1、單片機(jī)原理及接口技術(shù),任課教師：范 娟,第 1章 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu),1.1 MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1.2 存儲(chǔ)器 1.3 特殊功能寄存器 1.4 時(shí)鐘電路與復(fù)位電路,華中科技大學(xué)文華學(xué)院,課程回顧,結(jié)構(gòu)框圖,課程回顧,華中科技大學(xué)文華學(xué)院,片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間分布圖,課程回顧,華中科技大學(xué)文華學(xué)院,特殊功能寄存器,SFR (Special Functional Register) 見表2-7 與ALU相關(guān)的（3個(gè)） A Register (Accumulator)：累加器，通常用A或ACC表示。可字節(jié)尋址(E0H)，也可位尋址(E0HE7H) B Register：暫存寄存器，在做乘

2、、除法時(shí)放乘數(shù)或除數(shù)及結(jié)果。 PSW (Program Status Word )：8位寄存器，用于作為程序運(yùn)行狀態(tài)的標(biāo)志。這是一個(gè)很重要的部件，里面存放了CPU工作時(shí)的很多狀態(tài)，借此，我們可以了解CPU的當(dāng)前狀態(tài)，并作出相應(yīng)的處理。,華中科技大學(xué)文華學(xué)院,存儲(chǔ)器,發(fā)展趨勢(shì)：,高128個(gè)單元,離散分布有21個(gè)特殊功能寄存器SFR。(Specific Function register）, 11個(gè)可以進(jìn)行位尋址。,特別提示：對(duì)SFR只能使用直接尋址方式，書寫時(shí)可使用寄存器符號(hào)，也可用寄存器單元地址。,RS1、RS0：工作寄存器組選擇位。 P：奇偶校驗(yàn)位，它用來表示累加器A內(nèi)容中二進(jìn)制數(shù)“1”的個(gè)

3、數(shù)的奇偶性。若為奇數(shù)，則P=1，否則為0。 OV：溢出標(biāo)志位。有符號(hào)數(shù)運(yùn)算時(shí)，如果發(fā)生溢出，OV置“1”，否則清“0”。 F0：用戶標(biāo)志位。作為軟件標(biāo)志，由編程人員決定何時(shí)使用,華中科技大學(xué)文華學(xué)院,特殊功能寄存器,CY：進(jìn)位標(biāo)志。加減運(yùn)算時(shí)，保存最高位進(jìn)位、借位狀態(tài) AC：半進(jìn)位標(biāo)志,華中科技大學(xué)文華學(xué)院,特殊功能寄存器,與指針相關(guān)的（2個(gè)） SP (Stack Pointer)：堆棧指針，8位寄存器，用來指定堆棧的棧頂位置，初值為07H。它是加1計(jì)數(shù)。 DPTR (Data Pointer)（分成DPH、DPL兩個(gè)）：數(shù)據(jù)指針可以用它來訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的任一單元，也可以作為通用寄存器來

4、用，由我們自已決定如何使用。,與端口相關(guān)的（7個(gè)）,P0、P1、P2、P3 SCON （Serial port Control register） SBUF （Serial date Buffer） PCON （Power Control register）,華中科技大學(xué)文華學(xué)院,特殊功能寄存器,與定時(shí)/計(jì)數(shù)器相關(guān)的（6個(gè)）,與中斷相關(guān)的（2個(gè)）,TMOD（Timer /Counter Mode Control register） TCON （Timer /Counter Control register ） TH0、TL0 、TH1、TL1：分別是Timer0、Timer1 的記數(shù)初值寄存器

5、。,IP (Interrupt Priority register) IE (Interrupt Enable register),華中科技大學(xué)文華學(xué)院,堆棧,標(biāo)準(zhǔn)51系列單片機(jī)的內(nèi)部RAM堆棧 堆棧是在RAM區(qū)中劃定的一個(gè)區(qū)域，對(duì)該區(qū)域RAM單元的讀寫操作必須遵守特定的順序。比如先進(jìn)先出，或先進(jìn)后出原則。 堆棧的作用主要用在子程序的調(diào)用過程中或作為特殊的數(shù)據(jù)交換區(qū)。 堆棧的開辟 棧頂?shù)奈恢糜蒘P（堆棧指針）寄存器指示。 復(fù)位時(shí)SP的初值為07H，在系統(tǒng)初始化時(shí)可以根據(jù)用戶的需要重新設(shè)置。 標(biāo)準(zhǔn)8051的堆棧一般設(shè)在30H7FH的范圍內(nèi)。,PUSH PUSH PUSH,華中科技大學(xué)文華學(xué)院,4

