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类型李朝青单片机原理及接口技术 (第3版) 李朝青 1--10 ppt课件.ppt

  • 上传人:HR专家
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  • 上传时间:2019-04-03
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    李朝青单片机原理及接口技术 (第3版) 李朝青 1--10 ppt课件.ppt
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    1、,单片机原理及接口技术,单击此处添加标题,目 录,第1章 微机基础知识第2章 89C51单片机硬件结构和原理第3章 指令系统第4章 汇编语言程序设计知识第5章 中断系统第6章 定时器及应用第7章 89C51串行口及串行通信技术第8章 单片机小系统及扩展第9章 应用系统配置及接口技术第10章 系统实用程序,第一章 微机基础知识,1.1 微处理器、微机和单片机的概念 1.2 常用数制和编码 1.3 数据在计算机中的表示 1.4 89C51单片机 1.5 思考题与习题,1.1 微处理器、微机和单片机的概念,Back,1.1.2 存储器和输入输出接口,1.1.1 微处理器(机)的组成,概念,1、微处理

    2、器,3、单片机,2、微型计算机,微处理器(Microprocessor),是小型计算机或微型计算机的控制和处理部分。又称中央处理单元CPU(Central Processing Unit)。,微型计算机(Microcomputer,简称微机 MC)是具有完整运算及控制功能的计算机。,包括,微处理器(CPU),如图1-1所示。,存储器,接口适配器(输入输出接口电路),输入/输出(I/O)设备。,图1-1 微机的组成,微处理器由控制器、运算器和若干个寄存器组成; /设备与微处理器的连接需要通过接口适配器(即/接口); 存储器是指微机内部的存储器(RAM、ROM和EPROM等芯片)。,单片机(Sin

    3、gle-Chip Microcomputer)是将微处理器、一定容量RAM和ROM以及I/O口、定时器等电路集成在一块芯片上,构成单片微型计算机。,微处理器 RAM ROM I/O口 定时器,单片微型计算机,Back,1.1.1 微处理器(机)的组成,Back,1、运算器,2、控制器,3、CPU中的主要寄存器,计算机的模型,微处理单元与存储器及I/O接口组成的计算机模型如 图1-2所示。 图中只画出CPU主要的寄存器和控制电路,并且假设所有的计数器、寄存器和总线都是8位宽度。 ALU、计数器、寄存器和控制部分除在微处理器内通过内部总线相互联系以外,还通过外部总线和外部的存储器和输入/输出接口电

    4、路联系。 外部总线一般分为数据总线、地址总线和控制总线,统称为系统总线。 存储器包括RAM和ROM。 微计算机通过输入/输出接口电路可与各种外围设备联接。,图1-2 一个计算机模型,1、运算器,Back,1)、组成,2)、作用,3)、ALU的两个主要的输入来源,4)、运算器的两个主要功能,1)运算器的组成,算术逻辑单元(简称ALU),Back,运算器,累加器,寄存器,2)运算器的作用,是把传送到微处理器的数据进行运算或逻辑运算。,举例,ALU可对两个操作数进行加、减、与、或、比较大小等操作,最后将结果存入累加器。,ALU执行不同的运算操作是由不同控制线上的信息所确定的。,Back,例如:两个数

    5、(7和9)相加,在相加之前,操作数9放在累加器中,7放在数据寄存器中,执行两数相加运算的控制线发出“加”操作信号,ALU即把两个数相加并把结果(16)存入累加器,取代累加器前面存放的数9。,Back,3)ALU的两个主要的输入来源,输入来源,数据寄存器,累加器,Back,4)运算器的两个主要功能,(1)执行各种算术运算。,(2)执行各种逻辑运算,并进行逻辑测试。如零值测试或两个值的比较。,Back,2、控制器,1)、控制器的组成,2)、控制器的作用,3)、控制器的主要功能,Back,Back,控制器的组成,程序计数器,指令寄存器,指令译码器,时序产生器,操作控制器,1)控制器的组成,2)作用,

    6、它是发布命令的“决策机构”,即协调和指挥整个计算机系统的操作。,Back,3)控制器的主要功能,对指令进行译码或测试,并产生相应的操作控制信号,以便启动规定的动作。,指挥并控制CPU、内存和输入/输出设备之间数据流动的方向。,从内存中取出一条指令,并指出下一条指令在内存中的位置。,Back,3、CPU中的主要寄存器,1)累加器(A),2)数据寄存器(DR),3)指令寄存器(IR),4)指令译码器(ID),6)地址寄存器(AR),5)程序计数器(PC),Back,1)累加器(A),Back,在算术和逻辑运算时,它具有双重功能:运算前,用于保存一个操作数;运算后,用于保存所得的和、差或逻辑运算结果

