【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 結(jié)構(gòu)作一個(gè)分析，看一下它是怎樣實(shí)現(xiàn)輸入和輸出的。并行口結(jié)構(gòu)分析： 輸出結(jié)構(gòu)先看P1口的一位的結(jié)構(gòu)示意圖（只畫出了輸出部份）：從圖中可以看出，開關(guān)的打開和合上代表了引腳輸出的高和低，如果開關(guān)合上了，則引腳輸出就是低，如果開關(guān)打開了，則輸出高電平，這個(gè)開關(guān)是由一根線來控制的，這根數(shù)據(jù)總線是出自于CPU，讓我們回想一下，數(shù)據(jù)總線是一根大家公用的線，很多的器件和它連在一起，在不同的時(shí)候，不同的器件當(dāng)然需要不同的信號(hào)，如某一時(shí)刻我們讓這個(gè)引腳輸出高電平，并要求保持若干時(shí)間，在這段時(shí)間里，計(jì)算機(jī)當(dāng)然在忙個(gè)不停，在與其它器件進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，這根控制線上的電平未必能保持原來的值不變，輸出就會(huì)發(fā)生變化了。怎么解決這個(gè)問題呢？我們?cè)诖鎯?chǔ)器一節(jié)中學(xué)過，存儲(chǔ)器中是可以存放電荷的，我們不妨也加一個(gè)小的存儲(chǔ)器的單元，并在它的前面加一個(gè)開關(guān)，要讓這一位輸出時(shí)，就把開關(guān)打開，信號(hào)就進(jìn)入存儲(chǔ)器的單元，然后馬上關(guān)閉開關(guān)，這樣這一位的狀態(tài)就被保存下來，直到下一次命令讓它把開關(guān)再打開為止。這樣就能使這一位的狀態(tài)與別的器件無關(guān)了，這么一個(gè)小單元，我們給它一個(gè)很形象的名字，稱之為“鎖存器”。輸入結(jié)構(gòu)這是并行口的一位的輸出結(jié)構(gòu)示意圖，再看，除了輸出之外，還有兩根線，一根從外部引腳接入，另一根從鎖存器的輸出接出，分別標(biāo)明讀引腳和讀鎖存器。這兩根線是用于從外部接收信號(hào)的，為什么要兩根呢？原來，在51單片機(jī)中輸入有兩種方式，分別稱為‘讀引腳’和‘讀鎖存器’，第一種方式是將引腳作為輸入，那是真正地從外部引腳讀進(jìn)輸入的值，第二種方式是該引腳處于輸出狀態(tài)時(shí)，有時(shí)需要改變這一位的狀態(tài)，則并不需要真正地讀引腳狀態(tài)，而只是讀入鎖存器的狀態(tài)，然后作某種變換后再輸出。請(qǐng)注意輸入結(jié)構(gòu)圖，如果將這一根引線作為輸入口使用，我們并不能保證在任何時(shí)刻都能得到正確的結(jié)果（為什么？）參考圖2輸入示意圖。接在外部的開關(guān)如果打開，則應(yīng)當(dāng)是輸入1，而如果閉合開關(guān)，則輸入0，但是，如果單片機(jī)內(nèi)部的開關(guān)是閉合的，那么不管外部的開關(guān)是開還是閉，單片機(jī)接受到的數(shù)據(jù)都是0?？梢?，要讓這一端口作為輸入使用，要先做一個(gè)‘準(zhǔn)備工作’，就是先讓內(nèi)部的開關(guān)斷開，也就是讓端口輸出‘1’才行。正因?yàn)橐茸鲞@么一個(gè)準(zhǔn)備工作，所以我們稱之為“準(zhǔn)雙向I/O口”。以上是P1口的一位的結(jié)構(gòu)，P1口其它各位的結(jié)構(gòu)與之相同，而其它三個(gè)口：P0、PP3則除入作為輸入輸出口之外還有其它用途，所以結(jié)構(gòu)要稍復(fù)雜一些，但其用于輸入、輸出的結(jié)構(gòu)是相同的?？磮D（）。對(duì)我們來說，這些附加的功能不必由我們來控制，所以我們就不去關(guān)心它了。