高职机电单片机第六章课件

第一章常用电子元器件

本章内容SingleChipMicrocomputer特殊功能寄存器sRAMSTC89系列外部引脚和功能STC89系列单片机内部结构直接数据存储器dRAM单片机时序和运行过程第一章本章内容SingleChipMicrocom1§6-1STC89系列外部引脚和功能

§6-1STC89系列外部引脚和功能

2高职机电单片机第六章课件3高职机电单片机第六章课件4一、主电源引脚（1）GND(22脚)：地线（2）VCC(44脚)：电源线。接+5V.二、外接晶振引脚（1）XTAL1(21脚)：时钟信号输入，外接晶振的一个引脚或引入外部时钟。（2）XTAL2（20脚）：时钟信号输出，外接晶振的另一个引脚或输出外部时钟。一、主电源引脚5三、控制引脚（1）RESET(10脚)：复位信号输入，高电平有效，复位电压为5V，正常工作电压为0V.复位电路有两种：上电自动复位、按键手动复位。由于STC89C54内部集成了专用复位芯片，外部可不接复位电路，或接简单的RC电路。（2）ALE/PROG(33脚)：地址锁存允许信号输出，用于访问单片机片外扩展存储器。常用此引脚判断单片机是否正常工作。STC89C54单片机内置16K程序存储器和1K扩展数据存储器，因此无需使用此引脚。三、控制引脚6（3）PSEN(32脚)：外部程序存储器读选通信号。当程序在片外程序存储器中运行时，此引脚输出低电平，实现对外部程序存储器的读操作。STC89C54无需使用此引脚。（4）EA(35脚)：访问程序存储器选择控制信号。如需在单片机外部扩展程序存储器，此引脚接低电平，否则接低电平或悬空。STC89C54无需外扩程序存储器，因此此引脚接高电平或悬空。高职机电单片机第六章课件7四、输入、输出引脚数据输入/输出端口：集数据输入、数据输出、缓冲、驱动及锁存等多项功能为一体的电路，简称I/O口。它们是单片机和外部进行联系的唯一通道，所有二进制数据都是通过I/O口引脚上呈现的高、低电压输入到单片机或从单片机输出到外部。STC89C54单片机有P0、P1、P2、P3、P4共五组I/O口。四、输入、输出引脚8引脚第二功能功能说明引脚第二功能功能说明P3.0RXD串行数据接收P3.6WR/外部RAM读选通信号端P3.1TXD串行数据发送P3.7RD/外部RAM写选通信号端P3.2INT0/外部中断0申请信号线P1.0T2定时器/计数器2计数输入端P3.3INT1/外部中断1申请信号线P1.1T2EX定时器/计数器2控制信号线P3.4T0定时器/计数器0计数输入端P4.2INT3/外部中断3申请信号线P3.5T1定时器/计数器1计数输入端P4.3INT2/外部中断2申请信号线I/O口线第二功能表引脚第二功能功能说明引脚第二功能功能说明P3.0RXD串行数9时钟电路CPUROMRAMT0T1T2中断系统串行接口并行接口P0P1P2P3P4TXDRXDINT0INT1定时计数器结构框图中央处理器CPU：运算和控制功能内部RAM：有5类内部ROM：16K，用于存放程序、原始数据和表格。P片外最大可扩展64K定时/计数器：3个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。并行I/O口：5组I/O口P0、P1、P2、P3、P4。串行口：一个全双工串行口。中断控制系统：8个中断源（外部中断4个，定时/计数中断3个，串行中断1个）时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许的最高晶振频率为40MHz§6-2STC89系列单片机内部结构