    7、。,累加器是微处理器中最繁忙的寄存器。,2)数据寄存器(DR),数据(缓冲)寄存器(DR)是通过数据总线(DBUS)向存储器(M)和输入/输出设备I/O送(写)或取(读)数据的暂存单元。,Back,3)指令寄存器(IR),指令寄存器用来保存当前正在执行的一条指令。,当执行一条指令时先把它从内存取到数据寄存器中,然后再传送到指令译码器中。,Back,4)指令译码器(ID),指令分为操作码和地址码字段,由二进制数字组成。当执行任何给定的指令,必须对操作码进行译码,以便确定所要求的操作。,指令寄存器中操作码字段的输出就是指令译码器的输入。,操作码一经译码后,即可向控制器发出具体操作的特定信号。,Ba

    8、ck,5)程序计数器(PC),通常又称为指令地址计数器。,在程序开始执行前,必须将其起始地址,即程序的第一条指令所在的内存单元地址送到PC。,当执行指令时,CPU将自动修改PC的内容,使之总是保存将要执行的下一条指令的地址。,由于大多数指令都是按顺序执行的,所以修改的过程通常是简单的加1操作。,Back,6)地址寄存器 (AR),地址寄存器用来保存当前CPU所要访问的内存单元或I/O设备的地址。,因为内存(I/O设备)和CPU之间存在着速度上的差别,所以必须使用地址寄存器来保存地址信息,直到内存(I/O设备)读/写操作完成为止。,Back,1.1.2 存储器和输入输出接口,1、存储器,2、I/

    9、O接口及外设,Back,1、存储器,如图1-4所示。 地址总线、数据总线和若干控制线把存储器和微处理器连接起来。 存储器从CPU接收控制信号,以确定存储器执行读/写操作。 地址总线将8位地址信息送入地址译码器,地址译码器的输出可以确定唯一的存储单元。 数据总线用来传送存储器到CPU或CPU到存储器的数据信息。,Back,图1-4 随机存取存储器,2、I/O接口及外设,每个外设与微处理器的连接必须经过接口适配器(I/O接口)。 每个I/O接口及其对应的外设都有一个固定的地址,在CPU的控制下实现对外设的输入(读)和输出(写)操作。,Back,1.2 常用数制和编码,Back, 1.2.1 数制及

    10、数制间转换 1.2.2计算机中常用编码, 1.2.1 数制及数制间转换,Back,1. 数制计数的进位制 2、不同数制之间的转换,1. 数制计数的进位制,Back,1.二进制:是“0”和“1”这样的数、逢2进位。按权展开时权的基数为2。用后缀字母“B”表示。 如:1001=123+022+021+120 =9(十进制数) 2.十进制:是“0”“9”之间的数、逢10进位。按权展开时权的基数为10。用后缀字母“D”表示。 如:1135=1103+1102+3101+5100 3.十六进制:是“0”“9”,“A,B,C,D,E,F”之间的数、逢16进位。按权展开时权的基数为16。用后缀字母“H”表示

    11、。 如:1C5H=1162+12161+5160 =453D,2、不同数制之间的转换,Back,1、二进制、十六进制转化成十进制: 将二、十六进制数按权展开相加即为相应的十进制数。 如:1101=123+122+021+120 =13D 如:1FH=1161+15160 =31D 2、十进制转换成二进制数: 将十进制数除2取余,商为0止余数倒置。 如:11D=1011B 3、十进制转换成十六进制数: 将十进制数除16取余,商为0止余数倒置。 如:100D=64H 4、二进制转换成十六进制数: 将二进制数以小数点为界四位一分,不足补0,用一位十六进制数代替四位二进制数。 如:1 0011 110

    12、0 B=0001 0011 1100 B= 13C H 5、十六进制转换成二进制数: 将十六进制数以小数点为界,用四位二进制数代替一位十六进制数。 如:D4E H=1101 0100 1110 B, 1.2.2 计算机中常用编码,Back,BCD(Binary Coded Decimal)码二十进制码 ASCII(American Standard Code for Information Interchange)码,1. BCD(Binary Coded Decimal)码二十进制码,Back,BCD码是一种二进制形式的十进制码,也称二十进制码。它用4位二进制数表示1位十进制数,最常用的是8

