《單片機(jī)原理及應(yīng)用》電子課件

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1、單片機(jī)原理及應(yīng)用,主講人：袁凌峰,電 話：2066266 E-mail：yuan_,第1章 單片機(jī)概述,本章重點(diǎn)： 1、什么是單片機(jī) 2、單片機(jī)的分類及特點(diǎn) 3、 什么是嵌入式系統(tǒng),1.1 單片機(jī)概況,1.1.1 什么是單片機(jī),單片機(jī) 是單片微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱。將計(jì)算機(jī)的CPU、RAM、ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多種IO接口集成在一片芯片上，形成了芯片級(jí)的計(jì)算機(jī)。 單片機(jī)早期的含義稱為單片微型計(jì)算機(jī)(single chip microcomputer)，直譯為單片機(jī)。,準(zhǔn)確反映單片機(jī)本質(zhì)的叫法應(yīng)該是微控制器MicroController Unit （MCU）或Micr

2、oProcesser Unit（MPU）,單片機(jī)也稱為嵌入式微處理器（Embedded MicroProcesser) 或嵌入式微控制器(Embedded MicroController),1.1.2 單片機(jī)的發(fā)展簡(jiǎn)史及未來,初級(jí)階段：1974-1978年。代表芯片Intel公司的MCS-48系列，Motorola公司的6801系列和Zilog公司的Z8系列。 高性能階段：1978-1983年。代表芯片Intel公司的MCS51系列。 8位單片機(jī)鞏固提高階段：1983年-現(xiàn)今。這一階段一方面不斷完善8位單片機(jī)，另一方面發(fā)展16位、32位機(jī)。,單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)：8位機(jī)是主流，未來是8位機(jī)與32位

3、機(jī)共同發(fā)展的時(shí)代。,單片機(jī)從結(jié)構(gòu)功能上的發(fā)展趨勢(shì)： 1、大容量高性能化 2、小容量低價(jià)格化 3、外圍電路內(nèi)裝化 4、RISC結(jié)構(gòu)取代CISC結(jié)構(gòu),1.1.3 單片機(jī)的分類及特點(diǎn),1、分類,（1）按指令集分類 復(fù)雜指令集（CISC）結(jié)構(gòu)普林斯頓結(jié)構(gòu) 精簡(jiǎn)指令集（RISC）結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu),（2）按半導(dǎo)體工藝分 高密度短溝道MOS工藝HMOS 互補(bǔ)金屬氧化物HMOS工藝CHMOS,（3）按片內(nèi)程序存儲(chǔ)器類型分 無ROM型、QTP型、EPROM型、OTP型和Flash型,（4）按字長(zhǎng)分 1位、4位、8位、16位、32位、64位,2、單片機(jī)的特點(diǎn),（1）優(yōu)異的性價(jià)比,（2）集成度高

4、、體積小、可靠性高,（3）控制功能強(qiáng),（4）低電壓、低功耗,1.1.4 單片機(jī)的應(yīng)用,1、在智能儀器儀表中的應(yīng)用,2、在工業(yè)方面的應(yīng)用,3、在電信中的應(yīng)用,4、在軍用導(dǎo)航方面的應(yīng)用,5、在日常生活中的應(yīng)用,6、在其它方面的應(yīng)用,1.2 常用8位系列單片機(jī)簡(jiǎn)介,1.2.1 Intel公司8位系列單片機(jī),1.2.2 89系列單片機(jī),1、AT89系列（美國(guó)Atmel公司）,2、P89系列（Philiips公司）,特點(diǎn)：126時(shí)鐘模式，支持ISP,1.2.3 W78E51系列（臺(tái)灣華邦公司）,1.2.4 M68HC08系列（Motorola公司）,Motorola公司單片機(jī)命名方法,指令系統(tǒng)與MCS-

5、51不同,1.2.5 PIC系列（美國(guó)Microchip公司）,1.3 單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)簡(jiǎn)介,1.3.1 什么是嵌入式系統(tǒng),嵌入式系統(tǒng)就是將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)按特定的要求嵌入到實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中。,嵌入式系統(tǒng)一般是指非PC機(jī)系統(tǒng)，它由硬件和軟件兩大部分組成。硬件包括微處理器MCU、存儲(chǔ)器、I/O端口及外設(shè)、圖形控制器等；軟件包括操作系統(tǒng)（OS或?qū)崟r(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)）、應(yīng)用程序系統(tǒng)、或稱監(jiān)控程序系統(tǒng)等。,1.3.2 嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與通用型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn),1. 嵌入式系統(tǒng)是面向特定的應(yīng)用,2. 嵌入式系統(tǒng)是知識(shí)集成系統(tǒng),3. 嵌入式系統(tǒng)的硬、軟件必須具有高效率,4. 嵌入式系統(tǒng)和實(shí)際應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起,5.

6、 嵌入式系統(tǒng)的軟件固化于內(nèi)部存儲(chǔ)器中,6. 嵌入式系統(tǒng)本身無自舉開發(fā)能力,1.3.3 嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì),1. 嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用軟件的開發(fā)需要強(qiáng)大的開發(fā)工具和操作系統(tǒng)的支持,2. 聯(lián)網(wǎng)成為發(fā)展的必然趨勢(shì),3. 支持小型電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)小尺寸、微功耗和低成本,4. 應(yīng)能提供精巧的多媒體人機(jī)界面,1.4 常用單片機(jī)開發(fā)工具,1.4.1 Keil51 集成開發(fā)環(huán)境,目前常用版本Vision3 V3.31。特點(diǎn)： 1、集成開發(fā)環(huán)境，源程序編輯、編譯、鏈接、調(diào)試均在集成環(huán)境下 2、支持多種處理器（包括ARM） 3、支持C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言 4、支持源程序調(diào)試 5、支持硬件仿真器 6、支持軟件仿真器,Keil 軟

7、件的啟動(dòng)畫面,利用Keil 集成開發(fā)環(huán)境調(diào)試程序,1.4.2 Proteus仿真軟件,目前版本 V7.2SP1 ，用的較多的版本是V6.7SP3和V7.12 特點(diǎn)： 1、可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)、接口芯片的電路仿真，非常適用于教學(xué)和產(chǎn)品開發(fā)的前期階段。 2、與MutsimEWB功能相當(dāng)，但比其小巧，V6.7SP3壓縮包僅18.5M。并且可以實(shí)現(xiàn)多種單片機(jī)（MCS-51、PIC系列、ARM系列）的仿真和程序調(diào)試。 3、對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件要求非常低（賽揚(yáng)2.0 256M內(nèi)存）,利用Proteus軟件在進(jìn)行數(shù)字電壓表的調(diào)試和仿真,1.4.3 有關(guān)網(wǎng)站和參考書,電子開發(fā)網(wǎng)： 單片機(jī)開發(fā)

8、工具網(wǎng)： 力源信息： 成都力源單片機(jī)技術(shù)有限公司： 周立功單片機(jī)： Proteus仿真社區(qū)： ,參考書： 單片機(jī)原理及應(yīng)用 萬(wàn)文略主編 重慶大學(xué)出版社 單片機(jī)原理及接口技術(shù) 李朝青編著 北京航空航天大學(xué)出版社 Proteus入門實(shí)用教程 周潤(rùn)景 張麗娜 劉印群 編著 機(jī)械工業(yè)出版社,小 結(jié),單片機(jī)，是單片微型計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱。將計(jì)算機(jī)的CPU、RAM、ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多種IO接口集成在一片芯片上，形成了芯片級(jí)的計(jì)算機(jī)。,嵌入式系統(tǒng)就是將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)按特定的要求嵌入到實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)中。嵌入式系統(tǒng)一般是指非PC機(jī)系統(tǒng)，它由硬件和軟件兩大部分組成。,作 業(yè),教材