PC16位计数器，存放将要执行的指令地址看门狗监控单片机是否正常运行时钟电路CPUROMRAMT0T1T2中断系10中央处理器CPU：由运算器和控制器组成，完成运算和控制功能。程序计数器PC:16位计数器，存放将要执行的指令地址。内部RAM：主要用来存放数据，有5类，见课本P81。内部ROM：16KROM，用于存放程序、原始数据和表格。如果需要可在外扩展最大64K。定时/计数器：3个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。并行I/O口：5组I/O口P0、P1、P2、P3、P4。串行口：一个全双工串行口。中断控制系统：8个中断源（外中断4个，定时/计数中断3个，串行中断1个）时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率最大为40MHz.看门狗WTD：实际上是定时电路，监控单片机是否正常运行。中央处理器CPU：由运算器和控制器组成，完成运算和控制功能。11§6-3特殊功能寄存器sRAM1、算术运算寄存器（1）A——累加器，存放操作数和中间结果。（2）B——B寄存器，乘、除法运算用。（3）PSW——程序状态字寄存器：是8位寄存器，包含程序运行状态、信息。

§6-3特殊功能寄存器sRAM1、算术运算寄存器12程序状态字PSW:8位寄存器.表征程序执行的状态信息。CY(PSW.7)进位标志:

在加减法运算中,累加器A的最高位A7有进位,则CY=1,否则CY=0.同理,在减法运算中,如果A7有借位,则CY=1.因此CY往往作为无符号数运算是否有溢出的标志。AC(PSW.6):辅助进位位:

用来判断加减法运算时,低四位是否向高四位进位或借位(既A3的进位或借位).往往用来判断压缩的BCD码的运算处理.F0(PSW.5)用户标志位:

完全由用户来定义和使用。RS1,RS0工作寄存器区选择位:确定工作寄存器R0-R7在哪个区中.单片机在上电或复位后RS1、RS0=00。当需要人为的修改RS1,RS0的值来改变工作寄存器区的位置。

00：0区R0~R7

01：1区R0~R7

10：2区R0~R7

11：3区R0~R7CYACF0RS1RS0OVF1P程序状态字PSW:8位寄存器.表征程序执行的状态信息。13OV(PSW.2)溢出标志位:

判断有符号数(补码)加减法运算时是否有溢出.

OV的结果可以用一个算法来表示:OV=CP异或CS

其中:CP为A7的进位,CS为A6的进位OV=1表明有溢出。P(PSW.0)奇偶标志位:

用来标志累加器A中运算后1的个数。当P=1时,表明A中1的个数为奇数个,反之为偶数个。

OV(PSW.2)溢出标志位:判断有符号数(补码)加减法142、指针寄存器（1）堆栈指针SP指明栈顶元素的地址，8位，可软件设置初值，复位时SP=07H。注意压栈和出栈SP的变化。（2）数据指针DPTR@DPTR；指明访问的数据存储器的单元地址，16位，寻址范围64KB。

DPH和DPL分别为DPTR的高8位寄存器和低8位寄存器，两个可作为一个16位寄存器使用，也可单独作为8位寄存器使用。

2、指针寄存器15§6-4直接数据存储器dRAMdRAM共有128个单元，地址：00H-7FH。地址分配如下：一、工作寄存器区地址范围：00H-1FH.共32个单元分为4个组，每组有8个8位寄存器，编号为R0-R7。状态寄存器PSW中的RS1、RS0位的状态为当前工作寄存器区。二、位寻址区地址范围：20H-2FH，共16个单元。三、通用数据寄存器地址范围：30H-7FH§6-4直接数据存储器dRAMdRAM共有128个单元，16时序的定义：

单片机内的各种操作都是在一系列脉冲控制下进行的，而各脉冲在时间上是有先后顺序的，这种顺序就称为时序。

指令周期：即从取指到执行完，所需时间。

不同机器指令周期不一样；即使相同机器，不同的指令其指令周期也不一样。机器周期：机器的基本操作周期。一个指令周期含若干机器周期（单、双、四周期）§6-5时序时序的定义：§6-5时序17

