单片机原理及应用-程耀瑜-2012年

,单片机原理及应用,适用专业：,电子信息类各个专业。,先修课程：,计算机文化基础、高级语言程序设计、电子技术。,教材：,张俊谟,.,单片机中级教程,原理与应用,.,北京航空航天大学出版社,第一章 绪 论,要点：,了解学习该课程的意义、什么是嵌入式系统，什么是单片机、,MCS-51,和,80C51,系列特点及单片机的应用领域。,重点：嵌入式系统概念，,MCS-51,系列单片机各型号之间的区别。,嵌入式,按计算机的非嵌入式和嵌入式应用分为“通用计算机系统,”,和”嵌入式计算机系统“,两大分支。,嵌入式：把,xxx,嵌入到,xxx,系统中。,单片机是典型的，比较简单的嵌入式控制器。,(51,系列，,AVR,系列、其它系列,),以前（,90,年代前）：大型机、小型机、中型机、微型机。,后来：应用为中心分类：通用计算机系统、嵌入式计算机系统（有的也难以称为计算机系统）,嵌入式：实现独立功能的专用计算机系统。使用量远远超过通用系统，键盘、网卡、声卡、显卡、打印机、汽车、仪表。,1.1,什么是单片机,（带一个单片机最小系统板）,CPU + RAM + ROM + T/C,（,定时器,/,计数器）,+ I/O,（,输入,/,输出接口电路）,集成在一个芯片上，这种芯片级的微型计算机称为,微型计算机,或,单片微型计算机,（,single chip microcomputer,）。,特点：一个芯片，且具有微机系统的组成和功能。,微计算机系统概念：微处理器、微计算机和微计算机系统的关系见图,1-1,。,图,1-1,微处理器、微计算机和微计算机系统的关系,单片机的中、英文名称：,单片微型计算机，,single chip microcomputer,微控制器，,microcontroller, micro controller unit,（,MCU,）,嵌入式微控制器，,embedded microcontroller,1.2,单片机的发展,第一阶段（,19761978,年）：低性能单片机的探索阶段。以,Intel,公司的,MCS-48,为代表，采用了单片结构，即在一块芯片内含有,8,位,CPU,、,定时,/,计数器、并行,I/O,口、,RAM,和,ROM,等。主要用于工业领域。,第二阶段（,19781982,年）：高性能单片机阶段，这一类单片机带有串行,I/O,口，,8,位数据线、,16,位地址线可以寻址的范围达到,64K,字节、控制总线、较丰富的指令系统等。这类单片机的应用范围较广，并在不断的改进和发展。,可以把单片机的发展历史划分为四阶段：,第三阶段（,19821992,年）：,16,位单片机阶段。,16,位单片机除,CPU,为,16,位外，片内,RAM,和,ROM,容量进一步增大，实时处理能力更强，体现了微控制器的特征。例如,Intel,公司的,MCS-96,主振频率为,12M,，,片内,RAM,为,232,字节，,ROM,为,8K,字节，中断处理能力为,8,级，片内带有,10,位,A/D,转换器和高速输入,/,输出部件等。,第四阶段（,1993,年,）：百花齐放、专用单片机、微控制器的全面发展阶段，各公司的产品在尽量兼容的同时，向高速、强运算能力、寻址范围大以及小型廉价方面发展。,1.3 MCS-51,和,80C51,系列简介,MCS-51,是指由美国,INTEL,公司生产的一系列单片机的总称，这一系列单片机包括了好些品种，如,8031,，,8051,，,8751,，,8032,，,8052,，,8752,等，其中,8051,是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在,8051,的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用,8051,来称呼,MCS51,系列单片机，而,8031,是前些年在我国最流行的单片机，所以很多场合会看到,8031,的名称。,INTEL,公司将,MCS-51,的核心技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以,8051,为核心的单片机，当然，功能或多或少有些改变，以满足不同的需求，其中,89C51,就是这几年在我国非常流行的单片机，它是由美国,ATMEL,公司开发生产的。,（,1,）,MCS-51,单片机和,8051,、,8031,、,89C51,等的关系,（,2,）介绍,P37,页。注意：,各系列各型号单片机的一些区别和联系,（,3,）几个名词介绍,WDT,，,WATCH DOG TIMER,。,看门狗定时器 。,I,2,C,，,INTEL ICBUS,，,PHILIPS,公司推出的,I,2,C,总线。串行扩展总线技术是新一代单片机技术发展的一个显著特点。目前,I,2,C,总线技术已为许多著名公司所采用，并广泛应用于视频音像系统中。推广,I,2,C,总线技术将有助于提高我国单片机应用水平。,CAN,，,Controller Area Network,。,该总线基于串行通信,ISO11898,标准，其初始协议是为车载数据传输而定义的。如今，,CAN,总线已经广泛应用于移动设备、工业自动化以及汽车领域。,CAN,总线标准包括物理层、数据链路层，其中链路层定义了不同的信息类型、总线访问的仲裁规则及故障检测与故障处理的方式。,CAN,在当今自动控制领域的发展中能发挥重要的作用。