《增加型8051單片機原理與系統(tǒng)開發(fā)》

C51電子教案-01

單片機基礎(chǔ)一、課程的性質(zhì)和目的

機電類專業(yè)學(xué)生必修、專業(yè)基礎(chǔ)課；強調(diào)應(yīng)用實踐，理論結(jié)合實際，理解基本概念，能利用單片機解決實際問題；駕馭單片機的結(jié)構(gòu)、C51語言程序設(shè)計、調(diào)試方法；能調(diào)試程序，駕馭常見故障的檢測方法、故障解除方法，具備初步的程序設(shè)計實力二、課時支配及教學(xué)內(nèi)容序號課題（或項目）教學(xué)時數(shù)講授實踐復(fù)習(xí)測驗1項目準(zhǔn)備1222流水燈的設(shè)計與制作6223時鐘的設(shè)計與制作14224設(shè)計制作紅外報警器12225設(shè)計制作串行通訊小系統(tǒng)62小計50106機動2合計課時68學(xué)

分4三、考核方式和成果評價標(biāo)準(zhǔn)考核內(nèi)容比例考核方法備注作業(yè)15%正確性、工整性和按時完成（預(yù)計作業(yè)次數(shù)10次）5分制，加權(quán)平均課堂提問10%加分體制，主動發(fā)言加1分，正確加4分，課代表記錄實驗報告（成績）20%正確性、完成速度、創(chuàng)新性，報告工整性（4次實驗報告）5分制，加權(quán)平均出勤率5%扣分法，每次1分（校、院集體活動和有假條除外），課代表記錄超過三次，不能參加考試考試(期終)50%參加全校統(tǒng)考，成績低于60分（卷面總分100分），需補考統(tǒng)一試卷、按課改調(diào)整課程特點①學(xué)問點既分散又連貫，結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)是基礎(chǔ)；②與電子線路尤其是數(shù)字電子線路關(guān)系親密；學(xué)習(xí)方法①預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)；②多動手（硬件、軟件試驗）；③多看參考書(包括利用網(wǎng)上資料)；④其它（上課、作業(yè)、答疑）。答疑和相關(guān)資料，愛好小組第1章單片機系統(tǒng)基礎(chǔ)學(xué)問1.1概述1.1.1單片機的基本概念1.微處理器的概念MPU是微處理器的縮寫（Microprocessor），簡稱為MP。MPU是集成在同一塊芯片上的具有運算和限制功能邏輯的中心處理器。微處理器不僅是構(gòu)成微型計算機、單片微型計算機系統(tǒng)、嵌入式系統(tǒng)的核心部件，而且也是構(gòu)成多微處理器系統(tǒng)和現(xiàn)代并行結(jié)構(gòu)計算機的基礎(chǔ)。1.1.1單片機的基本概念2．微型計算機的概念微型計算機（microcomputer）是指由微處理器加上接受大規(guī)模集成電路制成的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，以及與輸入/輸出設(shè)備相連接的I/O接口電路，微型計算機簡稱MC。1.1.1單片機的基本概念3．單片機的基本概念單片機SCMC(SingleChipMicroComputer)—屬于微型機的一種—具有一般微機的基本組成和功能其它名稱：微限制器MCU（MicroControllerUnit）嵌入式微限制器（embeddedmicrocontroller）單片機是單片微型計算機的簡稱，也就是把微處理器（CPU）、確定容量的程序存儲器（ROM）和數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、輸入/輸出接口（I/O）、時鐘及其它一些計算機外圍電路，通過總線連接在一起并集成在一個芯片上，構(gòu)成的微型計算機系統(tǒng)。1.1.1單片機的基本概念4．嵌入式系統(tǒng)的基本概念

嵌入式系統(tǒng)泛指嵌入于宿主設(shè)備的系統(tǒng)中，嵌入的目的主要是用智能化提升宿主設(shè)備的功能。嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用技術(shù)產(chǎn)品為核心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，以通信技術(shù)為載體，以消費類產(chǎn)品為對象，引入各類傳感器加入，進入Internet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的連接，而適應(yīng)應(yīng)用環(huán)境的產(chǎn)品。特點：（1）嵌入式微處理器對實時多任務(wù)有很強的支持實力；（2）嵌入式微處理器具有功能很強的存儲區(qū)疼惜功能。（3）嵌入式微處理器功耗很低，1.1.1單片機的基本概念5．SOC的基本概念SOC是片上系統(tǒng)的簡稱。所謂SOC是一種高度集成化、固件化的系統(tǒng)集成技術(shù)。運用SOC技術(shù)設(shè)計系統(tǒng)的核心思想，就是要把整個應(yīng)用電子系統(tǒng)全部集成在一個芯片中。在運用SOC技術(shù)設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)時，除了那些無法集成的外部電路或機械部分以外，其他全部的系統(tǒng)電路全部集成在一起。1.1.2單片機的發(fā)展概況1．單片機的發(fā)展階段（1）單片機的初級階段（2）單片機的中級（成熟）階段（3）單片機的高級（發(fā)展）階段1.1.3單片機的特點和應(yīng)用

