單片機(jī)學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)全攻略（一）

導(dǎo)語(yǔ)：單片機(jī)對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)確實(shí)很難理解，不少學(xué)過(guò)單片機(jī)的同學(xué)或電子愛(ài)好者，甚至在畢業(yè)時(shí)仍舊是一無(wú)所獲?；诖?，電子發(fā)燒友網(wǎng)將整合《單片機(jī)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)全攻略》，共分為四個(gè)系列，以饗讀者，敬請(qǐng)期待！此系列對(duì)于業(yè)內(nèi)電子工程師也有收藏和參考價(jià)值。

       單片機(jī)關(guān)鍵知識(shí)點(diǎn)一覽：

系列一

　　1：?jiǎn)纹瑱C(jī)簡(jiǎn)敘

　　2：?jiǎn)纹瑱C(jī)引腳介紹

　　3：?jiǎn)纹瑱C(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)

　　4：第一個(gè)單片機(jī)小程序

　　5：?jiǎn)纹瑱C(jī)延時(shí)程序分析

　　6：?jiǎn)纹瑱C(jī)并行口結(jié)構(gòu)

　　7：?jiǎn)纹瑱C(jī)的特殊功能寄存器

系列二

　　8：?jiǎn)纹瑱C(jī)尋址方式與指令系統(tǒng)

　　9：?jiǎn)纹瑱C(jī)數(shù)據(jù)傳遞類指令

　　10：?jiǎn)纹瑱C(jī)數(shù)據(jù)傳送類指令

　　11：?jiǎn)纹瑱C(jī)算術(shù)運(yùn)算指令

　　12：?jiǎn)纹瑱C(jī)邏輯運(yùn)算類指令

　　13：?jiǎn)纹瑱C(jī)邏輯與或異或指令祥解

　　14：?jiǎn)纹瑱C(jī)條件轉(zhuǎn)移指令

系列三

　　15：?jiǎn)纹瑱C(jī)位操作指令

　　16：?jiǎn)纹瑱C(jī)定時(shí)器與計(jì)數(shù)器

　　17：?jiǎn)纹瑱C(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的方式

　　18：?jiǎn)纹瑱C(jī)的中斷系統(tǒng)

　　19：?jiǎn)纹瑱C(jī)定時(shí)器、中斷試驗(yàn)

　　20：?jiǎn)纹瑱C(jī)定時(shí)/計(jì)數(shù)器實(shí)驗(yàn)

　　21：?jiǎn)纹瑱C(jī)串行口介紹

系列四

　　22：?jiǎn)纹瑱C(jī)串行口通信程序設(shè)計(jì)

　　23：LED數(shù)碼管靜態(tài)顯示接口與編

　　24：動(dòng)態(tài)掃描顯示接口電路及程序

　　25：?jiǎn)纹瑱C(jī)鍵盤接口程序設(shè)計(jì)

　　26：?jiǎn)纹瑱C(jī)矩陣式鍵盤接口技術(shù)及

　　27：關(guān)于單片機(jī)的一些基本概念

　　28：實(shí)際案例實(shí)踐——單片機(jī)音樂(lè)程序設(shè)計(jì)

　　1：?jiǎn)纹瑱C(jī)簡(jiǎn)敘

　　什么是單片機(jī) 一臺(tái)能夠工作的計(jì)算機(jī)要有這樣幾個(gè)部份構(gòu)成：CPU（進(jìn)行運(yùn)算、控制）、RAM（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）、ROM（程序存儲(chǔ)）、輸入/輸出設(shè)備（例如：串行口、并行輸出口等）。在個(gè)人計(jì)算機(jī)上這些部份被分成若干塊芯片，安裝一個(gè)稱之為主板的印刷線路板上。而在單片機(jī)中，這些部份，全部被做到一塊集成電路芯片中了，所以就稱為單片（單芯片）機(jī)，而且有一些單片機(jī)中除了上述部份外，還集成了其它部份如A/D，D/A等。

　　單片機(jī)是一種控制芯片，一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，而加上晶振，存儲(chǔ)器，地址鎖存器，邏輯門，七段譯碼器（顯示器），按鈕（類似鍵盤），擴(kuò)展芯片，接口等那是單片機(jī)系統(tǒng)。

　　2：?jiǎn)纹瑱C(jī)引腳介紹

　　單片機(jī)的40個(gè)引腳大致可分為4類：電源、時(shí)鐘、控制和I/O引腳。

　　⒈ 電源：

　?、?VCC - 芯片電源，接+5V；

　　⑵ VSS - 接地端；

　?、?時(shí)鐘：XTAL1、XTAL2 - 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。

　　⒊ 控制線：控制線共有4根，

　?、?ALE/PROG：地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖

　?、?ALE功能：用來(lái)鎖存P0口送出的低8位地址

　?、?PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。

　　⑵ PSEN：外ROM讀選通信號(hào)。

　　⑶ RST/VPD：復(fù)位/備用電源。

　?、?RST（Reset）功能：復(fù)位信號(hào)輸入端。

　?、?VPD功能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。

　　⑷ EA/Vpp：內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。

　?、?EA功能：內(nèi)外ROM選擇端。

　?、?Vpp功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。

⒋ I/O線

　　80C51共有4個(gè)8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32個(gè)引腳。P3口還具有第二功能，用于特殊信號(hào)輸入輸出和控制信號(hào)（屬控制總線）。

　　拿到一塊芯片，想要使用它，首先必須要知道怎樣連線，我們用的一塊稱之為89C51的芯片，下面我們就看一下如何給它連線。

　　1、 電源：這當(dāng)然是必不可少的了。單片機(jī)使用的是5V電源，其中正極接40管腳，負(fù)極（地）接20管腳。

　　2、 振蒎電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)是一種時(shí)序電路，必須供給脈沖信號(hào)才能正常工作，在單片機(jī)內(nèi)部已集成了振蕩器，使用晶體振蕩器，接18、19腳。只要買來(lái)晶體震蕩器，電容，連上就能了，按圖1接上即可。

　　3、 復(fù)位管腳：按圖1中畫法連好，至于復(fù)位是何含義及為何需要復(fù)要復(fù)位，在單片機(jī)功能中介紹。

　　4、 EA管腳：EA管腳接到正電源端。 至此，一個(gè)單片機(jī)就接好，通上電，單片機(jī)就開始工作了。

　　我們的第一個(gè)任務(wù)是要用單片機(jī)點(diǎn)亮一只發(fā)光二極管LED，顯然，這個(gè)LED必須要和單片機(jī)的某個(gè)管腳相連，不然單片機(jī)就沒(méi)法控制它了，那么和哪個(gè)管腳相連呢？單片機(jī)上除了剛才用掉的5個(gè)管腳，還有35個(gè)，我們將這個(gè)LED和1腳相連。（見圖1，其中R1是限流電阻）

　　按照這個(gè)圖的接法，當(dāng)1腳是高電平時(shí)，LED不亮，只有1腳是低電平時(shí)，LED才發(fā)亮。因此要1腳我們要能夠控制，也就是說(shuō)，我們要能夠讓1管腳按要求變?yōu)楦呋虻碗娖?。即然我們要控?腳，就得給它起個(gè)名字，總不能就叫它一腳吧？叫它什么名字呢？設(shè)計(jì)51芯片的INTEL公司已經(jīng)起好了，就叫它P1.0，這是規(guī)定，不能由我們來(lái)更改。

