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[研究生入學(xué)考試]第二章mcs-51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理-在線瀏覽

2025-04-10 12:41本頁面
  

【正文】 s: 接地引腳 。 接+ 5V電源 。 9 3.控制信號(hào)引腳 ( 1) RST 10 11 單片機(jī) 鎖存器74LS373 ALE PSEN 8D 8Q OE A8A12 A0A7 D0D7 G EA OE CE EPROM 12 13 4. I/O端口 ( 1) P0口( ~ ) 由于在輸入操作前有這種準(zhǔn)備工作,所以 P0~P3口叫做準(zhǔn)雙向口。 每個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL負(fù)載 。 又可作為通用 I/O口 , 每個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL負(fù)載 。 ( 4) P3口 ( ~ ) 8位準(zhǔn)雙向 I/O口 , 內(nèi)部具有上拉電阻 。 每個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL負(fù)載 。 15 16 8051存儲(chǔ)器配置 17 18 空間 ? MCS51的程序存儲(chǔ)器用于存放編好的程序和表格常數(shù)。 MCS51的片外最多能擴(kuò)展 64 KB程序存儲(chǔ)器,片內(nèi)外的 ROM是統(tǒng)一編址的。 EAEA19 程序存儲(chǔ)器地址空間 (續(xù) ) ? MCS51的程序存儲(chǔ)器中某些單元是留給系統(tǒng)用的 , 使用時(shí)應(yīng)予以注意 。 系統(tǒng)復(fù)位后 , (PC)=0000H, 單片機(jī)從 0000H單元開始取指令執(zhí)行程序 。 ? 此三個(gè)單元稱為 80C51上電復(fù)位后引導(dǎo)程序的存放單元 。如果在這3個(gè)單元中存放一條轉(zhuǎn)移指令(如 LJMP 1000H),單片機(jī)就會(huì)轉(zhuǎn)移到 1000H單元,開始執(zhí)行應(yīng)用程序。 20 ? 還有一組特殊單元是 0003H~ 002AH, 共40個(gè)單元 。 21 程序存儲(chǔ)器地址空間 (續(xù) ) ? 中斷響應(yīng)后 , 按中斷源種類 , 自動(dòng)轉(zhuǎn)到各中斷區(qū)的首地址去執(zhí)行程序 , 因此在中斷地址區(qū)中 理應(yīng) 存放中斷服務(wù)程序 。 22 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間 一般將隨機(jī)存儲(chǔ)器( RAM)用做數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 MCS51數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可分為片內(nèi)和片外兩部分。 片內(nèi) RAM: 最大范圍: 00H~ FFH,256B;用指令 MOV訪問。如右圖所示。 ? 片內(nèi) RAM前 32個(gè)單元是工作寄存器區(qū) (00H— 1FH) RAM低 128B單元 ) 在任一時(shí)刻, CPU只能使用其中的一組寄存器,并且把正在使用的那組寄存器稱之為當(dāng)前寄存器組。 24 內(nèi)部 RAM的20H~ 2FH單元為位尋址區(qū) ,既可作為一般單元用字節(jié)尋址,也可對它們的位進(jìn)行尋址。 CPU能直接尋址這些位(稱 MCS51具有布爾處理功能),位地址分配如右表所示。 ? 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 。其字節(jié)地址可被 8整除 的 SFR可位尋址( 11個(gè) )。特殊功能寄存器分布如右表所示。在算術(shù) /邏輯運(yùn)算中用于存放操作數(shù)或結(jié)果。 ( 2)寄存器 B 28 其中: Cy: 進(jìn)借位標(biāo)志; AC: 輔助進(jìn)借位標(biāo)志 ; F0 : 用戶標(biāo)志; RS RS0: 工作寄存器組 ( 區(qū) ) 選擇 ( 如下表所示 ) ; OV: 溢出標(biāo)志位,有溢出時(shí)置 1; P: 奇偶標(biāo)志位。 ( 3) 程序狀態(tài)字 寄存器 PSW ( Program Status Word) 程序狀態(tài)字 PSW是 8位寄存器 , 用于存放程序運(yùn)行后的狀態(tài)信息 , PSW中各位狀態(tài)通常是在指令執(zhí)行的過程中自動(dòng)形成的 , 但也可以由用戶根據(jù)需要采用傳送指令加以改變 。 29 ( 4)堆棧指針 SP( Stack Pointer) ? 堆棧是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),是內(nèi)部 RAM的一段區(qū)域。設(shè)立堆棧的目的是用于數(shù)據(jù)的暫存,中斷、子程序調(diào)用時(shí)斷點(diǎn)和現(xiàn)場的保護(hù)與恢復(fù)。 ? MCS51單片機(jī)的堆棧地址向大的方向變化(與微機(jī)堆棧地址向小的方向變化相反)。 ? 30 31 ( 5)數(shù)據(jù)指針 DPTR( Data Pointer) 16位,它是 80C51內(nèi)部唯一一個(gè)供用戶使用的 16位寄存器。 DPTR稱 作地址指 針 。②片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的低 256字節(jié)的 地址空間是重疊的 ,它們?nèi)绾螀^(qū)分呢? 