【正文】 通電源后，自動實現(xiàn)復位操作。單片機的多功能寄存器復位狀態(tài)見表151所示。實際上一個機器周期有12個振蕩脈沖周期， 因此機器周期就是振蕩脈沖信號的十二分頻。單片機執(zhí)行單周期的時序見圖154（a）和（b）所示，其中（a）為單字節(jié)單周期指令，（b）為雙字節(jié)單周期指令。單片機在實現(xiàn)用戶設(shè)計的功能時通常采用這種工作模式。PCON的8位格式為SMOD———GF1GF0PDIDL其中，SMOD為波特率倍增位（在串行通信中使用）；GFGF0為通用標志位；PD為掉電方式控制位，PD=1，進入掉電工作方式；IDL為待機（休閑）方式控制位，IDL=1，進入待機工作方式。進入掉電保護方式，單片機的一切工作全部停止，只有片內(nèi)RAM單元的內(nèi)容被保存。13 MCS51系列單片機除40引腳的單片機外，還有引腳簡化的MCS51 系列，如DIP20封裝的AT20MCS51單片機。思考題11 請你舉出一個單片機應用的例子，并說明單片機在系統(tǒng)中的作用。另一種退出待機方式的方法是硬件復位，在RST引腳加上兩個機器周期的高電平即可，復位后的狀態(tài)如前所述。這兩種工作方式特別適合以電池或備用電池為工作電源單片機系統(tǒng)。單片機的工作模式與電源有很大關(guān)系，在不同的工作環(huán)境和電源條件下，單片機工作模式也可以通過程序設(shè)定。在MCS51系列單片機的111條匯編指令中，共有單周期指令、雙周期指令和四周期指令三種。一個機器周期的寬度為6個狀態(tài)，并依次表示為S1～S6。單片機復位以后，除不影響片內(nèi)RAM狀態(tài)外，P0～P3口輸出高電平，SP賦初值07H，程序計數(shù)器PC被清0。但如果RST持續(xù)為高電平，單片機就處于循環(huán)復位狀態(tài)，無法執(zhí)行用戶的控制程序。電容Cl和C2對頻率有微調(diào)作用，電容容量的選擇范圍為5PF～30PF。對于有一定C語言基礎(chǔ)的初學者來說，學習單片機C語言程序設(shè)計很容易，因為程序設(shè)計過程中忽略了內(nèi)部存儲器的狀態(tài)，并且目前市場上的單片機其內(nèi)部存儲器也做得具有足夠容量，不會因為用戶程序設(shè)計過于繁瑣或C語言的編譯效率較匯編低而造成存儲器的擴展問題，所以本書的案例全部采用C語言進行程序設(shè)計。如果采用C語言設(shè)計單片機的程序，因為程序中的數(shù)據(jù)處理和分配是由編譯軟件自動完成的，通用寄存器的應用可以忽略，并且也不需要記住特殊功能寄存器的地址，只需要記住特殊功能的寄存器和每個特殊功能寄存器的位的標示符合作用就可以了。一般在片內(nèi)RAM的30H～7FH單元中設(shè)置堆棧。編程時，DPTR既可以按16位寄存器使用，也可以按兩個8位寄存器分開使用，即DPTR的高位字節(jié)DPH和DPTR的低位字節(jié)DPL。（Flag 1），也是一個供用戶定義的標志位，與F0類似。（Flag 0），是一個供用戶定義的標志位，需要利用軟件方法置位或復位，用以控制程序的轉(zhuǎn)向。其中有些位的狀態(tài)是由程序執(zhí)行結(jié)果決定，硬件自動設(shè)置的，而有些位的狀態(tài)則使用軟件方法設(shè)定。在C語言編程中，如果想讓累加器中的內(nèi)容為十進制56，簡單的語句為A = 56；在匯編語言中則要用的數(shù)據(jù)傳輸指令，命令格式為MOV A，56；二、B寄存器B寄存器是一個8位寄存器，主要用于乘除運算。表121 STC89系列單片機內(nèi)部資源STC89系列型號FlashSRAME2PROM定時器替換型號STC89C51RC4K5122K3STC10F04XESTC89C52RC8K5122K3STC10F08XESTC89C58RD32K128016K3STC11F32XE特殊功能寄存器（Special Function Register）是通過專門規(guī)定而且具有特定用途的RAM部分，它是單片機內(nèi)部很重要的部件。該串行口功能較強，既可作為全雙工異步通信收發(fā)器使用，也可作為同步移位器使用。