引言 商用
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微控制器集散控制
家用電器
c語言高階語言 pascal
fortran
計算機語言
組合語言 （不同的cpu，組合語言不同）
1位（幾乎沒有具體使用）
4位（早期的產品）
微控制器 8位（當前應用最多，51系列）
16位（部分使用，與8位相比較少，80196）
32位（未來趨勢）
● 所有計算機的三匯流排結構相同；
● 程式流程圖相同。
學習計算機的基礎知識是數字電子技術：觸發器、計數器、移位暫存器、解碼器、編碼器
1.1 mcs-51微控制器的特點
微控制器（microcontroller，又稱微控制器）是在一塊矽片上整合了各種部件的微型機算計，這些部件包括**處理器cpu、資料存貯器ram、程式存貯器rom、定時器/計數器和多種i/o介面電路。
mcs-51微控制器的基本結構如圖1-1所示。
51系列微控制器結構特點：
● 8位cpu；
● 片內振盪器及時鐘電路；
● 32根i/o線；
● 外部存貯器定址範圍rom、ram各64k；
● 3個l6位的定時器/計數器；
● 5個中斷源，2個中斷優先順序；
● 全雙工序列口；
● 布林處理器。
1.2 mcs-51微控制器的內部結構
圖1-2是mcs-5l微控制器片內部結構的總框圖，它可以劃分為cpu、存貯器、並行口、序列口、定時器／計數器、中斷邏輯幾部分。
圖1-2 mcs-51的內部結構框圖
1.2.1 **處理器
mcs-51的**處理器cpu由運算器和控制邏輯構成，其中包括若干特殊功能暫存器(sfr)。
cpu：8位；alu：算術、邏輯運算單元
中處理器 ② 程式狀態字psw：8位寬度、f0、rs1和rs0
振盪週期、機器週期
一、以alu為中心的運算器
算術邏輯單元alu能對資料進行加、減、乘、除等算術運算；「與」、「或」、「異或」等邏輯運算以及位操作運算。
psw的格式如圖1-3所示，其各位的含義是：
d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0
圖1-3 psw的格式
cy：進製標誌。有進製／借位時cy=1，否則cy=0；
ac：半進製標誌。當d3位向d4位產生進製／借位時ac=1，常用於十進位制調整運算中；
f0：使用者可設定的標誌位，可置位／復位，也可供測試。
rs1、rs0：四個通用暫存器組的選擇位，該兩位的四種組合狀態用來選擇0~3暫存器組。見表1-2。
表l-2 rs1、rs0與工作暫存器組的關係
ov：溢位標誌。當帶符號數運算結果超出-128~+127範圍時ov=1，否則ov=0。當無符號數乘法結果超過255時，或當無符號數除法的除數為0時，ov=1，否則ov=0。
p：奇偶校驗標誌。每條指令執行完，若a中l的個數為奇數時p=1，否則p=0，即奇偶校驗方式。
二、控制器、時鐘電路和基本時序週期
控制邏輯主要包括定時和控制邏輯、指令暫存器、解碼器以及位址指標 dptr和程式計數器 pc等。
1．mcs-51的時鐘
時鐘是時序的基礎，mcs-51片內由乙個反相放大器構成振盪器，可以由它產生時鐘。
xtal1xtal2
外部時鐘xtal2
xtal1
vssab)
圖 l-4時鐘產生電路
(1) 內部方式：圖1-4（a）
(2) 外部方式：圖1-4（b）
2．mcs-51的基本時序週期
一條指令解碼產生的一系列微操作訊號在時間上有嚴格的先後次序，這種次序就是計算機的時序。mcs-51的主要時序將在存貯器擴充套件時討論，這裡先介紹它的基本時序週期。
● 振盪週期：指振盪源的週期，若為內部產生方式時，為石英晶體的振盪週期。
● 機器週期：乙個機器週期含 6個時鐘週期(s週期圖1-5 基本時序週期
12個**週期。
● 指令週期：完成一條指令占用的全部時間。mcs-51的指令週期含l-4個機器週期，其中多數為單週期指令，還有2週期和4週期指令。
1.2.2 存貯器結構
