第五章單片機(jī)單片機(jī)及接口電路設(shè)計(jì)

1、第第1 1章章 單片機(jī)系統(tǒng)概述單片機(jī)系統(tǒng)概述主講：袁鵬平主講：袁鵬平本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)： (1) (1) 單片機(jī)和嵌入式系統(tǒng)的概念，單片機(jī)和嵌入式系統(tǒng)的概念，單片機(jī)與單片機(jī)與PCPC機(jī)的區(qū)別和聯(lián)系；機(jī)的區(qū)別和聯(lián)系； (2) (2) 單片機(jī)的發(fā)展歷程、趨勢和應(yīng)單片機(jī)的發(fā)展歷程、趨勢和應(yīng)用領(lǐng)域；用領(lǐng)域； (3) (3) 單片機(jī)的分類、主要特性、主單片機(jī)的分類、主要特性、主要生產(chǎn)廠家、常用系列和主要芯片型要生產(chǎn)廠家、常用系列和主要芯片型號。號。 第第1 1章章 單片機(jī)概述單片機(jī)概述 單片機(jī)產(chǎn)生于單片機(jī)產(chǎn)生于2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代。年代。單片機(jī)的特點(diǎn)：單片機(jī)的特點(diǎn)： 體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，對體

2、積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，對運(yùn)行環(huán)境要求不高，價(jià)格低廉，可靠性運(yùn)行環(huán)境要求不高，價(jià)格低廉，可靠性高，靈活性好。高，靈活性好。單片機(jī)已廣泛應(yīng)用在：單片機(jī)已廣泛應(yīng)用在：工業(yè)自動化控制、自動檢測、智能工業(yè)自動化控制、自動檢測、智能儀器儀表、家用電器、電力電子、儀器儀表、家用電器、電力電子、機(jī)電一體化設(shè)備等方面。機(jī)電一體化設(shè)備等方面。 1 1、什么是計(jì)算機(jī)？、什么是計(jì)算機(jī)？( (CPU、 RAM、ROM、I/O) ) 2 2、什么是單片機(jī)？、什么是單片機(jī)？ 剪裁計(jì)算機(jī)的功能部件后在一塊半導(dǎo)體硅片上集剪裁計(jì)算機(jī)的功能部件后在一塊半導(dǎo)體硅片上集成如下部件的芯片稱為單片機(jī)：成如下部件的芯片稱為單片機(jī)： (

3、1)(1)微處理器微處理器(CPU)(CPU) (2) (2)存儲器存儲器(RAM(RAM、ROMROM或或EPROM)EPROM) (3) (3)各種輸入、輸出接口各種輸入、輸出接口1.1 1.1 什么是單片機(jī)什么是單片機(jī)3 3、單片機(jī)具有、單片機(jī)具有一臺計(jì)算機(jī)的屬性一臺計(jì)算機(jī)的屬性。也稱為：。也稱為： 微控制器微控制器 MCU(MCU(MicroController Unit)MicroController Unit) 嵌入式控制器嵌入式控制器 EMCUEMCU （Embedded icroController UnitEmbedded icroController Unit）在我國，習(xí)慣

4、使用在我國，習(xí)慣使用“單片機(jī)單片機(jī)”這一名稱。這一名稱。4 4、單片機(jī)的組成結(jié)構(gòu)、單片機(jī)的組成結(jié)構(gòu)1.2 1.2 單片機(jī)的發(fā)展概況單片機(jī)的發(fā)展概況五個(gè)階段五個(gè)階段: :第一階段第一階段(1974(1974年年19761976年年) )：單片機(jī)：單片機(jī)初級初級階段。雙片階段。雙片 的形式，且功能比較簡單。的形式，且功能比較簡單。第二階段（第二階段（19761976年年19781978年）年）: :低性能低性能單片機(jī)階段。以單片機(jī)階段。以 Intel Intel 公司制造的公司制造的MCS-48MCS-48單片機(jī)為代表。單片機(jī)為代表。第三階段第三階段(1978(1978年現(xiàn)在年現(xiàn)在) )：高性能高

5、性能單片機(jī)階段。單片機(jī)階段。 IntelIntel公司的公司的MCS-51MCS-51系列、系列、MortorolaMortorola公司的公司的68016801系列等。系列等。第四階段第四階段(1982(1982年現(xiàn)在年現(xiàn)在) )：8 8位單片機(jī)鞏固發(fā)展及位單片機(jī)鞏固發(fā)展及1616 位單片機(jī)、位單片機(jī)、3232位單片機(jī)推出階段。位單片機(jī)推出階段。第五階段第五階段（19901990至今）：微控制器的全面發(fā)展階段。至今）：微控制器的全面發(fā)展階段。 IntelIntel公司單片機(jī)系列典型產(chǎn)品：公司單片機(jī)系列典型產(chǎn)品： MCS-48 MCS-48 （80358035、80488048、8748874

6、8） MCS-51MCS-51（80318031、80518051、87518751） MCS-52MCS-52（80328032、80528052、87528752） MCS-96MCS-96（80988098、83988398、87988798）注意：注意： 這些產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)淘汰，但其原理尚這些產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)淘汰，但其原理尚存，并繼續(xù)發(fā)揚(yáng)光大。存，并繼續(xù)發(fā)揚(yáng)光大。1.3 1.3 單片機(jī)的特點(diǎn)：單片機(jī)的特點(diǎn)： 1 1小巧靈活、成本低、易于產(chǎn)品化小巧靈活、成本低、易于產(chǎn)品化 2 2面向控制，完成各種控制任務(wù)面向控制，完成各種控制任務(wù) 3 3抗干擾能力強(qiáng)，適應(yīng)溫度范圍寬抗干擾能力強(qiáng)

7、，適應(yīng)溫度范圍寬 4 4可以很方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制可以很方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制 1.4 81.4 8位單片機(jī)的主要生產(chǎn)廠家和機(jī)型位單片機(jī)的主要生產(chǎn)廠家和機(jī)型（1 1）美國）美國IntelIntel公司公司 MCS-51MCS-51系列及其增強(qiáng)型、擴(kuò)展型系列及其增強(qiáng)型、擴(kuò)展型系列。系列。 （2 2）中國）中國STCSTC宏晶科技的宏晶科技的STC89CSTC89C系列系列 和和STC12xxxxSTC12xxxx （3 3）臺灣）臺灣WinbondWinbond的的W78C52W78C52和和W78C54W78C54系列系列 （4 4）美國）美國AtmelAtmel公司公司AT89AT

8、89和和AT90AT90系列系列 以及以及PICPIC系列系列、MSP430MSP430系列系列、C8051FC8051F系列系列等等。等等。 51 51系列單片機(jī)在我國廣泛應(yīng)用；系列單片機(jī)在我國廣泛應(yīng)用； 80518051單片機(jī)品種多、兼容性好、性價(jià)比高；單片機(jī)品種多、兼容性好、性價(jià)比高； 5151系列的系列的軟、硬件設(shè)計(jì)軟、硬件設(shè)計(jì)資料資料豐富齊全；豐富齊全； 5151系列單片機(jī)及其衍生兼容機(jī)型仍將是主流產(chǎn)品，系列單片機(jī)及其衍生兼容機(jī)型仍將是主流產(chǎn)品，是現(xiàn)代工業(yè)檢測、控制應(yīng)用的重要機(jī)型。是現(xiàn)代工業(yè)檢測、控制應(yīng)用的重要機(jī)型。 MCS-51MCS-51系列單片機(jī)的演繹系列單片機(jī)的演繹2020世

