单片机原理及应用1-3课件

单片计算机及其应用第一章绪论第二章MCS—51单片机的结构和原理第三章MCS51指令系统第四章汇编语言程序设计第六章MCS-51单片机内部定时/计数器及其应用第八章单片机系统扩展第七章MCS-51系统的串行接口第五章

MCS-51单片机的中断系统第十章单片机应用系统的组成第九章单片机应用D/A转换器、A/D转换器的接口单片计算机及其应用第一章绪论第二章MCS—51单片机的第

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绪

论

本章内容SingleChipMicrocomputer什么是单片机单片机特点及应用单片机的结构特点第

章

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论本章内容SingleChipM一、什么是单片机

1、微型计算机硬件结构——常见的微机外形台式微机便携式微机立式微机一、什么是单片机1、微型计算机硬件结构——常见的微机外形微型计算机硬件结构——微机硬件组成显示器主机键盘鼠标微型计算机硬件结构——微机硬件组成显示器主机键盘鼠标微型计算机硬件结构——运算器控制器CPU存储器输入接口电路输入设备输出设备输出接口电路硬件系统内部结构微型计算机硬件结构——运算器控制器CPU存储器硬件系统——构成微机的实体和装置软件系统——微机系统所使用的各种程序的总称软件系统与硬件系统共同构成实用的微机系统，两者是相辅相成、缺一不可的。

软件系统+微型计算机系统运算器控制器CPU存储器输入接口电路输入设备输出设备输出接口电路硬件系统微型计算机系统硬件系统——构成微机的实体和装置软件系统——微机系统所使用的CPU输入设备输出设备软件系统+微型计算机系统硬件系统输入接口设备输出接口设备运算器控制器存储器单片微型计算机是指集成在一个芯片上的微型计算机，简称单片机——单片机实质上就是一个芯片2、单片微型计算机CPU+微型计算机系统硬件系统输输运算器控制器存储单片机内部结构示意图

CPU

存储器定时器/计数器

中断系统P0-P3TxDRxD

TINT并行I/O口串行I/O口单片机内部结构示意图CPU存储器定单片机应用系统

单片机应用系统单片机＋接口电路及外设等＋软件硬件单片机应用系统由硬件和软件组成硬件是应用系统的基础软件是在硬件的基础上对其资源进行合理调配和使用，从而完成应用系统所要求的任务，二者相互依赖，缺一不可注：本课程的重点1.掌握单片机应用系统硬件原理的分析方法。2.掌握软件设计与调试的基本技能。单片机应用系统单片机应用系统单片机＋接口电路及外设等＋软件

二、单片机的结构特点2、引脚采用分时复用技术。由于芯片集成度高，而引脚又不宜过多，因此将部分引脚设计为多功能的，例如，地址总线和数据总线采用分时复用等。1、存储结构。采用ROM和RAM严格分开的哈佛结构，可分为：内部ROM、RAM，外部ROM、RAM。二、单片机的结构特点2、引脚采用分时复用技术。由于芯片集成3、特殊功能寄存器(21个)采用特殊功能寄存器来控制单片机的功能状态，如定时/计数器、串行口和中断逻辑等。4、全双工串行接口内部具有全双工串行接口，可实现单机或多机通讯，为实现分布式控制系统提供了可能。5、布尔处理器内部具有布尔处理器，可十分方便的进行二进制位逻辑运算，进行组合逻辑设计3、特殊功能寄存器(21个)采用特殊功能寄存器来控制单片三、单片机的特点及应用

1.单片机的特点体积小，重量轻电源单一，功耗低功能强，价格低运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高可以嵌入到电子产品中——嵌入式应用系统三、单片机的特点及应用1.单片机的特点体积小，重量轻电2.单片机应用

工业方面民用方面仪表方面电讯方面数据处理方面汽车方面2.单片机应用工业方面民用方面仪表方面电讯方面数据处理方Ａ、单片机应用模式1、单机应用 即在一个应用系统中仅使用了一个单片机，其主要应用领域有：智能产品、智能仪表、测控系统、数控控制机智能接口。2、多机应用

多机应用是单片机在高科技领域中应用的主要模式，其高可靠性、高控制功能及高运行速度的“三高”技术，在未来的高科技工程系统中采用单片机多机系统作为主要的发展方向。其应用模式可分为功能弥散系统、并行多机处理系统和局部网络系统。Ａ、单片机应用模式1、单机应用Ｂ、单片机的配置

单片机通过执行指令流来完成预先设定的功能，其指令的存放方式取决于片内ROM的配置情况：

1、片内ROM配置即单片机片内带有掩模ROM，其内容由厂家出厂时设定，因而其生产周期长、经济风险大但成本较低。征对以上特点，已有厂家推出了一次性（即OTP型）用户可编程的单片机，因而兼具成本低、周期短、低风险等优点。Ｂ、单片机的配置 单片机通过执行指令流来完成预先设定的功能，2、片内EPROM配置

适用于样机开发，可多次重写。3、片内E2PROM配置适用于样机开发，可多次重写，其重写比EPROM更方便，目前使用最为广泛。4、片内无ROM配置由于片内无ROM，因而需在片外扩展ROM，其电路复杂，灵活性差，已逐渐被淘汰。2、片内EPROM配置适用于样机开发，可多次重写。Ｃ、单片机的等级集成电路依据其使用环境可分为三个等级1、商用级温度范围为0~70OC，限用于机房及办公环境2、工业级温度范围为-45~85OC3、军用级温度范围为-50~125OC

不同级别之间价格相差很大，如军用级为商用级的10倍乃至上百倍。单片机为工业级产品。Ｃ、单片机的等级集成电路依据其使用环境可分为三个等级3.单片机种类

◆生产厂商：美国微芯片公司:PIC16C××系列、PIC17C××系列、PIC1400系列，美国英特尔公司的MCS-48和MCS-51系列，美国摩托罗拉公司的MC68HC05系列和MC68HC11系列，美国齐洛格公司的Z8系列，日本电气公司的μPD78××系列，美国莫斯特克公司和仙童公司合作生产的F8（3870）系列等。

