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单片微机原理及应用


存储器有许多存储单元组成,如图P6 图1-3。
在访问(读或写)存储器时,为明确所要访问的 存储器单元,需要给每个存储器单元一个编号,即为地 址。
输入输出(I/O)接口电路
接口的作用: P6
总线
概念;P6 图1-4 总线冲突; 三态门缓冲器 图1-5,1-6 地址,数据,控制 总线
微型计算机软件
计算机要实现自动控制,除了硬件外,还需将 控制 想法、逻辑、算法,以软件的形式送入微型计算机。 软件由各种程序组成,而程序是由一条条指令组成。
程序计数器作用:记录下一条将要执行的程序指 令的地址,起着管理程序执行次序的作用。
程序的两种执行方式:顺序、跳转。 程序计数器( PC )的复位、计数、直接置数
计算机指令执行过程
复位
取指令 PC+1
执行 指令
存储器
只有将所需要的程序和数据存入存储器,计算机 才能够脱离人的直接干预自动工作。
存储器的分类 :ROM 程序存储器 RAM 数据存储器 存储器的读和写(访问) P26 图1-16,1-18
指令、程序的概念
语言:一种操作人员与计算机交流的方式。 机器语言、汇编语言、高级语言
8952单片机的C 程序
程序地址
机器语言
汇编程序
计算机中的数
( 1 )进制、各进制数之间的转换 ( 2 )代符号的数的表示 ( 3 )定点数、浮点数
(4 )ASCII 码 参考P365 附录A
BCD码
BCD码 (Binary Coded Decimal)
2、寄存器寻址 寻址某个工作寄存器,从该寄存器 中读取或存放操作数,以完成指令规定 的操作。
例如: ADD A,R2 ;从R2中读取操作数,和A相加后 将结果存入A
3、寄存器间接寻址
定义: 参见P80 例如:MOV 40H,#20H
;将数20H放入RAM的40H单元 MOV R1,#40H ;将数40H放入R1 MOV A,@R1 ;以R1存放的数40H为地址,将 40H地址单元中的数20H放入A。
(2)位寻址区
地址:20H~2FH,16个字节。 其中每一位都有各自的“位地址”,如图 2-8。
在位寻址指令中使用。如: SETB 07H ; 将RAM 20H单元的D7位置1,而该单元其它 位不变。
常用于存放 逻辑型变量。
(3)数据缓冲区
地址:30H~7FH,80个字节。 其用途完全有编程人员决定。 由于工作寄存器区、位寻址区和 数据缓冲区统一编 址,因此工作寄存器、位寻址单元也可以当成 数据 缓冲单元 一样使用。 例如: MOV A,30H; ;将数据缓冲区30H单元的内容放入A。 MOV A,20H; ;将位寻址区20H单元的内容放入A。 MOV A,00H; ;将工作寄存器区00H单元的内容放入A。
存储器
MCS-51的程序与数据分为两个独立存储器逻 辑空间,分开编址。(称为哈佛结构)
51子系列和52子系列的存储器容量区别:
51子系列:4K的ROM 128 字节的用户RAM + 128 字节的SFR(特殊功能寄存器) 52子系列:8K的ROM
256 字节的用户RAM + 128 字节的SFR(特殊功能寄存器)
1、结构如图P5 图1-1,四部分: (1)CPU (2)存储器 (3)外围设备
(4)接口 2、概念:主机,外围设备,CPU,字长
微型计算机硬件结构
1、结构如图P5 图1-2,由以下组成:
微处理芯片
存储器芯片
I/O接口电路
2、芯片之间用总线连接
微处理器由以下组成:
算术逻辑部件,工作寄存器,控制部件。
4、 7个特殊地址单元
地址:0000H:复位后PC=0000H,即:计算机系 统复位后将从 地址0000H处开始 执行程序。 6个中断入口地址(或称:中断向量) 参见P47 表2-4
5、 ROM除了可以存放程序,还可以用来 存储程序中用到的常量或常量表格。
数据存储器
1、51子系列的片内数据存储器具有
专门用于控制并行、串行I/O,定时器/计数器, 中断等功能模块,不能移做它用。 与用户RAM统一编址,既可以直接寻址,也 可位寻址。 MOV 8AH,A ;将A的内容放入 TL0 中。 SETB 8CH ;将TR0置1。
单片机能够控制外部设备(电机的开关、速度等; 电磁阀、液压阀),或者将外界的信息(速度, 压力)采集单片机内。这些功能除了需要有I/O接 口电路,还依赖于单片机内部的一些功能模块。
各指令所占用的ROM空间和指令周期参见P87 表3-1
算术操作指令
进行算术运算操作,共24条。
需要注意这累指令与PSW中各标志位之间的相 互影响。 C位:判断两操作数做 无符加/减 法运算时是 存在进位/借位 (即结果溢出 >256 或 < 0)。 OV位:判断两操作数做 有符加/减 法运算时是 存在结果溢出 >127 或 < -128
