1、基于單片機(jī)的微控制器及其設(shè)計(jì),電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展概述,電子計(jì)算機(jī)的問世及其經(jīng)典結(jié)構(gòu),電腦的學(xué)名為電子計(jì)算機(jī)，是由早期的電動(dòng)計(jì)算器發(fā)展而來的。 1946年2月15日，第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)問世，這標(biāo)志著計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來。ENIAC （“埃尼阿克”） 用于計(jì)算彈道。是由美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)莫爾電工學(xué)院制造的，但它的體積龐大，占地面積170多平方米，重量約30噸，消耗近100千瓦的電力,ENIAC是電子管計(jì)算機(jī)，時(shí)鐘頻率僅有100 KHz，但能在1秒鐘的時(shí)間內(nèi)完成5000次加法運(yùn)算。 匈牙利籍?dāng)?shù)學(xué)家馮諾依曼在方案的設(shè)計(jì)上做出了重要的貢獻(xiàn)。1946年6月，他又提出了“程序存儲(chǔ)”和“二進(jìn)制運(yùn)算”的思想，進(jìn)一步

2、構(gòu)建了計(jì)算機(jī)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成這一計(jì)算機(jī)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)。 （EDVAC-ELECTRONIC DISCRETE VARIABLE AUTOMATIC COMPUTER）,電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，相繼經(jīng)歷了五個(gè)時(shí)代：,電子管計(jì)算機(jī)；1946 晶體管計(jì)算機(jī)；1956 集成電路計(jì)算機(jī)；1959 大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)；1970 超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。,計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)仍然沒有突破馮諾依曼提出的計(jì)算機(jī)的經(jīng)典結(jié)構(gòu)框架。,微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用形態(tài) 從應(yīng)用形態(tài)上，微機(jī)可以分成三種：,多板機(jī)（系統(tǒng)機(jī)） 將CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口電路和總線接口等組裝在一塊主機(jī)板（即微機(jī)主板）。各種適配板卡插在

3、主機(jī)板的擴(kuò)展槽上并與電源、軟/硬盤驅(qū)動(dòng)器及光驅(qū)等裝在同一機(jī)箱內(nèi)，再配上系統(tǒng)軟件，就構(gòu)成了一臺(tái)完整的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱系統(tǒng)機(jī)）。工業(yè)PC機(jī) 也屬于多板機(jī)。 單板機(jī) 將CPU芯片、存儲(chǔ)器芯片、I/O接口芯片和簡(jiǎn)單的I/O設(shè)備（小鍵盤、LED顯示器）等裝配在一塊印刷電路板上，再配上監(jiān)控程序（固化在ROM中），就構(gòu)成了一臺(tái)單板微型計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱單板機(jī)）。 單板機(jī)的I/O設(shè)備簡(jiǎn)單，軟件資源少，使用不方便。 早期主要用于微型計(jì)算機(jī)原理的教學(xué)及簡(jiǎn)單的測(cè)控 系統(tǒng)，現(xiàn)在已很少使用。,單片機(jī) 在一片集成電路芯片上集成微處理器、存儲(chǔ)器、I/O接口電路，從而構(gòu)成了單芯片微型計(jì)算機(jī)，即單片機(jī)。,單板機(jī),單片機(jī),系統(tǒng)機(jī)（

4、多板機(jī)）,系統(tǒng)機(jī)（桌面應(yīng)用）屬于通用計(jì)算機(jī)，主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理、辦公自動(dòng)化及輔助設(shè)計(jì)。,單片機(jī)（嵌入式應(yīng)用）屬于專用計(jì)算機(jī)，主要應(yīng)用于智能儀表、智能傳感器、智能家電、智能辦公設(shè)備、汽車及軍事電子設(shè)備等應(yīng)用系統(tǒng)。,單片機(jī)體積小、價(jià)格低、可靠性高，其非凡的嵌入式應(yīng)用形態(tài)對(duì)于滿足嵌入式應(yīng)用需求具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。,一臺(tái)能夠工作的計(jì)算機(jī)要有這樣幾個(gè)部份構(gòu)成：CPU（進(jìn)行運(yùn)算、控制）、RAM（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）、ROM（程序存儲(chǔ)）、輸入/輸出設(shè)備（例如：串行口、并行輸出口等）。 在個(gè)人計(jì)算機(jī)上這些部份被分成若干塊芯片，安裝一個(gè)稱之為主板的印刷線路板上。 而在單片機(jī)中，這些部份，全部被做到一塊集成電路芯片中了，所以就