    13、421BCD码,见表1-2。8421BCD码用0000H1001H代表十进制数09,运算法则是逢十进一。8421BCD码每位的权分别是8,4,2,1,故得此名。 例如,1 649的BCD码为0001 0110 0100 1001。,表 1-2 8421 BCD码表,Back,2. ASCII(American Standard Code for Information Interchange)码,Back,ASCII码是一种字符编码,是美国信息交换标准代码的简称,见表1-3。它由7位二进制数码构成,共有128个字符。 ASCII码主要用于微机与外设通信。当微机与ASCII码制的键盘、打印机及C

    14、RT等连用时,均以ASCII码形式进行数据传输。 例如,当按微机的某一键时,键盘中的单片机便将所按的键码转换成ASCII码传入微机进行相应处理。,Back,表 1-3 ASCII码字符表, 1.3 数据在计算机中的表示,Back, 1.3.1 有符号数 1.3.2 无符号数, 1.3.1 有符号数,有符号的8位二进制数用最高位D7表示数的正或负, 0代表“+”,1代表“-”, D7称为符号位,D6D0为数值位。,Back,上述的8位带符号二进制数又有3种不同表达形式,即原码、反码和补码。 在计算机中,所有有符号数都是以补码形式存放的。,Back,1. 原码一个二进制数,用最高位表示数的符号,其

    15、后各位表示数值本身,这种表示方法称为原码。 原码的表示范围是-127+127 例如: X=+1011010B X原=01011010B; X=-1011010B X原=11011010B 2. 反码正数的反码与原码相同。符号位一定为0,其余位为数值位。负数的反码符号位为1,数值位将其原码的数值位逐位求反。反码的表示范围是-127+127 例如: X=-1011010B X 原=11011010B X 反=10100101B,3. 补码 正数的补码与原码相同。 负数的补码符号位为1,数值位将其原码的数值位逐位求反后加1,即负数的反码加1。 补码的表示范围是-128+127 例如:X=-10110

    16、10B X 补=10100110B 通常计算机中的数用补码表示,用补码进行运算。一个很明显的优点是减法可以用补码的加法来运算。 这里还要特别提示“溢出”的概念。溢出与进位不同,溢出是指有符号数的运算结果超出了数-128+127的表示范围,破坏了符号位。,Back,4 机器数与真值 机器数: 计算机中以二进制形式表示的数。 真值: 机器数所代表的数值。 例如,机器数10001010B,它的真值为138(无符号数)-10(原码)-117(反码)-118(补码) 【例15】怎样根据真值求补码,或根据补码求真值? 答: 只有两种求补码的方法: 一是求负数的补码,用绝对值“取反加1”来求补码; 二是求负

    17、数(补码)的真值,可先将该补码数用“取反加1”的方法得到其绝对值,再在绝对值前添加一负号。,Back,无符号的8位二进制数没有符号位,从D7D0皆为数值位,所以8位无符号二进制数的表示范围是0+255。8位二进制数码的不同表达含义见表1-4 。,Back, 1.3.2 无符号数,Back,表 1-4 数的表示方法,Back,Back, 1.4 89C51单片机,Back,51系列单片机有多种型号的产品,如普通型(51子系列)80C51、80C31、87C51和89C51等,增强型(52子系列)80C32、80C52、87C52和89C52等。它们的结构基本相同,其主要差别反映在存储器的配置上。

    18、 80C31片内没有程序存储器, 80C51内部设有4 KB的掩膜ROM程序存储器。 87C51是将80C51片内的ROM换成EPROM, 89C51则换成4 KB的闪速E2PROM。 51增强型的程序存储器容量为普通型的2倍。 通常以8C51代表这一系列的单片机, 其中=0掩膜ROM= 7EPROM/OTPROM= 9Flash ROM,Back, 1.4 89C51单片机,Back,89系列单片机已经在片内增加4 KB或8 KB的Flash ROM,而且整个89C51/89C52芯片比87C51便宜得多。所以现在已经没有人使用80C31或87C51开发产品了。单片机是典型的嵌入式系统,从体

