第4章-MCS-51内部标准功能单元-4.1MCS-51单片机的中断系统
MCS-51单片机的逻辑结构及

2.1 MCS-51单片机的逻辑结构及 信号引脚
MCS-51单片机结构框图 MCS-51芯片内部逻辑结构 MCS-51的信号引脚
MCS-51单片机结构框图
MCS-51芯片内部逻辑结构
1.中央处理器(CPU ) 中央处理器CPU是单片机的核心,完成运算和控 制操作。它包括运算器和控制器电路。 1 )运算器电路 运算器主要用来实现对操作数的算术、逻辑运算 和位操作的。 主要包括算术逻辑运算单元ALU、累加器ACC (A )、暂存寄存器、B 寄存器、程序状态字PSW、 两个暂存器以及BCD码运算修正电路。
其地址为0003h0023h是五个中断源的中断地址区0003h000ah外部中断0中断地址区000bh0012h定时器计数器0中断地址区0013h001ah外部中断1中断地址区001bh0022h定时器计数器1中断地址区0023h002ah串行中断地址区中断服务程序超过8个字节时在中断地址区的首地址存放一条无条件转移指令转移到中断服务程序
专用寄存器地址表
MCS-51的堆栈操作
后进先出 入栈PUSH 出栈POP 1.堆栈的功用 保护断点 保护现场
2.堆栈的开辟 MCS-51的堆栈只能开辟在芯片内部的数据存储器中。 3.堆栈指示器SP 专用寄存器地址81H SP的内容是堆栈栈顶的地址 系统复位后SP的内容是07H 4.堆栈类型
5.堆栈的使用方法 自动方式 调用子程序或中断时 指令方式 使用堆栈操作指令 PUSH、POP
PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0
CY AC F0 RS1 RS0 OV 未用 P
进位标志 辅助进位标志 用户标志 寄存器组选择 寄存器组选择 溢出标志 带符号数加减运算 溢出; 乘法积超过8位;除数为0 奇偶标志
MCS-51单片机的指令系统

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4.2 寻址方式
51汇编语言有42种操作码助记符,用来描述33种操作功 能。一种操作码可以使用一种以上的数据类型,又由于 助记符规定了其访问的存储器空间,所以一种功能可能 有几个助记符(如MOV、MOVX、MOVC)。功能助记 符与寻址方式组合,得到111条指令。
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4.2 寻址方式
1)无操作数单字节指令
这类指令只有操作码字段,操作数隐含在操作码中。
例如:INC DPTR
指令码为 :
数据指针隐含其中
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指令的组成及字节数
2)含有操作数寄存器号的单字节指令 单字节的指令码由操作码字段和指示操作数所 在寄 存器号的字段组成。 例如;MOV A,Rn 指令码为:
其中,rrr为寄存器Rn的编号
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2
4.1 指令和指令程序
“指令”: CPU能直接识别和执行的命令。 指令系统:CPU所能执行的全部指令的集合。
与CPU的能力、使用的方便灵活性密切相关。 指令的记忆问题?指令本身是二进制代码。
例如以下的51单片机指令:
把10放到累 740AH 加器A中 为பைடு நூலகம்便于记忆 指令助
A加20,结 果仍在A中
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指令的组成及字节数
3.三字节指令(17条)
这条指令的指令码的第1字节为操作码;第2和第3字节为 操作数或操作数地址,有如下3类。 1)16位数据 例如:MOV DPTR,#26ABH 指令码为:
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指令的组成及字节数
2)8位地址和8位数据 例如:MOV 74H,#0FFH 指令码为:
在MCS-51指令中,若操作数是以R0~R7来表示操作数时, 就属于寄存器寻址方式。
什么是中断,我们从生活中的例子引入。 看书的例子:你新

故障处理
——电源掉电、存储出错、运算溢出 中断系统
—— 实现中断功能的硬件电路和软件程序的总称。
中断的响应 中断的返回 中断优先级 中断的嵌套 中断的屏蔽
E-mail: hsc424@
4
单 任务一 了解MCS-51单片机中断系统 片 机 应 认知1 中断源于中断请求信号 用 技 MCS-51的中断系统 术
INT0
:外部中断0请求, 硬件电路入口由P3.2脚输入,软件程序入口 地址是0003H
INT1 :外部中断1请求, 硬件电路入口由P3.3脚输入, 软件程序入口地
址是0013H 外部中断请求信号有两种形式:即低电平触发和脉冲下沿触发。
