第1章单片机的基本原理

1、 单片机原理及应用单片机原理及应用 计算机科学与技术学院计算机科学与技术学院 李长青李长青北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 2 2教学目的教学目的q了解计算机的两大分类了解计算机的两大分类q了解单片机的发展及分类了解单片机的发展及分类q了解了解MCS-51系列系列 单片机的常用机型单片机的常用机型q了解单片机的不同封装了解单片机的不同封装q理解理解AT89C52单片机的原理结构单片机的原理结构q理解特殊功能寄存器的含义和作用理解特殊功能寄存器的含义和作用 q主要教学参考书：李泉溪等编著的单片机原理及应用，主要教学参考书：李泉溪等编著的单片机原理

2、及应用，谢维成等谢维成等编著的单片机原理与应用及编著的单片机原理与应用及C51程序设计程序设计q本次教学课堂本次教学课堂32学时，实验学时，实验16学时学时第1章 单片机的基本原理 北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 3 3本章内容本章内容q单片机的发展与应用单片机的发展与应用 q单片机的分类单片机的分类 qAT89系列单片机的基本特性系列单片机的基本特性 qAT89C52单片机的内部结构单片机的内部结构 qAT89C52单片机的时钟与复位电路单片机的时钟与复位电路 qAT89C52单片机的低功耗工作方式单片机的低功耗工作方式 北京航空航天大学出

3、版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 4 4 引引 言言 单片机全称为单片微型计算机（单片机全称为单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer），在一块芯片上集成了），在一块芯片上集成了CPU、RAM、 ROM、定时器、定时器/计数器计数器(C/T)和多种和多种I/O。 从某种意义上讲从某种意义上讲 一块芯片就是一台计算机。俗话一块芯片就是一台计算机。俗话说：麻雀虽小，五脏俱全。单片机具有体积小、功能说：麻雀虽小，五脏俱全。单片机具有体积小、功能强、价格便宜等优点，被广泛应用在产品智能化和工强、价格便宜等优点，被广泛应用在产品智能化和工业自动化

4、上。业自动化上。北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 5 5单片机存在于：单片机存在于：q计算机键盘（计算机键盘（8049）、硬盘控制器、网卡（）、硬盘控制器、网卡（i960）q饭卡读卡器饭卡读卡器qVCD机、洗衣机、电饭煲、微波炉机、洗衣机、电饭煲、微波炉家用电器家用电器q商务通、好译通、文曲星、商务通、好译通、文曲星、PDA手机手机手持设备手持设备q存储示波器、温控仪、电子秤存储示波器、温控仪、电子秤智能仪器仪表智能仪器仪表q心电监护仪（心电监护仪（Holter）等医疗仪器）等医疗仪器q智能玩具、游戏机、电子宠物智能玩具、游戏机、电子宠物q高级

5、汽车、飞机、火车及黑匣子高级汽车、飞机、火车及黑匣子q智能大厦智能大厦电表水表煤气电表水表煤气qPOS、ATM、出租车计价器、出租车计价器北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 6 6q三金工程：金卡（三金工程：金卡（IC卡）、金税（税务）、金桥（即指网络）。卡）、金税（税务）、金桥（即指网络）。q计算机的应用：计算机的应用：1、非嵌入式应用：通用微机；、非嵌入式应用：通用微机；2、嵌入式应用：、嵌入式应用：微控制器（即单片机）、微处理器、微控制器（即单片机）、微处理器、DSP（数字信号处理器）（数字信号处理器）q信息家电信息家电(IA，Inform

6、ation Appliance)：机顶盒：机顶盒 嵌入式系统（嵌入式系统（Embedded System）：一种以应用为中心，）：一种以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗要求严格的专用计算机系统。靠性、成本、体积、功耗要求严格的专用计算机系统。 最活跃方向：嵌入式系统、网络最活跃方向：嵌入式系统、网络北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 7 7单片机应用特点：单片机应用特点：q1、小巧、灵活、成本低、易于产品化、小巧、灵活、成本低、易于产