    19、系结构到指令系统都是按照嵌入式应用特点专门设计的,能最好地满足面对控制对象、应用系统的嵌入、现场的可靠运行以及非凡的控制品质要求。因此,单片机是发展最快、品种最多、数量最大的嵌入式系统。嵌入式系统与单片机已深入到国民经济众多技术领域,从天上到地下,从军事、工业到家庭日常生活。在人类进入信息时代的今天,难以想像,没有单片机的世界将会怎样!本教程以ATMEL、PHILIPS和SST等公司的89系列单片机中的AT89C51/P89C51/SST89E554(以下简称为89C51)为典型机,讲述单片机的硬件结构、原理、接口技术、编程及其应用技术。舍弃80C31扩展EPROM的传统模式,而依据目标任务选

    20、择所需不同档次(片内不同存储器容量)的89系列单片机。,Back, 1.5 思考题与习题,Back,1. 什么是微处理器、CPU、微机和单片机? 2. 单片机有哪些特点? 3. 微型计算机怎样执行一个程序? 4. 将下列各二进制数转换为十进制数及十六进制数。 11010B 110100B 10101011B 11111B 5. 将下列各数转换为十六进制数及ASCII码。129D 253D 01000011BCD 00101001BCD 6. 将下列十六进制数转换成二进制数和十进制数。 5AH 0AE7.D2H 12BEH 0A85.6EH 7. 将下列十进制数转换成8421BCD码。 22 9

    21、86.71 1234 678.95,Back, 1.5 思考题与习题,Back,8. 什么叫原码、反码及补码? 9. 已知原码如下,写出其补码和反码(其最高位为符号位)。 X原=01011001 X原=00111110 X原=11011011 X原=11111100 10. 当微机把下列数看成无符号数时,它们相应的十进制数为多少?若把它们看成是补码,最高位为符号位,那么相应的十进制数是多少? 10001110 10110000 00010001 01110101,1.李朝青. 单片机原理及接口技术(简明修订版). 北京:北京航空航天大学出版社,1999 2.李朝青. 单片机学习辅导测验及解答讲

    22、义. 北京:北京航空航天大学出版社,2003 3.李朝青. 单片机&DSP外围数字IC技术手册. 北京:北京航空航天大学出版社,2002 4.何立民. 单片机高级教程. 北京:北京航空航天大学出版社,1999 5.何立民. I2C总线应用系统设计. 北京:北京航空航天大学出版社,2004 6.张俊谟. 单片机中级教程. 北京:北京航空航天大学出版社,1999 7.张迎新,等. 单片机初级教程. 北京:北京航空航天大学出版社,1999 8.余永权. Flash单片机原理及应用. 北京:电子工业出版社,1997 9.潘琢金,等. C8051F高速SOC单片机原理及应用. 北京:北京航空航天大学出版

    23、社,2002 10.李刚. ADC8系列单片机原理与应用技术. 北京:北京航空航天大学出版社,2002 11.李群芳,等. 单片微型计算机与接口技术. 北京: 电子工业出版社,2001 12.朱定华,等. 单片微机原理与应用. 北京:清华大学出版社,北京:北方交通大学出版社,2003 13.李维祥. 单片机原理与应用. 天津:天津大学出版社,2001 14.肖洪兵,等. 跟我学用单片机. 北京:北京航空航天大学出版社,2002 15.钱逸秋. 单片机原理与应用. 北京:电子工业出版社,2002,参考资料,2.1 89C51单片机芯片内部结构及特点,2.2 89C51单片机引脚及其功能,2.3

    24、89C51单片机存储器配置,2.4 时钟电路及89C51CPU时序,2.5 复位操作,2.6 89C51单片机的低功耗工作方式,返回,第2章 89C51单片机的结构和原理,2.7 输出/输入端口结构,2.1 89C51单片机芯片内部结构及特点,2.1.1 89C51单片机的基本组成,2.1.2 89C51单片机芯片内部结构,返回,2.1.1 89C51单片机的基本组成,一、组成,二、89C51系列单片机的性能,返回,一、组成,89C51单片机结构框图 如 图2-1所示,返回,89C51单片机结构框图,89C51 CPU,振荡器和时序 OSC,64KB 总线 扩展控制器,数据存储器 256B R

    25、AM/SFR,216位 定时器/计数器,可编程I/O,程序存储器 4KB FLASH ROM,可编程全双工 串行口,外中断,内中断,控制,并行口,串行通信,外部时钟源,外部事件计数,返回,一、组成,1、一个8位 的微处理器CPU。,返回,用以存放可以读/写的数据,如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据等。,2、片内数据存储器(RAM128B/256B):,用以存放程序、一些原始数据和表格。,3、片内4kB程序存储器Flash ROM(4KB):,4、四个8位并行I/O(输入/输出)接口 P0P3:,每个口可以用作输入,也可以用作输出。,一、组成,返回,每个定时/计数器都可以设置成计数方式,