单 任务七 初步掌握MCS—51单片机汇编程序设计 片 机 应 认知1 中断源于中断请求信号 用 技 2. 定时/计数器中断 术
E-mail: hsc424@ 2
单 片 机 应 用 技 术
背景知识 计算机中的中断
下午3时47分
第 二 篇 巩 固 篇 项 目 四
中断是指由于某种随机事件的发生, 计算机暂停现行程序的运行,转去 执行另一程序,以处理发生的事件, 处理完毕后又自动返回原来的程序 继续运行。 将能引起中断的事件称为中断源。
专用寄存器IP为中断优先级寄存器,用户可用软件设定
相应位为1,对应的中断源被设置为高优先级,相应位为0,对应 的中断源被设置为低优先级 系统复位时,均为低优先级 该寄存器可以位寻址
E-mail: hsc424@ 15
下午3时47分 单 任务一 了解MCS-51单片机中断系统 片 机 认知2 中断控制 应 • PS:串行口中断优先控制位 PS = 1,设定串行口为高优先级中断; 用 PS = 0,设定串行口为低优先级中断。 技 术 • PT1:定时器T1中断优先控制位 PT1 = 1,设定定时器T1中断为高优
MCS-51单片机系统结构

*提供驱动外设的电压或电流; *DMA(直接存储器存取)控制和中断控制。
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1.1 单片微型计算机
一、单片机的发展历史
第一阶段(1976-1978):单片机的探索阶段。探索
计算机的单芯片集成,单片机(Single Chip Microcomputer) 的定名即缘于此。产品以Intel公司的MCS-48为代表。
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➢数据总线 DB:CPU与存储器、I/O接口之间 (双向)传送数据的公共通路。 * 数据总线的条数决定CPU一次最多可以传送的
数据宽度(位数)。 如:8位机的DB有8条,CPU一次可读写8位数据
16位机的DB有16条,CPU一次可读写16位
➢控制总线 CB:用来传送各种控制或状态信号 * CPU送出和接受的对存储器、I/O接口读写
运算器 控制器 寄存器组
内存储器
输入输出 接口电路
总线
外部设备
软件
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二、微型计算机的结构
AB: Address Bus DB: Data Bus CB: Control Bus
微
处
内
存
理
储
器
器
CPU
地址总线 AB
I/O
输
I/O
接
入
接
口
设口备源自输 出 设 备I/O 接 口
数据总线 DB
控制总线 CB
特点: • 以微处理器(CPU)为核心 • CPU与其他部件间通过三总线连接
BUS
I/O接口
C/T
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系统级——微型计算机系统
• 以微型计算机为中心,配以相应的外围设 备以及控制微型计算机工作的软件,就构 成了完整的微型计算机系统。
习题答案

5-1 什么是中断系统?中断系统的功能是什么?实现中断功能的硬件和软件称为中断系统.中断系统功能包括进行中断优先排队、实现中断嵌套、自动响应中断和实现中断返回。
5-2 什么是中断嵌套?CPU在响应某一个中断源中断请求而进行中断处理时,若有中断优先级更高的中断源发出中断请求,CPU会暂停正在执行的中断服务程序,转向执行中断优先级更高的中断源的中断服务程序,等处理完后,再返回继续执行被暂停的中断服务程序,这个过程称为中断嵌套。
5-3 什么是中断源?MCS-51有哪些中断源?各有什么特点?①实现中断功能的硬件和软件称为中断系统,产生中断请求的请求源称为中断源.②5个中断源中共有两个外部中断、两个定时中断和一个串行中断。
(1)外部中断源外部中断是由外部原因(如打印机、键盘、控制开关、外部故障)引起的,可以通过两个固定引脚来输入到单片机内的信号,即外部中断0(INT0)和外部中断1(INT1)。
(2)定时中断类定时中断是由内部定时(或计数)溢出或外部定时(或计数)溢出引起的,即T0和T1中断。
(3)串行口中断类串行口中断是为接收或发送一帧串行数据,硬件自动使RI和TI置1,并申请中断5-4 MCS-51单片机响应外部中断的典型时间是多少?在哪些情况下,CPU将推迟对外部中断请求的响应?(1)MCS-51单片机的最短响应时间为3个机器周期,最长响应时间8个机器周期。
(2)有下列任何一种情况存在,则中断响应会受到阻断。
① CPU正在执行一个同级或高一级的中断服务程序;②当前的机器周期不是正在执行的指令的最后一个周期,即正在执行的指令还未完成前,任何中断请求都得不到响应;③正在执行的指令是返回指令或者对专业寄存器IE、IP进行读/写的指令,此时。
在执行RETI或者读写IE或IP之后,不会马上响应中断请求,至少在执行一条其他之后才会响应。