每个状态周期含两个振荡周期，即相位P1、P2。

振荡周期：由振荡时钟产生。

振荡周期Tosc=1/fosc

一个机器周期

=12个振荡周期

=12×1/fosc

。

例如，若fosc=12MHz，则一个机器周期

=1μs。状态周期：一个机器周期分6个状态周期Si每个状态周期含两个振荡周期，即相18一个机器周期P1P2P1P2单字节单周期指令例：INCA一个机器周期P1P2P1P2单字节单周期指令19指令的字节数与指令周期之间的关系：

在STC89单片机的指令系统中有： 单字节； 双字节； 三字节指令。STC89单片机指令,可以分为六种基本的时序:

1,单字节单周期指令;4,双字节单周期指令;2,单字节双周期指令;5,双字节双周期指令;3,单字节四周期指令;6,三字节双周期指令.

指令的字节数与指令周期之间的关系： 20

指令特点:在程序存储器ROM中仅占一个存储单元。 在ALE第一次有效(S1P2)时,从ROM中读取指令的操作码,送入指令寄存器IR中.并译码执行,在ALE第二次有效时,封锁PC加一,使第二次读数无效.可见:1,ALE信号对应着从ROM中读指令,所以在一个机器周期中CPU可以读两次指令;2,对于单字节单周期的指令,CPU通过译码后封死PC,实际上指令的后半部不做任何工作.单字节单周期指令的时序:机器周期读操作码一读操作无效ALE返回S1S2S6S5S4S3指令特点:在程序存储器ROM中仅占一个存储单元。单字21

指令特点:一条指令长度为两个字节，并存储在ROM相邻的两个单元中。要想完整的将这样的指令执行完,必须从ROM中读两次操作码.

在ALE第一次有效时,CPU从ROM的n单元中取出指令的第一个字节OP1-1,并送入IR译码,通过译码CPU知道这是一条双字节指令,所以使PC加一,并在ALE第二次有效时,从ROM的n+1单元取出指令的第二个字节OP1-2送入IR进行译码,并产生对应的操作.最后在S6P2时完成本条指令的运行.S1S2S6S5S4S3机器周期读操作码一读操作码二OP1-2OP1-1n+1n程序ROMPC双字节单周期指令时序ALE返回指令特点:一条指令长度为两个字节，并存储在ROM相邻22

指令特点:一条指令长度为两个字节，并存储在ROM相邻的两个单元中。要想完整的将这样的指令执行完,必须从ROM中读两次操作码.

在ALE第一次有效时,CPU从ROM的n单元中取出指令的第一个字节OP1-1,并送入IR译码,通过译码CPU知道这是一条双字节指令,所以使PC加一,并在ALE第二次有效时,从ROM的n+1单元取出指令的第二个字节OP1-2送入IR进行译码,并产生对应的操作.最后在S6P2时完成本条指令的运行.S1S2S6S5S4S3机器周期读操作码一读操作码二OP1-2OP1-1n+1n程序ROMPC双字节单周期指令时序ALE返回指令特点:一条指令长度为两个字节，并存储在ROM相邻23高职机电单片机第六章课件24高职机电单片机第六章课件25第一章常用电子元器件

本章内容SingleChipMicrocomputer特殊功能寄存器sRAMSTC89系列外部引脚和功能STC89系列单片机内部结构直接数据存储器dRAM单片机时序和运行过程第一章本章内容SingleChipMicrocom26§6-1STC89系列外部引脚和功能

