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第2章51系列单片机的指令系统

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51单片机课后习题答案孙育才东南大学

51单片机课后习题答案孙育才东南大学

第一章：1.目前微型计算机正沿着哪两个分支迅速发展？为什么会形成单片机这一分支？答：（1）目前微型计算机正沿着通用计算机系统和嵌入式系统这两个分支迅速发展。

（2）为了满足更广泛的实时应用的需要，从微型计算机家族中形成单片机这一分支。

2.什么是单片微型计算机？它与典型微型计算机在结构上有和区别？答：（1）见书P1。

（在一块单晶芯片内集成了……，简称单片机。

）（2）与典型微型计算机在结构上的区别是：单片机采用哈佛结构，存储器ROM和RAM 是严格区分、相互独立的，程序和数据存储器独立编址，而典型微机采用冯.诺依曼结构，程序和数据存储器统一编址。

3.单片机具有哪些突出优点？答：单片机的突出优点：体积小、重量轻、单一电源、功耗低、功能强、价格低廉、运算速度快、抗干扰能力强、可靠性高。

4.MCS-51系列各档单片机各有什么特点？同一档次的8051、8751、8031又有何区别？答：（1）不同型号MCS-51单片机CPU处理能力和指令系统完全兼容，只是存储器、定时器、中断源和I/O接口的配置有所不同。

（2）8051：片内含有掩膜ROM型程序存储器；只能由生产厂家代为用户固化；批量大、永久保存、不修改时用。

8751：片内含EPROM型程序存储器；用户可固化，可用紫外线光照射擦除；但价格高。

8031：片内无程序存储器，可在片外扩展；方便灵活，价格便宜。

5.何谓工业级产品？单片机有几级产品？如何合理选择？答：（1）工作环境介于民用级和军用级之间的产品。

（2）单片机芯片分有三级产品：民用级、工业用级和军品级。

（3）选用单片机时应注意与构成系统的其他元器件相匹配，并满足相关技术要求。

第二章：1.MCS-51系列单片机从制造工艺、功能结构上分为哪几种类型和产品？答：见书P10。

（倒数第三段部分）2.MCS-51系列单片机内部包含哪些主要逻辑功能部件？答：见书P10-11。

3.为了更好地适应“面向控制”的应用特点，MCS-51单片机的CPU作了哪些独特的改进？答：为了更好地适应“面向控制”的应用特点，MCS-51单片机的CPU具有一般微机ALU所不具备的位处理功能。

单片机原理 第2章 MCS-51单片机体系结构

单片机原理 第2章 MCS-51单片机体系结构

8051单片机的内RAM共有128个单元，应用最为灵活，用于 存放变量的值、运算结果和标志位等信息。按其用途可分为三个 区域。
2.4.2 MCS-51单片机数据存储器
2.4.2 MCS-51单片机数据存储器
1. 工作寄存器区
字节地址为00H~1FH的32个单元是4组通用工作寄存器区，每组占用8个 字节，都标记为R0~R7。在某一时刻，CPU只能使用其中的一组工作寄存 器，工作寄存器的选择由程序状态字寄存器PSW中RS1、RS0两位来确定 ，如表2-3所示。
2. 数据总线DB 数据总线宽度为8位（D0~D7），由P0提供。
3. 控制总线CB 控制总线由P3口的第二功能状态和4根独立控制线RESET、 和ALE组成。
2.3 MCS-51单片机的中央处理器
• 8051系列单片机的中央处理器CPU是单片机 的指挥中心和执行机构，它的作用是产生合适的 时序，读入和分析每条指令代码，根据每条指令 代码的功能要求，指挥并控制单片机的有关部件 和器件，具体执行指定的操作。
2.2.3 并行I/O引脚
3. P2口
P2口，为准双向I/O口，具有内部上拉电阻。一共8位，有P2.0～P2.7共8 条引脚。当8051系列单片机扩展外部存储器及I/O接口芯片时，P2口作为 地址总线（高8位），和P0输出的低8位地址一起构成16位地址，可以寻址 64KB的地址空间。
P2口位结构图如图2-3 （c）所示，它比P1口多了 一个转换控制部分，当P2 与P0配合作为“地址/数据总 线”方式下的高8位数据线 （A8~A15）时，CPU将写 控制信号“1”使MUX切换到 右边，在“地址/数据总线” 方式下，无论P2口剩余多 少地址线，均不能被用于 普通I/O操作。
（2）控制引脚—— 、
第2章MCS-51单片机基本结构