,PCA,，,可编程计数器阵列,温度,T,T,0,加温电流,温度,时间,0,图,1-2 PWM,控制原理图,PWM,，,脉冲宽度调制。,1.4,单片机的应用领域,（,1,）家电领域。洗衣机、空调、微波炉、电视机、录象机。,（,2,）办公自动化。打印机、复印机、电话、传真机。,（,3,）商业营销。电子称、收款机、条形码阅读器。,（,4,）工业自动化。机器人、过程控制。,（,5,）智能仪表。,（,6,）汽车电子。,（,7,）航空航天。,等等,1.5,单片机系统的开发,防真器，编程器,1.6,本教程的特点,（,1,）目前各公司生产的单片机品种繁多（,C51,系列、,PIC,系列，,AVR,系列、凌阳系列等），但只要集中学习一种典型的单片机即可掌握其核心，可触类旁通。,（,2,）动手实验。,（,3,）和普通计算机学习方法不同，普通的是应用，主要学软件，硬件基本不学习，单片机必须学习硬件，管脚，功能模块，接口等，因为没有硬件的知识，无法应用。,第二章 单片机的基本结构与工作原理,学时：,4,要点：,单片机的基本组成、引脚功能、结构及特点、存储器结构、工作方式。,重点：,MCS-51,单片机的结构及特点、存储器结构。,2.1,单片机的基本组成（,51,系列）,单片机的结构特征： 将组成计算机的基本部件集成在一块芯片上。,（,1,）中央处理器、并行可编程,I/O,、,可编程串行口、定时器,/,计数器、定时电路及元件。,（,2,）存储器。,两种结构，哈佛结构和普林斯顿结构。,由于单片机“面向控制”的实际应用特点，一般需要较大的程序存储器，因此普遍采用哈佛结构，见图,2-2,随机存储器（,RAM,，,random access memory,），,只读存储器（,ROM,，,read only memory,）,存储器,ROM,片外,ROM,片内,ROM,片内淹膜,ROM,，,一次性的，批量大的场合,片内可编程,ROM,EPROM，2716，2764,E,2,PROM，,2817、2864,EPROM，87C51,E,2,PROM，89C51,RAM,片外,RAM,，,6264,片内,RAM,，,256B,2.2 80 C51,单片机的引脚功能和结构框图,80C51,单片机的引脚功能，参看,P12,图,2-2,，在黑板上边画图边介绍各引脚功能。,注意：,T2,为,80C52,的定时器,/,计数器,2,的计数输入端，,T2EX,为,80C52,的定时器,/,计数器,2,的定时输入端。,80C51,单片机的结构框图，见,P13,图,2-3,。,（,1,）,运算器,。主要由,8,位算术逻辑运算单元,ALU,、,8,位累加器,ACC,（,A,）、,8,位寄存器,B,、,程序状态字寄存器,PSW,、,8,位暂存器,TMP1,和,TMP2,等组成。,（,2,）,控制器,。主要由程序计数器,PC,、,指令寄存器,IR,、,指令译码器,ID,、,堆栈指针,SP,、,数据指针,DPTR,、,时钟发生器及定时控制逻辑等组成。,2.3 80C51 CPU,的结构和特点,2.3.1,中央控制器,1,PC,和,DPTR,（,1,）,参照,P1416,，,举例讲解其结构和特点。,（,2,）它们的差别。,2,指令寄存器,IR,、,指令译码器及控制逻辑,参照,P16,简单介绍。,包括,ALU,、,ACC,、,暂存寄存器、,B,寄存器、,PSW,、,1,ALU,（,参照,P1617,简单讲解）。,2,ACC,（,最频繁使用的寄存器）,（,1,）是,ALU,的输入，又是,ALU,运算结果的存放单元。,（,2,）中转站。,（,3,）有一部分传送指令不经过,ACC,。,3,B,寄存器,2.3.2,运算器,4PSW,CY,AC,F0,RS1,R S0,OV,P,（,1,）,P,，,奇偶标志位。表示,ACC,中为,1,的位数是奇数还是偶数。串行通讯中有用。,（,2,）,OV,，,益出标志,ADD A,，,#DATA,（,或其它）和,SUBB A,，,#DATA,（,或其它）时,即当位,6,向位,7,有进位（借位）而位,7,不向,C,进位（借位）时，或位不,6,向位,7,有进位（借位）而位,7,向,C,进位（借位）时，,OV=1,，,否则,OV=0,。,MUL A,，,B,时，若积,255,，则,OV=1,，,说明,B,中有高,8,位积。,DIV A,，,B,时，若除数为,0,，则,OV=1,。,（,3,）寄存器区选择控制位,RS1,，,RS0,，,在下节讲解。,（,4,）,F0,，,拥护可使用的通用标志位。可实现分支转移。,（,5,）,AC,，,辅助进位标志。低,4,位向高,4,位发生进位或借位时，,AC=1,。,（,6,）,CY,，,进位标志。,2.3.3,时钟电路及,CPU,的工作时序,（,1,）时钟电路见图,2-8,，说明三个输出的作用。,（,2,）画出振荡器电路图,2-9(b),，,讲解以下几点：,（,3,）指令时序，简单讲解。,1,）是电源控制寄存器,PCON,中的一位，低功耗工作方式。,2,）,OSC=1.240MHz,，,C1=C2=12pF,。,作业,P36: 2,，,3,2.4,存储器结构和地址空间,由于单片机“面向控制”的实际应用特点，一般需要较大的程序存储器，因此普遍采用哈佛结构，见,P22,图,2-11,。,2.4.1,程序存储器,80C31,无片内,ROM,，,80C51,有,4K,一次性的淹膜,ROM,，,87C51,有,4K EPROM 89C51,有,4K E2PROM,。,0003H002BH,为中断服务程序入口地址，禁止主程序使用。