5、稱為單片（單芯片）機(jī)，而且有一些單片機(jī)中除了上述部份外，還集成了其它部份如A/D，D/A等。 實(shí)際工作中并不是任何需要計(jì)算機(jī)的場(chǎng)合都要求計(jì)算機(jī)有很高的性能，一個(gè)控制電冰箱溫度的計(jì)算機(jī)難道要用Pc？ 應(yīng)用的關(guān)鍵是看是否夠用，是否有很好的性能價(jià)格比。所以8051出來十多年，依然沒有被淘汰，還在不斷的發(fā)展中。,4.1 單片機(jī)的概述,4.1.1 單片機(jī)的由來 單片機(jī)專業(yè)名稱Micro Controller Unit(微控制器件)。它是由INTEL公司發(fā)明的最早的系列是MCS-48，后來有了MCS-51我們經(jīng)常說的51系列單片機(jī)就是MCS-51micro controller system它是一種8位的

6、單片機(jī)。 1982年，Intel推出MCS-96系列單片機(jī)。 后來INTEL公司把它的核心技術(shù)轉(zhuǎn)讓給了世界上很多的小公司，所以世界上就有許多公司生產(chǎn)51系列兼容單片機(jī),比如飛利浦的87LPC系列,華邦的W78系列,達(dá)拉斯的DS87系列,現(xiàn)代的GSM97系列等等。目前在我國(guó)比較流行的就是美國(guó)ATMEL公司的89C51,89S51，它是一種帶Flash ROM的單片機(jī)。,4.1.2 主要單片機(jī)的分類,AVR系列單片機(jī)也是ATMEL公司生產(chǎn)的一種8位單片機(jī)，它采用的是一種叫RISC（精簡(jiǎn)指令集單片機(jī)）的結(jié)構(gòu)，所以它的技術(shù)和51系列有所不同，開發(fā)設(shè)備也和51系列是不通用的，它的一條指令的運(yùn)行速度可以達(dá)

7、到納秒級(jí)（即每秒1000000000次），是8位單片機(jī)中的高端產(chǎn)品，由于它的出色性能，目前應(yīng)用范圍越來越廣，大有取代51系列的趨勢(shì)。 PIC系列單片機(jī)它是美國(guó)MICROCHIP公司生產(chǎn)的另一種8位單片機(jī)，它采用的也是RISC的指令集，它的指令系統(tǒng)和開發(fā)工具與51系列更是不同，但由于它的低價(jià)格和出色性能，目前國(guó)內(nèi)使用的人越來越多，國(guó)內(nèi)也有很多的公司在推廣它，不過它的影響力遠(yuǎn)沒有51系列的大，所以作為初學(xué)者51系列當(dāng)然是首選 。,單片機(jī)用途,其實(shí)單片機(jī)就是一種能進(jìn)行數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算，根據(jù)不同使用對(duì)象完成不同控制任務(wù)，面向控制而設(shè)計(jì)的集成電路。 在電腦上我們可以用不同的軟件在相同的硬件上實(shí)現(xiàn)不同的工作