第2章MCS-51单片机基本结构

令和四周期指令。
2.1.4
复位和复位电路
单片机在重新启动时都需要复位，MCS-51 系列单片机有一个复位引脚输入端RST。 1. MCS-51系列的单片机复位方法为：在RST上加
一个维持两个机器周期（24个时钟周期）以上
的高电平，则单片机被复位。 2. 复位时单片机各部分将处于一个固定的状态。
复位后单片机各单元的初始状态
R2 2 00
2 2u F
R S T/VP D
R1 1K
V ss
GND
未稳压电源
WDI R1 PFI MR R2 MAX813L P1.0
RESET
WDO
﹠
RST MCS-51
“看门狗”复位电路
2.1.5 MCS-51单片机的引脚功能
MCS-51单片机采用40脚双列直插式封装形式，主要包括以 下几个部分： 1. 电源引脚Vcc和Vss Vcc(40脚)：电源端，为十5V； Vss(20脚)：接地端 ，GND。 2. 时钟电路引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1为内部振荡电路反相放大器的输入端 。 XTAL2为内部振荡电路反相放大器的输出端 。 3. 控制信号引脚RST、ALE、PSEN和EA 4. I／O(输入／输出)端口P0、P1、P2和P3 5. MCS-51单片机P3口的第二功能
单片机各种周期的关系图
机器周期 S1 S2 S3 S4 S5 S6 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2
时钟周期 状态周期
1个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期
4、指令周期: 它是指CPU完成一条操作所需的全部
时间。 每条指令执行时间都是有一个或几个机器周
期组成。MCS - 51 系统中, 有单周期指令、双周期指
第2章 MCS-51单片机结构与时序_110905

第2章 MCS-51单片机结构与时序_110905

2.3.1 运算部件及专用寄存器组 2.3.2 控制部件及振荡器 2.3.3 单片机工作的基本时序
2.3.1 运算部件及专用寄存器组
运算部件以算术逻辑单元ALU为核心，包括一个位处理器和 两个8位暂存寄存器（不对外开放），它能实现数据的算术运 算、逻辑运算、位变量处理和数据传输操作。 累加器ACC 寄存器B 专用寄存器组 程序状态字PSW 程序计数器PC 堆栈指针SP 数据指针寄存器DPTR
锁 存 器
A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 VCC VSS
地 址 总 线 (AB)
数 据 总 线 (DB)
VCC VSS
ห้องสมุดไป่ตู้(a)
(b)
MCS-51系列单片机引脚及总线结构
2.3 微 处 理 器
Program State Word
accumulator
ALU －－Arithmetic and Logic Unit
图2.1 MCS-51单片机内部结构框图
1．算术逻辑单元ALU与累加器ACC、寄存器B
算术逻辑单元不仅能完成8位二进制的加、减、乘、除、加 1、减1及BCD加法的十进制调整等算术运算，还能对8位变量进 行逻辑"与"、"或"、"异或"、循环移位、求补、清零等逻辑运 算，并具有数据传输、程序转移等功能。 累加器(ACC，简称累加器A，地址E0H)为一个8位寄存器， 它是CPU中使用最频繁的寄存器。进入ALU作算术和逻辑运算的 操作数多来自于A，运算结果也常送回A保存。 寄存器B（地址F0H ）是为ALU进行乘除法运算而设置的。 若不作乘除运算时，则可作为通用寄存器使用。
第2章MCS--51系列单片机的结构及原理

第2章MCS--51系列单片机的结构及原理

（3）软件标志FO（PSW.5）：这是可由用户定义的一个 状态标志，可由用户置位或复位。F1的定义与F0相同。
（4）工作寄存器组选择位RS1、RS0（PSW.4，
PSW.3）： RS1、RS0与工作寄存器组的对应关系
如下：
RS1 RS0 工作寄存器组 片内RAM地址
00
第0组
00H～07H
01
第1组
指令执行后，A=D1H最高位无进位，故Ｃ=0；低半字节有进位，AC=1； OV=0 1=1，发生溢出；A中1的个数为偶数，故P=0。
CPU时序
一．振荡器
CPU执行指令的一系列动作是在时序电路的控制下一拍一拍进行的。 其节拍信号由振荡器产生，MCS--51系列单片机的内部有一个高增益的反 相放大器。外接晶体后可构成自激振荡器产生节拍信号，接法见图2-1, 也可使用片外振荡器，采用不同工艺制造的单片机芯片接法不同：
RST/VPO：双功能引脚，在单片机工作期间， 当此引脚上出现连接2个机器周期的高电平时可 实现复位操作，详见2.4节。
在Vcc掉电期间，若该引脚接备用电源 （+5v），可向片内RAM供电，以保存片内RAM中 的信息。
2.2 MCS—51系列单片机的微处理器与CPU时序
运算器由算逻运算单元ALU、累加器A、B寄存器、暂存器1、 暂存器2、及程序状态字PSW构成。程序状态字PSW是1个8位 的专用寄存器，用于存放程序运行中的各种状态信息，可 进行位寻址，
P
图2—3 程序状态字各位的含义
（1）进位标志C（PSW.7）；很多算术逻辑运算指令执行 后都会影响进位标志C。例如加减运算，若运算结果有进 位或借位，则C=1，若无，则C=0。可用专门的指令或硬件 将C置位或清零，在进行位操作时，C又起着位累加器的作 用，类似于累加器A。
第2章 MCS-51单片机