    26、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的结果 实现计算机控制。,5、两个或三个定时/计数器:,可实现单片机与单片机或其它微机之间串行通信。,6、一个全双工UART的串行I/O口:,但需外接晶振和电容。,7、片内振荡器和时钟产生电路:,8、五个中断源的中断控制系统。,9、具有节电工作方式:,休闲方式及掉电方式。,二、89C51系列单片机的性能,89C51单片机与8051相比,具有节电工作方式,即休闲方式及掉电方式。 以上各个部分通过片内8位数据总线(DBUS)相连接。 另外89C51是用静态逻辑来设计的,其工作频率可下降到0 Hz,并提供两种可用软件来选择的省电方

    27、式空闲方式(Idle Mode)和掉电方式(Power Down Mode)。在空闲方式中,CPU停止工作,而RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统都继续工作。此时的电流可降到大约为正常工作方式的15%。在掉电方式中,片内振荡器停止工作,由于时钟被“冻结”,使一切功能都暂停,故只保存片内RAM中的内容,直到下一次硬件复位为止。这种方式下的电流可降到15 A以下,最小可降到06 A。 89C51单片机还有一种低电压的型号,即89LV51,除了电压范围有区别之外,其余特性与89C51完全一致。 89C51/LV51是一种低功耗/低电压、高性能的8位单片机。它采用了CMOS工艺和高密度非易失性存储

    28、器(NURAM)技术,而且其输出引脚和指令系统都与MCS51兼容;片内的Flash ROM允许在系统内改编程序或用常规的非易失性存储器编程器来编程。因此89C51/LV51是一种功能强、灵活性高,且价格合理的单片机,可方便地应用在各种控制领域。,返回,2.1.2 89C51单片机芯片内部结构,一、结构图,二、结构组成,返回,一、结构图,由 中央处理单元(CPU)、存储器(ROM及RAM)和I/O接口组成。 89C51单片机内部结构如 图2-2所示。,返回,P0驱动器,P2驱动器,P0锁存器,P2锁存器,RAM地址寄存器,128BRAM,4KBROM,B寄存器,暂存器1,暂存器2,ACC,SP,

    29、程序地址寄存器,缓冲器,PC增1,PC,DPTR,中断、串行口和定时器,PSW,P1锁存器,P1驱动器,P3锁存器,P3驱动器,定时控制,指令寄存器,指令译码器,OSC,ALU,P0.0-P0.7,P2.0-P2.7,P3.0-P3.7,P1.0-P1.7,XTAL1 XTAL2,PSEN ALE EA RESET,89C51单片机 内部结构图,返回,运算器,控制器,存储器,I/O接口,P0驱动器,P2驱动器,P0锁存器,P2锁存器,RAM地址寄存器,128BRAM,4KBROM,B寄存器,暂存器1,暂存器2,ACC,SP,程序地址寄存器,缓冲器,PC增1,PC,DPTR,中断、串行口和定时器

    30、,PSW,P1锁存器,P1驱动器,P3锁存器,P3驱动器,定时控制,指令寄存器,指令译码器,OSC,ALU,P0.0-P0.7,P2.0-P2.7,P3.0-P3.7,P1.0-P1.7,XTAL1 XTAL2,PSEN ALE EA RESET,89C51单片机 内部结构图,返回,运算器,控制器,存储器,I/O接口,二、结构组成,(一)、中央处理单元(CPU),(二)、存储器,(三)、I/O接口,返回,1、中央处理单元(89C51CPU),1)运算器,返回,2)控制器,1)运算器,(1)8位的ALU:,返回,(2)8位累加器ACC(A):,(3)8位程序状态寄存器PSW:,(4)8位寄存器B

    31、:,(5)布尔处理器:,(6)2个8位暂存器:,1)运算器,可对4位、8位、16位数据进行操作。,返回,(1)8位的ALU:,1)运算器,(2)8位累加器ACC(A):,它经常作为一个运算数经暂存器2进入ALU的输入端,与另一个来自暂存器1的运算数进行运算,运算结果又送回ACC。,返回,1)运算器,指示指令执行后的状态信息供程序查询和判别用。,(3)8位程序状态寄存器PSW:,返回,1)运算器,(4)8位寄存器B:,在乘除运算时,用来存放一个操作数也用来存放运算后的一部分结果;如不能做乘除运算时,作为通用寄存器。,返回,1)运算器,(5)布尔处理器:,专门用于处理位操作的,以PSW中的C为其累

