【文章內容簡介】 4 個 LS 型 TTL 負載。 P2 口： ～ P2 口 8 位雙向口線（在引腳的 21～ 28 號端子） ，是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，系 統(tǒng)擴展時，作為高 8 位地址線使用，不做擴展系統(tǒng)時，可作為一般 I/O 口使用，可以驅動 4 個 LS 型TTL 負載。 P3 口： ～ P3 口 8 位雙向口線（在引腳的 10～ 17 號端子 ），是一個帶內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口，雙功能復用口。 （ 2） 控制引腳 ALE/ PROG :ALE 為地址鎖存允許信號，工作時輸出一正脈沖； PROG 為此引腳的第二功能，在對片內 EPROM 型單片機編程寫入時，此引腳為編程脈沖輸入端。 PSEN ：為外部程序存儲器的讀選通信號，低電平有效。每個機器內，PSEN 激發(fā)兩次，從片內程序存儲器存取時，不激發(fā) PSEN 。 EA / ppV ： EA 為內外程序存儲器控制端，當引腳為高電平時， CPU 先執(zhí)行片內程序存儲器指令，除非程序計數器 PC 超過 0FFFH（即 4K 地址范圍），將自動轉向執(zhí)行 外部程序存儲器內的程序指令。 RST/ pdV ： RST 為復位信號輸入端，高電平有效。 pdV 為此引腳的第二功能，即備用電源輸入端。 10 PSEN 和 ALE 輸出端是否有信號可以判斷出單片機是否在工作。 （ 3） 時鐘引腳 兩個時鐘引腳 XTAL XTAL2 外接晶體與片內的反相放大器構成了一個振蕩器，為單片機提供時鐘控制信號。 XTAL1：此引腳內部是一個片內振蕩器的反向輸入端。 圖 22 所示為 MCS51 系列單片機雙列直插引腳圖 。 圖 22 MCS51 系列 單片機雙列直插封裝方式的引腳 XTAL2：此引腳內部接至內部反相放大器的輸出和內部時鐘發(fā)生器的輸入 （ 4） 電源引腳 電源引腳用來接入單片機的工作電源。 ccV ：正常運行時的電源，接 +5V。 ssV ：電源地線，接地端。 一般在 ccV 和 ssV 之間接有高頻和低頻濾波電容。 11 MCS51 單片機的工作方式 MCS51 系列單片機的工作方式有：復位方式，程序執(zhí)行方式，節(jié)電工作方式，低功耗方式以及 EPROM 編程和校驗方式。單片機不同的工作方式，代表單片機處于不同的狀態(tài)。單片機工作方式的多少是衡量單片機性能的一項重要標準。 （ 1） 復位方式：復位是單片機進入狀態(tài)的初始化操作，是使 CPU 和系統(tǒng)中其他部件都處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。另外，當程序運行錯誤或由于錯誤操作而使單片機進入死鎖狀 態(tài)時，可以通過復位進行重新啟動。復位后，單片機內部寄存器的值被初始化。 MCS51 系列單片機的 RST 引腳是復位信號的引入端，復位信號高電平有效，單片機在時鐘電路工作以后，只是在 RST 端持續(xù)給出兩個機器周期（ 24 個振蕩周期）以上的高電平就可以完成復位操作。 MCS51 系列單片機的復位是由外部的復位電路來實現的，復位方式有：上電自動復位和按鍵手動復位。上電自動復位是通過電容充電來實現的，通過選擇適當的電容和電阻，就能夠使 RST 引腳上的高電平保持兩個振蕩周期以上，以實現上電的同時完成單片機的復位；按鍵手動復位分 為按鍵電平復位和按鍵脈沖復位兩種方式。 （ 2） 程序執(zhí)行方式：程序執(zhí)行方式是單片機的基本工作方式，也就是執(zhí)行用戶編好放在程序存儲器中的程序。程序執(zhí)行方式有兩種：連續(xù)執(zhí)行和單步執(zhí)行。連續(xù)執(zhí)行方式是所有單片機都需要的一種基本工作方式，用戶編寫好的被執(zhí)行程序放在片內或片外 ROM 中；單步運行方式是用戶調試程序的一種工作方式，在單片機的開發(fā)系統(tǒng)上有一個專用的單步執(zhí)行按鍵，每按下一次，單片機就順序執(zhí)行一條指令（僅僅執(zhí)行一條），單片機的單步運行方式通常只在用戶調試程序時使用，用于觀察每條指令的執(zhí)行情況。 （ 3） 節(jié)電工作方式 ： MCS51 系列單片機中有 HMOS（高密度溝道金屬氧化物半導體）和 CHMOS（互補高密度溝道金屬氧化物半導體）兩種工藝芯片。 HMOS 單片機的節(jié)電工作方式只有掉電工作方式； CHMOS 單片機的節(jié)電工作方式有掉電工作方式和空閑工作方式兩種。 