51单片机汇编语言教程(精华版本)ppt课件.ppt

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1、第1章单片机基础知识概述单片机基础知识概述 1.1 单片机概述1.2 单片机学习的预备知识第1章 单片机基础知识概述单片机基础知识概述1.1 单片机概述 1、什么是单片机？、什么是单片机？ 2、为什么要学单片机？、为什么要学单片机？ 3、怎样学习单片机？、怎样学习单片机？1.2 单片机学习的预备知识1.3 Proteus软件简介1. 什么是单片机？什么是单片机？从微型计算机微型计算机技术的两大发展分支谈起第1章 单片机基础知识概述单片机基础知识概述单片计算机单片计算机（Single Chip Microcomputer）SCM将通用微计算机基本功能部件基本功能部件集成在一块芯片一块芯片上构成的

2、一种专用微计算机系统第1章 单片机基础知识概述单片机基础知识概述单片机应用范例第1章 单片机基础知识概述单片机基础知识概述单片机的发展：单片机的发展：从1976年起，Intel公司先后推出MCS-48（4位）、 MCS-51（8位）和MCS-96（16位）三大系列单片机。迄今为止，世界各地厂商已相继研制出大约50个系列300多个品种的单片机产品。 单片机的发展趋势是高集成度、高性能、高性价比、低功耗微控制器（Micro Compuer Unit)增强功能的单片机，8位的51内核单片机仍然是目前主流机型。第1章 单片机基础知识概述单片机基础知识概述汽车电控系统中的单片机应用第1章 单片机基础知识

3、概述单片机基础知识概述单片机应用实例抽油机自动间抽控制技术第1章 单片机基础知识概述单片机基础知识概述游梁式抽油机游梁式抽油机石油开采设备石油开采设备3、怎样学习单片机、怎样学习单片机各组成部分既相对独立，又相互交叉80C51型单片机教学目标掌握单片机原理与应用系统设计技能需要具备单片机硬件硬件、软件软件、接口接口三方面知识硬件系统软件系统接口系统第1章 单片机基础知识概述单片机基础知识概述硬件结构硬件结构（RAM，IO，T/C，INT，UART）存储器输入/输出单元定时/计数器中断系统串行通信第1章 单片机基础知识概述单片机基础知识概述第1章 单片机基础知识概述单片机基础知识概述1.1 单片

4、机概述1.2 单片机学习的预备知识 1、数制定义 2、数制转换 3、有符号数 4、位-字节-字 1.数制定义数制定义01231041031021011234 单片机常用的数制有十进制、二进制、十六进制。 例如： 十进制十进制：09；规则：逢十进一，后缀为D，但可忽略。一般表达式为：0011221110101010 ddddNnnnnD基数加权数09第1章 单片机基础知识概述单片机基础知识概述 二进制二进制：0、1 ；规则：逢二进一，后缀为B。 一般表达式为： 其中，基数为2，各位加权数为0，1。0123212021211101B001122112222 bbbbNnnnnB例如：第1章 单片机

5、基础知识概述单片机基础知识概述 十六进制十六进制 ：09、AF。规则：逢十六进一，后缀为H。 一般表达式为： 其中，基数为16，各位加权数为09、AF 。0011221116161616 hhhhNnnnnH01231681612161516138HDFC例如：第1章 单片机基础知识概述单片机基础知识概述2.数制转换数制转换 (1) 二进制转换成十进制转换规则：按进制的表达式展开，然后按照十进制运算求和。112121211011013B例如：1 1 1 1 1 1 1 18 4 2 1163264128记忆：1100B = 121001B = 91111B = 1511111111B = 25