7、品化q2、面向控制、面向控制q3、抗干扰能力强、抗干扰能力强q4、方便实现多机和分布式控制、方便实现多机和分布式控制北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 8 8单片机现状：微机产量单片机现状：微机产量80%q1、4位机位机NEC公司公司PD75XX系列和系列和NS公司公司COP400INTEL 4040q2、8位机位机INTEL MCS-51系列（系列（PHILIPS, ATMEL, WINBOND）MOTOROLA 68HCHMICROCHIP PIC16XXZILOG Z8NEC公司公司PD 78XX北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社

8、 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 9 9q3、16位机位机INTEL MCS-96系列系列NS HPC16040NEC 783XXPHILIPS XA系列系列q4、32位机位机INTEL 386EX，StrongARM，xScaleMOTOROLA 68KMX1北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 1010单片机的编程规范化网络化发展单片机的编程规范化网络化发展q实时多任务操作系统实时多任务操作系统RTOS（Real-Time Operating System）：）： VxWorks， PSOS， QNX，WindowsCEq现场总线技术现场

9、总线技术Field Bus： LonWorks Local Network CAN Bus Control Area Network北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 1111单片机的概念单片机的概念 在一块硅片上集成了中央处理器在一块硅片上集成了中央处理器CPU、数据存储器、数据存储器RAM、程序存储器、程序存储器ROM、定时器、定时器/计数器和多种计数器和多种I/O接接口电路的微型计算机即为单片机（口电路的微型计算机即为单片机（microcontroller） 因为它是为了实时控制应用而设计制造，所以又称因为它是为了实时控制应用而设计制造，所

10、以又称为微控制器。一般统称为微型处理部件为微控制器。一般统称为微型处理部件MCU（MicroController Unit）北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 1212北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 1313单片机与微型机的区别单片机与微型机的区别 微型机由微型机由CPU、存储器、存储器、I/O接口及中断系统接口及中断系统组成，各部分通过组成，各部分通过总线总线连接连接 单片机将单片机将CPU、存储器、存储器、I/O接口（并、串）和接口（并、串）和A/D集成在一块芯片上，各部分用集成在一块芯片上

11、，各部分用内部总线内部总线连接连接 通用计算机的缺点（通用计算机的缺点（*）：）：1）系统的软硬件的）系统的软硬件的应用应用/配置比比较低。配置比比较低。2）相对来讲可靠性差。）相对来讲可靠性差。3）价格高价格高 。4）体积较大）体积较大北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 1414单片机的特点单片机的特点1）片内存储容量小）片内存储容量小2）集成度高）集成度高3）高可靠性）高可靠性 单片机按工业级制造，可靠性单片机按工业级制造，可靠性商用品，价格商用品，价格军军用品用品 高可靠性原因（高可靠性原因（*）4）易扩展）易扩展5）控制功能强）控制功能强

12、北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 15156）性能价格比高）性能价格比高7）低功耗）低功耗8）保密性好）保密性好1.1 单片机的发展与应用单片机的发展与应用q单片机的发展历史单片机的发展历史 q单片机的应用单片机的应用 北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 1717单片机的发展历史单片机的发展历史单片机概念由美国仙童（单片机概念由美国仙童（Fairchild）提出。）提出。q第一阶段第一阶段 1974-1976 特点：初级阶段特点：初级阶段 ，还需要外接，还需要外接ROM、定时、定时/ 计数器、计数

13、器、I/O 口等，还没有形成真正意义上的单片机口等，还没有形成真正意义上的单片机 q第二阶段第二阶段 1976-1980 特点：初步走向成熟特点：初步走向成熟 ，代表产品为美国，代表产品为美国Intel公司生产的公司生产的8048 q第三阶段第三阶段 1980-1983 特点：已成熟，代表产品为美国特点：已成熟，代表产品为美国Intel公司生产的公司生产的8051q第四阶段第四阶段 1983-今今 特点：百花齐放阶段特点：百花齐放阶段 ，上千种型号，上千种型号1.1 单片机的发展与应用单片机的发展与应用 北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 181

