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南京理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )外文資料翻譯 系 部： 電子電氣工程系 專 業(yè)： 電子信息工程系 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 外文出處： 8051 附 件： 附件 1：外文資料翻譯譯文 第 2章 硬件結(jié)構(gòu) 產(chǎn)并且推向市場(chǎng)的。其他的芯片生產(chǎn)廠商，諸如西門子、 富士、飛利浦也獲得了 列微控制器的許可證。在 列中，每種型號(hào)的微控制器都有著其各自獨(dú)特的功能，以便與種特殊的裝置能夠相匹配。 在這一章節(jié)中，我們將介紹 附錄 例如： 8051)。這個(gè)附錄只是為更 進(jìn)一步的研究作參考。例如像在電類模具設(shè)備上。 硬件的許多特性都附一短的指令加以闡明，每條指令也都給出了簡(jiǎn)短的解釋，指令設(shè)置的完整內(nèi)容將會(huì)在在第三章中會(huì)看到。在附錄 A 中可以看到 8051 指令的集合，或是從附錄 051每條指令的定義。 8051 是 列中最常見的一種芯片，也是此系列中最先面世的型號(hào)。它的特性總結(jié)如下： □ 4廠掩膜預(yù)編程） □ 128B 4個(gè) 8位輸入 \輸出口 □ 2個(gè) 16位的定時(shí)器 □ 1個(gè)串行接口 □ 64□ 64□布爾處理機(jī)（進(jìn)行位處理） □ 210個(gè)位尋址空間 □ 4μ 除法 者不同容量的片上 者 是 擁有第三個(gè)定時(shí)器。每種型號(hào)還提供了低功耗的 本 (見表2 8051 在本書中泛指 列的所有型號(hào)，如果具體討論某種型號(hào)的增強(qiáng)功能，會(huì)用其型號(hào)說明的。 上面所提到的各種特征都包含在圖 2051的結(jié)構(gòu)框圖中（也可參見附錄 D）。 8051的引腳 這一節(jié)從外部引腳來介紹 8051硬件結(jié)構(gòu) (見圖 2各引 腳功能簡(jiǎn)述如下： 如圖 28051的 40個(gè)引腳，其中有 32個(gè)是作為 I/這 32條 I/O 口線中，有 24 個(gè)是具有兩種用途 (8032/8052 有 26 個(gè) )，它們既可作為 I/是作為控制線又或是作為地址或數(shù)據(jù)總線的一部分使用。 設(shè)計(jì)最小外存儲(chǔ)器或是其他外部組件設(shè)計(jì)中，這些口時(shí)作為通用 I/O 來使用。每個(gè)端口的 8 根線在類似打印機(jī)、 A\D 轉(zhuǎn)換等設(shè)備的連接中，可以作為一個(gè)整體使用，又或是像開關(guān)、 體管、電磁鐵、電動(dòng)機(jī)、擴(kuò)音器等單個(gè)“位”控制的設(shè)備連接中，每根線又可以獨(dú)立使用。 0口 8051芯片的 32～ 39腳為 為雙用途 I/組件設(shè)備最小化設(shè)計(jì)中，它作為通用 I/接有片外存儲(chǔ)器的較大設(shè)備中，它又可以復(fù)用為地址總線和數(shù)據(jù)總線 (見 “外存儲(chǔ)器” )。 1口 1～ 8 腳為 ，專用于 I/O。這些引腳設(shè)計(jì)為 ，當(dāng)外部設(shè)備發(fā)送請(qǐng)求時(shí)作為接口使用。對(duì) 來說，無其他功能，因此它們單獨(dú)用于與外部設(shè)備連接的接口。但 8032/0852芯片例外， 。 2口 21～ 28腳 )可作為雙用途 I/接有片外存儲(chǔ)器或擴(kuò)展 I/56 字節(jié)時(shí)， 位地址總線 (見 存儲(chǔ)器” )。 3口 (10～ 17 腳 )作為雙用途 I/O 口使用。 8051 中，這些引腳具有多功能，除作為通用 I/O 外，每一位還可以將用于第二個(gè)特殊功能。 和 引腳第二個(gè)功能總結(jié)如表 2 程序存儲(chǔ)使能信號(hào) ) 8051有 4個(gè)專用總線控制信號(hào)。程序存儲(chǔ)使能信號(hào) (是通過引腳 29輸出的信號(hào)，它是選通外部程序（代碼）存儲(chǔ)器的控制信號(hào)。它通常連接到 腳以便讀取其中的程序。 在讀取指令階段， 低電平。程序的二進(jìn)制代碼（操作碼）通過數(shù)據(jù)總線被讀取，并且鎖存到 8051 指令寄存器等待譯碼。在執(zhí)行內(nèi)部 8051/8052）中的指令時(shí)， 電平）。 