单片机第3章 AT89S51单片机的指令系统

at89s51单片机简介:AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash 只读程序存储器，器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash 存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。

AT89S51具有如下特点：40个引脚，4k Bytes Flash 片内程序存储器，128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM ），32个外部双向输入/输出（I/O ）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT ）电路，片内时钟振荡器。

Features 功能特性：兼容MCS-51指令系统32个双向I/O 口2个16位可编程定时/计数器全双工UART 串行中断口线2个外部中断源中断唤醒省电模式看门狗（WDT ）电路灵活的ISP 字节和分页编程4k 可反复擦写(>1000次）ISP Flash ROM4.5-5.5V 工作电压时钟频率0-33MHz128x8bit 内部RAM低功耗空闲和省电模式3级加密位软件设置空闲和省电功能双数据寄存器指针英文简介：The AT89S51 is a low-power, high-performance CMOS 8-bit microcontroller with 4K bytes of in-system programmable Flash memory. The device is manufa ctured using Atmel’s high -density nonvolatile memory technology and is compatible with the indus- try-standard 80C51 instruction set and pinout. The on-chip Flash allows the program memory to be reprogrammed in-system or by a conventional nonvolatile memory pro- grammer. By combining a versatile 8-bit CPU with in-system programmable Flash on a monolithic chip, the Atmel AT89S51 is a powerful microcontroller which provides a highly-flexible and cost-effective solution to many embedded control applications.The AT89S51 provides the following standard features: 4K bytes of Flash, 128 bytes of RAM, 32 I/O lines, Watchdog timer, two data pointers, two 16-bit timer/counters, a five- vector two-level interruptarchitecture,a full duplex serial port, on-chip oscillator, and clock circuitry. In addition, the AT89S51 is designed with static logic for operation down to zero frequency and supports two software selectable power saving modes. The Idle Mode stops the CPU while allowing the RAM, timer/counters, serial port, and interrupt system to continue functioning. The Power-down mode saves the RAM con- tents but freezes the oscillator, disabling all other chip functions until the next external interrupt or hardware reset.* Compatible with MCS-51 Products* 4K Bytes of In-System Programmable (ISP) Flash Memory Endurance: 1000 Write/Erase Cycles* 4.0V to 5.5V Operating Range* Fully Static Operation: 0 Hz to 33 MHz* Three-level Program Memory Lock* 128 x 8-bit Internal RAM* 32 Programmable I/O Lines* Two 16-bit Timer/Counters* Six Interrupt Sources* Full Duplex UART Serial Channel* Low-power Idle and Power-down Modes* Interrupt Recovery from Power-down Mode* Watchdog Timer* Dual Data Pointer* Power-off Flag* Fast Programming Time* Flexible ISP Programming (Byte and Page Mode)Ordering Information 订购型号：AT89S51-33AC AT89S51-33JC AT89S51-33PC Preliminary AvailabilityAT89S51与AT89C51的区别AT89S51相对于AT89C51增加的新功能包括：-- 新增加很多功能，性能有了较大提升，价格基本不变，甚至比89C51更低！-- ISP在线编程功能，这个功能的优势在于改写单片机存储器内的程序不需要把芯片从工作环境中剥离。

一、填空题1、A T89S51单片机为8 位单片机，共有40 个引脚。

2、MCS-51系列单片机的典型芯片分别为8031 、8051 、8751 。

3、A T89S51访问片外存储器时，利用ALE 信号锁存来自P0口发出的低8位地址信号。

4、A T89S51的P3口为双功能口。

5、A T89S51内部提供 2 个可编程的16 位定时/计数器，定时器有4 种工作方式。

6、A T89S51有 2 级中断， 5 个中断源。

7、A T89S51的P2 口为高8位地址总线口。

8、设计一个以AT89C51单片机为核心的系统，如果不外扩程序存储器，使其内部4KB闪烁程序存储器有效，则其EA* 引脚应该接+5V9、单片机系统中使用的键盘分为独立式键盘和行列式键盘，其中行列式键盘的按键识别方法有扫描法和线反转法。