9、紀(jì)世紀(jì)8080年代后期年代后期: :IntelIntel公司以專利的形式把公司以專利的形式把 80518051內(nèi)核技術(shù)轉(zhuǎn)讓給廠家內(nèi)核技術(shù)轉(zhuǎn)讓給廠家。 這些廠家生產(chǎn)的這些廠家生產(chǎn)的兼容單片機(jī)兼容單片機(jī)，與，與80518051的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（主要是指令系統(tǒng)）相同，采用（主要是指令系統(tǒng)）相同，采用CMOSCMOS工藝。工藝。如：如：AMTELAMTEL、PHILIPSPHILIPS、ANALOG DEVICESANALOG DEVICES、DALLASDALLAS公司。公司。 不應(yīng)直接稱不應(yīng)直接稱80518051單片機(jī)為單片機(jī)為MCS-51MCS-51系列系列單片機(jī)。單片機(jī)。MCSMCS只是只

10、是特指特指IntelIntel公司生產(chǎn)的單公司生產(chǎn)的單片機(jī)的片機(jī)的符號符號, ,即即MCS-51MCS-51系列。系列。8080C C5151系列：系列：所有的具有所有的具有80518051指令系統(tǒng)的指令系統(tǒng)的單片機(jī)，帶單片機(jī)，帶C C的是低功耗型。的是低功耗型。 按字長分：按字長分：4位、位、8位、位、16位和位和32位單片機(jī)。位單片機(jī)。 在8位單片機(jī)家族中，主流產(chǎn)品有： （1）80C51內(nèi)核 （2）Motorola（(Freescale ）內(nèi)核 （3）PIC內(nèi)核的單片機(jī)。 1.5 81.5 8位單片機(jī)介紹位單片機(jī)介紹1、增強(qiáng)型、增強(qiáng)型STC單片機(jī)單片機(jī) STC是2005年推出中國本土的第一

11、款具有全球競爭力的、且與MCS-51兼容的STC單片機(jī)。 主要產(chǎn)品型號主要產(chǎn)品型號：STC89C51RC、STC89C52RC、STC89C53RCSTC12C5201、STC12C5201AD、TC12C5201PWM1.5.1 80C511.5.1 80C51單片機(jī)介單片機(jī)介紹紹2、NXP增強(qiáng)型單片機(jī)增強(qiáng)型單片機(jī) Philips公司的P89LPC900系列是采用了增強(qiáng)型80C51內(nèi)核制造而成的增強(qiáng)高檔型單片機(jī)。主要產(chǎn)品型號主要產(chǎn)品型號： P89LPC9321、P89LPC936、P89LPC938 P89C51、P89C523AVR高速型單片機(jī)高速型單片機(jī) 是ATMEL 公司于1997年由

12、A先生和V先生結(jié)合Flash技術(shù)，推出全新配置的精簡指令集（RISC）8位單片機(jī)。主要產(chǎn)品型號有：ATtiny13，ATtiny24、AT90S8535、ATmega8 。4C8051Fxxx系列高速單片機(jī)系列高速單片機(jī) 是Cygnal公司推出的、與8051指令集兼容的單片機(jī)，彌補(bǔ)了8051系列單片機(jī)的速度慢、內(nèi)部資源少的不足。如：C8051F120-4K RAM、128K ROM、8個(gè)I/O口、12位A/D、100引腳C8051F022-4K RAM、64K ROM、8個(gè)I/O口、12位A/D、100引腳C8051F023-4K RAM、64K ROM、4個(gè)I/O口、10位A/D 、64引腳

13、5專用型專用型 針對某一種產(chǎn)品或某一種控制應(yīng)用而專門設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)時(shí)已使結(jié)構(gòu)最簡，軟硬件應(yīng)用最優(yōu)，可靠性及應(yīng)用成本最佳。 例如：電子表、電話機(jī)、電視機(jī)和空調(diào)里的就嵌入了一種專用型單片機(jī)。 1.5.2 Motorola（Freescale Semiconductor）內(nèi)內(nèi)核的單片機(jī)核的單片機(jī) Freescale Semiconductor公司是世界上最大的單片機(jī)廠商之一。 1、MC68HC05采用HCMOS工藝制造，是一種高性能、低功耗的8位單片機(jī) 。 2、MC68HC08系列單片機(jī)是在MC68HC05的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)后的8位單片機(jī)。 1.5.3 PIC內(nèi)核的單片機(jī)內(nèi)核的單片機(jī) PIC系列單片機(jī)是

14、美國Microchip微芯公司的制造的另一款8位單片機(jī)。特點(diǎn)： 1、采用RISC指令集 2、33條指令，指令最短執(zhí)行時(shí)間160ns 3、指令系統(tǒng)和開發(fā)工具與8051系列不同。 主要有：主要有：PIC16C5X、PIC16CXX、PIC17CXX和PIC18CXXX系列 1.5.4 其他公司其他公司8位單片機(jī)位單片機(jī) 1、MDT20 xx系列單片機(jī) 2、日本TOSHIBA的4位機(jī)、8位機(jī) 3、Zilog公司的單片機(jī)Z8 4、EPSON公司的單片機(jī) 5、NS公司的 COP8單片機(jī) 6、先鋒Chipcon公司推出了全新概念的新一代ZigBee無線單無線單片機(jī)片機(jī)CC2430/CC2431 7、富士通

15、單片機(jī)MB89P935C。等等1.6 16位和位和32位單片機(jī)系列介紹位單片機(jī)系列介紹 1.6.1 16位單片機(jī)位單片機(jī) 是高性能單片機(jī)。主要有：主要有： 1、凌陽16位單片機(jī) 2、TI公司的MSP430C系列（極低功耗的單片機(jī)） 3、PIC18CXXX系列單片機(jī)。 1.6.2 32位單片機(jī)位單片機(jī) 32位單片機(jī)又稱嵌入式處理器，是面向特定應(yīng)用，隱藏于應(yīng)用系統(tǒng)或電子產(chǎn)品內(nèi)部的專用計(jì)算機(jī)。 主要有：主要有： Philips公司的LPC2220系列 SAMSUNG公司的S3C44B0X系列 IBM公司的PowerPC系列 MIPS公司的MIPS系列 Sun公司的Sparc ARM公司的ARM系列嵌

16、入式處理器。 1.7 單片機(jī)的發(fā)展趨勢單片機(jī)的發(fā)展趨勢 1改進(jìn)CPU結(jié)構(gòu) 2低電壓、低功耗CMOS化 3改善存儲器性能 4改進(jìn)I/O口性能 5外圍電路內(nèi)裝化 6主流與多品種共存 7片內(nèi)ROM中固化應(yīng)用軟件和系統(tǒng)軟件 1.8 1.8 單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)的應(yīng)用 單片機(jī)卓越的性能，得到了廣泛的應(yīng)用，已深入單片機(jī)卓越的性能，得到了廣泛的應(yīng)用，已深入到各個(gè)領(lǐng)域。到各個(gè)領(lǐng)域。使用溫度：使用溫度：民品民品： 0 0C C +70+70C C工業(yè)品：工業(yè)品： -40-40C C +85+85C C軍品：軍品： -65-65C C +125+125C C。在下述的各個(gè)領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用：在下述的各個(gè)領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用：

