第2章单片机存储器组织结构图
RS232
串行通 信电缆
键盘
8031插 座 实验板
计算机
安 装
工具软件
图2.1 MICE-51单片机开发系统连接图
第2章 单片及开发系统
3) 启动单片机开发系统调试软件 使用不同的单片机开发系统，调试软件也有所不同。例 如，MICE-51单片机开发系统的调试软件是MBUG。不同的调 试软件，其功能大致相同。在调试软件中，完成以下操作： (1) 打开（Open）上一步输入的汇编语言源程序文件。 (2) 将汇编语言源程序汇编（Assemble），生成十六进制 文件。 (3) 将汇编后生成的十六进制文件装载（Load）到单片机 开发系统的仿真RAM中。
(4) 跟踪运行：类似单步运行过程，但可以跟踪到子程 序中运行。
第2章 单片及开发系统
2. 目标系统状态的读出修改功能 当CPU停止执行目标系统的程序后，允许用户方便地读 出或修改目标系统资源的状态，以便检查程序运行的结果、 设置断点条件以及设置程序的初始参数。可供用户读出/修 改的目标系统资源包括： (1) 程序存储器（开发系统中的仿真RAM存储器或目标 机中的程序存储器） (2) 单片机中片内资源（工作寄存器、特殊功能寄存器、 I/O口、RAM数据存储器、位单元）。 (3) 系统中扩展的数据存储器、I/O口。
第2章 单片及开发系统
在线仿真器的英文名为In Circuit Emulator(简称ICE)。 ICE是由一系列硬件构成的设备。开发系统中的在线仿真器 应能仿真目标系统（即应用系统）中的单片机，并能模拟 目标系统的ROM、RAM和I/O口。使在线仿真时目标系统 的运行环境和脱机运行的环境完全“逼真”，以实现目标 系统的一次性开发。仿真功能具体地体现在以下几个方面。
第2章 单片及开发系统
2.2.4 程序固化功能
在单片机应用系统中常需要扩展EPROM或 EEPROM，作为存放程序和常数的存储器。应用程序尚 未调好时可借用开发系统的存储器。当系统调试完毕， 确认软件无故障时，应把用户应用系统的程序固化到 EPROM中去，EPROM写入器就是完成这种任务的专用 设备，它也是单片机开发系统的重要组成部分。
第2章 单片及开发系统
3. 跟踪功能
高性能的单片机开发系统具有逻辑分析仪的功能，在 目标程序运行过程中，能跟踪存储目标系统总线上的地址、 数据和控制信号的状态变化，跟踪存储器能同步地记录总 线上的信息。用户可以根据需要显示跟踪存储器搜集到的 信息，也可以显示某一位总线状态变化的波形，使用户掌 握总线上状态变化的过程，对各种故障的定位特别有用， 可大大提高工作效率。
第2章 单片及开发系统
4. 实训分析与总结 (1) 利用单片机开发系统运行、调试程序的步骤一般包括： 输入源程序、汇编源程序、装载汇编后的十六进制程序及运 行程序。在2.4节中，我们将以MICE-51单片机开发系统为例， 详细介绍以上各步骤的具体操作。
(2) 为了方便程序调试，单片机开发系统一般提供以下几 种程序运行方式：全速运行（简称运行Execute）、单步运行 （Step）、跟踪运行（Trace）、断点运行（Breakpoint）等。 全速运行可以直接看到程序的最终运行结果，实训中程序的 运行结果是实验板上8个发光二极管一起闪动，跟实训一中的 运行结果是完全相同的。
第2章 单片及开发系统
程序
；说明
ORG 0000H
；程序从地址0000H开始存放
START:
MOV P1,#00H ；把立即数00H送P1口，点亮
所有发光二极管
ACALL DELAY
；延时
MOV P1,#0FFH
；灭掉所有发光二极管
ACALL DELAY
；延时
第2章 单片及开发系统
AU从任意的程序地址开始，执行 一条指令后停止运行。
(2) 断点运行：允许用户任意设置断点条件，启动CPU 从规定地址开始运行后，当断点条件（程序地址和指定断 点地址符合或者CPU访问到指定的数据存储器单元等条件） 符合以后停止运行。
(3) 全速运行：能使CPU从指定地址开始连续地全速运 行目标程序。
第2章 单片及开发系统
(3) 程序调试是一个反复的过程。一般来讲，片机硬件电 路和汇编程序很难一次设计成功，因此，必须通过反复调试， 不断修改硬件和软件，直到运行结果完全符合要求为止。
第2章 单片及开发系统
2.1 单片机开发系统