第2章 MCS-51单片机


（4）可寻址外部程序存储器和数据存储器，各64KB；
（5）两个16位定时器／计数器； （6）32位可编程并行I／O口； （7）一个可编程全双工串行I／O口； （8）二十多个特殊功能寄存器； （9）5个中断源，两个优先级嵌套中断结构。
2. 微处理器 8051微处理器的组成如下所示：
累 加 器 ACC（ Accumulator） 程 序 状 态 字 寄 存 器 PSW（ Program Status Word） 运算器 暂存寄存器 CPU 寄存器B 指 令 寄 存 器 IR 控制器 指 令 译 码 器 ID 程 序 计 数 器 PC
(2)位寻址区
内部RAM的0x20～0x2F为位寻址区，这16个字节的每
一位都对应一个8位地址，位地址范围为0x00～0x7F。该区 域可按字节读写，也可按位读写，位地址从0x20单元最低位 开始，共有16×8位，即128个位地址。 如果系统需要位操作，最好保留0x20～0x2F单元的部分
或全部，作为位存储区，以支持位处理操作。位寻址区的每
一位都可以直接进行位操作。通常把各种程序状态标志位控 制变量，设在位寻址区内，同时，位寻址区的RAM单元也 可以作一般的数据缓冲器使用。RAM寻址区位地址映象如 表2-5所示。
位 寻 址 区 地 址 映 象
(3)缓冲器区
内部RAM的0x30～0x7F的地址区，可作为数据缓冲器 使用，存放数据，由于该区有丰富的操作指令，使用十分 方便。 2.外部数据存储器 在51系列中，允许用户扩展外部数据存储器和I/O接口， 用户可以通过P0、P2口最多扩展连接64K个外部单元（每
片机系统。
MCS-51的典型产品是8051、8031、8751。8051是ROM型单片 机，内部有 4KB 掩膜 ROM ； 8031 无片内 ROM ， 8751 片内有
第2章51系列单片机系统结构2.2存储器组织

第2章51系列单片机系统结构2.2存储器组织


字节 地址 80H
复位后 初值 FFH
I/O 端口 0(P0 口)
*I/O 端口 1(P1 口)
P1
P1.7 A7H
90H
FFH
*I/O 端口 2(P2 口)
P2
P2.7 B7H P3.7
A0H
FFH
*I/O 端口 3(P3 口) 串行数据缓冲 *串行控制 电源控制及 波特率选择 从地址寄存器 从地址掩蔽寄存器



(1) 工作寄存器区。该区域容量为32个字节，分为 四个区，每区8个字节，对应R0～R7寄存器名。 因此，R0的物理地址可能是00H，也可能是08H、 10H 或18H；同理，R1的物理地址可能是01H， 也可能是09H、11H或19H。 任何时候都只能选择四个工作寄存器区中的一个区 作为当前工作寄存器区，当前工作寄存器区由程序 状态字寄存器PSW的b4(RS1)、b3(RS0)位确定，具 体情况4、b3位 当前区 寄存器R7～R0地址 00 0区 07H～00H 01 1区 0FH～08H 10 2区 17H～10H 11 3区 1FH～18H 由于复位后PSW的b4、b3位为00，因此复位后将选择0 区作为当前工作寄存器区。 修改PSW的b4、b3位即可选择不同的工作寄存器区，这 有利于快速保护现场，提高程序执行效率和中断的响应速 度。

SFR 寄存器名 累加器 B 寄存器 助功能寄存器 助功能寄存器 1 时钟控制寄存器 堆栈指针 数据指针低 8 位 数据指针高 8 位 *程序状态字 符号 b7 Acc B AUXR AUXR1 CKCON SP DPL DPH PSW D7H Cy AFH EA BFH IP — IPH — E7H F7 — — —
哈佛体系结构的程序存储器与数据存储器都拥有自己独立 的总线和寻址空间（典型的如DSP，TI的C5000系列）
第2章 MCS-51单片机的硬件结构

