚）：供电电源+5V。VSS（20脚）：接地线。2时钟电路引脚。XTAL2（18脚）和XTAL1（19脚）。利用内部时钟电路时，XTAL1与XTAL2之间接一晶体振荡器，XTAL1为内部放大电路输入端，XTAL2为输出端。采用外部时钟时，对于HMOS型单片机，XTAL1接地，XTAL2端接外部输入时钟脉冲。而对于CHMOS型单片机XTAL1为驱动端，XTAL2悬空。,2.2存
3、储器结构及用途,存储器分为程序存储器和数据存储器两大类；程序存储器（ROM)：片内(EEPROM)片外数据存储器：随机存储器（RAM)：片内、片外 工作寄存器 特殊功能寄存器（SFR）这两大类存储器在物理上是分开的，在逻辑地址空间上是重叠的。,存储器地址空间示意图,地址：0000 H 02 存储单元 0001H 一个字节的 0005H 内容(八位),每个单片机包括：8位CPU。片内程序存储器ROM/EPROM（4KB/8KB）用以存放程序，原始数据和表格。(8031片内无ROM。)片内数据存储器RAM（128B/256B）用以存放可以读/写的数据，如中间结果以及欲显示的数据等。四个8位并行I/
4、O接口P0P3每个口既可以用作输入，也可以用作输出。两个定时器，既可以设置为计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时结果实现计算机控制。5个中断源。一个全双工UART（异步接收发送器）的串行I/O口用于实现单片机间或与微机的通信。片内时钟振荡器，具有最高时钟频率为12MHZ,存储器结构及用途,程序存储器用于存放程序及表格数据。在8051（AT89C51）片内有4KB的ROM（EPROM），且通过16位地址线可扩展64KB的EPROM。从前面所述，片内ROM和扩展ROM是统一编址的。当EA=1时。使用的是片内0000H0FFFH和片外1000HFFFFH的存储
5、器地址，当EA=0，则所有取指令操作均在外部程序存储器中进行。这时外部扩展的ROM可以从0000H开始编址。对8031单片机来说，由于片内无ROM。只能外部扩展程序存储器，并且从0000H开始编。,P11地址空间、P12位地址、P14特殊寄存器,作业1：,1.P0、P1、P2、P3四个均是_位的_口(填“串行”还是“并行”)。2.片内RAM可进行位寻址的空间位地址范围是_。3.MCS51的存储器空间配置从功能上可分为四种类型：_、内部数据存储器、_、外部程序存储器。4MCS51内部的SFR共有_个。5.存储器的地址范围是0000H0FFFH，它的容量为（）。（A）1KB(B)2KB(C)3KB
6、(D)4KB 68051单片机内有()个16位的定时/计数器，每个定时/计数器都有()种工作方式。(A)4,5(B)2,4(C)5,2(D)2,3 7写出五个特殊寄存器的名称及其主要用途。,单片机的程序,计算机的程序分为：文本文件和非文本文件；文本文件 编译 非文本文件 在计算机中可运行的非文本文件又称软件编程：程序员编写文本文件，也称源程序；源程序：由一行一行的语句（指令）组成；语句行必须严格按规定（语法）编写。指令：伪指令、可执行指令；单片机的语句行：标号：操作码助记符 目的操作数，源操作数，源操作数,第3章 MCS-51单片机指令系统,3.1 指令格式和寻址方式3.2 指令系统3.3 思
7、考题与习题,P26,3.1.1 指令格式,8051汇编语言指令由操作码助记符字段和操作数字段两部分组成。指令格式如下：标号：操作码助记符 目的操作数，源操作数，源操作数例如：MOV A，#34H标号 表示指令行所在位置，不能重复；操作码助记符是表示指令操作功能的英文缩写。每条指令均有操作码。例如，JBMOV、SETB等。操作数 数据、数据所在地址、数据存放的寄存器。源操作数、目标操作数之分；指令中的操作数可以是1个2个或3个，有些指令可能没有操作数。操作数与操作数之间以“，”分隔。操作码与操作数之间以空格“”为分隔。操作码与操作数都有对应的二进制代码，指令代码由若干字节组成。对于不同的指令，指
8、令的字节数不同。8051指令系统中，有单字节双字节或三字节指令。下面分别加以说明。,单字节指令单字节指令中的8位二进制代码既包含操作码的信息，也包含操作数的信息。这种指令有两种情况。指令码中隐含着对某一寄存器的操作。例.INC DPTR由于操作的内容和唯一的对象DPTR寄存器，只用8位二进制代码表示，其机器码为A3H。由指令码中的rrr三位的不同编码指定某一个寄存器。例如：INC ROINC R7指令。INC的代码0001，最低三位rrr的不同组合编码用来表示R0R7。(共有49条单字节指令),双字节指令操作码立即数或地址用一个字节表示操作码，另一个字节表示操作数或操作数所在的地址。其指令格式