6、0H 41H 42H,51單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器管理,標(biāo)準(zhǔn)51系列單片機(jī)的內(nèi)部RAM堆棧 堆棧的操作,40H 41H 42H,入棧過程,POP 42H POP 41H POP 40H,出棧過程,先進(jìn)后出 后進(jìn)先出,40H,41H,42H,華中科技大學(xué)文華學(xué)院,時(shí)鐘電路與復(fù)位電路,一、MCS-51單片機(jī)的基本電路,接電源,時(shí)鐘電路,復(fù)位電路,存儲(chǔ)器設(shè)置電路,華中科技大學(xué)文華學(xué)院,時(shí)鐘電路與復(fù)位電路,一、時(shí)鐘電路與時(shí)序 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生MSC-51單片機(jī)工作時(shí)所需的時(shí) 鐘信號(hào)。,1.時(shí)鐘產(chǎn)生方式,內(nèi)部振蕩方式,各指令的微操作在時(shí)間上有嚴(yán)格的次序，這種微 操作的時(shí)間次序稱為時(shí)序。,華中科技大學(xué)文華學(xué)院,

7、時(shí)鐘電路與復(fù)位電路,時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路,外部時(shí)鐘方式,華中科技大學(xué)文華學(xué)院,時(shí)鐘電路與復(fù)位電路,2.時(shí)鐘信號(hào) 振蕩周期：晶振的振蕩周期，又稱時(shí)鐘周期，其大小 是時(shí)鐘信號(hào)頻率（fosc）的倒數(shù)。 狀態(tài)周期：振蕩頻率經(jīng)單片機(jī)內(nèi)的二分頻器分頻后提 供給片內(nèi)CPU的時(shí)鐘周期，由2個(gè)時(shí)鐘周期組成。 機(jī)器周期：由12個(gè)時(shí)鐘周期或6個(gè)狀態(tài)周期組成 指令周期：執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間。一個(gè)指令周期 由14個(gè)機(jī)器周期組成。,單周期指令一個(gè)機(jī)器周期 雙周期指令兩個(gè)機(jī)器周期 乘除兩條指令四個(gè)機(jī)器周期,華中科技大學(xué)文華學(xué)院,時(shí)鐘電路與復(fù)位電路,1個(gè)機(jī)器周期=6個(gè)狀態(tài)周期=12個(gè)時(shí)鐘周期,華中科技大學(xué)文華學(xué)院,時(shí)鐘電路與復(fù)

8、位電路,二、復(fù)位電路 復(fù)位是使單片機(jī)或系統(tǒng)中的其他部件處于某種確 定的初始狀態(tài)。 MCS-51系列的單片機(jī)復(fù)位方法為：在RST上加一個(gè) 維持兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，則單片機(jī)被復(fù)位。,常用的MCS-51單片機(jī)復(fù)位電路 上電自動(dòng)復(fù)位電路 手動(dòng)復(fù)位電路 “看門狗”復(fù)位電路,華中科技大學(xué)文華學(xué)院,阻容上電自動(dòng)復(fù)位電路,單片機(jī)可靠復(fù)位條件: 使RST引腳持續(xù)10 ms以上高電平(外部時(shí)鐘12MHz),這種電路利用電容上電壓不能突變而是按指數(shù)規(guī)律上升或下降的特性 ,產(chǎn)生所需的復(fù)位脈沖,優(yōu)點(diǎn)：使用最為普遍且成本低廉的復(fù)位電路 缺點(diǎn)：在電源出現(xiàn)瞬時(shí)跌落的情況下，將無法獲得參數(shù)符合要求的復(fù)位脈沖或根本無法產(chǎn)生復(fù)位脈沖。,華中科技大學(xué)文華學(xué)院,手動(dòng)復(fù)位電路,在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，有時(shí)可能需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位，以避免對(duì)硬件經(jīng)常加電或斷