80单片机原理与应用

单片机原理与应用•单片机最小系统所谓单片机的最小系统，就是指在尽可能少的外部电路的条件下，形成一个可以独立工作的单片机系统。如8051在加上相应的复位和振荡电路后就构成了一个最小系统，而对于8031还需要扩展外部程序存储器才能构成最小系统。单片机原理与应用•21个字节的特殊功能寄存器•不连续分布在128字节的SFR空间(80H~FFH)•SFR空间包含128个位地址空间(80H~FFH)有效位83个，可以用来对11个特殊功能寄存器(地址能被8整除)的某些位作位寻址操作1)算术运算寄存器[A][B][PSW]2)指针寄存器[SP][DPTR]3)并行I/O口[P0][P1][P2][P3]4)串行I/O口[SCON][SBUF][PCON]5)定时器/计数器[TMOD][TCON][TH0][TL0][TH1][TL1]6)中断系统[IE][IP]单片机原理与应用单片机完成复位后，就进入初始化过程，其中PC=0000H，21个SFR复位后的状态如下：SFR初始状态SFR初始状态SFR初始状态A00HP0~P3FFHTL000HB00HIP***00000BTH100HPSW00HIE0**00000BTL100HSP07HTMOD00HSBUF不定DPL00HTCON00HSCON00HDPH00HTH000HPCON0*******B单片机原理与应用1DQCLQP0.X锁锁锁MUX1&锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁/锁锁锁锁VccT1T2P0.X锁锁2单片机原理与应用1DQCLQP1.X锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁锁VccT2P1.X锁锁2单片机原理与应用操作助记符[目的操作数][源操作数]助记符中的常用符号：Rn:工作寄存器中的寄存器R0、R1…R7之一；Ri:工作寄存器中的寄存器R0或R1；#data:8位立即数；#data16:16位立即数；direct:片内RAM或SFR的地址(8位)；@:寄存器间接寻址；Bit:片内RAM或SFR的位地址；addr11:11位目的地址；addr16:16位目的地址；rel:8位地址偏移量，偏移范围为-128~127；/：该位求反后参与操作，不影响该位；(X)：地址单元中的内容→：箭头左边的内容送入箭头右边的单元内单片机原理与应用•寻址方式立即寻址MOVTMOD,#20H直接寻址MOV10H,20H寄存器寻址MOVA,P0寄存器间接寻址MOVXA,@DPTR变址寻址MOVCA,@A+DPTR相对寻址SJMPABC位寻址MOVC,20H单片机原理与应用•指令系统MOV、MOVX、MOVC、XCH、XCHD、SWAP、PUSH、POPADD、ADDC、INC、SUBB、DEC、DA、MUL、ADDANL、ORL、XRL、CPL、RR、RL、RRC、RLCSETB、CLR、JB、JNB、JC、JNC、JBCAJMP、LJMP、SJMP、JMP、ACALL、LCALL、JZ、JNZ、CJNE、DJNZRET、RETI、NOP单片机原理与应用短转移类指令：AJMPaddr11长转移类指令：LJMPaddr16相对转移指令：SJMPrel间接转移指令：JMP@A+DPTR转移范围：2KB64KB-128~+127绝对调用指令：ACALLaddr11长调用类指令：LJMPaddr16调用范围：2KB64KB单片机原理与应用•常用伪指令ORG，END，EQU，DB，DW，BIT单片机原理与应用•程序设计的基本技术顺序结构分支结构循环结构子程序单片机原理与应用子程序是具有完整功能的程序段。子程序在结构上应具有通用性和独立性，在编写子程序应注意以下几点：子程序的第一条指令地址称为子程序的入口地址。该指令必须有标号，标号应以子程序的任务定名，以便一看就一目了然；主程序调用子程序是通过安排在主程序的调用指令实现的，子程序返回主程序必须执行安排在子程序末尾的一条RET返回指令；主程序调用子程序和子程序返回主程，计算机能自动保护和恢复主程序的断点地址(PC值)。