14、8单片机的应用单片机的应用q工业领域：各种测控系统、数字采集系统、工业机器工业领域：各种测控系统、数字采集系统、工业机器人、机电一体化产品、光机电一体化产品等等。人、机电一体化产品、光机电一体化产品等等。q通信领域：调制解调器（通信领域：调制解调器（MODEM）、程控交换技术、）、程控交换技术、手机等等。手机等等。q军事领域：导弹控制、鱼雷制导、各种雷达系统、智军事领域：导弹控制、鱼雷制导、各种雷达系统、智能武器装备、航天飞机导航系统等等。能武器装备、航天飞机导航系统等等。q医疗器械领域：智能血压计、医疗器械领域：智能血压计、B超仪、彩超仪、普通超仪、彩超仪、普通CT仪、核磁共振仪、心电图仪、

15、脑电图仪等等。仪、核磁共振仪、心电图仪、脑电图仪等等。q家用电器领域：冰箱、彩电、洗衣机、缝纫机、微波家用电器领域：冰箱、彩电、洗衣机、缝纫机、微波炉、空调机、摩托车、小汽车等等。炉、空调机、摩托车、小汽车等等。1.1 单片机的发展与应用单片机的发展与应用 1.2 单片机的分类单片机的分类q通用通用/专用专用q运行位运行位q使用域使用域北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 2020通用通用/专用、运行位专用、运行位q通用通用/专用专用q通用单片机通用单片机q专用单片机专用单片机q运行位运行位q8 位单片机位单片机q16 位单片机位单片机q32位单片

16、机位单片机1.2 1.2 单片机的分类单片机的分类北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 2121使用域使用域q使用域使用域q家电类单片机家电类单片机q工控类单片机工控类单片机q通信类单片机通信类单片机q军工类单片机军工类单片机 1.2 1.2 单片机的分类单片机的分类1.3 AT89系列单片机的基本特性系列单片机的基本特性q标准型标准型AT89系列单片机的基本特征系列单片机的基本特征 q高档型高档型AT89系列单片机的基本特性系列单片机的基本特性 q低档型低档型AT89系列单片机的基本特征系列单片机的基本特征 qAT89系列单片机型号的编码说明及封

17、装形式系列单片机型号的编码说明及封装形式q部分部分ATMEL单片机的升级替代及推荐产品单片机的升级替代及推荐产品 北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 2323标准型标准型AT89系列单片机的基本特征系列单片机的基本特征q标准型标准型AT89系列单片机：系列单片机：AT89C51、AT89C52、AT89S51、AT89S52q 基本特征：基本特征：1、8051的内核的内核 2、片内有装程序的闪存，装数据的、片内有装程序的闪存，装数据的RAM3、提供丰富的、提供丰富的I/O口：口：32条条I/O连接线连接线4、提供定时器、计数器、外中断、串行通信等

18、资源、提供定时器、计数器、外中断、串行通信等资源5、工作电源的电压为（、工作电源的电压为（50.2）V；6、振荡器最高频率为、振荡器最高频率为24MHz 1.3 AT891.3 AT89系列单片机的基本特性系列单片机的基本特性北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 2424高档型高档型AT89系列单片机的基本特性系列单片机的基本特性q高档型高档型AT89系列单片机：系列单片机：AT89C51RC、AT89S8252、AT89S53、AT89C55WD等等 q 基本特征：基本特征： 标准型标准型AT89 资源升级资源升级 q上述资源升级有：上述资源升级

19、有： 芯片内芯片内Flash程序存储器增加到程序存储器增加到 ：32KB； 芯片内的数据存储器增加到：芯片内的数据存储器增加到： 512B； 数据指针增加到：数据指针增加到： 2个个 1.3 AT891.3 AT89系列单片机的基本特性系列单片机的基本特性北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 2525低档型低档型AT89系列单片机的基本特性系列单片机的基本特性q低档型低档型AT89系列单片机：系列单片机：AT89C1051、AT89C2051、AT89C1051U等等q 基本特征：基本特征： 比标准型比标准型AT89资源少，比标准型资源少，比标准型