4个8位并行 I/O 端口P0~P3
(5)控制线:
ALE:访问外部存储器时,地址锁存允许信号端 PSEN:外部程序存储器读选通信号端 EA/VPP:程序存储器选择信号端/编程电源输入端
微处理器
(1)运算器
ALU A PSW B (算术逻辑单元) (累加器) (程序状态字 或 状态寄存器 F ) (B寄存器)
单片微机原理及应用
机械工程系 机电一体化实验室 授课教师: 电话:
绪论
单片机的概念: 发展:
三类单片机实物
微芯公司的3类单片机
玩具小车的单片机系统
直流伺服电机的单片机控制
第1章 基本概念
电子计算机广泛应用的原因
(1)高速度
(2)具有记忆功能
(3)具有逻辑判断功能
(4)高精度,高可靠性
计算机基本结构
输入10ms以上高电平脉冲,单片机复位。 VPD使用后备电源,可实现掉电保护。
复位方法: 1)上电复位 2)外部信号复位
+5V
单片机
30μF K 200Ω 1K
RST
(3)外接晶体振荡器:XTAL1,XTAL2
晶体振荡器频率范围要求在1.2MHz~12MHz之间。
XTAL1
单片机
XTAL2
(4)I/O端口功能:
用户RAM:其存放内容的意义可由用户自己定义。
SFR(特殊功能寄存器):存放内容有特殊意义,参见 P50表2-7。
程序存储器
1、片内程序存储器 4K 或 8K。 2、程序存储器扩展后最大的寻址空间:64K。 (因为PC是16位的计数器,最大可指向的 地址是 216 = 64K) EA 3、 外部电路让 EA 引角为高电平时,复位后 先执行片内ROM中的程序。地址超过0FFFH 或 1FFFH后才去自动转去执行片外ROM的 程序。 (参考P46 图2-6) 外部电路让 EA 引角为低电平时,不管有无 片内ROM,复位后都只执行片外的ROM内 的程序。(参考P46 图2-6)
外部设备可以通过并行I/O口、串行口、定 时器/计数器、中断等功能由 SFR 来控制;
用户RAM可以由编程人员决定存放用户自 己的变量;
控制程序实际上就是如何运用各种指令操作 各种SFR和用户RAM以实现各种控制功能。
第3章 指令系统
寻址方式
1、立即寻址
以常数(立即数)作为操作数直接跟在 操作码的后边,不需要存储器存取。 如:MOV A,#30H ;直接将数30H放入A中。 注意:在指令中为区别地址和立即数,应在 立即数前用“#”标出。
(2)控制器 (3)振荡器 (频率中:K= 103 ,M= 106 )
(4)CPU时序
(参见P45 图2-5)
时钟周期 (振荡器2分频) 机器周期 (6个时钟周期) 指令周期 (一条指令所需的机器周期数)
X字节Y周期指令:表示这个指令占用ROM的长度 是X字节;所耗执行时间是Y个机器周期。 1 s = 103 ms = 106 us = 109 876的BCD码
[876]BCD = 1000 0111 0110
运算器
由ALU、A、TR、F组成 参考P22 图1-14
其中 ALU、A是主要部件,各自作用是 ……
控制器
工作寄存器
程序计数器 PC
(Program Counter)
概念:复位
//单片机复位后,PC=0。
访问片内的RAM 使用MOV指令; 访问片外的RAM 使用MOVX指令; 访问ROM中的常量和常量表格使用MOVC指令。
4、片内数据存储器
(1)工作寄存器 地址:00H~1FH,32个字节。 分为4组,每组8个字节,分别为:R0, …… ,R7。 任一时刻只有一组工作寄存器工作,可通过 PSW 中的 RS0、RS1选择当前工作的寄存器组。
6、相对寻址
专门用于程序转移指令中。用法请参见 “程序转移指令”章节
数据传送类 指令
这类指令用于在存储单元间传送数据,有29条。 是数量最多,也是使用最频繁的一类指令。 (1)以累加器为一方 (2)不以累加器为一方 (3)用立即数置数 (4)访问片外RAM (5)基址寄存器+变址寄存器 间接寻址 (6)交换指令 (7)进出栈指令
注意:只有R0和R1可以间接寻址;且MOV 用于
访问片内RAM,MOVX访问片外RAM。
4、直接寻址
指令中直接给出操作数所在的存储单元地址, 以供寻址取数或存放。 对于51子系列,片内的128字节的用户RAM + 128字节的SFR都是可以直接寻址的。 对于52子系列,片内的前128字节的用户 RAM (00H~7FH)+ 128字节的SFR都是可 以直接寻址的。 后128字节的用户RAM (80H~0FFH)只有寄存器间接寻址才可访 问。
1)用途:数据传送、故障紧急处理、人机交互
2) 特点: 3)中断的过程
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