    32、加器。,返回,1)运算器,(6)2个8位暂存器:,ALU的两个入口处。,返回,2)控制器,(1)程序计数器PC(16位),(2)指令寄存器IR及指令译码器ID,(3)振荡器和定时电路,返回,(1)程序计数器PC(16位),由两个8位计数器PCH、PCL组成。 PC是程序的字节地址计数器,PC内容为将要执行的指令地址。 改变PC内容,改变执行的流向。 PC可对64KB的ROM直接寻址,也可对89C51片内RAM寻址。,返回,(2)指令寄存器IR及指令译码器ID,由PC中的内容指定ROM地址 取出来的指令经IR送至ID 由ID对指令译码产生一定序列的控制信号,以执行指令所规定的操作。,返回,(3)

    33、振荡器和定时电路,89C51单片机片内有振荡电路,只需外接石英晶体和频率微调电容(2个30pF左右),其频率范围为1.2MHz12MHz。该信号作为89C51工作的基本节拍即时间的最小单位。,返回,2、存储器,1)程序存储器(ROM),2)数据存储器(RAM),返回,1)程序存储器(ROM),89C51片内为4KB Flash ROM。 地址从0000H开始。 用于存放程序和表格常数。,返回,2)数据存储器(RAM),89C51RAM均为128B,地址为00H7FH。 用于存放运算的中间结果、数据暂存以及数据缓冲等。 这128B的RAM中有32个字节单元可指定为工作寄存器。 片内还有21个特殊

    34、功能寄存器(SFR),它们同128字节RAM统一编址,地址为80HFFH。后面详细介绍。,返回,3、I/O接口,89C51有四个8位并行I/O接口P0P3。 它们都是双向端口,每个端口各有8条I/O线。 P0-P3口四个锁存器同RAM统一编址,可作为SFR来寻址。,返回,2.2 89C51单片机引脚及其功能,2.2.1 89C51单片机引脚,2.2.2 89C51单片机引脚功能,返回,2.2.1 89C51单片机引脚,图2-3是 89C51/LV51的引脚结构图,有双列直插封装(DIP)方式和方形封装方式。,返回,图2-3 89C51/LV51的引脚结构,2.2.2 89C51单片机引脚功能,

    35、一、电源引脚:Vcc和Vss 二、时钟电路引脚:XTAL1和XTAL2 三、控制信号引脚RST、ALE、PSEN和EA 四、I/O端口P0、P1、P2和P3,返回,一、电源引脚:Vcc和Vss,1Vcc(40脚):电源端,为+5V。 2Vss(20脚):接地端。,返回,二、时钟电路引脚:XTAL1和XTAL2,XTAL2(18脚):接外部晶体和微调电容的一端;在89C51 片内它是振荡电路反向放大器的输出端,振荡电路的频率就是晶体固有频率。若需采用外部时钟电路时,该引脚输入外部时钟脉冲。89C51正常工作时,该引脚应有脉冲信号输出。,XTAL1(19脚):接外部晶体和微调电容的另一端;在片内它

    36、是振荡电路反向放大器的输入端,在采用外部时钟时,该引脚接地。,二、时钟电路引脚:XTAL1和XTAL2,返回,三、控制信号引脚: RST、ALE、PSEN和EA,RST/VPD(9脚): RST:复位信号输入端,高电平有效。当此输入端保持两个机器周期的高电平时,就可以完成复位操作。,RST/VPD(9脚): VPD :RST引脚的第二功能,备用电源输入端。当主电源Vcc 发生故障,降低到低电平规定值时,将+5V电源自动接入该引脚,为RAM提供备用电源,以保证RAM中的信息不丢失,使得复位后能继续正常运行。,三、控制信号引脚: RST、ALE、PSEN和EA,ALE/PROG(30脚): ALE