20、AT89体积小体积小1.3 AT891.3 AT89系列单片机的基本特性系列单片机的基本特性北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 2626AT89系列单片机型号的编码说明及封装形式系列单片机型号的编码说明及封装形式q单片机的常见封装形式：单片机的常见封装形式：1、PDIP（Plastic Dual Inline Package）塑封双列塑封双列直插式封装直插式封装 2、PQFP（Plastic Quad Flat Package）塑封方形塑封方形贴片式封装贴片式封装 1.3 AT891.3 AT89系列单片机的基本特性系列单片机的基本特性北京航空航

21、天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 2727AT89系列单片机型号的编码说明及封装形式系列单片机型号的编码说明及封装形式q单片机的常见封装形式：单片机的常见封装形式：3、TQFP（Thin Plastic Gull Wing Quad Flat Pack）塑封超薄封装形式方形贴片式封装塑封超薄封装形式方形贴片式封装 4、PLCC（Plastic J-Leaded Chip Carrie）塑封方塑封方形引脚插入式封装形引脚插入式封装 1.3 AT891.3 AT89系列单片机的基本特性系列单片机的基本特性北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1

22、单片机基础知识单片机基础知识 2828部分部分ATMEL单片机的升级替代及推荐产品单片机的升级替代及推荐产品注：不推荐在新的产品设计中应用，可用替代产品。注：不推荐在新的产品设计中应用，可用替代产品。新产品设计中建议采用推荐产品。新产品设计中建议采用推荐产品。 1.3 AT891.3 AT89系列单片机的基本特性系列单片机的基本特性1.4 AT89C52单片机的内部结构单片机的内部结构 qAT89C52单片机的单片机的CPU qAT89C52单片机的存储器单片机的存储器 qAT89C52单片机的单片机的I/O接口部分和特殊接口部分和特殊 功能部分功能部分 北京航空航天大学出版社北京航空航天大学

23、出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 30301.4.1 AT89C52单片机的单片机的CPU1.4 AT89C521.4 AT89C52单片机的内部结构单片机的内部结构北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 3131单片机引脚图单片机引脚图123456789101112131415161718192040393837363534333231302928272625242322218051T2/ P1.0T2EX/ P1.1P1.2P1.4P1.3P1.6P1.5RXD P3.0P1.7RST/VPDTXD P3.1INT0 P3.2INT1

24、 P3.3T0 P3.4T1 P3.5WR P3.6RD P3.7XTAL2XTAL1VSSVCCP0.0/AD0P2.7/A15P2.6/A14P2.5/A13P2.4/A12P2.3/A11P2.2/A10P2.1/A9P2.0/A8P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7EA /VDDALE/ PROGPSEN北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 3232AT89C52单片机的引脚说明单片机的引脚说明1.输入输入/输出引脚输出引脚(1)P0口（口（3932引脚）引脚）P0

25、.0P0.7总称为总称为P0口。分时复用口，为低口。分时复用口，为低8位地址总线和双向数位地址总线和双向数据总线。也可作为准双向输入据总线。也可作为准双向输入/输出接口输出接口(2)P1口（口（18引脚）引脚）P1.0P1.7总称为总称为P1口。可作为准双向输入口。可作为准双向输入/输出接口，对于输出接口，对于52子子系列，系列，P1.0与与P1.1有复用功能：有复用功能：P1.0可用作定时器可用作定时器/计数器计数器2的的计数脉冲输入端计数脉冲输入端T2，P1.1可用作定时器可用作定时器/计数器计数器2的外部控制端的外部控制端T2EX。(3)P2口（口（2128引脚）引脚）P2.0P2.7总