8、。比如我們用WORD可以打字，用PROTEL可以設(shè)計(jì)圖紙等等。單片機(jī)其實(shí)也是如此，同樣的芯片可以根據(jù)我們不同的要求做出截然不同的產(chǎn)品，只不過電腦是面向應(yīng)用的而單片機(jī)是面向控制的，比如控制一個(gè)指示燈的亮和滅控制一臺(tái)電機(jī)的啟動(dòng)和停止等等 。 大家都知道我們的電腦有很多的零件，比如CPU中央處理器，RAM內(nèi)存條，ROM程序存儲(chǔ)器，輸入輸出設(shè)備并行口串行口等等。在單片機(jī)中這些部件都有，而且還把它們?nèi)孔龅搅艘粔K芯片上，這就是單片機(jī)名稱的由來 。 這么多零件集成在一塊芯片上，那為什么單片機(jī)的價(jià)格會(huì)這么便宜，89S51每塊才10元不到，其實(shí)原因很簡(jiǎn)單-功能有強(qiáng)弱。就象我們平時(shí)用的PLC控制一臺(tái)數(shù)控機(jī)床要用

9、128點(diǎn)的。而控制一臺(tái)電機(jī)有幾點(diǎn)的，就足夠了另外這種芯片的產(chǎn)量很大，技術(shù)也非常的成熟，自然價(jià)格也就很低了。,MCS51系列產(chǎn)品按程序存儲(chǔ)器配置類型分為3類： 8051芯片含有4k個(gè)單元的ROM； 8751芯片含有4k個(gè)單元的EPROM； 8031中無程序存儲(chǔ)器，需要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。 8051與80C51單片機(jī)的主要差別就在于芯片的制造工藝上。80C51的制造工藝是在8051基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)。 8051系列單片機(jī)采用的是HMOS工藝：高速度、高密度； 80C51系列單片機(jī)采用的是CHMOS工藝：高速度、高密度、低功耗； 也就是說80C51單片機(jī)是一種低功耗單片機(jī)。,MCS-51的基本系列是805

10、1/8751/8031，此外還有8052/8032、8001BH/ 87C51/ 8001等派生系列,它們的引腳、指令系統(tǒng)相互兼容，只是在內(nèi)部結(jié)構(gòu)和具體應(yīng)用上存在著某些差異。,8051內(nèi)包括： 適于控制應(yīng)用的8位CPU； 4KB程序存儲(chǔ)器(ROM)； 128B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM); 32根雙向并可以按位尋址的I/O線 1個(gè)全雙工串行口I/O線； 2個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器； 5個(gè)中斷源2個(gè)優(yōu)先級(jí)的嵌套結(jié)構(gòu)； 1個(gè)片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器 MCS-51系列單片機(jī)是40腳雙列直插式封裝(DIP)的VLSI芯片,VCC 40腳 接電源+5V VSS 20腳 接地也就是GND XTAL119腳和XTAL218腳 接

11、振蕩電路 （單片機(jī)是一種時(shí)序電路，必須有脈沖信號(hào)才能工作，在它的內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘產(chǎn)生電路，有兩種振蕩方式，一種是內(nèi)部振蕩方式，只要接上兩個(gè)電容和一個(gè)晶振即可，另一種是外部振蕩方式，采用外部振蕩方式時(shí)需在XTL2上加外部時(shí)鐘信號(hào) PSEN29腳 片外ROM選通信號(hào)低電平有效 ALE/PROG30腳 地址鎖存信號(hào)輸出端/EPROM編程脈沖輸入端 RST/VPD9腳 復(fù)位信號(hào)輸入端/備用電源輸入端 EA/ VPP31 腳 內(nèi)/外部ROM選擇端 P0口39-32腳 雙向I/O口 P1口1-8腳 準(zhǔn)雙向通用I/0口 P2口21-28腳 準(zhǔn)雙向I/0口 P3口10-17腳 多用途口,單片機(jī)的引腳功能,P3口

12、第二功能,P3.0 RXD 串行輸入口 P3.1 TXD 串行輸出口 P3.2 INT0 外部中斷0（低電平有效） P3.3 INT1 外部中斷1（低電平有效） P3.4 T0 定時(shí)計(jì)數(shù)器0 P3.5 T1 定時(shí)計(jì)數(shù)器1 P3.6 WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通（低電平有效） P3.7 RD 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通（低電平有效）,P0口、P2口和P3的第二功能用法,初學(xué)時(shí)往往對(duì)P0口、P2口和P3口的第二功能用法迷惑不解，認(rèn)為第二功能和原功能之間要有一個(gè)切換的過程，或者說要有一條指令，事實(shí)上，各端口的第二功能完全是自動(dòng)的，不需要用指令來轉(zhuǎn)換。 如P3.6、P3.7分別是WR、RD信號(hào)，當(dāng)外接RAM或