1.單片機的特點（1）體積小、運用靈敏、成本低、易于產(chǎn)業(yè)化。（2）牢靠性好，適應(yīng)溫度范圍寬。（3）易擴展，很簡潔構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)、限制功能強。（4）系統(tǒng)內(nèi)無監(jiān)控或系統(tǒng)管理程序。2．單片機的應(yīng)用

（1）測控系統(tǒng)（2）智能儀器儀表（3）通訊產(chǎn)品（4）民用產(chǎn)品（5）軍用產(chǎn)品（6）計算機外部設(shè)備1.2.1MCS-51單片機的功能結(jié)構(gòu)及特點

圖1-1MCS-51(增加型)單片機功能結(jié)構(gòu)圖時鐘信號源外部事件信號BUS時鐘電路8KBFlashROM256BRAM128BSFR16位×3個定時/計數(shù)器64KB總線擴展控制器可編程并行口可編程全雙工串行口CPU中斷控制器外中斷8位×4個并行口串行通信總線控制BUS1.2.1MCS-51單片機的功能結(jié)構(gòu)及特點

MCS-51單片機內(nèi)部主要包括9個部分：一個8位的微處理器CPU8KB的片內(nèi)程序存儲器FlashROM256B的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器RAM、128B特殊功能寄存器（SFR）3個16位的定時器/計數(shù)器有一個管理6個中斷源的中斷限制器4個8位并行I/O端一個全雙工的串行接口（UART）片內(nèi)振蕩電路和時鐘發(fā)生器可擴展64KB程序、64KB數(shù)據(jù)存儲器的三總線限制電路1.2.2MCS-51單片機的內(nèi)部原理結(jié)構(gòu) MCS-51單片機的內(nèi)部原理結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。 與圖1-1比較，主要的區(qū)分是畫出了CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，圖中的中間部分除了“定時器、串行口”大方框之外都屬于CPU部件。 下面先介紹CPU部分，對于其它部件，將在本章和后面的章節(jié)講解。

圖1-2MCS-51(增加型)單片機原理結(jié)構(gòu)圖XTAL2XTAL1P3.0~P3.7P1.0~P1.7RAM地址端口0驅(qū)動器端口2驅(qū)動器8KBFlashROM端口0鎖存器端口2鎖存器端口1驅(qū)動器端口3驅(qū)動器端口1鎖存器端口3鎖存器暫存器1SPPSWB寄存器暫存器2ACC256BRAM128BSFR緩沖器PC加1PC程序地址寄存器DPTR定時器、串行口中斷部件及特殊功能寄存器地址總線∕數(shù)據(jù)總線P2.0~P2.7VccGND指令寄存器指令譯碼器指令限制器P0.0~P0.7PSENALEEARSTALU1.2.3MCS-51單片機的CPU MCS-51單片機內(nèi)部有一個功能強大的8位CPU，它包含兩個基本部分，運算器和限制器。 一、運算器 運算器包括：算術(shù)和邏輯運算部件ALU（ArithmeticLogicUnit） 以及累加器ACC、寄存器B、暫存器1、暫存器2、程序狀態(tài)字寄存器PSW、布爾處理器等。1.2.3MCS-51單片機的CPU