26、称为总称为P2口。为高口。为高8位地址总线。也可作为准双向位地址总线。也可作为准双向输入输入/输出接口使用输出接口使用北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 3333AT89C52单片机的引脚说明单片机的引脚说明(4)P3口（口（1017引脚）引脚）P3.0P3.7总称为总称为P3口。可作为准双向输入口。可作为准双向输入/输出接口外，每位还有特输出接口外，每位还有特殊功能殊功能(见教材见教材42页表页表2.5）2. 控制线控制线(1)ALE/PROG(30引脚引脚)：地址锁存信号输出端，在编程期间，作为编：地址锁存信号输出端，在编程期间，作为编程脉冲

27、输入端程脉冲输入端(2)/PSEN(29引脚引脚)：片外程序存储器读选通信号，输出，低电平有效：片外程序存储器读选通信号，输出，低电平有效(3)RST/VPD(9引脚引脚)(4)/EA/VPP(31引脚引脚)3.电源引脚：电源引脚：VCC(31引脚引脚):接接+5V电源；电源；VSS(20引脚引脚):接电源地接电源地4.外接晶体引脚外接晶体引脚XTAL1、XTAL2(19、18引脚引脚)北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 3434AT89C52单片机的引脚说明单片机的引脚说明片外总线结构片外总线结构1.地址总线地址总线 地址总线宽度地址总线宽度1

28、6位，位，P0、P2口构成口构成2.数据总线数据总线数据总线宽度数据总线宽度8位，位，P0口构成3.控制总线控制总线由第二功能状态下的P3口和4条独立的控制线RST、EA、ALE、PSEN组成北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 3535AT89C52单片机的单片机的CPU由运算器和控制器组成由运算器和控制器组成1、运算器、运算器ALU功能：功能：q算术运算：加、减、乘、除算术运算：加、减、乘、除q逻辑运算：与、或、异或逻辑运算：与、或、异或q位操作（布尔）：与、或、取反位操作（布尔）：与、或、取反 由加法器和其他逻辑电路组成，两个操作数分别通由加

29、法器和其他逻辑电路组成，两个操作数分别通过暂存器过暂存器1和暂存器和暂存器2输入，运算结果的状态送程序状输入，运算结果的状态送程序状态字态字PSW，该字的内容反映了运算的情况，通常根据，该字的内容反映了运算的情况，通常根据该字的某位情况，决定程序执行的流程转向该字的某位情况，决定程序执行的流程转向北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 3636CY(PSW.7)CY(PSW.7)：进位或借位标志，依据运算结果自动设置：进位或借位标志，依据运算结果自动设置AC(PSW.6)AC(PSW.6)：辅助进位或借位标志，反映低：辅助进位或借位标志，反映低4 4

30、位在进行加位在进行加/ /减减运算时有无向高运算时有无向高4 4位进位或借位，依据运算结果自动设置位进位或借位，依据运算结果自动设置. .F0(PSW.5)F0(PSW.5)：用户标志位，用户编程设置。：用户标志位，用户编程设置。RS1RS1、RS0(PSW.4RS0(PSW.4、PSW.3)PSW.3)：寄存器组选择位，可编程选：寄存器组选择位，可编程选择，选择范围有择，选择范围有4 4个寄存器组，共个寄存器组，共3232位。（位。（R0R7)R0R7)OV(PSW.2):OV(PSW.2):溢出标志位，依据有符号数运算结果自动设置溢出标志位，依据有符号数运算结果自动设置P(PSW.0):P

31、(PSW.0):偶标志位，依据运算结果自动设置，运算结果偶标志位，依据运算结果自动设置，运算结果,1,1的的个数为偶数则个数为偶数则P=0P=0，1 1的个数为奇数则的个数为奇数则P=1P=1。（举例说明）。（举例说明）PSW.1PSW.1：未定义，可供用户定义使用：未定义，可供用户定义使用北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 3737例：分析执行下面指令后，例：分析执行下面指令后，PSW各位情况各位情况MOV A, #67H; 67H=01100111BADD A, #58H; 58H=01011000B 0110 0111 + 0101 100