    37、:地址锁存允许信号端。正常工作时,该引脚以振荡频率的1/6固定输出正脉冲。CPU访问片外存储器时,该引脚输出信号作为锁存低8位地址的控制信号。它的负载能力为8个LS型TTL负载。,三、控制信号引脚: RST、ALE、PSEN和EA,ALE/PROG(30脚): PROG:是对片内带有4KB Flash ROM的89C51编程写入时的编程脉冲输入端。,三、控制信号引脚: RST、ALE、PSEN和EA,PSEN(29脚): 程序存储器允许信号输出端。 在访问片外ROM时,定时输出负脉冲作为读片外ROM的选通信号,接片外ROM 的OE端。 它的负载能力为8个LS型TTL负载。,三、控制信号引脚:

    38、RST、ALE、PSEN和EA,EA/Vpp(31脚): EA: 外部程序存储器地址允许输入端。 当该引脚接高电平时,CPU访问片内ROM并执行片内程序存储器中的指令,但当PC值超过0FFFH(片内ROM为4KB)时,将自动转向执行片外ROM中的程序。 当该引脚接低电平时,CPU只访问片外ROM并执行外部程序存储器中的程序。,三、控制信号引脚: RST、ALE、PSEN和EA,EA/Vpp(31脚): Vpp:对89C51片内 Flash ROM固化编程时,编程电压输入端(12-21V)。,三、控制信号引脚: RST、ALE、PSEN和EA,返回,四、I/O端口P0、P1、P2和P3,1、准双

    39、向 2、P0口 3、P1口 4、P2口 5、P3口,返回,1、准双向,当I/O口作为输入时,应先向此口锁存器写入全1, 此时该口引脚浮空,可作高阻抗输入。,返回,2、P0口:,漏极开路的8位准双向I/O口,每位能驱动8个LS型TTL负载。 P0口可作为一个数据输入/输出口; 在CPU访问片外存储器时,P0口为分时复用的低8位地址总线和8位数据总线。,返回,3、P1口:,带内部上拉电阻的8位准双向I/O端口,每位能驱动4个LS型TTL负载。,返回,4、P2口:,P2口:带内部上拉电阻的8位准双向I/O端口,每位能驱动4个LS型TTL负载。在CPU访问片外存储器时,它输出高8位地址。,返回,5、P

    40、3口:,带内部上拉电阻的8位准双向I/O端口,每位能驱动4个LS型TTL负载。P3口除作为一般I/O口外,每个引脚都有第二功能。,返回,表2-1 P3端口引脚与复用功能表,2.3 89C51存储器配置,2.3.1 89C51存储器分类 2.3.2 程序存储器地址空间 2.3.3 数据存储器地址空间,返回,2.3.1 89C51存储器分类,一、物理结构(哈佛结构) 二、用户角度,返回,片内程序存储器,片外程序存储器,片内数据存储器,片外数据存储器,一、物理结构(哈佛结构),89C51存储器,程序存储器ROM,数据存储器RAM,返回,二、用户角度,返回,如图2-4所示,二、用户角度,1、片内、外统

    41、一编址的64K程序存储器地址空间。CPU访问片内、片外ROM指令用MOVC。,返回,二、用户角度,2、64K的片外数据存储器地址空间。访问片外RAM指令用MOVX。,返回,二、用户角度,3、256字节的片内数据存储器地址空间。访问片内RAM指令用MOV。,返回,上述三个存储空间地址是重叠的,89C51的指令系统采用不同的数据传送指令符号。,2.3.2 程序存储器地址空间,一、用途: 二、编址: 三、寻址方式:,返回,一、用途:,用于存放编好的程序和表格常数。,返回,二、编址:,89C51片内Flash ROM的容量为4KB。地址为0000H0FFFH。 片外最多可扩至64KB ROM/EPRO

    42、M,地址为1000HFFFFH。 片内外统一编址。,返回,三、寻址方式:,1、当 EA=“1”时: 89C51的PC在00000FFFH范围内执行片内ROM中的程序,当指令地址超过0FFFH 后就自动转向片外ROM中取指令。,三、寻址方式:,2、当 EA=”0”时: 89C51片内ROM不起作用,CPU只能从片ROM/EPROM中取指令。可以从 0000H 开始寻址。由于8031片内不带ROM ,所以使用时必须 EA=”0”。,三、寻址方式:,3、89C51从片内ROM和片外ROM取指的速度相同。,三、寻址方式:,4、程序存储器的保留存储单元。如表2-2所示。,返回,表2-2 保留的存储单元,

