理学单片机硬件系统PPT学习教案

1、会计学1理学单片机硬件系统理学单片机硬件系统单片微型计算机（单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）简）简称单片机，是指集成在一个芯片上的微型计算机，它称单片机，是指集成在一个芯片上的微型计算机，它的各种功能部件，包括的各种功能部件，包括CPU（Central Processing Unit）、存储器（）、存储器（memory）、基本输入）、基本输入/输出（输出（Input/Output，简称，简称I/O）接口电路、定时）接口电路、定时/计数器和计数器和中断系统等，都制作在一块集成芯片上，构成一个完中断系统等，都制作在一块集成芯片上，构成一个完整的微型计算机。单片机

2、内部基本结构如图整的微型计算机。单片机内部基本结构如图1.7所示所示。由于它的结构与指令功能都是按照工业控制要求设。由于它的结构与指令功能都是按照工业控制要求设计的，故又称为微控制器（计的，故又称为微控制器（Micro-Controller Unit，简称简称MCU）。）。第1页/共22页单片机的应用十分广泛，在工业控制、智能仪单片机的应用十分广泛，在工业控制、智能仪器仪表、家用电器、通信系统、信息和通信产器仪表、家用电器、通信系统、信息和通信产品、办公自动化设备、商业营销设备、医疗设品、办公自动化设备、商业营销设备、医疗设备、汽车电子系统等领域，都有重要的用途。备、汽车电子系统等领域，都有重

3、要的用途。学单片机需要什么基础？学单片机需要什么基础？1）只需要掌握很基本的数电模电知识；）只需要掌握很基本的数电模电知识；2）与以前所学的知识关联很少；）与以前所学的知识关联很少；3）对各种器件的概念基本上是从）对各种器件的概念基本上是从0开始；开始；4）如果要用）如果要用C语言编程，需具备简单的语言编程，需具备简单的C语言基础语言基础；第2页/共22页预备知识预备知识1）电平特性）电平特性q所以计算机与单片机之间通讯时需要加电平所以计算机与单片机之间通讯时需要加电平转换芯片转换芯片max232。数字电路中只有两种电平：数字电路中只有两种电平： 高和低高和低（本课程中）定义单片机为（本课程中

4、）定义单片机为TTL电平：电平：高高 +5V 低低 0VRS232电平：计算机的串口电平：计算机的串口高高 -12V 低低+12V第3页/共22页2）2进制与进制与16进制的表示与转换进制的表示与转换0 0 6 1101 1 7 1112 10 8 10003 11 9 10014 100 10 10105 101 11 1011二进制的表示方式：二进制的表示方式：第4页/共22页十六进制的表示方式：十六进制的表示方式：q规律：一般把四个二进制数放在一起转换成一规律：一般把四个二进制数放在一起转换成一个十六进制数，转换时先把二进制数转换成十进个十六进制数，转换时先把二进制数转换成十进制数，再把

5、十进制数转换成十六进制数。制数，再把十进制数转换成十六进制数。是二进制的简短表示形式。是二进制的简短表示形式。十进制中的十进制中的0-15分别表示为十六进制的分别表示为十六进制的0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F熟练掌握二进制与十六进制之间的转换。熟练掌握二进制与十六进制之间的转换。第5页/共22页 C P U 存 储 器定 时 器 / 计 数 器 中 断 系 统P0-P3TxDRxD TINT并行I/O口串行I/O口第6页/共22页单片机应用系统单片机应用系统单单片片机机接口接口电路电路及外及外设等设等单片机应用系统由单片机应用系统由硬件硬件和和软件软件组组成成硬

6、件是硬件是应用系统的基础应用系统的基础软件是在硬件的基础上软件是在硬件的基础上对其资源对其资源进行合理调配和使用进行合理调配和使用，从而完成，从而完成应用系统所要求的任务，二者相应用系统所要求的任务，二者相互依赖，缺一不可互依赖，缺一不可第7页/共22页 第8页/共22页时钟电路CPUROMRAMT0 T1中断系统串行接口并行接口P0 P1 P2 P3TXD RXDINT0 INT1定时计数器中央处理器中央处理器CPU：8位位，运算和控，运算和控制功能制功能内部内部RAM：共共256个个RAM单单元，用户使用元，用户使用前前128个单元个单元，用于存放可，用于存放可读写数据，后读写数据，后12