單片機(jī)教程第七課：?jiǎn)纹瑱C(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析（五）通過前面的學(xué)習(xí)，我們已知單片機(jī)的內(nèi)部有ROM、有RAM、有并行I/O口，那么，除了這些東西之外，單片機(jī)內(nèi)部究竟還有些什么，這些個(gè)零碎的東西怎么連在一起的，讓我們來對(duì)單片機(jī)內(nèi)部作一個(gè)完整的分析吧！看圖（1）（本圖太大，請(qǐng)大家找本書看吧，一般講單片機(jī)的書，隨便哪本都有）。從圖中我們可以看出，在51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)CPU用來運(yùn)算、控制，有四個(gè)并行I/O口，分別是P0、PPP3，有ROM，用來存放程序，有RAM，用來存放中間結(jié)果，此外還有定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行I/O口，中斷系統(tǒng)，以及一個(gè)內(nèi)部的時(shí)鐘電路。在一個(gè)51單片機(jī)的內(nèi)部包含了這么多的東西。對(duì)上面的圖進(jìn)行進(jìn)一步的分析，我們已知，對(duì)并行I/O口的讀寫只要將數(shù)據(jù)送入到相應(yīng)I/O口的鎖存器就可以了，那么對(duì)于定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行I/O口等怎么用呢？在單片機(jī)中有一些獨(dú)立的存儲(chǔ)單元是用來控制這些器件的，被稱之為特殊功能寄存器（SFR）。事實(shí)上，我們已接觸過P1這個(gè)特殊功能寄存器了，還有哪些呢？看表1符號(hào) 地址 功能介紹 B F0H B寄存器 ACC E0H 累加器 PSW D0H 程序狀態(tài)字 IP B8H 中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器 P3 B0H P3口鎖存器 IE A8H 中斷允許控制寄存器 P2 A0H P2口鎖存器 SBUF 99H 串行口鎖存器 SCON 98H 串行口控制寄存器 P1 90H P1口鎖存器 TH1 8DH 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1（高8位） TH0 8CH 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1（低8位） TL1 8BH 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0（高8位） TL0 8AH 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0（低8位） TMOD 89A 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器方式控制寄存器 TCON 88H 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器控制寄存器 DPH 83H 數(shù)據(jù)地址指針（高8位） DPL 82H 數(shù)據(jù)地址指針（低8位） SP 81H 堆棧指針 P0 80H P0口鎖存器 PCON 87H 電源控制寄存器 表1 下面，我們介紹一下幾個(gè)常用的SFR，看圖2。ACC：累加器，通常用A表示。這是個(gè)什么東西，可不能從名字上理解，它是一個(gè)寄存器，而不是一個(gè)做加法的東西，為什么給它這么一個(gè)名字呢？或許是因?yàn)樵谶\(yùn)算器做運(yùn)算時(shí)其中一個(gè)數(shù)一定是在ACC中的緣故吧。