单片机总复习-课件

第2章

51系列单片机的硬件结构2.1内部总体结构51子系列单片机的主要特点为：

1个CPU，1个片内振荡器及时钟电路；

4KBROM，128BRAM；

21个特殊功能寄存器；

32条可编程的I/O线（4个8位并行I/O接口）；可寻址64KB外部数据存储器和64KB外部程序存储器的控制电路；

2个16位定时/计数器；

5个中断源、2个优先级嵌套中断结构；

1个可编程全双工串行接口；

1个有位寻址功能、适于逻辑运算的位处理机。2、位处理器单片机中的可位寻址数据存储器和程序状态寄存器PSW中的进位标志位CY构成了位处理器。主要处理指令系统中的位处理指令集（17条位操作指令)。3、内部数据存储器RAM51系列单片机中有128字节RAM，用于存放可读写的数据。4、内部程序存储器ROM51系列单片机中有4K字节ROM（4K×8）程序存储器，用于存放程序和原始数据。5、定时/计数器两个16位的定时器/计数器，主要实现输入脉冲信号的计数或通过对系统时钟脉冲的计数实现定时功能。主要部件的主要部件的基本组成及功能6、并行I/O口有4个8位并行的输入/输出端口，是单片机芯片以并行方式实现外部设备扩展及与外部设备联络、通信、控制、数据传输的重要方式。7、串行口有一个全双工的串行口控制器，是单片机实现与其它外部设备之间串行数据传送的重要设备。8、中断控制系统51提供了5个中断源，为高级和低级两个优先级别。9、时钟电路

时钟电路用于产生单片机工作所必需的时钟控制信号。

主要部件的主要部件的基本组成及功能10、总线：就是连接单片机与系统中各部件的一组公共的信号线。

⑴地址总线（AddressBus,简写AB）

地址线A0～A15共16位，P2口提供高8位地址A8～A15，P0口经地址锁存器提供低8位地址A0～A7。片外存储器可寻址范围达64KB（即=65536个字节）。

⑵数据总线(DataBus，简写DB)地址线D0-D7共8位，由P0口提供，分时输送低8位地址（通过地址锁存器锁存）和8位数据信息。

⑶控制总线(ControlBus，简写CB)

控制总线由P3口的第二功能P3.6、P3.7和3根独立的控制线、和组成。数据总线地址总线控制总线地址锁存器

2.2引脚定义与功能MCS-51系列单片机引脚功能及总线结构

RST

各引脚的定义和功能

主电源引脚

Vcc（40脚）：一般接+5V电源正端。

Vss（20脚）：一般接+5V电源地端。外接晶体振荡器引脚

XTAL1（19脚）：外接晶体振荡器的一端。

XLAT2（18脚）：外接晶体振荡器的另一端。

2.2引脚定义与功能

2.2引脚定义与功能

控制线RST/VPD（9脚）：复位/备用电源线。

（30脚）：地址锁存允许/编程线（29脚）：片外程序存储器读选通信号输出端，

低电平有效。

（31脚）：片外程序存储器选用端，低电平有效。

输入/输出口

P0口（39~32脚）：输入/输出线P0.0~P0.7统称为P0口。

P1口（1~8脚）：输入/输出线P1.0~P1.7统称为P1口。

P2口（21~28脚）：输入/输出线P2.0~P2.7统称为P2口。

P3口（10~17脚）：输入/输出线P3.0~P3.7统称为P3口。

2.2引脚定义与功能二、存储器的结构存储器片内片外ROM程序存储器RAM数据存储器RAM数据存储器ROM程序存储器1、ROM8051片内ROM4K、外部程序存储器可扩展当EA接低电平时，程序全部从外部程序存储器读取。片内EA=1片外ROM0FFFH片外EA=00000H0FFFH0000HFFFFH1000HMOVCA,@A+DPTRMCS-51单片机复位、中断入口地址入口地址用途0000H复位操作后的程序入口0003H外部中断0服务程序入口000BH定时器0中断服务程序入口0013H外部中断1服务程序入口001BH定时器1中断服务程序入口0023H串行口中断服务程序入口002BH定时器2中断服务程序入口（89C52）程序地址空间原则上可由用户任意安排，但复位和中断服务程序的入口地址是固定的，用户不能更改。