32、0 1011 1111=0BFH运算后运算后PSW：CY=0，AC=0，OV=1，P=1北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 38382、控制器、控制器 控制部件包括：定时器和控制逻辑、指令寄存器、控制部件包括：定时器和控制逻辑、指令寄存器、指令译码器、地址数据指针指令译码器、地址数据指针DPTR、程序计数器、程序计数器PC，堆栈指针，堆栈指针SP等等 单片机工作过程；单片机工作过程； 以时钟振荡信号为基准产生以时钟振荡信号为基准产生CPU工作的时序信号，工作的时序信号，先从程序存储器先从程序存储器ROM中取指令到指令寄存器，而中取指令到指令寄存器

33、，而后在指令译码器中进行译码，产生执行指令所需后在指令译码器中进行译码，产生执行指令所需的各种控制信号，送到单片机的各功能部件，的各种控制信号，送到单片机的各功能部件， 协协调各功能部件之间完成赋予的工作。调各功能部件之间完成赋予的工作。北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 39391）程序计数器（）程序计数器（PC） 16位，存放即将执行的指令地址。位，存放即将执行的指令地址。功能：功能：CPU工作时可根据工作时可根据PC内容去程序存储器中到内容去程序存储器中到对应的地址取指令代码。对应的地址取指令代码。 可顺序递增或被赋予新的值可顺序递增或被赋

34、予新的值2）指令寄存器）指令寄存器IR：3）指令译码器）指令译码器ID：4）数据指针）数据指针DPTR： 16位地址寄存器位地址寄存器5）定时与控制部件：产生）定时与控制部件：产生CPU所需的机器时钟所需的机器时钟 北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 40406）时序（）时序（*）概念：一条指令译码产生的一系列微操作信号在时概念：一条指令译码产生的一系列微操作信号在时间上有严格的先后次序，这种次序就是计算机的间上有严格的先后次序，这种次序就是计算机的时序。时序。a、振荡周期：、振荡周期： 1/fOSCb、时钟周期：、时钟周期： 2/fOSCc、机

35、器周期：、机器周期： 12/fOSC=Td、指令周期：、指令周期： 14T（*）北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 41411.4.2 AT89C52单片机的存储器单片机的存储器存储器特点：存储器特点：程序存储器程序存储器 分开哈佛型分开哈佛型数据存储器数据存储器 合并普林斯顿型合并普林斯顿型北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 4242AT89C52单片机的存储器结构单片机的存储器结构1.4 AT89C521.4 AT89C52单片机的内部结构单片机的内部结构存储器空间结构分布图存储器空间结构分布图

36、 北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 43431.4.2.1 程序存储器程序存储器最大最大64K，放程序和始终要保留的常数，放程序和始终要保留的常数1、程序存储器分布、程序存储器分布1）内部（芯片本身自带）：）内部（芯片本身自带）：8K2）外部（扩展）：）外部（扩展）：64K 0000H1FFFH 8K 2000HFFFFH 56K3）用）用PC作为地址指针，作为地址指针， 通过通过16位地址总线位地址总线北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 44444）8031芯片本身无内部程序存储器，芯片本身无内

37、部程序存储器，8051有有4K ROM，8751有有4K EPROM作为程序存储器，作为程序存储器，AT89C52有有8K Flash5）内外部的低）内外部的低8K空间地址重叠，不能同时使用空间地址重叠，不能同时使用 /EA=1：内部：内部 /EA=0：外部：外部 使用使用AT89C52时，时， /EA=1，即要接高电平（，即要接高电平（+5V），），当当PC超过超过8KB，自动转，自动转2000HFFFFH（片外）（片外） 8031芯片芯片无内部程序存储器，其无内部程序存储器，其/EA应接地（应接地（*）北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 45

38、45程序存储器程序存储器程序存储器使用时注意的问题（见教材程序存储器使用时注意的问题（见教材34页）页） 1）注意）注意/EA是否接地是否接地 2）编程时用户主程序应放在）编程时用户主程序应放在0030H后（之前存后（之前存放中断源）放中断源） 例：例：ORG 0000H LJMP min ORG 0030H min：NOP NOP LJMP min北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 46461.4.2.2数据存储器数据存储器1.4 AT89C521.4 AT89C52单片机的内部结构单片机的内部结构 图图1.16 1.16 片内数据存储器的结构