第2章 MCS-51单片机的硬件结构

CPU访问片外存储器时，模拟开关打向右边。P2 口上送出PC高8位地址或DPTR高8位地址信息。再不作 I/O口使用。
(2)通用I/O接口功能
P2口作准双向口使用，与P1口相同，也有输入、 输出、端口操作三种工作方式。
3.P2口负载能力
4个LSTTL负载，输出电流≥ 400uA
三、P3口
1. P3口1位结构原理图如图所示
P 奇偶标志
A中1的个数若为奇数P=1,否则P=0
例如：MOV A, #7FH ADD A, #4FH 0111,1111B + 0100,1111B 1100,0110B
结果:(A)=C6H, C=0,AC=1,OV=1,P=0
2.控制器 3.片内存储器
4.4个I/O接口
5.串行接口
6.定时/计数器
先片内、后片外，片内片外连续，二者 一般不作重叠。 EA＝0，只访问片外程序存储器 EA＝1，先访问片内程序存储器。当PC >0FFFH（51子系统）或PC>1FFFH(52子系统) ，再去访问片外程序存储器。
存储器编址图如下图所示
0000H
片内ROM /EA=1 0FFFH 0FFFH 1000H 片外ROM 0000H 片外ROM /EA=0 00H 7FH 80H FFH 片外RAM 片内RAM 0000H
有5个中断源
11.111条指令，含乘、除法，有很强
的位处理能力 12.片内采用单总线结构，单一＋5V
电源
52系列主要有8032、8052两种机型。 与51系列不同在于：片内数据存储器增 至256个字节，3个16位定时/计数器，6 个中断源。
二、内部结构
MCS-51系列单片机的内部结构如 下图所示：
1 2 . . .
单片机原理及应用(第3版)参考答案

单片机原理及应用(第3版)参考答案

单片机原理及应用（第3版）参考答案《单片机原理及应用(第3版)》习题参考答案姜志海黄玉清刘连鑫编著电子工业出版社目录第1章概述 ............................................................. 2 第2章 MCS,51系列单片机硬件结构 . (5)第3章 MCS,51系列单片机指令系统 .......................................10 第4章 MCS,51系列单片机汇编语言程序设计 ............................... 13 第5章 MCS,51系列单片机硬件资源的应用 ................................. 18 第6章 MCS,51系列单片机并行扩展接口技术 ............................... 23 第7章 MCS,51系列单片机串行总线扩展技术 ............................... 28 第8章单片机应用系统设计 . (30)第1章概述1(简述微型计算机的结构及各部分的作用微型计算机在硬件上由运算器、控制器、存储器、输入设备及输出设备五大部分组成。

运算器是计算机处理信息的主要部分;控制器控制计算机各部件自动地、协调一致地工作;存储器是存放数据与程序的部件;输入设备用来输入数据与程序;输出设备将计算机的处理结果用数字、图形等形式表示出来。

通常把运算器、控制器、存储器这三部分称为计算机的主机，而输入、输出设备则称为计算机的外部设备(简称外设)。

由于运算器、控制器是计算机处理信息的关键部件，所以常将它们合称为中央处理单元CPU(Central Process Unit)。

2(微处理器、微型计算机、微型计算机系统有什么联系与区别,微处理器是利用微电子技术将计算机的核心部件(运算器和控制器)集中做在一块集成电路上的一个独立芯片。

第二章 MCS-51系列单片机结构与工作

第二章 MCS-51系列单片机结构与工作

• （1）地址总线（AB）：地址总线为16位，可寻址范围为 216=64KB。16位地址总线由并口P0经地址锁存器提供低8位地址 （A0至A7）；并口P2直接提供高8位地址（A8至A15）。由于P0口 还要作数据总线，只能分时用作低8位地址线，所以P0输出的低8位 地址必须用锁存器锁存。锁存器的锁存控制信号为ALE输出信号。P2 口具有输出锁存功能，所以不需外加锁存器。 • （2）数据总线（DB）：数据总线为8位，由并口P0提供，用于单片 机与外部存储器和I/O设备之间传送数据。P0口为三态双向口，可以 进行双方向的数据传送。 • （3）控制总线（CB）：由并口P3的第二功能状态和4根独立控制线 RESET、EA、ALE、PSEN组成。
2.3.1运算器 2.3.1运算器
• 4．程序状态字寄存器PSW • 程序状态字寄存器PSW是8位寄存器，用来存储当前指令执行后的状 态，便于程序查询和判别。程序状态字寄存器各位的定义如表2-2。
• （1）进位标志位C：又名CY，在加法和减法运算时， 表示运算结果 最高位的进位或借位情况。
2.3.1运算器 2.3.1运算器
2.2.1 MCS-51系列单片机的引脚与功能 MCS-51系列单片机的引脚与功能
• （8）XTAL2（18脚）：片内振荡电路反向放大器的输出端，采用外 部时钟时该引脚为振荡信号的输入端。 • （9）P0口：P0.0～P0.7依次为第39～32脚，P0口除了可以作普通 的双向I/O口使用外，也可以在访问外部存储器时用作低8位地址线和 数据总线。 • （10）P1口：P1.0～P1.7依次为第1～8脚，P1口是带内部上拉电 阻的双向I/O口，向P1口写入“1” 时，P1口被内部上拉为高电平， 可用作输入口。当作为输出脚时，被外部拉低的P1口会因为内部上拉 电阻的存在而输出电流。
51系列单片机指令系统