单片机应用系统建立以后，电路正确与否，程序是否有 误，怎样将程序装入机器等，这都必须借助单片机开发系统 （装置）来完成。单片机开发系统是单片机编程调试的必需 工具。单片机开发系统和一般通用计算机系统相比，在硬件 上增加了目标系统的在线仿真器、编程器等部件，所提供的 软件除有类似一般计算机系统的简单的操作系统之外，还增 加了目标系统的汇编和调试程序等。单片机开发系统有通用 和专用两种类型。通用的单片机开发系统配备多种在线仿真 器和相应的开发软件，使用时，只要更换系统中的仿真器板， 就能开发相应的单片机或微处理器。
第2章 单片及开发系统
3. 实训步骤及要求 1) 系统连接 参照图2.1将单片机开发系统、实验板及计算机连接起来。 注意单片机开发系统的电源不要接反。 2) 输入、编辑汇编语言源程序 利用DOS提供的EDIT或其它文本编辑软件QE、SK等， 输入下面程序。注意，分号后面的文字为说明文字，输入时 可以省略。保存文件时，程序名后缀应为ASM，例如， LED1.ASM。
第2章 单片及开发系统
2.2.3 辅助设计功能
软件辅助设计功能的强弱也是衡量单片机开发系统性 能高低的重要标志。单片机应用系统软件开发的效率在很 大程度上取决于开发系统的辅助设计功能。
1. 程序设计语言
单片机的程序设计语言有机器语言、汇编语言和高级 语言。
机器语言只在简单的开发装置中才使用，程序的设计、 输入、修改和调试都很麻烦。它只能用来开发一些非常简 单的单片机应用系统。
第2章 单片及开发系统
汇编语言具有使用灵活、程序容易优化的特点，是单 片机中最常用的程序设计语言。但是用汇编语言编写程序 还是比较复杂的，只有对单片机的指令系统非常熟悉，并 具有一定的程序设计经验时，才能研制出功能复杂的应用 程序。
高级语言通用性好、程序设计人员只要掌握开发系统 所提供的高级语言的使用方法，就可以直接用该语言编写 程序。MCS-51系列单片机的编译型高级语言有：PL/M51、 C-51、MBASIC-51等。解释型高级语言有BASIC-52、 TINY BASIC等。编译型高级语言可生成机器码，解释型高 级语言必须在解释程序支持下直接解释执行，因此编译型 高级语言才能作为单片机开发语言。
第2章 单片及开发系统
1) 单片机仿真功能
在线仿真时，开发系统应能将在线仿真器中的单片机完 整地出借给目标系统，不占用目标系统单片机的任何资源， 使目标系统在联机仿真和脱机运行时的环境（工作程序、使 用的资源和地址空间）完全一致，实现完全的一次性仿真。
单片机的资源包括：片上的CPU、RAM、SFR、定时器、 中断源、I/O口以及外部可扩充的程序存储器和数据存储器地 址空间。这些资源应允许目标系统充分自由地使用，不应受 到任何限制，使目标系统能根据单片机固有的资源特性进行 硬件和软件的设计。
第2章 单片及开发系统
4) 运行及调试程序 (1) 运行（Execute）程序，观察实验板上8个发光二极 管的亮灭状态。 (2) 单步运行（Step）程序，观察每一句指令运行后实验 板上8个发光二极管的亮灭状态。 5) 修改、运行程序 将程序中第2行的MOV P1，#00H修改为MOV P1，#55H 第4行的MOV P1，#0FFH修改为MOV P1，#0AAH，重复步骤 2）~ 步骤4）。
第2章 单片及开发系统
单步运行可以使程序逐条指令地运行，每运行一步都可 以看到运行结果，单步运行是调试程序中用得比较多的运行 方式。
跟踪运行与单步运行类似，不同之处在于跟踪可以进入 子程序运行，在此不做赘述。试将实训中的程序跟踪运行， 观察它与单步运行过程的不同。
断点运行是预先在程序中设置断点，当全速运行程序时， 遇到断点即停止运行，用户可以观察运行结果，断点运行对 于调试程序提供了很大的方便。试将实训中的程序进行断点 运行，观察其运行过程。
第2章 单片及开发系统
2.2 单片机开发系统的功能
2.2.1 在线仿真功能
单片机的仿真器本身就是一个单片机系统，它具有与 所要开发的单片机应用系统相同的单片机芯片（如8031或 8051等）。当一个单片机用户系统接线完毕后，由于自身 无调试能力，无法验证好坏，那么我们可以把应用系统中 的单片机芯片拔掉，插上在线仿真器提供的仿真头（参考 图2.1）。此时单片机应用系统和仿真器共用一块单片机芯 片。在开发系统上通过在线仿真器调试单片机应用系统时， 就像使用应用系统中真实的单片机一样，这种觉察不到的 “替代”称之为“仿真”。
第2章 单片及开发系统
第2章 单片机开发系统
实训2 单片机开发系统及使用 2.1 单片机开发系统 2.2 单片机开发系统的功能 2.3 单片机应用系统的调试 2.4 单片机开发系统举例
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第2章 单片及开发系统
实训2 单片机开发系统及使用