,2.4.2,数据存储器,2.4.2.1,片内数据存储器,（,1,）片内数据,RAM,区。根据寻址方式不同，可分为以下,4,个区域。,（一）工作寄存器（,00H1FH,）,特点：执行速度最快。其用法见下述程序：,CLR PSW.3,CLR PSW.4,MOV R0，#01H；（00H）=01H,SETB PSW.3,MOV R0，#01H；（08H）=01H,CLR PSW.3,SETB PSW.4,MOV R0，#01H；（10H）=01H,SETB PSW.3,MOV R0，#01H；（18H）=01H,（二）位寻址区,20H2FH,共,16,个字节分别对应,00H7FH,共,128,位。见,P26,表,2-2,。,特点：既可字节寻址，也可位寻址。与,SFR,构成布尔（位）处理器。,例：下面持续执行结果是一样的。,CPL 0DH,MOV A,，,21H,ANL A,，,#00010000B,JZ LB1,ANL 21H,，,#11101111B,SJMP LB2,LB1,：,ORL 21H,，,#00010000B,LB2,：,SJMP $,（三）字节寻址区（,30H7FH,）,注意：,对于,MCS-52,系列单片机，,80HFFH RAM,区只能采用间接寻址方式访问,。讲完,SFR,后举例。,（四）堆栈区,特点：先进后出，进栈时,SP,加,1,，出栈时,SP,减,1,。,功能：调用子程序和中断时保护现场。,系统复位时，,SP=07H,。,使用时要特别小心,。,（,2,）特殊功能寄存器,SFR,高,128,字节中，,51,系列占用了,21,个，,52,系列占用了,26,个，其余访问无效，见,P27,表,2-3,和表,2-4,。,SFR,中低位地址为,0H,和,8H,的特殊功能寄存器，除了有字节寻址能力外，还有,12,个有位寻址能力见,P29,表,2-5,。,52,系列高,128,字节的寻址方式，,128-26 = 102B,。,寄存器间接寻址。,MOV R0,，,#8FH,MOV R0,，,#01H,；对,51,系列是无效的,MOV A,，,R0,；对,51,系列是无效的,MOV R0,，,#80H,MOV R0,，,A,；对,P0,口操作，而非高,52,系,列的,128,字节,2.4.2.2,片外数据存储器,64K,字节。采用,MOVX,指令和,DPTR,、,R0,或,R1,寄存器以间接寻址方式访问。,MOV DPTR,，,#1000H,MOVX DPTR,，,A,MOV DPTR,，,#0029H,MOVX A,，,DPTR,MOV R0,，,#30H,MOVX R0,，,A,；,该指令不能,超过,256B,2.5,布尔,(,位,),处理器（简介）,2.6 80C51,单片机的工作方式,2.6.1,复位,功能：,PC=0000H,，,跳出死机。,复位的影响：,（,1,）,SFR,的状态见,P31,表,2-7,；,（,2,）复位期间，,ALE=1,，。,如,P31,图,2-14(b),的按键复位电路。,2.6.2,程序执行方式,作业,P36:4,，,6,，,9,，,10,2.6.3,低功耗工作方式,两种方式：待机方式和掉电保护方式。介绍,P33,。,2.6.4,编程方式（简单介绍）,第三章,80C51,单片机的指令系统,学时：,6,要点：,指令的分类、格式、寻址方式及寻址空间、指令系统。,重点：,MCS-51,指令系统。,3.1,概述,（,1,）指令分类,111,条指令。按指令功能，,MCS-51,指令系统分为：数据传送,28,条、算术运算,24,条、逻辑运算,25,条、控制转移,17,条、布尔操作,17,条。,（,2,）指令格式,操作码（要完成的操作）,+,操作数（操作对象，数据或地址或符号）。,由于单片机数据是,8,位，字长短，指令是变长的，不是固定长短的。单字节有,49,条、双字节有,45,条、三字节有,17,条。,（,3,）符号（见,P3839,）,3.2,寻址方式和寻址空间,执行任何指令都需要操作数。,寻址方式：在指令中用于说明操作数所在地址的方法。,3.2.1,立即寻址,在指令中直接给出操作数。并在操作数（立即数）前加“,#”,，以与直接寻址中的直接地址相区别。,3.2.2,直接寻址,指令中直接给出存放操作数的单元地址。,MOV A,，,3AH,；,E5 3A,寻址范围：,（,1,）低,128,字节。,（,2,）,SFR,。,MOV A,，,PWS,或,MOV A,，,D0H,。,并不完全是访问,SFR,的唯一方法。,3.2.3,寄存器寻址,指令中将寄存器的内容为作为操作数。,INC R0,；,08,若当前状态为,0,组工 作寄存器且（,R0,）,=01H,，,如图。,寻址范围：,（,1,）,32,个工作寄存器。,（,2,）部分,SFR,。,ACC,、,B,、,DPTR,3.2.4,寄存器间接寻址,在指令中要到寄存器的内容所指的地址中取 操作数。为区别寄存器寻址和寄存器间接寻址，要加“,”,。,若当前状态为,0,组工作寄存器且（,R1,）,=60H,，,则,ANL A,，,R1,；,寻址范围：,（,1,）片内,128,单元。,Ri,（,2,）,片外,64KB,。,MOVX A,，,DPTR,即低,256B,，,MOVX A,，,Ri,（,3,）,堆栈区。,PUSH,、,POP,（以,SP,做间址寄存器）。,如下图,3.2.5,相对寻址,指令中给出的操作数为程序转移的偏移量。为实现程序的相对转移而设立。,偏移量是带符号的,8,位二进制数。