9、为：(共有45条）,三字节指令操作码立即数或地址立即数或地址一个字节操作码，两个字节操作数，其格式如下：（共有17条）,3.1.2 寻址方式,获得操作数地址的方式称为操作数地址的寻址方式，简称为寻址方式。8051有以下7种寻址方式：一.立即寻址指令的操作数为8位或16位数据称作立即数，这种寻址方式称立即寻址。例：MOV A，#4AH；4AH送入A MOV DPTR，#3A45H这两条指令表示由“#”后表示的立即数传到目的操作数中。,P27七种寻址方式,二.直接寻址直接寻址时，指令中直接给出操作数的地址。这种寻址方式提供了访问内部数据存储器3种地址空间的方法：1).特殊功能寄存器地址空间。这是唯
10、一可寻址特殊功能寄存器的寻址方式；2).内部RAM的128个字节单元地址空间；3).位置地址空间；例：MOV A,35H属于直接寻址，表示将内部RAM 35H这个直接地址单元中内容传送到累加器中，即：表示为A(35H)，这里用括号来表示35H内存单元的内容。MOV A,P1(P1口)A。把SFR中P1口内容送A.直接寻址的地址占一字节，所以，一条直接寻址方式的指令至少占内存两个单元。,三.寄存器寻址寄存器寻址时，指令中指出某一寄存器，其内容用作操作数。以这种寻址方式对所选的当前工作寄存器R0R7进行数据操作。MOV R0,#30H；R030HMOV A,R0；A(R0)上述第一条指令执行的结果
11、。将立即数30H送入R0。第二条指令执行的结果，将A中的内容变为30H。这条指令属于寄存器寻址。,四.寄存器间接寻址 寄存器间接寻址是把指令中寄存器的内容作为操作数的地址，把该地址对应单元的内容作为操作数。这种寻址方式用于访问内部RAM和外部RAM。8051规定R0和R1为间接寄存器，它可寻址内部RAM的低位地址的128B单元内容。对于栈操作指令PUSH和POP，则用堆栈指针SP进行寄存器间接寻址。此外，还可采用数据指针（DPTR）作为间接寻址寄存器，寻址外部数据的64KB空间。例：MOV R0，#35H MOV 35H，#74H MOV A，R0最后一条指令是寄存器间接寻址指令，上述指令的功
12、能是将寄存器R0的内容35H作为地址，再将RAM中35H单元中的数据74H传送到A累加器中。,五.变址寻址8051单片机采用数据指针DPTR或PC为基地址寄存器，以累加器A作为变址寄存器，把二者的内容相加形成操作数的地址。例如（DPTR）=2000H，（A）=16H，（2016）=34H，执行 MOVC A，A+DPTR后，就是将地址为2016中内容34H传送到A累加器中，这种寻址方式适用读取程序存储器中的常数表。,六.相对寻址相对寻址用于相对转移的指令中，相对寻址是以程度计数器PC的当前值为基地址，与指令中给定的相对偏移量rel相加，把所得之和作为程序的转移地址。即目的地址，指令中相对偏移量
13、是一个8位带符号数，用补码表示。相对转移指令一般是2字节指令，所以目的地址=源地址+2+偏移量=（PC+2）+rel例如：指令在1000H地址中有一条指令 1000H：JC 78H；若CY=1，则：目的地址（PC）=1000+2+（78）补=107AH；若CY=0，顺序执行 PC=1000+2=1002H由于相对偏移量rel是一个8位带符号数，用补码形式表示。例：1000H：JC 82H（82H）=7EH 目的地址=1000H+27EH=F84H从上述例子可见，程序转移范围在相对PC当前值的+127128个字节单元之间。在实际应用中经常需要根据已知的源地址和目的地址计算偏移量rel。rel=目
14、的地址（源地址+2）补 执行指令 例如：1000H：JC rel 转移到F84H处 问：rel=？rel=F84H（1000H+2）补=（7E）补=82H此外也有一些是三字节的相对转移指令（如：CJNE，A direct,rel），即10执行完这条指令后，当前的PC值应该为本指令首字节所在单元的地址值加3，所以偏移量为 rel=目的地址（源地址+3）,七位寻址 P298051单片机中可以作为位寻址的区域有二个：一个是在内部RAM的20H2FH的16个单元。每单元8位共计128位。另一个是字节地址能被8整除的特殊功能寄存器。所谓位寻址就是对位地址空间的每个位进行位传送、位状态控制。位逻辑运算等。