6、5举例：第1章 单片机基础知识概述单片机基础知识概述（2）十六进制转换成十进制转换规则：按进制的表达式展开，然后按照十进制运算求和。5728816816121615161380123HDFC例如：第1章 单片机基础知识概述单片机基础知识概述(3) 二进制与十六进制数之间的转换1010B = 0AH 1101B = 0DH1011B = 0BH 1110B = 0EH1100B = 0CH 1111B = 0FH记忆：从低位起由右到左，每四位二进制数对应一位十六进制数。例如：（最后一组不足时左边添0凑齐4位）转换规则：第1章 单片机基础知识概述单片机基础知识概述(4)十进制整数转换成二、十六进制

7、整数 转换规则：“除基取余”。十进制整数不断除以转换进制基数，直至商为0。每除一次取一个余数，从低位排向高位。例如：第1章 单片机基础知识概述单片机基础知识概述4. 位位-字节字节-字字 位位(bit)：二进制数中的一位，其值不是“1”，就是“0”。字节字节(byte)：一个8位的二进制数为一个字节。字节是计算机数据的基本单位。字字(word)：两个字节就是一个字，又叫双字节。另外，有时还会用到“半字节半字节”，即4位二进制。例如：1000 1110 1100 1011B = 8E CDH半字节 字节 字（双字节）位字节字节第1章 单片机基础知识概述单片机基础知识概述 80C51单片机的内部资

8、源主要包括：单片机的内部资源主要包括： 8位中央处理器（CPU）； 片内振荡器和时钟电路； 4KB片内程序存储器(ROM)； 128字节的片内RAM；4个8位并行的双向I/O口； 2个16位定时器/计数器； 1个全双工串行口；时钟电路第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理2.1 MCS-51单片机结构单片机结构 2. 1.1 MCS-51单片机的内部结构 2. 1.2 MCS-51引脚及功能引脚及功能2.2 MCS-51的存储器结构 2.3单片机的复位、时钟与时序 2.4并行I/O口 P3口线的第二功能为多功能引脚，其8个引脚均具有专门的第二功能。VC

9、CVSSXTAL2XTAL1RSTP0. 0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7P1. 0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7P2.7 P2.7 P2.6 P2.6 P2.5 P2.5 P2.4 P2.4 P2.3 P2.3 P2.2 P2.2 P2.1 P2.1 P2. P2. 0 0ALEP3. 0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7EAPSENRXD/TXD/INT0/ INT1/ T0/ T1/WR/ RD/123456789101112131415161718192040393837363534

10、33323130292827262524242221803180C51 875189C511 1、管脚图、管脚图（1）电源及晶振引脚VCC(40脚)：+5V电源引脚VSS(20脚)： 接地引脚XTAL1(19脚)；外接晶振引脚（内置放大器输入端）XTAL2(18脚)：外接晶振引脚（内置放大器输出端）Vcc80C512040第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理（2）控制引脚 ALE/PROG(30)为地址锁存使能输出/ 编程脉冲输入 RST/VPD(9)为复位/ 备用电源引脚 PSEN(29)：输出访问片外程序存储器读选通信号 EA/ VPP (31)：外部ROM允许访问/ 编程电源输入 第

11、2章 单片机结构及原理单片机结构及原理（3）并行I/O口引脚 共计48 = 32 个引脚，其中：P0.0P0.7（3932脚）P0口；P1.0P1.7（18脚）P1口；P2.0P2.7（2128脚）P2口；P3.0P3.7（1017脚）P3口。P0P3是单片机对外联络的重要通道第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理P3口的特殊功能第2章 MCS-51单片机结构及原理单片机结构及原理 2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51的存储器结构 2.3单片机的复位、时钟与时序 2.4并行I/O口 2.1 MCS-51单片机结构单片机结构 2. 1.1 MCS-51单片机的内部结构单片机的内

12、部结构 2. 1.2 MCS-51引脚及功能2.2 MCS-51的存储器结构 2.3单片机的复位、时钟与时序 2.4并行I/O口 第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51的存储器结构的存储器结构 1.存储器划分方法存储器划分方法 2 .程序存储器 3. 数据存储器2.3单片机的复位、时钟与时序 2.4并行I/O口 第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理MCS-51系列单片机存储器配置如图 ：共有四个物理存储空间，或三个逻辑存储空间。第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理POM作用：存放程序、表格或常数（非易失性掉电保存）RAM作用：存放程