10、单片机进行串行通信时，晶振频率最好选择11.0592MHz11、AT89S51复位后，PC与SP的值为分别为0000H 和07H 。

12、关于定时器，若振荡频率为12MHz，在方式2下最大定时时间为256us13、A T89S51单片机的通讯接口有串行和并行两种形式。

在串行通讯中，发送时要把并行数据转换成串行数据。

接收时又需把串行数据转换成并行数据。

14、一个机器周期等于6个状态周期，振荡脉冲2分频后产生的时序信号的周期定义为状态12周期。

15、当使用慢速外设时，最佳的传输方式是中断。

16、MCS-51串行接口有4种工作方式，这可在初始化程序中用软件填写特殊功能寄存器__SCON _加以选择。

二、判断题1、8031与8051的区别在于内部是否有程序存储器。

（√）2、内部RAM的位寻址区，既能位寻址，又可字节寻址。

（√）3、串行口工作方式1的波特率是固定的，为fosc/32。

（×）4、8051单片机中的PC是不可寻址的。

（√）5、MCS-51系统可以没有复位电路。

（×）6、某特殊功能寄存器的字节地址为80H，它即能字节寻址，也能位寻址。

试题 1一、填空题（25 分，每空 1 分）1. AT89S51单片机为位单片机2. MCS-51 系列单片机的典型芯片分别为、、。

3. AT89S51的异步通信口为（单工/半双工/全双工）4. AT89S51有级中断，个中断源5. AT89S51 内部数据存储器的地址范围是，位地址空间的字节地址范围是，对应的位地址范围是，外部数据存储器的最大可扩展容量是。

6. AT89S51单片机指令系统的寻址方式有、_______、_ ___、_ __ __、。

7. 如果(A)=34H ，(R7)=0ABH ，执行XCH A, R7；结果(A)= ，(R7)= 。

8. 82C55 可以扩展个并行口，其中条口线具有位操作功能；9. 当单片机复位时PSW＝H，这时当前的工作寄存器区是区，R4 所对应的存储单元地址为H。

10. 若A 中的内容为67H，那么，P 标志位为。

11. 74LS138是具有3 个输入的译码器芯片，其输出作为片选信号时，最多可以选中片芯片。

二、判断以下指令的正误：（5 分）（1）MOV 28H，@R4；（）（2）INC DPTR；（）（3）DEC DPTR ；（）（4）CLR R0 ；（）（5）MOV T0，#3CF0H；（）三、简答题1. 如果(DPTR)=507BH，(SP)=32H，(30H)=50H，(31H)=5FH，(32H)=3CH,则执行下列指令后：POP DPH;POP DPL;POP SP;则：(DPH)= __ ___；（DPL）=____ ____；（SP）=____ ____；（6 分）2. 采用6MHz 的晶振，定时1ms，用定时器方式0 时的初值应为多少？（请给出计算过程）（6 分）3. 分析下列程序的功能（ 5 分）PUSH ACCPUSH BPOP ACCPOP B四、图为8 段共阴数码管，请写出如下数值的段码。

a b c d e f g hD0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 afbgced h0____ __；1_______ _；2_______ _；3____ _ ；_4______ ；5_____ ；P_____ _；7_______ ；8____ __；C_______；五、简述AT89S51单片机主从结构多机通信原理，设有一台主机与三台从机通信，其中一台从机通信地址号为01H，请叙述主机呼叫从机并向其传送一个字节数据的过程。