但对于各工作寄存器、特殊功能寄存器和内存单元中的内容，如果需要保护和恢复必须在子程序开头和末尾(RET指令前)安排一些能够保护和恢复它们的指令。利用堆栈进行保护，调用是将PC压入堆栈，返回时，从堆栈弹出断点地址到PC单片机原理与应用接口电路是一组电路，是中央处理器与存储器、输入输出设备之间协调动作的控制电路。简单的说，接口电路是在两个电路或设备之间，使两者动作相配合的连接电路。接口电路的作用就是将来自外部设备的数据信号传送给微处理器，微处理器对数据进行适当加工，再通过接口电路传回外部设备。•地址译码•数据缓存•信息转换•提供命令译码和状态信息•定时和控制单片机原理与应用1.数据传送方式并行数据传送串行数据传送2.传送控制方式查询方式中断方式DMA方式单片机原理与应用中断的概念CPU在处理某一事件A时，发生了另一事件B请求CPU迅速去处理(中断发生)；CPU暂时中断当前的工作，转去处理事件B(中断响应和中断服务)；待CPU将事件B处理完毕后，再回到原来事件A被中断的地方继续处理事件A(中断返回)，这一过程称为中断。单片机原理与应用8051中断特点5个中断源，3个在片内，2个在片外;固定的中断入口地址；两级中断优先级，可以形成嵌套；通过SFR进行中断控制和设置编程。中断源入口地址外部中断00003H定时器0000BH外部中断10013H定时器1001BH串行口0023H单片机原理与应用中断向量高级中断请求查询硬件中断优先级寄存器全局中断允许中断允许寄存器IE0TF0IE1TF1RI/TI11IT0IT1≥1PX0PT0PX1PT1PSEAEX0ET0EX1ET1ES1111100000中断源中断向量低级中断请求中断源INT0INT1T0T1TIRI单片机原理与应用没有正在响应的同级或高优先级的中断;当前的机器周期还不是正在执行指令的最后一个机器周期(换言之,正在执行的指令完成前,任何中断请求都得不到响应);正在执行的不是RETI或者访问特殊功能寄存器IE或IP的指令(换言之,在RETI或读写IE或IP之后,不会马上响应中断请求,而至少执行一条其它指令之后才会响应)。(1)中断响应的条件单片机原理与应用单片机一旦响应中断请求,就由硬件完成以下功能:根据响应的中断源的中断优先级，使相应的优先级状态触发器置1执行硬件中断服务子程序调用，并把当前程序计数器PC的内容压入堆栈；清除相应的中断请求标志位(串行口中断请求标志RI和TI除外)；把被响应的中断源所对应的中断服务程序的入口地址(中断矢量)送入PC，从而转入相应的中断服务程序。(2)中断响应过程单片机原理与应用中断服务程序的编写：ORG0000HLJMPMAINORG0013HLJMPEX_INT1MAIN:;主程序INT1:;中断的处理RETI单片机原理与应用定时/计数器的概念主要作用包括产生各种时标间隔，记录外部事件的数量等等。8051有两个16位的定时器/计数器。作定时器时，每个机器周期定时寄存器自动加1，因此定时器也可以看作是计量机器周期的计数器。作计数器时，计量单片机外部引脚从1到0的负跳变，每个跳变计数器自动加1。单片机原理与应用T0和T1无论是用作定时器或者计数器都有4种工作方式：方式0(13位)方式1(16位)方式2(8位自动重装)方式3(2个8位)最大定时长度？单片机原理与应用中断请求T1引脚TL1(D0~7)TR1GATEINT1引脚T1C/T=0C/T=1fosc控制(高有效)&÷12振荡器≥11TH1(D0~7)TF1单片机原理与应用51内部定时器/计数器是可编程序的，通过程序设置寄存器对它进行设定和控制。因此需要进行初始化操作，初始化步骤为：•设定TMOD寄存器，确定工作方式。•根据需要设定时/计数器初值或计数器初值。•根据需要开放中断，设定中断优先级。•设置TCON寄存器，以启动或禁止定时/计数器。