　　圖1

　　名字有了，我們又怎樣讓它變‘高’或變‘低’呢？叫人做事，說(shuō)一聲就能，這叫發(fā)布命令，要計(jì)算機(jī)做事，也得要向計(jì)算機(jī)發(fā)命令，計(jì)算機(jī)能聽得懂的命令稱之為計(jì)算機(jī)的指令。讓一個(gè)管腳輸出高電平的指令是SETB，讓一個(gè)管腳輸出低電平的指令是CLR。因此，我們要P1.0輸出高電平，只要寫SETB P1.0，要P1.0輸出低電平，只要寫 CLR P1.0就能了。

　　現(xiàn)在我們已經(jīng)有辦法讓計(jì)算機(jī)去將P10輸出高或低電平了，但是我們?cè)鯓硬拍苡?jì)算機(jī)執(zhí)行這條指令呢？總不能也對(duì)計(jì)算機(jī)也說(shuō)一聲了事吧。要解決這個(gè)問(wèn)題，還得有幾步要走。第一，計(jì)算機(jī)看不懂SETB CLR之類的指令，我們得把指令翻譯成計(jì)算機(jī)能懂的方式，再讓計(jì)算機(jī)去讀。計(jì)算機(jī)能懂什么呢？它只懂一樣?xùn)|西——數(shù)字。因此我們得把SETB P1.0變?yōu)椋―2H，90H ），把CLR P1.0變?yōu)?（C2H，90H ），至于為什么是這兩個(gè)數(shù)字，這也是由51芯片的設(shè)計(jì)者--INTEL規(guī)定的，我們不去研究。第二步，在得到這兩個(gè)數(shù)字后，怎樣讓這兩個(gè)數(shù)字進(jìn)入單片機(jī)的內(nèi)部呢？這要借助于一個(gè)硬件工具“編程器”。如果你還不知道是什么是編程器，我來(lái)介紹一下，就是把你在電腦上寫出來(lái)來(lái)的代碼用匯編器等編譯器生成的一個(gè)目標(biāo)燒寫到單片機(jī)的eprom里面去的工具，80c51這種類型的單片機(jī)編程是一件很麻煩的事情，必要要先裝到編程器上編程后才能在設(shè)備上使用，而目前最新的89s51單片機(jī)居然在線編程（isp）功能，不用拔出來(lái)利用簡(jiǎn)單的電路就可以實(shí)現(xiàn)把代碼寫入單片機(jī)內(nèi)部，本站有詳細(xì)的at89s51編程器制作教程

　　我們將編程器與電腦連好，運(yùn)行編程器的軟件，然后在編緝區(qū)內(nèi)寫入（D2H，90H）見圖2，

　　圖2

　　寫入……好，拿下片子，把片子插入做好的電路板，接通電源……什么？燈不亮？這就對(duì)了，因?yàn)槲覀儗戇M(jìn)去的指令就是讓P10輸出高電平，燈當(dāng)然不亮，要是亮就錯(cuò)了?，F(xiàn)在我們?cè)贀芟逻@塊芯片，重新放回到編程器上，將編緝區(qū)的內(nèi)容改為（C2H，90H），也就是CLR P1.0，寫片，拿下片子，把片子插進(jìn)電路板，接電，好，燈亮了。因?yàn)槲覀儗懭氲模ǎ┚褪亲孭10輸出低電平的指令。這樣我們看到，硬件電路的連線沒(méi)有做任何改變，只要改變寫入單片機(jī)中的內(nèi)容，就能改變電路的輸出效果。

　　3：?jiǎn)纹瑱C(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)

　　單片機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)分析

　　我們來(lái)思考一個(gè)問(wèn)題，當(dāng)我們?cè)诰幊唐髦邪岩粭l指令寫進(jìn)單片要內(nèi)部，然后取下單片機(jī)，單片機(jī)就可以執(zhí)行這條指令，那么這條指令一定保存在單片機(jī)的某個(gè)地方，并且這個(gè)地方在單片機(jī)掉電后依然可以保持這條指令不會(huì)丟失，這是個(gè)什么地方呢？這個(gè)地方就是單片機(jī)內(nèi)部的只讀存儲(chǔ)器即ROM（READ ONLY MEMORY）。為什么稱它為只讀存儲(chǔ)器呢？剛才我們不是明明把兩個(gè)數(shù)字寫進(jìn)去了嗎？原來(lái)在89C51中的ROM是一種電可擦除的ROM，稱為FLASH ROM，剛才我們是用的編程器，在特殊的條件下由外部設(shè)備對(duì)ROM進(jìn)行寫的操作，在單片機(jī)正常工作條件下，只能從那面讀，不能把數(shù)據(jù)寫進(jìn)去，所以我們還是把它稱為ROM。

　　數(shù)的本質(zhì)和物理現(xiàn)象：我們知道，計(jì)算機(jī)能進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，這可令我們非常的難以理解，計(jì)算機(jī)嗎，我們雖不了解它的組成，但它總只是一些電子元器件，怎么能進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算呢？我們做數(shù)學(xué)題如37+45是這樣做的，先在紙上寫37，然后在下面寫45，然后大腦運(yùn)算，最后寫出結(jié)果，運(yùn)算的原材料：37、45和結(jié)果：82都是寫在紙上的，計(jì)算機(jī)中又是放在什么地方呢？為了解決這個(gè)問(wèn)題，先讓我們做一個(gè)實(shí)驗(yàn)：這里有一盞燈，我們知道燈要么亮，要么不亮，就有兩種狀態(tài)，我們能用’0’和’1’來(lái)代替這兩種狀態(tài)，規(guī)定亮為’1’，不亮為’0’?，F(xiàn)在放上兩盞燈，一共有幾種狀態(tài)呢？我們列表來(lái)看一下：

　　請(qǐng)大家自已寫上3盞燈的情況000 001 010 011 100 101 110 111

　　我們來(lái)看，這個(gè)000，001，101 不就是我們學(xué)過(guò)的的二進(jìn)制數(shù)嗎？本來(lái)，燈的亮和滅只是一種物理現(xiàn)象，可當(dāng)我們把它們按一按的次序排更好后，燈的亮和滅就代表了數(shù)字了。讓我們?cè)俪橄笠徊?，燈為什么?huì)亮呢？看電路1，是因?yàn)檩敵鲭娐份敵龈唠娖剑o燈通了電。因此，燈亮和滅就能用電路的輸出是高電平還是低電平來(lái)替代了。這樣，數(shù)字就和電平的高、低聯(lián)系上了。（請(qǐng)想一下，我們還看到過(guò)什么樣的類似的例程呢？（海軍之）燈語(yǔ)、旗語(yǔ)，電報(bào)，甚至紅、綠燈）

　　什么是位：

　　通過(guò)上面的實(shí)驗(yàn)我們已經(jīng)知道：一盞燈亮或者說(shuō)一根線的電平的高低，能代表兩種狀態(tài)：0和1。實(shí)際上這就是一個(gè)二進(jìn)制位，因此我們就把一根線稱之為一“位”，用BIT表示。

　　什么是字節(jié)：

　　一根線能表于0和1，兩根線能表達(dá)00，01，10，11四種狀態(tài)，也就是能表于0到3，而三根能表達(dá)0-7，計(jì)算機(jī)中常常用8根線放在一起，同時(shí)計(jì)數(shù)，就能表過(guò)到0-255一共256種狀態(tài)。這8根線或者8位就稱之為一個(gè)字節(jié)（BYTE）。不要問(wèn)我為什么是8根而不是其它數(shù)，因?yàn)槲乙膊恢馈＃ㄓ?jì)算機(jī)世界是一本人造的世界，不是自然界，很多事情你無(wú)法問(wèn)為什么，只能說(shuō)：它是一種規(guī)定，大家在以后的學(xué)習(xí)過(guò)程中也要注意這個(gè)問(wèn)題）