,JC 80H,；,40 80,若,C,置位，则转移。,JC 03H,；,40 03,3.2.6,变址寻址,以,DPTR,或,PC,做基址，,ACC,做变址寄存器，以两者形成的,16,位程序存储器地址作为操作数地址。又称基址寄存器,+,变址寄存器间接寻址。,若（,A,）,=54H,、（,DPTR,）,=3F21H,，,则,MOVC A,，,A+DPTR,；,A3,特点：,（,1,）仅对,ROM,进行寻址；,（,2,）三条；,（,3,）单字节；,（,4,）用于查表。,3.2.7,位寻址,1,）片内,RAM,，,20H2FH,，,16,单元，,128,位，地址,00H7FH,。,2,）,部分,SFR,，,11,个，,83,位，,4,种表示。如,PSW,（,字节地址,D0H,，,位地址,D0HD7H,）。,SETB CY；SETB D7H；SETB PSW.7；SETB D0H.7,作业,P62,：,2,，,5,3.3,指令系统,数据传送类指令共,28,条，是将源操作数送到目的操作数。指令执行后，源操作数不变，目的操作数被源操作数取代。,3.3.1,数据传送类指令,3.3.1.1,一般传送类指令,（,1,）以,A,为目的操作数（,4,条,）,MOV A,，,Rn,；（,A,） （,Rn,）,机器,码：,E8HEFH,MOV A,，,direct,；（,A,）（,direct,）,机,器码：,E5H direct,MOV A,，,Ri,；（,A,）（,Ri,）,机器,码：,E6HE7H,MOV A,，,#data,；（,A,）,#data,机器,码：,74H data,（,2,）以,Rn,为目的操作数（,3,条）,MOV,Rn,，,A,；（,Rn,） （,A,）,机器码：,F8HFFH,MOV,Rn,，,direct,；（,Rn,） （,direct,）,机器码：,A8HAFH direct,MOV,Rn,，,#data,；（,Rn,） ,#data,机,器码：,78H7FH XXH,（,3,）以直接地址,direct,为目的操作数（,5,条）,MOV direct,，,A,；（,direct,） （,A,）,机器码：,F5H direct,MOV direct,，,Rn,；（,direct,） （,Rn,）,机器码：,88H8FH direct,MOV direct,，,direct,；（,direct2,）,（,direct1,）,机器码：,85H direct1 direct2,MOV direct,，,Ri,；（,direct,） （,A,）,机器码：,86H87H direct,MOV direct,，,#data,；（,direct,） ,#data,机器码：,75H direct data,（,4,）以间接寻址寄存器,Ri,为目的操作数（,3,条）,MOV ,Ri,，,A,；（,Ri,） （,A,）,机,器码：,F6HF7H,MOV ,Ri,，,direct,；（,Ri,） （,direct,）,机器码：,A6HA7H direct,MOV ,Ri,，,#data,；（,Ri,） ,#data,机,器码：,76H77H data,表,3-2,一般传送指令传送数据关系,下面程序是错误的：,MOV R1,，,R2,；,MOV ,Ri,，,R7,；,3.3.1.2,目的地址传送指令,MOV DPTR,，,#data16,；,机器码：,90H data158 data70,3.3.1.3,累加器,传送指令,（,1,）字节交换指令,XCH,XCH A,，,Rn,XCH A,，,direct,XCH A,，,Ri,（,2,）,半字节交换指令,XCHD,XCHD A,，,Ri,（,3,）,A,与片外,RAM,传送指令,MOVX,MOVX A,，,DPTR,；,MOVX DPTR,，,A,；,MOVX A,，,Ri,；,MOVX ,Ri,，,A,；,（,4,）,A,与,ROM,传送或查找表指令,MOVC,MOVC A,，,A+DPTR,；,MOVC A,，,A+PC,；,3.3.1.4,栈操作指令,PUSH direct,；,POPdirect,；,例,3.1,将片内,RAM 30H,单元与,40H,单元中的内容互换。,方法,1,（直接地址传送法）：方法,2,（间接地址传送法）：,MOV31H,，,30H MOVR0,，,#40H,MOV30H,，,40H MOVR1,，,#30H,MOV40H,，,31H MOVA,，,R0,SJMP$ MOVB,，,R1,MOVR1,，,A,MOVR0,，,B,SJMP$,方法,3,（字节交换 方法,4,（堆栈传送,传送法） ： 法）：,MOVA,，,30H PUSH30H,XCHA,，,40H PUSH40H,MOV30H,，,A POP 30H,SJMP$ POP 40H,SJMP$,3.3.2,算术运算类指令（,24,条）,表,3-3,算术运算类指令中的源操作数,表,3-4,加,1,和减,1,指令中的源操作对象,3.3.2.1,加法指令,（,1,）加法指令,ADD A,，,Rn,；（,A,） （,A,）,+,（,Rn,）,ADD A,，,direct,；（,A,） （,A,）,+,（,direct,）,ADD A,，,Ri,；（,A,） （,A,）,+,（,Ri,）,ADD A,，,#data,；（,A,） （,A,）,+ #data,这类指令影响,CY,、,AC,、,OV,、,P,标志位。