1、算術(shù)邏輯運算部件ALU ALU可以對4位（半字節(jié)）、8位（一字節(jié)）和16位（雙字節(jié)）數(shù)據(jù)進行操作。

這些操作可以是：

算術(shù)運算：加、減、乘、除、加1、減1、BCD碼數(shù)的十進制調(diào)整及比較等；

邏輯運算：與、或、異或、求補及循環(huán)移位等。1.2.3MCS-51單片機的CPU 2、累加器ACC ACC在CPU結(jié)構(gòu)中占有特殊的位置，所以ACC在指令中運用的特殊多。 ACC既做源操作數(shù)又做目的操作數(shù)，如在加、減、乘、除算術(shù)運算指令中，在與、或、異或、循環(huán)移位邏輯運算指令等。 ACC也作為通用寄存器運用，并且可以按位操作，所以ACC是一個用處最多、最勞碌的寄存器。 在指令中用助記符A來表示。1.2.3MCS-51單片機的CPU 4、程序狀態(tài)字PSW 功能：用于設(shè)定CPU的狀態(tài)和指示指令執(zhí)行后的狀態(tài)。 PSW相當(dāng)于其它微處理器中的標(biāo)記寄存器。格式如下：PSW(D0H)D7D6D5D4D3D2D1D0CYACF0RS1RS0OVF1P圖1-3程序狀態(tài)字PSW格式1.2.3MCS-51單片機的CPU CY（PSW.7）：進位、借位標(biāo)記 在做位操作（布爾操作）時CY作 為位累加器。在指令中用C代替CY AC（PSW.6）：半進位、半借位標(biāo)記，也稱為幫助進位標(biāo)記 F0、F1（PSW.5、PSW.1）：用戶標(biāo)記位，留給用戶運用D7D6D5D4D3D2D1D0CYACF0RS1RS0OVF1P1.2.3MCS-51單片機的CPU OV（PSW.2）：溢出標(biāo)記位 有以下幾種狀況： ①加減運算： OV＝1表示結(jié)果超出了8位有符號數(shù)的有效范圍（－128～＋127），對無符號數(shù)OV沒有意義。 ②無符號數(shù)乘法運算： OV＝1表明結(jié)果超出了8位數(shù) ③無符號數(shù)除法運算： OV＝1表明除數(shù)為01.2.3MCS-51單片機的CPU P（PSW.0）：累加器A的奇偶標(biāo)記位 P表示累加器A中1的個數(shù)的奇偶性 P＝1，A中有奇數(shù)個1 P＝0，A中有偶數(shù)個12.1.3MCS-51單片機的CPU RS1、RS0（PSW.4和PSW.3）：工作寄存器組選擇限制位。 工作寄存器：R0、R1、……、R7表2-1RS1、RS0的組合關(guān)系RS1RS0工作寄存器組片內(nèi)RAM地址00第0組00H～07H01第1組08H～0FH10第2組10H～17H11第3組18H～1FH1.2.3MCS-51單片機的CPU 5、布爾處理器 布爾處理器以PSW中的進位標(biāo)記位CY作為位累加器（用C表示）。 功能：特地用于處理位操作。 MCS-51單片機有豐富的位處理指令：如置位、位清0、位取反、推斷位值（為1或為0）轉(zhuǎn)移，以及通過C（指令中用C代替CY）做位數(shù)據(jù)傳送、位邏輯與、位邏輯或等位操作。1.2.3MCS-51單片機的CPU 二、限制器 限制器包括程序計數(shù)器PC、指令寄存器IR、指令譯碼器ID，以剛好鐘限制邏輯、堆棧指針SP、地址指針DPTR等。 1、程序計數(shù)器PC PC是一個具有自加1功能的16位的計數(shù)器 PC的內(nèi)容是將要執(zhí)行的下一條指令的地址 變更PC的內(nèi)容就變更了程序執(zhí)行的依次2.1.3MCS-51單片機的CPU 2、指令寄存器IR和指令譯碼器ID IR：存放從FlashROM中讀取的指令 ID：進行譯碼，產(chǎn)生確定序列的限制信號，完成指令所規(guī)定的操作。 3、堆棧 （1）堆棧的概念 堆棧是在RAM中特地開拓的一個特殊用途的存儲區(qū)。 （2）堆棧的訪問原則：“先進后出”、“后進先出”。即先進入堆棧的數(shù)據(jù)后移出堆棧，即后進入堆棧的數(shù)據(jù)先移出堆棧。2.1.3MCS-51單片機的CPU （3）堆棧的結(jié)構(gòu) 堆棧的一端的地址是固定的，稱為棧底；另一端的地址是動態(tài)變更的，稱為棧頂。 （4）堆棧的操作方式 堆棧有兩種操作方式：數(shù)據(jù)進棧和數(shù)據(jù)出棧。 進棧和出棧都是在棧頂進行，這就必定是依據(jù)“先進后出”、“后進先出”的方式存取數(shù)據(jù)。2.1.3MCS-51單片機的CPU （5）堆棧的應(yīng)用 主要是用來短暫存放數(shù)據(jù)，有兩種狀況運用堆棧： 一是CPU自動運用堆棧，當(dāng)調(diào)用子程序或響應(yīng)中斷，處理中斷服務(wù)程序時，CPU自動將返回地址存放到堆棧中； 通過堆棧傳遞參數(shù)。 二是程序員運用堆棧，用堆棧短暫存放數(shù)據(jù)。1.2.3MCS-51單片機的CPU