13、有外部I/O口時(shí)，它們被用作第二功能，不能作為通用I/O口使用，只要一微處理機(jī)一執(zhí)行到MOVX指令，就會(huì)有相應(yīng)的信號(hào)從P3.6或P3.7送出，不需要事先用指令說明。,4.2 MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu),包括：CPU、存儲(chǔ)器（ROM、RAM）、I/O接口等計(jì)算機(jī)的基本組成。,數(shù)制,十進(jìn)制數(shù)即0123456789，它遵循逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十的原則。 計(jì)算機(jī)中卻無法采用，因?yàn)橛?jì)算機(jī)只能有兩種狀態(tài)0和1。 二進(jìn)制數(shù)，0和1，它遵循的是逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二的進(jìn)借位 原則。也就是當(dāng)某位計(jì)數(shù)到兩個(gè)數(shù)時(shí)就向高位進(jìn)，同時(shí)本位變?yōu)?0， 比如二進(jìn)制數(shù)1100=1*23+1*22+0*21+0*20。 十六進(jìn)制也遵循

14、兩個(gè)規(guī)則，一是有十六個(gè)基數(shù)，即0123456789ABCDEF，另一個(gè)規(guī)則是逢十六進(jìn)一，借一當(dāng)十六 。 二進(jìn)制簡(jiǎn)碼B和十進(jìn)制簡(jiǎn)碼D，省略。十六進(jìn)制簡(jiǎn)碼H 十進(jìn)制有使用比較習(xí)慣的特點(diǎn)，二進(jìn)制有易于表示和運(yùn)算方便的特點(diǎn)，十六進(jìn)制又有表示位數(shù)較多的特點(diǎn)。 二進(jìn)制數(shù)1011B轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制為1*23+0*22+1*21+1*20=8+2+1=11D，再比如十六進(jìn)制數(shù)FFH轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制為0FFH=F*161+F*160=255D 在單片機(jī)中通常我們把這個(gè)數(shù)稱之為立即數(shù),總線,計(jì)算機(jī)電路是以微處理器為核心，各器件都要與微處理器相連，所以需要的連線就很多了，如果仍如同模擬電路一樣，在各微處理器和各器件間單獨(dú)連

15、線，則線的數(shù)量將多得驚人，所以在微處理機(jī)中引入了總線的概念。 各個(gè)器件共同享用連線，所有器件的8根數(shù)據(jù)線全部接到8根公用的線上，即相當(dāng)于各個(gè)器件并聯(lián)起來，但僅這樣還不行，如果有兩個(gè)器件同時(shí)送出數(shù)據(jù)，一個(gè)為0，一個(gè)為1，那么，接收方接收到的究竟是什么呢？這種情況是不允許的，所以要通過控制線進(jìn)行控制，使器件分時(shí)工作，任何時(shí)候只能有一個(gè)器件發(fā)送數(shù)據(jù)（可以有多個(gè)器件同時(shí)接收）。 器件的數(shù)據(jù)線也就被稱為數(shù)據(jù)總線，器件所有的控制線被稱為控制總線。在單片機(jī)內(nèi)部或者外部存儲(chǔ)器及其它器件中有存儲(chǔ)單元，這些存儲(chǔ)單元要被分配地址，才能使用，分配地址當(dāng)然也是以電信號(hào)的形式給出的，由于存儲(chǔ)單元比較多，所以，用于地址分配