3.单片机种类◆生产厂商：美国微芯片公司:PIC16C×Ａ、单片机的分类（按用途）（1）通用型单片机它可向开发者提供较多资源，具有较强的通用性，适应性较强，应用较为广泛，便于普及和推广，但有时会造成大量资源的浪费。（2）专用型单片机专门征对特殊使用场合的具体要求而设计，通常是微控制系统的集成产品，因而其抗干扰能力比通用型强，适用于各种恶劣环境，但由于其专用性强，其应用范围受到了很大的限制。Ａ、单片机的分类（按用途）（1）通用型单片机它可向开发者提B、按字长分类（1）4位机主产于日本，如SM系列，UPD系列等，其特点是价格便宜，其数值运算能力差。（2）8位机目前市面上的主导机型，如Intel，Motorola，Zilog等厂家的产品，由于其功能强大，价格低廉，品种繁多，数值处理能力一般，应用范围较广。B、按字长分类（1）4位机主产于日本，如SM系列，UPD系（3）16位机、32位机具有强大的数值处理能力，且具有并行功能，适用于有大量数据处理的应用系统，由于其字长较长，运行速度较高，因而数据处理速度高。它的发展壮大直接推动了信息化时代的到来。如TMS320C50，进行一次乘法运算仅需60ns。◆单片机的发展经历了由4位机到8位机,再到16位机的发展过程◆目前8位单片机仍是单片机的主流机型；（3）16位机、32位机具有强大的数值处理能力，且具有并行Atmel标准型：AT89C51AT89C52AT89lv51AT89lv52低档型：AT89C1051AT89C2051(2Kflash)(20PIN)高档型:AT89S51AT89S52ISP功能PhilipsP80CXXP87CXXP89CXXP87LPC7XXTIMSP430PIC系列AtmelPhilipsTIMSP430PIC系列学习中几点注意事项：前续课程是数电、模电与微机原理(8086).课程中涉及不懂的，回头翻书； 相关课程：Protel2.不要和微机原理（8086）打架，两门课有相同的地方，也有完全不同的地方，比如内部结构、汇编指令系统完全不同，切忌混淆（!!!）3.本课程是一门实践性、应用性很强的学科理解+记忆+动手4.硬件(外部接口电路+内部硬件资源)/软件(代码)同样重要、不可偏废,培养软硬件结合的思想

内部硬件资源是内脏,外部接口电路是骨骼，软件是血液,学习中几点注意事项：前续课程是数电、模电与微机原理(80865.学会看全英文的数据手册和软件开发环境（金山词霸）

6.知识点多、全是细节问题、课时非常紧张:理论教学(38)+实验(10)、讲课速度快。预习、听课、复习、做题、实验，通过教学引导，一定要培养自己的自学习惯和能力

7.正确理解自学?如何培养自学的能力，在专业科学习中非常重要

8.记好笔记，上课记笔记的重要性，怎样记笔记？（要点）

9独立思考完成作业！！！

关键词：学习方法、预习、自学、作业、前后联系（翻书）、独立思考5.学会看全英文的数据手册和软件开发环境（金山词霸）10.本课件学生可以拷贝，有条件的将课件打印，学习怎么在多媒体教室的环境下怎么把课学好。几点要求:1上课不迟到、认真听讲、积极发言2课后复习，独立思考、按时完成作业3上课手机关掉，不许接手机、玩手机

10.本课件学生可以拷贝，有条件的将课件打印，学习怎么在教材：张毅刚，《单片机原理及应用》，高等教育出版社教辅读物：李广弟《单片机基础》(修订版)2001胡汉才《单片机原理及其接口技术》(第二版)2004王迎旭《单片机原理及应用》2006.7李朝青《单片机学习辅导测验及解答讲义》2003朱定华《单片机原理及接口技术学习辅导》2001林永仁《嵌入式系统项目分析入门与实践》2004博文视点《单片机程序设计及应用从基础到实践》2006杂志《国外电子元器件》《单片机与嵌入式系统应用》成绩评定：平时占20%(作业+实验+考勤）期末考试占80%（闭卷笔试统考）GoodLuck!!教材：成绩评定：GoodLuck!!27238302MCS51MICROCONTROLLERFAMILYUSER’SMANUAL(datasheet)

张胜古

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查找芯片datasheet的网址：/

–下载－资料(pdf)要求：学会熟练利用网络资源为学习、工作服务作业:上网查找AT89C51的Datasheet27238302单片机原理及应用1-3课件中国芯片手册网/中国芯片手册网http://www.datasheet.//从一个简单的测控应用实例说起动作选择按钮红外线传感器89C2051单片机复位按钮电源指示灯从一个简单的测控应用实例说起动作选择按钮红外线传感器89C2任务一：控制一盏灯点亮任务二：红灯周期性地点亮/熄灭信号检测柔性开关集群灯控顺序控制/多任务定时切换自动生产流水线任务三：红外防盗报警实时控制任务一：控制一盏灯点亮任务二：红灯周期性地点亮/熄灭信号检测简单测控实例原理图简单测控实例原理图数字电路中由13片IC组成的数字钟数字电路中由13片IC组成的数字钟单片机原理及应用1-3课件单片机原理及应用1-3课件由单片机构成的电子钟单片机由单片机构成的电子钟单片机单片IC（单片机）电子钟单片IC（单片机）电子钟继电控制串行模块LED显示嗡鸣器开关输入电源模块单片机芯片下载接口红外遥控数码管显示一块单片机系统电路板继电控制串行模块LED显示嗡鸣器开关输入电源模块单片机芯片下几个开发软件Keil2/3实验教学用几个开发软件Keil2/3实验教学用伟福/