51系列单片机指令系统


MOV DPTR，#1000H MOVX A，@DPTR INC DPTR, MOVX @DPTR,A 7、程序存储器向累加器A传送指令 MOVC A，@A+DPTR MOV DPTR，#100H MOV A，R0 MOVC A，@A+DPTR ORG 0100H. DB 0,1,4,9,16,25 8、堆栈操作指令 PUSH direct POP direct 第一条指令称之为入栈指令，就是将direct中的内容 送入堆栈中，第二条指令称之为弹出指令，就是将堆栈 中的内容送回到direct中。
位寻址时，操作数是二进制数的某一位，其位地 址出现在指令中，例如指令 • SETB bit ；(bit) ← l • 51系列单片机可用于位寻址的空间是内部RAM的可 位寻址区和SFR区中的字节地址可以被8整除(即地址以 “0”或“8”结尾)的寄存器所占空间，寻址方式如表 2－2所示。
表2-2 寻址方式一览表
寻 址 方 式
寻 址 范 围
R0－R7 ，DPTR ACC，B，C（CY位）
内部RAM 00H-7FH 特殊功能寄存器 80H-FFH 内部RAM位寻址区 (20H-2FH): 位地址00H-7FH 可寻址的特殊功能寄存器: 位地址 80H－F7H 以数据指针表示操作数 内部RAM 00H-7FH 外部RAM或I/O端口 00H-FFH / 0000H-FFFFH
图2-3 寄存器间接寻址
图2-4 立即寻址
4、立即寻址
•
立即寻址时，指令中直接给出操作数。例如指令 MOV A，#76H ；数据76H送累加器 A。 • 立即数寻址过程如图2-4所示。
5、变址寻址
•
变址寻址时，指定的变址寄存器的内容与指令中 给出的偏移量相加，所得的结果作为操作数的地址。 例如指令MOVC A， @A+DPTR ；((A)+(DPTR))送 A。变址寻址过程如图2－5所示。 不论用DPTR或PC作为基址指针，变址寻址方式都 只适用于51系列单片机的程序存储器，通常用于读取 数据表也就是将程序存储器中的数送入A中。因此也称 为查表指令，常用此指令来查一个已做好在程序存储 器中的表格，这条指令采用变址寻址。

第二章.MCS-51单片机结构和原理


* 由于T1的作用，不需外接上拉电阻。
②输入数据
类似于读引线
控制：C=0，MUX下通，与门4输出为0。T1截止，预臵Q=1， T2截止。 P0.X→三态门2→内总线
二、P1口
通用8位准双向端口。 ⑴ 输出：Q→FET（反相）→P1.X
* 有内部上拉电阻，不必外接。
⑵ 输入： 读引线：预臵Q=1，FET截止，P1.X→下三态门→内部总线 读锁存器：Q→上三态门→内部总线
3
ATmega8 RISC,SPEED,power,a/d,spi,i2c,uart,pwm,内时钟 C8051F310 debug,speed,power,ram,外设 PIC16F87X 指令，存储器，外设，a/d
MC68HC908JB16 i/o,usb,mul&div
ADuC812 12bit a/d 凌阳SPCE061A
㈢.P2.0－P2.7：P2端口
⑴.无外存：通用准8位双向I／O口（有内部上拉电阻）
⑵.有外存：地址总线高8位
*EPROM编程时，接收地址高8位
㈣.P3.0－3.7：P3端口
⑴.通用8位准双向I／O口（有内部上拉电阻）
⑵.专用功能：
串行口： P3.0－RXD，接收 P3.1－TXD， 发送 中断申请：P3.2－ INT0 P3.3－INT1 CTC： P3.4－T0 ， CTC0时钟输入 P3.5－T1 ， CTC1时钟输入 读写控制： P3.6－ WR， 外部RAM写 P3.7－ RD， 外部RAM读.
三. I／O接口电路：
并行口：4个8位端口 P0－P3，32根I／O线 串行口：1个
四．CTC：
16位CTC 2个／3个（52）
五.中断功能：