地址鎖存使能信號(hào) ) 號(hào)通過引腳 30 輸出，對(duì)于使用過 8088 或是 8086 微處理器的人來說應(yīng)該非常熟悉。 8051同樣使用 號(hào)分離復(fù)用的地址總線和數(shù)據(jù)總線。當(dāng) 存儲(chǔ)器存取周期的 前半周期，號(hào)將總線上的地址存入外部寄存器，接著，當(dāng)數(shù)據(jù)改變時(shí)，在存取的后半周期 見 存儲(chǔ)器”）。 號(hào)脈沖頻率是 1/6 個(gè)片上振蕩器工作頻率，可以作為系統(tǒng)其它部分的通用時(shí)鐘。如果 8051 的晶振周期為 12么， 一的例外是在執(zhí)行 令時(shí)，會(huì)有一個(gè) 沖錯(cuò)過（見圖 2在 本的8051上，這個(gè)引腳還可用來輸入編程脈沖。 A (外部訪問信號(hào) ) 號(hào)通過引腳 31 輸入，通常接高電平（ +5V）或是低電平（接地）。若是高電平，當(dāng)訪問的指令位于存儲(chǔ)器中低地址的 4K/8K 內(nèi)， 8051/8052 執(zhí)行內(nèi)部存儲(chǔ)器中的程序；若是低電平，僅執(zhí)行外部存儲(chǔ)器中的程序（同時(shí) 在8031/8032芯片上， 為它們沒有片上程序存儲(chǔ)器。如果 8051/8052的 么內(nèi)部 行的程序來自外部 051上， 21于內(nèi)部 復(fù)位信號(hào) ) 輸入，它是 8051的主復(fù)位信 號(hào)。 個(gè)機(jī)器周期的高電平，那么內(nèi)部寄存器就是被置為一個(gè)合適的數(shù)值，以便系統(tǒng)順序啟動(dòng)（位 ” ） 。 上振蕩器輸入 如圖 2示， 8051 包含一個(gè)片上振蕩器，驅(qū)動(dòng)它的典型方法是在引腳 18 和引腳 19 之間用一 個(gè) 晶振連接，正如所示的，還有穩(wěn)定電容。 列的大多數(shù)芯片正常的晶振頻率為 1280振頻率高達(dá) 16能工作。片上振蕩器不一定需要晶振來驅(qū)動(dòng)。如圖 2051連接。 源接口 8051的工作電壓為 +5V。 0 上， ）接在引腳 20上。 I/圖 2要描述了端口引腳的內(nèi)部電路。往一個(gè)端口引腳寫入數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)會(huì)被送入端口鎖存器中，鎖存器驅(qū)動(dòng)一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管與端口引腳連接。端口 1、 2、 3可以驅(qū)動(dòng) 4 個(gè)低功耗的肖特基 載， 可以驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) 載（見附錄 注意， 沒有上拉電阻（但作為外部地址總線 /數(shù)據(jù)總線時(shí)除外）。根據(jù)所驅(qū)動(dòng)的設(shè)備的輸入特性來看，也許會(huì)需要外角上拉電阻。 8051具有“讀取鎖存器”和“讀取引腳”這兩種 功能。如果負(fù)載很大時(shí)（例如，驅(qū)動(dòng)晶體管的基極），“讀取 — 修改 — 寫入”一類的指令（如 鎖存器中讀取數(shù)據(jù)以免錯(cuò)誤地判斷引腳電平。輸入一個(gè)端口位的指令（如 ,取的是引腳上的數(shù)據(jù)。在這種情況下，鎖存器內(nèi)容必須為 1，否則輸出場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通，會(huì)拉低輸出電平。系統(tǒng)復(fù)位重置鎖存器后，沒有準(zhǔn)確設(shè)置端口鎖存器也可以使用端口引腳作為輸入。但是，如果端口鎖存器沒有被清除（如 就不能把該端口作為輸入使用，除非先把對(duì)應(yīng)的鎖存器進(jìn)行設(shè)置（如 圖 2顯示 3口第二功能的電路。當(dāng)使用第二功能時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)器會(huì)適當(dāng)?shù)那袚Q為內(nèi)部地址信號(hào)（ ）、地址 /數(shù)據(jù)信號(hào)（ ）或是控制信號(hào)（ 存儲(chǔ)器組織 大多數(shù)微處理器中的數(shù)據(jù)和程序會(huì)共用存儲(chǔ)空間。這是合理的，因?yàn)槌绦蛲ǔ４鎯?chǔ)在磁盤中，執(zhí)行時(shí)載入到 此數(shù)據(jù)和程序同時(shí)存儲(chǔ)在系統(tǒng) 另一方面呢，微控制器又很少被用作“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)”的 是作為面向控制的設(shè)計(jì)中的核心部件。