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MCS-51单片机8051单片机是8位单片机,有40个管脚,8根数据线,16根地址线。单片机的八大组成部分:CPU 、ROM、RAM、I/O 、定时/计数器、串口、SFR、中断服务系统一、MCS-51机的内存结构 (如图1所示)60KB外部ROM64KB外部RAM4KB内部EA = 14KB外部EA = 0特殊功能寄存器内部RAM FFFFH FFFFH 1000H 0FFFH 0FFFH FFH80H7FH 0000H 0000H 00H 0000H7F 程序存储器 内部数据存储器 外部数据存储器 图1 MCS-51机的内存结构物理上分为:4个空间, 片内ROM、片外ROM片内RAM、片外RAM逻辑上分为;3个空间, 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) MOVX1、程序内存寻址范围:0000H FFFFH 容量64KB EA = 1,寻址从内部ROM;EA = 0,寻址从外部ROM地址长度:16位 存储器地址空间为64KB 作用: 存放程序及程序运行时所需的常数。8051 单片机6个具有特殊含义的单元是:0000H 系统复位,PC指向此处; 0003H 外部中断0入口 000BH T0溢出中断入口 0013H 外中断1入口整理为word格式 001BH T1溢出中断入口 0023H 串口中断入口 2、内部数据存储器物理上分为两大区:00H 7FH即128B内RAM 和 SFR区。如图2所示。 7FH资料缓冲区堆栈区 80字节 数据缓冲器用工作单元30H2FH 位地址: 16字节00H7FH 128 可位寻址位20H1FH 3区 2区 1区 32字节 4组R0R7工作寄存器 0区00H 图2 内部数据存储器 二、 殊功能寄存器SFR寻址空间离散分配在:80H FFH , 注意PC不在此范围内。地址末尾为0或8的SFR具有位寻址功能1、 CPU是运算器加控制器2、 算术运算寄存器(1)累加器A(E0H)(2)B寄存器:乘、除法运算用(3)程序状态字PSW寄存器:包含程序运行状态信息。PSW CY AC FO RS1 RS0 OV PCY(PSW.7) 进位/借位标志;位累加器。AC (PSW.6) 辅助进/借位标志;用于十进制调整。F0 (PSW.5) 用户定义标志位;软件置位/清零。OV (PSW.2) 溢出标志; 硬件置位/清零。P (PSW.0) 奇偶标志;A中1的个数为奇数 P = 1;否则 P = 0。RS1、RS0 寄存器区选择控制位。 0 0 : 0区 R0 R7 0 1 : 1区 R0 R7 1 0 : 2区 R0 R7 1 1 : 3区 R0 R7整理为word格式2、指针寄存器(1)程序计数器PC PC的内容是指明即将执行的下一条指令的地址,16位,寻址64KB范围,复位时PC = 0000H 具有自动加1功能 不可寻址即不能通过指令访问。(2)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(3)数据指针DPTRR0、R1、DPTR;指明访问的数据存储器的单元地址,16位,寻址范围64KB。 DPTR = DPH + DPL,也可单独使用。没有自动加1功能 通过软件 INC DPTR 内容加1时序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。执令周期: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)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 = 121/fosc 。例如,若fosc = 12MHz,则一个机器周期 = 1s。时钟的产生:通过XTAL1(19)、XTAL(18)。这两个管脚外部加石英晶体和电容组成振荡器系统复位 通过给RST管脚加高电平理论上大于两个机器周期,实际大于10ms,系统复后除了SP=07H ,P0、P1、P2、P3为FFH外,所有的寄存器均为00H,PC=0000H,PSW=00H 工作寄存器组R0R7工作在0组。并行I/O端口 并行I / O端口四个8位I/O口P0、P1、P2、P3 作为通用I / O使用, 是一个准双向口:“读管脚在输入数据时应先把口置1,使两个FET都截止,引脚处于悬浮状态,可作高阻抗输入” MOV P1.#0FFH MOV A,P1 读端口数据方式是一种对端口锁存器中数据进行读入的操作方式,CPU读入的这个数据并非端口引脚的数据。(对端口进行读-修改-写类指令 列如 CPL P1.0是读端口锁存器而不是管脚整理为word格式) 一、P0口地址80H系统复位后P0=FFH(1) P0口可作通用I / O口使用,又可作地址/数据总线口;(2)P0既可按字节寻址,又可按位寻址;(3)P0作为输入口使用时:是准双向口;(4)作通用I / O 口输出时:是开漏输出;(外部管脚必须接上拉电阻)(5)作地址/数据总线口时,P0是一真正双向口,分时使用,提供地址线 A0A7由ALE控制信号锁存,数据线D0D7二、P1口地址90H地址90H系统复位后P1=FFH2、特点(1)无地址/数据口功能(2)可按字节寻址,也可按位寻址(3)作I / O输入口时:是一准双向口,不是开漏输出(无需外接上拉电阻)。三、P2口地址A0H系统复位后P2=FFH2、特点(1)当P2口作为通用I / O时,是一准双向口。(2)从P2口输入数据时,先向锁存器写“1”。(3)可位寻址,也可按字节寻址(4)可输出地址高8位A8A15。四、P3口地址B0H系统复位后P3=FFH2、特点(1)作通用I / O时,是一准双向口,不是开漏输出(无需外接上拉电阻)。(2)P3口具有第二功能 1、P0口:地址低8位与数据线分时使用端口,2、P1口:按位可编址的输入输出端口,3、P2口:地址高8位输出口4、P3口:双功能口。若不用第二功能,也可作通用I / O 口。5、按三总线划分:地址线:P0低八位地址,P2高八地址;整理为word格式数据线:P0输入输出8位数据;控制线:P3口的8位(RXD、TXD、INT0、INT1、T0、T1、WR*、RD*加上PSEN*、ALE、EA组成制总线。)中断系统五个中断源,两个优先级一、 中断请求源(“五源中断”)五个中断源: 入口地址 外部中断0(/INT0) 0003H T0溢出中断 000BH 外部中断1(/INT1) 0013H T1溢出中断 001BH 串口中断 0023H有了中断请求,如何通知CPU?通过中断请求标志位来通知CPU。外部中断源、定时/计数器的中断请求标志位分布在 TCON中;串口中断标志位分布在 SCON中。TCON TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 SCON TI RI 中断请求标志位 IE0(INT0) IE1(INT1) TF0(T0) TF1(T1) TI/RI(串口)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。(同TF1,只是针对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。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。外部中断INT0、INT1 触发方式有电平触发和跳变触发整理为word格式TI 串口发送中断标志位。 发送完数据,硬件使TI置1,软件清0(CLR TI)RI 串行口接收中断标志位。 硬件置1,软件清0。二、 中断控制(两级管理)1、中断屏蔽在中断源与CPU之间有一级控制,类似开关,
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