它的名字特殊，身份也特殊，稍后我們將學(xué)到指令，可以發(fā)現(xiàn)，所有的運(yùn)算類指令都離不開它。 B：一個(gè)寄存器。在做乘、除法時(shí)放乘數(shù)或除數(shù)，不做乘除法時(shí)，隨你怎么用。PSW：程序狀態(tài)字。這是一個(gè)很重要的東西，里面放了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。它的各位功能請(qǐng)看表2D7D6D5D4D3D2D1D0CYACF0RS1RS0OV　P表2 下面我們逐一介紹各位的用途（1）CY：進(jìn)位標(biāo)志。8051中的運(yùn)算器是一種8位的運(yùn)算器，我們知道，8位運(yùn)算器只能表示到0255，如果做加法的話，兩數(shù)相加可能會(huì)超過255，這樣最高位就會(huì)丟失，造成運(yùn)算的錯(cuò)誤，怎么辦？最高位就進(jìn)到這里來。這樣就沒事了。例：78H+97H（01111000+10010111）（2）AC：半進(jìn)位標(biāo)志。 例：57H+3AH（01010111+00111010）（3）F0：用戶標(biāo)志位，由我們（編程人員）決定什么時(shí)候用，什么時(shí)候不用。（4）RSRS0：工作寄存器組選擇位。這個(gè)我們已知了。 （5）0V：溢出標(biāo)志位。什么是溢出我們稍后再談吧。（6）P：奇偶校驗(yàn)位：它用來表示ALU運(yùn)算結(jié)果中二進(jìn)制數(shù)位“1”的個(gè)數(shù)的奇偶性。若為奇數(shù)，則P=1，否則為0。例：某運(yùn)算結(jié)果是78H（01111000），顯然1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，所以P=0。DPTR（DPH、DPL）：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，如果不用，也可以作為通用寄存器來用，由我們自已決定如何使用。P0、PPP3：這個(gè)我們已經(jīng)知道，是四個(gè)并行輸入/輸出口的寄存器。它里面的內(nèi)容對(duì)應(yīng)著管腳的輸出。 SP：堆棧指針。堆棧介紹：日常生活中，我們都注意到過這樣的現(xiàn)象，家里洗的碗，一只一只摞起來，最晚放上去的放在最上面，而最早放上去的則放在最下面，在取的時(shí)候正好相反，先從最上面取，這種現(xiàn)象我們用一句話來概括：“先進(jìn)后出，后進(jìn)先出”。請(qǐng)大家想想，還有什么地方有這種現(xiàn)象？其實(shí)比比皆是，建筑工地上堆放的磚頭、材料，倉庫里放的貨物，都是“先進(jìn)后出，后進(jìn)先出”，這實(shí)際是一種存取物品的規(guī)則，我們稱之為“堆棧”。在單片機(jī)中，我們也可以在RAM中構(gòu)造這樣一個(gè)區(qū)域，用來存放數(shù)據(jù)，這個(gè)區(qū)域存放數(shù)據(jù)的規(guī)則就是“先進(jìn)后出，后進(jìn)先出”，我們稱之為“堆?！?。為什么需要這樣來存放數(shù)據(jù)呢？存儲(chǔ)器本身不是可以按地址來存放數(shù)據(jù)嗎？對(duì)，知道了地址的確就可以知道里面的內(nèi)容，但如果我們需要存放的是一批數(shù)據(jù)，每一個(gè)數(shù)據(jù)都需要知道地址那不是麻煩嗎？如果我們讓數(shù)據(jù)一個(gè)接一個(gè)地放置，那么我們只要知道第一個(gè)數(shù)據(jù)所在地址單元就可以了（看圖2）如果第一個(gè)數(shù)據(jù)在27H，那么第二、三個(gè)就在28H、29H了。所以利用堆棧這種方法來放數(shù)據(jù)可以簡(jiǎn)化操作那么51中堆棧什么地方呢？