特殊功能寄存器用于對片內(nèi)各功能模塊進行監(jiān)控和管理，是一些控制寄存器和狀態(tài)寄存器，與片內(nèi)RAM單元統(tǒng)一編址。從用戶的角度看，單片機的存儲器邏輯上分為三個存儲空間，見圖122所示，即統(tǒng)一編址的64KB的程序存儲器地址空間（包括片內(nèi)ROM和外部擴展ROM），地址從0000H—FFFFH；256B的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲地址空間（包括128B的片內(nèi)RAM和特殊功能寄存器的地址空間）；64KB的外部擴展的數(shù)據(jù)存儲器地址空間。3．程序狀態(tài)字PSW（Program Status Word）PSW也是一個8位的特殊功能寄存器，用于存儲程序運行過程中的各種狀態(tài)信息。根據(jù)譯碼器的輸出信號，再經(jīng)定時電路定時產(chǎn)生執(zhí)行該指令所需要的各種控制信號。PC是用來指示程序的執(zhí)行位置，在順序執(zhí)行程序時，單片機每執(zhí)行一條指令，PC就自動加1，以指示出下一條要取的指令的存儲單元的16位地址。圖121 MCS51架構(gòu)（CPU）中央處理器是單片機的核心，主要功能是產(chǎn)生各種控制信號，根據(jù)程序中每一條指令的具體功能，控制寄存器和輸入/輸出端口的數(shù)據(jù)傳送，進行數(shù)據(jù)的算術(shù)運算、邏輯運算以及位操作等處理。見圖144所示，其中圖144（a）為晶體振蕩電路， （b）為外部時鐘輸入電路。在訪問外部存儲器時，P2口輸出高8位地址，每位也可以驅(qū)動4個LSTTL負載。與其他I/O口不同，P0口是漏極開路型雙向I/O口。在訪問片外數(shù)據(jù)存儲器期間，這兩次信號將不出現(xiàn)。單片機正常工作時，此引腳應為低電平。圖131（a）為DIP40單片機封裝外形及引腳分布，圖141（b）是單片機的電路符號。表13 8421BCD碼對照表二進制數(shù)十進制數(shù)8421BCD碼十六進制數(shù)0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111012345678910111213141500000001001000110100010101100111100010010001 00000001 00010001 00100001 00110001 01000001 01010123456789ABCDEFASCII碼（American Standard Code for Information Interchange，美國標準信息交換碼）是一種在國際上廣泛使用的標準信息代碼，也是計算機系統(tǒng)中表示字符的常用編碼。一個字所包含的二進制位數(shù)稱為字長，一般用大寫的W表示。例如，計算123－84時，可以將其轉(zhuǎn)換為123＋（－84）=[123]補＋[－84]補，以補碼的形式進行求和計算，其結(jié)果和減法一樣。例如：X1=＋87=01010111B，[X1]補=01010111BX2=－87=11010111B，[X2]補=10101001B此外也可以采用直接從負數(shù)的原碼求取補碼的簡便方法，即從負數(shù)原碼的最低位開始找第一個出現(xiàn)的“1”，將第一個“1”和符號位之間的數(shù)按位取反，結(jié)果就是補碼。一個完整的機器數(shù)應能表示無符號數(shù)和符號數(shù)。例如：256228余數(shù)為0，d0位（最低位）由低到高214余數(shù)為0，d1位27余數(shù)為0，d2位23余數(shù)為1，d3位21余數(shù)為1，d4位0余數(shù)為1，d5位（最高位）結(jié)果：56D＝111000B8356由低到高844余數(shù)為4，d0位（最低位）85余數(shù)為4，d1位0余數(shù)為5，d2位（最高位）結(jié)果：356D＝544Q16786316491余數(shù)為7，d0位（最低位）由低到高1630余數(shù)為B，d1位161余數(shù)為E，d2位0余數(shù)為1，d3位（最高位）結(jié)果：7863D＝1EB7H②當十進制為純小數(shù)時，其轉(zhuǎn)換方法為“乘基取整”，也就是用二進制基數(shù)２乘以十進制小數(shù)，得到一個整數(shù)和一個小數(shù)部分。