第二章 MCS-51单片机的基本结构


程序存储器 4K/8K
数据存储器 128/256B
2/3×16位 定时器/计数器
CPU
64KB 总线 扩展控制器 内中断 外中断
返回小结
可编程I/O
可编程全双工 串行口 串行通信
控制
并行口
返回
8XX51单片机 内部结构图
RAM地 址寄存 器
P0.0-P0.7 P2.0-P2.7 P0驱动器 P2驱动器 P0锁存器 P2锁存器
2.1.2 80C51系列
80C51 是 MCS-51 系列中 CHMOS 工艺的一个典 型品种 ；其它厂商以8051为基核开发出的CMOS 工艺单片机产品统称为 80C51 系列。当前常用的 80C51系列单片机主要产品有：
﹡ Intel的：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、 87C52等； ﹡ ATMEL的：89C51、89C52、89C2051等； ﹡ Philips、华邦、Dallas、Siemens(Infineon)等公司 的许多产品 。
（3）在功能上，该系列单片机有基本型 和增强型两大类：
基本型： 8051/8751/8031 80C51/87C51/80C31 89S51
增强型： 8052/8752/8032 80C52/87C该系 列 单 片 机 有 三 种 形 式 ， 即 掩 膜 ROM 、 EPROM和ROMLess(无片内程序存储器)。如：
加1、减1、比较、BCD码十进制调整等
逻辑运算：与、或、异或、求反、循环等逻辑操作 位操作：内部有布尔处理器，它以进位标志位C为位累
加器，用来处理位操作。可对位置 “1”、对位清零 、 位判断等。
操作结果的状态信息送至状态寄存PSW。
运算器由算数/逻辑运算单元ALU、累加器 ACC、寄存器B、暂存器1、暂存器2、程序状 态寄存器PSW组成。

《单片机原理与接口技术》第2章 MCS-51单片机的基本结构

高等职业教育 计算机类课程规划教材
大连理工大学出版社
第2章
MCS-51单片机的基本结构 MCS-51单片机的基本结构
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 单片机内部组成及引脚功能 中央处理器 MCS-51单片机的存储结构 MCS-51单片机的存储结构 输入/ 输入/输出端口 时钟电路与时序 单片机工作过程 MCSMCS-51 单片机工作方式 MCSMCS-51 单片机的最小应用系统
8051/8751 都共有64KB程序存储器空间，片内 ROM/EPROM的容量为 4KB，地址为0000H～0FFFH; 片外最多可扩展至64KB的ROM/EPROM，地址 为1000H～FFFFH，片内外是统一编址的。 当引脚EA接高电平时，8051的PC在0000H～0FFFH范围内执行片内ROM 中的程序; 当指令超过0FFFH时，就自动转向片外ROM取指令。 当EA接低电平时，8051片内ROM不起作用，CPU只能从片外ROM/EPROM 中取指令。对于8031芯片，因其片内无ROM，故应使EA接低电平，这样才 能直接从外部扩展的EPROM中取指令。 3.程序运行的入口地址 3.程序运行的入口地址 实际应用时，程序存储器的容量由用户根据需要扩展，而程序地址 空间原则上也可由用户任意安排，但程序最初运行的入口地址是固定的, 用户不能更改。
MCS-51系列单片机的内部结构 图2-1 MCS-51系列单片机的内部结构
MSC-51系列单片机内部结构简化框图 图2-2 MSC-51系列单片机内部结为21个）特殊功能寄存器SFR （5）4个8位并行输入输出I/O接口 （6）1个串行I/O接口，完成单片机与其他微机之间的串行通信。 （7）2个（MCS-52子系列为3个）16位定时器/计数器T0、T1。

单片机原理及接口技术部分习题与参考答案

《单片机原理及接口技术（修订本）》部分习题与参考答案第1章绪论1-2 什么叫单片机一个完整的单片机芯片至少有哪些部件答：将微处理器（CPU）、存储器、定时/计数器及输入输出接口电路等部件集成在一块集成电路上，称为单片微型计算机，简称单片机。

一个完整的单片机芯片至少有中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、定时/计数器及I/O接口等部件。

1-5 Intel 公司的主要单片机产品分为哪几大系列各系列的区别何在答：Intel公司的MCS-48系列、MCS-51系列、MCS-96系列产品；48系列的单片机在片内集成4位CPU，片内含有多种I/O接口，有的根据不同用途还配有许多专用接口，价格便宜，控制功能强。

51系列的单片机在片内集成8位CPU、片内RAM为128字节，ROM为4K字节，4个并行I/O口、2个16位定时/计数器、串行接口、5个中断源。

96系列单片机CPU为16位，片内RAM为232字节，ROM为8K字节，片内带有高速输入输出部件，多通道10位A/D转换部件，中断处理为8级。

1-6 叙述51子系列与52子系列的区别答：51子系列包含8031/8051/8751三种型号，它们的基本组成、基本性能都相同，都具有一个8位CPU、片内数据存储器RAM128B、2个16位定时／计数器、有5个中断源，一个全双工串行接口，它们之间的区别在于片内程序存储器配置：8031片内没有ROM，使用时需在片外接EPROM。

8051片内含有4KB的掩模ROM，其中的程序是生产厂家制作芯片时烧制的。

8751片内含有4KB的EPROM，用户可以先用紫外线擦除器擦除，然后再利用开发机或编程器写入新的程序。

52子系列包含8032/8052/8752三种型号，52子系列与51子系列的区别在于：片内ROM 和RAM的容量比8051子系列各增加一倍，另外，增加了一个定时/计数器和一个中断源。