　　存儲(chǔ)器的工作原理：

　　1、存儲(chǔ)器構(gòu)造

　　存儲(chǔ)器就是用來(lái)存放數(shù)據(jù)的地方。它是利用電平的高低來(lái)存放數(shù)據(jù)的，也就是說(shuō)，它存放的實(shí)際上是電平的高、低，而不是我們所習(xí)慣認(rèn)為的1234這樣的數(shù)字，這樣，我們的一個(gè)謎團(tuán)就解開了，計(jì)算機(jī)也沒(méi)什么神秘的嗎。

　　圖2

　　圖3

　　讓我們看圖2。單片機(jī)里面都有這樣的存儲(chǔ)器，這是一個(gè)存儲(chǔ)器的示意圖：一個(gè)存儲(chǔ)器就象一個(gè)個(gè)的小抽屜，一個(gè)小抽屜里有八個(gè)小格子，每個(gè)小格子就是用來(lái)存放“電荷”的，電荷通過(guò)與它相連的電線傳進(jìn)來(lái)或釋放掉，至于電荷在小格子里是怎樣存的，就不用我們操心了，你能把電線想象成水管，小格子里的電荷就象是水，那就好理解了。存儲(chǔ)器中的每個(gè)小抽屜就是一個(gè)放數(shù)據(jù)的地方，我們稱之為一個(gè)“單元”。

　　有了這么一個(gè)構(gòu)造，我們就能開始存放數(shù)據(jù)了，想要放進(jìn)一個(gè)數(shù)據(jù)12，也就是00001100，我們只要把第二號(hào)和第三號(hào)小格子里存滿電荷，而其它小格子里的電荷給放掉就行了（看圖3）?？墒菃?wèn)題出來(lái)了，看圖2，一個(gè)存儲(chǔ)器有好多單元，線是并聯(lián)的，在放入電荷的時(shí)候，會(huì)將電荷放入所有的單元中，而釋放電荷的時(shí)候，會(huì)把每個(gè)單元中的電荷都放掉，這樣的話，不管存儲(chǔ)器有多少個(gè)單元，都只能放同一個(gè)數(shù)，這當(dāng)然不是我們所希望的，因此，要在結(jié)構(gòu)上稍作變化，看圖2，在每個(gè)單元上有個(gè)控制線，我想要把數(shù)據(jù)放進(jìn)哪個(gè)單元，就給一個(gè)信號(hào)這個(gè)單元的控制線，這個(gè)控制線就把開關(guān)打開，這樣電荷就能自由流動(dòng)了，而其它單元控制線上沒(méi)有信號(hào)，所以開關(guān)不打開，不會(huì)受到影響，這樣，只要控制不一樣單元的控制線，就能向各單元寫入不一樣的數(shù)據(jù)了，同樣，如果要某個(gè)單元中取數(shù)據(jù)，也只要打開對(duì)應(yīng)的控制開關(guān)就行了。

2、存儲(chǔ)器譯碼

　　那么，我們?cè)鯓觼?lái)控制各個(gè)單元的控制線呢？這個(gè)還不簡(jiǎn)單，把每個(gè)單元元的控制線都引到集成電路的外面不就行了嗎？事情可沒(méi)那么簡(jiǎn)單，一片27512存儲(chǔ)器中有65536個(gè)單元，把每根線都引出來(lái)，這個(gè)集成電路就得有6萬(wàn)多個(gè)腳？不行，怎么辦？要想法減少線的數(shù)量。我們有一種辦法稱這為譯碼，簡(jiǎn)單介紹一下：一根線能代表2種狀態(tài)，2根線能代表4種狀態(tài)，3根線能代表幾種，256種狀態(tài)又需要幾根線代表？8種，8根線，所以65536種狀態(tài)我們只需要16根線就能代表了。

　　3、存儲(chǔ)器的選片及總線的概念

　　至此，譯碼的問(wèn)題解決了，讓我們?cè)賮?lái)關(guān)注另外一個(gè)問(wèn)題。送入每個(gè)單元的八根線是用從什么地方來(lái)的呢？它就是從計(jì)算機(jī)上接過(guò)來(lái)的，一般地，這八根線除了接一個(gè)存儲(chǔ)器之外，還要接其它的器件，如圖4所示。這樣問(wèn)題就出來(lái)了，這八根線既然不是存儲(chǔ)器和計(jì)算機(jī)之間專用的，如果總是將某個(gè)單元接在這八根線上，就不好了，比如這個(gè)存儲(chǔ)器單元中的數(shù)值是0FFH另一個(gè)存儲(chǔ)器的單元是00H，那么這根線到底是處于高電平，還是低電平？豈非要打架看誰(shuí)歷害了？所以我們要讓它們分離。辦法當(dāng)然很簡(jiǎn)單，當(dāng)外面的線接到集成電路的管腳進(jìn)來(lái)后，不直接接到各單元去，中間再加一組開關(guān)（參考圖4 ）就行了。平時(shí)我們讓開關(guān)關(guān)閉著，如果確實(shí)是要向這個(gè)存儲(chǔ)器中寫入數(shù)據(jù)，或要從存儲(chǔ)器中讀出數(shù)據(jù)，再讓開關(guān)接通就行了。這組開關(guān)由三根引線選擇：讀控制端、寫控制端和片選端。要將數(shù)據(jù)寫入片中，先選中該片，然后發(fā)出寫信號(hào)，開關(guān)就合上了，并將傳過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)（電荷）寫入片中。如果要讀，先選中該片，然后發(fā)出讀信號(hào)，開關(guān)合上，數(shù)據(jù)就被送出去了。注意圖4，讀和寫信號(hào)同時(shí)還接入到另一個(gè)存儲(chǔ)器，但是由于片選端不一樣，所以雖有讀或?qū)懶盘?hào)，但沒(méi)有片選信號(hào)，所以另一個(gè)存儲(chǔ)器不會(huì)“誤會(huì)”而開門，造成沖突。那么會(huì)不一樣時(shí)選中兩片芯片呢？只要是設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)就不會(huì)，因?yàn)樗怯捎?jì)算控制的，而不是我們?nèi)藖?lái)控制的，如果真的出現(xiàn)同時(shí)出現(xiàn)選中兩片的情況，那就是電路出了故障了，這不在我們的討論之列。[!--empirenews.page--]

　　從上面的介紹中我們已經(jīng)看到，用來(lái)傳遞數(shù)據(jù)的八根線并不是專用的，而是很多器件大家共用的，所以我們稱之為數(shù)據(jù)總線，總線英文名為BUS，總即公交車道，誰(shuí)者能走。而十六根地址線也是連在一起的，稱之為地址總線。

　　半導(dǎo)體存儲(chǔ)器的分類

　　按功能能分為只讀和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器兩大類。所謂只讀，從字面上理解就是只能從里面讀，不能寫進(jìn)去，它類似于我們的書本，發(fā)到我們手回之后，我們只能讀里面的內(nèi)容，不能隨意更改書本上的內(nèi)容。只讀存儲(chǔ)器的英文縮寫為ROM（READ ONLY MEMORY）

