基于AT89C51单片机电子时钟的方案设计书.docx

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基于AT89C51单片机电子时钟的方案设计书

　　　　本文由狗名叫旺旺贡献

　　　　ｄｏｃ１。

　　　　基于　ＡＴ８９Ｃ５１　单片机电子时钟的设计

　　　　摘　要

　　　　单　片　机　是　集　ＣＰＵ、　ＲＡＭ、　ＲＯＭ、　定　时　、　计　数　和　多　种　接　口　于　一　

体　的　微　控　制　器。

近年来随着计算机在社会领域的渗透和大规模集成电路的发展，

单片　机　的　应　用　正　在　不　断　地　走　向　深　入　而　５１　单　片　机　是　各　单　片　机　

中　最　为　典　型　和　最　有　代表性的一种。

由于它具有功能强，体积小，功耗低，价

格便宜，工作可　靠，使用方便等特点，因此特别适合于与控制有关的系统，越来越广

泛地　应用于自动控制，智能化仪器，仪表，数据采集，军工产品以及家用电器　等　各

　个　领　域　，本　文　介　绍　单　片　机　ＡＴ８９Ｃ５１　结　合　７４ＬＳ３７３　设　计　时　钟　定　时　控

　制　器　实　现　的　方　案　。

　７４ＬＳ３７３　为　三　态　输　出　的　八　组　缓　冲　器　。

　本　系

　统　将　单　片　机　ＡＴ８９Ｃ５１　内　部　时　钟　读　出　并　通　过　七　段　数　码　管　（ＬＥＤ）显　

示　出　来　，通　过　按　键　设　定　的　时　间　来　改　变系统的闹钟时间，单片机依据设定

的时间来响铃，从而实现了系统的智　能化。

　　　　关　键　词　：

　ＡＴ８９Ｃ５１

　　　　电子时钟

　　　　７４ＬＳ３７３

　　　　Ａｂｓｔｒａｃｔ

　　　　ＭＣＵ　ｉｓ　ａ　ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、　ｔｉｍｉｎｇ、　ｃｏｕｎｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ　ｉｎ

　ｏｎｅ　ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．　Ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ，　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｏｆ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｐｅｎｅｔｒａｔ

ｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ

ｓ，　ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｉｓ　ｓｔｅａｄｉｌｙ　ｍｏｖｉｎｇ　ｔｏｗａｒｄ　ｄｅｐｔｈ　ａｎｄ　５１　ｓｉｎｇｌｅ－

ｃｈｉｐ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｔｙｐｉｃａｌ　ａｎｄ　ｍｏｓｔ　ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ　ｏｎｅ．　Ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｉｔｓ　ｓｔｒｏｎ

ｇ　ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，　ｓｍａｌｌ　ｓｉｚｅ，　ｌｏｗ　ｐｏｗｅｒ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，　ｃｈｅａｐ，　ｒｅｌｉａｂｌｅ　ａｎｄ　ｅａｓｙ　ｔ

ｏ　ｕｓｅ　ａｎｄ　ｓｏ　ｏｎ，　ｉｔ　ｉｓ　ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ　ｓｕｉｔｅｄ　ｔｏ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍｓ　ａｎｄ，　ｍｏｒｅ　ｗｉ

ｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌ，　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，　ｍｅｔｅｒｓ，　ｄａｔａ　ａｃｑｕ

ｉｓｉｔｉｏｎ，　ｍｉｌｉｔａｒｙ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ，　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｈｏｕｓｅｈｏｌｄ　ａｐｐｌｉａｎｃｅｓ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｆｉｅｌ

ｄｓ，　Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐ　ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ　ＡＴ８９Ｃ５１

　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　７４ＬＳ３７３　ｃｌｏｃｋ　ｔｉｍｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｇｒａｍ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．　７４ＬＳ３７３　ｔｒｉ－ｓ

ｔａｔｅ　ｏｕｔｐｕｔ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｅｉｇｈｔ　ｓｅｔｓ　ｏｆ　ｂｕｆｆｅｒｓ　．　ＡＴ８９Ｃ５１　ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐ　ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕ

ｔｅｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｉｌｌ　ｒｅａｄ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｎａｌ　ｃｌｏｃｋ　ａｎｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ＬＥＤ　ｄｉｓ