AT89S51单片机的硬件结构单片机，作为现代电子技术中的重要角色，在各种智能设备和控制系统中发挥着关键作用。

AT89S51 单片机更是其中的经典代表之一。

要深入理解 AT89S51 单片机的工作原理和应用，就必须先了解它的硬件结构。

AT89S51 单片机主要包含以下几个重要部分：中央处理器（CPU）是单片机的核心。

它负责控制和协调各个部件的工作，执行指令，进行算术和逻辑运算。

就像人的大脑一样，指挥着整个系统的运行。

AT89S51 的 CPU 具有较高的处理能力，能够快速响应各种任务需求。

存储器是单片机用于存储数据和程序的地方。

AT89S51 单片机的存储器包括程序存储器和数据存储器。

程序存储器用于存放单片机运行所需的程序代码，通常是只读的，以确保程序的稳定性和安全性。

而数据存储器则用于存储运行过程中的临时数据、变量等。

这就好比我们的书架和书桌，书架上存放着固定的书籍（程序），书桌则用于处理当前正在使用的纸张和文具（数据）。

AT89S51 单片机的输入/输出（I/O）端口也是其重要的组成部分。

这些端口可以与外部设备进行连接和通信，实现数据的输入和输出。

例如，通过 I/O 端口可以连接传感器来获取外部环境的信息，也可以连接执行器来控制外部设备的动作。

想象一下，这些端口就像是房屋的门窗，是与外界交流的通道。

此外，还有定时器/计数器。

定时器用于产生精确的定时信号，常用于定时控制、延时等操作。

计数器则用于对外部脉冲进行计数。

比如说，我们可以用定时器来控制一盏灯每隔一定时间闪烁一次，用计数器来统计某个事件发生的次数。

中断系统是 AT89S51 单片机的另一个关键部分。

当中断事件发生时，单片机能够暂停当前正在执行的任务，转而去处理更紧急的中断任务，处理完成后再返回原来的任务继续执行。

这就好像我们正在做一件事情时，突然有更紧急的事情需要处理，我们会先放下手头的工作去处理紧急事务，然后再回来继续之前的工作。

在 AT89S51 单片机中，时钟电路也不可或缺。

第1章单片机概述参考答案1．答：微控制器，嵌入式控制器2．答：CPU、存储器、I/O口、总线3．答：C4．答：B5．答：微处理器、微处理机和CPU它们都是中央处理器的不同称谓，微处理器芯片本身不是计算机。

而微计算机、单片机它们都是一个完整的计算机系统，单片机是集成在一个芯片上的用于测控目的的单片微计算机。

嵌入式处理器一般意义上讲，是指嵌入系统的单片机、DSP、嵌入式微处理器。

目前多把嵌入式处理器多指嵌入式微处理器，例如ARM7、ARM9等。

嵌入式微处理器相当于通用计算机中的CPU。

与单片机相比，单片机本身（或稍加扩展）就是一个小的计算机系统，可独立运行，具有完整的功能。

而嵌入式微处理器仅仅相当于单片机中的中央处理器。

为了满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器虽然在功能上和标准微处理器基本是一样的，但在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。

6．答：MCS-51系列单片机的基本型芯片分别：8031、8051和8071。

它们的差别是在片内程序存储器上。

8031无片内程序存储器、8051片内有4K字节的程序存储器ROM，而8751片内有集成有4K字节的程序存储器EPROM。

7．答：因为MCS-51系列单片机中的“MCS”是Intel公司生产的单片机的系列符号，而51系列单片机是指世界各个厂家生产的所有与8051的内核结构、指令系统兼容的单片机。

