最新单片机李衍丹PPT课件.ppt
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1、MCS-51系列单片机概述系列单片机概述 MCS-51是指由美国是指由美国Intel公司生产的一系公司生产的一系列单片机的总称,这一系列单片机包括了许列单片机的总称,这一系列单片机包括了许多型号,如多型号,如8031,8051,8751,8032,8052,8752等。其中等。其中8051是最早生产、最典型的产是最早生产、最典型的产品。品。MCS-51系列的其他单片机,都是在以系列的其他单片机,都是在以8051为内核的基础上,进行了功能的增加以为内核的基础上,进行了功能的增加以及外围接口的改变。因此,人们习惯于用及外围接口的改变。因此,人们习惯于用8051来称呼来称呼MCS-51系列单片机。系
2、列单片机。 由由 运算器(运算器(ALU)、控制器(定时控)、控制器(定时控制部件)和专用寄存器组制部件)和专用寄存器组三部分电路三部分电路构成。构成。2.1.2 MCS-51单片机单片机CPU结构结构专用寄存器组专用寄存器组 专用寄存器组主要用来指示当前要执行指令专用寄存器组主要用来指示当前要执行指令的内存地址、存放操作数和指示指令执行后的状的内存地址、存放操作数和指示指令执行后的状态等。它是任何一台计算机的态等。它是任何一台计算机的CPU不可缺少的部不可缺少的部件,寄存器的多寡因机器型号的不同而异。专用件,寄存器的多寡因机器型号的不同而异。专用寄存器组主要包括程序计数器寄存器组主要包括程序
3、计数器PC、累加器、累加器A、程、程序状态寄存器序状态寄存器PSW、堆栈指示器、堆栈指示器SP、数据指针、数据指针DPTR和通用寄存器和通用寄存器B等。等。程序计数器程序计数器PC(16位)位) 由两个由两个8 8位计数器位计数器PCHPCH、PCLPCL组成。组成。 PCPC是程序的字节地址计数器,是程序的字节地址计数器,PCPC内内容为将要执行的指令地址。容为将要执行的指令地址。 改变改变PCPC内容,改变执行的流向。内容,改变执行的流向。 PCPC可对可对64KB64KB的的ROMROM直接寻址,也可对直接寻址,也可对80518051片内片内RAMRAM寻址。寻址。其它寄存器其它寄存器累
4、加器累加器A、程序状态寄存器、程序状态寄存器PSW、堆栈指、堆栈指示器示器SP、数据指针、数据指针DPTR和通用寄存器和通用寄存器B等等在存储器一节讲解。在存储器一节讲解。2.3 8051存储器结构存储器结构:2.3.12.3.180518051存储器分类存储器分类:2.3.22.3.2程序存储器地址空间程序存储器地址空间:2.3.32.3.3数据存储器地址空间数据存储器地址空间2.3.12.3.1 8051 8051存储器分类存储器分类一、物理结构一、物理结构二、用户角度二、用户角度一、物理结构(哈佛结构)一、物理结构(哈佛结构)8051存储器存储器程序存储器程序存储器ROM数据存储器数据存
5、储器RAM片内程序存储器片内程序存储器片外程序存储器片外程序存储器片内数据存储器片内数据存储器片外数据存储器片外数据存储器二、用户角度二、用户角度图图2-4 8051存储器配置存储器配置2.3.2 2.3.2 程序存储器地址空间程序存储器地址空间 一、用途:一、用途: 二、编址:二、编址: 三、寻址方式:三、寻址方式:一、用途:一、用途: 用于存放编好的程序和表格常数。用于存放编好的程序和表格常数。二、编址:二、编址: 容量为容量为4KB。地址为。地址为0000H0FFFH。 片外最多可扩至片外最多可扩至64KB ROM/EPROM,地址为,地址为1000HFFFFH。 片内外统一编址。片内外
6、统一编址。三、寻址方式:三、寻址方式: 1、当、当 EA=“1”时:时:在在000000000FFFH0FFFH范围内执行片内范围内执行片内ROMROM中的程序,当指中的程序,当指令地址超过令地址超过0FFFH 0FFFH 后就自动转向片外后就自动转向片外ROMROM中取指令。中取指令。 2、当、当 EA=”0”时:时:片内片内ROMROM不起作用,不起作用,CPUCPU只能从片只能从片ROM/EPROMROM/EPROM中取指中取指令。可以从令。可以从 0000H0000H 开始寻址。开始寻址。2.3.3 数据存储器地址空间数据存储器地址空间 一、用途:一、用途: 二、片外二、片外RAM:
7、三、片内三、片内RAM: 一、用途:一、用途: 用于存放运算的中间结果、数据暂存和用于存放运算的中间结果、数据暂存和缓冲、标志位等。缓冲、标志位等。二、片外二、片外RAM: 地址:地址:0000HFFFFH 寻址:用寻址:用MOVX指令指令三、片内三、片内RAM: 片内数据存储器最大可寻址片内数据存储器最大可寻址256个单元,个单元,它们又分为两部分:它们又分为两部分: 低低128字节字节(00H7FH)是真正的是真正的RAM区;高区;高128字节字节(80HFFH)为特殊功能寄存器为特殊功能寄存器(SFR)区。区。 高高128字节和低字节和低128字节字节RAM中的配置及中的配置及含义如图含
8、义如图28和图和图29所示。所示。图图28 低低128字节字节RAM区区图图29 高高128字节字节RAM区区(SFR区,特区,特殊功能寄存器区殊功能寄存器区)1) 低低128字节字节RAM8051的32个工作寄存器与RAM安排在同一个队列空间里,统一编址并使用同样的寻址方式(直接寻址和间接寻址)。00H1FH地址安排为4组工作寄存器区,每组有8个工作寄存器(R0R7),共占32个单元,见表2-4。通过对程序状态字PSW中RS1、RS0的设置,每组寄存器均可选作CPU的当前工作寄存器组。若程序中并不需要4组,那么其余可用作一般RAM单元。CPU复位后,选中第0组寄存器为当前的工作寄存器。工作寄
9、存器区后的16字节单元(20H2FH),可用位寻址方式访问其各位。在89系列单片机的指令系统中,还包括许多位操作指令,这些位操作指令可直接对这128位寻址。这128位的位地址为00H7FH,其位地址分布见图28。2) 高128字节RAM特殊功能寄存器(SFR) 8051片内高片内高128字节字节RAM中,有中,有21个特个特殊功能寄存器殊功能寄存器(SFR),它们离散地分布在,它们离散地分布在80HFFH的的RAM空间中。访问特殊功空间中。访问特殊功能寄存器只允许使用直接寻址方式。能寄存器只允许使用直接寻址方式。 这些特殊功能寄存器见图这些特殊功能寄存器见图29。各。各SFR的名称及含义如表的
10、名称及含义如表25所列。所列。(1) 累加器累加器ACC(E0H) 累加器累加器ACC是是8051最常用、最忙碌的最常用、最忙碌的8位特殊功能寄存器。在位特殊功能寄存器。在CPU执行指令前,执行指令前,两个操作数中一个通常存放在两个操作数中一个通常存放在ACC中,运中,运算完成后结果也存放于算完成后结果也存放于ACC中。在指令系中。在指令系统中用统中用A作为累加器作为累加器ACC的助记符。的助记符。(2) 寄存器寄存器B(F0H)在乘、除指令中,用到了在乘、除指令中,用到了8位寄存器位寄存器B。乘法指令。乘法指令的两个操作数分别取自的两个操作数分别取自A和和B,乘积存于,乘积存于B和和A两两个
11、个8位寄存器中。除法指令中,位寄存器中。除法指令中,A中存放被除数,中存放被除数,B中放除数,商存放于中放除数,商存放于A,B中存放余数。中存放余数。在其他指令中,在其他指令中,B可作为一般通用寄存器或一个可作为一般通用寄存器或一个RAM单元使用。单元使用。(3) 程序状态寄存器程序状态寄存器PSW(D0H)PSW是一个是一个8位特殊功能寄存器,它的各位包位特殊功能寄存器,它的各位包含了程序执行后的状态信息,供程序查询或判含了程序执行后的状态信息,供程序查询或判别之用。各位的含义及其格式如下表所列。别之用。各位的含义及其格式如下表所列。PSW除有确定的字节地址除有确定的字节地址(D0H)外,每
12、一位均外,每一位均有位地址,见下表有位地址,见下表D7D6D5D4D3D2D1D0CYACF0RS1RS0OV-P进、借辅进用户标定寄存器组选择溢出保留奇/偶(4) 栈指针栈指针SP(81H)堆栈指针堆栈指针SP为为8位特殊功能寄存器,位特殊功能寄存器,SP的的内容可指向内容可指向8051片内片内00H7FH RAM的任的任何单元。系统复位后,何单元。系统复位后,SP初始化为初始化为07H,即指向即指向07H的的RAM单元。单元。 在图210中,假若有8个RAM单元,每个单元都在其右面编有地址,栈顶由堆栈指针SP自动管理。每次进行压入或弹出操作以后,堆栈指针便自动调整以保持指示堆栈顶部的位置。
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