ｐｌａｙ，　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｂｕｔｔｏｎ　ｔｏ　ｓｅｔ　ｔｈｅ

　　　　ａｌａｒｍ　ｃｌｏｃｋ　ｔｏ　ｃｈａｎｇｅ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｔｉｍｅ，　ｓｉｎｇｌｅ－ｃｈｉｐ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｉｍｅ　

ｔｏ　ｓｅｔ　ａｌａｒｍ　ｃｌｏｃｋ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，　ｔｈｕｓ　ｒｅａｌｉｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｓｙｓｔｅｍ．

　　　　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：

　ＡＴ８９Ｃ５１　ＭＣＵ；　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｃｌｏｃｋ；　７４ＬＳ３７３

　　　　目

　　　　录

　　　　摘　要　……　Ａｂｓｔｒａｃｔ　……　目　录　……　第　一　章　单　片　机　概　述　……

　　　　０　０　１　２　１．１　单　片　机　的　定　义　……　２　１．２　单　片　机　的　特　点　……　２　１．３

　单　片　机　的　应　用　领　域　……　３　第　二　章　ＭＣＳ－５１　单　片　机　简　介　……　５　２．１　

ＭＣＳ－５１　单　片　机　结　构　及　引　脚　说　明　……　５　２．２　中　央　处　理　器　（ＣＰＵ）的　结　

构　……　７　２．３　ＡＴ８９Ｃ５１　单　片　机　的　存　储　器　……　９　第　三　章　ＬＥＤ　数　码　管　及

　７４ＬＳ３７３　简　介　……１３　３．１　数　码　管　的　分　类　……　１３　３．２　数　码　管　的　驱　动　

方　式　……　１３　３．３　数　码　管　应　用　……　１４　３．４　数　码　管　使　用　的　电　流　与　电

　压　……　１４　３．５　７４ＬＳ３７３　简　介　……　１４　第　四　章　电　子　钟　功　能　介　绍　……１５

　４．１　系　统　功　能　介　绍　……　１５　４．２　软　件　设　计　流　程　……　１５　４．３　电　子　钟　

程　序　清　单　……　１７　第　五　章　电　子　钟　软　件　实　现　仿　真　……１８　５．１　单　片　机

　模　拟　调　试　软　件　Ｋｅｉｌ　……　１８　５．２　Ｐｒｏｔｅｕｓ　软　件　简　介　……　２１　５．３　电　子　

时　钟　仿　真　……　２２　５．４　整　机　仿　真　及　调　试　……　２４　附　录　……２５

　　　　第　１　页

　　　　第一章

ｐａｇｅ　１

　　　　１．１　单　片　机　的　定　义

　　　　单片机概述

　　　　单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。

尽管他的大部　分功能集

成在一块小芯片上，但是它具有一个完整计算机所需要的大部分　部　件　：

ＣＰＵ、内　存

　、内　部　和　外　部　总　线　系　统　，目　前　大　部　分　还　会　具　有　外　存　。

同　时　集

成诸如通讯接口、定时器，实时时钟等外围设备

　　　　［１］

　　　　。

而现在最强大的单

　　　　片机系统甚至可以将声音、图像、网络、复杂的输入输出系统集成在一块　芯　片

　上　。

　单　片　机　也　被　称　为　微　控　制　器　（　Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）　是　因　为　它　最