1. 实训目的 (1) 了解单片机开发系统的基本组成及功能。 (2) 通过最简应用系统实例了解单片机开发系统的 使用方法。 2. 实训设备与器件 实训设备：单片机开发系统。 实训电路：参见附录1原理图。
第2章 单片及开发系统
2) 模拟功能
在开发目标系统的过程中，单片机的开发系统允许用户 使用它内部的RAM存储器和输入/输出来替代目标系统中的 ROM程序存储器、RAM数据存储器和输入/输出，使用户在目 标系统样机还未完全配置好以前，便可以借用开发系统提供 的资源进行软件的开发。
在研制目标系统开始的初级阶段，目标程序还未生成， 此时用户编写的程序必须存放在开发系统RAM存储器内，以 便于对程序进行调试和修改。开发系统所能出借的可作为目 标系统程序存储器的RAM，我们常称之为仿真RAM，开发系 统中仿真RAM的容量和地址映射应和目标机系统完全一致。
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第02章 MCS-51单片机的结构
CY
AC
F0
RS1 RS0
OV
/
P
PSW位地址
D7H D6H D5H D4H CY AC F0 RS1
D3H RS0
D2H D1H OV
D0H P
CY：进位标志。用于表示Acc.7有否向更高位进位。 加减运算时，保存最高位进位、借位状态。 AC：半进位标志。用于表示Acc.3有否向Acc.4进位。 例：78H+97H 0111 1000 +1001 0111 1 0000 1111
ALU
定时与控制 程序地址寄存器AR
CPU
。
2.2.2 控制器
控制器由程序计数器PC、指令
寄存器和指令译码器、定时和控
制逻辑电路。
相对控制器而言，运算器接受控 制器的命令而进行动作。
1)．程序计数器PC
※ PC不属于特殊功能寄存器，不可访问，在物理结构 上是独立的。 ※ 16位的地址寄存器，用于存放下一字节指令的地址， 可寻址64KB的程序存储器空间。 ※ PC的基本工作方式有：
⑴ 自动加1。CPU从ROM中每读一个字节，自动执行 PC+1→PC； ⑵ 执行转移指令时，PC会根据要求修改地址； ⑶ 执行调用子程序或发生中断时，CPU会自动将当前 PC值压入堆栈，将子程序入口地址或中断入口地址装入 PC；子程序返回或中断返回时，恢复原有被压入堆栈的 PC值，继续执行原顺序程序指令。
用示波器检测该引脚来判断单片机是否损坏。
② PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程 期间，此引脚输入编程脉冲。
⑵ PSEN:片外程序存储器读选通信号输出端。 在向片外程序存储器读取指令或常数期间，每个机
器周期该信号两次有效（低电平）作为片外ROM的
第2章 MC9S12DG128的结构与工作原理
PC是特殊的寄存器，它决定CPU的取指地址，因此不能挪作他用，但可 以像SP一样，在大多数变址寻址方式下作为变址寄存器，只是不能用在 自动增减地址的变址寻址操作中。 PC主要是直接为CPU服务，对于用户程序来讲，PC不能参与任何运算， 唯一的作用是辅助进行变址寻址操作。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
口、字节数据链路通信接口和管脚中断逻辑。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
2.1 MC9S12DG128的内部结构
2.1.1 CPU12内核(Star Core)
中央处理单元CPU (Central Processing Unit)
CPU执行68HC12 CPU指令集结构，用3级指令队列来提升代码执行 效率。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
2.1 MC9S12DG128的内部结构
2.1.1 CPU12内核(Star Core)
CPU12内部寄存器
CPU12的寄存器集——基于累加 器，包括5个16位的寄存器和一个 8位的状态寄存器。其中，累加器 D又可分成两个8位的寄存器A和B， 16位寄存器D、X、Y通常用于暂 存数据或存储器地址；SP为堆栈 指针，用于指示堆栈的位置；PC 为程序指针，用于寻址程序代码； 条件码寄存器CCR用来反映运算 结果的特征，也控制CPU的行为。
LQFP112封装引脚图
QFP80封装引脚图
图2.1 MC9S12DG128内部结构框图
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
