（完整word版）单片机原理及应用总结

单片机原理及应用

第一章 绪论

1.什么叫单片机？其主要特点有哪些？

在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机。 特点：控制性能和可靠性高、体积小、价格低、易于产品化、具有良好的性价比。

? EA/VPP：内外存储器选择引脚/片

内EPROM编程电压输入引脚； ? PSEN：外部程序存储器选通信号输出引脚

b.非总线型DIP20封装的引脚 ? RST：复位信号输入引脚 4.80C51的片内存储器

增强型单片机片内数据存储器为256字节，地址范围是00H~FFH。低128字节的配情况与基本型单片机相同。高128字节一般为RAM，仅能采用寄存器间接寻址方式询问。注意：与该地址范围重叠的特殊功能寄存器SFR空间采用直接寻址方式询问。 5.80C51的时钟信号

晶振周期为最小的时序单位。一个时钟周期包含2个晶振周期。晶振信号12分频后形成机器周期。即一个机器周期包含12个晶振周期或6个时钟周期。

6.80C51单片机的复位

定义：复位是使单片机或系统中的其他部件处于某种确定的初始状态。 a.复位电路

两种形式：一种是上电复位；另一种是上电与按键均有效的复位。 b.单片机复位后的状态

单片机的复位操作使单片机进入初始化状态。初始化后，程序计数器PC=0000H，所以程序从0000H地址单元开始执行。

特殊功能寄存器复位后的状态是确定的。P0~P3为FFH，SP为07H，SBUF不定，IP、IE和PCON的有效位为0，其余的特殊功能寄存器的状态为00H.相应的意义为： ? P0~P3=FFH，相当于各口锁存器已

写入1，此时不但可用于输出，也可以用于输入； ? SP=07H，堆栈指针指向片内RAM

第二章 80C51的结构和原理

1.80C51的基本结构

a.CPU系统

? 8位CPU，含布尔处理器； ? 时钟电路；

? 总线控制逻辑。 b.存储器系统

? 4K字节的程序存储器

（ROM/EPROM/FLASH，可外扩至64KB）；

? 128字节的数据存储器（RAM，可

外扩至64KB）；

? 特殊功能寄存器SFR。 c.I/O口和其他功能单元 ? 4个并行I/O口；

? 2个16位定时/计数器； ? 1个全双工异步串行口；

? 中断系统（5个中断源，2个优先

级）

2.80C51的应用模式

a.总线型单片机应用模式

? 总线型应用的“三总线”模式； ? 非总线型应用的“多I/O”模式 3.80C51单片机的封装和引脚 a.总线型DIP40引脚封装 ? RST/VPO：复位信号输入引脚/备用

电源输入引脚； ? ALE/PROG：地址锁存允许信号

输出引脚/编程脉冲输入引脚；

的07单元；

? IP、IE和PCON的有效位为0，各

中断源处于低优先级且均被关断、串行通讯的波特率不加倍； ? PSW=00H，当前工作寄存器为0

组。

7.80C51的存储器组织

功能：存储信息（程序和数据） a.程序存储器低端的一些地址被固定地用作特定的入口地址：

? 0000H：单片机复位后的入口地

址；

? 0003H：外部中断0的中断服务程

序入口地址；

? 000BH：定时/计数器0溢出中断

服务程序入口地址；

? 0013H：外部中断1的中断服务程

序入口地址；

? 001BH：定时/计数器1溢出中断

服务程序入口地址；

? 0023H：串行口的中断服务程序入

口地址。

8.80C51单片机的数据存储器配置 80C51单片机数据存储器分为片外RAM和片内RAM两大部分。 80C51片内RAM的128B部分分成工作寄存器区、位寻址区、通用RAM三大部分。

基本型单片机片内RAM的地址范围是00H~7FH。

增强型单片机片内除地址范围为

00H~7FH的128B RAM外，又增加了80H~FFH的高128B的RAM。增加的这部分RAM仅能采用间接寻址方式访问。

片外RAM地址空间为64KB，地址范围是0000H~FFFFH。

与程序存储器地址空间不同的是，片外RAM地址空间与片内RAM地址空间在地址的低端0000H~007FH是重叠的。访问片外RAM时采用指令MOVX实现，访问片内RAM采用指令MOV，无读写信号产生。 a.工作寄存器区 80C51单片机片内RAM低端的

00H~1FH共32B，分成4个工作寄存器组，每组占8个单元。

? 寄存器0组：地址00H~07H； ? 寄存器1组：地址08H~0FH； ? 寄存器2组：地址10H~17H； ? 寄存器3组：地址18H~1FH。 程序运行时，只能有一个工作寄存器组作为当前工作寄存器组；当前工作寄存器组的选择由特殊功能寄存器中得程序状态字寄存器PSW的RS1、RS0来决定。 b.位寻址区