8．答：相当于MCS-51系列中的87C51，只不过是AT89S51芯片内的4K字节Flash存储器取代了87C51片内的4K字节的EPROM。

9．单片机体积小、价格低且易于掌握和普及，很容易嵌入到各种通用目的的系统中，实现各种方式的检测和控制。

单片机在嵌入式处理器市场占有率最高，最大特点是价格低，体积小。

DSP是一种非常擅长于高速实现各种数字信号处理运算（如数字滤波、FFT、频谱分析等）的嵌入式处理器。

由于对其硬件结构和指令进行了特殊设计，使其能够高速完成各种复杂的数字信号处理算法。

单片机第3章 AT89S51单片机的指令系统在单片机的世界里，指令系统就像是指挥单片机工作的“语言”，它决定了单片机能够完成哪些任务以及如何高效地完成这些任务。

AT89S51 单片机的指令系统丰富多样，为我们实现各种功能提供了强大的支持。

首先，让我们来了解一下指令的基本格式。

AT89S51 单片机的指令通常由操作码和操作数两部分组成。

操作码指明了要执行的操作，比如加法、减法、数据传送等；操作数则提供了操作所需的具体数据或者数据的地址。

AT89S51 单片机的指令可以分为数据传送类指令、算术运算类指令、逻辑运算类指令、控制转移类指令等几大类。

数据传送类指令是最为基础和常用的指令之一。

比如 MOV 指令，它可以实现将一个数据从一个位置传送到另一个位置。

例如 MOV A,50H ，就是将十六进制数 50H 传送到累加器 A 中。

算术运算类指令用于进行加、减、乘、除等运算。

例如 ADD A, R0 ，就是将累加器 A 的内容和寄存器 R0 的内容相加，结果存放在累加器A 中。

逻辑运算类指令则用于对数据进行与、或、异或等逻辑操作。

比如ANL A, 0FH ，就是将累加器 A 的内容和十六进制数 0FH 进行与运算。

控制转移类指令在程序的流程控制中起着关键作用。

比如JZ label ，如果累加器 A 的内容为 0 ，则程序跳转到指定的 label 处执行。

在实际编程中，我们需要根据具体的需求灵活运用这些指令。

比如，当我们要实现一个简单的加法运算时，可以使用算术运算类指令；当需要在不同的程序段之间跳转时，就需要用到控制转移类指令。

为了更好地理解和运用 AT89S51 单片机的指令系统，我们还需要了解一些指令的执行周期和寻址方式。

指令的执行周期决定了指令执行的速度。

不同的指令执行周期可能不同，这会影响程序的运行效率。

而寻址方式则决定了如何获取操作数。

AT89S51 单片机支持直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、立即寻址等多种寻址方式。

AT89S51中文资料AT89S51是美国ATMEL公司生产的低功耗，高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可系统编程的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准8051指令系统及引脚。

它集Flash 程序存储器既可在线编程（ISP）也可用传统方法进行编程及通用8位微处理器于单片芯片中，ATMEL公司的功能强大，低价位AT89S51单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。

主要性能参数：·与MCS-51产品指令系统完全兼容·4k字节在系统编程（ISP）Flash闪速存储器·1000次擦写周期·4.0－5.5V的工作电压范围·全静态工作模式：0Hz－33MHz·三级程序加密锁·128×8字节内部RAM·32个可编程I／O口线·2个16位定时／计数器·6个中断源·全双工串行UART通道·低功耗空闲和掉电模式·中断可从空闲模唤醒系统·看门狗（WDT）及双数据指针·掉电标识和快速编程特性·灵活的在系统编程（ISP字节或页写模式）功能特性概述：AT89S51 提供以下标准功能：4k 字节Flash 闪速存储器，128字节内部RAM，32个I／O 口线，看门狗（WDT），两个数据指针，两个16 位定时／计数器，一个5 向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。

同时，AT89S51可降至0Hz的静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。

空闲方式停止CPU 的工作，但允许RAM，定时／计数器，串行通信口及中断系统继续工作。

掉电方式保存RAM 中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。

AT89S51方框图引脚功能说明·Vcc：电源电压·GND：地·P0口：P0口是一组8位漏极开路型双向I／0口，也即地址／数据总线复用口。

单片机原理及应用模拟试题1一、填空题1、AT89S51内部数据存储器的地址范围是，位地址空间的字节地址范围是，对应的位地址范围是，外部数据存储器的最大可扩展容量是。

2、AT89S51单片机指令系统的寻址方式有、_______、_ ___、_ __ __、。

3、如果(A)=34H，(R7)=0ABH，执行XCH A, R7；结果(A)= ，(R7)= 。

4. 82C55可以扩展个并行口，其中条口线具有位操作功能；5、当单片机复位时PSW＝ H，这时当前的工作寄存器区是区，R4所对应的存储单元地址为 H。

6、若A中的内容为67H，那么，P标志位为。

7、74LS138是具有3个输入的译码器芯片，其输出作为片选信号时，最多可以选中片芯片。

二、简答题1、如果(DPTR)=507BH，(SP)=32H，(30H)=50H，(31H)=5FH，(32H)=3CH,则执行下列指令后：POP DPH;POP DPL;则：(DPH)= __ ___；（DPL）=____ ____；（SP）=____ ____；2、采用6MHz的晶振，定时1ms，用定时器方式1时的初值应为多少（请给出计算过程）3、分析下列程序的功能PUSH ACCPUSH BPOP ACCPOP B三、图为8段共阴数码管，请写出如下数值的段码。

bc fh0____ __；1_______ _；2_______ _；3____ _ ；_4______ ；5_____ ；P_____ _；7_______ ；8____ __；C_______；四、简述一种多外部中断源系统的设计方法。

(给出图)五、简述行列式扫描键盘的工作原理。

六、请回答：1、下图中外部扩展的数据存储器容量是多少2、三片6264的地址范围分别是多少(地址线未用到的位填1)3、若外部程序存储器已扩展（未画出），请编写程序，要求：（1）将30H~3FH中的内容送入6264 1# 的前16个单元中；（2）将6264 2# 的前32个单元的内容送入40H~5FH中；单片机原理及应用模拟试题1参考答案一、填空题1. AT89S51内部数据存储器的地址范围是 00H~7FH ，位地址空间的字节地址范围是 20H~2FH ，对应的位地址范围是00H~7FH ，外部数据存储器的最大可扩展容量是64K 。