16、的線也較多，這些線被稱為地址總線。,數(shù)據(jù)、地址、指令,之所以將這三者放在一起，是因?yàn)檫@三者的本質(zhì)都是一樣的數(shù)字，或者說都是一串0和1組成的序列。換言之，地址、指令也都是數(shù)據(jù)。 指令：由單片機(jī)芯片的設(shè)計(jì)者規(guī)定的一種數(shù)字，它與我們常用的指令助記符有著嚴(yán)格的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，不可以由單片機(jī)的開發(fā)者更改。 地址：是尋找單片機(jī)內(nèi)部、外部的存儲(chǔ)單元、輸入輸出口的依據(jù)，內(nèi)部單元的地址值已由芯片設(shè)計(jì)者規(guī)定好，不可更改，外部的單元可以由單片機(jī)開發(fā)者自行決定。 數(shù)據(jù)：這是由微處理機(jī)處理的對(duì)象，在各種不同的應(yīng)用電路中各不相同，一般而言，被處理的數(shù)據(jù)可能有這么幾種情況： 1地址（如MOV DPTR，1000H），即地址1

17、000H送入DPTR。 2方式字或控制字（如MOV TMOD，#3），3即是控制字。 3常數(shù)（如MOV TH0，#10H）10H即定時(shí)常數(shù)。 4實(shí)際輸出值（如P1口接彩燈，要燈全亮，則執(zhí)行指令：MOV P1，#0FFH，要燈全暗，則執(zhí)行指令：MOV P1，#00H）這里0FFH和00H都是實(shí)際輸出值。,4.2.1 MCS-51的微處理器,1 中央處理器（CPU） CPU由運(yùn)算器和控制器組成，它是單片機(jī)的核心，完成運(yùn)算和控制操作。,1. 運(yùn)算器 組成： 算術(shù)邏輯運(yùn)算器ALU，算術(shù)累加器A，寄存器B，暫存器TMP1，暫存器TMP2，布爾累加器Cy等 功能：進(jìn)行移位、算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算；MCS-51

18、運(yùn)算器還包含有一個(gè)布爾（位）處理器,用來處理位操作。,（1）累加器A（8位）功能：暫存操作數(shù)及保存運(yùn)算結(jié)果； A是MCS-51單片機(jī)中最繁忙的寄存器； （2）寄存器B（8位）功能：用于乘法、除法運(yùn)算，可作為一個(gè)暫存器使用； （3 ）程序狀態(tài)字寄存器PSW（8位）功能：存放累加器A在運(yùn)算過程標(biāo)志位（P，OV，AC，Cy）的狀態(tài)；指出CPU所使用的當(dāng)前工作寄存器組。,CY,AC,F0,RS0,OV,P,RS1,PSW.7,PSW.0,CY (PSW.7) 進(jìn)位/借位標(biāo)志位。 若ACC在運(yùn)算過程中發(fā)生了進(jìn)位或借位，則CY=1；否則=0。它也是布爾處理器的位累加器，可用于布爾操作。,AC(PSW.6)

19、半進(jìn)位/借位標(biāo)志位。,F0 (PSW.5) 用戶標(biāo)志位。,PSW.6,PSW.5,2.1.3 MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),PSW,2.1.3 MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),PSW.7,PSW.0,RS1(PSW.4)、RS0(PSW.3)工作寄存器組選擇位。,PSW.4 PSW.3,PSW,OV (PSW.2)溢出標(biāo)志位。,PSW.1 未定義。,P (PSW.0)奇偶標(biāo)志位。 P=1表示累加器中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù) P=0表示累加器中“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù) CPU隨時(shí)監(jiān)視著ACC中的“1”的個(gè)數(shù),并反映在PSW中,PSW.2,PSW.1,2. 控制器 組成： 定時(shí)與控制部件，復(fù)位電路，程序計(jì)數(shù)器（