17、1 1、測控系統(tǒng)測控系統(tǒng)2 2、智能儀器儀表、智能儀器儀表3 3消費(fèi)類電子產(chǎn)品消費(fèi)類電子產(chǎn)品4 4機(jī)電一體化產(chǎn)品機(jī)電一體化產(chǎn)品5 5武器裝備武器裝備6 6終端及外部設(shè)備智能接口終端及外部設(shè)備智能接口7 7通信技術(shù)通信技術(shù) 8 8多機(jī)分布式系統(tǒng)多機(jī)分布式系統(tǒng) 1.9 1.9 單片機(jī)技術(shù)主要網(wǎng)站介紹單片機(jī)技術(shù)主要網(wǎng)站介紹STCSTC單片機(jī)（單片機(jī)（http:/http:/）周立功單片機(jī)（周立功單片機(jī)（http:/http:/）C51 BBSC51 BBS論壇（論壇（http:/www.Chttp:/www.C）中國電子網(wǎng)（中國電子網(wǎng)（http:/http:/）嵌入式公社（嵌入式公社（http:/

18、第第2 2章章80518051單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu) 主講 袁鵬平本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)：本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)： (1) 8051單片機(jī)特點(diǎn)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及片內(nèi)各組成部單片機(jī)特點(diǎn)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)及片內(nèi)各組成部件的功能作用；件的功能作用； (2) 8051單片機(jī)引腳名稱、功能和控制信號、三單片機(jī)引腳名稱、功能和控制信號、三總線的組成；總線的組成； (3) 單片機(jī)的存儲結(jié)構(gòu)，程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲單片機(jī)的存儲結(jié)構(gòu)，程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、特殊功能寄存器的編址和地址空間分配，單器、特殊功能寄存器的編址和地址空間分配，單片機(jī)堆棧的特點(diǎn)、程序狀態(tài)字片機(jī)堆棧的特點(diǎn)、程序狀態(tài)字PSW各位的含義；各位的含義； (4) 單片機(jī)工作

19、時(shí)序、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路工作單片機(jī)工作時(shí)序、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路工作原理；機(jī)器周期、指令周期的計(jì)算方法；原理；機(jī)器周期、指令周期的計(jì)算方法；I/O的結(jié)的結(jié)構(gòu)功能特點(diǎn)，單片機(jī)的工作模式。構(gòu)功能特點(diǎn)，單片機(jī)的工作模式。 2.1 80512.1 8051單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)八大功能部件：八大功能部件：（1 1）微處理器微處理器（8 8位位CPUCPU）（2 2）程序存儲器程序存儲器（ROMROM、EPROMEPROM或或FlashFlash等）等）（3 3）數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器（RAMRAM、E2PROME2PROM）（4 4）四個(gè)四個(gè)8 8位并行可編程位并行可編程I/OI/O端口端口（P0P

20、0、P1P1、P2P2、P3P3）（5 5）一個(gè)串行口一個(gè)串行口（UARTUART）（6 6）兩個(gè)兩個(gè)1616位定時(shí)器位定時(shí)器/ /計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器（T0/T1T0/T1）（7 7）中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)（含（含8 8個(gè)中斷源、個(gè)中斷源、2 2個(gè)優(yōu)先級）個(gè)優(yōu)先級）（8 8）特殊功能寄存器特殊功能寄存器（SFRSFR） 還包含：還包含： 時(shí)鐘振蕩器、總線控制器和供電電源時(shí)鐘振蕩器、總線控制器和供電電源 此外，有的還有此外，有的還有其它功能部件其它功能部件，如：，如： A/D、D/A PWM、PCA WDT SPI、I2C、ISP、IAP8051單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 2.2 80512.2 80

21、51單片機(jī)芯片引腳功能單片機(jī)芯片引腳功能單片機(jī)芯片單片機(jī)芯片雙列直插封裝方式雙列直插封裝方式引腳圖引腳圖 2.2 80512.2 8051單片機(jī)芯片引腳功能單片機(jī)芯片引腳功能單片機(jī)芯片單片機(jī)芯片方形封裝方式方形封裝方式引腳圖引腳圖 2.2 80512.2 8051單片機(jī)芯片引腳功能單片機(jī)芯片引腳功能單片機(jī)芯片引腳功能單片機(jī)芯片引腳功能1主電源引腳（1）GND 接地（2）VCC正常操作時(shí)為十5V電源。2時(shí)鐘電路引腳 （1）XTAL1： （2）XTAL2： 3 3控制線與電源復(fù)用引腳控制線與電源復(fù)用引腳（1）RST/VPD：RSTRST是復(fù)位信號，高電平有效。 VPDVPD為第二功能，即備用電源輸

22、入端。 （2）ALE/PROG：ALEALE為地址鎖存允許信號輸出引腳。 PROGPROG為編程信號，第二功能，低電平有效。 （3）PSENPSEN：片外ROM選通信號輸出端，低電平有效。 （4）EAVPP：EA為內(nèi)部和外部ROM控制端 當(dāng)EA1時(shí)，從內(nèi)ROM開始訪問 當(dāng)EA0時(shí)，只訪問外部ROM VPP是編程電源輸入端4 4并行輸入并行輸入/ /輸出引腳輸出引腳（1）P0口：P0.0P0.7統(tǒng)稱為P0口（2）P1口：P1.0P1.7統(tǒng)稱為P1口（3）P2口：P2.0P2.7統(tǒng)稱為P2口（4）P3口：P3.0P3.7統(tǒng)稱為P3口 P3口每一位可用作第二功能，而且P3口的每一條引腳都可以獨(dú)立設(shè)置

23、為第一功能的I/O口功能和第二功能 。2.3 80512.3 8051中央處理器中央處理器 單片機(jī)的單片機(jī)的CPUCPU是完整的是完整的1 1位微計(jì)算機(jī)。這位微計(jì)算機(jī)。這個(gè)個(gè)1 1位微計(jì)算機(jī)包含位微計(jì)算機(jī)包含CPUCPU、位寄存器、位寄存器、I/OI/O口口和指令集。和指令集。 CPUCPU內(nèi)部內(nèi)部包含：包含： 1 1、運(yùn)算器、運(yùn)算器 2 2、控制器、控制器 3 3、存儲器。、存儲器。2.3.1 2.3.1 運(yùn)算器運(yùn)算器 運(yùn)算器包含： 1.算術(shù)邏輯運(yùn)算單元算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALUALU-算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算 2.累加器累加器A A-相當(dāng)于數(shù)據(jù)加工廠 3.位處理器位處理器-位運(yùn)算 4.BCDBCD碼

24、修正電路碼修正電路-十進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算處理 5.PSW-記錄程序運(yùn)行狀態(tài) 2.3.2 2.3.2 控制器控制器 單片機(jī)的指揮部件，主要任務(wù)是識別指令識別指令，控制各功能部件控制各功能部件，保證各部分有序工作有序工作。主要包括指令寄存器、指令譯碼器、程序計(jì)數(shù)器、程序地址寄存器、條件轉(zhuǎn)移邏輯電路、時(shí)序控制邏輯電路。 1 1、指令、指令譯碼及控制器、指令、指令譯碼及控制器 指令指令-就是完成某項(xiàng)操作的命令。 指令譯碼指令譯碼-對指令進(jìn)行解析和翻譯 控制器控制器-發(fā)出相應(yīng)的控制信息，指揮運(yùn)算器和存儲器協(xié)同完成指令所要求的操作。例如：下面是單片機(jī)的一條指令： 00100101 00110000 (A)+(3