　早　被　，　用　在　工　业　控　制　领　域　。

　单　片　机　由　芯　片　内　仅　有　ＣＰＵ　的　专　

用　处　理　器　发　展　而　来　，　最　早　的　设　计　理　念　是　通　过　将　大　量　外　围　设

　备　和　ＣＰＵ　集　成　在　一　个　芯　片　中　，　使　计　算　机　系　统　更　小　、更　容　易　集

　成　于　复　杂　的　而　对　体　积　要　求　严　格　的　控　制　设　备　当　中　。

ＩＮＴＥＬ　的　Ｚ８

０　是　最　早　按　照　这　种　思　想　设　计　出　的　处　理　器　，　从　此　以　后　，　单　片　

机　和　专　用　处　理器的发展便分道扬镳。

　　　　１．２　单　片　机　的　特　点

　　　　单片机是以工业测控对象、环境、接口特点出发向着增强控制功能，　提　高　工

　业　环　境　下　的　可　靠　性　方　向　发　展　。

　主　要　特　点　如　下　［２］：

　种类多，型

号全　很多单片机厂家逐年扩大适应各种需要，有针对性地推出一系列型号　产　品　，

使　系　统　开　发　工　程　师　有　很　大　的　选　择　余　地　。

大　部　分　产　品　有　较　好　

的　兼　容　性　，　保证了已开发产品能顺利移植，较容易地使产品进行升级换代。

　提

高性能，扩大容量，性能价格比高　集　成　度　已　经　达　到　３００　万　个　晶　体　管　以　

上　，　总　线　速　度　达　到　数　十　微　妙　到　几　百　纳　秒　，指　令　执　行　周　期　已　

经　达　到　几　微　妙　到　数　十　纳　秒　，以　往　片　外　ＸＲＡＭ　现　已　在　物　理　上　存　入

　片　内　，ＲＯＭ　容　量　已　经　扩　充　达　３２Ｋ，６４Ｋ，１２８Ｋ　以　致　更　大　的　空　间　。

价

　格从几百到几元不等。

　增加控制功能，向真正意义上的“单片”机发展　把原本是外

围接口芯片的功能集成到一块芯片内，在一片芯片中构造　了一个完整的功能强大的微

处理应用系统。

　　　　第　２　页

　　　　低功耗　现　在　新　型　单　片　机　的　功　耗　越　来　越　小　，　供　电　电　压　从　５Ｖ

　降　低　到　了　３．２Ｖ，　甚　至　１Ｖ，工　作　电　流　从　ｍＡ　降　到　μＡ　级　，ｇｚ２　频　率　从

　十　几　兆　可　编　程　到　几　十　千　赫　兹　。

　特　别　是　很　多　单　片　机　都　设　置　了

　多　种　工　作　方　式　，这　些　工　作　方　式　包　括　等　待　、暂　停　、　睡眠、空闲、

节电等。

　Ｃ　语言开发环境，友好的人机互交环境　多数单片机都提供基于　Ｃ　语言开发

平台，并提供大量的函数供使用，　这使产品的开发周期、代码可读性、可移植性都大

为提高。

　　　　１．３　单　片　机　的　应　用　领　域

　　　　目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有　单片机的

踪迹。

导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络　通讯与数据传输，工

业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各　种　智　能　ＩＣ　卡　，民　用　豪　华

　轿　车　的　安　全　保　障　系　统　，录　像　机　、摄　像　机　、全　自　动　洗　衣机的控制

，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。

更不　用说自动控制领域的机

器人、智能仪表、医疗器械了。

因此，单片机的学　习、开发与应用将造就一批计算机

应用与智能化控制的科学家、工程师。

　单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用

设备、航空航天、专用　设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴

　在智能仪器仪表上的应用　单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微

型化和使用　方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸

　如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬　度、元素

、压力等物理量的测量。

采用单片机控制使得仪器仪表数字化、　智能化、微型化，且

功能比起采用电子或数字电路更加强大。

例如精密的　测量设备（功率计，示波器，各

种分析仪）。

　在工业控制中的应用　用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采

ｐａｇｅ　２

集系统。

例如工厂流　水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机

联网构成　二级控制系统等。

　在家用电器中的应用　现在的家用电器基本上都采用了单

片机控制，从电饭煲、洗衣机、电

　　　　第　３　页

　　　　［７］

　　　　：

　　　　冰　箱　、空　调　机　、彩　电　、其　他　音　响　视　频　器　材　、再　到　电　子　秤　量

　设　备　，五　花　八　门　，　无所不在。

　在计算机网络和通信领域中的应用　现代的单

片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通　信，为在计算机网络和通

信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的　通信设备基本上都实现了单片机智能

控制，从手机，电话机、小型程控交　换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、

再到日常工作中随处可见　的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。

　单片机在

医用设备领域中的应用　单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各

种分析　仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。

　在各种大型电器中的模块

化应用　某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块　化应用

，而不要求使用人员了解其内部结构。

如音乐集成单片机，看似简　单的功能，微缩在

纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的　类似于计算机的原理。

如：

音

乐信号以数字的形式存于存储器中（类似于　ＲＯＭ）　，　由　微　控　制　器　读　出　，　转

　化　为　模　拟　音　乐　电　信　号　（　类　似　于　声　卡　）　。

　在大型电路中，这种模块

化应用极大地缩小了体积，简化了电路，降　低了损坏、错误率，也方便于更换。

　此

外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有　着十分广泛的用途

。

　　　　第　４　页

　　　　第二章

　　　　ＭＣＳ－５１　单片机简介

　　　　２．１　ＭＣＳ－５１　单　片　机　结　构　及　引　脚　说　明

　　　　ＭＣＳ－５１　单　片　机　是　美　国　ＩＮＴＥ　公　司　于　１９８０　年　推　出　的　产　品　，　与　Ｍ

ＣＳ－４８　单　片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电　

路　单　元　和　指　令　，指　令　数　达　１１１　条　，ＭＣＳ－５１　单　片　机　可　以　算　是　相　当　

成　功　的　产　品　，　一　直　到　现　在　，ＭＣＳ－５１　系　列　或　其　兼　容　的　单　片　机　仍

　是　应　用　的　主　流　产　品　，ＭＣＳ－５１　系　列　单　片　机　主　要　包　括　８０３１、　８０５１　和

　８７５１　等　通　用　产　品　。

　２．１．１、　ＭＣＳ－５１　单　片　机　结　构　框　架

　　　　图　２．１．１

　　　　ＭＣＳ－５１　单　片　机　结　构　框　架

　　　　第　５　页

　　　　２．１．２、　ＭＣＳ－５１　的　引　脚　说　明　ＭＣＳ－５１　系　列　单　片　机　中　的　８０３１、　８０５１

　及　８７５１　均　采　用　４０Ｐｉｎ　封　装　的　双　列　直　接　ＤＩＰ　结　构　，右　图　是　它　们　的