這樣的設(shè)計(jì)中，存儲(chǔ)器空間有限，沒有磁盤驅(qū)動(dòng)器和磁盤操作系統(tǒng)。控制程序必須存儲(chǔ)在 為此 ， 8051將程序（代碼）和數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間分開。如表 2碼和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器可是內(nèi)部的，也可以是外部存儲(chǔ)器，它最大可以擴(kuò)展到 64K 代碼存儲(chǔ)器和64 內(nèi)部存儲(chǔ)器由片上 有 8051/8052）和片上數(shù)據(jù) 上 尋址存儲(chǔ)器、寄存器和專用寄存器等許多用途的存儲(chǔ)器組成。 兩個(gè)顯著的特點(diǎn)：（ a）寄存器和輸入 /輸出端口為存儲(chǔ)器映射，像其他存儲(chǔ)器地址一樣可以很容易找到；（ b）堆棧存儲(chǔ)在內(nèi)部 微處理器通常存儲(chǔ)在外部 圖 2結(jié)了不帶 8031 的存 儲(chǔ)空間，略去了片上存儲(chǔ)器的細(xì)節(jié)（ 8032/8052的增強(qiáng)部分將在后面介紹）。 圖 2出了片上數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的細(xì)節(jié)。正如所示，內(nèi)部存儲(chǔ)器空間被分為寄存器組（ 00H～ 1位尋址 20H～ 2通用 30H～ 7專用寄存器（ 80～ 下面討論每一段存儲(chǔ)器空間。 用 然圖 20H～ 70個(gè)字節(jié)，但地址 00H～22個(gè)字節(jié)的使用很類似（這些空間有其他用途，后面討論）。 通用 例如，讀取內(nèi)部 以用下面的指令： A,5個(gè)指令用直接尋找方式將指定的“源地址”（即地址 5數(shù)據(jù)移動(dòng)了一個(gè)字節(jié)。像累加器 意：尋找方式細(xì)節(jié)將在第 3章中討論）。 內(nèi)部 0或 如下面兩條指令執(zhí)行的結(jié)果與上面的 1條指令相同： 5A,@ 1條指令用立即數(shù)尋 址 方式將 50，第 2條指令用間接尋找方式，將以 此地址中的內(nèi)容送到累加器 尋址 051 包含 210 個(gè)位尋址空間，其中 128 個(gè)是內(nèi)部 于地址 20H～ 2其他的是專用寄存器（后面討論）。 通過軟件進(jìn)行以“位”為單位訪問存儲(chǔ)器的方法是大多數(shù)微控制器的一強(qiáng)大功能。一條指令就可以對(duì)位進(jìn)行設(shè)置、清除、與、或的操作。大多數(shù)微處理器需要“讀取 — 修改 — 寫入”指令來完成相同的功能。而 8051 的 I/O 端口是位尋址，簡(jiǎn)化了單個(gè)“位”輸入 /輸出的軟件接口。 有 128個(gè)位尋址的通用存儲(chǔ)空間在字節(jié)地址 20H～ 28位 /字節(jié) × 16字 節(jié)=128位）。通過指令可以以字節(jié)或“位”為單位訪問這些空間。例如，設(shè)置地址 67，可以使用下面的指令： 67H 由圖 2意到“位地址 67H”是“字節(jié)地址 2的最高有效位。上面的指令對(duì)該字節(jié)的其他“位”沒有影響。大多數(shù)微處理器是一下面的指令完成相同的操作： A,2 ;讀取整個(gè)字節(jié) A,#10000000B ;置最高有效位為“ 1” 2 ;重新寫入整個(gè)字節(jié) 用 部存儲(chǔ)器底部的 32個(gè)字節(jié)空間是寄存器組。 8051的指令設(shè)置支持 寄存器。默認(rèn)情況下（系統(tǒng)復(fù)位后），它們位于地址 00H～ 07H 處。因此，下面的指令為讀取地址 05 A,用寄存器尋址方式是，指令只有 1個(gè)字節(jié)大小。當(dāng)然，使用 2個(gè)字節(jié)的直接地址以 2個(gè)字節(jié)的大小也可以完成上面的操作： A,05H 使用寄存器 指令比起使用直接尋址的同等指令更短也更快。頻繁使用的數(shù)據(jù)應(yīng)該采用這些寄存器來存放。 改變程序狀態(tài)字（后面討論）中的工作寄存器組選擇位可以改 變當(dāng)前的工作寄存器組。那么，假設(shè)當(dāng)前是寄存器組 3工作，下面的指令可以將累加器中的內(nèi)容寫入到地址 18 軟件的不同部分可以擁有獨(dú)立的寄存器，不受其他部分的影響，因此，“寄存器組”這一方法可以更快且更有效的進(jìn)行“上下文切換”。 附件 2：外文原文