【正文】 部存儲器的擴(kuò)展隨著51系列單片機(jī)性能的不斷擴(kuò)展,其應(yīng)用范圍越來越廣泛,用其組成的測控系統(tǒng)的復(fù)雜程度也在不斷增加,以致于在某些場合下,人們對51系列單片機(jī)具有的4KB 地址空間感到有些不足,希望能夠把數(shù)據(jù)與程序存儲器擴(kuò)展到64KB。PC=0002H，機(jī)器又進(jìn)入下一條指令的取指令過程。 執(zhí)行指令的過程： (1) 指令寄存器中的內(nèi)容經(jīng)指令譯碼器譯碼后，說明這條指令是取數(shù)命令，即把一個立即數(shù)送A中；(2)PC的內(nèi)容為0001H，送地址寄存器，譯碼后選中0001H單元，同時PC的內(nèi)容自動加1變?yōu)?002H；(3)CPU同樣通過控制總線發(fā)出讀命令；(4)0001H單元的內(nèi)容E0H讀出經(jīng)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線送至A。單片機(jī)的工作過程如下：接通電源開機(jī)后，PC =0000H，取指令過程如下：(1)PC中的0000H 送到片內(nèi)的地址寄存器；(2)PC的內(nèi)容自動加1變?yōu)?001H，指向下一個指令字(3) 地址寄存器中的內(nèi)容0000H通過地址總線送到存儲器，經(jīng)存儲器中的地址譯碼選中0000H單元；(4)CPU通過控制總線發(fā)出讀命令；(5)被選中單元的內(nèi)容74H送內(nèi)部數(shù)據(jù)總線上，該內(nèi)容過內(nèi)部數(shù)據(jù)總線送到單片機(jī)內(nèi)部的指令寄存器。執(zhí)行指令又是取指令和執(zhí)行指令的周而復(fù)始的過程。方式0 波特率固定，為單片機(jī)晶振頻率的十二分之一。3 波特率常用波特率通常按規(guī)范取1200、2400、4800、9600、…，若采用晶振12MHz和6MHz，則計算得出的T1定時初值將不是一個整數(shù)，產(chǎn)生波特率誤差而影響串行通信的同步性能。（3）串行工作方式2方式2是一幀11位的串行通信方式，即1個起始位，8個數(shù)據(jù)位，1個可編程位TB8/RB8和1個停止位（4）串行工作方式3方式3同樣是一幀11位的串行通信方式，其通信過程與方式2完全相同，所不同的僅在于波特率。移位數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收以8位為一幀，不設(shè)起始位和停止位，無論輸入/輸出，均低位在前高位在后。PCOND7D6D5D4D3D2D1D0位名稱SMODGF1GF0PDIDL2 串行工作方式8051串行通信共有4種工作方式，由串行控制寄存器SCON中SM0、SM1決定。（2） 控制寄存器PCONSMOD=1，串行口波特率加倍。⑥ TI —— 發(fā)送中斷標(biāo)志。④ TB8 —— 方式2和方式3中要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)。③ REN —— 允許接收控制位。 串行通信1 串行控制寄存器SCON（1） 串行控制寄存器SCONSCOND7D6D5D4D3D2D1D0位名稱SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H功能工作方式選擇多機(jī)通信控制接受允許發(fā)送第9位接受第9位發(fā)送中斷接受中斷① SM0 SM1 —— 串行口工作方式選擇位。3 計算定時/計數(shù)初值8051定時/計數(shù)初值計算公式：其中: N與工作方式有關(guān): 方式0時,N=13； 方式1時,N=16； 方式3時,N=8。（3） 工作方式28位計數(shù)器，僅用TL0計數(shù)，最大計數(shù)值為256，計滿溢出后，一方面進(jìn)位TF0，使溢出標(biāo)志TF0 =1；另一方面，使原來裝在TH0中的初值裝入TL0。最大計數(shù)值213 = 8192。TMOD字節(jié)地址89H,不能位操作,設(shè)置TMOD須用字節(jié)操作指令。