7、8个单元被个单元被专用寄存器占专用寄存器占用。用。内部内部ROM：4KB掩膜掩膜ROM，用于存放程，用于存放程序、原始数据序、原始数据和表格。和表格。定时定时/计数器：计数器：两个两个16位的定位的定时时/计数器，实计数器，实现定时或计数现定时或计数功能。功能。并行并行I/O口：口：4个个8位的位的I/O口口P0、P1、P2、P3。串行口：串行口：一个全一个全双工串行口。双工串行口。中断控制系统中断控制系统：5个中断源（个中断源（外中断外中断2个，定个，定时时/计数中断计数中断2 个，串行中断个，串行中断1个）个）时钟电路：时钟电路：可可产生时钟脉冲产生时钟脉冲序列，允许晶序列，允许晶振频率振

8、频率6MHZ和和12MHZ复位电路第9页/共22页第10页/共22页VCCVSSXTAL2XTAL1RSTP0. 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 P3.6 P3.7EAPSENRXD/TXD/INT0/ INT1/ T0/ T1/WR/ RD/12345678910111213141516171819204039383736353433323

9、13029282726252424222180318051 875189C51第11页/共22页1XTAL1XTAL2C1C2晶振8051至内部时钟电路第12页/共22页第13页/共22页MCS-51V C CVCCRESETVSS22uF1KMCS-51V C CVCCRESETVSS22uF1KRESETR1R2200第14页/共22页12345678910111213142827262524232221 201918171615EPROM276412345678910111213142827262524232221 201918171615EPROM2764123456789101112

10、1314151617181920403938373635343332313029282726252424222112345678910111213142827262524232221 201918171615RAM6264 12345678910111213142827262524232221 201918171615RAM6264 80318751805189C51256B（字节）4K第15页/共22页程序程序存储器存储器内部外部0000H0FFFH(4K)0000HFFFFH(64K)0000H0FFFH(4K)0000H0001H0002H(PC)0000H是程序执行的起始单元是程序执行

11、的起始单元,在这三个单元存放一条在这三个单元存放一条无条件转移指令无条件转移指令中断中断5中断中断4中断中断3中断中断2中断中断10003H000BH0013H001BH0023H002BH外部中断外部中断0定时器定时器0中断中断外部中断外部中断1定时器定时器1中断中断串行口中断串行口中断8位位0FFFH0FFEHEA=1 EA=0EA=1 EA=0程序程序存储器资源分布存储器资源分布中断入口地址中断入口地址第16页/共22页器的结构就可以了。器的结构就可以了。第17页/共22页0000HFFFFH(64K)内部外部数据数据存储器存储器00HFFH7FH80H(高128B)(低128B)RAM

12、专用寄存器0000H H07H07H0808H H0FH0FH1010H H17H17H1818H H1FH1FH0区区R0R0R7R7R0R0R7R7R0R0R7R7R0R0R7R71区区2区区3区区工作寄存器区工作寄存器区可位寻址区可位寻址区20H2FH7F 7807 0030H7FH数据缓冲区数据缓冲区/堆栈区堆栈区内部内部RAMRAM存储器存储器 工作寄存器区选择位RS0、RS1第18页/共22页注意注意: : 一个单元地址对应有一个单元地址对应有8 8个位地址个位地址MSBMSBMost Significant Bit Most Significant Bit （最高有效位）（最高有

13、效位）LSB LSB Least Significant Bit Least Significant Bit （最低有效位）（最低有效位）单元地址单元地址2FH2FH2EH2EH2DH2DH2CH2CH2BH2BH2AH2AH29H29H28H28H27H27H26H26H25H25H24H24H23H23H22H22H21H21H20H20H7F7F77776F6F67675F5F57574F4F47473F3F37372F2F27271F1F17170F0F0707 MSBMSB 位地址位地址 LSBLSB7E7E76766E6E66665E5E56564E4E46463E3E36362E

14、2E26261E1E16160E0E06067D7D75756D6D65655D5D55554D4D45453D3D35352D2D25251D1D15150D0D05057C7C74746C6C64645C5C54544C4C44443C3C34342C2C24241C1C14140C0C04047B7B73736B6B63635B5B53534B4B43433B3B33332B2B23231B1B13130B0B03037A7A72726A6A62625A5A52524A4A42423A3A32322A2A22221A1A12120A0A0202797971716969616159595151494941413939313129292121191911110909010178787070686860