第2章 MCS-51系列单片机的结构及原理2-2 MCS-51单片机的引脚有何功能在使用8031时如何接法使用8751时如何接法答：引脚是片内外程序存储器的选择信号。

第2章 MCS-51系列单片机的结构及原理


2.3 引脚功能——封装形式
40P6-PDIP
单 片 机 技 术
2.3 引脚功能——引脚含义
P1. 0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST RXD/ P3. 0 TXD/ P3.1 INT0/ P3.2 INT1/ P3.3 T0/ P3.4 T1/ P3.5 WR/ P3.6 RD/ P3.7 XTAL2 XTAL1 VSS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 24 22 21 VCC P0. 0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA ALE PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0
2mcs51系列单片机的内部总体结构88微处理器运算部件b数据存储器ramp0口p2口程序存储器特殊功特殊功能寄存器sfrromepromvccvss图21mcs51单片机的基本结构控制部件p1口p3口串行口定时计数器中断系统88xtal1xtal2psenaleeareset端口0驱动器端口2驱动器ram地址锁存器ram1288端口0锁存器端口2锁存器rom4k8b寄存器程序地址寄存器缓冲器寄存器vcc5vvss堆栈指针spacctmp2tmp1p00p07p20p27图22mcs51片内总体结构框图rstpc1寄存器pcdptr指针p10p17psw端口3锁存器端口1锁存器端口1驱动器端口3驱动器scontl0tmodth1iepconth0sbuftxrx中断串行口和定时器逻辑tcontl1iposcp30p37alepsenxtal2xtal1alu指令寄存器定时与控制指令译码器返回本节2