　　所謂隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，即隨時(shí)能改寫，也能讀出里面的數(shù)據(jù)，它類似于我們的黑板，我能隨時(shí)寫東西上去，也能用黑板擦擦掉重寫。隨機(jī)存儲(chǔ)器的英文縮寫為RAM（READ RANDOM MEMORY）這兩種存儲(chǔ)器的英文縮寫一定要記牢。

　　注意：所謂的只讀和隨機(jī)存取都是指在正常工作情況下而言，也就是在使用這塊存儲(chǔ)器的時(shí)候，而不是指制造這塊芯片的時(shí)候。不然，只讀存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)是怎么來(lái)的呢？其實(shí)這個(gè)道理也很好理解，書本拿到我們手里是不能改了，能當(dāng)它還是原材料——白紙的時(shí)候，當(dāng)然能由印刷廠印上去了。

　　順便解釋一下其它幾個(gè)常見的概念。

　　PROM，稱之為可編程存儲(chǔ)器。這就象我們的練習(xí)本，買來(lái)的時(shí)候是空白的，能寫東西上去，可一旦寫上去，就擦不掉了，所以它只能用寫一次，要是寫錯(cuò)了，就報(bào)銷了。（現(xiàn)在已經(jīng)被淘汰）

　　EPROM，稱之為紫外線擦除的可編程只讀存儲(chǔ)器。它里面的內(nèi)容寫上去之后，如果覺(jué)得不滿意，能用一種特殊的辦法去掉后重寫，這就是用紫外線照射，紫外線就象“消字靈”，能把字去掉，然后再重寫。當(dāng)然消的次數(shù)多了，也就不靈光了，所以這種芯片能擦除的次數(shù)也是有限的——幾百次吧。（現(xiàn)在已經(jīng)被淘汰）

　　EEPROM，也叫 E2PROM稱之為電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器，它和EEPROM類似，寫上去的東西也能擦掉重寫，但它要方便一些，不需要光照了，只要用電就能擦除或者重新改寫數(shù)據(jù)，所以就方便許多，而且壽命也很長(zhǎng)（幾萬(wàn)到幾十萬(wàn)次不等）。

　　FLASH，稱之為閃速存儲(chǔ)器，屬于EEPROM的改進(jìn)產(chǎn)品，它的最大特點(diǎn)是必須按塊（Block）擦除（每個(gè)區(qū)塊的大小不定，不同廠家的產(chǎn)品有不同的規(guī)格）， 而EEPROM則可以一次只擦除一個(gè)字節(jié)（Byte）。FLASH現(xiàn)在常用于大容量存儲(chǔ)，比如u盤

　　再次強(qiáng)調(diào)，這里的所有的寫都不是指在正常工作條件下。不管是PROM還是EPROM，它們的寫都要有特殊的條件，一般我們用一種稱之為“編程器”的設(shè)備來(lái)做這項(xiàng)工作，一旦把它裝到它的工作位置，就不能隨便改寫了。

　　4：第一個(gè)單片機(jī)小程序

　　上一次我們的程序?qū)嵲谑菦](méi)什么用，要燈亮還要重寫一下片子，下面我們要讓燈持續(xù)地閃爍，這就有一定的實(shí)用價(jià)值了，比如能把它當(dāng)成汽車上的一個(gè)信號(hào)燈用了。怎樣才能讓燈持續(xù)地閃爍呢？實(shí)際上就是要燈亮一段時(shí)間，再滅一段時(shí)間，也就是說(shuō)要P10持續(xù)地輸出高和低電平。怎樣實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求呢？請(qǐng)考慮用下面的指令是否可行：

　　SETB P10

　　CLR P10 ……

　　這是不行的，有兩個(gè)問(wèn)題，第一，計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的時(shí)間很快，執(zhí)行完SETB P10后，燈是滅了，但在極短時(shí)間（微秒級(jí)）后，計(jì)算機(jī)又執(zhí)行了CLR P10指令，燈又亮了，所以根本分辨不出燈曾滅過(guò)。第二，在執(zhí)行完CLR P10后，不會(huì)再去執(zhí)行SETB P10指令，所以以后再也沒(méi)有機(jī)會(huì)讓滅了。

　　為了解決這兩個(gè)問(wèn)題，我們能做如下設(shè)想，第一，在執(zhí)行完SETB P10后，延時(shí)一段時(shí)間（幾秒或零點(diǎn)幾秒）再執(zhí)行第二條指令，就能分辨出燈曾滅過(guò)了。第二在執(zhí)行完第二條指令后，讓計(jì)算機(jī)再去執(zhí)行第一條指令，持續(xù)地在原地兜圈，我們稱之為“循環(huán)”，這樣就能完成任務(wù)了。

　　以下先給出程序（后面括號(hào)中的數(shù)字是為了便于講解而寫的，實(shí)際不用輸入）：

　　；主程序：

　　LOOP： SETB P10 　　　　；（１）

　　LCALL DELAY 　?。唬ǎ玻?/p>

　　CLR P10 　　　??；（３）

　　LCALL DELAY 　　；（４）

　　AJMP LOOP 　　　；（５）

　　；以下子程序

　　DELAY： MOV R7，#250　??；（６）

　　D1： MOV R6，#250 　　　；（７）

　　D2： DJNZ R6，D2 　　?。唬ǎ福?/p>

　　DJNZ R7，D1 　　　　；（９）

　　RET 　　　　　　　　；（１０）

　　END 　　　　　　　??；（１１）

　　按上面的設(shè)想分析一下前面的五條指令。

　　第一條是讓燈滅，第二條應(yīng)當(dāng)是延時(shí)，第三條是讓燈亮，第四條和第二條一模一樣，也是延時(shí)，第五條應(yīng)當(dāng)是轉(zhuǎn)去執(zhí)行第一條指令。第二和第四條實(shí)現(xiàn)的原理稍后談，先看第五條，LJMP是一條指令，意思是轉(zhuǎn)移，往什么地方轉(zhuǎn)移呢？后面跟的是LOOP，看一下，什么地方還有LOOP，對(duì)了，在第一條指令的前面有一個(gè)LOOP，所以很直觀地，我們能認(rèn)識(shí)到，它要轉(zhuǎn)到第一條指令處。這個(gè)第一條指令前面的LOOP被稱之為標(biāo)號(hào)，它的用途就是給這一行起一個(gè)名字，便于使用。是否一定要給它起名叫LOOP呢？當(dāng)然不是，起什么名字，完全由編程序的人決定，能稱它為A，X等等，當(dāng)然，這個(gè)時(shí)候，第五條指令LJMP后面的名字也得跟著改了。

　　第二條和第四條指令的用途是延時(shí)，它是怎樣實(shí)現(xiàn)的呢？指令的形式是LCALL，這條指令稱為調(diào)用子程序指令，看一下指令后面跟的是什么，DELAY，找一下DELAY，在第六條指令的前面，顯然，這也是一個(gè)標(biāo)號(hào)。這條指令的作用是這樣的：當(dāng)執(zhí)行LCALL指令時(shí)，程序就轉(zhuǎn)到LCALL后面的標(biāo)號(hào)所標(biāo)定的程序處執(zhí)行，如果在執(zhí)行指令的過(guò)程中遇到RET指令，則程序就返回到LCALL指令的下面的一條指令繼續(xù)執(zhí)行，從第六行開始的指令中，能看到確實(shí)有RET指令。在執(zhí)行第二條指令后，將轉(zhuǎn)去執(zhí)行第６條指令，而在執(zhí)行完６，７，８，９條指令后將遇到第１０條令：RET，執(zhí)行該條指令后，程序?qū)⒒貋?lái)執(zhí)行第三條指令，即將P10清零，使燈亮，然后又是第四條指令，執(zhí)行第四條指令就是轉(zhuǎn)去執(zhí)行第6，7，8，9，10條指令，然后回來(lái)執(zhí)行第5條指令，第5條指令就是讓程序回到第1條開始執(zhí)行，如此周而復(fù)始，燈就在持續(xù)地亮、滅了。