,（,2,）带进位加指令,ADDC A,，,Rn,；,A A +,Rn,+ CY,ADDC A,，,direct,；,A A +,（,direct,）,+ CY,ADDC A,，,Ri,；,A A +,（,Ri,）,+ CY,ADDC A,，,#data,；,A A + #data + CY,这类指令影响,CY,、,AC,、,OV,、,P,标志位且多用于多字节加法。,例如，（,R7R6,）,=01F8H,，（,R5R4,）,=0A49H,，,两数相加，结果放在（,R7R6,）,中。,ADD1,：,MOV A,，,R6,ADD A,，,R4,；,A= #41H CY=1,MOV R6,，,A,MOV A,，,R7,ADDC A,，,R5,；,A=#0CH CY=0,MOV R7,，,A,RET,（,3,）加,1,指令,INC A,INC,Rn,INC direct,INC ,Ri,INC DPTR,这类指令不影响,CY,、,AC,、,OV,、,P,标志位。,（,4,）二十进制调整指令,DA A,；对,BCD,码的加法结果进行调整,若（,A03,）,9,或（,AC=1,）,则（,A03,）,+6,（,A03,）,若（,A47,）,9,或（,CY=1,）,则（,A47,）,+6,（,A47,）,例：,A= #56,（,压缩的,BCD,）,=01010110B,，,R3= #67BCD=01100111B,，,CY=1,，,则,ADDC A,，,R3,；,A=#BEH CY=0 AC=0,DA A,；,A=#24H CY=1 AC=1,3.3.2.2,减法指令,（,1,）带借位减指令,SUBB A,，,Rn,；,A A -,Rn,- C,SUBB A,，,direct,；,A A -,（,direct,）,- C,SUBB A,，,Ri,；,A A -,（,Ri,）,- C,SUBB A,，,#data,；,A A - #data C,这类指令影响,CY,、,AC,、,OV,、,P,标志位。注意第一次使用时，将,CY,清零。,例：,CLR C,SUBB A,，,#data,（,2,）减,1,指令,DEC A,；,A A - 1,DEC,Rn,；,Rn,Rn,- 1,DEC direct,；,direct,（,direct,）,- 1,DEC ,Ri,；（,Ri,）（,Ri,）,- 1,这类指令不影响,CY,、,AC,、,OV,、,P,标志位。,3.3.2.3,乘法指令,MUL AB,；,BA AB,A,和,B,中各存放一个,8,位无符号数，指令执行后，,16,位乘积的高,8,位在,B,中，低,8,位存,A,中。结果,255,时，,OV=1,，,反之,OV=0,。,CY,一直为,0,。,3.3.2.4,除法指令,DIV AB,；,A/B,商在,A,中，余数在,B,中,A,和,B,中各存放一个,8,位无符号数，,A,放被除数，,B,放除数。指令执行后，,A,中存放商，,B,中存入余数。若,B=00H,，,则指令执行后,OV=1,，,结果不定。,CY,一直为,0,。,例：将累加器中的二进制数转换为,3,位,BCD,数的子程序，百位存放在,R7,中，十位、个位存放在,R6,中。,MOV B，#64H；A=0EAH（234）,DIV AB；A=02H，B=22H（34）,MOV R7，A；R7=02H,MOV A，#0AH；A=0AH,XCH A，B；A=22H，B=0AH,DIV AB；A=03H，B=04H,SWAP A；A=30H,ADD A，B；A=34H,MOV R6，A；R6=34H,RET,3.3.3,逻辑运算类指令（,25,条）,（,1,）单操作数逻辑运算指令,CLR A,；,不影响标志位,CPL A,；,不影响标志位,RR A,；,不影响标志位,RRC A,；,影响,CY,RL A,；,不影响标志位,RLC A,；,影响,CY,SWAP A,；,不影响标志位,（,2,）双操作数逻辑运算指令（不影响标志位）,注：对端口操作时，为“读,-,修改,-,写”。,如：助记符第一操作数第二操作数,ANLA,，,Rn,ANLA,，,direct,ANLA,，,Ri,ANLA,，,#data,ANLdirect,，,A,ANLdirect,，,#data,ORLA,，,Rn,ORLA,，,direct,ORLA,，,Ri,ORLA,，,#data,ORLdirect,，,A,ORLdirect,，,#data,XRLA,，,Rn,XRLA,，,direct,XRLA,，,Ri,XRLA,，,#data,XRLdirect,，,A,XRLdirect,，,#data,作业,P6263,：,6,8,11,3.3.4,控制转移类指令（,17,条）,（,1,）短（相对）转移指令（范围：,-128B127B,）,SJMP,rel,；,PC PC + 2 +,rel,80H XXH,（,2,）,绝对（短）转移指令（,2k,范围）,AJMPaddr11,；,PC10,0 addr11,机器码：,01H XXH,，,21H XXH,，,41H XXH.,3.3.4.1,无条件转移类指令,（,3,）长转移指令,LJMPaddr16,；,PC addr16 02H XXH XXH,（,4,）,间接（长）转移指令,JMPA+DPTR,；,PC A + DPTR 73H,若,A+DPTRFFFFH,，则,PC=0000H,3.3.4.2,调用和返回指令,（,1,）绝对（短）调用,ACALL