　引　脚　配　置　，４０　个　引　脚　中　，正　电　源　和　地　线　两　根　，　外　置　石　英　振　

荡　器　的　时　钟　线　两　根　，　４　组　８　位　共　３２　个　Ｉ／Ｏ　口　，　中　断　口　线　与　Ｐ３　

口线复用。

现在我们对这些引脚的功能加以说明

　　　　［３］

　　　　：

　如　图　２．１．２：

　　　　图　２．１．２　Ｐｉｎ９：

ＲＥＳＥＴ／Ｖ　ｐ　ｄ　复　位　信　号　复　用　脚　，　当　８０５１　通　电　，　时

　钟　电　路　开　始　工　作　，　在　ＲＥＳＥＴ　引　脚　上　出　现　２４　个　时　钟　周　期　以　上　的

　高　电　平　，系　统　即　初　始　复　位　。

初　始　化　后　，　程　序　计　数　器　ＰＣ　指　向　

００００Ｈ，　Ｐ０－Ｐ３　输　出　口　全　部　为　高　电　平　，　堆　栈　指　针　写　入　０７Ｈ，　其　它　

专　用　寄　存　器　被　清　“　０”　。

　ＲＥＳＥＴ　由　高　电　平　下　降　为　低　电　平　后　，　系

　统　即　从　００００Ｈ　地　址　开　始　执　行　程　序　。

　然　而　，　初　始　复　位　不　改　变　Ｒ

ＡＭ（包　括　工　作　寄　存　器　Ｒ０－Ｒ７）　的　状　态　，　８０５１　的　初　始　态　。

　８０５１　的　复

　位　方　式　可　以　是　自　动　复　位　，　也　可　以　是　手　动　复　位　，　见　下　图　２．１．

３。

　此　外　，ＲＥＳＥＴ／Ｖ　ｐ　ｄ　还　是　一　复　用　脚　，Ｖ　ｃ　ｃ　掉　电　其　间　，此　脚　可　接

　上　备　用　电　源　，以　保　证　单　片　机　内　部　ＲＡＭ　的　数　据　不　丢　失　。

ｐａｇｅ　３

　　　　图　２．１．３　・Ｐｉｎ３０：

ＡＬＥ／　当访问外部程序器时，　ＡＬＥ（地　址　锁　存　）的　输　出　

用　于　锁　存　地　址　的　低　位　字　节　。

　而　访　问　内　部　程　序　存　储　器　时　，　ＡＬ

Ｅ　端　将　有　一　个　１／６　时　钟　频　率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是

否工作，也可以当作一　个　时　钟　向　外　输　出　。

　更　有　一　个　特　点　，　当　访　问

　外　部　程　序　存　储　器　，　ＡＬＥ　会　跳　过　一

　　　　第　６　页

　　　　个　脉　冲　。

　如　果　单　片　机　是　ＥＰＲＯＭ，　在　编　程　其　间　，　将用于输入编程

脉冲。

　・Ｐｉｎ２９：

　当　访　问　外　部　程　序　存　储　器　时　，　此　脚　输　出　负　脉　冲　选

　通　信　号　，　ＰＣ　的　１６　位　地　址　数　据　将　出　现　在　Ｐ０　和　Ｐ２　口　上　，　部　程　序

　存　储　器　则　把　指　令　数　据　放　外　到　Ｐ０　口　上　，　由　ＣＰＵ　读　入　并　执　行　。

・Ｐｉｎ３１：

ＥＡ／Ｖ　ｐ　ｐ　程　序　存　储　器　的　内　外　部　选　通　线　，　８０５１　和　８７５１　单　片

　机　内　置　有　４ｋＢ　的　程　序　存　储　器　，当　ＥＡ　为　高　电　平　并　且　程　序　地　址　小

　于　４ｋＢ　时　，读　取　内　部　程　序　存　储　器　指　令　数　据　，而　超　过　４ｋＢ　地　址　则

　读　取　外　部　指　令　数　据　。

如　ＥＡ　为　低　电　平，则不管地址大小，一律读取外部

程序存储器指令。

显然，对内部无程　序　存　储　器　的　８０３１，ＥＡ　端　必　须　接　地　。

　　　　２．２　中　央　处　理　器　（ＣＰＵ）的　结　构

　　　　ＭＣＳ－５１　单　片　机　内　部　有　一　个　８　位　的　ＣＰＵ，　同　时　ＣＰＵ　内　部　包　含　了

　运　算　器　，　控　制　器　及　若　干　寄　存　器　。

　如　图　［４］：

　　　　图　２．２

　　　　ＭＣＳ－５１　单　片　机　ＣＰＵ　内　部　结　构　框　图

　　　　第　７　页

　　　　图　２．２　中　虚　线　框　内　的　就　是　ＣＰＵ　的　内　部　结　构　，　位　的　ＭＣＳ－５１　单　

片　机　的　ＣＰＵ　８　内　部　有　数　术　逻　辑　单　元　ＡＬＵ（　Ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ　Ｌｏｇｉｃ　Ｕｎｉｔ）　累