GATE=1，運行同時受TR0/TR1和外中斷輸入信號的雙重控制。C/T=0,定時工作方式,對片內(nèi)機(jī)周脈沖計數(shù),用作定時器。（2） 定時/計數(shù)器工作方式控制寄存器TMODTMOD用于設(shè)定定時/計數(shù)器的工作方式低4位用于控制T0，高4位用于控制T1。TR0=0,T0停。④ TR0:定時/計數(shù)器T0運行控制位。TR1=1,T1運行。② TF0:定時/計數(shù)器T0溢出標(biāo)志。高4位與定時/計數(shù)器T0、T1有關(guān)。中斷嵌套只能高優(yōu)先級“中斷”低優(yōu)先級，低優(yōu)先級不能“中斷”高優(yōu)先級，同一優(yōu)先級也不能相互“中斷”。其從高到低的順序為：INT0、INTT0、T串行口。⑥ ES —— 串行口中斷(包括串發(fā)、串收)允許控制位 ES=1，串行口開中；ES=0，串行口關(guān)中。④ ET0 —— 定時/計數(shù)器T0中斷允許控制位 ET0=1，T0開中；ET0=0，T0關(guān)中。② EX0 —— 外中斷INT0中斷允許控制位 EX0=1，INT0開中；EX0=0，INT0關(guān)中。(2) 中斷請求控制寄存器SCONSCON的結(jié)構(gòu)、位名稱、位地址如下：① TI —— 串行口發(fā)送中斷請求標(biāo)志② RI —— 串行口接收中斷請求標(biāo)志SCOND7D6D5D4D3D2D1D0位名稱TIRI位地址99H98H (3)中斷允許控制寄存器IE8051對中斷源的開放或關(guān)閉由中斷允許控制寄存器IE控制。TCON的結(jié)構(gòu)、位名稱、位地址如下：TCOND7D6D5D4D3D2D1D0位名稱TF1TF0IE1IT1IE0IT0位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88HTCON位功能:① TF1 —— T1溢出中斷請求標(biāo)志，T1計數(shù)溢出后，TF1=1② TF0 —— T0溢出中斷請求標(biāo)志 T0計數(shù)溢出后，TF0=1③ IE1 —— 外中斷中斷請求標(biāo)志 ，IE1=1④ IE0 —— 外中斷中斷請求標(biāo)志 ，IE0=1⑤ IT1 —— 外中斷觸發(fā)方式控制位 IT1=1，邊沿觸發(fā)方式； IT1=0，電平觸發(fā)方式。③ 中斷優(yōu)先級控制寄存器IP。串行控制寄存器SCON。⑸ 串行中斷:包括串行接收中斷RI和串行發(fā)送中斷TI。⑶ T0:定時/計數(shù)器0溢出中斷。8051單片機(jī)的中斷源共有5個，其中2個為外部中斷源，3個為內(nèi)部中斷源：⑴ INT0:外部中斷0。 (3) 對專用寄存器只能使用直接尋址方式，書寫時既可使用寄存器符號，也可使用寄存器。對專用寄存器的字節(jié)尋址問題作如下幾點說明： (1)21個可字節(jié)尋址的專用寄存器是不連續(xù)地分散在內(nèi)部RAM高128單元之中，盡管還余有許多空閑地址，但用戶并不能使用。SP的內(nèi)容一經(jīng)確定，堆棧的位置也就跟著確定下來，由于SP可初始化為不同值，因此堆棧位置是浮動的。但08H～1FH單元分別屬于工作寄存器1～3區(qū)，如程序要用到這些區(qū)，最好把SP值改為1FH或更大的值。由于8051單片機(jī)的堆棧設(shè)在內(nèi)部RAM中，因此SP是一個8位寄存器。堆棧是一個特殊的存儲區(qū)，用來暫存數(shù)據(jù)和地址，它是按“先進(jìn)后出”的原則存取數(shù)據(jù)的。由于外部數(shù)據(jù)存儲器的尋址范圍為64 KB，故把DPTR設(shè)計為16位。數(shù)據(jù)指針為16位寄存器。在串行通信中常采用奇偶校驗的辦法來校驗數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴７彩歉淖兝奂悠鰽中內(nèi)容的指令均會影響P標(biāo)志位。表明累加器A中內(nèi)容的奇偶性。在除法運算中，OV=1表示除數(shù)為0，除法不能進(jìn)行，否則，OV=0，除數(shù)不為0，除法可正常進(jìn)行。