39、片内数据存储器的结构 北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 4747数据存储器（可读写）数据存储器（可读写）放程序运行中所需的常数或变量放程序运行中所需的常数或变量1、外部、外部64K（movx）：）： 0000HFFFFH2、内部数据存储器、内部数据存储器 分为物理上独立且分为物理上独立且 性质不同的几个区性质不同的几个区 （256B，mov）北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 4848数据存储器数据存储器片内部分片内部分2块：块：q007FH： 128B， RAM区区q80HFFH： 128B，

40、特殊功能寄存器区特殊功能寄存器区（ SFR区）区）北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 4949数据存储器数据存储器内部内部RAM（低（低128B）分为：）分为：q通用寄存器区：通用寄存器区：4组（组（R0R7） q可位寻址区：可位寻址区：20H2FH（16个）个）q用户用户RAM北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 5050 片内片内RAM区结构区结构北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 51511.通用寄存器通用寄存器(R0R7)区区4个组个组q0区区0

41、0H07Hq1区区08H0FHq2区区10H17Hq3区区18H1FH由由PSW中的中的RS1,RS0来决定用哪个工作区来决定用哪个工作区(00,01,10,11)设置设置4个工作寄存器区的原因个工作寄存器区的原因北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 5252 0区区 1区区 2区区 3区区地址地址 R地址地址 R地址地址 R地址地址 R00HR008HR010HR018HR001HR109HR111HR119HR102HR20AHR212HR21AHR203HR30BHR313HR31BHR304HR40CHR414HR41CHR405HR50D

42、HR515HR51DHR506HR60EHR616HR61EHR607HR70FHR717HR71FHR7北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 5353例：若程序分三段，在例：若程序分三段，在1段段R0工作在工作在0区（区（00H），），在在2段段R0中的内容要改变，在中的内容要改变，在3段程序中要用到段程序中要用到1段中的段中的R0的内容（的内容（0区中区中A*B，结果送，结果送R0，1区中区中02H送送R0）北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 5454 CLR RS0 CLR RS1;寄存器组寄存

43、器组R0R7在在0区区 MOV A , #02H MOV B , #03H MUL AB MOV R0 , A SETB RS0;寄存器组寄存器组R0R7在在1区区 MOV R0 , #02H INC R0 MOV A , R0 CLR RS0;寄存器组寄存器组R0R7在在0区区 MOV B , R0 ADD A , B END北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 55552. 可位寻址区可位寻址区q位寻址区范围：位寻址区范围：202FH, 16字节字节q位地址范围：位地址范围：007FH, 128位位北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社

44、1 1 单片机基础知识单片机基础知识 5757*：1、2FH的的D3位对应的位地址是多少？位对应的位地址是多少？ 若（若（ 2FH ）=28H，则，则2FH.3=7BH 2、mov C , 00H;位地址位地址 mov A , 00H；数据；数据地址地址 若若（20H）=55H , （00H）=55H , 则则C , A的值分别为多少？的值分别为多少？ 3、mov C , 20H mov A , 20H （24H）=55H , （20H）=33H北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 58583. 用户用户RAM（数据缓冲区、堆栈区、数据区）（数据缓

45、冲区、堆栈区、数据区）q30H7FHq堆栈堆栈, 向上增长向上增长北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 59594. 专用寄存器区（特殊功能寄存器）专用寄存器区（特殊功能寄存器）q位于内部位于内部RAM的的80HFFH, 只能采用直接寻址方式只能采用直接寻址方式q除除PC和和4组组R0R7外其他都是外其他都是SFR,q有的寄存器可以进行位操作，有的不行。可位寻址的有的寄存器可以进行位操作，有的不行。可位寻址的SFR其地址可被其地址可被8整除（即其字节地址的低位非整除（即其字节地址的低位非0即即8）北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1