單片機(jī)中能存放數(shù)據(jù)的區(qū)域有限，我們不能夠?qū)ｉT分配一塊地方做堆棧，所以就在內(nèi)存（RAM）中開辟一塊地方，用于堆棧，但是用內(nèi)存的哪一塊呢？還是不好定，因?yàn)?1是一種通用的單片機(jī)，各人的實(shí)際需求各不相同，有人需要多一些堆棧，而有人則不需要那么多，所以怎么分配都不合適，怎樣來解決這個(gè)問題?分不好干脆就不分了，把分的權(quán)利給用戶（編程者），根據(jù)自已的需要去定吧，所以51單片機(jī)中堆棧的位置是可以變化的。而這種變化就體現(xiàn)在SP中值的變化，看圖2，SP中的值等于27H不就相當(dāng)于是一個(gè)指針指向27H單元嗎？當(dāng)然在真正的51機(jī)中，開始指針?biāo)傅奈恢貌⒎蔷褪菙?shù)據(jù)存放的位置，而是數(shù)據(jù)存放的前一個(gè)位置，比如一開始指針是指向27H單元的，那么第一個(gè)數(shù)據(jù)的位置是28H單元，而不是27H單元，為什么會(huì)這樣，我們?cè)趯W(xué)堆棧命令時(shí)再說明。其它的SFR，我們?cè)谟玫綍r(shí)再介紹。單片機(jī)第八課（尋址方式與指令系統(tǒng)）通過前面的學(xué)習(xí)，我們已經(jīng)了解了單片機(jī)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，并且也已經(jīng)知道，要控制單片機(jī)，讓它為我們干學(xué)，要用指令，我們已學(xué)了幾條指令，但很零散，從現(xiàn)在開始，我們將要系統(tǒng)地學(xué)習(xí)8051的指令部份。一、概述指令的格式我們已知，要讓計(jì)算機(jī)做事，就得給計(jì)算機(jī)以指令，并且我們已知，計(jì)算機(jī)很“笨”，只能懂得數(shù)字，如前面我們寫進(jìn)機(jī)器的75H，90H，00H等等，所以指令的第一種格式就是機(jī)器碼格式，也說是數(shù)字的形式。但這種形式實(shí)在是為難我們?nèi)肆?，太難記了，于是有另一種格式，助記符格式，如MOV P1，0FFH，這樣就好記了。 這兩種格式之間的關(guān)系呢，我們不難理解，本質(zhì)上它們完全等價(jià)，只是形式不一樣而已。匯編我們寫指令使用匯編格式，而計(jì)算機(jī)只懂機(jī)器碼格式，所以要將我們寫的匯編格式的指令轉(zhuǎn)換為機(jī)器碼格式，這種轉(zhuǎn)換有兩種方法：手工匯編和機(jī)器匯編。手工匯編實(shí)際上就是查表，因?yàn)檫@兩種格式純粹是格式不同，所以是一一對(duì)應(yīng)的，查一張表格就行了。不過手工查表總是嫌麻煩，所以就有了計(jì)算機(jī)軟件，用計(jì)算機(jī)軟件來替代手工查表，這就是機(jī)器匯編。二、尋址讓我們先來復(fù)習(xí)一下我們學(xué)過的一些指令：MOV P1，0FFH，MOV R7，0FFH這些指令都是將一些數(shù)據(jù)送到相應(yīng)的位置中去，為什么要送數(shù)據(jù)呢？第一個(gè)因?yàn)樗腿氲臄?shù)可以讓燈全滅掉，第二個(gè)是為了要實(shí)現(xiàn)延時(shí)，從這里我們可以看出來，在用單片機(jī)的編程語言編程時(shí)，經(jīng)常要用到數(shù)據(jù)的傳遞，事實(shí)上數(shù)據(jù)傳遞是單片機(jī)編程時(shí)的一項(xiàng)重要工作，一共有28條指令（單片機(jī)共111條指令）。下面我們就從數(shù)據(jù)傳遞類指令開始吧。