addr11,；（,PC,）,（,PC,）,+2,（,SP,）,（,SP,）,+1,（,SP,）,PC70,（,SP,）,（,SP,）,+1,（,SP,）,PC158,（,PC100,）,a100,机器码：,11H XXH,，,31H XXH,，,51H XXH,（,2,）绝对（长）调用,LCALL addr16,；（,PC,）,（,PC,）,+3,（,SP,）,（,SP,）,+1,（,SP,）,PC70,（,SP,）,（,SP,）,+1,（,SP,）,PC158,（,PC150,）,a150,机器码：,12H XXH,（,3,）,子程序返回,RET,；（,PC158,）,（,SP,）,22H,（,SP,）,（,SP,）,-1,（,PC70,）,（,SP,）,（,SP,）,（,SP,）,-1,（,4,）中断返回,RETI,；（,PC158,）,（,SP,）,32H,（,SP,）,（,SP,）,-1,（,PC70,）,（,SP,）,（,SP,）,（,SP,）,-1,3.3.4.3,条件转移指令,（,1,）判零转移指令,JZ,rel,；,A=0,转移,JNZ,rel,；,A,0,转移,（,2,）比较转移指令,特点：不等则转移，,3,字节指令，影响进位标志。,CJNE A,，,direct,，,rel,；若,(A) =(direct),，,则,(PC),(PC)+3,，,(C),0,若,(A) (direct),，则,(PC),(PC)+3+rel,，,(C),0,若,(A) (direct),，则,(PC),(PC)+3+rel,，,(C),1,CJNE A,，,#data,，,rel,CJNE,Rn,，,#data,，,rel,CJNE ,Ri,，,#data,，,rel,3.3.4.4,循环转移指令,DJNZ,Rn,，,rel,；,(,Rn,),(Rn)-1,；若,Rn,=0,，则,(PC),(PC)+2,（,2,字节指令）,；若,Rn,0,，则,(PC),(PC)+2+rel,DJNZ direct,，,rel,；,(,Rn,),(Rn)-1,；若,Rn,=0,，则,(PC),(PC)+3,（,3,字节指令）,；若,Rn,0,，则,(PC),(PC)+3+rel,例：若,f,osc,=12MHz,，,下述程序从,P1.7,口输出,5,个方波，计算周期（查,P236239,附表,2,）。,MOV R2,，,#0AH,；,1,s,PULSE,：,CPL P.7,；,1,s,DJNZ R2,，,PULSE,；,2,s,T=3,s,。,3.3.4.5,空操作指令,NOP,；,00H 1,个机器周期,3.3.5,布尔（位）操作类指令（,17,条）,布尔处理器，,CY,作为累加器。,3.3.5.1,布尔传送指令,MOVC,，,bit,；,C,（,bit,）,MOV bit,，,C,；,bitC,3.3.5.2,布尔状态控制指令,CLRC,；,C0,CLRbit,；（,bit,）,0,SETBC,；,C1,SETBbit,；（,bit,）,1,CPLC,；,C/C,CPLbit,；（,bit,）（,/bit,）,3.3.5.3,布尔逻辑操作指令,ANLC,，,bit,；,CC,（,bit,）,ANLC,，,/bit,；,CC,（,/bit,）,原值不变,ORLC,，,bit,；,CC,（,bit,）,ORLC,，,/bit,；,CC,（,/bit,）,原值不变,3.3.5.4,布尔转移指令,JC,rel,；若,C=1,，,则转移,（,PCPC+2+rel,）；,否则程序顺序执行,JNC,rel,；若,C=0,，,则转移,（,PCPC+2+rel,）；,否则程序顺序执,JB bit,，,rel,；若,(bit)=1,，,则转移,（,PCPC+3+rel,）；,否则程序顺序执行,JNB bit,，,rel,；若,(bit)=0,，,则转移,（,PCPC+3+rel,）；,否则程序顺序执行,JBC bit,，,rel,；若,(bit)=1,，则,PCPC+3+rel,，,（,bit,）,0,；,否则顺序执行,作业,P6364,：,13,，,17,，,25,第四章,80C51,单片机的功能单元,学时：,12,要点及重点：,并行,I/O,接口、定时器,/,计数器、串行接口、中断系统。,4.1,并行,I/O,接口,51,系列单片机有,4,个双向并行的,8,位,I/O,口,P0,P3,，,P0,口为三态双向口，可驱动,8,个,TTL,电路，,P1,、,P2,、,P3,口为准双向口（作为输入时，口线被拉成高电平，故称为准双向口），其负载能力为,4,个,TTL,电路。,4.1.1 P1,口,特点：,（,1,）输出锁存，无条件；,（,2,）输入缓冲，有条件。即先将该口设置为输入状态，先输出,1,；否则会产生严重后果；,（,3,）无高阻悬浮态，不是输入就是输出。,因此称为“准双向口”。,操作：,（,1,）字节操作和位操作（自己看）。,（,2,）读引脚操作和读锁存器操作,读引脚，先输出“,1”,。,MOV A,，,P1,MOV direct,，,P1,读锁存器，“读,-,修改,-,写”指令。,逻辑操作（,ANL,、,ORL,、,XRL,）,和位操作（,JBC,、,CPL,、,SETB,等）。,优点：见,P67,。,4.1.2 P3,口,特点：,（,1,）准双向口。,（,2,）替代功能。,如：,MOVX A,，,R0,；,P3.6,读信号输出,若程序中设置了串行通讯，,P3.0,为输入，不能使用,MOV A,，,P3,（,3,）,输入时，先输出“,1”,。