2、程序的7个特殊入口地址2.3.2外部数据存储器MCS-51单片机具有扩展64KB外部数据存储器RAM和I/O端口的能力，外部数据存储器和I/O端口实行统一编址，并使用相同的控制信号、相同的访问指令MOVX和相同的寻址方式。片外数据存储器按16位编址时，其地址空间与程序存储器重叠，但不会引起混乱，访问程序存储器是用信号选通，而访问片外数据存储器时，由信号（读）和信号（写）选通。访问程序存储器使用的是MOVC指令，访问片外数据存储器使用的是MOVX指令和寄存器间接寻址指令。2.3.3内部数据存储器

片内通用RAM区分为工作寄存器区、位寻址区、数据缓冲区3个区域。特殊功能寄存器SFR用来完成特殊功能的寄存器集合，51单片机有21个,分散的占据80~FFH单元，此128个单元，只用了21个。不是特殊功能寄存器的单元用户无法使用。特殊功能寄存器分成十类（1）ACC*累加器（0E0H)（2）B*寄存器(0F0H)（3）程序状态字寄存器PSW*(0D0H)（4）栈指针SP(81H)（5）数据指针DPTR,16位DPL(82H),DPH(83H)（6）端口4个P0*、P1*、P2*、P3*(80H)(90H)(0A0H)(0B0H)初值为FFH（7）串行口用寄存器两个，串行数据缓冲器SBUF(99H)，串行口控制寄存器SCON*(98H)（9）定时器/计数器控制寄存器6个TCON*TMODTL0TH0TL1TH1（10）电源控制寄存器PCON(87H)（8）中断控制寄存器2个，中断允许寄存器IE*(0A8H)中断优先级控制寄存器IP*(0B8H)。带*的寄存器为可以位寻址的，位地址有8*11=88位4、堆栈和堆栈指针数据08H入栈示意图。堆栈是一个特殊的RAM区，用来暂存数据和地址，它是按“先进后出”或“后进先出”的原则存取数据的，堆栈有入栈和出栈两种操作。堆栈指针（StackPointer，SP）是一个8位的特殊寄存器，用于指示堆栈在内部RAM中的位置。

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。程序状态字（PSW）说明：8位寄存器.表征程序执行的状态信息。CYACF0RS1RS0OV-POV(PSW.2)溢出标志位:

判断符号数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。

2.4输入输出接口

单片机内部有P0、P1、P2和P3共4个8位双向I/O口。各端口的功能。2.5.2单片机的时序单位时钟周(震荡)期,T:时序中最小的时间单位。其值由外接晶体或外输入时钟来决定，其值为石英振荡器频率的倒数。机器周期:在51单片机中机器周期由12个时钟周期构成,并分为6个状态(S1-S6),每个状态又分为P1和P2两拍.这样一个机器周期的12个震荡周期可以表示为:S1P1,S1P2,S2P1,S2P2,S3P1,S3P2…S6P1,S6P2将12个震荡周期用6个状态和2拍来替代。指令周期:这是时序图中最大的时间单位，既执行一条指令所需要的时间。在51系统中,不同的指令它所包含的机器周期数不同.它们分别是:

1：单机器周期指令;2：双机器周期指令;3：四机器周期指令

一个机器周期包含了12个震荡周期.如果我们使用一个12M的晶体震荡器,那么:

一个机器周期为1us,两个机器周期为2us,四个机器周期为4us.可见一条指令的运算速度与它所包含的机器周期数有关.机器周期数越少,执行的速度就越快.在51系列单片机的指令系统中,除了乘、除法指令为四个机器周期外,其余都是单周期和双周期指令.

2.6复位和复位电路1、复位操作

复位操作完成单片机内部电路的初始化，除系统上电及系统出错处于死锁状态时执行复位操作。特殊功能寄存器和程序计数器PC复位后的状态如表所示。寄存器复位状态寄存器复位状态PC0000HTMOD00HA00HTCON(T2CON)00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000HTL100HP0~P3FFHSCON00HIPxxx00000BSBUFxxxxxxxxBIE0xx00000BPCON0xxx0000B2、复位电路与其它计算机一样，51系列单片机系统通常有上电复位和按键复位两种方式。

