单片机项目一彩灯PPT学习教案

1、会计学1单片机项目一彩灯单片机项目一彩灯第1页/共43页第2页/共43页第3页/共43页第4页/共43页第5页/共43页第6页/共43页第7页/共43页第8页/共43页第9页/共43页者自行设计完成。第10页/共43页第11页/共43页第12页/共43页第13页/共43页第14页/共43页第15页/共43页1.用仿真软件将程序进行仿真。2.改变控制要求程序应该怎样修改。第16页/共43页内部总线时钟电路CPUINT0T1T0并行接口串行接口P0 P1 P2 P3TXD RXD中断系统ROMRAM定时/计数器INT1图 2 1 MCS-51单片机系统结构框图一、MCS-51单片机系统结构框图第1

2、7页/共43页图 2 2 MCS-51单片机芯片内部结构框图2.1 MCS-51单片机的逻辑结构及信号引脚第18页/共43页u中央处理器(CPU) 中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。u内部数据存储器(RAM) 8051内部有128字节数据存储器(RAM)和21个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器有专门的用途，通常用于存放控制指令数据，不能用作用户数据的存放，用户能使用的RAM只有128个字节，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型

3、表。u内部程序存储器(ROM) 8051共有4K字节程序存储器(ROM)，用于存放用户程序和数据表格。 2.1 MCS-51单片机的逻辑结构及信号引脚各组成部分介绍如下：第19页/共43页2.1 MCS-51单片机的逻辑结构及信号引脚u定时/计数器 8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数，当定时/计数器产生溢出时，可用中断方式控制程序转向。u并行输入输出(I/O)口 8051共有4个8位的并行I/O口(P0、 P1、P2、P3)，用于对外部数据的传输。u串行口 8051内置一个全双工异步串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同

4、步移位器使用。u中断控制系统 8051具备较完善的中断功能，有五个中断源（两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断），可基本满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。第20页/共43页2.1 MCS-51单片机的逻辑结构及信号引脚u时钟电路 8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的时序脉冲，但需外接晶体振荡器和振荡电容。u位处理器 又称为布尔处理器，以状态寄存器中的进位标志位C为累加位，可进行置位、复位、取反、等于0转移等位操作。位处理操作是通过运算器实现的。u总线 以上部件都是通过总线连接起来，系统的地址信号、数据信号和控制信号都是通过总线传送的。总线结

5、构减少了单片机的连线和引脚，提高了集成度和可靠性。第21页/共43页2.1 MCS-51单片机的逻辑结构及信号引脚1.信号引脚介绍输入输出口线 P0.0 P0.7：P0口8位双向口线 P1.0 P1.7：P1口8位双向口线 P2.0 P2.7：P2口8位双向口线 P3.0 P3.7：P3口8位双向口线 ALE ：地址锁存控制信号，提供1/6晶振频率 ：外部程序存储器读选通信号 ：访问程序存储器控制信号 RST：复位信号 XTAL1 、 XTAL2：外接晶体引线端 Vss：地线 Vcc：5V电源三、MCS-51单片机的信号引脚80C51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片。PSENEA第22页

6、/共43页2.1 MCS-51单片机的逻辑结构及信号引脚2.信号引脚的第二功能引脚“复用”，即给一些信号引脚赋予双重功能。 P3口线的第二功能三、MCS-51单片机的信号引脚EA EPROM存储器程序固化所需要的信号 ALE/PROG：编程脉冲 /VPP ：编程电压（25V） 备用电源引入 RST/VPD：两个机器周期高电平表2-1 P3口线的第二功能第23页/共43页图 2 3 80C51内部数据存储器配置图2.2 MCS-51单片机的内部存储器第24页/共43页2.2 MCS-51单片机的内部存储器一、内部数据存储器低128单元单元地址：00H7FH，供用户使用的数据存储器单元，又称为 内