伟福/2-1关于MCS-51系列2-2MCS-51系列单片机的结构原理2-3 MCS-51单片机的引脚及其片外总线结构2-4MCS-51单片机的工作方式2-5MCS-51单片机的时序第二章MCS—51单片机的结构和原理2-1关于MCS-51系列第二章MCS—51单片机的结构教学目的：了解单片机的典型结构；熟悉其内部资源 配置及外部特性；掌握80C51存储器系 统的结构、功能及操作；SFR的运行管理模 式；了解80C51系列单片机输入/输出端口内部 结构，掌握其应用特性。教学重点：1.80C51系列单片机存储器系统的结构、功 能及操作方式；

2.80C51系列单片机输入/输出端口的正确 读写；

3.SFR的寻址方式。教学难点：1.80C51系列单片机存储器系统的结构、功 能及操作方式；

2.SFR的运行管理模式教学目的：了解单片机的典型结构；熟悉其内部资源 配置及一、MCS-51系列型号型号片内程序存储器片内数据存储器8031NO128Bytes80514KROM128Bytes87514KEPROM128Bytes8032NO256Bytes89C514KE2PROM128Bytes89C528KE2PROM256Bytes89C20512KE2PROM128Bytes2-1关于MCS-51系列型号片内程序存储器片内数据存储器8031NO128Byt二、MCS-51的主要特点1、单+5V供电，40引脚封装2、8位字长CPU3、片内有振荡电路和时钟电路4、32根I/O线5、64K外部RAM（不含内部RAM）二、MCS-51的主要特点1、单+5V供电，40引脚封装6、64K外部ROM（含内部ROM）7、2个16位定时/计数器（8X52有3个）8、具有2个优先级别的5个中断源（8X52有6个）9、可编程的全双工串行口，如工作方式、波特率等10、布尔处理器11、128个用户可寻址位单元12、128字节内部RAM（8X52有256个字节）6、64K外部ROM（含内部ROM）时钟电路CPUROMRAMT0T1中断系统串行接口并行接口P0P1P2P3TXDRXDINT0INT1定时计数器结构框图中央处理器CPU：8位，运算和控制功能内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元，用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表格。定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。串行口：一个全双工串行口。中断控制系统：5个中断源（外中断2个，定时/计数中断2个，串行中断1个）时钟电路：可产生时钟脉冲序列，晶振频率通常为6MHZ和12MHZ2-2MCS-51系列单片机的结构原理一、基本组成时钟电路CPUROMRAMT0T1中断系统串行接口并单片机原理及应用1-3课件1、8051单片机的基本组成中央处理器CPU：8位，运算和控制功能内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元，用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表格。定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。串行口：一个全双工串行口。中断控制系统：5个中断源（外中断2个，定时/计数中断2个，串行中断1个）时钟电路：可产生时钟脉冲序列，晶振频率常选6MHZ和12MHZ1、8051单片机的基本组成中央处理器CPU：8位，运算和控1

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存

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器80318751805189C51片内RAM片内ROM256B（字节）4K64K64K1

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(1)程序存储器程序存储器内部外部0000H0FFFH(4K)0000HFFFFH(64K)0000H0FFFH(4K)0000H0001H0002H(PC)0000H是程序执行的起始单元,

在这三个单元存放一条

无条件转移指令

中断5中断4中断3中断2中断10003H000BH0013H001BH0023H002BH外部中断0定时器0中断外部中断1定时器1中断串行口中断8位．．．0FFFH0FFEHEA=1EA=0程序存储器资源分布中断入口地址org 0000h ljmp main org 002bhMain: mov sp,#60h ……..(1)程序存储器程序存储器内部外部0000H0FFFH(4K0000HFFFFH(64K)内部外部(2)数据存储器数据存储器00HFFH7FH80H(高128B)(低128B)RAM专用

寄存器00H07H08H0FH10H17H18H1FH0区R0R7R0R7R0R7R0R71区2区3区工作寄存器区可作一般RAM读写也可位寻址区20H2FH7F78070030H7FH数据缓冲区/堆栈区内部RAM存储器

11第3区18H~1FH

01第1区08H~0FHRS1RS0寄存器区片内RAM地址

00第0区00H~07H10第2区10H~17H工作寄存器区选择位RS0、RS10000HFFFFH(64K)内部外部(2)数据存储器数据存注意:一个单元地址对应有8个位地址

MSB——MostSignificantBit（最高有效位）

LSB——LeastSignificantBit（最低有效位）单元地址2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H7F776F675F574F473F372F271F170F07

MSB

位地址

LSB7E766E665E564E463E362E261E160E067D756D655D554D453D352D251D150D057C746C645C544C443C342C241C140C047B736B635B534B433B332B231B130B037A726A625A524A423A322A221A120A027971696159514941393129211911090178706860585048403830282018100800RAM位寻址区位地址表()注意:一个单元地址对应有8个位地址

MSB——Most（3）特殊功能寄存器（高128个单元）

MCS-51内部安排有21个特殊功能寄存器各特殊功能寄存器的符号及地址见。分别由于以下各个功能单元：CPU：ACC、B、PSW、SP、DPTR（由两个8位寄存器DPL、DPH组成）并行口：P0、P1、P2、P3中断系统：IE、IP定时/计数器：TMOD、TCON、TH1、TL1、TH0、TL0串行口：SCON，SBUF，PCON（3）特殊功能寄存器（高128个单元） MCS-51内部安高128个单元☆离散分布有21个特殊功能寄存器SFR。☆

11个可以进行位寻址：ACC、B、PSW、IE、IP、P0、P1、P2、P3、SCON、TCON☆特别提示：对SFR只能使用直接寻址方式，书写时可使用寄存器符号，也可用寄存器单元地址。高128个单元☆离散分布有21个特殊功能寄存器SFR。☆13、CPU由运算器、控制器和若干SFR（ACC，B，PSW，SP，DPTR）构成。（1）运算器：实现数据的算术运算和逻辑运算。（2）累加器ACC：提供一个操作数并存放运算结果，其进位标志CY同时也是布尔处理器的累加器。（3）寄存器B：用于乘法和除法操作，也用作暂存器。3、CPU由运算器、控制器和若干SFR（ACC，B，PSW，（4）CPU标志寄存器CY：进位标志，有进位或借位时为1，否则为0