　　在標(biāo)號(hào)DELAY標(biāo)志的這一行到RET這一行中的所有程序，這是一段延時(shí)程序，大概延時(shí)零點(diǎn)幾秒，至于具體的時(shí)間，以后我們?cè)賹W(xué)習(xí)如何計(jì)算。 程序的最后一行是END，這不是一條指令，它只是告訴我們程序到此結(jié)束，它被稱為“偽指令”。

　　單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析：為了知道延時(shí)程序是如何工作的，我們必需首先了解延時(shí)程序中出現(xiàn)的一些符號(hào)，就從R1開始，R1被稱之為工作寄存器。什么是工作寄存器呢？讓我們從現(xiàn)實(shí)生活中來(lái)找找答案。如果出一道數(shù)學(xué)題：123+567，讓你回答結(jié)果是多少，你會(huì)馬上答出是690，再看下面一道題：123+567+562，要讓你要上回答，就不這么不難了吧？我們會(huì)怎樣做呢？如果有張紙，就不難了，我們先算出123+567=690，把690寫在紙上，然后再算690+562得到結(jié)果是1552。這其中1552是我們想要的結(jié)果，而690并非我們所要的結(jié)果，但是為了得到最終結(jié)果，我們又不得不先算出690，并記下來(lái)，這其實(shí)是一個(gè)中間結(jié)果，計(jì)算機(jī)中做運(yùn)算和這個(gè)類似，為了要得到最終結(jié)果，一般要做很多步的中間結(jié)果，這些中間結(jié)果要有個(gè)地方放才行，把它們放哪呢？放在前面提到過(guò)的ROM中能嗎？顯然不行，因?yàn)橛?jì)算機(jī)要將結(jié)果寫進(jìn)去，而ROM是不能寫的，所以在單片機(jī)中另有一個(gè)區(qū)域稱為RAM區(qū)（RAM是隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的英文縮寫），它能將數(shù)據(jù)寫進(jìn)去。　特別地，在MCS-51單片機(jī)中，將RAM中分出一塊區(qū)域，稱為工作寄存器區(qū)。

5：?jiǎn)纹瑱C(jī)延時(shí)程序分析

　　上一次課中，我們已經(jīng)知道，程序中的符號(hào)R7、R6是代表了一個(gè)個(gè)的RAM單元，是用來(lái)放一些數(shù)據(jù)的，下面我們?cè)賮?lái)看一下其它符號(hào)的含義。

　　DELAY： MOV R7，#250　 ?。唬ǎ叮?/p>

　　D1： MOV R6，#250 　　；（７）

　　D2： DJNZ R6，D2 　　??；（８）

　　DJNZ R7，D1　　??；（９）

　　RET 　　　　　　??；（１０）

　　〈單片機(jī)延時(shí)程序〉

　　MOV：這是一條指令，意思是傳遞數(shù)據(jù)。說(shuō)到傳遞，我們都很清楚，傳東西要從一本人的手上傳到另一本人的手上，也就是說(shuō)要有一個(gè)接受者，一個(gè)傳遞者和一樣?xùn)|西。從指令MOV R7，#250中來(lái)分析，R7是一個(gè)接受者，250是被傳遞的數(shù)，傳遞者在這條指令中被省略了（注意：并不是每一條傳遞指令都會(huì)省的，事實(shí)上大部份數(shù)據(jù)傳遞指令都會(huì)有傳遞者）。它的意義也很明顯：將數(shù)據(jù)250送到R7中去，因此執(zhí)行完這條指令后，R7單元中的值就應(yīng)當(dāng)是250。在250前面有個(gè)#號(hào)，這又是什么意思呢？這個(gè)#就是用來(lái)說(shuō)明250就是一個(gè)被傳遞的東西本身，而不是傳遞者。那么MOV R6，#250是什么意思，應(yīng)當(dāng)不用分析了吧。

　　DJNZ：這是另一條指令，我們來(lái)看一下這條指令后面跟著的兩個(gè)東西，一個(gè)是R6，一個(gè)是D2，R6我們當(dāng)然已知是什么了，查一下D2是什么。D2在本行的前面，我們已學(xué)過(guò)，這稱之為標(biāo)號(hào)。標(biāo)號(hào)的用途是什么呢？就是給本行起一個(gè)名字。DJNZ指令的執(zhí)行過(guò)程是這樣的，它將其后面的第一個(gè)參數(shù)中的值減1，然后看一下，這個(gè)值是否等于0，如果等于0，就往下執(zhí)行，如果不等于0，就轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)到什么地方去呢？可能大家已猜到了，轉(zhuǎn)到第二個(gè)參數(shù)所指定的地方去（請(qǐng)大家用自已的話講一下這條語(yǔ)句是怎樣執(zhí)行的）。本條指令的最終執(zhí)行結(jié)果就是，在原地轉(zhuǎn)圈250次。

　　執(zhí)行完了DJNZ R6，D2之后（也就是R6的值等于0之后），就會(huì)去執(zhí)行下面一行，也就是DJNZ R7，D1，請(qǐng)大家自行分析一下這句話執(zhí)行的結(jié)果。（轉(zhuǎn)去執(zhí)行MOV R6，#250，同時(shí)R7中的值減1），最終DJNZ R6，D2這句話將被執(zhí)行250*250=62500次，執(zhí)行這么多次同一條指令干嗎？就是為了延時(shí)。

　　一個(gè)問(wèn)題：如果在R6中放入0，會(huì)有什么樣的結(jié)果。

　　二、時(shí)序分析：

　　前面我們介紹了延時(shí)程序，但這還不完善，因?yàn)?，我們只知道DJNZ R6，D2這句話會(huì)被執(zhí)行62500次，但是執(zhí)行這么多次需要多長(zhǎng)時(shí)間呢？是否滿足我們的要求呢？我們還不知道，所以下面要來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。

　　先提一個(gè)問(wèn)題：我們學(xué)校里什么是最重要的。（鈴聲）校長(zhǎng)能出差，老師能休息，但學(xué)校一日無(wú)鈴聲必定大亂。整個(gè)學(xué)校就是在鈴聲的統(tǒng)一指揮下，步調(diào)一致，統(tǒng)一協(xié)調(diào)地工作著。這個(gè)鈴是按一定的時(shí)間安排來(lái)響的，我們能稱之為“時(shí)序��時(shí)間的次序”。一個(gè)由人組成的單位尚且要有一定的時(shí)序，計(jì)算機(jī)當(dāng)然更要有嚴(yán)格的時(shí)序。事實(shí)上，計(jì)算機(jī)更象一個(gè)大鐘，什么時(shí)候分針動(dòng)，什么時(shí)候秒針動(dòng)，什么時(shí)候時(shí)針動(dòng)，都有嚴(yán)格的規(guī)定，一點(diǎn)也不能亂。計(jì)算機(jī)要完成的事更復(fù)雜，所以它的時(shí)序也更復(fù)雜。