4、堆棧指針SP

堆棧指針SP（StackPointer）中為棧頂?shù)牡刂罚碨P指向棧頂。

SP是訪問堆棧的間址寄存器

SP具有自動加1、自動減1功能。當(dāng)數(shù)據(jù)進棧時，SP先自動加1，然后CPU將數(shù)據(jù)存入； 當(dāng)數(shù)據(jù)出棧時，CPU先將數(shù)據(jù)送出，然后SP自動減1。1.2.3MCS-51單片機的CPU 下圖是數(shù)據(jù)進棧的狀況數(shù)據(jù)從棧頂進入

開始狀態(tài)58進棧后的狀態(tài)A6,7B進棧后的狀態(tài)E7E7E7E6E6E6SPE5SPE5SPE5E1E4E2E4E4E4E3E3E3E2E258E236E136E136E121E021E021E058A67B1.2.3MCS-51單片機的CPU

由于進棧時SP的值增加，即堆棧向地址大的方向生長，并且棧頂是有效數(shù)據(jù)，這種堆棧是滿遞增型堆棧。

7B出棧后的狀態(tài)A6、58、36出棧后的狀態(tài)E7E7E6E6SPE5SPE5E37BE4E07BE4A6E3A6E358E258E236E136E121E021E07BA658361.2.3MCS-51單片機的CPU 5、數(shù)據(jù)指針DPTR DPTR是唯一的16位寄存器。 DPTR既可以作為一個16位寄存器運用，也可以作為兩個獨立的8位寄存器運用。其高字節(jié)寄存器用DPH表示，低字節(jié)寄存器用DPL表示。 DPTR的用途：(1)主要用于存放16位地址，以便對64KB的片外RAM和64KB的程序存儲空間作間接訪問。(2)其次用于存放數(shù)據(jù)，作為一般寄存器運用。

圖1-2MCS-51(增加型)單片機原理結(jié)構(gòu)圖XTAL2XTAL1P3.0~P3.7P1.0~P1.7RAM地址端口0驅(qū)動器端口2驅(qū)動器8KBFlashROM端口0鎖存器端口2鎖存器端口1驅(qū)動器端口3驅(qū)動器端口1鎖存器端口3鎖存器暫存器1SPPSWB寄存器暫存器2ACC256BRAM128BSFR緩沖器PC加1PC程序地址寄存器DPTR定時器、串行口中斷部件及特殊功能寄存器地址總線∕數(shù)據(jù)總線P2.0~P2.7VccGND指令寄存器指令譯碼器指令限制器P0.0~P0.7PSENALEEARSTALU1.2.3STC15W4K單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.2.3STC15W4K單片機的引腳圖供電1.3MCS-51單片機的存儲器結(jié)構(gòu)主要內(nèi)容1.3.1程序存儲器結(jié)構(gòu)1.3.2片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器結(jié)構(gòu)1.3.3片外數(shù)據(jù)存儲器結(jié)構(gòu)（略）

MCS-51單片機存儲器概述

1、單片機的哈佛結(jié)構(gòu)存儲器

MCS-51單片機為哈佛結(jié)構(gòu)：程序存儲器ROM和數(shù)據(jù)存儲器RAM分開編址

PC機為偌依曼：ROM和RAM統(tǒng)一編址

程序存儲器：固化程序、常數(shù)和數(shù)據(jù)表

數(shù)據(jù)存儲器：存放程序運行中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)、用作堆棧等

