第三节__MCS-51单片机

第三节MCS-51单片机存储器配置,数据指针DPTR(83H，82H)DPTR:16位特殊功能寄存器，分为两个寄存器DPH和DPL，分别占用两个字节单元：DPH-83H,DPL-82H。DPTR既可以作为一个16位寄存器来处理，也可以作为两个独立的8位寄存器DPH和DPL使用。DPTR主要用以存放片外扩展数据存储器的16位数表示的字节单元地址，以便对片外64KBRAM寻址，如MOVXA，DPTR指令,含义是从以DPTR内容为地址的片外RAM字节单元中取数送累加器A。,I/O端口P0P3(80H，90H，A0H，B0H)P0P3为四个8位特殊功能寄存器，分别是四个并行I/O端口的锁存器，它们分布在内RAM80HFFH空间中。每一个寄存器的8位还各自有自己的位地址，所以，每一条I/O线均可独立用作输入或输出。,程序计数器PCPC是21个SFR以外的一个不可寻址的特殊功能寄存器，用于存放CPU准备取来执行的下一条指令的单元地址，因此，它也叫做程序指针，每取完一条指令PC值自动加1、加2或者加3（由指令本身的长度决定，MCS-51单片机指令有单字节、双字节和三字节三种），为取下一字节单元指令做准备。,第四节振荡器与时钟电路及CPU时序,一、振荡器与时钟电路单片机内部高增益反向放大器通过XTAL1、XTAL2两个引脚外接的反馈石英晶体元件构成自激振荡器。时钟发生器把振荡器的脉冲信号进行2分频，向CPU提供了两相时钟信号Pl和P2（PULSE）时钟信号的周期称为机器状态时间S(STATE)，它是振荡周期的2倍。在每个时钟周期(即机器状态时间S)的前半周期，相位P1信号有效；而后半周期，相位P2信号有效。,二、机器周期和指令周期一个机器周期由6个S状态周期组成，即S1S6，每个状态又持续两个振荡周期，即Pl和P2两拍，故一个机器周期包括12个振荡周期。一个机器周期具体分为SlP1（状态1拍1），SlP2，S2Pl，S2P2，S3P1，S3P2，S4P1，S4P2，S5P1，S5P2，S6P1和S6P2共12个状态拍。若采用12MHz晶体振荡器，则每个机器周期恰为1us。MCS-51单片机指令长度分为1字节、2字节和3字节三种，按CPU执行每条指令的时间分为单机器周期指令、双机器周期指令和四机器周期指令三种，若采用12MHz晶体振荡器，执行一条指令的时间(指令周期)有1s，2s或4s三种。,第五节并行输入/输出端口,一、P0口图2-12画出了P0口某位结构图，它由一个输出锁存器（D锁存器）、二个三态输入缓冲器（1与2）和一个输出驱动电路（由FET场效应管T1和T2组成）及一个控制电路组成。其工作状态受控制电路“与”门4、反相器3和转换开关MUX控制。,1.P0口作为一般I/O口使用CPU执行传送或更改位内容的指令时，硬件自动使控制线C=0，开关MUX处于图示位置，P0口即作为通用I/O口。此时，输出级的上拉场效应管Tl处于截止状态，输出级变为漏极开路电路，因此，有些情况需要上拉电阻。P0口用作输出口当CPU执行数据输出指令时，写脉冲加在D锁存器的CP上，这样，输出数据经过与内部数据总线相连的D锁存器，由端、输出级FET场效应管T2两级反相，使输出数据正好出现在P0端口引脚上。P0口用作输入口当执行类似于“MOVA，P0”或“MOVC，P0.1”等“读引脚”指令时，“读引脚”脉冲把三态缓冲器2打开，端口引脚上的数据经过控制开通的三态缓冲器2读入到内部数据总线。,2.P0口作为地址/数据总线使用外扩存储器统，P0口只能分时用作地址/数据总线，即先作为地址线送出要操作字节单元的低8位地址信息，然后作为数据线对操作单元内容进行数据传输。芯片外部应该添加专用的地址锁存器芯片，CPU输出地址信息时，同时通过地址锁存控制引脚ALE发出地址锁存信号，该信号把输出的地址信息锁存在地址锁存器中，而地址锁存器的输出线连向存储器的低8位地址线，向要操作的字节单元送地址信号，而P0口空出，再转向存储器的数据线变为数据传输线使用（见程序存储器扩展一节）。