内部RAM的20H~2FH共16个字节是位寻址区。其128位的地址范围是00H~7FH。 c.通用RAM区

位寻址区之后的30H~7FH共80个字节为通用RAM区。这些单元可以作为数据缓冲器使用。

实际应用中，常需在RAM区设置堆栈。80C51的堆栈一般设在30H~7FH的范围内，栈顶的位置由堆栈指针SP指示。复位时SP的初值为07H，在系统初始化时可以重新设置。

9.80C51单片机的特殊功能寄存器 a.程序状态字寄存器PSW，8位。含义如下：

? CY：进位、借位标志。有进位、

借位时CY=1，否则CY=0； ? AC：辅助进位、借位标志

? F0：用户标志位，由用户自己定义 ? RS1、RS0：当前工作寄存器组选择位 ? OV：溢出标志位。有溢出时OV=1，

否则0V=0 ? P：奇偶标志位。存于ACC中的运算结果有奇数个“1”时P=1，否则P=0。

10.P0口、P2口的结构

P0口作为分时复用的低8位地址/数据总线，P2口作为高8位地址总线。 a.P0口的结构

? P0用作通用I/O口

输出驱动级工作在需外接上拉电阻的漏极开路方式；

P0口在作为通用I/O口，属于准双向口。

? P0用作地址/数据总线 b.P2口的结构

P2口的输出驱动电路与P0口不同，内部设有上拉电阻。 ? P2用作通用I/O口

P2口在作为通用I/O口，属于准双向口。

? P2用作地址总线 11.P3口结构

a.P3用作第一功能的通用I/O口 b.P3用作第二功能使用

? P3.0：RXD（串行口输入）； ? P3.1：TXD（串行口输出）； ? P3.2：INT0（外部中断0输入）； ? P3.3：INT1（外部中断1输入）； ? P3.4：T0（定时器0的外部输入）； ? P3.5：T1（定时器1的外部输入）； ? P3.6：WR（片外数据存储器“写”

选通控制输出）；

? P3.7：RD（片外数据存储器“读”

选通控制输出）。

第三章 80C51的指令系统

1.80C51的寻址方式

表3.1 寻址方式所对应的寄存器和存储空间 序号 寻址方式 寄存器或存储空间 1 寄存器R0~R7，A、AB、DPTR和C寄存器寻址 （布尔累加器） 基2 直接寻址 片内RAM低128字节、SFR 本方片内RAM（@R0，@R1，SP） 3 寄存器间接寻址 式片外RAM（@R0，@R1，@DPTR） 4 5 6 7 立即寻址 ROM ROM（@A+DPTR，@A+PC） ROM（PC当前值的-128~+127字节） 可寻址位（内部RAM20H~2FH单元的位和部分SFR的位） 变址寻址 相对寻址 位寻址 扩展方式

2.特殊传送指令 编号 1 2 3 4 5 6 7 表3.3特殊传送指令 指令分类 指令 机器码字节 MOVC A，@A+DPTR 93H ROM查表 MOVC A，@A+PC 83H MOVX A，@DPTR E0H 读片外RAM MOVX A，@Ri E2H(~E3H) MOVX@DPTR，A F0H 写片外RAM MOVX@Ri，A F2H(~F3H) PUSH direct C0H 堆栈操作 机器周期数 2 2 2 2 2 2 2

8 POP direct direct D0H direct 2 ? 堆栈操作 在80C51单片机中，堆栈的生长方向是向上的。入栈操作时，先将SP+1，然后将指令指定的直接地址单元的内容存入SP指向的单元；出栈操作时，将SP指向的单元内容传送到指令指定的直接地址单元，然后SP-1。 系统复位时，SP的内容位07H。SP的值越小，堆栈深度越深。 PUSH direct：SP?(SP)?1,(SP)?(direct) POP direct：direct?((SP)),SP?(SP)?1

一般在中断、子程序调用时发生堆栈操作 ? MOV、MOVX、MOVC区别

MOV：单片机内部数据传递；MOVX：单片机与片外RAM和I/O口电路的数据传递；MOVC：ROM的查表 3.逻辑运算与循环类指令 逻辑与： 编号 指令分类 指令 1 ANL direct，A 2 ANL direct，#data 逻3 ANL A，Rn 辑4 ANL A，direct 与5 ANL A，@Ri 6 ANL A，#data 前两条把源操作数与直接地址指示内容相与； 后四条是把源操作数与累加器A的内容相与，送入A 逻辑或： 编号 指令分类 指令 1 ORL direct，A 2 ORL direct，#data 逻3 ORL A，Rn 辑4 ORL A，direct 或5 ORL A，@Ri 6 ORL A，#data 逻辑异或： 编号 指令分类 指令 1 XRL direct，A 2 XRL direct，#data 逻3 XRL A，Rn 辑异4 XRL A，direct 或5 XRL A，@Ri 6 XRL A，#data