单片机原理与应用•初始值计算(1)计数器方式D=M-C(2)定时器方式D=M-TC*(fosc/12)T0如需定时1.5ms，振荡频率12M振荡周期12/12M=1us需要计数次数：1500/1=1500方式2不满足，能用方式0和1选择方式1：初值为：216-1500=64036=FA24H初始化代码：MOVTMOD,#01HMOVTH0，#FAHMOVTL0，#24HSETBET0SETBEASETBTR0单片机原理与应用一个串行I/O端口，通过引脚RXD(P3.0)和TXD(P3.1)与外设进行全双工的串行异步通信。4种工作方式两个控制寄存器，用来设置工作方式、发送接收状态、特征位、波特率等等。一个数据寄存器SBUF作为接收发送的数据缓冲。单片机原理与应用方式主要作用位数波特率方式0用于外接移位寄存器，扩展I/O电路8位方式1双机通信或者与外设电路的通信10位方式2除了方式1的功能外，还可用于多机通信，以构成多微机系统11位方式311位12OSCf)(3221溢出率TSMOD)(3221溢出率TSMODOSCSMODf642单片机原理与应用•波特率计算波特率计算公式得到T1溢出率T1溢出率得到溢出周期溢出周期/振荡周期-需要计数值28-需要计数值-初值MOVSCON,#50H;设置工作方式MOVTMOD,#20H;定时器初始化MOVTH1,#253MOVTL1,#253;MOVPCON,#80H;是否加倍SETBTR1;打开定时器1SETBESSETBEA单片机原理与应用TCONSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISCONIEEANANAESET1EX1ET0EX0TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0IPNANANAPSPT1PX1PT0PX0GATEC/TM1M0GATEC/TM1M0TMODPCONSMODNANANANANANANA单片机原理与应用单片机的引脚除了电源，复位，时钟输入、用户I/O外，其余管脚是为实现系统扩展而设置的。这些引脚构成MCS-51单片机片外三总线结构，即：①地址总线(AB)：地址总线宽为16位，因此，其外部存储器直接寻址为64K字节，16位地址总线由P0口经地址锁存器提供低8位地址(A0至A7）；P2口直接提供高8位地址(A8至A15)。②数据总线(DB)：数据总线宽度为8位，由P0提供。③控制总线(CB)：由P3口的第二功能状态和4根独立控制线RESET、EA、ALE、PSEN组成。单片机原理与应用系统扩展的基本方法一般来讲，所有与计算机扩展连接芯片的外部引脚线都可以归属为三总线结构。扩展连接的一般方法实际上是三总线对接。要保证单片机和扩展芯片协调一致地工作，即要共同满足其工作时序。1)地址总线连接(地址编码：统一和独立)2)数据总线连接3)控制总线连接单片机原理与应用芯片的片选线与地址总线连接一般来说，存储器芯片的地址线数目总是少于单片机地址总线的数目，单片机的高位地址线总有剩余。剩余地址线可以用来产生片选信号，选中相应的芯片。片选信号线与单片机系统的译码输出相接后，就决定了存储器芯片的地址范围。单片机的剩余高位地址线与存储器芯片的片选信号线的连接，是存储器扩展连接的关键问题。单片机原理与应用存储器芯片的选择有两种方法:线选法和译码法。1.线选法所谓线选法,就是直接以系统的地址线作为存储器芯片的片选信号,为此只需把用到的地址线与存储器芯片的片选端直接相连即可。2.译码法所谓译码法就是使用地址译码器对系统的片外地址进行译码,以其译码输出作为存储器芯片的片选信号。单片机原理与应用用锁存器扩展输出口Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7D0D1D2D3D4D5D6D7CLKMR256912151619347813141718111P0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1