第二章 MCS-51 单片机基本知识


CPU
特殊功能寄存器SFR 特殊功能寄存器 （Special Function Register） ）
MCS-51单片机的引脚功能 2.1.2 MCS-51单片机的引脚功能
MCS-51单片机芯片共40脚 I/O端口引脚32条 端口引脚32 MCS-51单片机芯片共40脚，I/O端口引脚32条、控制引 单片机芯片共40 电源引脚2 时钟引脚2 如图2 脚4条、电源引脚2条、时钟引脚2条，如图2-1、2-4 所示。 所示
通用I/O I/O口 无片外存储器时，P2口可作通用I/O口使用 口可作通用I/O口使用； ① 通用I/O口：无片外存储器时，P2口可作通用I/O口使用； ② 地址口：在访问外部存储器时，传送ROM/RAM高低8位地址。 地址口：在访问外部存储器时，传送ROM/RAM高低8位地址。 ROM/RAM高低
CPU
算术逻辑单元ALU 算术逻辑单元ALU (Arithmetic Logic Unit) 定时控制器 定时控制器 程序计数器PC 程序计数器PC Counter） （Program Counter） 累加器ACC 累加器ACC (Accumulator) (Accumulator) 程序状态字PSW 程序状态字PSW Word) (Program Status Word) 堆栈指针SP 堆栈指针SP Pointor) (Stack Pointor) 数据指针DPTR 数据指针DPTR Pointer） （Data Pointer） 寄存器B 寄存器B
中央处理单元CPU 2.1.1 中央处理单元CPU
算术逻辑单元ALU 算术逻辑单元ALU (Arithmetic Logic Unit) 加法器 2个暂存器TMP1和TMP2 个暂存器TMP1和 TMP1 布尔处理器 定时控制逻辑 定时控制器 定时控制器 指令寄存器IR 指令寄存器IR (Instruction Register ) 振荡器OSC 振荡器OSC (Oscillator) 特殊功能寄存器 特殊功能寄存器SFR （Special Function Register） ）
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例如：指令 MOV A，#45H 指令机器代码：74 45
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7 生物医学影像中心
• 立即寻址：
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8 生物医学影像中心
2.1.2 直接寻址
• 直接寻址：指令中操作数是存放参与操作的数的地 址
• 寻址空间： 特殊功能寄存器（唯一方式） 内部数据存储器的低128字节位地址
• 偏移量：用机器码表示的相对地址
• • 例如：指令 JC 18H 机器代码：40 16
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16 生物医学影像中心
相对地址 18H 偏移量 16H 正向 负向
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2.1.7 位寻址
• 位寻址：是指对片内RAM的位寻址区和某些可位 寻址的特殊功能寄存器进行位操作的寻址方式。
47H + 2000H
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15 生物医学影像中心
2.1.6 相对寻址
• 寻找下一条要执行的指令的地址，仅用于相对转移 指令中。相对寻址的有效地址为：
•
D = PC + rel
• 式中：有效地址D称为目的地址
PC为当前执行的程序指令地址，称为源地址
• rel是相对地址，它是目的地址与源地址的差值
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5 生物医学影像中心
2.1 寻址方式
• 寻址方式：指令中操作数提供的方式
• MCS-51的七种寻址方式：
•
立即寻址
•
直接寻址
•
寄存器寻址
•
寄存器间接寻址
•
变址寻址
•
相对寻址
•
位寻址
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6 生物医学影像中心
2.1.1 立即寻址
• 立即寻址（双字节指令）：指令中操作数的值就 是直接参与操作的数，称“立即数”，‘#’表示。
• (3)具有丰富的位操作类指令。可对内部数据RAM 和特殊功能寄存器中的各位进行多种形式的位操作。
•：
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3 生物医学影像中心
• MCS—51系列单片机的指令格式为
• • • • •
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操作符 目的操作数，源操作数 格式（字节表示：单、双、三） 操作码：操作的编码（第一字节） 操作数：参与操作的数据和地址（第二、三字节） 功能：操作码指明执行什么性质和类型的操作；
• 位地址与字节地址表示相同，依靠操作码来区别是 位操作还是字节操作。
• 例如：指令 SETB 3AH
•
机器代码：D2 3A
• 位地址3AH是片内RAM中27H单元的第2位，指令 执行后，3AH这一位被置为1。若 (27H)=00000000B，则指令执行后
(27H)=00000100B
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个字节 • 堆栈指针SP可寻址：堆栈 • 数据指针DPTR可寻址：片外64K数据存储器
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• 例如：指令 MOV A，@R0
•
机器代码：1110 0110
• R0中存放5EH。5EH是片内的一个存储单元，该存储
• 单元的内容为78H，执行指令后，78H传给累加器A。
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2.1.4 寄存器间接寻址
• 寄存器间接寻址：指定寄存器中存放的不是操作 数本身，而是一个地址，该地址所指定的存储单元 的内容作为操作的数。
• 可用的寄存器：R0和R1、SP、数据指针DPTR • 寻址空间： • R0和R1可寻址：片内低128个字节或片外低256
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2.1.5 变址寻址
• 以程序计数器PC或数据指针DPTR作为基址寄存器， 累加器A作为变址寄存器
• 用于读程序存储器(查表操作)
• 操作的数的有效地址为：
•
有效地址 = 基址寄存器 + A
•
MOVC
A，@A+DPTR
•
MOVC
A，@A+PC
•
PC：256字节
• M951系列单片机的指令，可分成数据传送与交换、 算术运算、逻辑运算与循环、子程序调用与转移、 位操作和CPU控制等6个类型。它有如下3个特点：
• (1)指令执行时间快。大多数指令执行时间为1个 机器周期，少数指令(45条)为2个机器周期，仅乘 除2条指令为4个机器周期。
• (2)指令短。大多数为l一2字节，少数为3个字节。
•
DPTR：64K
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• 例如：指令 MOVC A，@A+DPTR
•
机器代码：93
• 设累加器A=47H，DPTR=2000H，(2047H)=5CH， 指令执行后，A=5CH
程序存储器
2030H
.
.
.
A
2047H 5C
5C(47)
SFR DPH 20 DPL 00
• 例如：指令 MOV A，45H
•
指令代码：E5 45
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• 直接寻址
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2.1.3 寄存器寻址
• 寄存器寻址：指定寄存器的内容为所操作的数。
• 寻址空间：R0~R7和A，B，DPTR，CY
• 例如：指令
MOV A，R3
•
指令代码：EB
第二章 51系列单片机的指令系统
华中科技大学
生命科学与技术学院
生物医学影像中心
张智
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• 概述 • 第一节 • 第二节 • 第三节 • 第四节 • 第五节 • 第六节
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寻址方式 数据传送与交换指令 算术运算和逻辑运算指令 控制转移指令 位操作指令 伪指令
2 生物医学影像中心
明确参加操作的数据或数据所在的地址； 指定操作结果存放的地址； 指定下一条指令的地址。
4 生物医学影像中心
• Rn：当前工作寄存器组中的R0—R7(其中n＝0， l，…7）。
• Ri： 当前工作寄存器组中的R0，R1(其中i＝0，1)。 • dir： 8位直接字节地址(片内RAM和SFR地址)。 • #data： 8位立即数。 • #data16： 16位地址数。 • addrl6： 16位地址值。 • addr1l： 11位地址值。 • bit：位地址(在位地址空间中)。 • rel： 相对偏移量(为一字节补码)。 • （）： 用于注释中表示存储单元的内容。
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寻址方式对比：
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19 生物医学影像中心
2.2 数据传送与交换指令
2.2.1数据传送与交换指令 A
A
@ A+PC @ A+DPTR
@Ri @DPTR
程序存储器传送
外部数据存储器传送
R0~R7
DIRECT
DP