25、0H) 該指令是加法指令,指令占2字節(jié)2 2、指令集和指令助記符、指令集和指令助記符 指令譯碼器所能解析系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定的。 為直觀表達(dá)，用指令助記符表示。 例如，上面的加法指令的助記符為： ADD A，30H3 3、程序及程序計(jì)數(shù)器、程序及程序計(jì)數(shù)器PCPC 什么叫計(jì)算機(jī)程序：為完成一個(gè)完整的運(yùn)算任務(wù)，按照執(zhí)行步驟用計(jì)算機(jī)指令編寫的指令集合。 執(zhí)行程序指示：地址由PC指示。 執(zhí)行程序時(shí)，在計(jì)算機(jī)控制器的控制下，取指令裝置會按PC的指向從存儲器中讀出第一條指令并譯碼，執(zhí)行指令所要求的操作。2.3.3 2.3.3 程序執(zhí)行過程程序執(zhí)行過程 執(zhí)行程序線路實(shí)際上按PC的指取指令運(yùn)行，PC就象引路人，

26、稱為程序指針。執(zhí)行流程如下圖：程序指令取指執(zhí)行過程程序指令取指執(zhí)行過程1、復(fù)位PC=00002、從PC取指，PC+13、取數(shù)據(jù)4、執(zhí)行指令5、取下一條指令2.4 80512.4 8051單片機(jī)的存儲結(jié)構(gòu)單片機(jī)的存儲結(jié)構(gòu) 8051單片機(jī)存儲器采用馮諾依曼結(jié)構(gòu)： 1、有一根地址和數(shù)據(jù)總線。 2、程序存儲器空間和數(shù)據(jù)存儲器空間采用獨(dú)立編址。 3、擁有各自的尋址方式和尋址空間。2.4.1 80512.4.1 8051單片機(jī)的存儲器結(jié)構(gòu)單片機(jī)的存儲器結(jié)構(gòu)80518051單片機(jī)存儲器從物理結(jié)構(gòu)上分四種：單片機(jī)存儲器從物理結(jié)構(gòu)上分四種： 1、片內(nèi)程序存儲器 2、片外程序存儲器 3、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 4、片外數(shù)

27、據(jù)存儲器從尋址空間分布上分三種：從尋址空間分布上分三種： 程序存儲器、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器外部數(shù)據(jù)存儲器。從功能作用上可五種：從功能作用上可五種： 程序存儲器、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器、特殊功能寄存器、位地址空間存儲器和外部數(shù)據(jù)存儲器。2.4.1 80512.4.1 8051單片機(jī)的存儲器結(jié)構(gòu)圖單片機(jī)的存儲器結(jié)構(gòu)圖2.4.2 2.4.2 程序存儲器：程序存儲器： 可尋址的地址空間為64KB，從0000H開始編址，最大地址可至FFFFH。 用EA信號選擇片內(nèi)、片外程序存儲器： 對于STC89C51單片機(jī)（片內(nèi)有4 KB），編址為00000FFFH，EA 接高電平，從片內(nèi)0000H開始執(zhí)行程序。 對于8031單片

28、機(jī)無內(nèi)部程序存儲器， EA接低電平，從片外讀取程序執(zhí)行。中斷向量：中斷向量： 單片機(jī)至少有5個(gè)中斷地址，在0000002FH程序存儲器地址之間占5個(gè)特殊地址，被固定用于5個(gè)中斷源的中斷服務(wù)程序入口地址。中斷地址如下：2.4.3 2.4.3 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器1 1、片內(nèi)、片內(nèi)RAMRAM編址編址片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，128B/256B)，用來存放程序運(yùn)行時(shí)所需要的常數(shù)或變量。編址如下：51子系列片內(nèi)RAM有128字節(jié)編址為007FH 特殊功能寄存器塊有128字節(jié)編址為為80FFH 52子系列片內(nèi)RAM有256字節(jié) 低128字節(jié)編址為007FH （直接尋址） 高128字節(jié)編址為80

29、FFH （間接尋址） SFR有128字節(jié)編址為為80FFH （間接尋址）2 2、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的劃分、內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的劃分 片內(nèi)片內(nèi)RAMRAM編址為編址為00007FH7FH，分，分工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)、位位尋址區(qū)尋址區(qū)、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和和堆棧數(shù)據(jù)區(qū)堆棧數(shù)據(jù)區(qū)三個(gè)部分。結(jié)三個(gè)部分。結(jié)構(gòu)如下圖：構(gòu)如下圖：(1) (1) 工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū) 從上圖中可以看到，單片機(jī)內(nèi)部從上圖中可以看到，單片機(jī)內(nèi)部RAM的的001FH區(qū)是區(qū)是R工作寄存器區(qū)，分為四個(gè)組，由工作寄存器區(qū)，分為四個(gè)組，由RS1、RS0配置選擇：配置選擇：(2) (2) 位尋址區(qū)位尋址區(qū) 內(nèi)部內(nèi)部RAM的的20H2FH為

30、位尋址區(qū)域?yàn)槲粚ぶ穮^(qū)域(見表見表2-4)。 這這16個(gè)單元個(gè)單元(共共128位位)的位地址編址范圍為的位地址編址范圍為00H7FH。(3)(3)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)緩沖區(qū) 內(nèi)部內(nèi)部RAMRAM的的30H30H7FH7FH是數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，也稱為用戶是數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，也稱為用戶RAMRAM區(qū)，區(qū)，共共8080個(gè)單元。個(gè)單元。 5252子系列內(nèi)部有子系列內(nèi)部有256256個(gè)單元的數(shù)據(jù)存儲器，用戶個(gè)單元的數(shù)據(jù)存儲器，用戶RAMRAM區(qū)范區(qū)范圍為圍為30H30HFFHFFH，共，共208208個(gè)單元。個(gè)單元。 工作寄存器區(qū)和位尋址區(qū)的地址及單元數(shù)與上述一致。工作寄存器區(qū)和位尋址區(qū)的地址及單元數(shù)與上述一致。3 3、堆

31、棧和堆棧指針、堆棧和堆棧指針 堆棧的概念：堆棧的概念：是一種數(shù)據(jù)項(xiàng)按序排列的數(shù)據(jù)結(jié)是一種數(shù)據(jù)項(xiàng)按序排列的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，采用后進(jìn)先出，這種后進(jìn)先出操作的緩沖器構(gòu)，采用后進(jìn)先出，這種后進(jìn)先出操作的緩沖器區(qū)稱為堆棧。區(qū)稱為堆棧。 堆棧指針總是指向棧頂。堆棧指針總是指向棧頂。 堆棧就好比水桶或手槍中的彈匣，更象一個(gè)裝堆棧就好比水桶或手槍中的彈匣，更象一個(gè)裝兵乓球的小圓筒。兵乓球的小圓筒。 堆棧的幾個(gè)名詞：堆棧的幾個(gè)名詞： 滿堆棧 、空堆棧、遞增堆棧和遞減堆棧 堆棧特點(diǎn)：后進(jìn)先出堆棧特點(diǎn)：后進(jìn)先出堆棧有堆棧有3 3個(gè)具體功能：個(gè)具體功能： (1) (1) 保護(hù)斷點(diǎn)保護(hù)斷點(diǎn) (2) (2) 現(xiàn)場保護(hù)現(xiàn)場保護(hù)