7、部RAM。1.寄存器区单元地址：00H1FH，分为4组，每组8个寄存器，称为通用寄存器。 任一时刻CPU只能使用其中的一组寄存器，是由程序状态字寄存器PSW中RS1，RS0位的状态组合来决定。2.用户RAM区单元地址：30H7FH，只能以存储单元的形式来使用，一般应用中常把堆栈开辟在此区中。第25页/共43页2.2 MCS-51单片机的内部存储器3.位寻址区 单元地址：20H2FH，既可作为一般RAM单元使用，进行字节操作，也可以对单元中的每一位进行位操作。表 2 2 内部RAM位寻址区的位地址一.内部数据存储器低128单元第26页/共43页2.2 MCS-51单片机的内部存储器二、内部数据存

8、储器高128单元单元地址：80HFFH，用于存放相应功能部件的控制命令、状态或数据。称为专用寄存器（SFR），又称为特殊功能寄存器。符号单元地址名称位地址符号地址* AE0H累加器ACC.7ACC.0E7HE0H* BF0H乘法寄存器B.7B.0F7HF0H* PSWD0H程序状态字PSW.7PSW.0D7HD0H SP81H堆栈指针 DPL82H数据存储器指针(低8位) DPH83H数据存储器指针(高8位) * IEA8H中断允许控制器IE.7IE.0AFHA8H* IPB8H中断优先控制器IP.7IP.0BFHB8H* P080H通道0P0.7P0.087H80H* P190H通道1P1.

9、7P1.097H90H* P2A0H通道2P2.7P2.0A7HA0H* P3B0H通道3P3.7P3.0B7HB0H PCON87H电源控制及波特率选择 * SCON98H串行口控制SCON.7SCON.09FH98H SBUF99H串行数据缓冲器 * TCON88H定时控制TCON.7TCON.08FH88H TMOD89H定时器方式选择 TL08AH定时器0低8位 TL18BH定时器1低8位 TH08CH定时器0高8位 TH18DH定时器1高8位 表2-3 专用寄存器位地址表说明：表中*表示可以位寻址的寄存器第27页/共43页2.2 MCS-51单片机的内部存储器三、MCS-51的堆栈操

10、作栈是一种存储结构。 LIFO：先进后出，后入先出。压栈：将数据存放到栈的顶部。出栈：将栈顶的数据取出。 SP：栈指针，指向栈顶所在的单元，复位时的初值为07H。作用：用来保护现场，主要用于中断和子程序调用中。图2-4 堆栈结构示意图第28页/共43页2.2 MCS-51单片机的内部存储器四、内部程序存储器图2-5 内部程序存储器地址单元：0000H-0FFF，共有4K的寻址空间。特殊区间（中断入口表） 0003H000AH 外部中断0中断地址区 000BH0012H 定时/计数器0中断地址区 0013H001AH 外部中断1中断地址区 001BH0022H 定时/计数器1中断地址区 0023

11、H002AH 串行中断地址区0003H002AH0000H0FFFH第29页/共43页2.2 MCS-51单片机的内部存储器五、MCS-51单片机系统的存储器结构特点一是把数据存储器和程序存储器截然分开；二是存储器有内外之分。图2-6 80C51单片机系统的存储器结构和存储空间分配第30页/共43页2.3 MCS-51单片机并行输入输出口电路一、P0口P0口的字节地址为80H，位地址为80H87H，口的各位口线具有完全相同但又相互独立的逻辑电路。P0.n锁存器P0.nQQD读锁存器写锁存器内部总线读引脚T1T2VCCMUX地址/数据控制图2-7 P0口电路逻辑第31页/共43页2.3 MCS-