2、單片機的存儲器空間及分類 MCS-51單片機有4個存儲空間： 片內(nèi)程序存儲器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器，片外程序存儲器、片外數(shù)據(jù)存儲器。 4個存儲空間可以分成三類： 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲空間（256B的RAM和128B的特殊功能寄存器）、片外數(shù)據(jù)存儲空間（64KB）、片內(nèi)和片外統(tǒng)一編址的程序存儲空間（64KB） 不同類型的存儲空間，有各自的尋址方式和訪問指令。1.3.1程序存儲器結(jié)構(gòu) 一、程序存儲器結(jié)構(gòu) 51基本型片內(nèi)有4KB的FlashROM，地址為0000H～0FFFH，片外最多可以擴展60KB，地址為1000H～FFFFH。 增加型片內(nèi)有8KB的FlashROM，地址為0000H～1FFFH，片外最多可以擴展56KB，地址為2000H～FFFFH，片內(nèi)外是統(tǒng)一編址的。 程序存儲器空間的配置如圖1-7所示1.3.1程序存儲器結(jié)構(gòu)圖1-7MCS-51單片機程序存儲空間的配置片外ROM片內(nèi)ROMEA=1片外ROMEA=00000H0FFFH1000HFFFFH（a）片內(nèi)有4KB的ROM（b）片內(nèi)有8KB的ROM片外ROM片內(nèi)ROMEA=1片外ROMEA=00000H1FFFH2000HFFFFH1.3.1程序存儲器結(jié)構(gòu) 單片機在執(zhí)行指令時，對于低地址部分，原委是從片內(nèi)程序存儲器取指令，還是從片外程序存儲器取指令？ 確定于程序存儲器選擇引腳EA的電平： EA接低電平，讀片外程序存儲器 EA接高電平，CPU從片內(nèi)程序存儲器取指令。 當(dāng)取指令的地址大于片內(nèi)存儲器的最大地址時，CPU自動轉(zhuǎn)到片外程序存儲器取指令。1.3.1程序存儲器結(jié)構(gòu)

二、程序存儲器的專用區(qū)域 用作復(fù)位和中斷入口表2-3ROM中專用存儲區(qū)域存儲單元應(yīng)用0000H～0002H復(fù)位后引導(dǎo)程序地址0003H～000AH外中斷0000BH～0012H定時器0中斷0013H～001AH外中斷1001BH～0022H定時器1中斷0023H～002AH串行口中斷002BH～0032H定時器2中斷（增強型機）2.3.1程序存儲器結(jié)構(gòu) 中斷向量：即中斷入口地址。如下表 留意區(qū)分：中斷入口地址、中斷服務(wù)程序入口地址、中斷服務(wù)程序。表2-4中斷向量表中斷源中斷入口地址外中斷00003H定時器0中斷000BH外中斷10013H定時器1中斷001BH串行口中斷0023H定時器2中斷（增強型機）002BH2.3.1程序存儲器結(jié)構(gòu) C語言編程所考慮的問題 假如用C語言編寫程序，不須要考慮以上這些問題，即不用考慮引導(dǎo)程序問題，中斷入口與跳轉(zhuǎn)問題，這些問題均由編譯系統(tǒng)支配好。 main()函數(shù)起到引導(dǎo)程序的作用。 對于中斷處理，只要依據(jù)格式編寫中斷處理函數(shù)即可（見第4章）。2.3.2片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器結(jié)構(gòu) 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器依據(jù)尋址方式，可以分為三個部分：低128字節(jié)數(shù)據(jù)區(qū)，高128字節(jié)數(shù)據(jù)區(qū)，特殊功能寄存器區(qū)。如下圖所示。低128BRAM

data區(qū)特殊功能寄存器80HFFH00H7FH（a）89C51片內(nèi)RAM低128BRAM

data區(qū)高128BRAMidata區(qū)特殊功能寄存器00H7FH80HFFH80HFFH（b）增加型單片機片內(nèi)RAM2.3.2片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器結(jié)構(gòu) 一、低128字節(jié)RAM 地址范圍：00H～7FH，128字節(jié) 應(yīng)用特點：有多種用途、且運用最頻繁 功能作用：分為三個區(qū)域，即工作寄存器區(qū)、位找尋區(qū)、通用數(shù)據(jù)區(qū)。 尋址方式：干脆、間接、位尋址 低128字節(jié)RAM的配置如圖1-9所示。

7F30堆棧和數(shù)據(jù)緩存通用數(shù)據(jù)區(qū)2F20位地址為00H～7FH（128位）位尋址區(qū)1F18R0、R1…R7（第3組）工1710R0、R1…R7（第2組）作寄0F08R0、R1…R7（第1組）存器0700R0、R1…R7（第0組）區(qū)圖1-9低128字節(jié)RAM區(qū)1.3.1片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器結(jié)構(gòu) 1、工作寄存器區(qū) 范圍：地址從00H到1FH，共32字節(jié)。 分4個組：第0組、第1組、第2組、第3組 工作寄存器名：R0、R1……R7。 不同的組對應(yīng)的8個寄存器的地址不同，如表2-1所示。 工作寄存器組的選擇：確定于程序狀態(tài)字PSW的RS1和RS0位。見表2-1。 C語言下選寄存器組：在定義函數(shù)時，通過運用關(guān)鍵字“using”來選擇(如usingm)。1.3.1片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器結(jié)構(gòu)

