單片機應(yīng)用技術(shù)語言版教學(xué)課件ch1

1、l全國高職高專規(guī)劃教材全國高職高專規(guī)劃教材精品與示范系列精品與示范系列單片機應(yīng)用技術(shù)（C語言版）王靜霞王靜霞 主主 編編 本章內(nèi)容本章內(nèi)容p什么是單片機什么是單片機 pMCS-51內(nèi)部組成及信號引腳內(nèi)部組成及信號引腳p單片機最小系統(tǒng)電路單片機最小系統(tǒng)電路pMCS-51存儲器結(jié)構(gòu)存儲器結(jié)構(gòu)第第1 1章章 單片機硬件系統(tǒng)單片機硬件系統(tǒng)什么是單片機什么是單片機 單片微型計算機（Single Chip puter）簡稱單片機，是指集成在一個芯片上的微型計算機，它的各種功能部件，包括CPU（Central Processing Unit）、存儲器（memory）、基本輸入/輸出(Input/Output

2、，簡稱I/O)接口電路、定時/計數(shù)器和中斷系統(tǒng)等，都制作在一塊集成芯片上，構(gòu)成一個完整的微型計算機。單片機內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)如圖1.7所示。由于它的結(jié)構(gòu)與指令功能都是按照工業(yè)控制要求設(shè)計的，故又稱為微控制器(Micro-Controller Unit，簡稱MCU)。什么是單片機什么是單片機 C P U 存 儲 器定 時 器 / 計 數(shù) 器 中 斷 系 統(tǒng)P0-P3TxDRxD TINT并行I/O口串行I/O口單片機應(yīng)用系統(tǒng)單片機應(yīng)用系統(tǒng)單單片片機機接口接口電路電路及外及外設(shè)等設(shè)等單片機應(yīng)用系統(tǒng)由單片機應(yīng)用系統(tǒng)由硬件硬件和和軟件軟件組組成成硬件是硬件是應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)軟件是在硬件的基礎(chǔ)上軟

3、件是在硬件的基礎(chǔ)上對其資源對其資源進(jìn)行合理調(diào)配和使用進(jìn)行合理調(diào)配和使用，從而完成，從而完成應(yīng)用系統(tǒng)所要求的任務(wù)，二者相應(yīng)用系統(tǒng)所要求的任務(wù)，二者相互依賴，缺一不可互依賴，缺一不可單片機種類 單片機硬件結(jié)構(gòu)單片機硬件結(jié)構(gòu)時鐘電路CPUROMRAMT0 T1中斷系統(tǒng)串行接口并行接口P0 P1 P2 P3TXD RXDINT0 INT1定時計數(shù)器中央處理器中央處理器CPU：8位，位，運算和控制運算和控制功能功能內(nèi)部內(nèi)部RAM：共共256個個RAM單單元，用戶使用元，用戶使用前前128個單元，個單元，用于存放可讀用于存放可讀寫數(shù)據(jù)，后寫數(shù)據(jù)，后128個單元被個單元被專用寄存器占專用寄存器占用。用。內(nèi)部

4、內(nèi)部ROM：4KB掩膜掩膜ROM，用于存放程序、用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表原始數(shù)據(jù)和表格。格。定時定時/計數(shù)器：計數(shù)器：兩個兩個16位的定位的定時時/計數(shù)器，實計數(shù)器，實現(xiàn)定時或計數(shù)現(xiàn)定時或計數(shù)功能。功能。并行并行I/O口：口：4個個8位的位的I/O口口P0、P1、P2、P3。串行口：串行口：一個全一個全雙工串行口。雙工串行口。中斷控制系統(tǒng)：中斷控制系統(tǒng)：5個中斷源（外個中斷源（外中斷中斷2個，定時個，定時/計數(shù)中斷計數(shù)中斷2 個，串行中斷個，串行中斷1個）個）時鐘電路：時鐘電路：可可產(chǎn)生時鐘脈沖產(chǎn)生時鐘脈沖序列，允許晶序列，允許晶振頻率振頻率6MHZ和和12MHZ復(fù)位電路80518051單片

5、機的基本組成單片機的基本組成中央處理器中央處理器CPU：8位，運算和控制功能位，運算和控制功能內(nèi)部內(nèi)部RAM：共共256個個RAM單元，用戶使用前單元，用戶使用前128個單元，個單元，用于存放可讀寫數(shù)據(jù)，后用于存放可讀寫數(shù)據(jù)，后128個單元被專用寄存器占用。個單元被專用寄存器占用。內(nèi)部內(nèi)部ROM：4KB掩膜掩膜ROM，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格。，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格。定時定時/計數(shù)器：計數(shù)器：兩個兩個16位的定時位的定時/計數(shù)器，實現(xiàn)定時或計數(shù)功能。計數(shù)器，實現(xiàn)定時或計數(shù)功能。并行并行I/O口：口：4個個8位的位的I/O口口P0、P1、P2、P3。串行口：串行口：一個全雙工串行口。

6、一個全雙工串行口。中斷控制系統(tǒng)：中斷控制系統(tǒng)：5個中斷源（外中斷個中斷源（外中斷2個，定時個，定時/計數(shù)中斷計數(shù)中斷2個，個， 串行中斷串行中斷1個）個）時鐘電路：時鐘電路：可產(chǎn)生時鐘脈沖序列，允許晶振頻率可產(chǎn)生時鐘脈沖序列，允許晶振頻率6MHZ和和12MHZVCCVSSXTAL2XTAL1RSTP0. 0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7P1. 0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0ALEP3. 0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.