9、：P17 1-1，1-4，1-6 1-1、什么叫單片機(jī)？它有哪些特點(diǎn)？ 1-4、單片機(jī)主要應(yīng)用在哪些方面？ 1-6、什么叫嵌入式系統(tǒng)？它與單片機(jī)的關(guān)系如何？,第二章單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)及原理,本章要點(diǎn) MCS5152系列CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn) MCS5152系列單片機(jī)存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu) MCS-5152系列單片機(jī)I/O端口結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)能力，使用時(shí)的注意事項(xiàng) MCS5152系列單片機(jī)存儲(chǔ)器空間結(jié)構(gòu)及位尋址空間,2.1 Intel公司的MCS-51/52系列單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理,2.1.1 MCS-51/52系列單片機(jī)CPU的結(jié)構(gòu),MCS-51/52系列單片機(jī)內(nèi)部由一個(gè)8位CPU、128256B數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器

10、、23個(gè)16位定時(shí)器、4個(gè)8位的可編程I/O端口和可編程全雙工UART串行口等組成。,1 控制器,控制器由程序計(jì)數(shù)器 （PC，16位）、指令寄存器（IR，8位） 、指令譯碼器（ID）、定時(shí)控制與條件轉(zhuǎn)移邏輯電路等組成。它的功能是對(duì)來自存儲(chǔ)器中的指令進(jìn)行譯碼，通過定時(shí)控制電路，在規(guī)定的時(shí)刻發(fā)出各種操作所需的全部?jī)?nèi)部和外部的控制信號(hào)，使各部分協(xié)調(diào)工作，完成指令所規(guī)定的功能。,2 運(yùn)算器,運(yùn)算器由算術(shù)邏輯單元ALU、累加器ACC、暫存器、程序狀態(tài)字寄存器PSW、BCD碼運(yùn)算調(diào)整電路等組成。,（1） 累加器ACC ACC是一個(gè)8位的寄存器，簡(jiǎn)稱為A，它通過暫存器與ALU相連。它是CPU執(zhí)行指令時(shí)

11、使用最頻繁的寄存器，用來存一個(gè)操作數(shù)或中間結(jié)果。,（2） 算術(shù)邏輯單元ALU ALU是由加法器和其它邏輯電路等組成的，它用于對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)四則運(yùn)算和邏輯運(yùn)算、移位操作、位操作等功能。ALU的兩個(gè)操作數(shù)，一個(gè)由A通過暫存器2輸入，另一個(gè)由暫存器1輸入，運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)送PSW。,（3） 程序狀態(tài)字寄存器PSW PSW是一個(gè)8位的專用寄存器，用于存程序運(yùn)行中的各種狀態(tài)信息。它可以進(jìn)行位尋址。PSW各位的定義如下:,PSW位地址 字節(jié)地址D0H,CY(PSW. 7)： 進(jìn)位標(biāo)志，在進(jìn)行加或減運(yùn)算時(shí)，如果操作結(jié)果最高位有進(jìn)位或借時(shí)，CY由硬件置“1”，否則清“0”。在進(jìn)行位操作時(shí)，CY又可以

12、被認(rèn)為是位累加器，它的作用相當(dāng)于CPU中的累加器A。 AC(PSW.6)： 輔助進(jìn)位標(biāo)志（又稱半進(jìn)位），在進(jìn)行加或減運(yùn)算時(shí)，低四位數(shù)向高四位產(chǎn)生的進(jìn)位或借位，將由硬件置“1”，否則清“0”。AC位可用于BCD碼調(diào)整時(shí)的判斷位。 F0(PSW.5)： 用戶標(biāo)志位，由用戶置位或復(fù)位。它可作為用戶自行定義的一個(gè)狀態(tài)標(biāo)記。 RS1 RS0(PSW.4 PSW.3)： 工作寄存器組指針，用以選擇CPU當(dāng)前工作的寄存器組。,RS1 RS0與工作寄存器組的對(duì)應(yīng)關(guān)系,OV(PSW.2)： 溢出標(biāo)志，當(dāng)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算時(shí)，如果產(chǎn)生溢出，則由硬件將OV位置1，否則清“0”。 當(dāng)執(zhí)行有符號(hào)數(shù)的加法指令A(yù)DD

13、或減法指令SUBB時(shí)，當(dāng)D6位有向D7位的進(jìn)位或借位時(shí) D6CY=1時(shí)，而D7位沒有向CY位的進(jìn)位或借位D7CY =0時(shí)，則OV=1或D6CY =0，D7CY=1則OV=1所以溢出的邏輯表達(dá)式為: OV= D6CY D7CY F1(PSW.1)： 用戶標(biāo)志位，同F(xiàn)0。 P(PSW.0)： 奇偶標(biāo)志位，該位始終跟蹤累加器A內(nèi)容中“1”的奇偶性。當(dāng)累加器A內(nèi)容中有奇數(shù)個(gè)“1”時(shí)，P置1；否則，P置“0”。改變累加器A中內(nèi)容的指令均會(huì)影響P標(biāo)志位。,2.1.2 MCS-51/52單片機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu),1 MCS-51/52單片機(jī)存儲(chǔ)器劃分方法,2 程序存儲(chǔ)器 MCS-51/52單片

14、機(jī)的程序存儲(chǔ)器一般用于存放編好的程序、表格和常數(shù)。8051片內(nèi)有4KB的ROM，8751片內(nèi)有4KB的EPROM，8031片內(nèi)無程序存儲(chǔ)器，8052片內(nèi)有8KB的ROM，8752片內(nèi)有8KB的EPROM，8032片內(nèi)無程序存儲(chǔ)器。 當(dāng)EA=1時(shí)，PC在00FFFH范圍內(nèi)執(zhí)行片內(nèi)ROM中的程序；PC在1000H0FFFFH范圍內(nèi)執(zhí)行片外ROM中的程序。 當(dāng)EA0時(shí)，PC在00FFFFH，64k范圍內(nèi)執(zhí)行片外ROM中的程序。,MCS-51/52單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器中有7個(gè)特殊地址單元。 0000H: MCS-5152單片機(jī)復(fù)位后PC=0000H，即程序從0000H開始執(zhí)行指令。 0003H:

15、 外部中斷0入口地址 000BH: 定時(shí)器0溢出中斷入口地址 0013H: 外部中斷1入口地址 001BH: 定時(shí)器1溢出中斷入口地址 0023H: 串行口中斷入口地址 002BH: 定時(shí)器2溢出，T2EX(P1.1)端負(fù)跳變時(shí)的入口地址(僅對(duì)52子系列單片機(jī)所具有)。,,,3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存放運(yùn)算中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位、待調(diào)試的程序等。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在物理上和邏輯上都分為兩個(gè)地址空間：一個(gè)是片內(nèi)128/256字節(jié)的RAM，另一個(gè)是片外最大可擴(kuò)充64K字節(jié)的RAM。訪問片內(nèi)RAM使用MOV指令，訪問片外RAM使用MOVX指令。 對(duì)片外RAM只能采用間接尋址方式

16、，用R0、R1和DPTR作為間址寄存器；前兩者是低8位地址指針，尋址范圍為256B，而DPTR是16位地址指針，故尋址范圍可達(dá)64K字節(jié)。 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在物理上又可分為二個(gè)不同的區(qū):,（1）00H7FH(0127)單元組成低128字節(jié)的片內(nèi)RAM區(qū)，對(duì)其訪問可采用直接尋址或間接尋址的方式 。其中：01FH共32個(gè)單元分為4組，每組8個(gè)單元組成工作寄存器R0R7；20H2FH共16個(gè)字節(jié)、128個(gè)位的地址為007FH；30H7FH共80個(gè)單元，為用戶RAM區(qū)，做為堆棧或數(shù)據(jù)緩沖。,（2）80HFFH(128256)單元組成高128字節(jié)的專用寄存器(SFR)區(qū)，只能采用直接尋址方式來訪問。