2.1 MC9S12DG128的内部结构
图2.1为MC9S12DG128的内部结构框图，其中功能模块按
照112引脚封装给出。MC9S12DG128单片机的112个引脚
中，除了地址、数据、控制三总线外，主要是I/O引脚， 多数引脚具有两种或两种以上的功能。 图中左、右两部分分别是单片机的核心和接口部分，包括 CPU12、存储器、通用I/O、电压调整模块、后台调试模 块、系统运行监视模块、时钟产生模块、系统集成模块、 外部总线接口、A/D转换器、增强型捕捉定时器模块、脉 宽调制模块、串行通信接口、CAN总线接口、Byteflight接
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
口、字节数据链路通信接口和管脚中断逻辑。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
2.1 MC9S12DG128的内部结构
2.1.1 CPU12内核(Star Core)
中央处理单元CPU (Central Processing Unit)
CPU执行68HC12 CPU指令集结构，用3级指令队列来提升代码执行 效率。
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
2.1 MC9S12DG128的内部结构
2.1.1 CPU12内核(Star Core)
CPU12内部寄存器
CPU12的寄存器集——基于累加 器，包括5个16位的寄存器和一个 8位的状态寄存器。其中，累加器 D又可分成两个8位的寄存器A和B， 16位寄存器D、X、Y通常用于暂 存数据或存储器地址；SP为堆栈 指针，用于指示堆栈的位置；PC 为程序指针，用于寻址程序代码； 条件码寄存器CCR用来反映运算 结果的特征，也控制CPU的行为。
LQFP112封装引脚图
QFP80封装引脚图
图2.1 MC9S12DG128内部结构框图
《基于HCS12的嵌入式系统设计》
2.1 MC9S12DG128的内部结构
图2.1为MC9S12DG128的内部结构框图，其中功能模块按
照112引脚封装给出。MC9S12DG128单片机的112个引脚
中，除了地址、数据、控制三总线外，主要是I/O引脚， 多数引脚具有两种或两种以上的功能。 图中左、右两部分分别是单片机的核心和接口部分，包括 CPU12、存储器、通用I/O、电压调整模块、后台调试模 块、系统运行监视模块、时钟产生模块、系统集成模块、 外部总线接口、A/D转换器、增强型捕捉定时器模块、脉 宽调制模块、串行通信接口、CAN总线接口、Byteflight接
第2章AT89S51单片机硬件结构
TXD
INT0 INT1 T0 T1 WR RD
串行数据发送
外部中断 0 申请 外部中断 1 申请 定时器/计数器 0 计数输入 定时器/计数器 1 计数输入 外部RAM写选通 外部RAM读选通
11
控制信号引脚
RST/VPD（9引脚）：RST为复位信号输入端。
当RST端保持2个机器周期以上高电平时，单片机完成复位操作。 第二功能VPD为内部RAM的备用电源输入端。当主电源VCC发生 断电，降到一定电压值时，可通过VPD为单片机内部RAM提供电 源，以保护片内RAM中的信息不丢失，上电后能继续正常运行。 ALE / PROG （30引脚） ： ALE为地址锁存允许信号 在系统扩展时，ALE用于控制把P0口输出的低8位地址送入锁存 器锁存起来，以实现低8位地址和数据的分时传送。
CPU是单片机内部的核心部件，完成运算和控制操作。包括运 算器、控制器以及若干寄存器等部件组成
运算器
以算术逻辑单元ALU为核心，加上累加器ACC、寄存器B、暂存器 TMP1和TMP2、 程序状态寄存器PSW、十进制调整电路及专门用
于位操作的布尔处理机组成的。
功能：实现数据的算术逻辑运算，位变量处理和数据传送操作。
可编程I/O
内中断
外中断 控制
并行口
4
89S51单片机的基本组成 一个8位 的微处理器CPU。 片内数据存储器(RAM128B/256B）:
用以存放可以读/写的数据，如运算的中间结果、最终 结果以及欲显示的数据等。
片内程序存储器Flash ROM（4KB/8KB）:
用以存放程序、一些原始数据和表格。但有一些单
片机内部不带ROM/EPROM，如8031、8032、80C31等。
精品课件-单片机原理与应用技术(黄惟公)-第2章
第 2 章 MCS-51单片机基本结构