AC：辅助进位标志当D3向D4有进位或借位时为1，否则为0

F0：用户标志RS1、RS0：工作寄存器组OV：溢出标志，结果超过-128~+127时，OV=1，否则为0CYACF0RS1RS0OV—PPSW

11第3区18H~1FH

01第1区08H~0FHRS1RS0寄存器区片内RAM地址

00第0区00H~07H10第2区10H~17H（4）CPU标志寄存器CY：进位标志，有进位或借位时为1，否（4）CPU标志寄存器P：奇偶校验标志，当ACC中“1”的个数为奇数个时，P=1PSW.1：保留位，用户可使用。椎栈指针SP：先入后出的特殊存储器指针。数据指针DPTR：用于存放16位地址，可分为DPH和DPL。MOV SP,#60HMOV DPL,#0FFHMOV DPH,#0FH（4）CPU标志寄存器P：奇偶校验标志，当ACC中“1”的个4、并行I/O口P0.0

P0.1

P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P1.0

P1.1

P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P3.0

P3.1

P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.74个8位并行I/O口：P0，P1，P2，P3；均可作为双向I/O端口使用。输入时可以缓冲，输出时可以锁存。(1)特点：P0：访问片外扩展存储器时，

复用为低8位地址线和数据线

P2：高8位地址线。P1：双向I/O端口

P3：第二功能1

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P0.1

P0.2P0.3P（2）Ｉ／Ｏ口的字节地址和位地址（2）Ｉ／Ｏ口的字节地址和位地址1）P0口的位结构锁存器三态缓冲器场效应管P0口既可用作I/O口，也可用作地址/数据总线，但二者不能兼用，用作I/O口时，必须在管脚上接上拉电阻。用作地址/数据总线时，地址和数据采取分时复用方式。用作输入时，必须对输出锁存器置“1”—“读引脚”操作（3）下面分别介绍4个I/O口的结构1）P0口的位结构锁存器三态缓冲器场效应管P0口既可用作I/P0口某一位的电路包括：(1)一个数据输出锁存器，用于数据位的锁存(2)两个三态的数据输入缓冲器，分别用于锁存器数据和引脚数据的输入缓冲。(3)一个多路转接开关MUX，一个输入来自锁存器，另一个输入为“地址/数据”。输入转接由“控制”信号控制。设置多路转接开关的目的，是因为P0口既作通用I/O口，又可作为系统的地址/数据线。由MUX实现锁存器输出和地址/数据线之间的接通转接。(4)数据输出的驱动和控制电路，由两只场效应管（FET）组成，上面的那只场效应管构成上拉电路。P0口某一位的电路包括：P0.0—P0.7:PORT8位漏极开路型双向I/O(内置场效应管上拉）(难点)

当P0口作为输出口使用时，来自CPU的“写入”脉冲加在D锁存器的CP端，内部总线上的数据写入D锁存器，并向端口引脚P0.x输出。但要注意，由于输出电路是漏极开路（因为这时上拉场效应管截止），必须外接上拉电阻才能有高电平输出。21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线地址/数据控制引脚P0.X34Vcc控制=0时，P0.0—P0.7:PORT8位漏极开路型双向I/O(21DQCK/Q读引脚=1读锁存器写锁存器内部总线地址/数据控制引脚P0.X34控制=0时，00100截止截止=0Vcc当P0口作为输入口使用时，应区分“读引脚”和“读端口”（或称“读锁存器”）。为此，在口电路中有两个用于读入的三态缓冲器。“读引脚”就是直接读取引脚P0.X上的状态，这时由“读引脚”信号把下方缓冲器打开，引脚上的状态经缓冲器读入内部总线；“读端口”则是“读锁存器”信号,打开上面的缓冲器把锁存器Q端的状态读入内部总线。21DQCK/Q读引脚=1读锁存器写锁存器内部总线地址/数Note：1.在输入数据时，应先把P0口置1，使两个输出FET关断，使管脚“浮置”，成为高阻状态，这样才能正确的输入数据，这就是所谓的准双向口;2.P0口能够以吸收电流的方式驱动8个LSTTL负载;3.此脚作输入口（事先必须对它写“1”）(记忆！);4.P0口作为输出口时，上管截止，P0口内部无上拉电阻，做为普通I/O口使用时，外部一般接10k上拉电阻（记忆）Note：21DQCK/Q读引脚=0读锁存器写锁存器内部总线地址/数据控制=1引脚P0.X34控制=1时，此脚作地址/数据复用口：（1）输出地址/数据=0时1011=0导通截止=0Vcc

寻址外部程序存储器时分时作为双向8位数据口和输出低8位地址复用口;通过分时操作,先传送低8位地址,利用ALE信号的下降沿将地址锁存，然后作为8位双向数据总线使用,用来传送8位数据;21DQCK/Q读引脚=0读锁存器写锁存器内部总线地址/数21DQCK/Q读引脚=0读锁存器写锁存器内部总线地址/数据控制=1引脚P0.X34控制=1时，此脚作地址/数据复用口：（2）输出地址/数据=1时1100=1截止导通=1Vcc21DQCK/Q读引脚=0读锁存器写锁存器内部总线地址/数21DQCK/Q读引脚=1读锁存器写锁存器内部总线地址/数据控制=1引脚P0.X34控制=1时，此脚作地址/数据复用口：（3）输入数据时，输入指令将使引脚与内部总线直通Vcc21DQCK/Q读引脚=1读锁存器写锁存器内部总线地址/数B、P1口的位结构P1口由于只能作为I/O口使用，因而输出控制电路结构同P0口不同。B、P1口的位结构P1口由于只能作为I/O口使用，因而输出控P1.0--P1.7:内置了上拉电阻的8位准双向I/O口输出时一切照常，仅在作输入口用时要先对其写“1”（记忆！SetbP1.0movp1，＃01h）。21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线Vcc引脚P1.X内部上拉电阻P1.0--P1.7:内置了上拉电阻的8位准双向I/O口2121DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线Vcc引脚P1.X内部上拉电阻输出数据=1时110截止=1Note：1）P1口能够驱动4个LSTTL负载2）P1口用作通用双向I/0口用时，不必再外接上拉电阻，当用作输入用时，和P0口一样，为了避免误读，必须首先向对应的输出寄存器写入“1”，使FET截至(记忆！)21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线Vcc引脚P121DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线Vcc引脚P1.X内部上拉电阻输出数据=0时001=0导通21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线Vcc引脚P121DQCK/Q读引脚=1读锁存器写锁存器内部总线Vcc引脚P1.X内部上拉电阻输入数据时，要先对其写“1”110截止21DQCK/Q读引脚=1读锁存器写锁存器内部总线Vcc引21DQCK/Q读引脚=0读锁存器写锁存器内部总线Vcc引脚P1.X内部上拉电阻输入数据时，要先对其写“1”001导通21DQCK/Q读引脚=0读锁存器写锁存器内部总线Vcc引简单测控实例原理图简单测控实例原理图P1.3作输入端口光路通畅，R亮