17、 （3）MCS-52子系列中的片內(nèi)RAM增大了128字節(jié)，其地址范圍也是從80HFFH ；為了與SFR區(qū)分，對(duì)此段的范圍只能采用間接尋址方式來訪問。,4 專用寄存器SFR MCS-51/52中共有23個(gè)專用寄存器SFR(又稱特殊功能寄存器)，其中3個(gè)僅52子系列單片機(jī)所擁有，5個(gè)是雙字節(jié)寄存器，11個(gè)具有位尋址能力（特點(diǎn)：字節(jié)地址可以被8整除），這些專用寄存器離散地分布在片內(nèi)RAM的高128字節(jié)地址中。專用寄存器并未占滿80HFFH整個(gè)地址空間，對(duì)空閑地址的操作是無意義的。若訪問到空閑地址，則讀入的是隨機(jī)數(shù)。,單片機(jī)特殊功能寄存器SFR,注意：系統(tǒng)復(fù)位后，(SP)07H，P0P3為0FF

18、H，SBUF內(nèi)容不定，IP、IE、PCON部分位的值不確定外，其余寄存器內(nèi)容均為0.,2.1.3 MCS-51/52系列單片機(jī)引腳及功能,下面分別說明各主要引腳的功能： 1. 主電源引腳Vss和Vcc Vss(20腳):接地 Vcc(40腳):主電源+5V，正常操作和對(duì)EPROM編程及驗(yàn)證時(shí)均接+5V電源。 2. 外接晶振引腳XTAL1和XTAL2 XTAL1(19腳)和XTAL2(18腳)：接外部晶振的兩個(gè)引腳。,3. 控制信號(hào)引腳 RSTVPD (9腳):單片機(jī)復(fù)位備用電源引腳。 ALEPROG(30腳):當(dāng)訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，ALE(地址鎖存允許)的輸出用于鎖存

19、低字節(jié)地址信號(hào)。當(dāng)CPU不訪問外部RAM時(shí)，該引腳輸出晶振頻率1/6頻率的正脈沖信號(hào)。對(duì)于EPROM型單片機(jī)，該引腳在編程期間用于輸入編程脈沖。 PSEN（29腳）:輸出訪問片外程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。 EAVpp(31腳):當(dāng)該輸入端輸入高電平時(shí)，CPU可訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器4KB或8KB的地址范圍。若PC值超出4KB/8KB地址時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向訪問片外程序存儲(chǔ)器。當(dāng)EA輸入低電平時(shí)，則只能訪問片外程序存儲(chǔ)器，不論片內(nèi)是否有程序存儲(chǔ)器。對(duì)于EPROM型單片機(jī)(8751)，在對(duì)EPROM 編程期間，此引腳用于施加+21V的編程電壓Vpp。 注意：ALE和PSEN引腳的驅(qū)動(dòng)能力均為8個(gè)L

20、STTL負(fù)載。,,,,,,4. 輸入輸出引腳P0、P1、P2、P3 P0.0P0.7(3932腳):P0口是一個(gè)8位漏極開路型準(zhǔn)雙向IO端口。在訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，它分時(shí)做低8位地址總線和8位雙向數(shù)據(jù)總線（AD0 AD7）。在EPROM編程時(shí)，由P0口輸入指令字節(jié)；而在驗(yàn)證程序時(shí)，則輸出指令字節(jié)。驗(yàn)證程序時(shí)和做為雙向I/O端口一樣，要求外接上拉電阻。P0口能以吸收電流的方式驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。 P1.0P1.7(18腳):P1口是一個(gè)帶內(nèi)部弱上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向IO口。在EPROM編程和驗(yàn)證程序時(shí)，由它輸入低8位地址。P1能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。 在52子系列單片機(jī)中，P1.0

21、還相當(dāng)于專用功能端T2，即定時(shí)器的計(jì)數(shù)輸入/時(shí)鐘輸出端；P1.1還相當(dāng)于專用功能端T2EX，即定時(shí)器T2的重裝載/捕捉/方向等外部控制端。 P2.0P2.7(2128腳):P2口是一個(gè)帶內(nèi)部弱上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向IO口。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，由它輸出高8位地址（A8 A15）。在對(duì)EPROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，由它輸入高8位地址。P2可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。 P3.0P3.7(1017腳):P3口是一個(gè)帶內(nèi)部弱上拉電阻的準(zhǔn)雙向IO口。在MCS-51/52中，這8個(gè)引腳還用于專門的第二功能，見下表。P3口能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。,P3口的第二功能表,小 結(jié),1、51系列單片機(jī)是8位機(jī)。

22、52系列與51系列的差別。 2、51系列單片機(jī)得存儲(chǔ)器在物理上分為4個(gè)存儲(chǔ)空間，在邏輯上分為3個(gè)存儲(chǔ)空間。 3、程序存儲(chǔ)器中7個(gè)特殊的單元。 4、內(nèi)部RAM 07FH根據(jù)用途不同分為3個(gè)空間。 5、SFR的地址范圍在內(nèi)部RAM 80H0FFH空間內(nèi)，其中部分寄存器可以位尋址。 6、系統(tǒng)復(fù)位后各個(gè)寄存器的值。 7、單片機(jī)各引腳的功能及其驅(qū)動(dòng)能力。,2-2、 MCS5152系列單片機(jī)內(nèi)部包含哪些主要邏輯功能部件？ 2-4、 MCS5152單片機(jī)的存儲(chǔ)器從物理上和邏輯上分別可劃分幾個(gè)空間？ 2-6、 MCS51單片機(jī)片內(nèi)256B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可分為幾個(gè)區(qū)？分別做什么用？ 2-10、程序狀態(tài)寄存器PSW

23、的作用是什么？常用狀態(tài)有哪些位？作用是什么？,作 業(yè),教材P41 2-2，2-4，2-6，2-10,2.1.4 單片機(jī)IO端口結(jié)構(gòu),1 P0口的結(jié)構(gòu)及功能,(1) P0口結(jié)構(gòu) 它由1個(gè)輸出鎖存器、2個(gè)三態(tài)輸入緩沖器、1個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)電路和1個(gè)輸出控制電路組成。輸出驅(qū)動(dòng)電路由一對(duì)FET(場(chǎng)效應(yīng)管)組成，其工作狀態(tài)受輸出控制電路的控制；輸出控制電路由一個(gè)與門電路，1個(gè)反相器和1個(gè)路多路開關(guān)MUX組成,(2) P0口的功能 P0口做一般IO口使用時(shí) 多路開關(guān)MUX的位置由CPU發(fā)出的控制信號(hào)決定。當(dāng)P0口做IO端口使用時(shí)，CPU內(nèi)部發(fā)出控制電平0信號(hào)封鎖與門，使輸出上拉場(chǎng)效管T1截止，同時(shí)多

24、路開關(guān)把輸出鎖存器Q端與輸出場(chǎng)效應(yīng)管T2的柵極接通。此時(shí)P0即做通用的IO口使用。 當(dāng)P0口做輸出口時(shí)：內(nèi)部數(shù)據(jù)總線上的信息由寫脈沖鎖存至輸出鎖存器，輸入D=0時(shí)，Q0而Q1，T2導(dǎo)通，P0口引腳輸出“0”；當(dāng)D=1時(shí)，Q1而Q0，T2截止，P0口引腳輸出1。輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)是漏極開路電路，若要驅(qū)動(dòng)NMOS或其他拉電流負(fù)載時(shí)，需外接上拉電阻。P0口中的輸出可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。,,,,P0口做輸入口時(shí)：端口中有2個(gè)三態(tài)輸入緩沖器用于讀操作。其中輸入緩沖器2的輸入與端口引腳相連，故當(dāng)執(zhí)行一條讀端口輸入指令時(shí)，產(chǎn)生讀引腳的選通將該三態(tài)門打開，端口引腳上的數(shù)據(jù)經(jīng)緩沖器2讀入內(nèi)部數(shù)據(jù)總線。 輸入緩