若存在上述任何一种情况,中断查询结果就被取消,否则,在紧接着的下一个机器周期,就会响应中断。
第3章MCS-51单片机的中断系统

3.3 MCS-51的中断系统 的中断系统
4、中断响应过程 、 关中断:屏蔽其它中断请求信号。 关中断:屏蔽其它中断请求信号。 保护断点:将断点地址压入堆栈保存,即当前 值入栈 值入栈。 保护断点:将断点地址压入堆栈保存,即当前PC值入栈。 寻找中断源:中断服务程序入口地址送 ,转入中断服务。 寻找中断源:中断服务程序入口地址送PC,转入中断服务。 保护现场:将中断服务程序使用的所有寄存器内容入栈。 保护现场:将中断服务程序使用的所有寄存器内容入栈。 中断处理:执行中断源所要求的程序段。 中断处理:执行中断源所要求的程序段。 恢复现场:恢复被使用寄存器的原有内容。 恢复现场:恢复被使用寄存器的原有内容。 开中断:允许接受其它中断请求信号。 开中断:允许接受其它中断请求信号。 中断返回:执行 指令, 中断返回:执行RETI指令,栈顶内容 指令 栈顶内容→PC,程序跳转回断点。 ,程序跳转回断点。
当前PC入栈 书中作记号 当前 入栈
主程序 执行主程序 中断请求 断点 继续执行主程序 中断返回 执行中断 处理程序 中断响应
中断与转子的区别 中断是随机的, 中断是随机的,转子事先编程决定
3.3.1 中断的定义 2、几个术语 、 主程序:原来正常运行的程序称为主程序。 主程序:原来正常运行的程序称为主程序。 断点: 主程序被断开的位置(或地址)称为“断点” 断点 主程序被断开的位置(或地址)称为“断点”。 中断源:引起中断的原因,或发出中断申请的来源。 中断源 引起中断的原因,或发出中断申请的来源。 引起中断的原因 中断请求:中断源要求服务的请求称为“中断请求” 中断请求 中断源要求服务的请求称为“中断请求” 。 中断源要求服务的请求称为 中断响应: 终止当前执行的程序, 中断响应:CPU终止当前执行的程序,去执行相应中断源 终止当前执行的程序 的中断请求。 的中断请求。 中断服务或中断处理程序: 中断服务或中断处理程序: “中断”之后所执行的相应的处理程序。 中断”之后所执行的相应的处理程序。 中断系统:能够实现中断处理功能的部件。 中断系统:能够实现中断处理功能的部件。
mcs-51系列单片机基本结构与工作原理
▪
1)电源引脚VCC和VSS
▪
VCC:40脚,电源端,+5V
▪
VSS:20脚,接地端(GND)
▪
2)时钟电路引脚
▪
XTAL1:19脚,外接晶振输入引脚。
▪
XTAL2:18脚,外接晶振输出引脚。
▪
3)控制线引脚
▪
共4根,其中3根为双功能
▪
①RST/VPD :9脚,复位/备用电源。
▪
RST---通过外接复位电路实现上电复位或按键复位。
直接寻址 寄存器寻址
(4)MOV 60H,@R1 直接寻址 寄存器间接寻址
表2-2 特殊功能寄存器SFR的名称及地址(一)
§ MCS-51的扩展应用
▪ 一、单片机Байду номын сангаас展的基本概念 ▪ 1、单片机最小系统:使单片机运行的最少器件构成的 ▪ 系统,就是最小系统。 ▪ 无ROM芯片:8031 必须扩展ROM,复位、晶振电路 ▪ 有ROM芯片:89C51等,不必扩展ROM,只要有复位、 ▪ 晶振电路 ▪ 2、扩展使用的三总线:
▪ 清零,用来选择8051的工作寄存器区。其选择方法见表2-1
▪ OV、( PSW.2)溢出标志位。当带符号数运算(加法或减法)结果超 ▪ 出范围(-127-+127)时,有溢出,OV=1;否则OV=0。 ▪ --、( PSW.1)用户定义标志位。 ▪ P、( PSW.0)奇偶校验位。在每个指令周期由硬件按累加器A中“1”的 ▪ 个数为奇数或偶数而为“1”或“0”。因此,P可用指示操作结果(累加器
direct
8 位内部RAM单元的地址
#data:
指令中的8 位常数。
#data16
指令中的16位常数。
第4章 MCS-51单片机汇编语言程序设计
程序清单:
送转移地址序号
A,R3 ;取序号 A ;序号乘2 DPTR, #JTAB ;32个子程序 首地址送DPTR JMP @A+DPTR ;根据序号转移 JTAB: AJMP ROUT00 ;32个子程序首地址 AJMP ROUT01 … MP: MOV RL MOV AJMP ROUT31
第 四 章 MCS-51 单 片 机 汇 编 语 言 程 序 设 计
【例4-1】
双字节二进制数求补。
程序说明:对R3(高8位)、R2(低8位)中的二进制定 点数取反加1即可得到其补码。
开始
程序清单:
BINPL:MOV A,R2 CPL A ADD A,#01H MOV R2,A MOV A,R3 CPL A ADDC A,#00H MOV R3,A RET ;低位字节取反 ;加1 ;低位字节补码送R2 ;高位字节取反 ;加进位 ;高位字节补码送R3
散转生成正确偏移号
置换指令地址表首址
转入R3指示的程序
AJMP
……
AJMP