　　我們已知，計(jì)算機(jī)工作時(shí)，是一條一條地從ROM中取指令，然后一步一步地執(zhí)行，我們規(guī)定：計(jì)算機(jī)訪問(wèn)一次存儲(chǔ)器的時(shí)間，稱之為一個(gè)機(jī)器周期。這是一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，好象我們?nèi)擞?ldquo;秒”作為我們的時(shí)間基準(zhǔn)一樣，為什么不干脆用“秒”，多好，很習(xí)慣，學(xué)下去我們就會(huì)知道用“秒”反而不習(xí)慣。

　　一個(gè)機(jī)器周期包括12個(gè)時(shí)鐘周期。下面讓我們算一下一個(gè)機(jī)器周期是多長(zhǎng)時(shí)間吧。設(shè)一個(gè)單片機(jī)工作于12M晶體震蕩器，它的時(shí)鐘周期是1/12（微秒）。它的一個(gè)機(jī)器周期是12*（1/12）也就是1微秒。（請(qǐng)計(jì)算一個(gè)工作于6M晶體震蕩器的單片機(jī)，它的機(jī)器周期是多少）。

　　MCS-51單片機(jī)的所有指令中，有一些完成得比較快，只要一個(gè)機(jī)器周期就行了，有一些完成得比較慢，得要2個(gè)機(jī)器周期，還有兩條指令要4個(gè)機(jī)器周期才行。這也不難再解，不是嗎？我讓你掃地的執(zhí)行要完成總得比要你完成擦黑板的指令時(shí)間要長(zhǎng)。為了恒量指令執(zhí)行時(shí)間的長(zhǎng)短，又引入一個(gè)新的概念：指令周期。所謂指令周期就是指執(zhí)行一條指令的時(shí)間。INTEL對(duì)每一條指令都給出了它的指令周期數(shù)，這些數(shù)據(jù)，大部份不需要我們?nèi)ビ洃?，但是有一些指令是需要記住的，如DJNZ指令是雙周期指令。

　　下面讓我們來(lái)計(jì)算剛才的延時(shí)。首先必須要知道晶體震蕩器的頻率，我們?cè)O(shè)所用晶體震蕩器為12M，則一個(gè)機(jī)器周期就是1微秒。而DJNZ指令是雙周期指令，所以執(zhí)行一次要2個(gè)微秒。一共執(zhí)行62500次，正好125000微秒，也就是125毫秒。

　　練習(xí)：設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)100毫秒的延時(shí)程序。

　　要點(diǎn)分析：1、一個(gè)單元中的數(shù)是否能超過(guò)255。2、如何分配兩個(gè)數(shù)。

　　三、復(fù)位電路

　　一、復(fù)位方式

　?、?復(fù)位條件

　　RST引腳保持2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平。

　　⒉ 復(fù)位電路

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　　〈單片機(jī)復(fù)位電路〉

　?、?復(fù)位后CPU狀態(tài)

　　PC： 0000H TMOD： 00H

　　Acc： 00H TCON： 00H

　　B： 00H TH0： 00H

　　PSW： 00H TL0： 00H

　　SP： 07H TH1： 00H

　　DPTR：0000H TL1： 00H

　　P0～P3：FFH SCON： 00H

　　IP：×××00000B SBUF： 不定

　　IE：0××00000B PCON： 0×××0000B

　　任何單片機(jī)在工作之前都要有個(gè)復(fù)位的過(guò)程，復(fù)位是什么意思呢？它就象是我們上課之前打的預(yù)備鈴。預(yù)備鈴一響，大家就自動(dòng)地從操場(chǎng)、其它地方進(jìn)入教室了，在這一段時(shí)間里，是沒(méi)有老師干預(yù)的，對(duì)單片機(jī)來(lái)說(shuō)，是程序還沒(méi)有開始執(zhí)行，是在做準(zhǔn)備工作。顯然，準(zhǔn)備工作不需要太長(zhǎng)的時(shí)間，復(fù)位只需要5ms的時(shí)間就能了。如何進(jìn)行復(fù)位呢？只要在單片機(jī)的RST管腳上加上高電平，就能了，按上面所說(shuō)，時(shí)間不少于5ms。為了達(dá)到這個(gè)要求，能用很多種辦法，這里供給一種供參考，見圖1。實(shí)際上，我們?cè)谏弦淮螌?shí)驗(yàn)的圖中已見到過(guò)了。 

　　這種復(fù)位電路的工作原理是：通電時(shí)，電容兩端相當(dāng)于是短路，于是RST管腳上為高電平，然后電源通過(guò)電阻對(duì)電容充電，RST端電壓慢慢下降，降到一定程序，即為低電平，單片機(jī)開始正常工作。

6：?jiǎn)纹瑱C(jī)并行口結(jié)構(gòu)

　　上兩次我們做過(guò)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，都是讓P1.0這個(gè)管腳使燈亮，我們能設(shè)想：既然P1.0能讓燈亮，那么其它的管腳可不能呢？看一下圖1，它是8031單片機(jī)管腳的說(shuō)明，在P1.0旁邊有P1.1，P1.2….P1.7，它們是否都能讓燈亮呢？除了以P1開頭的外，還有以P0，P2，P3開頭的，數(shù)一下，一共是32個(gè)管腳，前面我們以學(xué)過(guò)7個(gè)管腳，加上這32個(gè)這39個(gè)了。它們都以P字開頭，只是后面的數(shù)字不一樣，它們是否有什么聯(lián)系呢？它們能不能都讓燈亮呢？在我們的實(shí)驗(yàn)板上，除了P10之外，還有P11 -》 P17都與LED相連，下面讓我們來(lái)做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，程序如下：

　　MAIN： MOV P1，#0FFH

　　LCALL DELAY

　　MOV P1，#00H

　　LCALL DELAY

　　LJMP MAIN

　　DELAY：MOV R7，#250

　　D1： MOV R6，#250

　　D2： DJNZ R6，D2

　　DJNZ R7，D1

　　RET

　　END

　　將這段程序轉(zhuǎn)為機(jī)器碼，用編程器寫入單片機(jī)中，結(jié)果如何？通電以后我們能看到8只LED全部在閃動(dòng)。因此，P10-》P17是全部能點(diǎn)亮燈的。事實(shí)上，凡以P開頭的這32個(gè)管腳都是能點(diǎn)亮燈的，也就是說(shuō)：這32個(gè)管腳都能作為輸出使用，如果不用來(lái)點(diǎn)亮LED，能用來(lái)控制繼電器，能用來(lái)控制其它的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

　　程序分析：這段程序和前面做過(guò)的程序比較，只有兩處不一樣：第一句：原來(lái)是SETB P1.0，現(xiàn)在改為MOV P1，#0FFH，第三句：原來(lái)是CLR P1.0，現(xiàn)在改為MOV P1.0，#00H。從中能看出，P1是P1.0-》P1.7的全體的代表，一個(gè)P1就表示了所有的這八個(gè)管腳了。當(dāng)然用的指令也不一樣了，是用MOV指令。為什么用這條指令？看圖2，我們把P1作為一個(gè)整體，就把它當(dāng)作是一個(gè)存儲(chǔ)器的單元，對(duì)一個(gè)單元送進(jìn)一個(gè)數(shù)能用MOV指令。

　　二、第四個(gè)實(shí)驗(yàn)

　　除了能作為輸出外，這32個(gè)管腳還能做什么呢？下面再來(lái)做一個(gè)單片機(jī)實(shí)驗(yàn)，源程序如下：

　　MAIN： MOV P3，#0FFH

　　LOOP： MOV A，P3

　　MOV P1，A

　　LJMP LOOP

　　先看一下這個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果：所有燈全部不亮，然后我按下一個(gè)按鈕，第（1）個(gè)燈亮了，再按下另一個(gè)按鈕，第（2）個(gè)燈亮了，松開按鈕燈就滅了。從這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)合電路來(lái)分析一下程序。