25、沖器1并不能直接讀取端口引腳上的數(shù)據(jù)，而是讀取輸出鎖存器Q端的數(shù)據(jù)。Q端與引腳處的數(shù)據(jù)是一致的。結(jié)構(gòu)上這樣的安排是為了適應(yīng)“讀-修改-寫”一類指令的需要。 端口進(jìn)行輸入操作前，應(yīng)先向端口輸出鎖存器寫入“1”，使Q=0則輸出級(jí)的兩個(gè)FET管均截止，引腳處于懸空狀態(tài)，變?yōu)楦咦杩馆斎搿＿@就是所謂的準(zhǔn)雙向I/O口。單片機(jī)的P0P3都是準(zhǔn)雙向IO口。,, P0口做地址數(shù)據(jù)總線復(fù)用時(shí) 在擴(kuò)展系統(tǒng)中，P0端口做為地址數(shù)據(jù)總線使用，此時(shí)可分為兩種情況: 一種是以P0口引腳輸出地址數(shù)據(jù)信息。 另一種情況由P0口輸入數(shù)據(jù)，此時(shí)輸入的數(shù)據(jù)是從引腳通過輸入緩沖器2進(jìn)入內(nèi)部總線。 當(dāng)P0口做地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用

26、時(shí)，它就不能再做通用I/O口使用了。,2 P1口的結(jié)構(gòu)及功能 （1） P1口結(jié)構(gòu) P1口也是一個(gè)準(zhǔn)雙向IO口，其結(jié)構(gòu)見圖所示。 P1口在結(jié)構(gòu)上與P0口的區(qū)別是:沒有多路開關(guān)MUX和控制電路部分；輸出驅(qū)動(dòng)電路部分與P0也不相同，只有一個(gè)FET場(chǎng)效應(yīng)管，同時(shí)內(nèi)部帶上拉電阻，此電阻與電源相連。,（2） P1口的功能 P1口可做通用雙向IO口使用，當(dāng)P1口輸出高電平時(shí)，能向外部提供拉電流負(fù)載，因此不必再外接上拉電阻。當(dāng)端口用做輸入時(shí)，和P0口一樣，為了避免誤讀，必須先向?qū)?yīng)的輸出鎖存器寫入“1”，使FET截止。然后再讀端口引腳。 在52子系列單片機(jī)和89系列單片機(jī)中，P1.0和P1.

27、1是多功能位。除做一般雙向IO口外，P1.0還可以做為定時(shí)器計(jì)數(shù)器2的外部輸入端，這時(shí)此引腳以T2來表示；P1.1還可做為定時(shí)器計(jì)數(shù)器2的外部控制輸入，以T2EX來表示。,3P2口的結(jié)構(gòu)及功能 （1） P2口的結(jié)構(gòu) P2口的位結(jié)構(gòu)中上拉電阻的結(jié)構(gòu)與P1相同，但比P1口多了一個(gè)輸出轉(zhuǎn)換多路控制部分。 （2） P2口的功能 當(dāng)多路開關(guān)MUX倒向鎖存器輸出Q端時(shí)，構(gòu)成了一個(gè)準(zhǔn)雙向IO口此時(shí)P2做通用的IO口用。P2引腳的數(shù)據(jù)與內(nèi)部總線相同。當(dāng)系統(tǒng)擴(kuò)展有大于256字節(jié)64K字節(jié)的外部存儲(chǔ)器時(shí)，在CPU的控制下，轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX倒向內(nèi)部地址線一端，此時(shí)P2口可用于輸出高8位的地址。因?yàn)樵L問

28、外部存儲(chǔ)器的操作是連續(xù)不斷的，P2口要不斷輸出高8位地址，故此時(shí)P2口不可能再做通用IO口使用。,4P3口的結(jié)構(gòu)及功能 （1） P3口的結(jié)構(gòu) 同樣P3口與P1口的輸出驅(qū)動(dòng)部分及內(nèi)部上拉電阻相同，比P1口多了一個(gè)第二功控制部分的邏輯電路(由一個(gè)與非門和一個(gè)輸入緩沖器組成)。 （2） P3口的功能 P3口是一個(gè)多功能的端口。當(dāng)?shù)诙敵龉δ鼙３指唠娖綍r(shí)，打開與非門，鎖存器輸出可以通過與非門送FET管輸出到引腳端，這是做通用IO口的輸出使用情況。輸入時(shí)，引腳數(shù)據(jù)通過三態(tài)緩沖器2和3在讀引腳選通控制下進(jìn)入內(nèi)部總線。,P3口除了做通用IO使用外，它的各位還具有第二功能。當(dāng)P3口某一位用于第二功能

29、做輸出時(shí)，該位的鎖存器應(yīng)置“1”，打開與非門，第二功能端內(nèi)容通過“與非門”和FET送至端口引腳。當(dāng)做第二功能輸入時(shí)，端口引腳的第二功能信號(hào)通過緩沖器3送到第二輸入功能端。 總之，無論P(yáng)3口做通用輸入口還是做第二輸入功能口用，相應(yīng)位的輸出鎖存器和第二輸出功能端都應(yīng)置“1”，使FET截止。P3口的引腳信號(hào)輸入通道中有2個(gè)緩沖器，當(dāng)做第二輸入功能時(shí)，引腳輸入信號(hào)取自緩沖器3的輸出；做通用輸入口時(shí)輸入信號(hào)取自三態(tài)緩沖器2。,5. 端口負(fù)載能力和接口要求 P0口的輸出級(jí)與P1P3口的輸出級(jí)在結(jié)構(gòu)上是不相同的，因此他們的負(fù)載能力和接口要求也各不相同。 （1） P0口的每一位輸出可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS

30、TTL負(fù)載。P0口在驅(qū)動(dòng)拉電流和MOS負(fù)載時(shí)必須要接上拉電阻。 （2） P1P3口的輸出級(jí)均接有內(nèi)部上拉電阻，他們的每一位輸出可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。 （3） P0P3口都是準(zhǔn)雙向IO口，做輸入時(shí)，必須先向相應(yīng)端口的鎖存器寫入“1”，使驅(qū)動(dòng)管FET截止。P0口輸入時(shí)呈高阻態(tài)，而P1P3口內(nèi)部有上拉負(fù)載電阻，當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，P0P3端口鎖存器全為“1”。,2.3 單片機(jī)的振蕩器及時(shí)序電路,幾個(gè)概念：,指令周期：?jiǎn)纹瑱C(jī)執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間。一般由幾個(gè)機(jī)器周期組成。 機(jī)器周期：CPU訪問存儲(chǔ)器一次所需要的時(shí)間。機(jī)器周期由若干個(gè)時(shí)鐘周期組成。 時(shí)鐘周期（狀態(tài)周期）：由2個(gè)節(jié)拍構(gòu)成。 節(jié)

31、拍振蕩周期1fosc 單片機(jī)的一個(gè)機(jī)器周期包含6個(gè)狀態(tài)周期，即12個(gè)振蕩周期。依次用S1P1、S1P2、S2P1、S2P2、S6P1、S6P2表示。,2.3.1 振蕩器和時(shí)鐘電路,1. 單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘電路 圖為HMOS型單片機(jī)的振蕩電路，當(dāng)外接晶振時(shí)，C1和C2值通常選擇30pF；外接陶瓷諧振器時(shí)，C1和C2的典型值約為47pF。在設(shè)計(jì)印刷電路板時(shí)，晶體或陶瓷諧振器和電容應(yīng)盡可能安裝在單片機(jī)芯片附近，以減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定和可靠工作。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用NPO電容。C1、C2對(duì)頻率有微調(diào)作用，振蕩頻率范圍是1.2MHz12MHz。,2. HMOS型單片機(jī)外部時(shí)鐘源的接法 對(duì)

32、HMOS型單片機(jī)，外部振蕩器的信號(hào)接至XTAL2端，而內(nèi)部反相放大器的輸入端XTAL1端應(yīng)接地，如圖所示。由于XTAL2端的邏輯電平不是TTL的，故建議外接一個(gè)上拉電阻。,3. CHMOS型單片機(jī)的外部時(shí)鐘源的接法 對(duì)CHMOS型的單片機(jī)，接線方法與HMOS型的單片機(jī)有所不同:外部振蕩器的信號(hào)接至XTAL1，而XTAL2不用。左圖是CHMOS型單片機(jī)的振蕩電路，右圖是CHMOS型單片機(jī)的外部時(shí)鐘源的接法圖。,4. 對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的要求 最小的高電平和低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)的要求(皆為20ns)，一般為頻率低于12MHz的方波。這種方式適用于多塊芯片同時(shí)工作時(shí)，便于同步。,2.3.2