(4) 存储器的编程(烧录)方式，如ISP(在系统编程)和 IAP(在应用编程)，可以通过并口、串口或专门引脚烧录程序。
(5) 通信功能的增强，有2个串口、I2C总线、ISP、USB总 线、CAN总线、自带TCP/IP协议等。
(6) JTAG调试型。 目前在世界上较有影响、在国内市场份额较大的MCS-51系 列单片机有Intel、Atmel、Philips、Cygnal、SST、STC等公 司的产品，读者可以访问它们的网站，随时获取最新的 信息。
第 2 章 MCS-51单片机基本结构
2. 增强型 增强型有8032、8052、89C52等，此类型单片机内的ROM和 RAM容量比基本型增大了一倍，同时把16位定时/计数器增为3 个。增强型的代表产品是89C52，其基本配置如下： ● 8位CPU； ● 8 KB片内ROM； ● 256 B可使用的片内RAM； ● 26个特殊功能寄存器； ● 32线并行I/O接口； ● 3个16位定时/计数器； ● 1个全双工的串行接口； ● 6个中断源、2个中断优先级的中断结构。
第 2 章 MCS-51单片机基本结构
2.3 MCS-51存储器组织
存储器用于存放程序与数据。半导体存储器由一个个单元 组成，每个单元有一个编号(称为地址)，一个单元存放一个8 位的二进制数(一个字节)。
计算机的存储器地址空间有两种结构形式：普林斯顿结构 和哈佛结构，图2.4所示是具有64 KB地址的两种结构图。
16
25
17
24
18
23
19
22
20
21
(a)
VCC
用
P0.0
户
P0.1
I/O
单片机课件第二章 ARM体系结构
2.5
ARM微处理器指令系统
2.5.1 基本寻址方式
寻址方式是根据指令中给出的地址码字段来实现寻找真实操作数地 址的方式，ARM处理器有9 种基本寻址方式。
1.寄存器寻址
操作数的值在寄存器中，指令中的地址码字段给出的是寄存器编 号，指令执行时直接取出寄存器值操作。
例如指令： MOV R1,R2 SUB R0,R1,R2
11111
系统模式
PC，R14～R0，CPSR（ARM v4及以上版本）
并非所有的模式位组合都能定义一种有效的处理器模式。其他组合的 结果不可预知。
2.2 ARM微处理器的寄存器结构
2.2.4 Thumb状态的寄存器集
2.2 ARM微处理器的寄存器结构
2.2.4 Thumb状态的寄存器集
Thumb 状态的寄存器在ARM 状态的寄存器上的映射
在Thumb状态下，程序计数器PC（Program Counter）使用位[1]选 择另一个半字。ARM处理器在两种工作状态之间可以切换。
Thumb状态：当操作数PSR控制位T为1时，执行BX指令进入Thumb 状态。如果处理器在Thumb状态进入异常，则当异常处理（IRQ、 FIQ、Undef、Abort和SWI）返回时，自动转换到Thumb状态。（异 常都是在ARM 状态中执行） ARM状态：当操作数PSR控制位T为0时，执行BX指令进入ARM状态 ；处理器发生异常（IRQ、FIQ、Reset、Undef、Abort和SWI）。在 此情况下，把PC内容复制到异常模式的链接寄存器中，并且异常处 理将从异常向量地址开始。
sys（系统模式）：运行具有特权的操作系统任务。
und（未定义指令中止模式）：当未定义的指令执行时进入该 模式，可用于支持硬件协处理器的软件仿真。
第2章 MCS-51单片机
（4）可寻址外部程序存储器和数据存储器，各64KB；
（5）两个16位定时器／计数器； （6）32位可编程并行I／O口； （7）一个可编程全双工串行I／O口； （8）二十多个特殊功能寄存器； （9）5个中断源，两个优先级嵌套中断结构。
2. 微处理器 8051微处理器的组成如下所示：
累 加 器 ACC（ Accumulator） 程 序 状 态 字 寄 存 器 PSW（ Program Status Word） 运算器 暂存寄存器 CPU 寄存器B 指 令 寄 存 器 IR 控制器 指 令 译 码 器 ID 程 序 计 数 器 PC
(2)位寻址区
内部RAM的0x20～0x2F为位寻址区，这16个字节的每
一位都对应一个8位地址，位地址范围为0x00～0x7F。该区 域可按字节读写，也可按位读写，位地址从0x20单元最低位 开始，共有16×8位，即128个位地址。 如果系统需要位操作，最好保留0x20～0x2F单元的部分
或全部，作为位存储区，以支持位处理操作。位寻址区的每
一位都可以直接进行位操作。通常把各种程序状态标志位控 制变量，设在位寻址区内，同时，位寻址区的RAM单元也 可以作一般的数据缓冲器使用。RAM寻址区位地址映象如 表2-5所示。