7、6 P3.7EAPSENRXD/TXD/INT0/ INT1/ T0/ T1/WR/ RD/123456789 1920403938373635343332 222180318051 875189C51時鐘電路與復(fù)位電路時鐘電路與復(fù)位電路 (1)時鐘振蕩電路1XTAL1XTAL2C1C2晶振8051至內(nèi)部時鐘電路時時 序序 關(guān)于MCS-51系列單片機的時序概念有4個，可用定時單位來說明，從小到大依次是：節(jié)拍、狀態(tài)、機器周期和指令周期，下面分別加以說明。l1）節(jié)拍與狀態(tài) 把振蕩脈沖的周期定義為節(jié)拍，用P表示，也就是晶振的振蕩頻率fosc。l2）狀態(tài) 振蕩脈沖fosc經(jīng)過二分頻后，就是單片機時鐘信

8、號的周期，定義為狀態(tài)，用S表示。一個狀態(tài)包含兩個節(jié)拍，其前半周期對應(yīng)的節(jié)拍叫P1，后半周期對應(yīng)的節(jié)拍叫P2。l3）機器周期 MCS-51系列單片機采用定時控制方式，有固定的機器周期。規(guī)定一個機器周期的寬度為6個狀態(tài)，即12個振蕩脈沖周期，因此機器周期就是振蕩脈沖的十二分頻。l小提示小提示 當(dāng)振蕩脈沖頻率為12 MHz時, 一個機器周期為1s；當(dāng)振蕩脈沖頻率為6 MHz時，一個機器周期為2 s。(2)復(fù)位電路MCS-51V C CVCCRESETVSS22uF1KMCS-51V C CVCCRESETVSS22uF1KRESETR1R2200123456789101112131428272625

9、24232221 201918171615EPROM276412345678910111213142827262524232221 201918171615EPROM2764123456789 1920403938373635343332 222112345678910111213142827262524232221 201918171615RAM6264 12345678910111213142827262524232221 201918171615RAM6264 80318751805189C51256B（字節(jié)）4K程序程序存儲器存儲器內(nèi)部外部0000H0FFFH(4K)0000HFFFF

10、H(64K)0000H0FFFH(4K)0000H0001H0002H(PC)0000H是程序執(zhí)行的起始單元,在這三個單元存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令中斷5中斷4中斷3中斷2中斷10003H000BH0013H001BH0023H002BH外部中斷0定時器0中斷外部中斷1定時器1中斷串行口中斷8位位0FFFH0FFEHEA=1 EA=0EA=1 EA=0程序程序存儲器資源分布存儲器資源分布中斷入口地址l在單片機C語言程序設(shè)計中，用戶無需考慮程序的存放地址，編譯程序會在編譯過程中按照上述規(guī)定，自動安排程序的存放地址。l例如：C語言是從main()函數(shù)開始執(zhí)行的，編譯程序會在程序存儲器的0000H處自動

11、存放一條轉(zhuǎn)移指令，跳轉(zhuǎn)到main()函數(shù)存放的地址；中斷函數(shù)也會按照中斷類型號，自動由編譯程序安排存放在程序存儲器相應(yīng)的地址中。因此，讀者只需了解程序存儲器的結(jié)構(gòu)就可以了。0000HFFFFH(64K)內(nèi)部外部數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存儲器存儲器00HFFH7FH80H(高128B)(低128B)RAM專用寄存器0000H H07H07H0808H H0FH0FH1010H H17H17H1818H H1FH1FH0區(qū)區(qū)R0R0R7R7R0R0R7R7R0R0R7R7R0R0R7R71區(qū)區(qū)2區(qū)區(qū)3區(qū)區(qū)工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)可位尋址區(qū)可位尋址區(qū)20H2FH7F 7807 0030H7FH數(shù)據(jù)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)/

12、堆棧區(qū)堆棧區(qū)內(nèi)部內(nèi)部RAMRAM存儲器存儲器 工作寄存器區(qū)選擇位RS0、RS1注意注意: : 一個單元地址對應(yīng)有一個單元地址對應(yīng)有8 8個位地址個位地址MSBMSBMost Significant Bit Most Significant Bit （最高有效位）（最高有效位）LSB LSB Least Significant Bit Least Significant Bit （最低有效位）（最低有效位）單元地址2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H7F7F77776F6F67675F5F57574F4F47473F3F37372F2F

13、27271F1F17170F0F0707 MSB 位地址 LSB7E7E76766E6E66665E5E56564E4E46463E3E36362E2E26261E1E16160E0E06067D7D75756D6D65655D5D55554D4D45453D3D35352D2D25251D1D15150D0D05057C7C74746C6C64645C5C54544C4C44443C3C34342C2C24241C1C14140C0C04047B7B73736B6B63635B5B53534B4B43433B3B33332B2B23231B1B13130B0B03037A7A72726A6A

14、62625A5A52524A4A42423A3A32322A2A22221A1A12120A0A020279797171696961615959515149494141393931312929212119191111090901017878707068686060585850504848404038383030282820201818101008080000RAM位尋址區(qū)位地址表離散分布有離散分布有2121個個特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFRSFR。 1111個可以進(jìn)行個可以進(jìn)行位尋址。位尋址。特別提示：對特別提示：對SFRSFR只能使用直接只能使用直接尋址方式，書寫時尋址方式，書寫時可使用寄存器符號，可使用寄存器符號，也可用寄存器單元也可用寄存器單元地址。地址。在單片機的C語言程序設(shè)計中，可以通過關(guān)鍵字sfr來定義所有特殊功能寄存器，從而在程序中直接訪問它們，例如：sfr P1=0 x90; /特殊功能寄存器P1的地址是90H，對應(yīng)P1口的8個I/O引腳在程序中就可以直接使用P1這個特殊功能寄存器了，