33、 單片機(jī)的復(fù)位電路,1. 復(fù)位結(jié)構(gòu) HMOS型單片機(jī)的復(fù)位結(jié)構(gòu)見左圖。復(fù)位引腳RSTVPD通過一個(gè)施密特觸發(fā)器與單片機(jī)復(fù)位電路相連。 CHMOS型的復(fù)位結(jié)構(gòu)見右圖，此處的復(fù)位引腳只是單純地稱為RST，而不是RSTVPD。 振蕩器正在運(yùn)行的情況下，復(fù)位是靠在RSTVPD或RST引腳加持續(xù)二個(gè)機(jī)器周期的高電平來實(shí)現(xiàn)的。 復(fù)位時(shí)， ALE=1和PSEN=1 ，復(fù)位后PC指向0000H。,,2. 復(fù)位電路 單片機(jī)的復(fù)位有上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕手動(dòng)復(fù)位兩種。 上電復(fù)位是利用電容充電來實(shí)現(xiàn)的。上電復(fù)位所需的最短時(shí)間是振蕩周期建立時(shí)間加上2個(gè)機(jī)器周期時(shí)間，在這個(gè)時(shí)間內(nèi)RSTVPD端的電平應(yīng)維

34、持高于施密特觸發(fā)器的下閾值。,手動(dòng)復(fù)位分為按鈕脈沖復(fù)位和按鈕電平復(fù)位。 按鈕脈沖復(fù)位電路如下圖所示。由外部提供一個(gè)復(fù)位脈沖寬度大于2個(gè)機(jī)器周期。復(fù)位脈沖過后，由內(nèi)部下拉電阻保證RSTVPD端變?yōu)榈碗娖健?按鈕電平復(fù)位電路如下圖所示。當(dāng)按下復(fù)位按鈕時(shí)，電源直接加到RSTVPD端使其為高電平，同時(shí)電容通過復(fù)位按鈕放電。復(fù)位按鈕松開后，隨著電容充電電流的減小，逐漸使RSTVPD端恢復(fù)低電平。,小 結(jié),1、P0P3口均為準(zhǔn)雙向口，讀取引腳狀態(tài)時(shí)必須先向該引腳寫入“1”。 2、P0口做為I/O口使用時(shí)，必須接上拉電阻。 3、P0、P2口做為地址數(shù)據(jù)總線使用后，一般不再做為I/O口使用。 4、P0P3口

35、的驅(qū)動(dòng)能力。 5、機(jī)器周期、狀態(tài)周期、節(jié)拍、振蕩周期的概念。 6、機(jī)器周期的構(gòu)成。 7、單片機(jī)復(fù)位的條件。 8、單片機(jī)使用內(nèi)部時(shí)鐘電路時(shí)晶振、電容的接法和數(shù)值選擇。 9、單片機(jī)的復(fù)位結(jié)構(gòu)。 10、常用的復(fù)位電路及其元器件數(shù)值。,作 業(yè),教材：P41 2-8、2-9、2-12、2-16 2-8、開機(jī)復(fù)位后，CPU使用的是哪組工作寄存器？它們的地址是什么？CPU如何確定和改變當(dāng)前工作寄存器組？ 2-9、單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器共處同一地址空間為什么不會(huì)發(fā)生總線沖突？ 2-12、位地址7CH與字節(jié)地址7CH如何區(qū)別？位地址7CH具體在片內(nèi)RAM中什么位置？ 2-16、單片機(jī)有幾種復(fù)位方法？應(yīng)注

36、意什么事項(xiàng)？,第3章 單片機(jī)指令系統(tǒng)及編程舉例,本章要點(diǎn),1、熟練掌握單片機(jī)的尋址方式 2、記憶指令并掌握指令應(yīng)用的方法和技巧 3、了解單片機(jī)匯編語(yǔ)言的編程方法和技巧 4、了解偽指令的使用 5、掌握常用程序的編制方法,3.1 指令系統(tǒng)簡(jiǎn)介,3.1.1 指令系統(tǒng)概述,指令是計(jì)算機(jī)根據(jù)人的意圖所執(zhí)行的操作命令，是與計(jì)算機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、硬件資源密切聯(lián)系的，某種計(jì)算機(jī)所有指令的集合稱為指令系統(tǒng)。 MCS-51/52系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)共有111條指令，其中49條是單字節(jié)指令，45條是雙字節(jié)指令，17條是三字節(jié)指令。111條指令中共有33個(gè)功能，用匯編編程時(shí)，只需要42個(gè)助記符就能指明這33個(gè)功能操作。

37、其中有64條指令的執(zhí)行時(shí)間為單機(jī)器周期，45條指令的執(zhí)行時(shí)間為雙機(jī)器周期，乘法和除法指令只需4個(gè)機(jī)器周期。 AT89及P89的指令系統(tǒng)與MCS-51/52系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)完全相同。,3.1.2 指令格式,單片機(jī)的匯編語(yǔ)言指令格式與其他微機(jī)的指令格式一樣。均由以下幾個(gè)部分組成： 標(biāo)號(hào)：操作碼操作數(shù) ；注釋 標(biāo)號(hào)又稱為指令地址符號(hào)，一般由16個(gè)字符組成，以字母開頭的字母數(shù)字串，與操作碼之間用冒號(hào)分開。 表示為可選項(xiàng)。 操作碼 是由助記符表示的字符串，他規(guī)定了指令的操作功能。 操作數(shù) 是指參加操作的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)的地址。 注釋是為該條指令作的說明，以便于閱讀。,指令系統(tǒng)中，

38、操作數(shù)可以為1、2、3個(gè)，也可以沒有。不同功能的指令，操作數(shù)作用不同。例如，傳送類指令多數(shù)有兩個(gè)操作數(shù)，寫在左面的稱為目的操作數(shù)(表示操作結(jié)果存放的單元地址)，寫在右面的稱為源操作數(shù)(指出操作數(shù)的來源)。 操作碼與操作數(shù)之間必須用空格分隔，操作數(shù)與操作數(shù)之間必須用逗號(hào)“，”分隔。帶方括號(hào)項(xiàng)可有可無，稱可選擇項(xiàng)。操作碼是指令的核心，不可缺少。,3.1.3 指令分類及符號(hào)說明,1. 指令分類 單片機(jī)指令系統(tǒng)的111條指令分為下面五類: （1）數(shù)據(jù)傳送類指令29條，分為：片內(nèi)RAM、片外RAM、程序存儲(chǔ)器的傳送指令，交換及堆棧操作指令。 （2）算術(shù)運(yùn)算類24條分為：加、帶進(jìn)位加、減、乘、除

39、、加1、減1指令。 （3）邏輯運(yùn)算類24條分為：邏輯與、或、異或、移位指令。 （4）控制程序轉(zhuǎn)移類17條分為: 無條件轉(zhuǎn)移與調(diào)用、條件轉(zhuǎn)移與調(diào)用、返回與空操作指令。 （5）布爾變量操作類17條分為: 位數(shù)據(jù)傳送、位與、位或、位轉(zhuǎn)移指令。,2. 符號(hào)說明 A: 累加器Acc。 B: 專用寄存器，用于MUL和DIV指令中。 C: 為進(jìn)位標(biāo)志或進(jìn)位位，或布爾處理機(jī)中的累加器。 : 為間址寄存器或基址寄存器的前綴。如Ri，A+PC，A+DPTR。 Rn: 表示當(dāng)前選中的寄存器區(qū)的8個(gè)工作寄存器R0R7(n=07)。 Ri: 表示當(dāng)前選中的寄存器區(qū)中的2個(gè)寄存器R0、R1，可做地