    43、返回,三、寻址方式:,1、0000H0002H三个单元: 用作89C51上电复位后引导程序的存放单元。因为复位后PC的内容为0000H,CPU总是从0000H开始执行程序。将转移指令存放到这三个单元,程序就被引导到指定的程序存储器空间去执行。,返回,三、寻址方式:,(2)0003H002AH单元: 均分为五段,用作五个中断服务程序的入口。中断矢量地址表如表2-3所示。,返回,表2-3 中断矢量表,返回,2.3.3 数据存储器地址空间,一、用途: 二、片外RAM: 三、片内RAM:,返回,一、用途:,用于存放运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等。,返回,二、片外RAM:,地址:0000HFF

    44、FFH 寻址:用MOVX指令,返回,三、片内RAM:,(一)片内RAM地址空间 (二)低128字节RAM(00H7FH) (三)高128字节RAM(80HFFH): 特殊功能寄存器SFR区,返回,(一)片内RAM地址空间,寻址:用指令MOV最大可寻址256个单元。,返回,低128B(00H-7FH): 真正RAM区,高128B(80H-FFH): 特殊功能寄存器(SFR)区,地址:00H-FFH,如图2-5所示。,(二)低128字节RAM(00H7FH),1、工作寄存器区(00H1FH) 2、位寻址区(20H2FH) 3、用户RAM区(30H7FH),返回,1、工作寄存器区(00H1FH),由

    45、四组(32个)工作寄存器组成,每组8个寄存器(R0-R7),共占32个单元。见 表2-4。 通过程序状态寄存器 PSW中RS1、RS0两位设定来选择CPU的当前工作寄存器组。复位时,第0组为当前的工作寄存器。 若不需要四组,则其余可作为一般RAM单元。,返回,表2-4 工作寄存器地址表,返回,2、位寻址区(20H2FH),位寻址区有16个单元,每个单元8位,共128位。位地址为00H-7FH。 可用位寻址方式访问其各位。 RAM位寻址区位地址表如 表2-5所示。这些可寻址位,通过执行指令可直接对某一位操作,如置1、清0、判断转移等。 位寻址是89C51的一个重要特点。,返回,表2-5 RAM位

    46、寻址区位地址表,返回,3、用户RAM区(30H7FH),用于堆栈和数据缓冲。,返回,(三)高128字节RAM(80HFFH),返回,有21个特殊功能功能寄存器。见表 2-6 地址分布在80HFFH的RAM空间。 只能用直接寻址方式。 有11个具有位寻址能力。11个SFR的字节地址正好能被8整除。特殊功能寄存器的地址见表2-7。 部分特殊功能寄存器介绍,表2-7 特殊功能寄存器地址表,返回,表2-6 89C51系列单片机的特殊功能寄存器表,返回,部分特殊功能寄存器介绍,累加器ACC(E0H): 用A作为ACC的助记符。 用于存放第一个操作数及运算结果。,返回,部分特殊功能寄存器介绍,寄存器B(F

    47、0H): 在乘法指令中,B用于存放乘数和乘积的高8位。 在除法指令中用于存放除数和余数。 在其它指令中用作一般的寄存器或RAM单元。,返回,部分特殊功能寄存器介绍,PSW 程序状态寄存器(D0H): PSW包含了程序执行后的状态信息,供程序查询或判断用。 PSW的格式 PSW各位的含义,返回,返回,PSW的格式如下:,AC,CY,P,OV,RS0,RS1,F0,PSW (D0H),D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0,PSW各位的含义,(1)CY位(PSW.7):进(借)位标志位。 执行加法(减法)运算指令时,如运算结果最高位(D7)向前有进位(借位),CY=1;否则,CY=0。 在

    48、位操作指令中,CY位是布尔累加器,用C表示。,返回,PSW各位的含义,(2)AC位(PSW.6):半进位标志位(辅助进位标志)。 执行加法(减法)运算指令时,如运算结果的低半字节(D3)向高半字节有进位(借位),AC=1;否则,AC=0。,返回,PSW各位的含义,(3)FO位(PSW.5):用户标志。 由用户自己定义、置位、复位,以作为软件标志。,返回,PSW各位的含义,(4)RS0、RS1位(PSW.3和PSW.4):工作寄存器组选择控制位。 由用户用软件改变RS0和RS1的值,以切换当前选用的工作寄存器组。 RS0,RS1的组合关系如 表2-8 所示。 上电复位时,(RS0)=(RS1)=0,CPU自然选择第0组为当前工作寄存器组。,返回,表2-8 RS0,RS1的组合关系,返回,PSW各位的含义,

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