,4.1.3 P2,口,特点：,（,1,）准双向口。,（,2,）可做高,8,位地址线，且有地址锁存。,（,3,）在访问外部,ROM,和,RAM,时，控制信号连通地址端。,（,4,）系统中若有外部,ROM,不能做,I/O,口；若有外部,RAM,，,不宜做,I/O,口。,4.1.4 P0,口,（,1,）地址,/,数据操作,MOVX DPTR,，,A,；,控制,=1,，先出地址，后出数据，要加地址锁存器。,（,2,）,I/O,操作,MOV P0,，,A,；,控制,=0,，,T1,截止，成为漏极开路，输出取决于,D,端。,MOV A,，,P0,；,控制,=0,，,T1,截止，成为漏极开路，先将,D=1,，,T2,截止，高,输入阻抗。,4.2,定时器,/,计数器,4.2.1,概 述,什么叫定时器,/,计数器？,（,1,）,51,系列：,2,个,16,位,T/C,，,T0/P3.4,、,T1/P3.5,，,52,系列：,3,个,6,位,T/C,；,核心加,1,计数器。,（,2,）计数：在,T0/P3.4,端施加一个,0,到,1,的跳变，计数器加,1,。,（,3,）定时：对机器周期或其分频进行计数，从而得到定时。,4.2.2,定时器,/,计数器,T0,、,T1,4.2.2.1,组成,（,1,）,TH0,、,TL0,；,TH1,、,TL1,；,（,2,）,工作方式寄存器,TMOD,、,控制寄存器,TCON,；,（,3,）,时钟分频器；,（,4,）输入,T0,、,T1,、。,4.2.2.2 TMOD,和,TCON,（,1,）工作模式控制寄存器,TMOD,（,89H,，,只能字节寻址，）,（,2,）定时器控制寄存器,TCON,（,88H,，,可字节寻址，也可位寻址）,4.2.2.3,定时器,/,计数器,T0,、,T1,的功能选择,（,1,）定时方式，计数频率为,f,ocs/12,。,（,2,）,计数方式，最高计数频率,f,ocs/24,。,因为在每个,T,的第,5,个状态的第,2,节拍,S5P2,期间采样引脚输入电平，要采一个下降沿（两个,T,），,之后的,S3P1,期间计数值加,1,。,4.2.2.4,定时器,/,计数器,T0,、,T1,的工作方式,（,1,）方式,0,（,13,位计数器，,1FFFH+1,时溢出）,注意：定时器,/,计数器是加,1,计数器，若想计,100,个数时结束，则初值应为,8192-100=8092,。,（,2,）方式,1,（,16,位计数器，,FFFFH+1,时溢出）,（,3,）方式,2,（,8,位计数器，,FFH+1,时溢出，可用于串行口波特率发生器）,（,4,）方式,3,将定时器,/,计数器,T0,分为一个,8,位的定时器,/,计数器和一个,8,位定时器。此时，定时器,/,计数器,T1,仅能做波特率发生器或其它不用中断的地方，也就是说，只有当定时器,/,计数器,T1,做波特率发生器时，定时器,/,计数器,T0,才能选方式,3,。,4.2.3,定时器,/,计数器,T2,（,MCS-52,系列有）,组成：,2,个,8,为计数器,TL2,、,TH2,；,控制寄存器,T2CON,、,T2MOD,；,捕获寄存器,RCAP2L,、,RCAP2H,。,特点：具有自动装载和捕获能力。,输入：,T2,（,P1.0,）,外部计数脉冲，,T2EX,（,P1.1,）,外部控制信号输入。,有兴趣的同学自看,4.2.4,看门狗,ORG 0000H,AJMP MAIN,ORG 0030H,MAIN：MOV A，R1,LCALL DOG,LCALL DOG,DOG,：,ORL PCON,，,#10H,；,允许,T3,重装,MOV T3,，,#156,；,装载定时器时间间隔,RET,4.2.5,定时器,/,计数器的编程和使用,定时,/,计数常数的计算,定时时间：定时,/,计数常数： 注意：方式,0 TCB=TCH+TCL,，,TCH,高,8,位，,TCL,低,5,位。,t=T,C,X(2,L,-TC),定时器,/,计数器的编程步骤：,（,1,）写,TMOD,，,确定,M1,、,M0,、,C/T,、,GATE,；,（,2,）,写时间常数；,（,3,）启动定时或计数器，,TRi,；,（,4,）,定时器中断开放与禁止，,EA,，,ETi,。,例,1,：,MOV TMOD,，,#00H,MOV TH0,，,#0F0H,MOV TL0,，,#0CH,SETB TR0,SETB ET0,SETB EA,AJMP $,ORG 000BH,AJMP INQP,ORG 0050H,INQP: MOV TH0,，,#0F0H,MOV TL0,，,#0CH,CPL P1.0,RETI,例,2,，,3,，,4,教材上例,5,的题意比较模糊，程序也有错误。现将题目改动如下，更能明确地反映编者的原意。,例,5,利用定时器,/,计数器测定图示波形的一个周期长度。,思路：,因为周期较长，利用一个定时器,/,计数器不能完成任务。若,fosc,=6MHz,，,则最大计时长度为,65536*2us=131072us=0.131072s,。,因此采用以下方案：,（,1,）将定时器,/,计数器,0,设置为定时方式，时间为,100ms,，,中断一次使中断次数计数器加,1,。利用控制,T0,的工作。,（,2,）将定时器,/,计数器,1,设置为计数方式，计够,2,次时，使定时器,0,停止工作。,（,3,）定时器,0,的中断次数*,100ms,即为测定的周期。