12、51单片机并行输入输出口电路二、P1口P1口的字节地址为90H，位地址为90H97H，只能作为通用I/O口使用，是准双向口。图2-8 P1口电路逻辑P1.n锁存器P1.nQQD读锁存器写锁存器内部总线读引脚内部上拉电阻TVCC第32页/共43页2.3 MCS-51单片机并行输入输出口电路三、P2口P2口的字节地址为0A0H，位地址为0A0H0A7H，只能作为地址线使用而不作为数据线使用，是准双向口。图2-9 P2口电路逻辑P2.n锁存器P2.nQQD读锁存器写锁存器内部总线读引脚TVCC地址控制内部上拉电阻MUX第33页/共43页2.3 MCS-51单片机并行输入输出口电路四、P3口P3口的字

13、节地址为0B0H，位地址为0B0H0B7H，最重要的使用是作为第二功能信号使用。图2-10 P3口电路逻辑P3.n锁存器P3.nQQD读锁存器写锁存器内部总线读引脚TVCC第二输入功能第二输出功能内部上拉电阻第34页/共43页2.4 MCS-51单片机时钟电路与时序一、时钟电路时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号。1内部振荡方式MCS-51单片机片内有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别是此放大器的输入端和输出端。把放大器与作为反馈元件的晶体振荡器或陶瓷谐振器连接，就构成了内部自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。XTAL2XTAL1M C S -51C1C2CY

14、S 图2-11 内部振荡方式 第35页/共43页2.4 MCS-51单片机时钟电路与时序一、时钟电路2外部振荡方式外部振荡方式就是把外部已有的时钟信号引入单片机内。 XTAL2XTAL1M C S -51+5VVSSTTL外部时钟源 图2-12 外部振荡方式第36页/共43页2.4 MCS-51单片机时钟电路与时序二、时序定时单位P1P2S1P2振荡周期时钟周期机器周期机器周期指令周期XTAL2(OSC)S2S3S4S5S6S1S2S4S5S3S6P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2图2-13 MCS-51单片机各种周期的相互关系振荡周期、时

15、钟周期、机器周期和指令周期第37页/共43页1振荡周期：为单片机提供时钟信号的振荡源的周期。2时钟周期：是振荡源信号经二分频后形成的时钟脉冲信号。 3机器周期：通常将完成一个基本操作所需的时间称为机器周期。4指令周期：是指CPU执行一条指令所需要的时间。一个指令周期通常含有14个机器周期。 若MCS-51单片机外接晶振为12MHz时，则单片机的四个周期的具体值为：振荡周期1/12MHz1/12s0.0833s时钟周期1/6s0.167s机器周期1s指令周期14s2.4 MCS-51单片机时钟电路与时序二、时序定时单位第38页/共43页2.4 MCS-51单片机时钟电路与时序三、典型指令时序再读

16、下一条指令再读下一条指令XTAL2(OSC)P2S1ALE读操作码读下一个操作码（丢弃）读第二字节（a） 单字节，单周期指令 例：MOV A R1（d）单字节，双周期指令，如MOVXP1P2S1P1P2S2P1P2S3P1P2S4P2S5P2S6P2S1P1P1P1P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P2S6P2S1S2P1P1P1P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6P1P2S1P1P2S1读操作码P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6P1P2S1P1读下一个操作码（丢弃）（b） 双字节，单周期指令 例：ADD A dir（c）单字节，

17、双周期指令 例：INC DPTR读操作码（MOVX）读下一个操作码（丢弃）无取指无ALE无取指地址数据（DATA）访问外部存储器P2S1读操作码P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6P1P2S1P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6P1P2S1P1P2S2P1P2S1P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6P1P2S1P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6P1P2S1P1P2S2P1图2-14 MCS-51单片机指令时序 1.单字节单周期指令（INC A）2.双字节单周期指令（ADD A）3.单字节双周期指令（INC DPTR）4.单字节双周期（MOVX）第39页/共43页2.5 MCS-51单片机工作方式一、复位操作和复位电路1内部复位电路 D1D2RST/VPDVCCVSSRAM斯密特触发器复位电路图 2 15 8051复位电路结构 第40页/共43页2.5 MCS-51单片机工作方式一、复位操作和复位电