13、序运行结果字长：8位数量：256B30H低128B（ 00H7FH ）为普通RAM区高128B （80HFFH）为特殊功能寄存器区第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理(1) 低128字节的区域 工作寄存器区（00H-1FH）可位寻址区（20H-2FH） 用户RAM区（30H-7FH）30H第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理区共有32个字节单元（00H1FH），分为4组，每组8个单元，命名为工作寄存器R0R7)。任一时刻CPU只能选用一组工作寄存器为当前工作寄存器组。当前工作寄存器组通过PSW中的RS1和RS0标志位（工作寄存器组指针）进行设置。30H第2章 单片机结构及原理单片机结构

14、及原理注意：CPU复位后RS1和 RS0默认值为0，即默认第0组为当前工作寄存器组。 第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理区共有16个字节单元（20H2FH），又可划分为128个位地址单元（ 00H 7FH），可按两种方式存取数据。30H第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理区共有80个字节单元（ 30H7FH），是用户RAM区，但只能按字节进行数据存取操作。30H在此区内用户可以作为为堆栈区和中间数据存储区。 第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理（2）高高128字节字节RAM区区 在80HFFH的高128字节RAM区中，离散地分布有21个特殊功能寄存器（Spetial Functi

15、on Register)，又称为特殊功能寄存器区。 30H第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理具有标准的SFR名称和符号、字节地址和位地址前述的Acc、PSW、DPL、DPH等几个寄存器都属于SFR，其余寄存器将在以后章节中结合应用进行介绍。第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理字节地址末位是0或8的SFR，都具有位地址。SFR之外的其它存储单元用户均不可用（系统留用）。第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理418051的内部结构的内部结构 8051芯片芯片按功能结构按功能结构CPU控制器控制器程序计数器程序计数器PC数据指针寄存器数据指针寄存器DPTR运算器运算器累加器累加器A寄存器

16、寄存器B程序状态寄存器程序状态寄存器PSW 存储器存储器数据存储器数据存储器RAM程序存储器程序存储器ROM定时计数器：定时计数器：2个个16位定时器位定时器T0，T1I/O接口接口: P0、P1、P2、P3四个四个8位口位口一个全双工串行口一个全双工串行口5个中断源个中断源单片机单片机CPU = 控制器控制器 + 运算器运算器第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理作用：作用：统一指挥和控制计算机协调工作1、控制器（1）程序计数器（Program CounterPC） 指令地址寄存器，永远存放着下一条指令的地址， PC的变化规律决定着程序的流程第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理（2）数

17、据指针寄存器（Data Pointer DPTR）16位字长位字长，可寻址范围216(64KB)用于表示存储器数据地址的指针可拆为2个8位的独立寄存器DPL和DPH0000H0001H0002H0003H0004HFFFFH 35H 77H F4H 94H 9EHDPTR指针 xxH xxHxxH xxH xxHROMRAMDPLDPH0000H0001H0002H0003H0004HFFFFH第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理2、运算器作用：作用：对数据进行算术运算和逻辑操作功能：功能： (1)对暂存器中的数据进行运算 (2)结果保存在ACC中 (3)运行状态反映在PSW中第2章 单片

18、机结构及原理单片机结构及原理（1）累加器（AccumulaterA） 累加器A是一个8位寄存器，用来存放操作数或中间运算结果； 它是CPU中使用最频繁的寄存器。第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1P位7位6位5位4位3位2位1位0CYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7PSW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.0位7位6位5位4位3位2位1位0（2