第 四 章 MCS-51 单 片 机 汇 编 语 言 程 序 设 计
3.循环程序
包括:循环初始化、循环处理、循环控制
开始 置初值 循环体 循环结束? Y 循环修改 N 循环体 循环结束? N Y 结束 循环修改 结束 开始 置初值
;调用查表子程序 ; 暂存R1中 ;调查表子程序 ;平方和存A中 ;等待
取第一个数→A 调查表子程序 结果存入R1 取下一个数→A 调查表子程序 两数平方相加 存结果
子程序清单:
SQR: INC A ;加RET占的一个字节 MOVC A,@A+PC ;查平方表 RET TAB: DB 0,1,4,9,16 DB 25,36,49,64,81 END
MCS-51单片机中断系统
19:04
张兴忠制作:
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6.2.2 中断源与中断方式
----中断源及种类
1.中断源
MCS-51单片机的中断系统提供了5个中断源。
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张兴忠制作:
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6.2.2 中断源与中断方式
----中断工作方式应用
通常,在实际应用中有以下几种情况可采取中
请中断,CPU响应中断后,会自动清零TF0或TF1。
TF1:片内定时/计数器1溢出中断请求标志。功能与TF0类同。
张兴忠制作:
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6.2.3 中断控制寄存器
-----TCON寄存器
外部中断请求标志位IE0和IE1及其中断请求信号的撤销问题
无论是采用边沿触发方式(IT0=1)还是电平触发方式 (IT0=0),在CPU响应中断请求后,中断请求标志位 IE0即由硬件自动清零。 由于CPU对引脚没有控制作用,在采用电平触发方式时 中断请求信号的低电平可能继续存在,在以后的机器周 期采样时又会把已清零的IE0标志位重新置1,这有可能 再次引起中断而造成出错。所以,在中断响应后必须采 用其他方法撤销该引脚上的低电平,以撤除外部中断请 求信号。中断请求标志位IE1的清零及中断请求信号的撤 销问题与IE0类似。
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6.1.2 中断的概述
---ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ断的概念
主程序:CPU正常情况下运行的程序称为主程序。 中断源:把向CPU提出中断申请的设备称为中断源。 中断请求:由中断源向CPU所发出的请求中断的信号称中断 请求。
中断响应:CPU在满足条件情况下接受中断申请,终止现行
程序执行转而为申请中断的对象服务称中断响应。 中断服务程序:为服务对象服务的程序称为中断服务程序。 断点:现行程序被中断的地址称为断点。 中断返回:中断服务程序结束后返回到原来程序称中断返回。
MCS-51单片机的组成
• • • • • •
3) 内部程序存储器(内部ROM) 8051 共有 4KB 掩膜 ROM ,用于存放程序、 原始数据或表格,因此,称之为程序存储器, 简称内部ROM。 4) 定时/计数器 8051 共有两个 16 位的定时 / 计数器,以实 现定时或计数功能,并以其定时或计数结果 对计算机进行控制。 5) 并行I/O口 MCS-51 共有 4 个 8 位的 I/O 口( P0 、 P1 、 P2、P3),以实现数据的并行输入/输出。
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2.2.1 51子系列和52子系列
•
• • • •
MCS-51系列又分为51和52两个子系列,并 以芯片型号的最末位数字作为标志。其中,51 子系列是基本型,而52子系列则属增强型。52 子系列功能增强的具体方面,从表 1-1 所列内 容中可以看出: (1) 片内ROM从4 KB增加到8 KB。 (2) 片内RAM从128 B增加到256 B。 (3) 定时/计数器从2个增加到3个。 (4) 中断源从5个增加到6个。
微型计算机系统
ห้องสมุดไป่ตู้
输 入 设 备
输 入 接 口 电 路
CPU 运 算 器 控 制 器
输 出 接 口 电 路
输 出 设 备
软 件 + 系 统
存 储 器 硬件系统
图1-1 微型计算机硬件系统组成示意图
• 下面把组成计算机的5个基本部件作简单说明。 • 1) 运算器 • 运算器是计算机的运算部件,用于实现算术和逻辑 运算。计算机的数据运算和处理都在这里进行。 • 2) 控制器 • 控制器是计算机的指挥控制部件,它控制计算机各 部分自动、协调地工作。运算器和控制器是计算机的核 心部分,常把它们合在一起称之为中央处理器,简称 CPU。