2K

光路阻断，R暗

400K

R亮<2.2K

R暗

>250K

P1.3作输入端口光路通畅，R亮2KR亮<2.2KJOB3:CLRP1.1;亮绿灯REDO:SETBP1.3;P1.3作输入口必先置1CHECK:JNBP1.3,CHECK;检测通道是否被阻断？LOOP:…………;有入侵者，报警！

AJMPREDO;再跳回去检测任务三：红外防盗报警P1.3口用于输入状态检测的语句：

R亮<2.2K

，红外线光路通畅时，P1.3端＝低电平R暗>250K

，红外线光路阻断时，P1.3端＝高电平JOB3:CLRP1.1;亮绿灯任务三：P1口只作为通用的I/O口使用，在电路结构上与P0口有两点区别：（1）因为P1口只传送数据，所以不再需要多路转接开关MUX。（2）由于P1口用来传送数据，因此输出电路中有上拉电阻，这样电路的输出不是三态的，所以P1口是准双向口。因此：（1）P1口作为输出口使用时,与P0口不同的是,外电路无需再接上拉电阻。（2）P1口作为输入口使用时,应先向其锁存器先写入“1”,使输出驱动电路的FET截止。P1口只作为通用的I/O口使用，C、P2口位结构P2口既可用作I/O口，也可用作高8位地址总线。C、P2口位结构P2口既可用作I/O口，也可用作高8位地址总

在实际应用中，因为P2口用于为系统提供高位地址，因此同P0口一样，在口电路中有一个多路转接开关MUX。但MUX的一个输入端不再是“地址/数据”，而是单一的“地址”，这是因为P2口只作为地址线使用。当P2口用作为高位地址线使用时，多路转接开关应接向“地址”端。正因为只作为地址线使用，口的输出用不着是三态的，所以，P2口也是一个准双向口。此外，P2口也可以作为通用I/O口使用，这时，多路转接开关接向锁存器Q端。在实际应用中，因为P2口用于为系统提供高位地址，P2.0—P2.7:内置了上拉电阻的8位准双向I/O

寻址外部程序存储器时输出高8位地址；不接外部程序存储器时可作为8位准双向I/O口使用。21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线地址高8位控制引脚P2.X3内部上拉电阻VccP2.0—P2.7:内置了上拉电阻的8位准双向I/O21D21DQCK/Q读引脚=0读锁存器写锁存器内部总线地址高8位控制

引脚P2.X控制=0时，此脚作通用输出口：输出=1时110截止3内部上拉电阻11Vcc=1=0Note：P2口能够驱动4个LSTTL负载21DQCK/Q读引脚=0读锁存器写锁存器内部总线地址高821DQCK/Q读引脚=0读锁存器写锁存器内部总线地址高8位控制

引脚P2.X控制=0时，此脚作通用输出口：输出=0时001导通3内部上拉电阻00Vcc=0=021DQCK/Q读引脚=0读锁存器写锁存器内部总线地址高821DQCK/Q读引脚=0读锁存器写锁存器内部总线地址高8位控制=1

引脚P2.X控制=1时，此脚作高8位地址A8—A15输出口：当输出=1时10截止3内部上拉电阻1=1Vcc=121DQCK/Q读引脚=0读锁存器写锁存器内部总线地址高821DQCK/Q读引脚=0读锁存器写锁存器内部总线地址高8位控制=1

引脚P2.X01导通3内部上拉电阻0=0Vcc=0控制=1时，此脚作高8位地址A8—A15输出口：当输出=0时21DQCK/Q读引脚=0读锁存器写锁存器内部总线地址高8D、P3口位结构P3口既可用I/O口，又分别具有第二功能，但二者不能混用，其第二功能如下表所示。D、P3口位结构P3口既可用I/O口，又分别具有第二功能，但P3.0—P3.7:内置了上拉电阻的准双向I/0口它具有特定的第二功能。在不使用它的第二功能时它就是普通的通用准双向I/O口。21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线第二功能输出引脚P3.X3内部上拉电阻Vcc第二功能输入4P3.0—P3.7:内置了上拉电阻的准双向I/0口21DQC21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线第二功能输出（WR，RD，TxD）引脚P3.X3内部上拉电阻Vcc4第二功能输出时，内部自动D=1111反相器21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线第二功能输出引21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线此端自动＝1引脚P3.X3内部上拉电阻Vcc

第二功能输入（RxD，T0，T1，INT0，INT1）4第二功能输入时，信号经缓冲器4直接进入内总线1110截止21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线此端自动＝1引P3口第二功能表(重要)引脚第二功能P3.0RxD:串行口接收数据输入端P3.1TxD:串行口发送数据输出端P3.2INT0:外部中断申请输入端0P3.3INT1:外部中断申请输入端1P3.4T0:外部计数脉冲输入端0P3.5T1:外部计数脉冲输入端1P3.6WR:写外设控制信号输出端P3.7RD:读外设控制信号输出端P3口第二功能表(重要)引脚第二功能P3.