P0口作为地址/数据总线使用具体分为两种情况：P0口先送出低8位地址再输出数据P0口先送出低8位地址再输入数据,二、P1口Pl口也是一个准双向口，用作通用I/O（开关量输入输出口）。,三、P2口高8位地址线输出口也可以作为通用I/O口。1P2口作为高8位地址线输出口有片外扩展存储器的系统，CPU进行存储器访问时，由P2端口引脚输出高8位地址信息(CPU访问外ROM或外RAM)。这时，P2口不再用作一般I/O口使用。2.P2口作为通用I/O口如果外部没有扩展存储器，或者只扩展数据存储器RAM且容量小于256B，这时可以使用“MOVXRi，A”或“MOVXA，Ri”指令（Ri只能为R0和R1）访问（写、读）片外RAM，这种情况只需要P0口提供低8位地址信息，P2可被用作通用I/O口。,四、P3口1.P3口作为通用I/O口工作原理与Pl口类似。2.P3口用作第二功能当CPU不对P3口进行位或字节访问时，锁存器的Q由内部硬件置为l，P3口被用作第二功能，各位的具体含义见表2-7。,表2-7P3口线第二功能表,表2-7P3口线第二功能表,五、端口的负载能力和接口要求1.端口的负载能力P0口每一位输出可驱动8个LS型TTL负载。PlP3口它们的输出级接有内部上拉负载电阻，每一位输出可驱动4个LS型TTL负载。ALE端它的负载驱动能力为8个LS型TTL负载。2.端口接口要求,第六节MCS-51单片机基本工作系统组成,一、驱动步进电机的单片机系统步进电机结构：反应式和混合式，相数：2、3、4、5相等多种，以脉冲方式进行步进驱动，即按照要求使各相绕组顺序带电，步进电机就能一步一步地转动。各相绕组带电顺序的不同，就可以使步进电机正传或反转。三根线P1.0、P1.1和P1.2通过光电隔离电路向3相步进电机的功率放大电路顺序地发出步进脉冲信号，步进电机的运转方向选择则是通过P1.6和P1.7连接的两个方向控制按键设置的。工作控制程序利用P1.6和P1.7检测两个按键的输入状态，进而分别执行反转、正转或停止程序实现的：“正转”和“反转”按键都没有按下时，P1.6和P1.7输入高电平信号，不执行运动程序，步进电机不运动；若“正转”按键按下时，程序检测到P1.7为低电平，则执行正转运行程序；若“反转”按键按下时，程序检测到P1.6为低电平，则执行反转运行程序。,二、基本工作系统组成说明1程序存储器扩展74LS373：8D锁存器2764：8KB程序存储器74LS373是一个8入8出D型触发器（结构和功能见附录），用于锁存CPU从程序存储器取指令时由P0口输出的低8位地址信息，它的锁存控制端G与8051的地址锁存允许信号端ALE相连。CPU在P0口输出低8位地址信息的同时，在ALE线上输出地址锁存允许信号，把P0口上的低8位地址信息锁存到74LS373中去。由于74LS373输出允许端接地而始终有效，锁存的信息同步出现在8路输出线上。74LS373的8路输出线连接到2764的低8位地址线A0A7上，为CPU取指令提供低8位地址信息。2764为8KBEPROM型程序存储器芯片，用于存放编写、调试好的工作程序代码。EPROM芯片中的工作程序代码是需要由专用的程序固化器写入。它有13地址线：A0，A1，A7，A8，A12，可以寻址8K个字节单元，即，其中低8位地址线A0，A1，A7与地址锁存器74LS373的输出相连，而高5位地址线A8，A12与P2口的P2.0，P2.1，P2.4相连。每一字节单元的8位信息需要8根数据线O0O7传送，它们与P0口直接相连。是2764的输出允许控制端，它与8051的程序存储器允许输出控制引脚相连，CPU在输出16位（其实只用13位）地址信息的同时，输出低电平有效信息，从而使选中单元的内容（指令码）由数据线O0O7输出，再由P0口进入CPU分析执行。引脚是片选引脚，低电平有效使芯片被选中，只有芯片被选中才能进行一系列的操作。本图中由于操作芯片只有2764一个，所以它的片选信号接地而始终被选中。,28051工作引脚设置除了地址锁存允许端ALE和片外程序存储器允许输出控制引脚以外，还需要对8051其他一些引脚进行工作设置。8051的XTAL1和XTAL2连接石英晶体和两个微调电容，为系统提供