【正文】 LOGO 第 2章 標(biāo)準(zhǔn)型 AT89S51單片機(jī) LOGO 教學(xué)目的 ? 了解單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與主要型號(hào) ? 掌握單片機(jī)引腳信號(hào)功能定義 ? 掌握單片機(jī)的復(fù)位電路、時(shí)鐘電路及指令時(shí)序 ? 掌握單片機(jī)的存儲(chǔ)器空間分配及各 I/O口的特點(diǎn) 學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn) ? 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ? 引腳的功能 ? 程序狀態(tài)寄存器 (PSW) ? 單片機(jī)的指令時(shí)序 ? 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng) ? 存儲(chǔ)器配置與空間的分布 LOGO 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性能 (一 )高可靠性 、 高抗干擾能力 (二 )配置靈活 (三 )豐富的位處理功能 (四 )功能齊全 (五 )系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便 一塊芯片集成了 CPU、 存儲(chǔ)器和 I/O接口等功能部件 。 內(nèi)部總線為單總線結(jié)構(gòu) ， 地址 、 數(shù)據(jù)和控制三種信息分時(shí)占用內(nèi)部總線 。 外部總線用于連接片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器和 I/O接口芯片 。 單片機(jī)的芯片引腳為多功能引腳 ， 以節(jié)省芯片引腳 。 LOGO 一 MCS51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 硬件配置 基本配置： 1. 8位 CPU 2. 片內(nèi) ROM/EPROM、 RAM 3. 片內(nèi)并行 I/O接口 4. 片內(nèi) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 5. 片內(nèi)中斷處理系統(tǒng) 6. 片內(nèi)全雙工串行 I/O口 MCS51系列基本產(chǎn)品型號(hào)： 805 803 875 8951稱為 51子系列 。 不同型號(hào) MCS51單片機(jī) CPU處理能力和指令系統(tǒng)完全兼容 ，只是存儲(chǔ)器和 I/O接口的配置有所不同 。 MCS51總體結(jié)構(gòu) LOGO AT89S51的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 時(shí)鐘電路 CPU ROM RAM T0 T1 中斷系統(tǒng) 串行接口 并行接口 P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1 定時(shí)計(jì)數(shù)器 結(jié)構(gòu)框圖 ? 中央處理器CPU： 8位，運(yùn)算和控制功能 ? 內(nèi)部 RAM： 共256個(gè) RAM單元，用戶使用前 128個(gè)單元，用于存放可讀寫數(shù)據(jù)，后128個(gè)單元被專用寄存器占用。 ? 內(nèi)部 ROM：4KB掩膜 ROM，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格。 ? 定時(shí) /計(jì)數(shù)器：兩個(gè) 16位的定時(shí) /計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能。 ? 并行 I/O口： 4個(gè)8位的 I/O口 P0、P P P3。 ? 串行口： 一個(gè)全雙工串行口。 ? 中斷控制系統(tǒng)：5個(gè)中斷源（外中斷 2個(gè)，定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷 2 個(gè)，串行中斷 1個(gè)） ? 時(shí)鐘電路： 可產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列，允許晶振頻率 6MHZ和12MHZ LOGO AT89S51新增功能特性 ? ISP在線編程功能 這個(gè)功能的優(yōu)勢(shì)在于改寫單片機(jī)存儲(chǔ)器內(nèi)的程序不需要把芯片從工作環(huán)境中剝離 。 ? 程序存儲(chǔ)器寫入方式 89C51只支持并行寫入 ， 同時(shí)需要 VPP燒寫高壓 。89S51則支持 ISP在線可編程寫入技術(shù) ！ 串行寫入 、 速度更快 、 穩(wěn)定性更好 ，燒寫電壓也僅需 4～ 5V即可 。 ? 最高工作頻率為 33MHz 89C51的極限工作頻率是 24M， 就是說 89S51具有更高工作頻率 ， 從而具有了更快的計(jì)算速度 。 ? 內(nèi)部集成看門狗 （ WDT） 定時(shí)器 不再需要像 89C51那樣外接看門狗定時(shí)器單元電路 。 ? 全新的加密算法 這使得對(duì)于 89S51的解密變?yōu)楦永щy ， 程序的保密性大大加強(qiáng) 。 LOGO MCS51 CPU (一 ) CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1．算術(shù)邏輯運(yùn)算單元 ALU (8位 ) +、 –、 、 247。 算術(shù)運(yùn)算，與、或、非、異或 邏輯運(yùn)算、循環(huán)移位、位處理。 2．寄存器陣列 (1)工作寄存器 R0～ R7 (8位 ) 暫存運(yùn)算數(shù)據(jù)和中間結(jié)果。 用 PSW中的兩位 ，選用一個(gè)工作寄存器區(qū)進(jìn)行讀寫操作。 LOGO (3)寄存器 B(8位 ) 與 A累加器配合執(zhí)行乘、除運(yùn)算。也可用作通用寄存器 (4)數(shù)據(jù)指針 DPTR(16位 ) 存放片外存儲(chǔ)器地址，作為片外存儲(chǔ)器的指針?？