第二功能信号有输出和输入两类，分两种情况说明。（1）对作为第二功能输出的引脚，当作通用的I/O口使用时，电路中的“第二输出功能”线应保持高电平，与非门开通，以使锁存器的Q端输出通路保持畅通。当输出第二功能信号，该锁存器应预先置“1”，使与非门对“第二输出功能”信号的输出是畅通的，从而实现第二功能信号的输出。（2）对作为第二功能输入的引脚，在口线引脚的内部增加了一个缓冲器，输入的信号就从这个缓冲器的输出端取得。而作为通用的I/O口线使用的输入，仍取自三态缓冲器的输出端。总的来说，P3口无论是作为输入口使用还是第二功能信号的输入，锁存器输出和“第二输出功能”线都应保持高电平。第二功能信号有输出和输入两类，分两种情况说明。P0～P3端口功能总结使用中应注意的问题：（1）P0～P3口都是并行I/O口，都可用于数据的输入和输出,但P0口和P2口除了可进行数据的输入/输出外,通常用来构建系统的数据总线和地址总线,所以在电路中有一个多路转接开关MUX,以便进行两种用途的转换。而P1口和P3口没有构建系统的数据总线和地址总线的功能，因此,在电路中没有多路转接开关MUX。由于P0口可作为地址/数据复用线使用,需传送系统的低8位地址和8位数据，因此MUX的一个输入端为“地址/数据”信号。而P2口仅作为高位地址线使用，不涉及数据，所以MUX的一个输入信号为“地址”。P0～P3端口功能总结（2）在4个口中只有P0口是一个真正的双向口，P1～P3这3个口都是准双向口。原因是在应用系统中，P0口作为系统的数据总线使用时，为保证数据的正确传送，需要解决芯片内外的隔离问题，即只有在数据传送时芯片内外才接通；不进行数据传送时，芯片内外应处于隔离状态。为此，要求P0口的输出缓冲器是一个三态门。在P0口中输出三态门是由两只场效应管（FET）组成,所以说它是一个真正的双向口。而其它的三个口P1～P3中,上拉电阻代替P0口中的场效应管,输出缓冲器不是三态的,因此不是真正的双向口,只能称其为准双向口（3）P3口的口线具有第二功能,为系统提供一些控制信号。因此在P3口电路增加了第二功能控制逻辑。这是P3口与其它各口的不同之处。（2）在4个口中只有P0口是一个真正的双向口，P1～P3这3并行口的负载能力

P0、P1、P2、P3口的电平与CMOS和TTL电平兼容。P0口的每一位口线可以驱动8个LSTTL负载。在作为通用I/O口时，由于输出驱动电路是漏极开路方式，由集电极开路（OC门）电路或漏极开路电路驱动时需外接上拉电阻；当作为地址/数据总线使用时，口线输出不是开漏的，无须外接上拉电阻。并行口的负载能力P0、P1、P2、P3口的电平与CMOS和P1、P2、P3口的每一位能驱动4个LSTTL负载。它们的输出驱动电路设有内部上拉电阻，所以可以方便地由集电极开路（OC门）电路或漏极开路电路所驱动，而无须外接上拉电阻（见图片）。

由于单片机口线仅能提供几毫安的电流，当作为输出驱动一般的晶体管的基极时，应在口与晶体管的基极之间串接限流电阻。P1、P2、P3口的每一位能驱动4个LSTTL负载。它们的输排阻的实物图片

排阻的实物图片ALEWR

RDP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7指令1：MOVP1,#00H指令2：MOVP1,#0FFH指令3：MOVP1,#0AAH000000001111111101010101Ｅ输出举例指令4：CLRP1.0指令5：SETBP1.0111111110+5VALEWR

RDP1.0P1.1P1.2P1.31111111111111111Ｆ输入举例S0+5V4.7kWALEWR

RDP3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7读端口：MOVP3,#11111111BMOVA,P389C51××××××××寄存器A注：当I/O端口作为输入使用时，需先向端口写入“1”，使内部的FET截止，再读入引脚的状态。你知道P3.4对应寄存器A哪一位吗？P3.4你知道这是为什么吗？11111111011111111111111111Ｆ输入举例S0+5V4.一、MCS-51单片机信号引脚简介

P3口线的第二功能VCCVSSXTAL2

XTAL1RSTP0.0

P0.1

P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P1.0

P1.1

P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0ALEP3.0

P3.1

P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7(2)、振荡电路：XTAL1、XTAL2(3)、复位引脚：RST(4)、并行口：P0、P1、P2、P3(7)、ALE：地址锁存控制信号(1)、电源线：VCC(+5V)、VSS(地)EAPSEN(5)、EA：访问程序存储控制信号(6)、PSEN：外部ROM读选通信号RXD/

TXD/

INT0/INT1/

T0/

T1/

WR/

RD/1

2

3

4

5

6

7

8

9

10111213141516171819

2040

39

38

37

36

35

34

33

32

313029282726252424222180318051875189C511、管脚图2-3 MCS-51单片机的引脚及其片外总线结构一、MCS-51单片机信号引脚简介P3口线的第二功能VCC二、片外三总线结构1、地址总线（AB）由P2，P0提供16位地址2、数据总线（DB）由P0口提供8位数据3、控制总线（CB）由P3口和RST、EA、ALE、PSEN组成二、片外三总线结构1、地址总线（AB）单片机原理及应用1-3课件2-4 MCS-51单片机的复位操作与复位电路一、复位操作

在振荡电路工作时，在RST引脚上加上一个至少保持2个机器周期的高电平，单片机完成复位。其复位电路结构和内容如图所示

复位电路，复位可分为上电自动复位和按键复位两种方式。复位不影响RAM内容。使PC指向0000H，重新执行程序。SFR的复位状态见P542-4 MCS-51单片机的复位操作与复位电路一、复位操作复位电路复位电路复位电路结构和内容复位电路结构和内容2-5MCS-51单片机时钟电路与的时序一、时钟电路

时钟电路是用于产生单片机工作时所必需的时钟控制信号。2-5MCS-51单片机时钟电路与的时序一、时钟电路二、时序在执行指令的过程中，CPU的控制器发出的一系列特定的控制信号在时间上的相互关系。二、时序