40、址指針即間址寄存器(i=0、1)。 direct: 表示8位內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器單元的地址。它可以是內(nèi)部RAM的單元地址0127或?qū)Ｓ眉拇嫫鞯牡刂罚鏘 O端口、控制寄存器、狀態(tài)寄存器等(128255)。,#data: 表示包含在指令中的8位立即數(shù)。 #data16: 表示包含在指令中的16位立即數(shù)。 addr16: 表示16位的目的地址。用于 LCALL和LJMP指令中，目的地址范圍是64KB的程序存儲(chǔ)器地址空間。 addr11: 表示11位的目的地址。用于ACALL和 AJMP的指令中，目的地址必須存放在與下一條指令第一個(gè)字節(jié)同一個(gè)2KB程序存儲(chǔ)器地址空間之內(nèi)。 rel: 表

41、示8位帶符號(hào)的偏移量。用于SJMP和所有的條件轉(zhuǎn)移指令中。偏移字節(jié)相對(duì)于下一條指令的第一個(gè)字節(jié)計(jì)算，在-128+127范圍內(nèi)取值。,DPTR：為數(shù)據(jù)指針，可用做16位的地址寄存器。 bit: 表示內(nèi)部RAM或?qū)Ｓ眉拇嫫髦械闹苯訉ぶ肺弧? X: 表示片內(nèi)RAM的直接地址或寄存器。 (X): X中的內(nèi)容。在直接尋址方式中，表示直接地址X中的內(nèi)容。 ((X)): 在間接尋址方式中，表示由間址寄存器X指出的地址單元中的內(nèi)容。 : 表示將箭頭右邊的內(nèi)容傳送至箭頭的左邊。,3.2 單片機(jī)的尋址方式,指令執(zhí)行中所需的操作數(shù)可以在內(nèi)存、寄存器、I/O端口中，稱它們?yōu)椴僮鲾?shù)的地址，訪問這些操作數(shù)的

42、方法稱為尋址方式。單片機(jī)中采用了7種尋址方式。,3.2.1 立即尋址方式,采用立即尋址的指令一般是雙字節(jié)的。第一個(gè)字節(jié)是指令的操作碼,第二個(gè)字節(jié)是立即數(shù)。因此，操作數(shù)就是放在程序存儲(chǔ)器中的常數(shù)。立即數(shù)前面應(yīng)加前綴“#”號(hào)。 例如: MOV A， #2BH ；A2BH，即將立即數(shù)2BH傳送至A中。,3.2.2 直接尋址方式,采用直接尋址的指令一般是雙字節(jié)或三字節(jié)指令，第一字節(jié)為操作碼，第二，三字節(jié)為操作數(shù)的地址碼。單片機(jī)中，直接地址只能用來表示片內(nèi)低128字節(jié)單元、專用寄存器和片內(nèi)RAM的位地址空間。其中專用寄存器和位地址空間只能用直接尋址方式來訪問。 例如：MOV A，30H ;（30H）

43、A MOV C,00H ; (00H)Cy LJMP 1000H ; 將1000H送入PC,3.2.3 寄存器尋址方式,寄存器尋址方式用于訪問選定的工作寄存器R0R7、A、B、DPTR和進(jìn)位CY中的數(shù)。其中R0R7由操作碼低三位的8種組合表示，A、B、DPTR、C則隱含在操作碼之中。 這種尋址方式中被尋址的寄存器中的內(nèi)容就是操作數(shù)。 例如：MOV A， R0 ;（R0）A MOV B ,A ;(A)B,3.2.4 寄存器間接尋址方式,這種尋址方式中，指令指定寄存器中的內(nèi)容為操作數(shù)的地址。寄存器間接尋址是用于訪問片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。當(dāng)訪問片內(nèi)RAM 或片外的低

44、256字節(jié)空間時(shí)，可用R0或R1做為間址寄存器；當(dāng)訪問片外整個(gè)64KB的地址RAM空間時(shí)，用16位寄存器DPTR做間址寄存器。這類指令都為單字節(jié)的指令，操作碼的最低位表示是采用R0還是R1做間址器。 在執(zhí)行PUSH和POP指令時(shí)，也采用寄存器間接尋址，此時(shí)用堆棧指針SP做間址寄存器。 例如：MOVX A, R0 ; ((R0))A MOVX A , DPTR ; ((DPTR))A POP ACC ; ((SP))A , (SP)-1SP,3.2.5 基址加變址尋址方式,這種尋址方式用于訪問程序存儲(chǔ)器中的某個(gè)字節(jié)。以DPTR或PC作為基址寄存器,累加器A做為變址寄存器，兩者的內(nèi)

45、容之和為操作數(shù)的地址。這種尋址方式常用于查表操作。 例如：MOVC A,A+DPTR ；指令代碼為93H，單字節(jié)指令。設(shè)該指令放在1040H單元，A的原內(nèi)容為A0H，DPTR中的值為 3000H，則操作數(shù)的地址等于：A0H+3000H=30A0H，即將30A0H單元中的內(nèi)容傳送至A中。該指令的執(zhí)行過程如下圖所示。,3.2.6 相對(duì)尋址方式,相對(duì)尋址是將程序計(jì)數(shù)器PC中的當(dāng)前內(nèi)容與指令第二字節(jié)所給出數(shù)相加，其和為跳轉(zhuǎn)指令的轉(zhuǎn)移地址，轉(zhuǎn)移地址也稱為轉(zhuǎn)移目的地址。PC中的當(dāng)前值稱為基地址，指令第二字節(jié)的數(shù)據(jù)稱為偏移量。偏移量為帶符號(hào)的數(shù)，其值為-128+127。故指令的跳轉(zhuǎn)范圍相對(duì)PC的當(dāng)前值

46、在-128+127之間跳轉(zhuǎn)。此種尋址方式一般用于相對(duì)跳轉(zhuǎn)指令。 例如：SJMP 05H ；指令代碼是雙字節(jié)的，即80，05H 現(xiàn)設(shè)PC=4000H為本指令的地址，轉(zhuǎn)移目的地址=(4000+02)+05H=4007H PC當(dāng)前值,3.2.7 位尋址方式,位尋址是指對(duì)片內(nèi)RAM的位尋址區(qū)（字節(jié)地址20H2FH）和可以位尋址的專用寄存器進(jìn)行位操作時(shí)的尋址方式。在進(jìn)行位操作時(shí)，借助于進(jìn)位C作為位操作累加器。操作數(shù)直接給出該位的地址，然后根據(jù)操作碼的功能對(duì)其進(jìn)行位操作。位尋址的位地址與直接尋址的字節(jié)地址形式完全一樣，主要由對(duì)應(yīng)的操作數(shù)的位數(shù)來區(qū)分，使用時(shí)應(yīng)加以注意。 例如:MOV

47、10H，C ；10H是位尋址的位地址（C是位累加器） MOV A，10H ；10H是直接尋址的字節(jié)地址（A是字節(jié)累加器）,單片機(jī)的7種尋址方式中，每種尋址方式可涉及的存儲(chǔ)器空間見下表,3.3 指令系統(tǒng)及應(yīng)用舉例,3.3.1 數(shù)據(jù)傳送類指令(29條),1 數(shù)據(jù)傳送類指令特點(diǎn) 數(shù)據(jù)傳送指令一共29條，這類指令一般是把源操數(shù)傳送到目的操作數(shù)，指令執(zhí)行后，源操作數(shù)不變，目的操作數(shù)修改為源操作數(shù)。傳送類指令一般不影響標(biāo)志位，只有堆棧操作可以直接修改程序狀態(tài)字PSW。另外，對(duì)目的操作數(shù)為A的指令將影響奇偶標(biāo)志P位。 數(shù)據(jù)傳送類指令用到的助記符有MOV、MOVC、MOVX、XCH、XCHD、S