20、PC），指令寄存器、指令譯碼器，數(shù)據(jù)指針（DPTR）,堆棧指針（SP）等 作用：產(chǎn)生計(jì)算機(jī)所需的時(shí)序，控制程序自動(dòng)執(zhí)行。,控制器是單片機(jī)的神經(jīng)中樞，存放在ROM/EPROM中的指令被逐條送到指令寄存器，經(jīng)譯碼器譯碼后，發(fā)出各種控制信號(hào)，產(chǎn)生一系列的微操作，把單片機(jī)的各部分組織在一起協(xié)調(diào)地工作。,程序計(jì)數(shù)器PC（16位） 程序計(jì)數(shù)器PC用來存放即要執(zhí)行的指令地址，共16位，低8位經(jīng)P0 口輸出，高8位經(jīng)P2口輸出。 CPU每取一次機(jī)器碼，PC內(nèi)容自動(dòng)加一， CPU執(zhí)行一條指令，PC內(nèi)容自動(dòng)增加該指令的長(zhǎng)度。CPU復(fù)位后，PC內(nèi)容為0000H，它標(biāo)志著程序從頭開始執(zhí)行。 PC的內(nèi)容變化決定程序的流

21、向。 指令寄存器（8位） 指令寄存器中存放將要執(zhí)行的指令代碼，通過指令譯碼器，將指令代碼轉(zhuǎn)化為電信號(hào)控制信號(hào)ALE等。,數(shù)據(jù)指針DPTR（16位） 用于訪問外部RAM或外部I/O口，提供十六位地址。用于程序存儲(chǔ)器的查表和程序散轉(zhuǎn)指令，作為基地址寄存器，提供十六位基地址。,堆棧指針寄存器SP（8位） 用于管理對(duì)棧，指出棧頂位置。 MCS-51單片機(jī)復(fù)位后, (SP)=07H,4.2.2 MCS-51的存儲(chǔ)器,1.程序存儲(chǔ)器ROM/EPROM 位的含義： 一盞燈亮或者說一根線的電平的高低，可以代表兩種狀態(tài)：0和1。實(shí)際上這就是一個(gè)二進(jìn)制位，因此我們就把一根線稱之為一“位”，用BIT表示。 字節(jié)的含

22、義： 一根線可以表于0和1，兩根線可以表達(dá)00，01，10，11四種狀態(tài)，也就是可以表于0到3，而三根可以表達(dá)0-7，計(jì)算機(jī)中通常用8根線放在一起，同時(shí)計(jì)數(shù)，就可以表過到0-255一共256種狀態(tài)。這8根線或者8位就稱之為一個(gè)字節(jié)（BYTE）。 1B=8bit,1KB=1024B,什么是Flash ROM？,ROM(Read-Only Memory)是只讀存儲(chǔ)器，滿足一定的條件就能 把數(shù)據(jù)預(yù)先寫進(jìn)去,PROM稱之為可編程只讀存儲(chǔ)器，只能寫一次，擦不掉,EPROM稱之為紫外線擦除的可編程只讀存儲(chǔ)器。用紫外線照射，可以擦除的次數(shù)是幾十次，電腦上的BIOS芯片采用的就是這種結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器,EEPROM

23、電擦寫紫外線只讀存儲(chǔ)器，比FLASH存儲(chǔ)器速度要慢,Flash ROM是一種快速存儲(chǔ)式只讀存儲(chǔ)器。既可以電擦寫而且 掉電后程序還能保存，編程壽命可以達(dá)到一千次左右,RAM（Random Access Memory），隨機(jī)存取存儲(chǔ)器也叫內(nèi)存，既 可以隨時(shí)改寫也可以隨時(shí)讀出里面數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器,存儲(chǔ)器,存儲(chǔ)器就是用來存放數(shù)據(jù)的地方。它是利用電平的高低來存放數(shù)據(jù)的，也就是說，它存放的實(shí)際上是電平的高、低，而不是我們所習(xí)慣認(rèn)為的1234這樣的數(shù)字. 一個(gè)存儲(chǔ)器就象一個(gè)個(gè)的小抽屜，一個(gè)小抽屜里有八個(gè)小格子，每個(gè)小格子就是用來存放“電荷”的，電荷通過與它相連的電線傳進(jìn)來或釋放掉，存儲(chǔ)器中的每個(gè)小抽屜就是一個(gè)放