32、(3) (3) 臨時(shí)暫存數(shù)據(jù)臨時(shí)暫存數(shù)據(jù)2.4.4 2.4.4 特殊功能寄存器特殊功能寄存器 單片機(jī)是通過特殊功能寄存器（單片機(jī)是通過特殊功能寄存器（SFR）對各種功）對各種功能部件進(jìn)行集中控制。如下表：能部件進(jìn)行集中控制。如下表：2.4.5 2.4.5 外部數(shù)據(jù)存儲器外部數(shù)據(jù)存儲器 單片機(jī)單片機(jī)一般的內(nèi)部一般的內(nèi)部RAMRAM只有只有128 B128 B或或256B256B。 現(xiàn)在有現(xiàn)在有大大RAMRAM容量容量單片機(jī)或集成了單片機(jī)或集成了Data FlashData Flash的單片機(jī)。的單片機(jī)。 系統(tǒng)需要系統(tǒng)需要海量存儲器海量存儲器必須擴(kuò)展外部存儲器。必須擴(kuò)展外部存儲器。 擴(kuò)展外部存儲器

33、方式：擴(kuò)展外部存儲器方式： （1 1）并行方式擴(kuò)展（最大）并行方式擴(kuò)展（最大64KB64KB） （2 2）串行方式擴(kuò)展（最大）串行方式擴(kuò)展（最大1MB1MB以上）以上）存儲器使用總結(jié)如下：存儲器使用總結(jié)如下： (1) (1) 地址有重疊性，用不同的控制命令分開。地址有重疊性，用不同的控制命令分開。 (2) (RAM)(2) (RAM)和和 (ROM)(ROM)在操作使用上是嚴(yán)格區(qū)分在操作使用上是嚴(yán)格區(qū)分的，不同的操作指令不能混用。的，不同的操作指令不能混用。 (3) (3) 位地址空間有兩個(gè)區(qū)域：位地址空間有兩個(gè)區(qū)域： 20H20H2FH2FH區(qū)和區(qū)和SFRSFR區(qū)區(qū) (4) (4) 片外數(shù)據(jù)

34、存儲器區(qū)中，片外數(shù)據(jù)存儲器區(qū)中，RAMRAM存儲單元與單存儲單元與單片機(jī)外部擴(kuò)展的片機(jī)外部擴(kuò)展的I/OI/O端口是統(tǒng)一編址的。端口是統(tǒng)一編址的。2.5 并行并行I/O端口端口 共有共有4 4個(gè)個(gè)8 8位雙向位雙向I/OI/O口，共口，共3232口線。每位口線。每位均有自己的鎖存器均有自己的鎖存器(SFR)(SFR)，輸出驅(qū)動器和輸入，輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器。緩沖器。多路開關(guān)多路開關(guān)功能功能：用于控制選通I/O方式還是地址/數(shù)據(jù)輸出方式1)方式控制方式控制：由內(nèi)部控制信號產(chǎn)生輸入鎖存器輸入鎖存器兩個(gè)輸入緩沖器兩個(gè)輸入緩沖器(BUF1和BUF2)推拉式推拉式I/O驅(qū)動器驅(qū)動器2.5.1 P02.5

35、.1 P0口位圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)口位圖內(nèi)部結(jié)構(gòu)BUF2BUF15 5、P0R2P0R2為為讀引腳讀引腳信號，執(zhí)行信號，執(zhí)行“MOV A,P0MOV A,P0”時(shí)該信號有效時(shí)該信號有效6 6、讀引腳（端口）時(shí)，輸出鎖存器應(yīng)為、讀引腳（端口）時(shí)，輸出鎖存器應(yīng)為“1 1”說明：說明：1 1、當(dāng)控制信號為、當(dāng)控制信號為0 0時(shí)，時(shí)，P0P0口做雙口做雙向向I/OI/O口，為漏極開路（三態(tài)）口，為漏極開路（三態(tài)）2 2、控制信號為、控制信號為1 1時(shí)，時(shí)，P0P0口為地址口為地址/ /數(shù)據(jù)復(fù)用總線（用于口擴(kuò)展）數(shù)據(jù)復(fù)用總線（用于口擴(kuò)展）3 3、P0WP0W為端口輸出寫信號，用于為端口輸出寫信號，用于鎖存輸出狀態(tài)

36、鎖存輸出狀態(tài)4 4、P0R1P0R1為為讀鎖存器讀鎖存器信號，執(zhí)行信號，執(zhí)行“ANL P0,#0FHANL P0,#0FH”時(shí)該信號有效時(shí)該信號有效Q QQ QD DC CVccVcc控制控制AD0AD0P0R1P0R1 P0R2P0R2D0D0P0WP0W圖圖1 1、P0P0口內(nèi)部結(jié)構(gòu)口內(nèi)部結(jié)構(gòu)讀鎖存器讀鎖存器讀引腳讀引腳鎖存器鎖存器內(nèi)部總線內(nèi)部總線寫鎖存器寫鎖存器地址地址/ /數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)P00P00多路開關(guān)多路開關(guān)102.5.2 P12.5.2 P1口內(nèi)部結(jié)構(gòu)口內(nèi)部結(jié)構(gòu)Vcc P10 Q Q D C P1R1 P1R2 D0 P1W R* 圖2、P1口內(nèi)部結(jié)構(gòu) P1P1口內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖口內(nèi)部結(jié)

37、構(gòu)如圖2 2所示所示 輸出部分有內(nèi)部上拉電阻輸出部分有內(nèi)部上拉電阻R R* *約為約為20K20K。 其他部分與其他部分與P0P0端口使用相類似（讀引腳時(shí)先寫入端口使用相類似（讀引腳時(shí)先寫入1 1）。）。寫數(shù)據(jù)讀端口 P10 Vcc P11 8051 K1 D1 R1 圖2.1、P1口應(yīng)用 2.5.3 P22.5.3 P2口內(nèi)部結(jié)構(gòu)口內(nèi)部結(jié)構(gòu)2 2、當(dāng)控制信號為、當(dāng)控制信號為1 1時(shí)時(shí)FP2P2口輸出地址信息，口輸出地址信息，F(xiàn)此時(shí)單片機(jī)完成外部的此時(shí)單片機(jī)完成外部的取指操作或?qū)ν獠繑?shù)據(jù)取指操作或?qū)ν獠繑?shù)據(jù)存儲器存儲器1616位地址的讀寫位地址的讀寫操作。操作。3 3、當(dāng)、當(dāng)P2P2口作為普通

38、口作為普通I/OI/O口口使用時(shí)使用時(shí)F用法和用法和P1P1口類似。口類似。說明：說明：1 1、P2P2可以作為通用的可以作為通用的I/OI/O，也可以作，也可以作為為高高8 8位地址位地址輸出。輸出。Q Q D C Vcc 控制 地址 P2R1 P2R2 D0 P2W P20 圖3、P2口內(nèi)部結(jié)構(gòu) R* P0.3地址鎖存器CBI/OA15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0D7D6D5D4D3D2D1D0DBABP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RESETP3.0P3.1P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7VSSVCC P0