48、WAP、PUSH、POP共8種。源操作數(shù)可以采用寄存器、寄存器間接、直接、立即、變址加基址5種尋址方式；目的操作數(shù)可以采用前三種尋址方式。,2 用于片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器傳送的指令使用說明及舉例 （1） 以累加器A為目的操作數(shù)的指令(4條) MOV A，Rn ；A Rn MOV A，#data ；A data MOV A，Ri ；A ((Ri)) MOV A，direct ；A (direct) 例： MOV A，R3 ; (R3)A , (A)=(R3) MOV R1，#80H ; #80HR1 , (R1)=80H MOV A， R1 ; ((R1))A

49、 , (80H)A MOV A,#20H ; #20HA , (A)=20H,（2） 以工作寄存器Rn為目的操作數(shù)的指令(3條) MOV Rn，A ；Rn A MOV Rn，direct ；Rn (direct) MOV Rn，#data ；Rn data 例 MOV R1，A ；R1 A , (A)=(R1) MOV R3，30H ；R3 (30H),(R3)=(30H) MOV R7，#80H ；R7 #80H ,(R7)=80H,（3） 以直接地址為目的操作數(shù)的指令(5條) MOV direct，A MOV direct，R

50、n MOV direct，direct MOV direct，Ri MOV direct，#data 例： MOV 30H，A ；30H (A) , (30H)=(A) MOV 20H，R7 ；20H (R7) , (20H)=(R7) MOV 27H，#0FH ；27H #0FH , (27H)=0FH MOV 50H，40H ；50H (40H) , (50H)=(40H),（4） 以間接地址為目的操作數(shù)的指令(3條) MOV Ri，A MOV Ri，direct MOV Ri，#data 這組指令的功能是把源操作數(shù)所指定的內(nèi)容傳送至以

51、R0或R1為地址指針的片內(nèi)RAM單元中。 源操作數(shù)有寄存器尋址、直接尋址和立即尋址3種方式。目的操作數(shù)為寄存器間接尋址。 例: MOV A， #00H ；A #00H , (A)=00H MOV R0，#30H ；R0 #30H，(R0)=30H MOV R0，A ；(R0) (A), (30H)=00H,（5） 16位數(shù)據(jù)傳送指令(1條) MOV DPTR，#data16 這是唯一的16位立即數(shù)傳送指令，其功能是把16位立即數(shù)傳送至16位數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR。 例: MOV DPTR，#04FFH ；DPTR #04FFH,(DPTR)=04FFH,3用

52、于片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器傳送指令及舉例（4條） MOVX A， Ri ；A ((Ri)) MOVX A， DPTR ；A ((DPTR)) MOVX Ri， A ；(Ri) (A) MOVX DPTR，A ；(DPTR) (A) 在單片機(jī)中，CPU對(duì)片外RAM的訪問只能用寄存器間接尋址的方式，且僅有4條指令。以DPTR間接尋址時(shí)，尋址的范圍達(dá)64KB；以Ri間接尋址時(shí)，僅能尋址256B的范圍。而且片外RAM的數(shù)據(jù)只能和累加器A之間進(jìn)行傳送，不能與其他寄存器和片內(nèi)RAM單元直接進(jìn)行傳送。 片外IO端口的訪問均可使用此4條指令。,例 MOV DPTR，#A000

53、H ；DPTR #A000H,(DPTR)=0A000H MOV A，40H ；A (40H), (A)=(40H) MOVX DPTR,A ；(DPTR)(A),(A000H)=(A) 這幾條指令實(shí)現(xiàn)了 A000H (40H) 例 MOV DPTR， #2000H ；DPTR #2000H,(DPTR)=2000H MOVX A， DPTR ；A (2000H), (A)=(2000H) MOV DPTR， #5000H ；DPTR #5000H, (DPTR)=5000H MOVX DPTR，A ；(DPTR) (A), (5000H

54、)=(A) 這幾條指令實(shí)現(xiàn)了 5000H (2000H),4 用于程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)傳送的指令及舉例（2條） MOVC A，A+PC ；A ((A)+(PC)) MOVC A，A+DPTR ；A ((A)+(DPTR)) 單片機(jī)指令系統(tǒng)中，這2條一般用于查表，其數(shù)據(jù)表格放在程序存儲(chǔ)器中。 例: 在程序存儲(chǔ)器中，存有LED顯示器09的字形段碼為: 210AH : 0C0H 0字符的段碼 210BH : 0F9H 1字符的段碼 210CH : 0A4H 2字符的段碼 210DH : 0B0H 3字符的段碼 執(zhí)行 MOV A，01H MOV DPTR，

55、#210AH MOVC A,A+DPTR 后，(A)=0F9H,5 交換指令及舉例(5條) XCH A， Rn ；(A) (Rn) XCH A，Ri ；(A)((Ri)) XCH A，direct ；(A)(direct) XCHD A，Ri ；(A)3-0((Ri))3-0 SWAP A ；(A)7-4(A)3-0 這組指令的前三條為全字節(jié)交換指令，其功能是將A的內(nèi)容與源操作數(shù)所指出的數(shù)據(jù)互換。后兩條指令為半字節(jié)交換指令，其中XCHD A，Ri是將A內(nèi)容的低4位與Ri所指片內(nèi)RAM單元中的低4位數(shù)據(jù)互相交換，各自的高4位不變。SWAP A指令是將A中內(nèi)容

56、的高、低4位數(shù)據(jù)互相交換。 例: 設(shè)(A)=12H，(20H)=34H，執(zhí)行以下指令的結(jié)果如何？ XCH A，20H ；A (20H) , (A)=34H,(20H)=12H SWAP A ；(A)7-4 (A)3-0 , (A)=43H,6 堆棧操作指令及舉例(2條) PUSH direct ；SP (SP)+1 ，(SP)(direct) POP direct ；direct((SP))，SP(SP)-1 PUSH指令是入棧(或稱壓?；蜻M(jìn)棧)指令，其功能是先將棧指針SP的內(nèi)容加1，然后將直接尋址單元中的數(shù)壓入到SP所指示的單元中。POP是出棧(或稱彈出)指令，

57、其功能是先將棧指針SP所指示的單元內(nèi)容彈出送到直接尋址單元中，然后將SP的內(nèi)容減1，仍指向棧頂。 使用堆棧時(shí)，一般需重新設(shè)定SP的初始值。系統(tǒng)復(fù)位或上電時(shí)SP的值為07H，而08H1FH正好也是CPU的工作寄存器區(qū)，故為不占用寄存器區(qū)，程序中需使用堆棧時(shí)，先應(yīng)給SP設(shè)置初值。但應(yīng)注意不超出堆棧的深度。一般SP的值可以設(shè)置在1FH或更大一些的片內(nèi)RAM單元。,利用堆棧操作指令可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送，例如： PUSH DPH POP 30H 可以實(shí)現(xiàn) 30H （DPH） 注意：在對(duì)累加器進(jìn)行堆棧操作時(shí)必須使用ACC，而不能用A。 PUSH ACC 和 POP ACC 是正確的寫法，

58、而 PUSH A 和 POP A 的寫法是錯(cuò)誤的。,小 結(jié),1、單片機(jī)的七種尋址方式 2、七種尋址方式的尋址空間 3、29條數(shù)據(jù)傳送類指令的使用,作 業(yè),教材P78 31、32、33、34 31、什么叫尋址方式？單片機(jī)有哪幾種尋址方式？這幾種尋址方式是如何尋址的？ 32、要訪問專用寄存器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器應(yīng)采用什么尋址方式？ 33、用于外部數(shù)據(jù)傳送的指令有哪幾條？有何區(qū)別？ 34、指出下列指令的本質(zhì)區(qū)別： MOV A,DATA MOV A,#DATA MOV DATA1,DATA2 MOV 60H,#61H,3.3.2 算術(shù)運(yùn)算類指令,1 算術(shù)運(yùn)算類指令特點(diǎn) 算

