单片机复习笔记

MCS-51系列单片机的结构及原理●MCS-51单片机由8个部件组成：中央处理器（CPU ），片内数据存储器（RAM ），片内程序存储器（ROM/EPROM ），输入/输出接口（I/O 口，分为P0口、P1口、P2口和P3口），可编程串行口，定时/计数器，中断系统及特殊功能寄存器（SFR ）。

●EA 引脚是片内外程序存储器的选择信号。

当EA 端保持高电平时，访问内部程序存储器，但在PC （程序计数器）值超过0FFFH （对于8051/8751/80C51）或1FFFH （对于8052）时，将自动转向访问外部程序存储器。

当EA 端保持低电平时，不管是否有内部程序存储器，则只访问外部程序存储器。

●由于8031片内没有程序存储器，所以在使用8031时，EA 引脚必须接低电平。

●在MCS-51单片机中，除P3口具有第二功能外，还有3条控制线具有第二功能。

P3.0—RXD ：串行数据接收端 P3.1—TXD ：串行数据发送端P3.2—0INT ：0INT 申请输入端 P3.3—1INT ：1INT 申请输入端P3.4—T0：T 0计数输入端P3.5—T1：T 1计数输入端 P3.6—WR ：外部RAM 写选通 P3.7—RD ：外部RAM 读选通ALE —PROG ：片内EPROM 编程脉冲。

片内具有EPROM 的芯片，在EPROM 编程期间，此引脚输入编程脉冲。

RESET —VPD ： VCC 掉电期间，此引脚可接备用电源，以保持内部RAM 数据不丢失。

EA —VPP ：片内EPROM 编程电源。

在对片内具有EPROM 的芯片进行编程时，此引脚用于施加21V 编程电源。

●MCS-51单片机的内部存储空间分为数据存储器和程序存储器。

内部数据存储器：共256字节单元，包括低128个单元和高128个单元。

低128字节又分成3个区域：工作寄存器区（00H~1FH ），位寻址区（20H~2FH ）和用户RAM 区（30H~7FH ）。

高128字节是供给特殊功能寄存器使用的，因此称之为特殊功能寄存器区。

内部程序存储器：在8031片内无程序存储器，8051片内具有4KB 掩模ROM 。

●MCS-51单片机提供了4组工作寄存器，对于当前工作寄存器组的选择，是通过PSW 中的RS1和RS0来进行选择。

●DPTR 是数据指针寄存器，是一个16位寄存器，用来存放16位存储器的地址，以便对外部数据存储器RAM 中的数据进行操作。

DPTR 由高位字节DPH 和低位字节DPL 组成。

●所谓堆栈，顾名思义就是一种以“堆”的方式工作的“栈”。

堆栈是在内存中专门开辟出来的按照“先进后出，后进先出”的原则进行存取的RAM 区域。

堆栈的用途是保护现场和断点地址。

在8051单片机复位后，堆栈指针SP 总是初始化到内部RAM 地址07H 。

从08H 开始就是8051的堆栈区，这个位置与工作寄存器组1的位置相同。

因此，在实际应用中，通常要根据需要在程序初始化时对SP 重新赋值，以改变堆栈的位置。

●程序状态字寄存器PSW 是8位寄存器，用于存放程序运行的状态信息。

CY AC F0 RS1、RS0 OV F1 P进位辅助进位用户标志工作寄存器组溢出用户标志奇偶●4个端口（P0~P3）在作为输入口使用时，应注意必须先向端口写“1”。

P0口由一个锁存器、两个三态输入缓冲器、场效应管、控制与门、反相器和转换开关组成；作为输出口时，必须外接上拉电阻才能有高电平输出；作为普通I/O口使用或低8位地址/数据总线使用。

P1口内没有转换开关，但有上拉电阻；只用作普通I/O口使用。

P2口比P1口多了一个转换控制开关；作为普通I/O口使用或高8位地址线使用。

P3口比P1口增加了与非门和缓冲器；具有准双向I/O功能和第二功能。

●当晶振频率为12MHz时，一个机器周期为1μs；当晶振频率为6MHz时，一个机器周期为2μs。

指令周期：执行一条指令所需要的时间。

机器周期：CPU完成一个基本操作所需要的时间。

状态：振荡脉冲经过二分频后，得到的单片机的时钟信号。

拍：振荡脉冲的周期。

●在时钟电路工作后，只要在单片机的RESET引脚上出现24个时钟震荡脉冲（两个机器周期）以上的高电平，单片机就能实现复位。

复位后，CPU和系统都处于一个确定的初始状态，在这种状态下，所有的专用寄存器都被赋予默认值，除SP=07H，P0~P3口为FFH外，其余寄存器均为0。

●8051单片机应用系统的电压检测电路监测到电源下降时，触发外部中断，在中断服务子程序中将外部RAM中的有用数据送入内部RAM保存。

（内部RAM由备用电源供电）80C51单片机应用系统的电压检测电路监测到电源降低时，也出发外部中断，在中断服务子程序中，除了要将外部RAM中有用的数据保存以外，还要将特殊功能寄存器的有用内容保护起来，然后对电源控制寄存器PCON进行设置。

●单片机退出空闲状态有两种方法：中断退出和硬件复位退出。

单片机退出掉电保护方式唯一方法是硬件复位MCS-51系列单片机的指令系统●指令是规定计算机进行某种操作的命令，其所能执行的指令集合称为该计算机的指令系统。

计算机内部只识别二进制数，因此，能被计算机直接识别、执行的指令时使用二进制编码表示的指令，这种指令别称为机器语言指令。

以助记符表示的指令就是计算机的汇编语言指令。

●指令系统共有111条指令数据传送29条、算术运算24条、逻辑运算及移位24条、控制转移17条、位操作类17条●[标号：] <操作码> [操作数] [；注释]●MCS-51系列单片机提供了7种寻址方式：立即寻址：操作数在指令中直接给出，立即数前面有“#”。