最简单的一种上电复位及按键复位电路如图。

2.6复位和复位电路只要单片机的复位引脚RST上出现2个机器周期以上的高电平，单片机就进行复位操作。

第3章

指令系统与汇编程序设计助记符意义操作码助记符对照英文传送MOVMOVe代码区数据传送MOVCMOVeCode外部RAM区数据传送MOVXMOVeeXternal压栈PUSHPUSH退栈POPPOP交换XCHeXCHange3、51系列单片机汇编语言操作码的对照英文助记符意义操作码助记符对照英文十进制交换XCHDeXCHangeDecimal加法ADDADD带进位加ADDCADDwithCarry带借位减SUBBSUBtractwithBorrow加1INCINCrement减1DECDECrement乘MULMULtiply助记符意义操作码助记符对照英文除DIVDIVide十进制调整DADecimalAdjust逻辑与ANLLogicleANd逻辑或ORLLogicleOR逻辑异或XRLLogicleeXclusive-oR求补CPLComPLement清零CLRCLeaR助记符意义操作码助记符对照英文置位SETBSETBit左移RLRotateLeft带进位左移RLCRotateLeftthrouththeCarryflag右移RRRotateRight带进位右移RRCRotateRightthrouththeCarryflag（半字节）互换SWAPSWAP助记符意义操作码助记符对照英文绝对转移AJMPAbsoluteJuMP相对转移SJMPShortJuMP长转移LJMPLongJuMP跳转JMPJuMP累加器为零转移JZJumpifaccisZero累加器不为零转移JNZJumpifaccisNotZero助记符意义操作码助记符对照英文进位位为1转移JCJumpifCarry（ifCy=1）进位位为0转移JNCJumpifNotCarry（ifCy=0）指定为为1转移JBJumpifBitisset指定位为0转移JNBJumpifNotBit（ifbit=0）指定位为1转移并清该位JBCJumpifBitissetandClearbit助记符意义操作码助记符对照英文比较不等转移CJNECompareandJumpifNotEqual减1不为0转移DJNZDecrementandJumpifNotZero短调用ACALLAbsoluteCALL长调用LCALLLongCALL子程序返回RETRETurn中断返回RETIRETurnfromInterrupt空操作NOPNoOPeration寻址方式实际上是指令中提供操作数的形式，即寻找操作数或操作数所在地址的方式。51系列单片机中，存放数据的存储器空间有4种：内部RAM、SFR、外部RAM和程序存储器。为了区别指令中操作数所处的地址空间，对于不同存储器中的数据操作，采用不同的寻址方式。

51系列单片机寻址方式共有七种：立即数寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、变址寻址、相对寻址和位寻址。3.2寻址方式：书上42~46页指令表数据传送类算数运算类逻辑操作类控制转移类位操作类常用的几条伪指令3.5汇编语言程序设计课后作业题和实验掌握第5章

单片机的中断与定时系统

CPU在执行主程序的过程中，被意外事件打断，转去执行一段子程序，CPU执行完子程序后，又返回到原程序继续执行。这个过程就叫。中断5.1中断系统5.1.1中断的概念5.1.251单片机的中断源51单片机的中断源共有5个：2个外部中断源：INT0、INT1低电平或下降沿请求中断。2个定时器/计数器中断源：T0、T1溢出（FFFF-->0000）时发出中断请求。1个串行口中断源。发送或接收完一帧数据后发出中断请求。5.1.3中断系统的结构IT0外部中断0触发方式控制位。

IT0=0时，为电平触发方式。IT0=1时，为边沿触发方式（下降沿有效）。IE0外部中断0中断请求标志位。IT1外部中断1触发方式控制位。IE1外部中断1中断请求标志位。TF0定时/计数器T0溢出中断请求标志位。TF1定时/计数器T1溢出中断请求标志位。

1．TCON——定时器与外部中断控制寄存器

5.1.4中断控制TF1——T1的溢出中断标志

硬件置1，硬件清0（也可软件清0）TF0——T0的溢出中断标志。（用法同TF1，针对T0的）IE1——外部中断1（/INT1）请求标志。外部有中断请求时，硬件使IE1置1，硬件清0。IE0——外部中断0（/INT0）请求标志。（用法同IE1）IT1——外部中断1（/INT1）触发类型控制位。

IT1=0，低电平触发。IT1=1，下降沿触发。

IT0——外中断0（/INT0）触发类型控制位，用法同IT1。

2、串行口控制寄存器SCONRI（SCON.0），串行口接收中断标志位。当允许串行口接收数据时，每接收完一个串行帧，由硬件置位RI。但是，RI必须由软件清除。TI（SCON.1），串行口发送中断标志位。当CPU将一个发送数据写入串行口发送缓冲器时，就启动了发送过程。每发送完一个串行帧，由硬件置位TI。但是，TI必须由软件清除。