2、位尋址區(qū)

范圍：字節(jié)地址從20H到2FH，16字節(jié)。

位地址：00H到7FH，128位。

用途：既可以做位操作，也可以字節(jié)操作。

C語言編程：用關(guān)鍵字“bit”定義的位變量在該區(qū)域；用關(guān)鍵字“bdata”將一般變量定義在該區(qū)域，并且定義的變量還可以進行位尋址。

1.3.1片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器結(jié)構(gòu) 3、通用數(shù)據(jù)區(qū) 范圍：地址從30H到7FH，共80字節(jié)。 用途：用于堆棧、存放數(shù)據(jù)、存放程序運行時的中間結(jié)果等。 4、尋址方式 干脆、間接、位尋址方式訪問 干脆、間接范圍：字節(jié)地址從00H到7FH 位尋址范圍：字節(jié)地址從20H到2FH，16字節(jié)；位地址00H到7FH、128位1.3.1片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器結(jié)構(gòu) 二、高128字節(jié)RAM 地址范圍：80H～FFH，128字節(jié) 用途：與低128字節(jié)中的30H到7FH完全一樣，用于堆棧、存放程序運行時的數(shù)據(jù)和中間結(jié)果等。 尋址方式：間接訪問。 C語言編程：運用關(guān)鍵字“idata”定義變量1.3.1片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器結(jié)構(gòu) 三、特殊功能寄存器（SFR） 也稱為專用寄存器，是單片機中最重要的部分。 地址范圍：80H～FFH，128字節(jié) 功能作用： 限制單片機各個部件的運行 反映各部件的運行狀態(tài) 存放數(shù)據(jù)或地址 尋址方式：干脆訪問1.3.1片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器結(jié)構(gòu) 1、具體特殊功能寄存器 SFR的數(shù)量：基本型只有21個，增加型有27個；分別有11個、12個可以按位操作。 （1）與CPU相關(guān)的（7個） PWS*：程序狀態(tài)寄存器 A*：累加器 B*：幫助運算寄存器 SP：堆棧指針 PCON：電源限制寄存器 DPL、DPH：數(shù)據(jù)指針的低字節(jié)、高字節(jié)1.3.1片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器結(jié)構(gòu) （2）與定時器相關(guān)的（12個） TMOD：模式寄存器 TCON*：限制寄存器 TL0、TH0：T0低8位、高8位計數(shù)器 TL1、TH1：T1低8位、高8位計數(shù)器 T2MOD：T2模式寄存器 T2CON*：T2限制寄存器 TL2、TH2：T2低8位、高8位計數(shù)器 RCAP2L、RCAP2H：T2捕獲寄存器1.3.1片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器結(jié)構(gòu) （3）與中斷相關(guān)的（2個） IE*：中斷允許（限制）寄存器 IP*：中斷優(yōu)先級寄存器 （4）與串行口相關(guān)的（2個） SCON*：串行口限制寄存器 SBUF：串行口數(shù)據(jù)緩沖寄存器，2個 （5）與I/O口相關(guān)的（4個） P0*、P1*、P2*、P3* 4個并行口映射寄存器1.3.2片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器結(jié)構(gòu) 2、一些最重要的寄存器 在表2-5中有格式的特殊功能寄存器最重要，它們是（9個）： PSW*、IE*、IP*、TCON*、TMOD PCON、SCON*、T2CON*、T2MOD 應(yīng)用單片機，主要就是駕馭這9個有格式的特殊功能寄存器，對基本型僅有7個。表格2?2特殊功能寄存器表符號單元地址名稱位地址符號地址*ACCE0H累加器ACC.7～ACC.0E7H～E0H*BF0H乘法寄存器B.7～B.0F7H～F0H*PSWD0H程序狀態(tài)字PSW.7～PSW.0D7H～D0H

SP81H堆棧指針

DPL82H數(shù)據(jù)存儲器指針(低8位)

DPH83H數(shù)據(jù)存儲器指針(高8位)

*IEA8H中斷允許控制器IE.7～IE.0AFH～A8H*IPB8H中斷優(yōu)先控制器IP.7～IP.0BFH～B8H*P080H通道0P0.7～P0.087H～80H*P190H通道1P1.7～P1.097H～90H*P2A0H通道2P2.7～P2.0A7H～A0H*P3B0H通道3P3.7～P3.0B7H～B0H