39、.0P0.1P0.2P0.5P0.6P0.7EAALEPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P3.2MCS-51片外總線結(jié)構(gòu)示意圖 返回返回MCS-51單片機(jī)片外總線 P0.4返回返回單片機(jī)單片機(jī) 8031P2.0P2.1P2.2A8A9A10ALERD74LS373G6264A7A6A5A4A3A2A1A0O0O1O2O3O4O5O6O7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7OECEQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7D0D1D2D3D4D5D6D7WEWRP2.7P2.3P2.4A11A126264WE單片機(jī)單片機(jī) 8031P2.0:

40、.A8.ALERD74LS373GA7.A0P0.0P0.0 :P0.7P0.7OECEQ0.Q7D0.D7A12P2.4WRD7.D02.5.4 P32.5.4 P3口內(nèi)部結(jié)構(gòu)口內(nèi)部結(jié)構(gòu)說明：說明：1、做普通端口使用時(shí)，第二、做普通端口使用時(shí)，第二功能應(yīng)為功能應(yīng)為“1”。Q Q D C Vcc 變異輸出 P3R1 P3R2 D0 P3W P30 圖3、P3口內(nèi)部結(jié)構(gòu) R* 變異輸入 2、使用第二功能時(shí)，輸出端、使用第二功能時(shí)，輸出端口鎖存器應(yīng)為口鎖存器應(yīng)為“1”。3、變異功能（）、變異功能（） P3.0 TXD P3.4 T0 P3.1 RXD P3.5 T1 P3.2 INT0 P3.6

41、WR P3.3 INT1 P3.7 RD1輸出輸出I/O口口1讀I/O口1 12.5.5 P02.5.5 P0P3P3端口功能總結(jié)端口功能總結(jié)使用中應(yīng)注意的問題：使用中應(yīng)注意的問題：（1 1）P0P0P3P3口都是并行口都是并行I/OI/O口，但口，但P0P0口和口和P2P2口口還可還可用來構(gòu)建數(shù)據(jù)總線和地址總線，所以用來構(gòu)建數(shù)據(jù)總線和地址總線，所以電路中有一電路中有一個(gè)個(gè)MUXMUX，進(jìn)行轉(zhuǎn)換。，進(jìn)行轉(zhuǎn)換。（2 2）而）而P1P1口和口和P3P3口口無構(gòu)建系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線和地址總無構(gòu)建系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線和地址總線的功能，因此，線的功能，因此，無需轉(zhuǎn)接開關(guān)無需轉(zhuǎn)接開關(guān)MUXMUX。（3 3）只有）只

42、有P0P0口口是一個(gè)真正的是一個(gè)真正的雙向口雙向口，P1P1P3P3口口都是都是準(zhǔn)雙向口準(zhǔn)雙向口。 原因原因: :P0P0口作數(shù)據(jù)總線使用時(shí)，為保證數(shù)據(jù)正確傳口作數(shù)據(jù)總線使用時(shí)，為保證數(shù)據(jù)正確傳送，需解決芯片內(nèi)外的隔離問題，送，需解決芯片內(nèi)外的隔離問題，即只有在數(shù)據(jù)傳即只有在數(shù)據(jù)傳送時(shí)芯片內(nèi)外才接通；否則應(yīng)處于隔離狀態(tài)。為此，送時(shí)芯片內(nèi)外才接通；否則應(yīng)處于隔離狀態(tài)。為此，P0P0口的輸出緩沖器應(yīng)為三態(tài)門?？诘妮敵鼍彌_器應(yīng)為三態(tài)門。（4 4）P3P3口具有第二功能。因此在口具有第二功能。因此在P3P3口電路增加了第口電路增加了第二功能控制邏輯。這是二功能控制邏輯。這是P3P3口與其它各口的不同之

43、處口與其它各口的不同之處。P3P3口的第二功能口的第二功能2.6 2.6 單片機(jī)時(shí)序與復(fù)位單片機(jī)時(shí)序與復(fù)位 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所必需的時(shí)時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所必需的時(shí)鐘控制信號。鐘控制信號。2.6.1 2.6.1 時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路 時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度速度，電路的，電路的質(zhì)量直接影響系統(tǒng)的質(zhì)量直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性穩(wěn)定性。常用的時(shí)鐘電路。常用的時(shí)鐘電路有兩種方式：有兩種方式：內(nèi)部時(shí)鐘內(nèi)部時(shí)鐘方式和方式和外部時(shí)鐘外部時(shí)鐘方式。方式。一、內(nèi)部時(shí)鐘方式一、內(nèi)部時(shí)鐘方式 內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器高增益反相放大器，其

44、輸入端：其輸入端：XTAL1XTAL1，輸出端：，輸出端：XTAL2XTAL2。 C1和和C2典型值通常選擇典型值通常選擇為為30pF左右。左右。 晶體的振蕩頻率晶體的振蕩頻率在在1.2MHz12MHz之間。之間。 某些高速單片機(jī)芯片的某些高速單片機(jī)芯片的時(shí)鐘頻率已達(dá)時(shí)鐘頻率已達(dá)40MHz。二、外部時(shí)鐘方式二、外部時(shí)鐘方式 常用于多片單片機(jī)同時(shí)工作。常用于多片單片機(jī)同時(shí)工作。 三、時(shí)鐘信號的輸出三、時(shí)鐘信號的輸出 為應(yīng)用系統(tǒng)中的其它芯片提供時(shí)鐘，但需增加為應(yīng)用系統(tǒng)中的其它芯片提供時(shí)鐘，但需增加驅(qū)動能力。驅(qū)動能力。 2.6.2 2.6.2 機(jī)器周期、指令周期與指令時(shí)序機(jī)器周期、指令周期與指令時(shí)序

45、一、時(shí)鐘周期一、時(shí)鐘周期單片機(jī)的單片機(jī)的基本時(shí)間單位基本時(shí)間單位。若時(shí)鐘的晶體的振蕩頻率為若時(shí)鐘的晶體的振蕩頻率為foscfosc，則時(shí)鐘周期，則時(shí)鐘周期Tosc=1/foscTosc=1/fosc。如。如fosc=6MHzfosc=6MHz，Tosc=166.7nsTosc=166.7ns。二、機(jī)器周期二、機(jī)器周期CPUCPU完成一個(gè)基本操作所需要的時(shí)間完成一個(gè)基本操作所需要的時(shí)間。執(zhí)行一條指令分為幾個(gè)機(jī)器周期。每個(gè)機(jī)器周期執(zhí)行一條指令分為幾個(gè)機(jī)器周期。每個(gè)機(jī)器周期完成一個(gè)基本操作。完成一個(gè)基本操作。MCS-51MCS-51單片機(jī)每單片機(jī)每1212個(gè)時(shí)鐘周期個(gè)時(shí)鐘周期為一個(gè)機(jī)器周期，為一個(gè)機(jī)

46、器周期，一個(gè)機(jī)器周期又分為一個(gè)機(jī)器周期又分為6 6個(gè)狀態(tài)個(gè)狀態(tài)：S1S1S6S6。每個(gè)狀每個(gè)狀態(tài)又分為兩拍態(tài)又分為兩拍：P1P1和和P2P2。因此，。因此，一個(gè)機(jī)器周期中的一個(gè)機(jī)器周期中的1212個(gè)時(shí)鐘周期表示為：個(gè)時(shí)鐘周期表示為：S1P1S1P1、S1P2S1P2、S2P1S2P1、S2P2S2P2、SP6P1SP6P1、S6P2S6P2三、指令周期三、指令周期執(zhí)行一條指令時(shí)，可分為執(zhí)行一條指令時(shí)，可分為取指令階段取指令階段和和指令執(zhí)行階指令執(zhí)行階段段 。 取指令階段取指令階段，PCPC中地址送到程序存儲器，并從中取出中地址送到程序存儲器，并從中取出需要執(zhí)行指令的操作碼和操作數(shù)。需要執(zhí)行指令