在帶符號數(shù)加減運算中，OV=1表示加減運算超出了累加器A所能表示的符號數(shù)有效范圍（128～+127），即產(chǎn)生了溢出，因此運算結(jié)果是錯誤的，否則，OV=0表示運算正確，即無溢出產(chǎn)生。但當(dāng)單片機(jī)上電或復(fù)位后，RS1 RS0=00。通用寄存器共有4組。RS1和RS0（，）——寄存器組選擇位。 F0（）——用戶標(biāo)志位。在進(jìn)行加減運算中，當(dāng)?shù)?位向高4位進(jìn)位或借位時，AC由硬件置“1”，否則AC位被清“0”。位傳送、位與位或等位操作，操作位之一固定是進(jìn)位標(biāo)志位。CY是PSW中最常用的標(biāo)志位。一些條件轉(zhuǎn)移指令將根據(jù)PSW有些位的狀態(tài)，進(jìn)行程序轉(zhuǎn)移。其中有些位的狀態(tài)是根據(jù)程序執(zhí)行結(jié)果，由硬件自動設(shè)置的，而有些位的狀態(tài)則使用軟件方法設(shè)定。此外，B寄存器也可作為一般數(shù)據(jù)寄存器使用。乘法操作后，乘積的高8位存于B中，除法運算時，B存除數(shù)。B寄存器是一個8位寄存器，主要用于乘除運算。MCS51單片機(jī)中大部分單操作數(shù)指令的操作數(shù)就取自累加器，許多雙操作數(shù)指令中的一個操作數(shù)也取自累加器。(2) 累加器 ACC:累加器為8位寄存器，是最常用的專用寄存器，功能較多，地位重要。PC沒有地址，是不可尋址的，因此用戶無法對它進(jìn)行讀寫，但可以通過轉(zhuǎn)移、調(diào)用、返回等指令改變其內(nèi)容，以實現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移。其內(nèi)容為將要執(zhí)行指令的地址,尋址范圍達(dá)64 KB。但通常情況下，8個單元難以存下一個完整的中斷服務(wù)程序，因此通常也是從中斷地址區(qū)首地址開始存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，以便中斷響應(yīng)后，通過中斷地址區(qū)，再轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序的實際入口地址。這40個單元被均勻地分為5段，作為5個中斷源的中斷地址區(qū)。如果程序不從0000H單元開始，應(yīng)在這三個單元中存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，以便直接轉(zhuǎn)去執(zhí)行指定的程序。其中一組特殊單元是0000H～0002H。如端保持高電平，8051的程序計數(shù)器PC在0000H～0FFFH地址范圍內(nèi)(即前4 KB地址)是執(zhí)行片內(nèi)ROM中的程序，當(dāng)PC在1000H～FFFFH地址范圍時，自動執(zhí)行片外程序存儲器中的程序；當(dāng)保持低電平時，只能尋址外部程序存儲器，片外存儲器可以從0000H開始編址。8051片內(nèi)有4 KB的ROM。因這些寄存器的功能已作專門規(guī)定，故稱之為專用寄存器（Special Function Register），也可稱為特殊功能寄存器。對用戶RAM區(qū)的使用沒有任何規(guī)定或限制，但在一般應(yīng)用中常把堆棧開辟在此區(qū)中。這種位尋址能力是MCS51的一個重要特點。位尋址區(qū)共有16個RAM單元，計128位，地址為00H～7FH。此外，使用通用寄存器還能提高程序編制的靈活性，因此，在單片機(jī)的應(yīng)用編程中應(yīng)充分利用這些寄存器，以簡化程序設(shè)計，提高程序運行速度。到底是哪一組，由程序狀態(tài)字寄存器PSW中RSRS0位的狀態(tài)組合來決定。4組通用寄存器占據(jù)內(nèi)部RAM的00H～1FH單元地址。寄存器常用于存放操作數(shù)中間結(jié)果等。 低128單元是單片機(jī)的真正RAM存儲器，按其用途劃分為寄存器區(qū)、位尋址區(qū)和用戶RAM區(qū)三個區(qū)域。