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的低 256字節(jié)通過不同的指令訪問,片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用 MOV指令,片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用 MOVX指令。 34 存儲(chǔ)空間的區(qū)分: ( 1)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的區(qū)分; ( 2)外部程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的區(qū)分; ( 3)內(nèi)外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的區(qū)分。 在 89C51芯片內(nèi)部有一個(gè)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 。 一般地 , 電容 C1和 C2取 30 pF左右 , 晶體的振蕩頻率范圍是 0~ 24 MHz。它是時(shí)序中的最小單位。一個(gè)狀態(tài)有兩個(gè)節(jié)拍,前半周期對應(yīng)的節(jié)拍定義為 P1,后半周期對應(yīng)的節(jié)拍定義為 P2。 MCS51中規(guī)定一個(gè)機(jī)器周期包含 12個(gè)時(shí)鐘周期 , 即有 6個(gè)狀態(tài) , 分別表示為 S1~ S6。 4. 指令周期 : 執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間稱為指令周期 。 一個(gè)指令周期通常含有 1~ 4個(gè)機(jī)器周期 。 以機(jī)器周期為單位 , 指令可分為單周期 、 雙周期和四周期指令 。單片機(jī)執(zhí)行任何一條指令時(shí)都可以分為取指階段和執(zhí)行階段 。 單周期和雙周期指令的取指時(shí)序圖如下頁圖所示 。 當(dāng)指令為多字節(jié)或多周期指令時(shí) , 只有第一個(gè) ALE信號(hào)進(jìn)行讀指令操作 , 其余的 ALE信號(hào)為無效操作 ( 或讀操作數(shù)操作 ) 。 雙字節(jié)指令 , 則在同一機(jī)器周期的 S4期間讀出第 2個(gè)字節(jié)。 對于單周期指令 , 在上述任何情況下 , 指令都在 S6P2期間完成操作。圖( c)表示單字節(jié)雙周期指令的時(shí)序 , 單字節(jié)雙周期指令在兩個(gè)機(jī)器周期內(nèi)作 4次讀操作碼的操作 , 由于是單字節(jié)指令 , 后 3次讀操作是無效的。 42 復(fù)位及復(fù)位電路 復(fù)位操作 復(fù)位是單片機(jī)初始化操作。 單片機(jī)在開機(jī)時(shí)都需要復(fù)位,以便 CPU及其他功能部件都處于一種確定的初始狀態(tài),并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。 MCS51單片機(jī)在 RST引腳產(chǎn)生兩個(gè)機(jī)器周期(即 24個(gè)時(shí)鐘周期)以上的高電平即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。 43 44 復(fù)位狀態(tài) 復(fù)位不影響片內(nèi) RAM存放的內(nèi)容 , 而 ALE、 在復(fù)位期間將輸出高電平。 (2)( PSW) =00H, 其中 RS1()=0, RS0()=0, 表示復(fù)位后單片機(jī)選擇工作寄存器 0組 。 (4) P0口~ P3口鎖存器為全 1狀態(tài) , 說明復(fù)位后這些并行接口可以直接作輸入口 , 無須向端口寫 1。 (6)(TMOD)=00H,復(fù)位后定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0、 T1為定時(shí)器方式 0,非門控方式。 (8) (SCON)=00H,復(fù)位后串行口工作在移位寄存器方式,且禁止串行口接收。 (10) (IP)=00H,復(fù)位后所有中斷源都設(shè)置為低優(yōu)先級。在接電瞬間, RESET端的電位與 VCC相同,隨著充電電流的減少, RESET的電位逐漸下降。 22μF C1 RST R1 1KΩ +5V ( a) 上電復(fù)位電路 46 手動(dòng)按鍵復(fù)位要求在電源接通的條件下,用按鈕開關(guān)操作使單片機(jī)復(fù)位,如圖所示。 22μF C1 RST +5V R2 200Ω 8031 8051 8751 ( b) 按鍵電平復(fù)位電路 R1 1KΩ 47 P0口 ? —: 雙向 I/O (內(nèi)置場效應(yīng)管上拉) 尋址外部程序存儲(chǔ)器時(shí)分時(shí)作為 雙向 8位數(shù)據(jù)口和 輸出低 8位地址 復(fù)用口;不接外部程序存儲(chǔ)器時(shí)可作為 8位 準(zhǔn)雙向 I/O口 使用。假定在此之前曾經(jīng)輸出數(shù)據(jù)“ 0”,則 V1是導(dǎo)通的,這樣引腳上的電位就始終被箝位在低電平,使輸入高電平無法讀入。 以防場效應(yīng)管處于導(dǎo)通狀態(tài),使引腳箝位到零,而引起誤讀。n clamp V2 V1 49 讀 修改 寫 ? 緩沖器 2用于讀取鎖存器 Q端的數(shù)據(jù)。 2 1 D Q CK /Q 讀引腳 讀鎖存器 寫鎖存器 內(nèi)部總線 地址 /數(shù)據(jù) 控制 引腳 3 4 Vcc 50 ? 對于這類“讀 — 修改 — 寫”指令,不直接讀引腳而讀鎖存器是為了避免可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤。但若從鎖存器 Q端讀,就能避免這樣的錯(cuò)誤,得到正確的數(shù)據(jù)。 52 2 1 D Q C
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