19、）程序状态字寄存器（Program State WordPSW） PSW是一个8位的专用寄存器，用于存放程序运行过程中的各种状态信息。PSW中的各位信息通常是在指令执行过程中自动形成的，但也可以由传送指令加以改变。PSW各位的定义： 按位置定义的名称按功能定义的名称第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1P位7位6位5位4位3位2位1位0CYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7PSW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3

20、PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.0位7位6位5位4位3位2位1位0（2）程序状态字寄存器（Program State WordPSW） PSW是一个8位的专用寄存器，用于存放程序运行过程中的各种状态信息。PSW中的各位信息通常是在指令执行过程中自动形成的，但也可以由传送指令加以改变。PSW各位的定义： 按位置定义的名称按功能定义的名称第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理CY（PSW.7）进位标志在进行加或减运算时，如果操作结果最高位有进位或借位时，CY由硬件置“1”，否则清“0”。 10010011 + 11110000 CY= 1 10000011进位

21、标志位CYCYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1P位7位6位5位4位3位2位1位0CYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7PSW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.0位7位6位5位4位3位2位1位0用途用途：1、根据CY判断加减运算时有无进位或借位；2、在位操作中CY可作为位累加器用。举例第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理 AC（PSW.6）辅助进位标志在进行加或减运算时，如果操作结

22、果的低四位数向高四位产生进位或借位时，将由硬件置“1”，否则清“0”。 01001111 + 10100001 AC=1 11110000半进位CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1P位7位6位5位4位3位2位1位0CYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7PSW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.0位7位6位5位4位3位2位1位0举例用途用途：1、根据AC判断加减运算时有无半进位或半借位；

23、2、在BCD码调整运算中要用到AC标志第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理F0（PSW.5）和F1（PSW.1）用户标志位可作为用户自行定义的一个状态标记 CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1P位7位6位5位4位3位2位1位0CYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7PSW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.0位7位6位5位4位3位2位1位0第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理RS

24、1和 RS0（PSW.4和 PSW.3）工作寄存器组指针用于选择CPU当前工作寄存器组CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1P位7位6位5位4位3位2位1位0CYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7PSW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.0位7位6位5位4位3位2位1位0第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理OV（PSW.2）溢出标志在有符号数运算或乘除运算中若有异常结果，OV置1，否

25、则清0。根据运算过程中的D6和D7位的变化由硬件自动形成OV值CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1P位7位6位5位4位3位2位1位0CYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7PSW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.0位7位6位5位4位3位2位1位0用途用途：判断有符号数运算或乘除运算的结果是否正常。第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理P（PSW.0）奇偶标志位该位始终跟踪累加器A中含

26、“1”个数的奇偶性如果A中有奇数个“1”，则P置“1”，否则置“0”举例 若A=10011111，则P=0 若A=11000001，则P=1CYACF0RS1RS0OVF1PCYACF0RS1RS0OVF1P位7位6位5位4位3位2位1位0CYACF0RS1RS0OVF1PCYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVF1F1P PPSW.7PSW.7PSW.6PSW.6PSW.5PSW.5PSW.4PSW.4PSW.3PSW.3PSW.2PSW.2PSW.1PSW.1PSW.0PSW.0位7位6位5位4位3位2位1位0用途用途：用于串行通讯中的数据校验，判断是否存在传输错误。第2章

27、 单片机结构及原理单片机结构及原理2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51的存储器结构 2.3单片机的复位、时钟与时序单片机的复位、时钟与时序 1.复位与复位电路复位与复位电路 2.时钟电路 3. CPU时序2.4并行I/O口 第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理复位使单片机恢复原始默认状态的操作。第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51的存储器结构 2.3单片机的复位、时钟与时序单片机的复位、时钟与时序 1.复位与复位电路 2.时钟电路 3. CPU时序时序2.4并行I/O口 时序是计