24、數(shù)據(jù)的地方，我們稱之為一個(gè)“單元”。 要放進(jìn)一個(gè)數(shù)據(jù)00011010，我們只要把第2號(hào)第4號(hào)和第5號(hào)小盒子里存滿電荷，其它小盒子里的電荷給放掉就行了。 一個(gè)存儲(chǔ)器有好多單元，線是并聯(lián)的，在放入電荷的時(shí)候，會(huì)將電荷放入所有的單元中，而釋放電荷的時(shí)候，會(huì)把每個(gè)單元中的電荷都放掉，這樣的話，不管存儲(chǔ)器有多少個(gè)單元，都只能放同一個(gè)數(shù)，這當(dāng)然不是我們所希望的，因此，要在結(jié)構(gòu)上稍作變化，在每個(gè)單元上有個(gè)控制線，我想要把數(shù)據(jù)放進(jìn)哪個(gè)單元，就給一個(gè)信號(hào)這個(gè)單元的控制線，這個(gè)控制線就把開關(guān)打開，這樣電荷就可以自由流動(dòng)了，而其它單元控制線上沒有信號(hào)，所以開關(guān)不打開，不會(huì)受到影響，這樣，只要控制不同單元的控制線，就

25、可以向各單元寫入不同的數(shù)據(jù)了，同樣，如果要某個(gè)單元中取數(shù)據(jù)，也只要打開相應(yīng)的控制開關(guān)就行了,在MCS-51中內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ROM/ EPROM）和外部擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器的地址是連續(xù)的，內(nèi)部（4KB）為00000FFFH，外部（64KB） 為1000FFFFH,在使用8051/8751時(shí)，應(yīng)使引腳EA=1。對(duì)于8031，因?yàn)閮?nèi)部沒有程序存儲(chǔ)器，所以應(yīng)使EA=0，CPU完全從外部程序存儲(chǔ)器（地址為0000FFFFH）讀取指令。由于8031價(jià)格便宜，使用靈活，更適用于機(jī)電一體化產(chǎn)品的開發(fā)。,MCS-51內(nèi)部RAM共有128個(gè)單元，地址為00H-7FH。MCS-51對(duì)內(nèi)部RAM有豐富的操作令，編程非常方

26、便。MCS-51還可以在片外擴(kuò)展64KB的RAM或I/0口，可以滿足一般應(yīng)用系統(tǒng)的需要。,MCS-51的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可以劃分為四個(gè)區(qū)域：,(1)工作寄存器區(qū) 從001F為工作寄存器區(qū)，共32個(gè)單元，每8個(gè)單元為一組，共分4組，每組內(nèi)各寄存器編號(hào)分別為R0 R7 ?？赏ㄟ^PSW中的RS1，RS0兩位選擇其中的一組工作。 (2)位尋址區(qū) 內(nèi)部RAM的202FH為位尋址區(qū)，該區(qū)內(nèi)每一位都有一個(gè)8位地址，編址為007FH。 (3)數(shù)據(jù)緩沖區(qū) 內(nèi)部RAM的307FH為數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。實(shí)際上，在分配好工作寄存器組、位標(biāo)志區(qū)以及堆找區(qū)以后，剩下的RAM均可作為數(shù)據(jù)緩沖器使用。MCS-51的堆找原則上可以設(shè)置在

27、內(nèi)部RAM的任意區(qū)域。但由于001FH為工作寄存器區(qū)，202FH為位尋址區(qū),堆找可根據(jù)具體情況進(jìn)行設(shè)置。 (4)特殊功能寄存器Special Function Register 特殊功能寄存器SFR總共21個(gè)單元，離散地分布在80FFH地址區(qū)域內(nèi)，,4.2.3 并行口（Parallel Port）,51系列單片機(jī)有4個(gè)I/O端口，每個(gè)端口都是8位準(zhǔn)雙向口，共占32根引腳。每個(gè)端口都包括一個(gè)鎖存器(即專用寄存器P0P3)、一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。通常把4個(gè)端口籠統(tǒng)地表示為P0P3。,（一）P0.0P0.7：雙向I/O 訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)分時(shí)作為雙向8位數(shù)據(jù)口和輸出低8位地址復(fù)用口；不接外部

