单片微型计算机C第5讲(机械)

上节内容回顾MCS51单片机的引脚及内部结构MCS51单片机的存储器组织MCS51单片机的PSW76543210CyACF0RS1RS0OV-P第4-5讲教学目的和要求【教学目标】通过讲述MCS-51单片机的硬件结构，使学生掌握单片机内部所包含的硬件资源及其功能特点和使用方法，注意几个概念：时钟周期、机器周期和指令周期的意义及它们之间的关系。【教学重点】①单片机芯片的内部组成及存储器结构；②主要寄存器名称及含义；【教学难点】存储器的地址重叠的问题。第三章MCS-51单片机的硬件结构MCS51单片机的存储器组织内部ROM外部ROM0000H1000H0FFFH0FFFFH4KB寻址空间60KB可扩展的寻址空间内部RAM特殊功能寄存器外部RAM0000H007FH0080H00FFH0000H0FFFFH程序内存（片内、外）统一编址MOVC数据存储器（片内）MOV数据存储器（片外）MOVX3.4.1程序存储器作用：存放用户程序和表格常数。特殊单元0000H：复位后从0000H开始执行程序，一般在该地址存放一条绝对转移指令。中断入口地址：存放五个中断源的中断矢量。中断源入口地址外中断0（INT0）0003H定时器0（T0）000BH外中断1（INT1）0013H定时器1（T1）001BH串行口（UART）0023H每个中断源有8字节的中断服务程序空间，如果中断程序不大于8字节，可在中断矢量处开始存放。若中断程序大于8字节，则可在此空间内安排一条跳转指令。程序的简单执行过程复位入口0000HINT0中断入口0003H其它中断入口地址表T0中断入口000BH主程序入口0100H2000H其它程序或常数主程序其它程序或常数中断服务程序LJMP0100H中断申请LJMP2000H中断服务程序RETI3.4.2数据存储器MCS51片内数据存储器共128个单元，字节地址为00H~7FH。第0组工作寄存器00H~07H第1组工作寄存器08H~0FH第2组工作寄存器10H~17H第3组工作寄存器18H~1FH可位寻址区20H~2FH用户RAM区30H~7FH特殊功能寄存器(SFR)805180H~FFH片内RAM80328052特殊功能寄存器特殊功能寄存器(SFR)：具有特殊功能的RAM单元(状态和控制)。地址范围：80H~FFH。共21个，离散分布，有11个可以位寻址。其中ACC(A寄存器)、B寄存器、PSW在之前已经介绍过。堆栈指针—SP：指示栈顶在内部RAM中的位置。系统复位后SP被初始化为07H，堆栈实际从08H开始（若要用到寄存器区，最好调整SP位置）……SP=30H01HSP=31H21HSP=32H堆栈的主要作用：在子程序调用和中断操作时使用。特殊功能寄存器数据指针(DPTR)：存放16位数据地址（访问外部RAM或P口）可分为DPH和DPL单独操作。端口P0—P3：I/O端口锁存器。其它SFR：在有关章节介绍

SBUF、SCON、TH0、TL0、TH1、TL1IP、IE、TMOD、TCON、PCON部分特殊功能寄存器及其地址寄存器符号寄存器名称字节地址位地址SP堆栈指针81H87H~80HDPL数据指针低字节82HDPH数据指针高字节83HPSW程序状态字D0HD7~D0HA累加器E0HE7~E0HBB寄存器F0HF7~F0H通用工作寄存器通过改变PSW中的RS1(PSW.4)和RS0(PSW.3)来切换寄存器区，可实现快速现场保护。RS1RS0寄存器区内存地址000区00~07H011区08~0FH102区10~17H113区18~1FH0区：R0->00H，R1->01H；1区

R0->08H，R1->09H通用工作寄存器【例1】RS1RS0=01时，R7的RAM地址为

。【例2】当单片机复位时PSW＝

H，这时当前的工作寄存器区是

区，R4所对应的存储单元地址为

H。RS1RS0寄存器区内存地址000区00~07H011区08~0FH102区10~17H113区18~1FH位地址空间MCS-51有功能强大的布尔处理功能，适用于开关决策、逻辑仿真、实时控制。位地址指该空间内每个二进制位均有一个地址。其中位地址00H—7FH

共128个处于内部RAM(20H~2FH)中，其余83个分布于SFR中。字节地址位地址D7D6D5D4D3D2D1D02FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H2EH77H76H75H74H73H72H71H70H……20H07H06H05H04H03H02H01H00H片内RAM详解寄存器与存储器的映射3.5MCS51的时钟与复位MCS51单片机各功能部件的运行都是以时钟控制信号为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。这个脉冲是由单片机控制器中的时序电路发出的。MCS51常选择的时钟频率为6MHZ或12MHZ。某些高速单片机时钟频率可达40MHZ以上。时钟周期：处理操作的最基本单位。也称为节拍脉冲或者T周期，是单片机的基本时间单位。机器周期：也称为CPU周期。每个机器周期内完成一个基本操作，一般机器的CPU周期包括取指周期、取数周期和执行周期几种。指令周期：一条指令执行所需要的时间。包含若干机器周期。几个概念时钟周期8051单片机采用的时钟频率fosc为6MHZ频率f：1秒内的脉冲个数

6M个周期Tosc

：1/f166.7nsTCLK每个T状态包括：下降沿、低电平、上升沿、高电平机器周期CPU完成一个基本操作所需要的时间。取指令、读或写数据。51单片机中，每12个时钟周期为一个机器周期。若fosc=6MHZ，则机器周期为：Tcy=12Tosc=12/fosc=12/6M=2us一个机器周期的12个时钟周期中，分成6个状态S1~S6，每个状态又分成两拍，P1和P2，故一个机器周期中的12个时钟周期可表示成：S1P1、S1P2、S2P1、……、S6P1、S6P2：指令周期执行一条指令所需的时间为指令周期。每条指令的功能不同，所需时间也有差异，故每条指令的指令周期不尽相同。从指令执行的角度来看，MCS51单片机的指令周期一般分为1个机器周期、2个机器周期和4个机器周期。一般指令均可在1~2个机器周期内完成，仅乘、除指令需要4个机器周期。指令周期一般情况下操作仅涉及到寄存器或立即数的，为单周期指令。但操作寄存器为DPTR的，执行时需要两个机器周期。操作数在存储器中时，一般为双周期指令。乘除法指令，由于其操作复杂，为四周期指令。8051典型的指令时序单字节指令(如INCA)单周期指令双字节指令(如ADDA,#08H)

单片机的复位当按下单片机的RST键超过两个机器周期则可将单片机复位。复位时，PC初始化为0000H，使得MCS51单片机从