PCON87H電源控制及波特率選擇

*SCON98H串行口控制SCON.7～SCON.09FH～98H

SBUF99H串行數(shù)據(jù)緩沖器

*TCON88H定時控制TCON.7～TCON.08FH～88H

TMOD89H定時器方式選擇

TL08AH定時器0低8位

TL18BH定時器1低8位

TH08CH定時器0高8位

TH18DH定時器1高8位

*：可位尋址的特殊功能寄存器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器高128單元表2?3MCS-51專用寄存器一覽表1.3.1片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器結(jié)構(gòu) 3、特殊功能寄存器在C語言中的表示 這些特殊功能寄存器及各位位名在匯編語言中能夠識別，但在C語言中并不識別。 為了在C語言中運用，必需先做定義，它們多數(shù)在“reg51.h”、“reg52.h”等頭文件做了定義。 但有一些未做定義，如4個并行口P0～P3各位，累加器A，寄存器B等，在運用時須要用戶定義。1.3.3片外數(shù)據(jù)存儲器結(jié)構(gòu) 地址范圍：0000H～FFFFH 容量：共64KB 訪問指令：“MOVX”（片內(nèi)用MOV） 運用“MOVX”指令對片外RAM進行讀/寫操作時，會自動產(chǎn)生讀/寫限制信號RD和WR，作用于片外RAM實現(xiàn)讀/寫操作。1.3.3片外數(shù)據(jù)存儲器結(jié)構(gòu) 片外RAM的用途： （1）沒有特殊的用途，不像片內(nèi)RAM，不劃分區(qū)域。 （2）片外RAM做通用RAM運用，主要存放大量采集的或接收的數(shù)據(jù)、運算的中間數(shù)據(jù)、最終結(jié)果、用作堆棧等。 C語言編程：運用關(guān)鍵字“xdata”或“pdata”將變量、數(shù)組、堆棧定義到片外RAM區(qū)。作為外部存儲訪問STC15W4K單片機—結(jié)構(gòu)1.4單片機并行I／O口

8051單片機有4個I/O端口，每個端口都是8位準(zhǔn)雙向口，共占32根引腳。每個端口都包括一個鎖存器(即專用寄存器P0～P3)、一個輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器。通常把4個端口籠統(tǒng)地表示為P0～P3。1.4.1P0口的結(jié)構(gòu)及特點

P0口的某位P0.n(n=0~7)結(jié)構(gòu)圖，它由一個輸出鎖存器、兩個三態(tài)輸入緩沖器和輸出驅(qū)動電路及限制電路組成。從圖中可以看出，P0口既可以作為I/O用，也可以作為地址/數(shù)據(jù)線用。DQCLKQMUXP0.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制VCCT1T2P0口引腳1、P0口作為一般I/O口①輸出時CPU發(fā)出限制電平“0”封鎖“與”門，將輸出上拉場效應(yīng)管T1截止，同時使多路開關(guān)MUX把鎖存器與輸出DQCLKQMUXP0.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制VCCT1T2P0口引腳驅(qū)動場效應(yīng)管T2柵極接通。故內(nèi)部總線與P0口同相。由于輸出驅(qū)動級是漏極開路電路，若驅(qū)動NMOS或其它拉流負載時，須要外接上拉電阻。P0的輸出級可驅(qū)動8個LSTTL負載。DQCLKQMUXP0.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制VCCT1T2P0口引腳②輸入時----分讀引腳或讀鎖存器讀引腳：由傳送指令(MOV)實現(xiàn)；下面一個緩沖器用于讀端口引腳數(shù)據(jù)，當(dāng)執(zhí)行一條由端口輸入的指令時，讀脈沖把該三態(tài)緩沖器打開，這樣端口引腳上的數(shù)據(jù)經(jīng)過緩沖器讀入到內(nèi)部總線。DQCLKQMUXP0.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制VCCT1T2P0口引腳DQCLKQMUXP0.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制VCCT1T2P0口引腳讀鎖存器：有些指令如：ANLP0，A稱為“讀-改-寫”指令，須要讀鎖存器。上面一個緩沖器用于讀端口鎖存器數(shù)據(jù)。**緣由：假如此時該端口的負載恰是一個晶體管基極，且原端口輸出值為1，那么導(dǎo)通了的PN結(jié)會把端口引腳高電平拉低；若此時干脆讀端口引腳信號，將會把原輸出的“1”電平誤讀為“0”電平?，F(xiàn)接受讀輸出鎖存器代替讀引腳，圖中，上面的三態(tài)緩沖器就為讀鎖存器Q端信號而設(shè)，讀輸出鎖存器可避開上述可能發(fā)生的錯誤。**DQCLKQMUXP0.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制VCCT1T2P0口引腳DQCLKQMUXP0.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制VCCT1T2P0口引腳準(zhǔn)雙向口：從圖中可以看出，在讀入端口數(shù)據(jù)時，由于輸出驅(qū)動FET并接在引腳上，假如T2導(dǎo)通，就會將輸入的高電平拉成低電平，產(chǎn)生誤讀。所以在端口進行輸入操作前，應(yīng)先向端口鎖存器寫“1”，使T2截止，引腳處于懸浮狀態(tài)，變?yōu)楦咦杩馆斎搿＿@就是所謂的準(zhǔn)雙向口。2、P0作為地址/數(shù)據(jù)總線在系統(tǒng)擴展時，P0端口作為地址/數(shù)據(jù)總線運用時，分為：P0引腳輸出地址/數(shù)據(jù)信息。DQCLKQMUXP0.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制VCCT1T2P0口引腳CPU發(fā)出限制電平“1”，打開“與”門，又使多路開關(guān)MUX把CPU的地址/數(shù)據(jù)總線與T2柵極反相接通，輸出地址或數(shù)據(jù)。由圖上可以看出，上下兩個FET處于反相，構(gòu)成了推拉式的輸出電路，其負載實力大大增加。DQCLKQMUXP0.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制VCCT1T2P0口引腳1.4.2P1口的結(jié)構(gòu)及特點