3.中断允许控制寄存器IEEX0(IE.0)，外部中断0允许位；ET0(IE.1)，定时/计数器T0中断允许位；EX1(IE.2)，外部中断1允许位；ET1(IE.3)，定时/计数器T1中断允许位；ES（IE.4)，串行口中断允许位；EA(IE.7)，CPU中断允许（总允许）位。中断优先级寄存器IPPX0（IP.0），外部中断0优先级设定位；PT0（IP.1），定时/计数器T0优先级设定位；PX1（IP.2），外部中断0优先级设定位；PT1（IP.3），定时/计数器T1优先级设定位；PS

（IP.4），串行口优先级设定位。同一级中的5个中断源的优先顺序

/INT0中断T0溢出中断/INT1中断T1溢出中断串口中断

高低厂家固化顺序Prioritywithinlevelisonlytoresolvesimultaneousrequestsofthesameprioritylevel.中断服务子程序入口地址入口地址用途0000H复位操作后的程序入口0003H外部中断0服务程序入口000BH定时器0中断服务程序入口0013H外部中断1服务程序入口001BH定时器1中断服务程序入口0023H串行口中断服务程序入口002BH定时器2中断服务程序入口5.2.2定时/计数器的结构定时/计数器的实质是加1计数器（16位），由高8位和低8位两个寄存器组成。

TMOD是定时/计数器的工作方式寄存器，确定工作方式和功能；

TCON是控制寄存器，控制T0、T1的启动和停止及设置溢出标志。

5.2.3定时器/计数器的控制寄存器51单片机的定时器/计数器的工作由两个特殊功能寄存器控制：TMOD用于设置其工作方式；TCON用于控制其启动和中断请求。TCONTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0

TR0

——定时/计数器0运行控制位。1–启动,0–停止

TR1——定时/计数器1运行控制位。1–启动,0–停止TF0

——定时/计数器0溢出标志位。TF1——定时/计数器1溢出标志位。定时器/计数器控制寄存器TMODM0M1C/GATEM0M1C/GATET1T0GATE——门控位。GATE=0启动不受/INT0或/INT1的控制；GATE=1启动受/INT0或/INT1的控制。TLiTHiTFi中断控制BAC/T=0振荡器1/12&≥1TiTRiGATEINTiC/T=15.2.5定时/计数器的初始化编程及应用1、MCS-51单片机定时/计数器初始化编程步骤根据要求选择方式，确定方式控制字，写入方式控制寄存器TMOD。根据要求计算定时/计数器的计数值，再由计数值求得初值，写入初值寄存器。根据需要开放定时/计数器中断，设置中断优先级。设置定时/计数器控制寄存器TCON的值，启动定时/计数器开始工作。（３）程序设计 ORG 0000H LJMP START ORG 0030HSTART: MOV TMOD,#10H ;定时器1工作方式1 MOV TH1,#0FFH ;设置计数初值 MOV TL1,#06H SETB EA ;开中断 SETB ET1;定时器1允许中断SETB TR1;定时开始HERE:SJMP $ ;等待中断

ORG 001BH ;定时器1中断向量 LJMP T1INT

ORG0100HT1INT: MOVTH1,#0FFH;中断程序 MOVTL1,#06H ;重新设置计数初值 CPLP1.0 ;输出取反 RETI ;中断返回 ENDTIM0MODE1KEILTIM0MODE1PROTEUS第6章

单片机的串行接口及串行通信6.1串行通信基础控制器与外部设备或控制器与控制器之间的数据传送称为通信。通信方式:并行通信和串行通信。

串行通信就是数据按位顺序串行传送，最少只需一根传输线即可完成，成本低,但速度慢。串行通信分又可分为同步和异步两种方式。

同步通信是通过发送同步字符协调发送方和接收方的串行通信方式，要求双方的时钟严格同步。

异步通信是通信发送方与接收方使用各自的时钟分别控制数据的发送和接收的串行通信方式。单工(Simplex)形式：数据传送是单向的，通信双方中一方固定为接收端，另一方固定为发送端。半双工(Half-duplex)形式：数据传送是双向的，但任何时刻只能由其中的一方发送数据，另一方接收数据，发送和接收不能同时进行。全双工(Full-duplex)形式：数据传送是双向的，且可以同时发送和接收数据。串行通信有以下三种数据通路连接形式：在5l系列单片机中，通用异步接收器和发送器UART(UniversalAsynchronousReceiver／Transmitter)已作为一个功能部件集成在其中，构成一个可编程的全双工串行通信接口。6.2串行口的结构与工作原理

6.2.2工作原理

发送数据：CPU向输出缓冲器SBUF写入数据，同时启动串行发送数据，当一帧数据发送完毕，硬件置位发送中断标志位TI(SCON.1)。

接收数据：