46、 单片机基础知识单片机基础知识 6060北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 61611）累加器）累加器Acc（*）功能：算术运算、送数、比较、布尔操作（位操作）功能：算术运算、送数、比较、布尔操作（位操作）等围绕等围绕Acc进行进行书写：位操作与书写：位操作与push , pop指令中写为指令中写为Acc，其他情，其他情况下写成况下写成A北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 62622）B寄存器（寄存器（*）功能：用于乘除指令功能：用于乘除指令汇编汇编(8086)： 8051：MOV AL , 05H

47、 MOV A , #05HMOV BL , 11H MOV B , #11HMUL BL MUL ABAX=(AL)*(BL) B,AD4进位进位/借位时置借位时置1， 软件不能对软件不能对其进行操作。其进行操作。qF0：状态标记，用软件置位或清零：状态标记，用软件置位或清零qRS1,RS0：通用寄存器选择位：通用寄存器选择位qOV：溢出标志。带符号数运算结果超出：溢出标志。带符号数运算结果超出 -128+127、无符号数乘法结果超过、无符号数乘法结果超过255或除数为或除数为0时置时置1，否则，否则OV=0qP：奇偶标志。每条指令执行完，：奇偶标志。每条指令执行完，A中的中的1的个数为奇数时

48、置的个数为奇数时置1，偶数时置偶数时置0。常用于串行通讯的奇偶校验。常用于串行通讯的奇偶校验北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 65654）SP 51单片机的堆栈为向上增长型（单片机的堆栈为向上增长型（*）北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 6666q初始时指向栈底，初始值初始时指向栈底，初始值=07H，事实上从，事实上从08H单单元开始放数元开始放数q注：初始化程序中应对注：初始化程序中应对SP修改（修改（*） MOV SP , #30H北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机

49、基础知识单片机基础知识 67675）DPTR数据指针（数据指针（*） 16位，也可分成两个位，也可分成两个8位的寄存器位的寄存器DPH , DPL。 MOV DPH , #05H MOV A , DPH ；（；（A）=05H 当当DPTR放放16位对位对64KB外部数据存储器寻址时，外部数据存储器寻址时，可作为间址寄存器用可作为间址寄存器用 MOV DPTR , #1234H MOVX A , DPTR (1234H)=08H , 则（则（A）=08H北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 6868当当DPTR放放16位对程序存储器访问时，可作为基址

50、寄位对程序存储器访问时，可作为基址寄存器用存器用 MOVC A , A+DPTR A=(A)+(DPTR)注：在中断服务程序中，若要将注：在中断服务程序中，若要将DPTR中内容压栈时，中内容压栈时，应分为高应分为高8位（位（DPH）和低）和低8位（位（DPL）分别压栈）分别压栈（因为栈指针是（因为栈指针是8位寄存器）位寄存器）北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 6969与通用微机不同的特点与通用微机不同的特点q程序存贮器和数据存贮器严格分开程序存贮器和数据存贮器严格分开q特殊功能寄存器和内部数据存贮器统一编址特殊功能寄存器和内部数据存贮器统一编址

51、北京航空航天大学出版社北京航空航天大学出版社 1 1 单片机基础知识单片机基础知识 7070AT89C52单片机的单片机的I/O接口部分和特殊接口部分和特殊 功能部分功能部分qAT89C52单片机的单片机的I/O接口接口 AT89C52单片机内部集成了单片机内部集成了4个可编程的并行个可编程的并行I/O接口（接口（P0P3）,每个接口电路都具有锁存器和驱动器，每个接口电路都具有锁存器和驱动器，P0P3口同口同RAM统一编址，可以当作特殊功能寄存器统一编址，可以当作特殊功能寄存器SFR来寻址。来寻址。AT89C52单片机可以利用其单片机可以利用其I/O接口直接接口直接与外围电路相连，在实际使用中要注意，与外围电路相连，在实际使用中要注意，P0P3口在开口在开机或复位时均呈高电平。第机或复位时均呈高电平。第4章对章对I/O接口有专门介绍。接口有专门介绍。1.4 AT89C521.4 AT89C52单片机的内部结构单片机的内部结构北京航空航天大学出版社北京航空航天大