　　從硬件電路的連線能看出，有四個(gè)按鈕被接入到P3口的P32，P33，P34，P35。第一條指令的用途我們能猜到：使P3口全部為高電平。第二條指令是MOV A，P3，其中 MOV已經(jīng)知道，是送數(shù)的意思，這條指令的意思就是將P3口的數(shù)送到A中去，我們能把A當(dāng)成是一個(gè)中間單元（看圖3），第三句話是將A中的數(shù)又送到P1口去，第四句話是循環(huán)，就是持續(xù)地重復(fù)這個(gè)過(guò)程，這我們已見過(guò)。當(dāng)我們按下第一個(gè)按鈕時(shí)，第（3）只燈亮了，所以P12口應(yīng)當(dāng)輸出是低電平，為什么P12口會(huì)輸出低電平呢？我們看一下有什么被送到了P1口，只有從P3口進(jìn)來(lái)的數(shù)送到A，又被送到了P1口，所以，肯定是P3口進(jìn)來(lái)的數(shù)使得P12位輸出電平的。P3口的P32位的按鈕被按下，使得P32位的電平為低，通過(guò)程序，又使P12口輸出低電平，所以P3口起來(lái)了一個(gè)輸入的作用。驗(yàn)證：按第二、三、四個(gè)按鈕，同時(shí)按下2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)按鈕都能得到同樣的結(jié)論，所以P3口確實(shí)起到了輸入作用，這樣，我們能看到，以P字開頭的管腳，不僅能用作輸出，還能用作輸入，其它的管腳是否能呢？是的，都能。這32個(gè)管腳就稱之為并行口，下面我們就對(duì)并行口的結(jié)構(gòu)作一個(gè)分析，看一下它是怎樣實(shí)現(xiàn)輸入和輸出的。

　　并行口結(jié)構(gòu)分析：

　　1、輸出結(jié)構(gòu)

　　《并行口結(jié)構(gòu)圖》

　　先看P1口的一位的結(jié)構(gòu)示意圖（只畫出了輸出部份）：從圖中能看出，開關(guān)的打開和合上代表了管腳輸出的高和低，如果開關(guān)合上了，則管腳輸出就是低，如果開關(guān)打開了，則輸出高電平，這個(gè)開關(guān)是由一根線來(lái)控制的，這根數(shù)據(jù)總線是出自于CPU，讓我們回想一下，數(shù)據(jù)總線是一根大家公用的線，很多的器件和它連在一起，在不一樣的時(shí)候，不一樣的器件當(dāng)然需要不一樣的信號(hào)，如某一時(shí)刻我們讓這個(gè)管腳輸出高電平，并要求保持若干時(shí)間，在這段時(shí)間里，計(jì)算機(jī)當(dāng)然在忙個(gè)不停，在與其它器件進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，這根控制線上的電平未必能保持原來(lái)的值不變，輸出就會(huì)發(fā)生變化了。怎么解決這個(gè)問(wèn)題呢？我們?cè)诖鎯?chǔ)器一節(jié)中學(xué)過(guò)，存儲(chǔ)器中是能存放電荷的，我們不妨也加一個(gè)小的存儲(chǔ)器的單元，并在它的前面加一個(gè)開關(guān)，要讓這一位輸出時(shí)，就把開關(guān)打開，信號(hào)就進(jìn)入存儲(chǔ)器的單元，然后馬上關(guān)閉開關(guān)，這樣這一位的狀態(tài)就被保存下來(lái)，直到下一次命令讓它把開關(guān)再打開為止。這樣就能使這一位的狀態(tài)與別的器件無(wú)關(guān)了，這么一個(gè)小單元，我們給它一個(gè)很形象的名字，稱之為“鎖存器”。

　　2、輸入結(jié)構(gòu)

　　這是并行口的一位的輸出結(jié)構(gòu)示意圖，再看，除了輸出之外，還有兩根線，一根從外部管腳接入，另一根從鎖存器的輸出接出，分別標(biāo)明讀管腳和讀鎖存器。這兩根線是用于從外部接收信號(hào)的，為什么要兩根呢？原來(lái)，在51單片機(jī)中輸入有兩種方式，分別稱為‘讀管腳’和‘讀鎖存器’，第一種方式是將管腳作為輸入，那是真正地從外部管腳讀進(jìn)輸入的值，第二種方式是該管腳處于輸出狀態(tài)時(shí)，有時(shí)需要改變這一位的狀態(tài)，則并不需要真正地讀管腳狀態(tài)，而只是讀入鎖存器的狀態(tài)，然后作某種變換后再輸出。

　　請(qǐng)注意輸入結(jié)構(gòu)圖，如果將這一根引線作為輸入口使用，我們并不能保證在任何時(shí)刻都能得到正確的結(jié)果（為什么？）參考圖2輸入示意圖。接在外部的開關(guān)如果打開，則應(yīng)當(dāng)是輸入1，而如果閉合開關(guān)，則輸入0，但是，如果單片機(jī)內(nèi)部的開關(guān)是閉合的，那么不管外部的開關(guān)是開還是閉，單片機(jī)接受到的數(shù)據(jù)都是0?？梢?，要讓這一端口作為輸入使用，要先做一個(gè)‘準(zhǔn)備工作’，就是先讓內(nèi)部的開關(guān)斷開，也就是讓端口輸出‘1’才行。正因?yàn)橐茸鲞@么一個(gè)準(zhǔn)備工作，所以我們稱之為“準(zhǔn)雙向I/O口”。

　　以上是P1口的一位的結(jié)構(gòu)，P1口其它各位的結(jié)構(gòu)與之相同，而其它三個(gè)口：P0、P2、P3則除入作為輸入輸出口之外還有其它用途，所以結(jié)構(gòu)要稍復(fù)雜一些，但其用于輸入、輸出的結(jié)構(gòu)是相同的?？磮D（）。對(duì)我們來(lái)說(shuō)，這些附加的功能不必由我們來(lái)控制，所以我們就不去關(guān)心它了。

　　7：?jiǎn)纹瑱C(jī)的特殊功能寄存器

　　通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，我們已知單片機(jī)的內(nèi)部有ROM、有RAM、有并行I/O口，那么，除了這些東西之外，單片機(jī)內(nèi)部究竟還有些什么，這些個(gè)零碎的東西怎么連在一起的，讓我們來(lái)對(duì)單片機(jī)內(nèi)部的寄存器作一個(gè)完整的功能分析吧！

　　下圖中我們能看出，在51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)CPU用來(lái)運(yùn)算、控制，有四個(gè)并行I/O口，分別是P0、P1、P2、P3，有ROM，用來(lái)存放程序，有RAM，用來(lái)存放中間結(jié)果，此外還有定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行I/O口，中斷系統(tǒng)，以及一個(gè)內(nèi)部的時(shí)鐘電路。在一個(gè)51單片機(jī)的內(nèi)部包含了這么多的東西。

　　《單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖》

　　對(duì)上面的圖進(jìn)行進(jìn)一步的分析，我們已知，對(duì)并行I/O口的讀寫只要將數(shù)據(jù)送入到對(duì)應(yīng)I/O口的鎖存器就能了，那么對(duì)于定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行I/O口等怎么用呢？在單片機(jī)中有一些獨(dú)立的存儲(chǔ)單元是用來(lái)控制這些器件的，被稱之為特殊功能寄存器（SFR）。事實(shí)上，我們已接觸過(guò)P1這個(gè)特殊功能寄存器了，還有哪些呢？[!--empirenews.page--]