計算機的存貯器的管理模式，大致可分為兩類。第一類是將程式存貯器和資料存貯器分開，並有各自的定址機構和定址方式，這種結構形式稱為哈佛型結構。另一類是存貯器邏輯空間統一管理，可隨意安排rom或ram，訪問時用同一種指令，這種結構形式稱為普林斯頓型。
mcs-51微控制器的存貯器結構屬於前者，一般微機屬於後者。
程式：0000-0ffffh
內部00-7f：工作寄存區、通用資料區
資料：存貯器結構80-ff：特殊功能暫存器、通用資料區
程式：1000-ffffh（或0000-ffff）
外部資料：0000-ffffh
● 存貯器組織結構：
圖1-5 mcs-51存貯器組織結構
資料存貯器ram也有64kb定址區，在位址上是和rom重疊的。mcs-51通過不同的訊號來選通rom或ram：當從外部rom取指令時用選通訊號，而從外部ram讀寫資料時採用讀寫訊號或來選通。
因此不會因位址重疊而出現混亂。
第二講 mcs-51微控制器的內部結構
1.2.3 片內並行介面
p0：常用功能（資料/低8位位址）
微控制器 p1：常用並行埠
（8051） p2：常用於位址高8位（a8-a15）
p3：常用第二功能（rxd、txd、int0、int1、t0、t1、wr、rd）
1.2.4 mcs-51的內部資源
序列口內部資源定時器/計數器
中斷系統：5個中斷源（int0、t0、int1、t1和串列埠）
1.2.5 mcs-51的晶元引腳
① xtal1、xtal1：晶體、電容；
② ale（地鎖存訊號）：鎖存p0口的位址低8位，頻率=fsoc/6；
③ psen（讀指令訊號）：接程式存貯器的允許輸端子；
④ wr、rd：分別與外部資料存貯器的讀、端子相連線
⑤ ea：接高電平（或接低電平）。
圖1-8 mcs-51引腳圖
1.2.6 微控制器的工作方式
微控制器的工作方式包括：復位方式、程式執行方式、單步執行方式、低功耗操作方式以及eprom程式設計和校驗方式。
1． 復位方式：經典的上電復位電路
2． 程式執行方式：（1）執行內部程式；（2）執行外部程式
3． 單步執行方式：用於除錯程式和系統
4． 低功耗操作方式
5． 程式設計和校驗
第三講定時器/計數器
mcs-51子系列微控制器有2個定時器/計數器，即定時器/計數器0和1，52子系列微控制器(8032/8052)除了有上述2個定時器/計數器外，還有乙個定時器/計數器2，後者的功能比前兩者強。
1.3.1 定時器／計數器0和1
在專用暫存器tmod(定時器方式)中，有乙個控制位(c/t)，分別用於控制定時器/計數器0和1是工作在定時器方式還是計數器方式。
1． 輸入訊號基本要求：24個振盪週期，即兩個機器週期；
2． 作為定時器時，計數速率是振盪頻率/12；
3． 由定時器/計數器模式控制暫存器設定工作方式。
模式0：13位寬度，主要保持與48系列相容；
工作模式1：16位寬度，最大計數65535；
模式模式2： 8位自動重裝載，用於週期性的作某件事；
模式3：定時器/計數器0和1不同，適合於額外定時器。
1.3.2 定時器/計數器2（自己閱讀）
定時器/計數器2是乙個具有16位自動重裝載或捕獲能力的定時器／計數器。專用暫存器t2con是它的控制暫存器。
● 可用作波特率發生器
● 定時/計數方式
1.3.3 定時器／計數器的控制和狀態暫存器
專用暫存器tmod、tcon和t2con用於控制和確定各定時器/計數器的功能和操作模式。這些暫存器的內容靠軟體設定。系統復位時，暫存器的所有位都被清零。
1． 模式控制暫存器tmod
8位寬度，高四位和低四位分別控制定時器/計數器1和0，參閱圖1-11、圖1-12、圖1-13。
定時器1定時器0
(msblsb)
圖1-16 定時器/計數器控制暫存器tmod
例 mov tomd，#0010 0001b ；定時器1，8位自動重裝載
mov th1，#56時間常數
mov tl1，#56時間常數
setb tr1啟動定時器開始工作
表1-5 操作模式控制位
課題六微控制器基礎知識
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