28、程序存儲(chǔ)器時(shí)可作為8位準(zhǔn)雙向I/O口使用。,（二）P2.0P2.7: 雙向I/O （內(nèi)置了上拉電阻） 外部程序存儲(chǔ)器時(shí)輸出高8位地址；不接外部程序存儲(chǔ)器時(shí)可作為8位準(zhǔn)雙向I/O口使用。,（三）P3.0P3.7: 雙功能口（內(nèi)置了上拉電阻） 具有特定的第二功能。在不使用它的第二功能時(shí)它就是普通的通用準(zhǔn)雙向I/O口。,（四） P1.0P1.7: 準(zhǔn)雙向I/O口（內(nèi)置了上拉電阻）,串行口（Serial Port） 有1個(gè)全雙工的串行口，用于串行通信。串行口由發(fā)送緩沖器SBUF、接收緩沖器SBUF、移位寄存器和串行口控制邏輯等部分組成。,定時(shí)/計(jì)數(shù)器（Timer/Counter） 有2個(gè)16位的定時(shí)/

29、計(jì)數(shù)器T0和T1，T0由TH0和TL0構(gòu)成，T1由TH1和TL1構(gòu)成，方式控制寄存器TMOD選擇定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作模式和方式，,定時(shí)器控制寄存器TCON控制T0和T1的啟動(dòng)和停止，同時(shí)反映T0和T1的溢出狀態(tài)。,D7D4用于設(shè)定T1的工作方式，D3D0用于設(shè)定T0的工作方式 C/T=0時(shí)為定時(shí)方式（對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)），否則為計(jì)數(shù)方式,TRX是TX的運(yùn)行控制位，由軟件置位和復(fù)位。TRX=1時(shí)啟動(dòng)定時(shí)計(jì)數(shù)器，TRX=0時(shí)停止計(jì)數(shù)。,中斷系統(tǒng)（Interrupt System） “中斷” 就是正常的工作過程被外部的事件打斷了 中斷源，一共有5個(gè)：兩個(gè)外部中斷，兩個(gè)計(jì)數(shù)/定時(shí)器中斷，一個(gè)串行口中斷

30、中斷優(yōu)先級(jí),4.3 MCS-51的尋址方式,1 立即尋址 2 直接尋址 3 寄存器尋址 4 寄存器間接尋址 5 變址尋址 6 相對(duì)尋址 7 位尋址,（1）立即尋址- 在指令中直接給出了參與運(yùn)算的操作數(shù)。 表示立即數(shù)時(shí)前面加 #，立即數(shù)可以用 二進(jìn)制數(shù) (B) 十六進(jìn)制數(shù) (H) 十進(jìn)制數(shù)(D) 例如：MOVA，# 60H；A#60H MOVDPTR，# 3400H；DPTR#3400H MOV30H，# 40H；30H單元#40H 上述三條指令執(zhí)行完后，累加器A中數(shù)據(jù)為立即數(shù)據(jù)60H，DPTR寄存器中數(shù)據(jù)為3400H，30H單元中數(shù)據(jù)為立即數(shù)40H。,（2）直接尋址方式 指令中直接給出操作數(shù)地址的尋址方式，能進(jìn)行直接尋址的存儲(chǔ)空間有SFR寄存器和內(nèi)部數(shù)據(jù)RAM。 例如 MOVA，30H；A30H內(nèi)部RAM單元中的內(nèi)容 30H為直接給出的內(nèi)部RAM的地址。 對(duì)SFR的訪問只能采用直接尋址方式,MOV A, 4AH ；A(4AH),直接尋址方式只能給出8位地址，因此，此種尋址方式的尋址范圍只限于片內(nèi)RAM，具體地說： (1)低128單元在指令中直接以單元地址形式給出。 (2)特殊功能