§6-1STC89系列外部引脚和功能

27高职机电单片机第六章课件28高职机电单片机第六章课件29一、主电源引脚（1）GND(22脚)：地线（2）VCC(44脚)：电源线。接+5V.二、外接晶振引脚（1）XTAL1(21脚)：时钟信号输入，外接晶振的一个引脚或引入外部时钟。（2）XTAL2（20脚）：时钟信号输出，外接晶振的另一个引脚或输出外部时钟。一、主电源引脚30三、控制引脚（1）RESET(10脚)：复位信号输入，高电平有效，复位电压为5V，正常工作电压为0V.复位电路有两种：上电自动复位、按键手动复位。由于STC89C54内部集成了专用复位芯片，外部可不接复位电路，或接简单的RC电路。（2）ALE/PROG(33脚)：地址锁存允许信号输出，用于访问单片机片外扩展存储器。常用此引脚判断单片机是否正常工作。STC89C54单片机内置16K程序存储器和1K扩展数据存储器，因此无需使用此引脚。三、控制引脚31（3）PSEN(32脚)：外部程序存储器读选通信号。当程序在片外程序存储器中运行时，此引脚输出低电平，实现对外部程序存储器的读操作。STC89C54无需使用此引脚。（4）EA(35脚)：访问程序存储器选择控制信号。如需在单片机外部扩展程序存储器，此引脚接低电平，否则接低电平或悬空。STC89C54无需外扩程序存储器，因此此引脚接高电平或悬空。高职机电单片机第六章课件32四、输入、输出引脚数据输入/输出端口：集数据输入、数据输出、缓冲、驱动及锁存等多项功能为一体的电路，简称I/O口。它们是单片机和外部进行联系的唯一通道，所有二进制数据都是通过I/O口引脚上呈现的高、低电压输入到单片机或从单片机输出到外部。STC89C54单片机有P0、P1、P2、P3、P4共五组I/O口。四、输入、输出引脚33引脚第二功能功能说明引脚第二功能功能说明P3.0RXD串行数据接收P3.6WR/外部RAM读选通信号端P3.1TXD串行数据发送P3.7RD/外部RAM写选通信号端P3.2INT0/外部中断0申请信号线P1.0T2定时器/计数器2计数输入端P3.3INT1/外部中断1申请信号线P1.1T2EX定时器/计数器2控制信号线P3.4T0定时器/计数器0计数输入端P4.2INT3/外部中断3申请信号线P3.5T1定时器/计数器1计数输入端P4.3INT2/外部中断2申请信号线I/O口线第二功能表引脚第二功能功能说明引脚第二功能功能说明P3.0RXD串行数34时钟电路CPUROMRAMT0T1T2中断系统串行接口并行接口P0P1P2P3P4TXDRXDINT0INT1定时计数器结构框图中央处理器CPU：运算和控制功能内部RAM：有5类内部ROM：16K，用于存放程序、原始数据和表格。P片外最大可扩展64K定时/计数器：3个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。并行I/O口：5组I/O口P0、P1、P2、P3、P4。串行口：一个全双工串行口。中断控制系统：8个中断源（外部中断4个，定时/计数中断3个，串行中断1个）时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许的最高晶振频率为40MHz§6-2STC89系列单片机内部结构

PC16位计数器，存放将要执行的指令地址看门狗监控单片机是否正常运行时钟电路CPUROMRAMT0T1T2中断系35中央处理器CPU：由运算器和控制器组成，完成运算和控制功能。程序计数器PC:16位计数器，存放将要执行的指令地址。内部RAM：主要用来存放数据，有5类，见课本P81。内部ROM：16KROM，用于存放程序、原始数据和表格。如果需要可在外扩展最大64K。定时/计数器：3个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。并行I/O口：5组I/O口P0、P1、P2、P3、P4。串行口：一个全双工串行口。中断控制系统：8个中断源（外中断4个，定时/计数中断3个，串行中断1个）时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率最大为40MHz.看门狗WTD：实际上是定时电路，监控单片机是否正常运行。中央处理器CPU：由运算器和控制器组成，完成运算和控制功能。36§6-3特殊功能寄存器sRAM1、算术运算寄存器（1）A——累加器，存放操作数和中间结果。（2）B——B寄存器，乘、除法运算用。（3）PSW——程序状态字寄存器：是8位寄存器，包含程序运行状态、信息。