它由一個輸出鎖存器、兩個三態(tài)輸入緩沖器和輸出驅(qū)動電路組成----準(zhǔn)雙向口。DQCLKQP1.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳VCCRTP1口引腳1.4.3P2口的結(jié)構(gòu)及特點

1.P2口作為一般I/O口DQCLKQMUXP2.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳地址控制VCCRTP2口引腳CPU發(fā)出限制電平“0”，使多路開關(guān)MUX倒向鎖存器輸出Q端，構(gòu)成一個準(zhǔn)雙向口。其功能與P1相同。2.P2口作為地址總線在系統(tǒng)擴展片外程序存儲器擴展數(shù)據(jù)存儲器且容量超過256B(用MOVX@DPTR指令)時，CPU發(fā)出限制電平“1”，使多路開關(guān)MUX倒內(nèi)部地址線。此時，P2輸出高8位地址。DQCLKQMUXP2.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳地址控制VCCRTP2口引腳1.4.4P3口的結(jié)構(gòu)及特點

DQCLKQP3.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳VCCRTP3口引腳其次輸入功能其次輸出功能一、作為通用I/O口與P1口類似----準(zhǔn)雙向口(W=1)WP3的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DQCLKQP3.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳VCCRTP3口引腳其次輸入功能其次輸出功能二、P3其次功能(Q=1)此時引腳部分輸入(Q=1、W=1),部分輸出(Q=1、W輸出)。WP3第二功能各引腳功能定義：P3.0：RXD串行口輸入P3.1：TXD串行口輸出P3.2：INT0外部中斷0輸入P3.3：INT1外部中斷1輸入P3.4：T0定時器0外部輸入P3.5：T1定時器1外部輸入P3.6：WR外部寫控制P3.7：RD外部讀控制1.4.6STC15F4KIO模式準(zhǔn)雙向口工作模式下，I／0口可用干脆輸出而不需重新配置口線輸出狀態(tài)。這是因為當(dāng)口線輸出為“1”時驅(qū)動實力很弱，允許外部裝置將其拉低電平。當(dāng)引腳輸出為低電平常，它的驅(qū)動實力很強，可吸取相當(dāng)大的電流。推挽輸出工作模式下，I/O口輸出的下拉結(jié)構(gòu)、輸入電路結(jié)構(gòu)與準(zhǔn)雙向口模式是一樣的，不同的是推挽輸出工作模式下I/O口的上拉是持續(xù)的“強上拉”，若輸出高電平，輸出拉電流最大可達20mA；若輸出低電平常，輸出灌電流最大可達20mA。1.4.6STC15F4KIO模式僅為輸入（高阻）工作模式下，可干脆從端口引腳讀入數(shù)據(jù)，而不須要先對端口鎖存器置“1”。1.4.6STC15F4KIO模式開漏輸出工作模式下，I/O口輸