二、时序

区别几个概念1、振荡周期（时钟周期）：振荡信号周期，fOSC2、状态周期：又叫S周期，可分为P1和P2两拍，其中P1通常完成逻辑操作，而P2通常完成内部寄存器与寄存器间的数据传输，fosc/2。3、机器周期：单片机的基本操作周期，fosc/12。包含六个状态周期。二、时序

区别几4、指令周期：执行一条指令的周期，分别有单、双和四机器周期指令。5、ALE信号：可作为一种周期信号使用。4、指令周期：执行一条指令的周期，分别有单、双和四机器周期指三、MCS-51指令的取指/执行时序

指令的处理都包括取指（取操作码或操作数）和执行（指令的逻辑功能）两个阶段，每出现一次ALE信号，CPU就进行一次取指操作。 三、MCS-51指令的取指/执行时序 指令的处理都包括取指指令寄存器译码地址译码程序计数器地址寄存器累加器A运算器①②存储器内部数据总线外部地址总线AB数据缓冲器外部数据总线DB寄存器区外部控制总线CB内部控制信号时钟及清零三、MCS-51指令的取指/执行时序取指过程例:MOVA,#09H74H

09H;把09H送到累加器A中执行过程PC=0000H0001H0000H0002H0111010000001001(PC)(PC)0001H0002H0000H外部控制总线CB取指过程(PC)执行过程指令的处理都包括取指（取操作码或操作数）和执行（指令的逻辑功能）两个阶段，每出现一次ALE信号，CPU就进行一次取指操作地址程序计数器地址寄存器累加器A运算器外部地址总线AB数据缓四、访问外部ROM时序在S1P2时刻ALE信号有效。2.P0口送出ROM的低8位地址，P2口送出高8位地址，A7-A0只持续到S2结束，故在外部要用锁存器，可用ALE作为锁存信号，A15-A8在整个读指令过程中都有效3.在S3P1时刻/PSEN开始有效，可以用它选通外部ROM的使能端，被选种的ROM单元的内容，从P0口读入CPU，然后/PSEN失效。4.在S4P2后开始第二次读入，其过程与第一次相同。四、访问外部ROM时序在S1P2时刻ALE信号有效。2.P0五、访问外部RAM时序在同一机器周期的S5状态产生的ALE信号的下降沿，将P0总线上出现的低8位地址锁存在外部的锁存器中。读数据五、访问外部RAM时序在同一机器周期的S5状态产生的ALE信寻址方式数据传送类指令算术运算类指令逻辑操作类指令控制转移类指令位操作指令常用伪指令第

章

MCS

51

指令系统

本章内容SingleChipMicrocomputer寻址方式第

章

MCS

51

指令系统本章内容Si概述MCS-51系列单片机的指令系统专用于51系列单片机，共有111条指令，具在丰富灵活的寻址方式，其指令格式与8086的指令系统相同，甚至某些指令还完全相同。使用时应注意区别。在111条指令中，从存储空间的占用上看，单字节指令占49条，双字节指令占45条，三字节指令占17条；从执行时间上看，在111条指令中，单机器周期指令占64条，双机器周期指令占45条，仅乘法和除法两条指令为四机器周期指令。因而无论是存储空间的利用率，还是时间的执行效率都是较高的，再加上灵活的寻址方式，特别适合于实时测量和控制场合。因而，单片机又常被称为微控制器。概述MCS-51系列单片机的指令系统专用于51系列单片机§3-1指令的格式及标识操作码70数据或寻址方式70双字节指令：标号：操作码操作数或操作数地址；注释单字节指令：操作码70三字节指令：操作码70数据或寻址方式70数据或寻址方式70指令按字节长度可以分为三种：指令的格式：例如：MOVA，R0例如：MOVA，30H例如：MOVDPTR，#2010H操作码助记符、目的操作数、源操作数是指令的核心部分。方括号中内容为可选项，其有无视具体的指令而异。一、指令的格式§3-1指令的格式及标识操作码70数据二、关于标号

标号不允许只用数字，而应以字母打头，后面跟数字，不可使用运算符号，不能同十六进制数发生混淆，较好的取名原则是见名知义。便于程序员在调试程序时更加顺利，往往一个标号就是一个功能入口，因而在使用标号时应特别小心，用并非每句指令都需要标号。二、关于标号 标号不允许只用数字，而应以字母打头，后面跟数字三、关于指令中的符号标识符号含义Rn表示当前选定寄存器组的工作寄存器R0～R7Ri表示作为间接寻址的地址指针R0～R1#data表示8位立即数，即00H～FFH#data16表示16位立即数，即0000H～FFFFHaddr16表示16位地址，用于64K范围内寻址addr11表示11位地址，用于2K范围内寻址direct8位直接地址，可以是内部RAM区的某一单元或某一专用功能寄存器的地址Rel带符号的8位偏移量（-128～+127）Bit位寻址区的直接寻址位（X）X地址单元中的内容，或X作为间接寻址寄存器时所指单元的内容←将←后面的内容传送到前面去三、关于指令中的符号标识符号含义Rn表示当前选定四、关于注释

为了增强程序的可读性，使别人易读，或防止日久遗忘，可适当加些注释。注释由“；”开始。四、关于注释 为了增强程序的可读性，使别人易读，或防止日久§3-2 寻址方式

在程序行中，操作码代表了该句指令的功能，而功能的对象却由操作数决定，由操作数指出参与运算的数或该数所在的地址。取得操作数的地址的方法叫做寻址方式。寻址方式与计算机的存储空间结构是密切相关的。灵活运用各种寻址方式，可以大大的提高程序的运行效率。§3-2 寻址方式 在程序行中，操作码代表了该句指令的功能MCS-51基本七种寻址方式MCS-51基本七种寻址方式一、寻址方式(找信方式)我的信在他那!找信去!②①注:找信是寻找信的“地址”!你能说出第二封信的“地址”吗？一、寻址方式(找信方式)我的信在他那!找信去!②①注:找信是目的地#XXH操作数MOVP1,#55HMOVA,#01H#55H目的地信寄存器寻址直接寻址立即数寻址寄存器间接寻址变址寻址相对寻址位寻址目的地#XXH操作数MOVP1,#55HMOVA,目的地寄存器寻址P31直接寻址P32立即数寻址P32寄存器间接寻址P33变址寻址P33相对寻址P34位寻址P35内部RAM或SFR区操作数XXHMOVP1,20H20H目的地20H注:寻址是寻操作数的“地址”!直接给出地址