47、的操作碼和操作數(shù)。 指令執(zhí)行階段指令執(zhí)行階段，對指令操作碼進(jìn)行譯碼，以產(chǎn)生一系，對指令操作碼進(jìn)行譯碼，以產(chǎn)生一系列控制信號完成指令的執(zhí)行。列控制信號完成指令的執(zhí)行。 ALEALE信號是為地址鎖存而定義的信號是為地址鎖存而定義的，以時(shí)鐘脈沖，以時(shí)鐘脈沖1/61/6的頻的頻率出現(xiàn)，在一個(gè)機(jī)器周期中，率出現(xiàn)，在一個(gè)機(jī)器周期中，ALEALE信號兩次有效（注意，信號兩次有效（注意，在執(zhí)行訪問外部數(shù)據(jù)存儲器的指令在執(zhí)行訪問外部數(shù)據(jù)存儲器的指令MOVXMOVX時(shí)，將會丟失一時(shí)，將會丟失一個(gè)個(gè)ALEALE脈沖）脈沖）8051X2X2X1X1VssVssTTLTTL外接時(shí)鐘源外接時(shí)鐘源VccVcc時(shí)鐘電路時(shí)鐘電

48、路 需外接晶振的頻率需外接晶振的頻率1.212MHZ，C1和和C2取取3010PFX1X1X2X2C2C2 C1C1X X 8051振蕩電路振蕩電路S1S2S3S4S5S6S1S2P1 P2 P1 P2 P1 P2P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2fosc一個(gè)狀態(tài)周期一個(gè)狀態(tài)周期一個(gè)機(jī)器周期一個(gè)機(jī)器周期T=12T=12* *(1/fosc)(1/fosc)X2 CPU的時(shí)序（時(shí)鐘周期、的時(shí)序（時(shí)鐘周期、 狀態(tài)周期、機(jī)器周期）狀態(tài)周期、機(jī)器周期）若外接晶振為若外接晶振為12MHz時(shí)，則單片機(jī)的四個(gè)周時(shí)，則單片機(jī)的四個(gè)周期的具體值為：期的具體值為： 時(shí)鐘周期時(shí)鐘周期1/12

49、MHz1/12s0.0833s 狀態(tài)周期狀態(tài)周期1/6s0.167s 機(jī)器周期機(jī)器周期1s 指令周期指令周期14s可用于計(jì)算指令、程序的執(zhí)行時(shí)間，以及定可用于計(jì)算指令、程序的執(zhí)行時(shí)間，以及定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間時(shí)器的定時(shí)時(shí)間2.6.3 2.6.3 復(fù)位電路復(fù)位電路單片機(jī)的初始化操作，擺脫死鎖狀態(tài)。單片機(jī)的初始化操作，擺脫死鎖狀態(tài)。 引腳引腳RSTRST加上加上大于大于2 2個(gè)機(jī)器周期（即個(gè)機(jī)器周期（即2424個(gè)時(shí)鐘振蕩個(gè)時(shí)鐘振蕩周期）的高電平就可使周期）的高電平就可使MCS-51MCS-51復(fù)位。復(fù)位。復(fù)位時(shí)，復(fù)位時(shí)，PCPC初始初始化為化為0000H0000H，使，使MCS-51MCS-51單片機(jī)

50、從單片機(jī)從0000H0000H單元開始執(zhí)行程單元開始執(zhí)行程序。序。 除除PCPC之外，復(fù)位操作還對其它一些寄存器有影響，之外，復(fù)位操作還對其它一些寄存器有影響，見見表表2-82-8(P43)(P43)。 SP=07H SP=07H ，P0-P3P0-P3的引腳均為高電平的引腳均為高電平。 在復(fù)位有效期間，在復(fù)位有效期間，ALEALE腳腳和和PSENPSEN* *腳腳均為高電平，均為高電平，內(nèi)部內(nèi)部RAMRAM的狀態(tài)不受復(fù)位的影響。的狀態(tài)不受復(fù)位的影響。2.7.2 2.7.2 復(fù)位電路復(fù)位電路 片內(nèi)復(fù)位結(jié)構(gòu)：片內(nèi)復(fù)位結(jié)構(gòu)： 上電自動復(fù)位上電自動復(fù)位和和按鈕復(fù)位按鈕復(fù)位 最簡單的上電自動復(fù)位電路最

51、簡單的上電自動復(fù)位電路: :按鍵手動復(fù)位按鍵手動復(fù)位，有，有電平方式電平方式和和脈沖方式脈沖方式兩種。兩種。 電平方式電平方式 脈沖方式脈沖方式兩種實(shí)用的兼有上電復(fù)位與按鈕復(fù)位的電路。兩種實(shí)用的兼有上電復(fù)位與按鈕復(fù)位的電路。 圖圖2-192-19中（中（b b）的電路能輸出高、低兩種電平的復(fù)位控制的電路能輸出高、低兩種電平的復(fù)位控制信號，以適應(yīng)外圍信號，以適應(yīng)外圍I/OI/O接口芯片所要求的不同復(fù)位電平信號。接口芯片所要求的不同復(fù)位電平信號。74LS12274LS122為單穩(wěn)電路，實(shí)驗(yàn)表明，為單穩(wěn)電路，實(shí)驗(yàn)表明，電容電容C C的選擇約為的選擇約為0.10.1 F F較好。較好。Watch Do

52、g復(fù)位電路復(fù)位電路 2.6.4 復(fù)位和復(fù)位狀態(tài) 單片機(jī)復(fù)位后，各個(gè)特殊功能寄存器的復(fù)位狀態(tài)如表2-8所示 2.7 單片機(jī)的省電工作模式單片機(jī)工作方式：（1）正常工作方式（2）空閑模式（3）掉電模式空閑模式和掉電模式由PCON中的IDL和PD位設(shè)置。PCON電源控制寄存器格式如下： PCON的字節(jié)地址為87H，不能位尋址，系統(tǒng)復(fù)位時(shí)PCON=00 x1 0000B。IDL=1進(jìn)入空閑模式。 (1) 用中斷方式退出空閑模式。 (2) 用硬件復(fù)位方式退出空閑模式。 PD=1進(jìn)入掉電模式。 STC89C51單片機(jī)的功耗： （1）正常工作時(shí)功耗為25 mA （2）空閑節(jié)電模式下功耗是6.5 mA （3）