§6-3特殊功能寄存器sRAM1、算术运算寄存器37程序状态字PSW:8位寄存器.表征程序执行的状态信息。CY(PSW.7)进位标志:

在加减法运算中,累加器A的最高位A7有进位,则CY=1,否则CY=0.同理,在减法运算中,如果A7有借位,则CY=1.因此CY往往作为无符号数运算是否有溢出的标志。AC(PSW.6):辅助进位位:

用来判断加减法运算时,低四位是否向高四位进位或借位(既A3的进位或借位).往往用来判断压缩的BCD码的运算处理.F0(PSW.5)用户标志位:

完全由用户来定义和使用。RS1,RS0工作寄存器区选择位:确定工作寄存器R0-R7在哪个区中.单片机在上电或复位后RS1、RS0=00。当需要人为的修改RS1,RS0的值来改变工作寄存器区的位置。

00：0区R0~R7

01：1区R0~R7

10：2区R0~R7

11：3区R0~R7CYACF0RS1RS0OVF1P程序状态字PSW:8位寄存器.表征程序执行的状态信息。38OV(PSW.2)溢出标志位:

判断有符号数(补码)加减法运算时是否有溢出.

OV的结果可以用一个算法来表示:OV=CP异或CS

其中:CP为A7的进位,CS为A6的进位OV=1表明有溢出。P(PSW.0)奇偶标志位:

用来标志累加器A中运算后1的个数。当P=1时,表明A中1的个数为奇数个,反之为偶数个。

OV(PSW.2)溢出标志位:判断有符号数(补码)加减法392、指针寄存器（1）堆栈指针SP指明栈顶元素的地址，8位，可软件设置初值，复位时SP=07H。注意压栈和出栈SP的变化。（2）数据指针DPTR@DPTR；指明访问的数据存储器的单元地址，16位，寻址范围64KB。

DPH和DPL分别为DPTR的高8位寄存器和低8位寄存器，两个可作为一个16位寄存器使用，也可单独作为8位寄存器使用。

2、指针寄存器40§6-4直接数据存储器dRAMdRAM共有128个单元，地址：00H-7FH。地址分配如下：一、工作寄存器区地址范围：00H-1FH.共32个单元分为4个组，每组有8个8位寄存器，编号为R0-R7。状态寄存器PSW中的RS1、RS0位的状态为当前工作寄存器区。二、位寻址区地址范围：20H-2FH，共16个单元。三、通用数据寄存器地址范围：30H-7FH§6-4直接数据存储器dRAMdRAM共有128个单元，41时序的定义：

单片机内的各种操作都是在一系列脉冲控制下进行的，而各脉冲在时间上是有先后顺序的，这种顺序就称为时序。

指令周期：即从取指到执行完，所需时间。

不同机器指令周期不一样；即使相同机器，不同的指令其指令周期也不一样。机器周期：机器的基本操作周期。一个指令周期含若干机器周期（单、双、四周期）§6-5时序时序的定义：§6-5时序42

每个状态周期含两个振荡周期，即相位P1、P2。

振荡周期：由振荡时钟产生。

振荡周期Tosc=1/fosc

一个机器周期

=12个振荡周期

=12×1/fosc

。

例如，若fosc=12MHz，则一个机器周期

=1μs。状态周期：一个机器周期分6个状态周期Si每个状态周期含两个振荡周期，即相43一个机器周期P1P2P1P2单字节单周期指令例：INCA一个机器周期P1P2P1P2单字节单周期指令44指令的字节数与指令周期之间的关系：

在STC89单片机的指令系统中有： 单字节； 双字节； 三字节指令。STC89单片机指令,可以分为六种基本的时序:

1,单字节单周期指令;4,双字节单周期指令;2,单字节双周期指令;5,双字节双周期指令;3,单字节四周期指令;6,三字节双周期指令.

指令的字节数与指令周期之间的关系： 45