位 寻 址 区 地 址 映 象
(3)缓冲器区
内部RAM的0x30～0x7F的地址区，可作为数据缓冲器 使用，存放数据，由于该区有丰富的操作指令，使用十分 方便。 2.外部数据存储器 在51系列中，允许用户扩展外部数据存储器和I/O接口， 用户可以通过P0、P2口最多扩展连接64K个外部单元（每
片机系统。
MCS-51的典型产品是8051、8031、8751。8051是ROM型单片 机，内部有 4KB 掩膜 ROM ； 8031 无片内 ROM ， 8751 片内有
MCS-51系列单片机的结构
石英晶体振荡器产生的振荡信号送至内部时钟电路产生时钟 脉冲信号。
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2.1 MCS-51单片机的内部结构
3.控制总线
(1)
：ALE为地址锁存允许信号。在访问外部
存储器时，ALE用来把扩展地址低8位锁存到外部锁存器。在
不访问外部存储器时，ALE引脚以不变的频率(时钟振荡器频
率的1/6)周期性地发出正脉冲信号，因而它又可用作外部定
品有8031和87510 8031是一个无ROM的8051，它从外部ROM 获取所用的指令，8751是一个用EPROM代替ROM的8051， 除此之外，三者的内部结构及引脚完全相同。今后，除特另 11说明外，用8051这个名称来代表8031、8051和87510
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2.1 MCS-51单片机的内部结构
二功能是在访问外部存储器时，它分时作为低8位地址线和8 位双向数据线。当P0口作为普通输入口使用时，应先向口锁 存器写“1”。 (2) P1口(P1. 0~P1. 7)是一个内部带上拉电阻的准双向I/O口。 当P1口作为普通输入口使用时，应先向口锁存器写“1” 。
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2.1 MCS-51单片机的内部结构
(1)带进位和不带进位的加法。 (2)带借位减法。 (3) 8位无符号数乘法和除法。 (4)逻辑与、或、异或操作。 (5)加1、减1操作。 (6)按位求反操作。 (7)循环左、右移位操作。 (8)半字节交换。 (9)二一十进制调整。 (10)比较和条件转移的判断等操作。
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2.1 MCS-51单片机的内部结构
2)指令寄存器IR (Instruction Register) 指令寄存器是一个8位寄存器，用于暂存待执行的指令，等
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2.1 MCS-51单片机的内部结构
3.控制总线
(1)
：ALE为地址锁存允许信号。在访问外部
存储器时，ALE用来把扩展地址低8位锁存到外部锁存器。在
不访问外部存储器时，ALE引脚以不变的频率(时钟振荡器频
率的1/6)周期性地发出正脉冲信号，因而它又可用作外部定
品有8031和87510 8031是一个无ROM的8051，它从外部ROM 获取所用的指令，8751是一个用EPROM代替ROM的8051， 除此之外，三者的内部结构及引脚完全相同。今后，除特另 11说明外，用8051这个名称来代表8031、8051和87510
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2.1 MCS-51单片机的内部结构
二功能是在访问外部存储器时，它分时作为低8位地址线和8 位双向数据线。当P0口作为普通输入口使用时，应先向口锁 存器写“1”。 (2) P1口(P1. 0~P1. 7)是一个内部带上拉电阻的准双向I/O口。 当P1口作为普通输入口使用时，应先向口锁存器写“1” 。
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2.1 MCS-51单片机的内部结构
(1)带进位和不带进位的加法。 (2)带借位减法。 (3) 8位无符号数乘法和除法。 (4)逻辑与、或、异或操作。 (5)加1、减1操作。 (6)按位求反操作。 (7)循环左、右移位操作。 (8)半字节交换。 (9)二一十进制调整。 (10)比较和条件转移的判断等操作。