59、術(shù)運(yùn)算類指令共有24條，其中包括4種基本的算術(shù)運(yùn)算指令，即加、減、乘、除。這4種指令能對(duì)8位無符號(hào)數(shù)進(jìn)行直接的運(yùn)算，借助溢出標(biāo)志也能對(duì)有符號(hào)的二進(jìn)制整數(shù)進(jìn)行加減運(yùn)算。同時(shí)借助進(jìn)位標(biāo)志，可以實(shí)現(xiàn)多精度的加減和循環(huán)移位，也可以對(duì)壓縮的BCD數(shù)進(jìn)行運(yùn)算(壓縮BCD數(shù)，是指在一個(gè)字節(jié)中存放二位BCD數(shù))。 算術(shù)運(yùn)算指令對(duì)程序狀態(tài)字PSW中的Cy、AC、OV三個(gè)標(biāo)志位都有影響，根據(jù)運(yùn)算的結(jié)果可將他們置1或清除。但是加1和減1指令不影響這些標(biāo)志。算術(shù)運(yùn)算類指令用到的助記符有：ADD、ADDC、SUBB、INC、DEC、DA、MUL和DIV八種。,2. 算術(shù)運(yùn)算類指令使用說明及舉例 （1） 不帶進(jìn)位

60、的加法指令(4條) ADD A， Rn ；A (A)+(Rn) ADD A， Ri ；A (A)+((Ri)) ADD A， direct ；A (A)+(direct) ADD A， #data ；A (A)+#data 這4條指令的功能是把A中的數(shù)與源操作數(shù)所指出的內(nèi)容相加，其結(jié)果仍存在A中。相加過程中若位3和位7有進(jìn)位，則將輔助進(jìn)位標(biāo)志AC和進(jìn)位標(biāo)志Cy置位，否則清0。,（2） 帶進(jìn)位加法指令(4條) ADDC A， Rn ；A (A)+(Rn)+(Cy) ADDC A， Ri ；A (A)+((Ri))+(Cy) ADDC A， direct ；

61、A (A)+(direct)+(Cy) ADDC A， #data ；A (A)+#data+(Cy) 這4條指令的功能是把源操作數(shù)所指示的內(nèi)容和A中的內(nèi)容及進(jìn)位標(biāo)志Cy相加，結(jié)果存入A中。運(yùn)算結(jié)果對(duì)PSW中相關(guān)位的影響同上述的4條加法指令。 帶進(jìn)位加法指令一般用于多字節(jié)數(shù)的加法運(yùn)算，低位字節(jié)相加時(shí)和可能產(chǎn)生進(jìn)位，可以通過帶進(jìn)位加法指令將低位字節(jié)的進(jìn)位加到高字節(jié)上去。高位字節(jié)求和時(shí)必須使用帶進(jìn)位的加法指令。,（3） 帶進(jìn)位減法指令(4條) SUBB A， Rn ；A (A)-(Rn)-(Cy) SUBB A， Ri ；A (A)-((Ri))-(Cy) SUBB A，d

62、irect ；A (A)-(direct)-(Cy) SUBB A，#data ；A (A)-data-(Cy) 這4條指令的功能是把A中的內(nèi)容減去源操作數(shù)所指出的內(nèi)容和進(jìn)位標(biāo)志，差存入A中。當(dāng)夠減時(shí)，進(jìn)位標(biāo)志復(fù)位，不夠減時(shí)，低字節(jié)需向高字節(jié)借位，因此進(jìn)位標(biāo)志將置位。注意：?jiǎn)纹瑱C(jī)沒有不帶借位的減法指令。,（4） 加1指令(5條) INC A ； A (A)+1 INC Rn ； Rn (Rn)+1 INC Ri ；(Ri)((Ri))+1 INC direct ；direct(direct)+1 INC DPTR ；DPTR (DPTR)+1 這一組指令

63、的功能是將操作數(shù)所指定的單元或寄存器中的內(nèi)容加1。其結(jié)果送回原操作數(shù)單元中。 例: 已知DPTR=11FFH； 執(zhí)行INC DPTR指令后，結(jié)果: DPTR=1200H 注：?jiǎn)纹瑱C(jī)中這是僅有的一條16位運(yùn)算指令。,（5） 減1指令(4條) DEC A ； A (A)-1 DEC Rn ； Rn (Rn)-1 DEC Ri ；(Ri)((Ri))-1 DEC direct ；direct (direct)-1 這組指令的功能是將操作數(shù)所指定的單元或寄存器中的內(nèi)容減1，其結(jié)果送回原操作數(shù)單元中。,（6） 乘法指令(1條) MUL AB ；BA (A

64、)(B) 此條指令的功能是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)8位無符號(hào)數(shù)的乘法操作，2個(gè)數(shù)分別存在累加器A和寄存器B中。乘積為16位，低8位積在A中，高8位積在B中。若積大于255，溢出標(biāo)志位OV置位，否則復(fù)位，而Cy位總是為0。乘法指令是整個(gè)指令系統(tǒng)中執(zhí)行時(shí)間最長(zhǎng)的2條指令之一，它需4個(gè)機(jī)器周期(48個(gè)振蕩周期)才能完成一次乘法操作。,（7） 除法指令(1條) DIV AB ;A (A)(B) (商)，B AB(余)； ; Cy 0 ，OV 0 除法指令可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)8位無符號(hào)數(shù)的除法。被除數(shù)放在A中，除數(shù)放在B中。指令執(zhí)行后，商放在A中而余數(shù)在B中。進(jìn)位標(biāo)志Cy和溢出標(biāo)志OV均清0，只有

65、當(dāng)除數(shù)為0時(shí)，A和B中的內(nèi)容為不確定值，此時(shí)OV位置位，說明除法溢出。指令的執(zhí)行時(shí)間也是4個(gè)機(jī)器周期，和乘法指令相同是執(zhí)行時(shí)間最長(zhǎng)的2條指令之一。,（8） 十進(jìn)制調(diào)整指令(1條) DA A 這條指令是在進(jìn)行BCD碼加法運(yùn)算時(shí)，用來對(duì)BCD碼的加法運(yùn)算結(jié)果自動(dòng)進(jìn)行修正（主要是高、低4位是否+6）。另外，對(duì)BCD碼的減法運(yùn)算不能用此指令來進(jìn)行修正。 注：該指令必須緊跟在加法指令后面，否則調(diào)整結(jié)果將出現(xiàn)錯(cuò)誤。 注意：同是21H，若是BCD碼則表示十進(jìn)制數(shù)21；若是十六進(jìn)制則為21H。,3.3.3 邏輯運(yùn)算類指令,1 邏輯運(yùn)算類指令的特點(diǎn) 邏輯運(yùn)算類指令共24條，包括與、或、異或、清

66、除、求反、左右移位等操作指令。這些指令執(zhí)行時(shí)一般不影響程序狀態(tài)寄存器PSW，僅當(dāng)目的操作數(shù)為A時(shí)對(duì)奇偶標(biāo)志P位有影響，帶進(jìn)位的移位指令影響Cy位。邏輯運(yùn)算指令用到的助記符有ANL、ORL、XRL、RL、RLC、RR、RRC、CLR和CPL共9種。,2邏輯運(yùn)算類指令的使用說明及舉例 (1) 邏輯與運(yùn)算指令(6條) ANL A， Rn ； A (A)(Rn) ANL A， Ri ； A (A)((Ri)) ANL A，#data ； A (A)#data ANL A，direct ； A (A)(direct) ANL direct， A ； direct (direct)(A) ANL direct，#data ； direct (direct)#data 邏輯與運(yùn)算指令共6條，前四條指令是A的內(nèi)容與操作數(shù)所指出的內(nèi)容進(jìn)行按位邏輯與，結(jié)果送A中。指令執(zhí)行后影響奇偶標(biāo)志位P。后兩條指令是將直接地址單元中的內(nèi)容和源操作數(shù)所指出的內(nèi)容按位進(jìn)行邏輯與，結(jié)果送入直接地址單元中。 利用與指令可以實(shí)現(xiàn)寄存器或內(nèi)存單元中的幾位或全部清“0”。,(2) 邏輯或運(yùn)