单片机总结

第1章绪论一、什么是单片机从外形上看：双列直插式封装、贴片式封装从内部上看：结构图又称微控制器（MicrocontrollerUnit,MCU)或称嵌入式控制器（EmbeddedController)在一块半导体硅片上集成了微处理器（CPU)、存储器、各种I/O接口，具有计算机的属性，称为单片微型计算机（简称单片机）。从类型上看：通用型单片机专用型单片机P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST/VPD9RXDP3.010TXDP3.111INT0P3.212INT1P3.313T0P3.414T1P3.515WRP3.616RDP3.717XTAL218XTAL119VSS20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC408031805187512.1单片机的外特性一、电源：2个Vcc（40）Vss（20）二、时钟：2个XTAL1（19）XTAL2（18）三、输入输出（I/O）：32个P0：8个P1：8个P2：8个P3：8个四、控制信号：4个RST/VPDALE/PROGPSENEA/VppXTAL1XTAL2MCS-51C1C2CYSXTAL2XTAL1MCS-51+5VVSS外部时钟源图1内部振荡方式图2外部振荡方式二、时钟电路引脚XTAL1（19）XTAL2（18）1、两种方式说明：频率越高，工作速度就越快，但功耗就要增加，其产生的高次谐波也会对系统内部的模拟电路（如ADC）产生严重的干扰。1．振荡周期：为单片机提供时钟信号的振荡源的周期。2．状态周期：是振荡源信号经二分频后形成的时钟脉冲信号。3．机器周期：通常将完成一个基本操作所需的时间称为机器周期。6个状态周期4．指令周期：是指CPU执行一条指令所需要的时间。一个指令周期通常含有1～4个机器周期。思考：若MCS-51单片机外接晶振为12MHz时，则单片机的机器周期为多少？+5V实例1：用8051最小系统点亮发光二极管LED+5V+5V+5VP1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST/VPD9RXDP3.010TXDP3.111INT0P3.212INT1P3.313T0P3.414T1P3.515WRP3.616RDP3.717XTAL218XTAL119VSS20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC40803180518751+5VORG0000HD1:JBP1.6,LOOPCLRP1.3SJMPLOOP1LOOP:SETBP1.0LOOP1:SJMPD1END1、程序存储器(1)作用：存储应用程序的机器码、表格常数(2)如何选择片内片外的程序存储器？(3)系统保留ROM地址（特殊存储单元）0000H：启动地址0003H：外部中断0的中断服务入口地址000BH：定时/计数器0溢出中断入口地址0013H：外部中断1的中断服务入口地址001BH：定时/计数器1溢出中断入口地址0023H：串行口中断服务程序入口地址2、数据存储器(1)作用：存放运算的中间结果、数据暂存、缓冲(2)片外数据存储器：64K(3)片内数据存储器：地址范围：低128字节00H—7FH高128字节80H—FFH特殊功能寄存器通用RAM位寻址区00H1FH20H2FH30H7FH80HFFH外部RAM(I/O口地址)0000HFFFFH内部数据存储器（a）外部数据存储器（b）工作寄存器区返回CYACF0RS1RS0OV/PD0HPSW.0PSW.1PSW.2PSW.4PSW.6PSW.7PSW.5PSW.3CY：进借位标志；AC：辅助进借位标志；F0：用户标志；RS1、RS0：工作寄存器组选择;OV：溢出位；P:奇偶位。RS1RS0选择工作寄存器组000组（00H～07H）011组（08H～0FH）102组（10H～17H）113组（18H～1FH）工作寄存器组选择控制表③特殊功能寄存器SFR三、比较不相等转移指令CJNEA，#data，relCJNEA，direct，relCJNE@Ri，#data，relCJNERn，#data，rel该类指令具有比较和判断双重功能，比较的本质是做减法运算，用第一操作数内容减去第二操作数内容，但差值不回存。两个操作数的内容不变。若（第一操作数）=（第二操作数），则程序继续执行，(PC)←(PC)+3若（第一操作数）（第二操作数），则程序转移，(PC)←(PC)+rel+3，Cy←0若（第一操作数）（第二操作数），则程序转移，(PC)←(PC)+rel+3，Cy←1自然优先级矢量地址自然优先级矢量地址高级中断请求PCPC断请求低级中SCON中断标志IPPX01PT0110PX110PS100PT10IEEX0ET0EX1ET1ESTCONIE0TF0IE1TF1TIRIRXTXT11INT10T0INT010源允许总允许优先级硬件查询EA5.2MCS-51的中断系统MCS-51提供了5个中断源，2个中断优先级控制，可实现2级中断服务嵌套。可通过程序设置中断的允许或屏蔽，设置中断的优先级。P3.0P3.1P3.5P3.4P3.2P3.3IT0IT1一、内部结构图TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT088HTCON:定时器/计数器控制寄存器SCON:串行口控制寄存器EA--ESET1EX1ET0EX098HIE:中断允许寄存器SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRIA8HIP:中断优先级寄存器---PSPT1PX1PT0PX0B8HMCS-51单片机设置了4个专用寄存器用于中断控制，用户通过设置其状态来管理中断系统。