分析一下MOV P1，0FFH這條指令，我們不難得出結(jié)論，第一個(gè)詞MOV是命令動(dòng)詞，也就是決定做什么事情的，MOV是MOVE少寫了一個(gè)E，所以就是“傳遞”，這就是指令，規(guī)定做什么事情，后面還有一些參數(shù)，分析一下，數(shù)據(jù)傳遞必須要有一個(gè)“源”也就是你要送什么數(shù)，必須要有一個(gè)“目的”，也就是你這個(gè)數(shù)要送到什么地方去，顯然在上面那條指令中，要送的數(shù)（源）就是0FFH，而要送達(dá)的地方（目的地）就是P1這個(gè)寄存器。在數(shù)據(jù)傳遞類指令中，均將目的地寫在指令的后面，而將源寫在最后。這條指令中，送給P1是這個(gè)數(shù)本身，換言之，做完這條指令后，我們可以明確地知道，P1中的值是0FFH，但是并不是任何時(shí)候都可以直接給出數(shù)本身的。例如，在我們前面給出的延時(shí)程序例是這樣寫的：MAIN： SETB 　　　??；（１）　　　LCALL DELAY ；（２）　　　　CLR 　　　　 ；（３）　　　LCALL DELAY 　??；（４）　　　　AJMP MAIN 　　??；（５）；以下子程序DELAY： MOV R7，250　 ??；（６）D1： MOV R6，250 　　；（７）D2： DJNZ R6，D2 　　　；（８）　　 DJNZ R7，D1　　?。唬ǎ梗?　RET 　　　　　　??；（１０）　　 END 　　　　 　?。唬ǎ保保?表1 MAIN： SETB 　　　?。唬ǎ保　　OV 30H，255　　　 LCALL DELAY ；　　　 CLR 　　　　 ；（３）　　　 MOV 30H,200　　　 LCALL DELAY 　??；（４）　　　 AJMP MAIN 　　?。唬ǎ担?；以下子程序DELAY： MOV R7，30H　 ??；（６）D1： MOV R6，250 　??；（７）D2： DJNZ R6，D2 　　??；（８）　　 DJNZ R7，D1　　??；（９）　 　RET 　　　　　　　；（１０）　　 END 　　　　 　??；（１１） 　這樣一來，我每次調(diào)用延時(shí)程序延時(shí)的時(shí)間都是相同的（)，如果我提出這樣的要求：，如此循環(huán)，這樣的程序還能滿足要求嗎？不能，怎么辦？我們可以把延時(shí)程序改成這樣(見表2)：調(diào)用則見表2中的主程，也就是先把一個(gè)數(shù)送入30H，在子程序中R7中的值并不固定，而是根據(jù)30H單元中傳過來的數(shù)確定。這樣就可以滿足要求。從這里我們可以得出結(jié)論，在數(shù)據(jù)傳遞中要找到被傳遞的數(shù)，很多時(shí)候，這個(gè)數(shù)并不能直接給出，需要變化，這就引出了一個(gè)概念：如何尋找操作數(shù)，我們把尋找操作數(shù)所在單元的地址稱之為尋址。在這里我們直接使用數(shù)所在單元的地址找到了操作數(shù)，所以稱這種方法為直接尋址。除了這種方法之外，還有一種，如果我們把數(shù)放在工作寄存器中，從工作寄存器中尋找數(shù)據(jù)，則稱之為寄存器尋址。例：MOV A，R0就是將R0工作寄存器中的數(shù)據(jù)送到累加器A中去。提一個(gè)問題：我們知道，工作寄存器就是內(nèi)存單元的一部份，如果我們選擇工作寄存器組0，則R0就是RAM的00H單元，那么這樣一來，MOV A，00H，和MOV A，R0不就沒什么區(qū)別了嗎？為什么要加以區(qū)分呢？的確，這兩條指令執(zhí)行的結(jié)果是完全相同的，都是將00H單元中的內(nèi)容送到A中去，但是執(zhí)行的過程不同，執(zhí)行第一條指令需要2個(gè)周期，而第二條則只需要1個(gè)周期，第一條指令變成最終的目標(biāo)碼要兩個(gè)字節(jié)（E5H 00H），而第二條則只要一個(gè)字節(jié)（E8h）就可以了。這么斤斤計(jì)較！不就差了一個(gè)周期嗎，如果是12M的晶振的話，也就1個(gè)微秒時(shí)間了，一個(gè)字節(jié)又能