12 單片機的節(jié)電工作方式是由其內部的電源控制寄存器 PCON 中的相關位來實現控制的，該特殊功能寄存器的地址為 87H， MCS51 系列單片機的節(jié)電工作方式有空閑工作方式和掉電工作方式兩種情況，其中在掉電工作方式中，單片機的內部振蕩器停止工作， PCON 的各位定義如表 21 所示 。 表 21 PCON 寄存器的位定義 位序 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位符號 SMOD —— —— —— —— GF1 GF0 IDL SMOD：串行口波特率倍率控制位，用于串行口通信； GF GF0：通用標志位； PD：掉電方式控制位， PD=1 進入掉電工作方式； IDL：空閑方式控制位， IDL=1 進入空閑工作方式。 其中退出空閑方式的方法有兩種，一種是中斷推出，另一種是按鍵復位退出；退出掉電方式的唯一方法是由硬件復位，復位時將所有的特殊功能寄存器的內容初始化，但不改變內部 PAM 區(qū)的 數據。 （ 4） EPROM 編程和校驗方式：編程是指利用特殊手段對單片機內部的 EPROM 進行寫入的過程，校驗則是對剛剛寫入的程序代碼讀出校驗的過程。 內部 EPROM 編程：編程的主要操作是將原始程序、數據寫入到內部EPROM 中，為了對片內 EPROM 編程， MCS51 系列單片機的時鐘頻率應在 4～ 6MHz 的范圍內，要用專門的單片機開發(fā)系統(tǒng)，編程時各引腳的用法如下所示： P1 口和 P2 口的 ～ 為 EPROM 的 4K 地址輸入， P1 口為低 8位地址； P0 口為編程數據輸入； ～ 以及 PSEN 應為低電平 ， 和 RST 為高電平； 以上除 RST 的邏輯電平為 外，其余均為 TTL 電平。應當注意的是 EA/ ppV 上編程電壓 不能大于 ，因此要求該電壓非常穩(wěn)定。 EPROM 校驗程序：校驗的主要操作是在向片內程序存儲器 EPROM 寫 13 入信息時或寫入信息后，可將片內 EPROM 的內容讀出校驗，以保證寫入信息的正確性。 MCS51 單片機的最小應用系統(tǒng) 最小應用系統(tǒng)是指能維持單片機運行的最簡單配置系統(tǒng)，常構成一些簡單的控制系統(tǒng)，如開關狀態(tài)的輸入 /輸出控制等。對于片內有ROM/EPROM 的芯片來說，構成最小應用系統(tǒng)時，只要將單片機接上時鐘電路、復位電路和電源即可。對于片內無 ROM/或者 EPROM 的 8031 芯片來說，其做小應用系統(tǒng)除了外部配置時鐘電路、復位電路和電源外，還應在片外擴展 EPROM 作為程序存儲器用 。 MCS51 系列中含有片內程序存儲器的單片機，如 8051/8751 僅一塊芯片就可以構成最小應用系統(tǒng)，而無片內程序存儲器的單片機，如 8031必須外接擴展程序存儲器才能構成最小應用系統(tǒng)。 如圖 23 所示為單片機的 應用系統(tǒng) 。 圖 23 單片機的應用系統(tǒng) 14 由于集成度的限制，這種最小應用系統(tǒng)只能起到作一些小型的控制單元，其應用特點有以下幾個： ? 全部 I/O 口線均可提供用戶使用； ? 內部存儲器容量有限（只有 4KB 地址空間）； ? 應用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性 。 MCS51 單片機的指令系統(tǒng) 指令系統(tǒng)概述 一個單片機所需執(zhí)行指令的集合即為單片機的指令系統(tǒng)。單片機使用的機器語言、匯編語言及高級語言，但不管使用是何種語言，最終還是要“ 翻譯 ” 成為機器碼，單片機才能執(zhí)行之?，F在有很多半導體廠商都推出了自己的單片機，單片機種 類繁多，品種數不勝數，值得注意的是不同的單片機它們的指令系統(tǒng)不一定相同，或不完全相同。但不管是使用機器語言、匯編語言還是高級語言都是使用指令編寫程序的。 計算機的指令一般是采用匯編語言指令來表示。 指令系統(tǒng)簡介 MCS51 系列單片機 的指令系統(tǒng)按功能可以分為數據傳送、算術操作、邏輯操作和控制轉移四大類。以下分別介紹這幾類指令。 數據傳送指令可分為通用的、累加器專用的目標地址用的三種： （ 1） 通用的傳送 MOV 執(zhí)行第二操作數到第一操作數地位、字節(jié) 字的傳送。 PUSH 把 SP 寄存器加 1，然后從第二操作數傳送一個字節(jié)到當前 SP尋址的堆棧單元中。 POP 把有 SP 寄存器尋址的棧單元中傳送一個字節(jié)到第一操作數，然后把 SP 減 1。 (2)累加器專用傳送 XCH 第二操作數的字節(jié)于 A 累加器的字節(jié)交換。 15 XCHD 第二操作數的地半字節(jié)于 A 累加器的地半字節(jié)交換。 MOVX 外部數據存儲器和 A 累加器之間傳送一個字節(jié)。外部抵制可由 DPTR 寄存器（ 16 位）或 R R0（各 8 位）來指定。 MOVC 從程序集存器傳送一個字節(jié)到 A 寄存器中。 (3)目標地址傳送 MOV DPTR, data 把 16 位立即數裝入一對目的寄存器 DPH 和 DPL中。 MCS51 系列單片機的 指令系統(tǒng)的特點是除了加、減法外，還有乘法和除法功能，因而加快了運算速度，增強了運算功能，減少了編程工作量。此外還有一種調整操作，它可以允許對壓縮的十進制數（ BCD） 直接執(zhí)行算術操作。 （ 1） 加法（四種） INC （加 1）執(zhí)行源操作數和 1 的加法，結果回送到源操作數中。 ADD 執(zhí)行 A 累加器與第二操作數之間的加法，結果送回 A 累加其中。 ADDC （帶進位加） 執(zhí)行 A 累加器和第二操作數之間的加法，若以前 C 標志置 位則加 1，把結果送到 A 累加器中。 DA （ BCD 加法的使勁違法調整） 對兩個 2 位十進制操作數的二進制加法結果進行調整。由 DA 所形成的壓縮十進制數之間和回送到 A 累 加器中。如果 BCD 結果大于 99 則進位標志位置位，否則清 0。 （ 2） 減 法 （兩種） SUBB （連借位減） 執(zhí)行從第一操作數（累加器）中間去第二操作數， 如果 C 標志位置位則再減 1，把結果回送到 A 寄存器。 DEC （減 1） 執(zhí)行從操作數減 1，結果送到操作數中。 （ 3） 乘法 MUL 執(zhí)行 A 累加器與 B 寄存器的無符號乘法。雙字節(jié)乘法的高位字接送 B 寄存 器，低位字節(jié)送 A 累加器。如果乘積的高位字節(jié)為 0 則 0V 清零，若非 0 則 0V 置位。 C 清零， AC 保持不變。 16 （ 4） 除法 DIV 執(zhí)行 A 累加器與 B 寄存器的無符號數除法，把上送到累加器 A；余數送到 B 寄存器。若除數為 0，則累加器 A 和寄存器 B 內容不定，并置位 0V,否則 0V 清 0。 C 清 0， AC 保持不變。 MCS51 系列單片機除了能執(zhí)行一般操作數的基本邏輯操作數外，還能對位進行邏輯操作，有較強的布爾處理功能。 （ 1）單操作數邏輯操作 CLR 用于 A 累加器和 C 進位標志或任何直接尋址為清 0。 SETB C 進 位標志或任何直接尋址的位置 1。 CPL 把 A 累加器中的操作數取反，并把結果回送到 A 累加器中，不影響標志位；或者將 C 進位標志或任何直接尋址位取反。 （ 2）雙操作數邏輯操作 ANL 對兩個操作執(zhí)行按為邏輯“與”操作，并把結果回送到第一個操作數中。 ORL 對兩個操作數（字節(jié)）執(zhí)行按位邏輯“或”操作，并把結果回送到第一個操作數中。 XRL 對兩個操作數（字節(jié)）執(zhí)行按位邏輯“異或”操作并把結果回送到第一個操作數中。 ACALL 絕對調用指令、無條件地調用指定地址的子程序。所調用的子程序的起始地址必須在與 ACALL后面指令的第一字節(jié)在同一 2K區(qū)間的程序存儲器中，并不影響標志。 LCALL 長調用指令。它調用指定地址的子程序。所調用的子程序可以從全部 64K字節(jié)程序存儲器地址空間的任何地方開始。不影響任何標志。 RET 轉移控制到前一次調用操作時保存在堆棧中的地址，一般為ACALL 或者是 LCALL 所調用的子程序結束語句。 AJMP 轉移控制到目標操作數。 AJMP 和 LJMP 操作類似于 ACALL和 LCALL。 SJMP 指令提供了一下一條指令的起始地址為中心的 256 字節(jié)范圍的轉移（ 128～ +127）。 JMP 間接轉移指令。把累加器 A 的無符號內容與數據指針的 16 位數 17 據相加，然后把結果送到程序計數器。這樣轉移的實際目的可以是程序儲存空間中的任何單元。這種間接轉移對程序中實現 N 路散轉很方便。 1）有條件轉移 J Z 如果累加器 A 為 0 則執(zhí)行一次轉移。 JNZ 如果是累加器 A 部委 0，則執(zhí)行一次轉移。 J C 如果僅為標志 Cy 為 1，則執(zhí)行轉移。 JNC 如果僅為標志 Cy 為 0，則執(zhí)行轉移。 2）無條件轉移 J B 如果直接尋址位為 1，則執(zhí)行轉移。 JNB