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2.1 MCS-51单片机的内部结构
2)指令寄存器IR (Instruction Register) 指令寄存器是一个8位寄存器，用于暂存待执行的指令，等
第2章_AT89C51单片机的结构a.
21H
0FH 0EH 0DH 0CH 0BH 0AH 09H 08H
20H
07H 06H 05H 04H 03H 02H 01H 00H
2019/7/16
33
用户RAM区
15
T1（定时/计数器1的外部计数输入）
P3.6
16
WR（外部数据存储器写脉冲输出）
P3.7
17
RD（外部数据存储器读脉冲输出）
2019/7/16
19
2.2 AT89C51单片机的存储器配置
一般微机通常是程序和数据共用一个存储空间，属 于“冯．诺依曼”（Von Neumann）结构。而单 片机的存储器组织结构则把程序存储空间和数据存 储空间严格区分开来，属于“哈佛”（Harvard） 结构。
易产生混淆。字节地址单元的数据（内容）是8位二进制数，
而位地址的数据（内容）是1位二进制数。例如，字节地址
2AH单元的数为0，表示位地址50H~57H中8个单元的数均
为0，又例如位地址28H的数为0表示字节地址25H的D0位
（最低位）为0。也可以用“字节地址.位”表示位地址，例
如25H.1（字节地址25H的第1位D1）等于位地址29H。
2019/7/16
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⒋ I/O线 80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个 引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制 信号（属控制总线）。
P3.0 —— RXD：串行口输入端； P3.1 —— TXD：串行口输出端； P3.2 —— INT0：外部中断0请求输入端； P3.3 —— INT1：外部中断1请求输入端； P3.4 —— T0：定时/计数器0外部信号输入端； P3.5 —— T1：定时/计数器1外部信号输入端； P3.6 —— WR：外RAM写选通信号输出端； P3.7 —— RD：外RAM读选通信号输出端。
第2章 80C51单片机内部结构和工作原理
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§2 - 5
I/O端口结构及工作原理 I/O端口结构及工作原理
位并行I/O I/O口 32条端线 条端线： ※ 有4个8位并行I/O口,共32条端线： P 0 、P 1 、P 2 和P 3 口。 每一个I/O口都能用作输入或输出。 每一个I/O口都能用作输入或输出。 I/O口都能用作输入或输出
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(3)指令周期 指令周期
• 完成一条指令所需要的时间， 完成一条指令所需要的时间， 有单、双、四机器周期指令 • 单字节单周期 如 INC A 字节单 机器码 04 • 双字节单周期 字节单 ADD A #30 24 30 • 单字节双周期 字节双 INC DPTR A3 • 单字节四周期 字节四 MUL AB A4
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⒉ 位寻址区
从20H～2FH共16字节（Byte，缩写 20H～2FH共16字节（Byte， 字节 为英文大写字母B）。每 为英文大写字母B）。每B有8位（bit，缩 bit， 写为小写b），共128位，每一位均有一个 写为小写b），共128位 位地址。 位地址。
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⒊ 数据缓冲区 RAM中 30H FH为数据缓冲 内 RAM 中 30H ～ 7FH 为数据缓冲 用于存放各种数据和中间结果， 区，用于存放各种数据和中间结果， 起到数据缓冲的作用。 起到数据缓冲的作用。
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三、特殊功能寄存器（SFR） 特殊功能寄存器（SFR）
• 地址为 地址为80H—FFH，不连续，一共21个 ，不连续，一共 个 • DPTR是唯一的一个 位SFR，占两字节地址 是唯一的一个16位 是唯一的一个 ， • 未使用的地址不能访问。 未使用的地址不能访问。 不能访问