1 8051內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器8051單片機(jī)的芯片內(nèi)部有RAM和ROM兩類存儲器，即所謂的內(nèi)部RAM和內(nèi)部ROM，首先分析內(nèi)部RAM。P0~P3口用作輸入口時，必須先寫入“1”。一般需重新設(shè)置SP值。注意：(1) 復(fù)位后PC值為0000H，表明復(fù)位后程序從0000H開始執(zhí)行，這一點在實訓(xùn)中已介紹。這表明單片機(jī)復(fù)位期間不會有任何取指操作。若時鐘頻率為12 MHz，每機(jī)器周期為1?μs，則只需2μs以上時間的高電平，在RST引腳出現(xiàn)高電平后的第二個機(jī)器周期執(zhí)行復(fù)位。 5 單片機(jī)的復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位是使CPU和系統(tǒng)中的其他功能部件都處在一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作，復(fù)位后PC=0000H，使單片機(jī)從第一個單元取指令。8051的時序定時單位共有4個，從小到大依次是：節(jié)拍、狀態(tài)、機(jī)器周期和指令周期。這時，外部的脈沖信號是經(jīng)XTAL2引腳注入，其連接如圖34所示。8051在通常應(yīng)用情況下，使用振蕩頻率為6MHz或12MHz。一般地，電容C1和C2取30pF左右，～12MHz。時鐘電路產(chǎn)生的振蕩脈沖經(jīng)過觸發(fā)器進(jìn)行二分頻之后，才成為單片機(jī)的時鐘脈沖信號。4 時鐘電路（1）內(nèi)部方式時鐘電路在8051芯片內(nèi)部有一個高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，其輸出端為引腳XTAL2。在無片外擴(kuò)展存儲器的系統(tǒng)中，這4個口的每一位均可作為雙向的I/O端口使用。實際上，它們已被歸入專用寄存器之列，并且具有字節(jié)尋址和位尋址功能。8051共有4個8位的并行I/O口，分別記作P0、PPP3。因此，在實際使用時，都是先按需要選用第二功能信號，剩下的才以第一功能的身份作數(shù)據(jù)位的輸入/輸出使用。對于30和31三個引腳，由于第一功能信號與第二功能信號是單片機(jī)在不同工作方式下的信號，因此不會發(fā)生使用上的矛盾。表31 P3口各引腳與第二功能表引腳第二功能信號名稱RXD串行數(shù)據(jù)接收TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送INT0外部中斷0申請INT1外部中斷1申請T0定時/計數(shù)器0的外部輸入T1定時/計數(shù)器1的外部輸入WR外部RAM寫選通RD外部RAM讀選通以上把8051單片機(jī)的全部信號引腳分別以第一功能和第二功能的形式列出。 2) P3口線的第二功能。 ～ ：P2口8位雙向口線。(4)I/O引腳 ～ ： P0口8位雙向口線。當(dāng)EA信號為低電平時，對ROM的讀操作限定在外部程序存儲器；當(dāng)EA信號為高電平時，對ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延至外部程序存儲器。 ◇ PSEN:片外程序存儲器讀選通信號輸出端。此外，由于ALE是以晶振1/6的固定頻率輸出的正脈沖，因此,可作為外部時鐘或外部定時脈沖使用。◇ ALE/PROG：地址鎖存控制信號。當(dāng)輸入的復(fù)位信號延續(xù)兩個機(jī)器周期以上的高電平時即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時鐘時，此二引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。圖321）信號引腳介紹（1）主電源引腳◇ VCC：+5 V電源◇ VSS：地線。從上述內(nèi)容可以看出，MCS51雖然是一個單片機(jī)芯片，但作為計算機(jī)