第三章 MCS-51系统扩展技术
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MCS-51单片机的系统扩展技术(一)在MCS-51单片机的的内部虽已集成了很多资源,但这类单片机属于一种“通用”的单片机,单片机内部的各种资源都是折衷配置的,如片内程序存储器、数据存储器的容量都不大,并行I/O端口的数量也不很多,此外,在有些应用中,片内定时器、中断、串行口等也显得不足,还有一些功能是基本型MCS-51单片机所没有的,比如A/D转换,D/A转换等等。
实际应用中的要求是各种各样的,如果用到了MCS-51单片机内部所没有资源(如A/D,D/A等),或者单片机内部虽有,但却不够使用的资源,就要根据需要,对单片机进行扩展,以增加所需要的功能。
MCS-51单片机所可能需要扩展的芯片种类非常多,但这里并不面面俱到,主要是通过对外扩程序存储器、数据存储器、I/O接口、A/D和D/A的介绍,使读者熟悉单片机接口的一般方法。
实际上,如果对于这些常规的扩展芯片能够熟练地掌握和应用,并能理解其扩展的原理,拿到任何一块需要扩展的芯片,只要有这块芯片的数据手册或接口时序之类的资料,就能自行设计芯片的接口电路部份。
1.MCS-51单片机扩展的原理MCS-51单片机被设计成具有通用计算机那样的外部总线结构,所以用MCS-51单片机进行扩展很方便,下面首先了解片外总线的工作原理。
1.1 片外总线结构图1是单片机的三总线结构示意图,一般芯片的引脚都很多,要进行扩展,直接的问题是各种芯片如何与单片机连接。
MCS-51系列单片机采用“总线”的方法进行扩展。
所谓总线,实际上就是连接系统中主机与各扩展部件的一组公共信号线。
各个外围功能芯片通过三组总线与单片机相连。
这三组总线分别是地址总线、数据总线和控制总线,下面分别介绍。
(1)数据总线(DB):用于外围芯片和单片机之间进行数据传递,比如将外部存储器中的数据送到单片机的内部,或者将单片机中的数据送到外部的D/A转换器。
在51单片机中,数据的传递是用8根线同时进行的,也就是51单片机的数据总线的宽度是8位,这8根线就被称之为数据总线。
第3章MCS-51单片机指令系统3.1概述3.1.1指令格式3.1.2指令的三种表示形式3.1.3指令的字节数1. 单字节指令(49条)图3-1 MOVA,Rn指令的格式2单片机原理及其接口技术(第2版)2. 双字节指令(46条)3. 三字节指令(16条)3.1.4指令的分类1. 数据传送指令(28条)2. 算术运算指令(24条)3. 逻辑操作和环移指令(25条)4. 控制转移指令(17条)5. 位操作指令(17条)3.1.5指令系统综述1. 指令系统中所用符号的说明2. 指令对标志位的影响3.2寻址方式3.2.1寄存器寻址图3-2寄存器寻址示意图单片机原理及其接口技术(第2版) 3 3.2.2直接寻址图3-3直接寻址示意图3.2.3立即寻址3.2.4寄存器间址图3-4寄存器间址寻址示意图3.2.5变址寻址图3-5变址寻址示意图4单片机原理及其接口技术(第2版)3.2.6相对寻址图3-6相对寻址示意图3.2.7位寻址3.3数据传送指令3.3.1内部数据传送指令(15条)1. 立即寻址型传送指令2. 直接寻址型传送指令3. 寄存器寻址型传送指令4. 寄存器间址型传送指令5. 内部数据传送指令的使用图3-7 8×C552/8051指令的数据传送方式单片机原理及其接口技术(第2版) 5 3.3.2外部数据传送指令(7条)1. 16位数传送指令2. 外部ROM的字节传送指令图3-8 0~9平方值表3. 外部RAM的字节传送指令3.3.3堆栈操作指令(2条)图3-9例3.8的堆栈变化示意图6单片机原理及其接口技术(第2版)3.3.4数据交换指令(4条)3.4算术与逻辑运算和移位指令3.4.1算术运算指令(24条)1. 加法指令2. 减法指令3. 十进制调整指令4. 乘法和除法指令3.4.2逻辑运算指令(20条)1. 逻辑与运算指令2. 逻辑或指令3. 逻辑异或指令4. 累加器清零和取反指令3.4.3移位指令(5条)单片机原理及其接口技术(第2版)7图3-10例3.26附图3.5控制转移和位操作指令3.5.1控制转移指令(17条)1. 无条件转移指令图3-11 AJMP指令转移范围8单片机原理及其接口技术(第2版)图3-12例3.29附图图3-13带符号数的比较方法3. 子程序调用和返回指令图3-14二级子程序嵌套及断点地址存放单片机原理及其接口技术(第2版)9图3-15例3.33附图10单片机原理及其接口技术(第2版)4. 空操作指令3.5.2位操作指令(17条)1. 位传送指令2. 位置位和位清零指令3. 位运算指令4. 位控制转移指令习题与思考题3.1指令通常有哪三种表示形式?各有什么特点?3. 2 MCS-51指令按功能可以分为哪几类?每类指令的作用是什么?3. 3 MCS-51共有哪七种寻址方式?各有什么特点?3. 4指出下列每条指令源操作数的寻址方式和功能。