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§2 - 5
I/O端口结构及工作原理 I/O端口结构及工作原理
位并行I/O I/O口 32条端线 条端线： ※ 有4个8位并行I/O口,共32条端线： P 0 、P 1 、P 2 和P 3 口。 每一个I/O口都能用作输入或输出。 每一个I/O口都能用作输入或输出。 I/O口都能用作输入或输出
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(3)指令周期 指令周期
• 完成一条指令所需要的时间， 完成一条指令所需要的时间， 有单、双、四机器周期指令 • 单字节单周期 如 INC A 字节单 机器码 04 • 双字节单周期 字节单 ADD A #30 24 30 • 单字节双周期 字节双 INC DPTR A3 • 单字节四周期 字节四 MUL AB A4
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⒉ 位寻址区
从20H～2FH共16字节（Byte，缩写 20H～2FH共16字节（Byte， 字节 为英文大写字母B）。每 为英文大写字母B）。每B有8位（bit，缩 bit， 写为小写b），共128位，每一位均有一个 写为小写b），共128位 位地址。 位地址。
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⒊ 数据缓冲区 RAM中 30H FH为数据缓冲 内 RAM 中 30H ～ 7FH 为数据缓冲 用于存放各种数据和中间结果， 区，用于存放各种数据和中间结果， 起到数据缓冲的作用。 起到数据缓冲的作用。
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三、特殊功能寄存器（SFR） 特殊功能寄存器（SFR）
• 地址为 地址为80H—FFH，不连续，一共21个 ，不连续，一共 个 • DPTR是唯一的一个 位SFR，占两字节地址 是唯一的一个16位 是唯一的一个 ， • 未使用的地址不能访问。 未使用的地址不能访问。 不能访问
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第二章PIC单片机系统结构
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PICmicro® 架构
指令实例 PIC MCU 指令编码为操作码和参数 编码用一个字完成
操作码 OP CODE
操作数 k k k k k k k k
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精简指令RISC
• PIC16F877指令集只有35条指令 学习、程序设计便利 • 全部采用单字节指令 （除4条条件跳转指令外）均为单周期指 令 • “单字节”：专指指令字节
Fetch 1 Execute 1 1. MOVLW 55h Fetch 2 Execute 2 2. MOVWF PORTB Fetch 3 Execute 3 3. CALL SUB_1 Fetch 4 4. BSF PORTA, BIT3
Flush Fetch 4 Fetch SUB_1
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上电复位 上电延时：72ms 起振延时：1024个时钟周期 看门狗定时器：监视程序运行状态 欠压复位：当电源电压低于4V,单片机保持在 复位状态 在线调试：对芯片程序直接调试 低压编程：允许工作电压VDD作为编程电 压
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Bank 1
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PIC单片机架构 程序存储器组织
复位矢量入口地址
0000H 0000H
0001H 0001H 0002H 0002H 0003H 0003H
中断服务程序入口地址 片内程序 存储器
0004H 0004H
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07FFH 07FFH
分页的程序存储器 分页的程序存储器
(14位内核)