单片机原理与应用技术_计算机科学

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学与用之道的启示

学以致用是单片机技术课程学习的终极目的。时代需要培养这方面的电子技术人才，社会的呼唤和期待无疑是一种集思广益、学与用之道的有益启示，听听以下来自社会的声音。 *

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前言

单片机课程是高校电类学科的热门课。本书针对应用型本科院校的教学特点，结合工程实践，介绍了应用最广、最适合初学者入门的51系列单片机的原理与实践应用。本书结构独

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第1章单片机内部硬件结构

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1.1 单片机概述

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1.1.1 单片机发展概况

单片微型计算机简称单片机，经历了4位机、8位机、16位机、32位机几个典型的发展阶段。美国Intel公司于1971年推出4位单片机，主要用于家用电器、电子玩具等

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1.1.2 51系列单片机类型

Intel公司把基于8051内核的单片机统称为MCS-51系列。人们现在泛指的8051系列单片机，是包括了Intel公司在内的所有公司（如Philips、Atm

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1.1.3 主要特点和应用选择

1）内部无ROM型单片机，其程序存储器必须通过“最小系统”的外部方式扩展才能正常运行。尽管需较多的电路板空间和电路引线，但在单片机发展初期的一般性电路实验中因价

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1.2 51系列单片机芯片结构

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1.2.1 51系列单片机基本组成

51系列单片机的基本组成结构见图1-1。主要包括中央处理器（CPU）、程序存储器ROM、数据存储器RAM、定时器/计数器、并行I/O口、串行接口、中断系统、时钟

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1.2.2 51系列单片机引脚及功能

51系列单片机常用封装为40脚塑料双列直插式（符号为PDIP或DIP），其外形及引脚俯视图见图1-2，从缺口位置开始逆时针方向依次为引脚1～40，适合于各种应用

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1.2.3 CPU的工作时序

CPU在执行指令时，把一条指令拆分成若干微小的基本操作。这些操作所对应的脉冲信号在时间上的次序称为CPU工作时序。51系列单片机的CPU时序由下面4种信号周期组

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1.3 51系列单片机的存储器

51系列单片机的物理存储空间可分成两大类，即片内、片外程序存储器和片内、片外数据存储器，各类分别具有可片内片外统一编址的64KB空间，构成了图1-6所示的三个独

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1.3.1 程序存储器

程序存储器和地址总线的字长均为16位，用来存放编译后的程序和表格常数，对图1-6a的程序存储器空间可通过控制EA引脚的电平来访问（所示寻址空间为51子系列）。

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1.3.2 内部数据存储器

图1-6b中的内部RAM空间在功能上可分为工作寄存器区、位寻址区、字节寻址区和堆栈区，内部RAM结构见图1-7。详细的内部RAM空间结构布局图见附录C。 1.工

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1.3.3 外部数据存储器

外部数据存储器见图1-6c，属于由并行总线实现的外部扩展RAM区域，只能通过间接寻址方式访问，指令助记符为MOVX，采用8位数据指针R0或R1，最大寻址范围为2

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1.4 51系列单片机的并行接口

51系列单片机的4组8位并行双向输入/输出口线（简称并行I/O口），分别是P0、P1、P2、P3口，可以按8位并行方式或按独立位方式输入或输出数据。结构上每个口

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1.4.1 地址/数据分时复用口

以P0口（字节地址80H）的1位结构为例，P0口作地址/数据分时复用口见图1-10，CPU从内部总线发出高电平控制信号“1”，打通与门，连接上拉场效应晶体管V1

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1.4.2 数据通用输入/输出口

1.P0口作通用输入/输出口以P0口的1位结构为例，P0口作通用数据输出口见图1-11，CPU从内部总线发出低电平控制信号“0”，使与门输出“0”，上拉场效应

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1.5 51系列单片机的工作方式

下面主要讨论复位方式和很有应用特色的待机方式。

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1.5.1 复位方式

单片机可由硬件上电复位或手动复位，系统复位后程序从0000H单元开始执行。 1.复位电路 51系列单片机RST引脚需高电平复位（理论上两个机器周期以上）。实际电

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1.5.2 待机方式

电源控制寄存器PCON的字节地址为87H，定义如下：字节低两位实现的均属低功耗方式。掉电方式的进入只需把PD位置1，此时不产生时钟信号，一切功能停止，VCC

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练习与思考

1.51系列单片机从程序存储器上区分主要有哪些类型？各有何特点？ 2.51系列单片机的基本组成部分是哪些？ 3.51系列单片机电路实验过程中最常用到哪种芯片类型

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第2章指令系统

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2.1 指令系统概述

单片机硬件必须有软件配合才能实现所需功能，最基础的软件就是指令系统。MCS-51系列单片机的指令系统具有功能强、指令精简和执行速度快等特点，用42个助记符代表3

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2.1.1 指令分类

MCS-51指令系统可分为如下5类： 1）数据传送类，共29条指令：片内片外RAM、ROM的数据传送、交换、堆栈操作。 2）算术运算类，共24条指令：加，带进位

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2.1.2 格式和符号说明

1）MCS-51系列的汇编语言指令组成格式为： [标号]：操作码[目的操作数][，源操作数][；注释] 含义和规定：标号属带冒号“：”的指令地址符号，含字母开头

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2.2 寻址方式

指令中分为源操作数和目标操作数，寻址方式（类别取决于单片机硬件结构）实际上是寻找操作数所在的单元地址。MCS-51系列的寻址方式分为7种。

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2.2.1 立即寻址

立即寻址（Immediate Addressing）方式中的操作数（又称立即数）直接由指令给出，与操作码一起存放在程序存储器中，可以立即执行。一般是双字节指令，

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2.2.2 直接寻址

直接寻址（Direct Addressing）方式中的指令直接给出了操作数所在的存储器地址，又称直接寻址。除少数指令（如MOVA，Rn）为单字节指令外，一般为双

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《单片机原理与应用技术》简介