20H——直接寻址目的地寄存器寻址P31直接寻址P32立即数寻址P32寄存器间目的地寄存器寻址直接寻址立即数寻址寄存器间接寻址变址寻址相对寻址位寻址寄存器目的地操作数XXHMOVP1,A寄存器R0-R7A

B

DPTR你能说出为什么叫寄存器寻址吗？目的地寄存器寻址直接寻址立即数寻址寄存器间接寻址变址寻址相对寄存器寻址直接寻址立即数寻址寄存器间接寻址变址寻址相对寻址位寻址MOVP1,@R0目的地寄存器操作数3AH内部RAM3AH65H3AHR0R1

DPTR寄存器间接寻址寄存器目的地2号信在2号箱子里1号你能说出1号箱子和2号箱子分别对应内存中哪一部分吗?寄存器寻址直接寻址立即数寻址寄存器间接寻址变址寻址相对寻址位寻址比较MOVP1，R0③地址是寄存器R0MOVP1，@R0②地址在寄存器R0里MOVP1，20H④地址是内存20HMOVP1，#20H①直接将20H这个数送P1口错!错!错!MOVP1，R0对!寻址比较MOVP1，R0③地址是寄存器R0M寻址比较MOVP1，R0③地址是寄存器R0MOVP1，@R0②地址在寄存器R0里面MOVP1，20H④地址是内存20HMOVP1，#20H①直接将20H这个数送P1口错!错!错!MOVP1，@R0对!寻址比较MOVP1，R0③地址是寄存器R0M寻址比较MOVP1，R0③地址是寄存器R0MOVP1，@R0②地址在寄存器R0里面MOVP1，20HMOVP1，#20H①直接将20H这个数送P1口错!错!错!MOVP1，20H对!④地址是内存20H寻址比较MOVP1，R0③地址是寄存器R0M寻址比较MOVP1，R0③地址是寄存器R0MOVP1，@R0②地址在寄存器R0里MOVP1，20H④地址是内存20HMOVP1，#20H①直接将20H这个数送P1口错!错!错!MOVP1，#20H对!寻址比较MOVP1，R0③地址是寄存器R0M寄存器寻址直接寻址立即数寻址寄存器间接寻址变址寻址相对寻址位寻址MOVCA,@A+DPTR目的地寄存器操作数ROM203AH65H203AH基址寄存器2012H变址寄存器34HROM2046H65HADPTRPC2046H寄存器寻址直接寻址立即数寻址寄存器间接寻址变址寻址相对寻址位目的地寄存器寻址直接寻址立即数寻址寄存器间接寻址变址寻址相对寻址XXH位寻址操作数SJMP54HPC+54HPC2002H······2002H=2056HPC2056H目的地寄存器寻址直接寻址立即数寻址寄存器间接寻址变址寻址相对寄存器寻址直接寻址立即数寻址寄存器间接寻址变址寻址相对寻址位寻址20H······27H21H28H21H20H100000000想一想:如果想使27H单元的第5位置1，该怎么办呢?寄存器寻址直接寻址立即数寻址寄存器间接寻址变址寻址相对寻址位单元地址2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H

26H25H24H23H22H21H20H7F776F675F574F47372F271F170F07

MSB

位地址

LSB7E766E665E564E46

362E261E160E067D756D655D554D45352D251D150D057C746C645C544C44

342C241C140C047B736B635B534B43

332B231B130B037A726A625A524A42

322A221A120A027971696159514941

312921191109017870686058504840

30282018100800位寻址地址表

例：SETB3DH

3D

3C

3B3F

3E3A

393827H单元地址2FH7FMSB寄存器寻址直接寻址立即数寻址寄存器间接寻址变址寻址相对寻址位寻址SETB3DH20H······27H21H28H21H20H000000010寄存器寻址直接寻址立即数寻址寄存器间接寻址变址寻址相对寻址位§3-3MCS—51指令系统的分类3.1数据传送指令（29条）

3.2算术运算指令（24条）3.3逻辑运算指令（24条）3.4控制转移指令（17条）3.5位操作指令（17条）3.6常用伪指令（17条）§3-3MCS—51指令系统的分类3.1数据传送指令（目的地址源地址数据MOV<目的操作数>,<源操作数>MOVA，#20H，ARndirect1@RiARndirect2@Ri#dataARndirect2@Ri#dataMOVRnA#datadirect2direct1ARndirect2@Ri#data@RiAdirect2#data20HA3.1数据传送指令（29条不影响标志位CYACOV）

——内部RAM8位数据传送指令(15条)

目的地址源地址数据MA累加器Direct直接寻址@Ri间接寻址Rn寄存器#data立即数Rn: R0～R7@Ri: @R0，@R1#data: 8位立即数#data16:16位立即数direct: 直接地址A累加器Direct直接寻址@Ri间接寻址Rn寄存器NOTE:MOVA,#0FFH (√)MOVA,#18H (√)MOVA,#12 (√)MOVA,#13D (√)MOVA,#00101111B (√)MOVR2,R1(X)MOVA,@Ri+1(X)MOVA,@R3(X)MOV@R0,@R1(X)MOVA,#FEH (X)MOVA,#0AF (X)MOVA,#12 (X)MOVA,#13D (X)MOVA,#00101111 (X)NOTE:MOVA,#FEH (X)3.1数据传送指令（29条）

——内部16位数据传送指令（1条）

MOVDPTR，#data16

——外部RAM数据传送指令(4条)

MOVX<目的操作数>,<源操作数>，A@DP