53、掉電模式時(shí)功耗僅50 A。 第第8 8章章 單片機(jī)與鍵盤、單片機(jī)與鍵盤、顯示器、打印機(jī)接口的設(shè)計(jì)顯示器、打印機(jī)接口的設(shè)計(jì)主講：袁鵬平主講：袁鵬平10.1 單片機(jī)與鍵盤的接口單片機(jī)與鍵盤的接口 鍵盤是由若干按鍵組成的開關(guān)陣列。鍵盤有編碼鍵盤和非編碼鍵盤之分。單片機(jī)系統(tǒng)中通常采用非編碼鍵盤，非編碼鍵盤主要由軟件來識別閉合鍵，具有結(jié)構(gòu)簡單、使用靈活等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于單片機(jī)系統(tǒng)。 10.1.1 鍵盤的工作原理1按鍵特點(diǎn)鍵盤是一組按鍵開關(guān)的集合，組成鍵盤的按鍵有觸點(diǎn)式和非觸點(diǎn)式兩種。 常用的鍵盤一般采用由機(jī)械觸點(diǎn)構(gòu)成的鍵盤開關(guān)，在按鍵接觸過程中通常會產(chǎn)生抖動，如下圖： 2按鍵的識別按鍵的識別 圖1

54、0-1中，當(dāng)按鍵開關(guān)K1沒有按下時(shí)，K1鍵的2個(gè)觸點(diǎn)是斷開的，這時(shí)P1.0輸入為高電平；當(dāng)K1鍵被按下時(shí)，K1鍵的2個(gè)觸點(diǎn)是接通的，P1.0輸入為低電平。通過對連接按鍵的I/O端口的電平檢測，就能識別出K1鍵是否被按下。 3按鍵抖動的消除方法按鍵抖動的消除方法 有兩種：硬件去抖和軟件延時(shí)去抖。 硬件去抖電路如圖10-2所示。 10.1.2 鍵盤的接口方式鍵盤的接口方式 單片機(jī)系統(tǒng)中采用非編碼鍵盤，非編碼鍵盤分為獨(dú)立式鍵盤和行列式矩陣鍵盤。 1獨(dú)立式鍵盤接口 按鍵處理子程序：ORG 0000 LJMP MAIN ORG 0013H LJMP KPINT1MAIN: MOV SP,#6FH SET

55、B IT SETB EX1 SETB EA (2) 查詢方式獨(dú)立鍵盤接口這種鍵盤接口方式適用于鍵盤操作實(shí)時(shí)性要求不高的系統(tǒng)。接口電路如圖10-4： (3) 緩沖方式獨(dú)立鍵盤接口 這種鍵盤接口方式適用于鍵盤操作實(shí)時(shí)性要求不高的系統(tǒng)。接口電路如圖10-5：按鍵處理程序見課本。 10.2 單片機(jī)與顯示器接口設(shè)計(jì) LED(Light Emitting Diode)是發(fā)光二極管，常作為指示器，其導(dǎo)電特性與普通二極管類似。由8個(gè)LED按照規(guī)定的排列安裝就可構(gòu)成LED數(shù)碼管，能夠顯示各種數(shù)字及部分英文字母，是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中普遍被使用的顯示器。 10.2.1 顯示器結(jié)構(gòu)與工作原理 數(shù)碼管只能顯示一個(gè)數(shù)字或字

56、符，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖10-10所示。LED顯示器有共陽極和共陰極2種。 10.2.2 LED數(shù)碼顯示方式與接口電路設(shè)計(jì)由N個(gè)LED單字?jǐn)?shù)碼管可接成N位數(shù)碼顯示，如圖10-12是四位LED顯示的電路原理圖。1靜態(tài)顯示 靜態(tài)顯示是指每一個(gè)顯示器都要占用單獨(dú)的、具有鎖存功能的I/O接口，以用于鎖存字形代碼。 靜態(tài)顯示靜態(tài)顯示3位數(shù)字的子程序位數(shù)字的子程序(假定顯示的數(shù)在假定顯示的數(shù)在50H52H)：DISP：MOV R2,#03 MOV R0,#50HLP0： MOV A,R0 ADD A,#0BH MOVC A,A+PC MOV SBUF,ALP1： JNB TI,LP1 CLR TI INC R0

57、 DJNZ R2,LP0 RETTAB：DB 09H,0EBH,98H,8AH,6AH,0EH DB0CH,0CBH,08H,0AH,0FFH,0FFH2動態(tài)顯示 動態(tài)顯示是指一位一位地輪流點(diǎn)亮各位數(shù)碼顯示器，即每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一個(gè)數(shù)碼管。 動態(tài)顯示程序如下：動態(tài)顯示程序如下： DISP:MOV R3,#00;顯示初值 MOV R4,#0E8H;循環(huán)顯示次數(shù)LP0:MOV DPTR,#TAB;置筆形碼表首地址MOV A,R3MOVC A,A+DPTRMOV P1,ADELAY:ACALL DISP1DJNZ R4,DELAYINC R3CJNE R3,#0A,LP0AJMP EXQDISP1:

58、MOV R1,#06MOV R5,#00DISP2:MOV A,R5MOV P3,A;送位選碼ACALL DEL1;每位顯示15msINC R5;指向下一個(gè)LEDDJNZ R1,DISP2;未顯示完6位繼續(xù)RETDEL1:MOV R6,#250;延時(shí)1ms(6MHz晶振)LP2:DJNZ R6,LP2EXQ: RETTAB:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99HDB 92H,82H,0F8H,80H,90H10.4 單片機(jī)與液晶顯示器的接口設(shè)計(jì) 液晶顯示器是一種將液晶顯示屏、連接件、集成電路、PCB線路板、背光源和結(jié)構(gòu)件裝配在一起的組件。英文名稱為Liquid Crystal D

59、isplay Module，簡稱為LCD，稱為液晶顯示模塊。 10.4.1 液晶顯示器類型與工作原理1字段型模塊 字段型是以長條狀組成的字符顯示，主要用于顯示數(shù)字和部分英文字母及字符，廣泛應(yīng)用于電子儀器、數(shù)字儀表和計(jì)算器中。 2點(diǎn)陣字符型模塊點(diǎn)陣字符型模塊由行、列驅(qū)動器，控制器及必要的連接件，結(jié)構(gòu)件裝配而成，內(nèi)部固化了192個(gè)字模的字符庫，可以顯示數(shù)字、英文字母和字符。 3點(diǎn)陣圖形型模塊這種點(diǎn)陣圖形型模塊點(diǎn)陣像素連續(xù)排列，行和列在排布中均沒有空隔，可以顯示連續(xù)、完整的圖形。由于它由X-Y矩陣像素構(gòu)成，所以除顯示圖形外，也可以顯示字符。3、TC1602E液晶顯示器接口設(shè)計(jì)液晶顯示器接口設(shè)計(jì) 單片

60、機(jī)與TC1602E液晶顯示器接口方法有兩種：一種為直接訪問方式；另一種為間接控制方式。接口電路如圖10-25所示。 10.4.3 點(diǎn)陣圖形液晶顯示器接口設(shè)計(jì)點(diǎn)陣圖形液晶顯示器接口設(shè)計(jì) 有圖形顯示功能的液晶顯示器，其里面包含一個(gè)“圖形顯示緩沖區(qū)”?！皥D形顯示緩沖區(qū)”的內(nèi)容按點(diǎn)陣對應(yīng)方式進(jìn)行顯示。液晶顯示屏中的“顯示緩沖區(qū)”通常不能被CPU直接訪問，一字節(jié)的操作需要先傳送地址，再傳送數(shù)據(jù)，需要若干條指令才能完成。 1OCM12864引腳功能與接口電路設(shè)計(jì)引腳功能與接口電路設(shè)計(jì) OCM12864是12864藍(lán)模、CCFL背光、帶KS0108控制器的圖形液晶顯示器，有20個(gè)引腳，工作電壓為+5 V，可