看下表1

　　表1

　　《特殊功能寄存器地址映象表（一）》

　　《特殊功能寄存器地址映象表（二）》

　　《特殊功能寄存器地址映象表（三）》

　　下面，我們介紹一下幾個(gè)常用的SFR，看圖2。

　　ACC：累加器，常常用A表示。這是個(gè)什么東西，可不能從名字上理解，它是一個(gè)寄存器，而不是一個(gè)做加法的東西，為什么給它這么一個(gè)名字呢？或許是因?yàn)樵谶\(yùn)算器做運(yùn)算時(shí)其中一個(gè)數(shù)一定是在ACC中的緣故吧。它的名字特殊，身份也特殊，稍后我們將學(xué)到指令，能發(fā)現(xiàn)，所有的運(yùn)算類指令都離不開它。

　　2、B：一個(gè)寄存器。在做乘、除法時(shí)放乘數(shù)或除數(shù)，不做乘除法時(shí)，隨你怎么用。

　　3、PSW：程序狀態(tài)字。這是一個(gè)很重要的東西，里面放了CPU工作時(shí)的很多狀態(tài)，借此，我們能了解CPU的當(dāng)前狀態(tài)，并作出對(duì)應(yīng)的處理。它的各位功能請(qǐng)看表2

　　表2

　　PSW也稱為標(biāo)志寄存器，了解這個(gè)對(duì)于了解單片機(jī)原理非常的重要，存放各有關(guān)標(biāo)志。其結(jié)構(gòu)和定義如下：

　　下面我們逐一介紹sfr各位的用途

　?。?）CY：進(jìn)位標(biāo)志。用于表示Acc.7有否向更高位進(jìn)位。8051中的運(yùn)算器是一種8位的運(yùn)算器，我們知道，8位運(yùn)算器只能表示到0-255，如果做加法的話，兩數(shù)相加可能會(huì)超過(guò)255，這樣最高位就會(huì)丟失，造成運(yùn)算的錯(cuò)誤，怎么辦？最高位就進(jìn)到這里來(lái)。這樣就沒(méi)事了。

　　例：78H+97H（01111000+10010111）

　?。?）AC：輔助進(jìn)位標(biāo)志也叫半進(jìn)位標(biāo)志。 用于表示Acc.3有否向Acc.4進(jìn)位

　　例：57H+3AH（01010111+00111010）

　?。?）F0：用戶標(biāo)志位，由我們（編程人員）決定什么時(shí)候用，什么時(shí)候不用。

　?。?）RS1、RS0：工作寄存器組選擇位。這個(gè)我們已知了。

　　RS1、RS0 = 00 —— 0區(qū)（00H～07H）

　　RS1、RS0 = 01 —— 1區(qū)（08H～0FH）

　　RS1、RS0 = 10 —— 2區(qū)（10H～17H）

　　RS1、RS0 = 11 —— 3區(qū)（18H～1FH）

　　（5）0V：溢出標(biāo)志位。 表示Acc在有符號(hào)數(shù)算術(shù)運(yùn)算中的溢出，什么是溢出我們稍后再談吧。

　?。?）P：奇偶校驗(yàn)位：它用來(lái)表示ALU運(yùn)算結(jié)果中二進(jìn)制數(shù)位“1”的個(gè)數(shù)的奇偶性。若為奇數(shù)，則P=1，不然為0。

　　例：某運(yùn)算結(jié)果是78H（01111000），顯然1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，所以P=0。

　　4、DPTR（DPH、DPL）：數(shù)據(jù)指針，能用它來(lái)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的任一單元，如果不用，也能作為通用寄存器來(lái)用，由我們自已決定如何使用。16位，由兩個(gè)8位寄存器DPH、DPL組成。主要用于存放一個(gè)16位地址，作為訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器（外RAM和ROM）的地址指針。

　　5、P0、P1、P2、P3：這個(gè)我們已經(jīng)知道，是四個(gè)并行輸入/輸出口的寄存器。它里面的內(nèi)容對(duì)應(yīng)著管腳的輸出。

　　6、SP：堆棧指針。（專用于指出堆棧頂部數(shù)據(jù)的地址。）

　　堆棧介紹：日常生活中，我們都注意到過(guò)這樣的現(xiàn)象，家里洗的碗，一只一只摞起來(lái)，最晚放上去的放在最上面，而最早放上去的則放在最下面，在取的時(shí)候正好相反，先從最上面取，這種現(xiàn)象我們用一句話來(lái)概括：“先進(jìn)后出，后進(jìn)先出”。請(qǐng)大家想想，還有什么地方有這種現(xiàn)象？其實(shí)比比皆是，建筑工地上堆放的磚頭、材料，倉(cāng)庫(kù)里放的貨物，都是“先進(jìn)后出，后進(jìn)先出”，這實(shí)際是一種存取物品的規(guī)則，我們稱之為“堆棧”。

　　在單片機(jī)中，我們也能在RAM中構(gòu)造這樣一個(gè)區(qū)域，用來(lái)存放數(shù)據(jù)，這個(gè)區(qū)域存放數(shù)據(jù)的規(guī)則就是“先進(jìn)后出，后進(jìn)先出”，我們稱之為“堆棧”。為什么需要這樣來(lái)存放數(shù)據(jù)呢？存儲(chǔ)器本身不是能按地址來(lái)存放數(shù)據(jù)嗎？對(duì)，知道了地址的確就能知道里面的內(nèi)容，但如果我們需要存放的是一批數(shù)據(jù)，每一個(gè)數(shù)據(jù)都需要知道地址那不是麻煩嗎？如果我們讓數(shù)據(jù)一個(gè)接一個(gè)地放置，那么我們只要知道第一個(gè)數(shù)據(jù)所在地址單元就能了（看圖2）如果第一個(gè)數(shù)據(jù)在27H，那么第二、三個(gè)就在28H、29H了。所以利用堆棧這種辦法來(lái)放數(shù)據(jù)能簡(jiǎn)化操作

　　那么51中堆棧什么地方呢？單片機(jī)中能存放數(shù)據(jù)的區(qū)域有限，我們不能夠?qū)ｉT分配一塊地方做堆棧，所以就在內(nèi)存（RAM）中開辟一塊地方，用于堆棧，但是用內(nèi)存的哪一塊呢？還是不好定，因?yàn)?1是一種通用的單片機(jī)，各人的實(shí)際需求各不相同，有人需要多一些堆棧，而有人則不需要那么多，所以怎么分配都不合適，怎樣來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題？分不好干脆就不分了，把分的權(quán)利給用戶（編程者），根據(jù)自已的需要去定吧，所以51單片機(jī)中堆棧的位置是能變化的。而這種變化就體現(xiàn)在SP中值的變化，看圖2，SP中的值等于27H不就相當(dāng)于是一個(gè)指針指向27H單元嗎？當(dāng)然在真正的51機(jī)中，開始指針?biāo)傅奈恢貌⒎蔷褪菙?shù)據(jù)存放的位置，而是數(shù)據(jù)存放的前一個(gè)位置，比如一開始指針是指向27H單元的，那么第一個(gè)數(shù)據(jù)的位置是28H單元，而不是27H單元，為什么會(huì)這樣，我們?cè)趯W(xué)堆棧命令時(shí)再說(shuō)明。其它的SFR，我們?cè)谟玫綍r(shí)再介紹。