单片微型计算机原理与接口技术课本

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1、单片微型计算机原理与接口技术第一章MCS－51单片机的硬件结构与工作原理1．微型计算机主要由运算器、控制器、存储器和输入输出电路这四部分组成，其中运算器与控制器集成于CPU中。2．8031单片机除有CPU、存储器和输入输出电路外，还包括定时器/计数器、中断控制和时钟振荡电路等。3．将这些部件集成在一块芯片上，通过内部总线连接构成完整的单片微型计算机，简称单片机。35单片微型计算机原理与接口技术第一节MCS－51存储器配置1．微型计算机必须配置一定数量的存储器，但不同的微型计算机存储器的配置不同。2．一种是程序与数据共用一个存储器，一般的通

2、用计算机都采用此种形式。3．另一种是将程序与数据分别放在两个存储器内，一个称程序存储器，另一个称数据存储器，MCS－51单片机属于此类。4．MCS－51片内集成有一定容量的程序存储器(8031/80C31/8032除外)和数据存储器，并具有较大的外部存储器扩展能力。5．MCS－51有4个存储器空间：(1)片内程序存，（2）片外程序存储器，（3）片内数据存储器，（4）片外数据存储器。6．从用户角度（逻辑上），MCS－51分为3个存储器空间：（1)片内、外统一编址的64KB程序存储器地址空间，（2)256B内部数据存储器和特殊功能寄存器地址空

3、间，（3)64KB外部数据存储器地址空间。一．内部数据存储器1．数据存储器在物理上和逻辑上分为二个地址空间：一个内部数据存储器和一个外部数据存储器。35单片微型计算机原理与接口技术2．访问内部数据存储器，用MOV指令。3．访问外部数据存储器，用MOVX指令；4．8031单片机内部数据存储器，由128B的内部数据存储器和128B的特殊功能寄存器组成，在特殊功能寄存器寻址空间中，离散地分布着19个特殊功能寄存器。内部数据存储器00H～7FH内部数据存储器共有128个字节，根据作用不同分为三个区：寄存器区00H～1FH(32个单元)、位寻址区2

4、0H～2FH(16个单元)、通用RAM区30H～7FH（80个单元）。（1）寄存器区00H～1FH(共32个单元)：①有4个寄存器组，每组8个寄存器，均表示为R0～R7。②由于每个寄存器组的8个寄存器都标记为R0～R7，因此每次只能选择一个工作寄存器组。③通过状态寄存器PSW的第3、4位（即RS1、RS0）选择工作寄存器组。如表4-1所示④由于MCS－51单片机对寄存器操作最灵活且响应速度最快，一般情况下，总是首先选择使用寄存器，因此有效地设置4个工作寄存器组，可以提高现场保护能力和CPU实时响应的速度。（2）位寻址区20H～2FH(16

5、个单元)：①既可以按位直接寻址，进行位操作；又可按字节寻址，作为一般工作单元使用。②这16个字节，每字节8位，共有l6×8=128位。占用地址为00H～7FH（位地址），如表4－2所示；③应用这些位单元，可以方便地进行各种布尔逻辑操作。35单片微型计算机原理与接口技术（3）通用RAM区30H～7FH：内部RAM中的30H～7FH构成通用RAM区，可用于存放运算过成中的中间数据，也可作为堆栈存储区域。二．特殊功能寄存器1．8031单片机共有19个（21个字节）特殊功能寄存器SFR，用来设置片内电路的运行方式，记录电路运行状态，并表示有关标志

6、等。2．并行和串行端口映射在SFR寄存器，对这些寄存器的读写，可实现对相应I/O端口的输入和输出操作。3．21个字节的特殊功能寄存器中，离散分布在128字节的SFR（80H～FFH）存储空间中。4．有些SFR具有位地址，在SFR（80H～FFH）存储空间包含有128个位地址空间，其地址也是80H～FFH，但仅有83个有效地址，可对11个SFR进行位寻址操作。★MCS－51系列有19个特殊功能寄存器：●A累加器35单片微型计算机原理与接口技术●寄存器PSW程序状态字●SP堆栈指针PC程序计数器●DPTR数据指针P0～P3I/O端口寄存器●S

7、BUF串行数据缓冲器●TH0、TL0、TH1、TL1定时器/计数器●IP、IE、TMOD、TCON、SCON、PCON控制寄存器三．程序存储器35单片微型计算机原理与接口技术1．内部程序存储器（1）8051有4KB的ROM程序存储器；（2）8751有4KB的EPROM程序存储器；（3）8031没有内部程序存储器，必须外接程序存储器。2．外部程序存储器MCS－5l单片机有16根地址线和16位的程序计数器PC，因此可以寻址（扩展至）64KB的程序存储器。3．程序存储器的作用（1）存放（固化）用户程序和常数表格，可通过MOVC指令访问。（2）程

8、序存储器通常选用EPROM或E2PROM芯片来固化程序。4．程序存储器中特定程序的入口地址程序存储器中某些地址被固定用于特定程序的入口地址：地址用途0000HMSC51复位后PC=0000H，