直接寻址：在指令中直接给出操作数地址。

对应片内低128个字节单元和特殊功能寄存器，访问特殊功能寄存器的唯一方法。

寄存器寻址：以寄存器的内容作为操作数。

对应的寄存器有：R0~R7、A、AB寄存器和数据指针DPTR。

寄存器间接寻址：以寄存器的内容作为RAM地址，该地址中的内容才是操作数。

寄存器前面有@。

只能用R0、R1、DPTR作为间接寻址的寄存器。

对应片内RAM的低128个单元采用R0、R1作为间址寄存器，片外RAM低256个单元可用R0、R1作为间址寄存器，整个64KB空间可用DPTR作为间址寄存器。

变址寻址：以DPTR或PC作为基址寄存器，以累加器A作为变址寄存器，并以两者内容相加形成的16位地址作为操作数地址。

对应片内、片外的ROM空间。

相对寻址：只在相对转移指令（PC←PC+rel）中使用。

对应片内、片外的ROM。

位寻址：对可寻址的位单独进行操作。

对应位寻址区20H~2FH单元的128位和字节地址能被8整除的特殊功能寄存器的相应位。

●对于8052单片机内部RAM的高128B，必须采用寄存器间接寻址方式进行访问。

●MOVX A，@DPTR MOVX @DPTR，AMOVX A，@Ri MOVX @Ri，AMOVC A，@A+DPTR MOVC A，@A+PC●MOV DPTR，#1000HMOVX A，@DPTRMOV R1，#40HMOVX @R1，A●查表指令ORG 0200HMOV DPTR，#TABMOV A，R7MOVC A，@A+DPTRORG 0300HTAB：DB 0，1，4，9，16，25，36，49，64，81●指令LJMP addr16是长转移指令，指令中提供了16位目的地址，寻址范围是64KB。

指令AJMP addr11是绝对转移指令，指令中11位目的地址，其中a7~a0在第二字节，a10~a8则占据第一字节的高3位，寻址范围是与PC当前值（本指令所在地址+本条指令所占用的字节数2）在同一个2K的区域内。

定时/计数器●51系列单片机的内部设有两个定时/计数器。

分别有两种工作方式：定时器方式和计数器方式。

C/进行选择。

定时器方式的脉冲来自于内部时钟脉冲，由TMOD（定时器模式控制寄存器）中的控制位T每个机器周期是计数器的值增1；计数器方式的脉冲来自于外部输入引脚T0（P3.4）或T1（P3.5）。

●51系列单片机的定时/计数器有四种工作模式。

分别由TMOD中的M1和M0进行选择。

模式0。

TLX 中低5位与THX 中的8位构成13位计数器。

计满溢出时，13位计数器回零。

模式1。

TLX 与THX 构成16位计数器。

计满溢出时，16位计数器回零。

模式2。

8位自动重装载的定时/计数器，计数器TLX 溢出时，THX 中的内容重新装载到TLX 中。

模式3。

对定时器0，分成2个8位计数器，对于定时器1，停止计数。

●单片机系统复位后（TMOD ）=00H ，即T0工作在模式0●TF0为定时/计数器T0的溢出标志位。

TF1为定时/计数器T1的溢出标志位。

当定时/计数器T0或T1溢出时TF0或TF1由硬件置1，使用查询方式时，此位做状态位供查询，查询有效后需由软件清零；使用中断方式时，此位做中断申请标志位，进入中断服务后被硬件自动清零。

串行接口●①异步通信依靠起始位、停止位、保持通信同步。

②特点是数据在线路上的传送不连续，传送时，字符间隔不固定，各个字符可以是连续传送，也可以间断传送，这完全取决于通信协议或约定。

③串行异步通信的数据帧格式如图6-1：一位起始位“0”电平；其后是5位、6位、7位或8位数据位，低位在前，高位在后；后面是一位奇偶校验位；最后是停止位“1”电平。

●波特率表示每秒传输的二进制数据位数。

●MCS-51单片机串行口有4种工作模式，由串行控制寄存器SCON 中的SM0、SM1 两位来确定。

模式0是同步位移寄存器方式，波特率固定：fosc/12，I/O 口的串、并转换。

模式1是8位异步通信方式，桢格式10位，波特率=T1溢出率/n （n=32或16），双机。

模式2是9位异步通信方式，桢格式11位，波特率=fosc/n （n=64或32），多机。

模式3是9位异步通信方式，桢格式11位，波特率=T1溢出率/n （n=32或16），多机远距离。

●定时器T1模式2是自动装载初值模式，波特率精度高。

其初值 波特率*384)1m od (256+-=s f x osc●MCS-51单片机串行口的模式0是同步位移寄存器方式，用于I/O 口的串、并转换。

扩展并行I/O 口时，需要对串行控制寄存器SCON 进行初始化设置；串行口需外接移位寄存器，串行口的TXD 端作为同步时钟端，RXD 作为串行数据的I/O 端。

中断系统●MCS-51系统有0INT 、T0、1INT 、T1和串行口共五个中断源；0INT 和1INT 的中断标志是IE0和IE1，在电平方式下，由硬件置1，采取硬件和软件相结合来清除；在边沿方式下，由硬件置1，在CPU 响应中断后自动清除；T0和T1的中断标志位是TF0和TF1，该位由硬件置1，在CPU 响应中断后自动清除；串行口中断标志是TI 或RI ，当单片机接收到或发送完一帧数据后，由硬件置1，由软件清零。