15、例如：MOV C，08H；C（08H）其功能是：把内部RAM的21H中的D 0 位（位地址为08H）的内容传送到CY中。,3.2 指令系统 P29,指令系统指一台计算机所能执行的全部指令的集合。MCS-51单片机 单片机的指令系统功能较强。其汇编语言指令有42种操作码助记符，各种操作码助记符与各种寻址方式组合得到111种指令，其中单字节49条，双字节指令45条和17条3字节指令。若按指令执行时间分类，有64条单周期指令，45条双周期指令和2条4周期指令。MCS-51指令系统可分为五大类：数据传送指令（28条）算术运算指令（24条）逻辑运算指令（25条）控制转移指令（22条）位操作指令（12条）
16、共111条,寻址空间及符号注释,表3-2-1 寻址空间,符号注释Rn（n=07）：指当前工作寄存器组的工作寄存器R0R7。Ri（i=0，1）：“”为寄存器间址符，以寄存器R0或R1作间接寻址。DPTR：以数据指针DPTR的内容（16位）为地址的间接寻址，用于对外部RAM 64K地址空间寻址。#data：8位立即数，“#”后表示的是立即数，而不是地址。#data16：16位立即数。direct：8位片内RAM单元（包括SFR）的直接地址。add r11：11位目的地址，用于ACALL和AJMP指令中，目的地址必须在与下条指令地址位于同2KB区的程序存储器地址空间。add r16：16位目的地址，
17、用于LCALL和LJMP指令中，可使程序在64KB程序存储器地址空间的任何单元。rel：补码形式的8位地址偏移量，以下条指令第一字节地址为基值，地址偏移量在-128+127范围内。/bit：位操作，表示光对该位中的内容取反然后再参与运算，但不改变该位中的内容。“/”为取反符。“bit”是位地址。,作业2,1.任何程序总是由三种基本结构组成：顺序、分支和_。,2.MCS-51指令系统主要有哪几种寻址方 式？试举例说明。3.请说明下面符号地址代表的意义：Rel；addr11；addr16；direct；#data,3.2.2 数据传送指令,8051为用户提供了极其丰富的数据传送指令，功能很强这类指
18、令是把源操作数中的数据传送到目的操作数中去，而源操作数中的内容不改变，在应用程序中，传送指令占据很大的比例。1.对内部RAM和SFR的一般数据传送指令 P302.堆栈操作指令 P333.字节交换指令 P344.累加器与外部传送指令 P355.累加器A与程序存储器的传送指令(查表指令)P36,表3-3-2 内部RAM和SFR的数据传送指令,3.2.3算术运算指令 P37,所谓算术运算指令包括加减乘除，基本四则运算，一般在双操作数加、带进位加和带借位减的操作里，累加器A的内容为第一操作数，并将操作后的中间结果存放在A中，第二操作数，可以是立即数，工作寄存器内容，寄存器Ri间接寻址字节或直接寻址字节
19、。指令的执行结果将使程序状态字PSW中的进位CY、半进位AC和溢出位OV置位或恢复，只有加1和减1指令不影响这些标志，乘除指令不影响AC标志位，PSW中的奇偶性标志P总是表示累加器A的奇偶性。,1.加法指令 P38,2.带借位减法指令 P39,3.乘法指令 P40,4.除法指令 P40,5.加1指令 P40,6.减1指令 P41,7.十进制调整指令 P41,十进制调整指令举例 P42,例：如果(A)=65H；表示十进制数65的压缩BCD码(R2)=78H；表示十进制数78的压缩BCD码 ADD A，R2 DA A指令执行情况如下：A=0 1 1 0 0 1 0 1+)R2=0 1 1 1 1
20、0 0 0-1 1 0 1 1 1 0 1+)0 1 1 0 0 1 1 0；加6调整，自动完成 1 0 1 0 0 0 0 1 1 结果：（A）=43H，CY=1 相当于十进制143。,此类指令影响标志位！。1.加法指令 P38 2.带借位减法指令 P39 3.乘法指令 P40 4.除法指令 P40 5.加1指令 P40 6.减1指令 P41 7.十进制调整指令 P41,作业3,1.MOV DPTR，#data16的作用是用来设定_。2.MCS-51的指令按其功能可分为五大类：_、_、逻辑运算类指令、位操作指令、控制转移指令。3.MOVX A,R0指令中，源操作数采用（）寻址方式。4 A7H
21、和5BH两个立即数相加后，和为（），（CY）是（）。（A）1CH，0(B)C1H，0(C)02H，1(D)C1H，1,5.8031单片机中，将累加器A中的数送入外RAM的40H单元，可执行的指令（）。(A)MOV R1,40H(B)MOV R1,#40H MOVX R1,A MOVX R1,A(C)MOVX 40H,A(D)MOV R1,#40H MOVX R1,A 6.已知累加器A的数值为98H，它与0FAH相加，相加后会影响标 志位CY、AC和OV位。各个位的值是（）。(A)0、0、0(B)1、0、1(C)1、1、1(D)1、1、0 7.已知（R0）=20H,(20H)=10H,(P0)=