　加　器　Ａ（　８　位　）　、　、　寄　存　器　Ｂ（　８　位　）　、程　序　状　态　字　ＰＳＷ（　８　位　

）　、程　序　计　数　器　ＰＣ（　有　时　也　称　为　指　令　指　针　，　即　ＩＰ，　１６　位　）　地

　址　寄　存　器　ＡＲ（　１６　位　）　数　据　寄　存　器　ＤＲ（　８　位　）　、　、　、　指　令　寄　存

　器　ＩＲ（　８　位　）　指　令　译　码　器　ＩＤ、　控　制　器　等　部　件　组　成　。

　、　运　算　器

　（　ＡＬＵ）　的　主　要　功　能　Ａ）算　术　和　逻　辑　运　算　，可　对　半　字　节（　一　个　

字　节　是　８　位　，半　个　字　节　就　是　４　位）和单字节数据进行操作。

　Ｂ）　加　、　减

　、　乘　、　除　、　加　１、　减　１、　比　较　等　算　术　运　算　。

　Ｃ）　与　、　或　、　异　或

　、　求　补　、　循　环　等　逻　辑　运　算　。

　Ｄ）　位　处　理　功　能　（　即　布　尔　处　理　

器　）　。

　由　于　ＡＬＵ　内　部　没　有　寄　存　器　，参　加　运　算　的　操　作　数　，必　须　

放　在　累　加　器　Ａ　中　。

　累加器　Ａ　也用于存放运算结果。

　程　序　计　数　器　ＰＣ　ＰＣ　

的　作　用　是　用　来　存　放　将　要　执　行　的　指　令　地　址　，　共　１６　位　，　可　对　６４

Ｋ　ＲＯＭ　直　接　寻　址　，ＰＣ　低　８　位　经　Ｐ０　口　输　出　，高　８　位　经　Ｐ２　口　输　出　。

也

　就　是　说　，程　序　执　行　到　什　么　地　方　，　序　计　数　器　ＰＣ　就　指　到　哪　里　，

　始　终　是　跟　蹿　着　程　序　的　执　行　。

　程　它　我　们　知　道　，　户　程　序　是　存　放

　在　内　部　的　ＲＯＭ　中　的　，　们　要　执　行　程　序　就　要　从　ＲＯＭ　用　我　中　一　个　个

　字　节　的　读　出　来　，　然　后　到　ＣＰＵ　中　去　执　行　，　那　么　ＲＯＭ　具　体　执　行　到

　哪　一　条　呢　？

　这　就　需　要　我　们　的　程　序　计　数　器　ＰＣ　来　指　示　。

　程　序　计

　数　器　ＰＣ　具　有　自　动　加　１　的　功　能　，　从　存　储　器　中　读　出　一　个　字　节　的

　指　即　令　码　后　，　ＰＣ　自　动　加　１（　指　向　下　一　个　存　储　单　元　）　。

　指　令　

寄　存　器　ＩＲ　指令寄存器的作用就是用来存放即将执行的指令代码。

　下　面　先　简　单

　的　介　绍　下　ＣＰＵ　执　行　指　令　的　过　程　，　首　先　由　程　序　存　储　器　（　ＲＯＭ）　

中读取指令代码送入到指令寄存器，经译码器译码后再由定时与控制电路　发出相应的

控制信号，从而完成指令的功能。

　指　令　译　码　器　ＩＤ　用于对送入指令寄存器中的指

令进行译码，所谓译码就是把指令转变　成执行此指令所需要的电信号。

当指令送入译

码器后，由译码器对该指令　进　行　译　码　，　根　据　译　码　器　输　出　的　信　号　，　Ｃ

ＰＵ　控　制　电　路　定　时　地　产　生　执　行　该　指　令　所需的各种控制信号，使单片机正

确的执行程序所需要的各种操作。

　地　址　寄　存　器　ＡＲ（　１６　位　）

　　　　第　８　页

　　　　ＡＲ　的　作　用　是　用　来　存　放　将　要　寻　址　的　外　部　存　储　器　单　元　的　地　

ｐａｇｅ　４

址　信　息　，指　令　码　所　在　存　储　单　元　的　地　址　编　码　，由　程　序　计　数　器　Ｐ

Ｃ　产　生　，而　指　令　中　操　作　数　所　在　的　存储单元地址码，由指令的操作数给定

。

从上图中我们可以看到，地址寄　存　器　ＡＲ　通　过　地　址　总　线　ＡＢ　与　外　部　存　储

　器　相　连　。

　数　据　寄　存　器　ＤＲ　用　于　存　放　写　入　外　部　存　储　器　或　Ｉ／Ｏ　端　

口　的　数　据　信　息　。

　可　见　，　数　据　寄　存　器　对　输　出　数　据　具　有　锁　存　功

　能　。

　数　据　寄　存　器　与　外　部　数　据　总　线　ＤＢ　直　接　相　连　。

　程　序　状　态　字

　ＰＳＷ　用于记录运算过程中的状态，如是否溢出、进位等。

　时序部件　由时钟电路和脉

冲分配器组成，用于产生微操作控制部件所需的定时　脉冲信号。

　　　　２．３　ＡＴ８９Ｃ５１　单　片　机　的　存　储　器

　　　　单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形　式　，即　

哈　佛　（Ｈａｒｖａｒｄ）结　构　，另　一　种　是　采　用　通　用　计　算　机　广　泛　使　用　的　程　

序　存　储　器　与　数　据　存　储　器　合　二　为　一　的　结　构　，即　普　林　斯　顿　（Ｐｒｉｎｃ

ｅｔｏｎ）结　构　。

ＩＮＴＥＬ　的　ＭＣＳ－５１　系　列　单　片　机　采　用　的　是　哈　佛　结　构　的　形　

式　。

　２．３．１、　程　序　存　储　空　间　程序存储空间可以被映射为内部程序存储器或者

外部程序存储器。

　ＡＴ８９Ｃ５１　单　片　机　内　部　具　有　的　４ＫＢ　程　序　存　储　器　被　映　

射　到　程　序　存　储　空　间　的　００００Ｈ～　０ＦＦＦＨ　区　间　，如　图　１．２　所　示　。

这　部　分

　程　序　存　储　空　间　也　可　以　被　映　射　为　外部程序存储器，它具体被映射为哪一

种程序存储器取决于引脚　（引脚　３１）所　接　的　电　平　。

当　引　脚　为　高　电　平