,解：（,1,）定时器,/,计数器,0,的定时常数,TC0=3CB0H,（,2,）,定时器,/,计数器,1,的计数常数,TC1=FFFEH,（,3,）,程序如下：,ORG 0000H,AJMP MAIN,ORG 000BH,AJMP T0,ORG 001BH,AJMP T1,ORG 0030H,MAIN,：,MOV R3,，,#00H,；,定时器,0,中,断次数计数器,SETB P3.2,；将,P3.2,、,P3.5,设置为输入状态,SETB P3.5,MOV TMOD,，,#59H,；,MOV TH0,，,#3CH,MOV TL0,，,#0B0H,MOV TH1,，,#0FFH,MOV TL1,，,#0FEH,SETBF0,；,标志置位,MOV IP,，,#08H,；,T0,中断优先于,T1,中断,SETB ET0,；,允许,T0,中断,SETB ET1,；,允许,T1,中断,SETB EA,；,总中断允许,SETB TR0,；,启动,T0,SETB TR1,；,启动,T1,JB F0,，,$,；,等待,T1,中断,AJMP$,；,R3,乘以,100,即,为周期,T0,：,CLR EA,；,关总中断,MOV TH0,，,#3CH,；,重置初值,MOV TL0,，,#0B0H,INC R3,；,中断一次加,1,SETB EA,；,开总中断,RETI,T1,：,CLR EA,；,关总中断,CLR F0,；,清标志，检测,结束,RETI,END,作业,P111,：,1,，,3,，,6,，,8,4.3,串行接口,4.3.1,硬件结构,串行通信是将数据的各位一位一位地依次传送。适合于计算机之间、计算机与外部设备之间的远距离通信。,串行通信从传输方式分为：单工方式、半双工方式和全双工方式,从接收方式来说，串行通信有异步和同步两种方式：,80C51,中的串行口是一个全双工的异步串行通讯接口，可做,UART,（,通用异步接收和发送器），也可做同步位移寄存器。,（,1,）,UART,串行口的结构,（,2,）状态控制寄存器,SCON,、,控制寄存器,PCON,和串行数据寄存器,SBUF,电源控制寄存器,PCON,，,PCON.7,SMOD,，,SMOD=1,时，方式,1,、,2,和,3,的波特率加倍。,串行数据寄存器,SBUF,，,接收,SBUF,和发送,SBUF,，,地址相同，物理上分离，由指令区分：,MOV SBUF,，,A MOV A,，,SBUF,4.3.2,工作方式,（,1,）方式,0,（,SM1=0,，,SM0=0,）,8,位同步移位积存器，波特率,=,f,osc/12,，,常用于,I/O,口扩展。,如下图,（,2,）方式,1,（,SM1=0,，,SM0=1,）,波特率取决于定时器,/,计数器,T1,或,T2,的溢出率。发送或接收数据一帧信息为,10,位：,1,位起始位（,0,）、,8,位数据位、,1,位停止位（,1,）。,（,1,）,方式,1,发送,方式,1,接收,方式,1,结束一个完整接收过程（数据,SBUF,，,停止位,RB8,，,1,RI,）,的条件：,RI=0,（,表明上一帧数据的中断已响应）、,SM2=0,或接收到的停止位,=1,。,（,3,）方式,2,、,3,（区别波特率前者固定，后者可变）,发送或接收数据一帧信息为,11,位：,1,位起始位（,0,）、,9,位数据位、,1,位停止位（,1,）。,方式,2,、,3,结束一个完整接收过程（数据,SBUF,，第,9,位,RB8,，,1,RI,）,的条件：,RI=0,（,表明上一帧数据的中断已响应）、,SM2=0,或接收到的第,9,位,=1,。,注意：方式,2,、,3,与方式,1,在接收时不同，前者装入,RB8,的是第,9,位，而不是停止位。这点可用于多机通讯中。,（,4,）多处理机通讯方式,串行口控制寄存器,SCON,中的,SM2,为多机通信接口控制位。串行口以方式,2,或,3,接收时，若,SM2,为,1,，则仅当接收到的第,9,位数据,RB8,为,1,时，数据才装入,SBUF,，,置位,RI,，,请求,CPU,对数据进行处理；当,SM2,为,0,时，则接收到一个数据后，不管第,9,位数据,RB8,是,0,还是,1,，都将数据装入接收缓冲器,SBUF,并置位中断标志,RI,，,请求,CPU,处理。,1,）系统初始化时，将所有从机中的,SM2=1,，,且串行中断允许（,ES=1,）；,2,）,主机与某从机通讯时，先向所有从机发所选从机的地址，接着才发送命令或数据。在主机发送地址时，置第,9,位为（,TB8,）,1,，,表示发送的是地址帧；然后再将第,9,位（,TB8,）,清零，发送命令或数据。,3,）因各从机,SM2=1,，,将响应主机发来的地址信息，并作出以下表现：,*若从机地址与主机点名地址相同，则将自己的,SM2=0,，,可继续接收主机信息；,*若从机地址与主机点名地址不同，则,SM2=1,不变，以后不理会主机发送的信息，重新等待点名。,从而保证主机与从机一对一的通讯。,4.3.4,串行口的波特率发生器及波特率,波特率：每秒传送的数据位数。,例 若,f,osc,=11.059MHz,，,串行口工作在方式,1,或,3,，要求波特率为,9600,，则可设置,SMOD=0,，,CT=0,，,定时器,/,计数器,1,工作在方式,2,。则溢出率,为什么,f,osc,12MHz,？,若,f,osc,=12MHz,，,串行口工作在方式,1,或,3,，要求波特率为,9600,，则可设置,SMOD=0,，,CT=0,，,定时器,/,计数器,1,工作在方式,2,。则溢出率,定