22、30H,(R2)=20H,执行如下 程序段后(40H)=MOV R0,#11H MOV A,R2 ADD A,20H MOV PSW,#80H SUBB A,P0 MOV 40H,A,3.2.4 逻辑运算指令,逻辑运算指令包括逻辑与、或、异或、清除、求反、移位等操作，这类指令的操作数都是8位，共25条逻辑操作指令。1.累加器清0，取反，移位和半字交换指令 P422.逻辑与指令 P43(按位，有0即为0)3.逻辑或指令 P44(按位，有1即为1)4.逻辑“异或”指令 P45(按位，相同为0)读修改写指令,1.累加器清0，取反，移位和半字交换指令,2.逻辑与指令,3.逻辑或指令,4.逻辑“异或”指
23、令,3.2.6位操作指令 P55,MSC-51单片机具有丰富的位操作指令。可以完成以位变量为对象的传递、运算、控制、转移等操作。在位操作中以位累加器（借用进位标志CY）为中心展开，位操作指令的操作对象是内部RAM的位寻址区，即字节地址为20H2FH单元中连续的128位（位地址为00H7FH），以及SFR中可以进行位寻址的各位。见表2.4，表2.5。位操作指令见表3.26。,表3-2-26 位操作指令,作业4,1.CJNE，rel属于五大类指令中的_类指令，其操作码助记符含义是_。2 若（A）=86H，（PSW）=80H，则执行RRC A指令后（A）=（）（A）C3H(B)B3H(C)0DH(D
24、)56H3.已知(R0)=20H,(20H)=36H,(21H)=17H,(36H)=34H,执行过程如下：MOV A,R0 MOV R0,A MOV A,R0 ADD A,21H ORL A,#21H RL A MOV R2,A 则执行结束（R0）=(R2)=4.执行下面一段程序；MOV SP,#60H PUSH A MOV A,#10H PUSH B MOV B,#01H POP A POP B A,B的内容是：(A)=(B)=,3.2.5 控制转移指令,单片机在执行指令的过程中，有时因为操作的需要，程序不能按顺序逐条执行指令，而是根据条件（标志），需要改变程序运行方向，即将程序跳转到某个
25、指定的地址再顺序执行下去，某些指令具有修改程序计数器PC的功能，因此PC的内容是将执行的下一条指令的地址。8051单片机有丰富的转移类指令（17条），包括无条件转移指令，条件转移指令，调用指令及返回指令条。,1.无条件转移指令,无条件转移指令，当程序执行到无条件转移指令时，移到指令所提供的地址处执行，这类指令回有以下4条：P46,例3-24：根据累加器A中命令键键值，设计命令键操作程序入口跳转表。CLR C RLC A MOV DPTR，#JPTAB JMP A+DPTR JPTAB：AJMP CCS0 AJMP CCS1 AJMP CCS2 CCS0：CCS1：CCS2：当（A）=00H，转
26、移到CCS0，当（A）=01H时散转到CCS1，（A）=02H时散转到CCS2，由于AJMP是双字节指令，散转前A 中键值应先乘2。,2。条件转移指令 P49,比较转移指令 P51,4.循环转移 P52,5.调用子程序指令 P52-53,6.子程序返回指令 P54,空操作 NOP 00000000 1指令,作业5,1判断下列各题，正确的打“”，错误的打“”(1).MOV 20H,R1（）(2).ADDC A,2030H（）(3).CLR A（）(4).MOVX 40H,#30H（）(5).ORG 3000H（）(6).MOVC A+PC,A（）(7).MOVX A,2000H（）(8).DJN
27、Z#data,rel（）(9).INC R5（）(10).DEC DPTR（）(11).MOV R1,R2（）(12).SWAP R1（）(13).SETB 2000H（）(14).JZ A,LOOP（）(15)DA R2(),例3-25：二数相加若和不等于零则和取反，若和为零则将 20单元清零。,ADD A，R0 JNZ NEQ MOV 20H，ANEQ：CPL A例3-27：判（00H）位，若（00H）1，则（A）+1A，若（00H）=1，则（A）A，编制一个程序。sEX:JNB 00H，NEQ CPL A SJMP sENDNEQ：INC AsEND：RET,例3-28：编写一程序完成计算I 并将结果送入（20H）中.DEL1:MOV R2，#09H；置循环次数 MOV A，#00H；置初值 MOV R1，#00HLOOP：INC R1 ADD A，R1；两数相加 DJNZ R2，LOOP；次数没完成转移 RET,