28、算机指令执行时各种微操作在时间上的顺序关系，其作用是保证CPU中各种微操作有序运行。（1）时序的概念）时序的概念第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理时序定时单位共有4个参数：拍（振荡周期、时钟周期）P、状态周期S、机器周期、指令周期 一个状态（S）包含2个拍（P）; 一个机器周期由6个S或12个P组成； 一个指令周期约为14个机器周期。第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理例：外接晶振为12MHz时，MCS-51单片机的四种时序周期的具体值为：更正更正：P.30振荡周期 = 1/12 us状态周期 = 1/6 us机器周期 = 1 us指令周期 = 14 us振荡周期 = 1/24 us

29、状态周期 = 1/12 us机器周期 = 1 us指令周期 = 14 us振荡周期是机器周期的1/12正误（正）机器周期是振荡周期的1/12（误）第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51的存储器结构 2.3单片机的复位、时钟与时序单片机的复位、时钟与时序 1.复位与复位电路 2.时钟电路时钟电路 3. CPU时序2.4并行I/O口 CPU微操作必须在统一的时钟控制下才能正确进行。 内部时钟方式微调电容: C1、C2 30pF 晶振：石英晶体封裝 MCS-51时振荡频率为612MHZ。ALE时钟S1S4S

30、6S5S3S2读操作码读操作码(无效)(a) 1字节1周期指令读下一指令S1S4S6S5S3S2读操作码读第二字节(b) 2字节1周期指令读下一指令S1S4S6S5S3S2读操作码读操作码(无效)(c) 1字节2周期指令读下一指令S1S4S6S5S3S2外部时钟方式第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理P1口的结构组成口的结构组成 P1.n = 1个锁存器 + 1个场效应管驱动器V + 2个三态门缓冲器V21第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理P1口具有输出、读引脚、读锁存器三种工作方式。 输出时输出时： D端=1/Q=0V截止P1.n=1 D端=0/Q=1V导通P1.n=0读引脚时读引

31、脚时：P1.n读引脚三态门1内部总线读锁存器读锁存器： Q端读锁存器三态门2内部总线V21第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理V的状态会影响P1.n的状态： 如V导通P1.n电平0（钳位） 读引脚可能出错为正确读出P1.n引脚电平，需要读引脚前应先使T截止 令D=1/Q=0V截止读P1.n不会出错可见，P1口作为输入口时是有条件的（应先写1），而输出时无条件，因此，称P1口为准双向口。V第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51的存储器结构 2.3 单片机的复位、时钟与时序 2.4 并行并行I/O口口

32、 1、P1口 2、 P3口口 3、 P0口 4、 P2口 P3口的结构组成口的结构组成 P3.n = 1个锁存器 + 2个三态缓冲器 + 1个第二功能控制单元 + 1个输出驱动单元3412第二输入功能V第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理P3口具有P1的三种工作方式 + 第二功能方式输出时输出时： D端=1Q=1V截止P1.n=1 D端=0Q=0V导通P1.n=0读引脚时读引脚时：P1.n读引脚三态门1内部总线（需先写1）读锁存器读锁存器： Q端读锁存器三态门2内部总线3412第二输入功能V第二输出功能 = “1”(与非门开锁)第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理P3口的第二功能方式：

33、 输出时输出时：第二输出功能 = 1与非门输出0V截止P3.n=1 第二输出功能 = 0与非门输出1V导通P3.n=0输入时输入时：P3.n三态门4第二输入功能D端 写 “1”(与非门开锁)（第二输出功能先写 “1”）3412第二输入功能V第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理 P3口第二功能定义 引脚名称第二功能定义P3.0RXD串行通信数据接收端输入P3.1TXD串行通信数据发送端输出输出P3.2外部中断0请求端口输入P3.3外部中断1请求端口输入P3.4T0定时器/计数器0外部计数输入端口输入P3.5T1定时器/计数器1外部计数输入端口输入P3.6片外数据存储器写选通输出输出P3.7片外数据存储器读选通输入INT0WRINT1RD第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理第2章 单片机结构及原理单片机结构及原理2.1 MCS-51单片机结构 2.2 MCS-51的存储器结构 2.3