煞殖蓛蓚€(gè)8位寄存器 DPH、 DPL使用。 (2)累加器 Acc(8位 ) 需要 ALU處理的數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果多數(shù)要經(jīng)過 A累加器。 LOGO (5)堆棧指針 SP(8位 ) 堆棧是按 “ 先進(jìn)后出 ” 原則存取數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)區(qū) 。 在一個(gè)實(shí)際的程序中 ， 往往需要一個(gè)后進(jìn)先出的 RAM區(qū) ，以保存 CPU的現(xiàn)場(chǎng) ， 這種后進(jìn)先出的緩沖器區(qū)稱為堆棧 。 MCS51的堆棧原則上可以設(shè)在內(nèi)部 RAM的任意區(qū)域內(nèi) ，但由于系統(tǒng)復(fù)位時(shí) ， 堆棧指針的初始值 SP=07H， 這顯然與工作寄存器區(qū)域重疊 。 一般情況下設(shè)在 30H~7FH的范圍內(nèi) 。 SP作為堆棧指針總是指向棧頂 。 LOGO (6)程序計(jì)數(shù)器 PC(16位 ) PC是一個(gè) 16位不可尋址專用寄存器，用作程序存儲(chǔ)器的地址指針，每次僅存放下一條指令的地址。 CPU總是按 PC的指示讀取程序。 PC可自動(dòng)加 1。因此 CPU執(zhí)行程序一般是順序方式。當(dāng)發(fā)生轉(zhuǎn)移、子程序調(diào)用、中斷和復(fù)位等操作， PC被強(qiáng)制改寫，程序執(zhí)行順序也發(fā)生改變。 系統(tǒng)復(fù)位時(shí)， PC=0000H。 LOGO (7)程序狀態(tài)寄存器 PSW（ Program Status Word） 位 7 6 5 4 3 2 1 0 PSW CY AC F0 RS1 RS0 OV P 位 標(biāo)志 名 稱 功 能 7 CY 進(jìn) / 借 位標(biāo)志位 存放算術(shù)運(yùn)算的進(jìn) / 借 位標(biāo)志 CY= 1 ，有 進(jìn) / 借 位； CY= 0 , 無(wú) 進(jìn) / 借 位 6 AC 輔助 進(jìn) / 借 位標(biāo)志位 運(yùn)算 結(jié)果累加器 A 中 ，低 半字節(jié) 向高 半字節(jié) 進(jìn)位或借位時(shí)， AC=1 ；否則 AC=0 （用于十進(jìn)制調(diào)整） 5 F0 用戶標(biāo)志位 用戶可用軟件自定義的一個(gè)狀態(tài)標(biāo)記 4 RS1 當(dāng)前寄存器區(qū)選擇位 3 RS0 當(dāng)前寄存器區(qū)選擇位 用于 4 組工作寄存器選擇 2 OV 溢出標(biāo)志位 反映補(bǔ)碼運(yùn)算的運(yùn)算結(jié)果有無(wú)溢出 OV= 1 ， 有 溢出 ； O V= 0 ， 無(wú) 溢出 1 保留位 0 P 奇偶標(biāo)志位 P = 1 ，則累加器Ａ中 1 的個(gè)數(shù)為奇數(shù) P = 0 ，則累加器Ａ中 1 的個(gè)數(shù)為偶數(shù) （常用于串行通信中） LOGO 二 單片機(jī)的引腳定義 從一片集成電路的角度去認(rèn)識(shí)單片機(jī) LOGO MCS51單片機(jī)信號(hào)引腳簡(jiǎn)介 P3口線的第二功能 VCC VSS XTAL2 XTAL1 RST P1. 0 ALE 振蕩電路： XTAL XTAL2 復(fù)位引腳： RST 并行口： P0、 P P P3 ALE：地址鎖存控制信號(hào) 電源線： VCC(+5V)、 VSS(地 ) EA PSEN EA：訪問程序存儲(chǔ)控制信號(hào) PSEN：外部 ROM讀選通信號(hào) RXD/ TXD/ INT0/ INT1/ T0/ T1/ WR/ RD/ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10111213141516171819 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 3130292827262524242221 8031 8051 8751 89C51 LOGO 引腳功能 40個(gè)引腳 雙排直插 DIP封裝 ,大致可分為 4類： 電源、時(shí)鐘、控制和 I/O引腳。 LOGO ?VCC（ 40腳 ） : 接 +4V~+5V電源正端 。 ? VSS（ GND 20腳 ） : 電源負(fù)極 （ 接地 ） 主電源引腳 Vcc和 Vss XTAL1（ 19腳）、 XTAL2（ 18腳）： 當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此二引線用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于外接時(shí)鐘脈沖信號(hào)。 振蕩器外接晶體引腳 XTAL1和 XTAL2 單片機(jī)引腳說明 LOGO 89S51 時(shí)鐘產(chǎn)生方式 內(nèi)部時(shí)鐘方式 外部時(shí)鐘方式 19（ XTAL1） 18（ XTAL2） GND AT89S51 C1 C2 外部時(shí)鐘 19（ XTAL1） 18（ XTAL2） GND AT89S51 懸空 LOGO I/O口引腳（ 32個(gè)引腳） ?P0口 （ 32腳～ 39腳 ） 有兩種使用方法 ： 作為普通 I/O口使用 ， 須外接上拉電阻 數(shù)據(jù) /低 8位地址 復(fù)用總線端口 ?P1口 （ 1腳～ 8腳 ） （ 內(nèi)接上拉電阻 ） 作為普通 I/O口使用 ， 無(wú)須外接上拉電阻 ?P2口 （ 21腳～ 28腳 ） 有兩種使用方法： 作為普通 I/O口使用 ， 無(wú)須外接上拉電阻 。 作為擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)的 高 8位地址總線 ?P3口 （ 10腳～ 17腳 ） 有兩種使用方法 。 作為普通 I/O口使用 ， 無(wú)須外接上拉電阻 還具有第二種功能 LOGO ALE WR RD P1. 0 P1. 1 P1. 2 P1. 3 P1. 4 P1. 5 P1. 6 P1. 7 指令 1： MOV P1,00H 指令 2： MOV P1,0FF