其中十進制數(shù)也可以不帶任何后綴，即不帶任何后綴或帶后綴D的數(shù)都認為是十進制數(shù)，在學習的過程中應當注意這些細節(jié)問題。為了和其他進制區(qū)別，一般用下標2或后綴B表示二進制。一個任意進制的數(shù)可表示為： xnxn1… …xm其中，xi（i＝－m，…－2，－1，0，1，2，…，n）為不同進制的數(shù)碼，i也稱為數(shù)位，表示該數(shù)碼所處的位置。計算機存儲器中存儲的都是二進制形式的信息，但它們分別代表不同的含義。因為在計算機中，信息的表示依賴于內(nèi)部電路的狀態(tài)。采用單片機可實現(xiàn)儀器儀表的數(shù)字化、智能化和微型化。早期MCS51單片機的典型時鐘頻率為12 MHz，西門子公司C500系列單片機（與MCS51單片機兼容）的時鐘頻率為36 MHz，Dallas公司DS89C420系列單片機的時鐘頻率高達50 MHz，現(xiàn)在已有更快的32位100 MHz的單片機產(chǎn)品。Intel公司的MCS51系列單片機出現(xiàn)最早，很多公司如Philips、Dallas、Atmel等公司，沿用或參考了Intel公司的MCS51內(nèi)核，相繼開發(fā)出了兼容的單片機產(chǎn)品，并增加和擴展了單片機的很多功能，先后有80380587589C51等型號。1980年，Intel公司推出了MCS51系列單片機：8位CPU、4K字節(jié)ROM、128字節(jié)RAM、4個8位并行口、1個全雙工串行口、2個16位定時/計數(shù)器。由于單片機在自動控制中應用得十分廣泛，因此國外文獻中一般都稱為微控制器。 單片機的產(chǎn)生與發(fā)展過程通過計算機基礎(chǔ)等相關(guān)課程的學習可知，微型計算機系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成，硬件主要由CPU（Central Processing Unit）、內(nèi)存、內(nèi)部功能單元和I/O（Input Output）接口電路等部分組成。圖11 微型計算機系統(tǒng)組成示意圖單片機是單片微型計算機（Monolithic Microputer或Single Chip Microputer）的簡稱，也稱為微控制器（Microcontroller）或微控制單元 (Micro Control Unit，縮寫為MCU、181。1976年，Intel公司推出了MCS48系列單片機。16位單片機除CPU為16位外，片內(nèi)RAM和ROM容量進一步增大，實時處理能力更強，體現(xiàn)了微控制器的特征。 單片機的發(fā)展趨勢早期單片機多采用DIP（Dual Inline Package，雙列直插式）封裝，體積相對較大。專用型單片機是針對某一類產(chǎn)品甚至某個產(chǎn)品需要的單片機，在小家電和智能玩具中比較常見，如來電顯示電話中配有液晶驅(qū)動器接口的單片機和全自動洗衣機中的單片機，都是專用單片機，成本低，資源利用率高，系統(tǒng)外圍電路少，可靠性高，具有極高的性價比和極大的市場空間，是單片機發(fā)展的一個重要方向。單片機中都集成了通信接口，可以很方便地與計算機和其他智能設(shè)備進行通信，現(xiàn)在的通信設(shè)備通常采用單片機進行設(shè)計，如電話機、無線電對講機、程控交換機等。如采用十進制，則需要用具有十種不同狀態(tài)的物理器件，那就難以實現(xiàn)。其間的轉(zhuǎn)換則由計算機軟件來實現(xiàn)。同一數(shù)碼處在不同的數(shù)位，代表的數(shù)值不同。例如：＝＝483＋382＋581＋280＋581＋682由于用二進制表示的數(shù)基數(shù)小，位數(shù)較多，不便讀寫和記憶，而且容易出錯。①十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。八進制和十六進制轉(zhuǎn)換方法類似，例如： 2 整數(shù)部分為1，d1（最高位） 由 2 高 整數(shù)部分為0，d2 2 到 整數(shù)部分為1，d3 低 2 整