二、处理外部中断举例例1：要求每次按动按键，使外接发光二极管LED改变一次亮灭状态。解：INT0输入按键信号，P1.0输出改变LED状态。1．跳变触发：每次跳变引起一次中断请求。ORG0000H；复位入口AJMPMAINORG0003H；中断入口AJMPPINT0ORG0100H；主程序MAIN：MOVSP，#40H；设栈底SETBIT0；负跳变触发中断SETBEX0；开INT0中断SETBEA；开总允许开关H：SJMPH；执行其它任务ORG0200H；中断服务程序PINT0：CPLP1.0；改变LEDRETI；返回主程序单片机INT0P1.01+5V（1）软件等待按键释放。（2）硬件清除中断信号。2、电平触发：单片机INT0P1.01+5VORG0000H；复位入口AJMPMAINORG0003H；中断入口AJMPPINT0ORG0100H；主程序MAIN：MOVSP，#40H；设栈底CLRIT0；低电平触发中断SETBEX0；开INT0中断SETBEA；开总允许开关H：SJMPH；执行其它任务ORG0200H；中断服务程序PINT0：CPLP1.0；改变LEDWAIT：JNBP3.2，WAIT；等按键释放RETI；返回主程序例2：通过外部中断控制八盏灯循环点亮。解：通过P1口扩展八盏灯，在/INT1引脚接一个按钮开关到地，每按一下按钮就申请一次中断，点亮一盏灯，中断服务则是：依次点亮八盏灯中的一盏。采用边沿触发。程序如下：ORG0000HLJMPMAINORG0013H;中断服务程序入口地址LJMPIN11MAIN：SETBEA;开总中断允许“开关”SETBEX1;开分中断允许“开关”CLRPX1;低优先级（也可不要此句）SETBIT1;边沿触发MOVA,#01H;给累加器A赋初值SJMP$;原地等待中断申请IN11：RLA;左环移一次MOVP1，A;输出到P1口RETI;中断返回ENDTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT01、TCON定时器/计数器控制寄存器88HTF0/TF1：T0/T1溢出标志位。可用于申请中断或供CPU查询。在进入中断服务程序时会自动清零；但在查询方式时必须软件清零。定时或计数时间到，可以采用查询或中断方式处理；=1：计数溢出；=0：计数未满。TR0/TR1：T0/1启停控制位。=1：启动计数；=0：停止计数。IE0/IE1和IT0/IT1：用于管理外部中断。二、4个SFRGATEC/TM1M0GATEC/TM1M02、TMOD:定时器/计数器工作方式控制寄存器89H0：INT0对启动T0没有影响，由TR0启动；GATE：门控位1：启动T0由INT0、TR0共同启动。M1M0：工作方式选择位。00：13位定时器/计数器；01：16位定时器/计数器（常用）；10：可自动重装的8位定时器/计数器（常用）；11：T0分为2个8位定时器/计数器；仅适用于T0。C/T：定时方式/计数方式选择位。1：计数器工作方式，对T0/T1引脚外部事件的负脉冲计数；0：选择定时器工作方式，对机器周期脉冲计数定时。例1：利用定时器产生周期为2ms的方波，fosc=6MHZ使用T0/T1的步骤：1、确定选择T0/T12、确定工作模式3、确定工作方式4、计算初值5、编写主程序中断入口处理定时器/计数器初始化6、编写中断服务程序(1)方式0：Tmax=213×1s=8.192ms(2)方式1：Tmax=216×1s=65.536ms(3)方式2、3：Tmax=28×1s=0.256ms定时选择T0T=（MTC）×T01ms=(216-TC)×2sTC=65036=0FE0CH一、方式1的应用ORG0000HAJMPMAINORG000BHAJMPTT0ORG0100HMAIN:MOVSP,#40HMOVTMOD,#01HMOVTL0,#0CHMOVTH0,#0FEHSETBTR0SETBET0SETBEALOOP:SJMPLOOPORG0200HTT0:CPLP1.0MOVTL0,#0CHMOVTH0,#0FEHRETIEND思考题：1、实现本题功能T0是否需要停止？2、中断服务程序为什么要给T0重新赋初值？不赋初值会出现什么现象？讨论题：定时精度可能会受什么因素影响？方案1：采用中断方法方案2：采用查询方法ORG0000HMOVTMOD,#01HLOOP:MOVTH0,#0FEHMOVTL0,#0CHSETBTR0LOOP1:JNBTF0,LOOP1CLRTR0CPLP1.0SJMPLOOP讨论题：比较两个方案的优缺点查询方法：程序简单；但CPU必须不断查询TF0标志；CPU效率低。中断方法：程序复杂；能提高CPU效率。128345610111213数据输出移位脉冲RXDTXD805174LS164D7D6D5D4D3D2D1D03、方式0的应用：扩展并行输入输出口CB:MOVR7,#0AHMOVR0,#50HMOVSCON,#00HSEND1:MOVA,@R0MOVSBUF,AWAIT:JNBTI,WAITCLRTIINCR0DJNZR7,SEND1例：将以50H为首地址的10个单元中数据由串口送出。92654314131211数据输入移位脉冲RXDTXD805174LS165D7D6D5D4D3D2D1D0CB:MOVR7,#05HMOVR0,#30HRE1:MOVSCON,#10HWAIT:JNBRI,WAITCLRRIMOVA,SBUFMOV@R0,AINCR0DJNZR7,RE1例：从扩展口读入5个数据，存到内部RAM以30H开始的单元中。例：T0引脚发生负跳变时，从p1.0引脚输出1个周期为1ms的方波T0500us500usP1.0分析：（1）工作方式选择T0为方式2计数，初值0FFH.T1为方式2定时，初值(28-X)×2us=500usX=06H（2）中断服