单片机应用技术应用

1、单片机应用技术应用单片机应用技术应用第第2章章 MCS-51单片机的单片机的硬件组成与工作原理硬件组成与工作原理 单片机应用技术单片机应用技术ppt ppt 课件课件熟悉熟悉MCS-51单片机的内部结构及特点单片机的内部结构及特点掌握存储器的组成及地址范围掌握存储器的组成及地址范围熟悉单片机并行熟悉单片机并行I/O口的结构及数据传送过程口的结构及数据传送过程掌握硬件系统的组成及外围电路掌握硬件系统的组成及外围电路了解单片机的几种工作方式了解单片机的几种工作方式本章教学目标本章教学目标本章重点与难点本章重点与难点重点：重点：MCS-51单片机内部结构组成及功能、单片机内部结构组成及功能、 存储器

2、地址分配、存储器地址分配、 I/O口数据传输过程、口数据传输过程、 单片机最小系统单片机最小系统难点：内部结构组成、难点：内部结构组成、 并行并行I/O的结构与操作的结构与操作单片机应用技术单片机应用技术高职高专高职高专 ppt ppt 课件课件 2.1.1 MCS-51单片机概况单片机概况 2.1.2 引脚定义及功能引脚定义及功能目录目录2.1 MCS-51单片机概况与引脚功能单片机概况与引脚功能单片机应用技术单片机应用技术高职高专高职高专 ppt ppt 课件课件4/15/2022 MCS-51 系列单片机产品介绍系列单片机产品介绍型号型号程序存储器程序存储器/ /可扩展空间可扩展空间数据

3、存储器数据存储器/ /可扩展空可扩展空间间定时定时器器中断中断源源串行口串行口并行并行口口晶振晶振(MHZ)(MHZ)封装封装8051/80C514K ROM /60K128B/64K25异步132线21240脚8031/80C310 /64K128B/64K25异步132线21240脚8751/87C514K EPROM /60K 128B/64K25异步132线21240脚8951/89C514K EEPROM/60K128B/64K25异步132线21240脚8052/80C528K ROM /56K256B/64K36异步132线21240脚8032/80C320 /64K256B/6

4、4K36异步132线21240脚8752/87C528K EPROM /56K256B/64K 36异步132线21240脚8952/89C528K EEPROM/56K256B/64K36异步132线21240脚 2.1.1 MCS-51单片机概况单片机概况4/15/2022MCS-51单片机的主要特点单片机的主要特点 （1）扩大了内部程序存储器（ROM）和内部数据存储器（RAM）的容量。 （2）具有布尔代数运算能力。 （3）具有32条双向可被独立寻址的I/O口。 （4）具有56个中断源，可分为2个中断优先级。 （5）具有丰富的指令系统。 （6）具有全双工传输信号UART。 （7）片内具有时

5、钟振荡电路。 （8）烧写工艺上采用可一次性烧写的内含ROM或可重复烧写的EPROM。 2.1.1 MCS-51单片机概况单片机概况4/15/2022 8051/80C51引脚封装引脚封装 2.1.2 引脚定义及功能引脚定义及功能805112345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221VccP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7 /VppALE/P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5P1.6

6、P1.7 RST/VPDRXD/P3.0TXD/P3.1 /P3.2 /P3.3 T0/P3.4 T1/P3.5 /P3.6 /P3.7 XTAL2 XTAL1 Vss0INT1INTWRRDPSENPROGEA各引脚功能如下：各引脚功能如下： 1P0口（口（32脚脚39脚）功能：脚）功能：（1）8位DB；（2）低8位AB（3）普通I/O。 2P1口（口（1脚脚8脚）：普通脚）：普通I/O3P2口（口（21脚脚28脚）功能：脚）功能：（1）普通I/O；（2）高8位AB4P3口（口（10脚脚17脚）功能：脚）功能：（1）普通I/O； （2）第二复用功能。5Vcc（40脚）：接脚）：接+5V电源。

7、电源。6Vss（20脚）：接地。脚）：接地。7RESET（9脚）：复位信号输入端。脚）：复位信号输入端。出现两个机器周期高电平才可以可靠复位。8XTAL1（19脚）和脚）和 XTAL2（18脚）：外脚）：外接时钟电路的晶振引脚。接时钟电路的晶振引脚。9（29脚）：外部脚）：外部ROM读选通端。读选通端。11/VPP（脚（脚31）：访问）：访问ROM控制端。控制端。（1）低平单片机，读外部ROM程序。（2）高电平读内部ROM的程序。4/15/2022 8051单片机内部结构框图单片机内部结构框图 2.2 单片机内部结构组成单片机内部结构组成1CPU:运算和控制功能。2片内存储器片内存储器（哈佛结

8、构）：（1）ROM存放程序指令、常数及常数表格，大小为4KB，地址范围：000H0FFFH。（2）RAM存放临时数据，大小为128B，地址范围：00H7FH。 3定时器定时器/计数器计数器:用于内部定时或外部计数4中断控制器中断控制器:MCS-51单片机具有5个中断源，2个优先级的中断系统5并行并行I/O口口:四个双向并行I/O口（P0、P1、P2、P3）6全双工串行口全双工串行口:实现单片机与外部之间的串行数据传送。7OSC:单片机的时钟电路。8特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFR）21个，地址范围：80HFFH。OSC程序存储器程序存储器ROM数据存储器数据存储器RAM/SFRCPU中断

9、中断控制器控制器全双工全双工串行口串行口RXD TXD并行并行I/O口口P0 P1 P2 P3 外部时钟外部时钟定时器定时器/计计数器数器T0 T1内部总线内部总线 总线控制总线控制RST ALE PSENEA0INT1INT4/15/20222.3 存储器结构存储器结构 2.3.1 存储器结构及地址空间分配存储器结构及地址空间分配2.3.2 内部数据存储器及特殊功能寄存器内部数据存储器及特殊功能寄存器单片机应用技术单片机应用技术高职高专高职高专 ppt ppt 课件课件4/15/2022 MCS-51单片机存储器结构单片机存储器结构 7FH00HFFFH0000HFFFFH0000HFFFF

10、H0000H对应数据传送指令：对应数据传送指令：MOV MOVC MOVX MOVC 2.3.1 存储器结构及地址空间分配存储器结构及地址空间分配单片机应用技术单片机应用技术高职高专高职高专 ppt ppt 课件课件4/15/20222.3.2 内部数据存储器及特殊功能寄存器内部数据存储器及特殊功能寄存器第第0组工作寄存器组工作寄存器第第2组工作寄存器组工作寄存器第第3组工作寄存器组工作寄存器第第1组工作寄存器组工作寄存器位寻址区位寻址区用户用户RAM区区00H7FH30H2FH20H1FHRS1 RS0=11RS1 RS0=10RS1 RS0=01RS1 RS0=00片内片内RAM（可直接（

11、可直接/间接寻址）间接寻址）SFR（可直接寻址）（可直接寻址）00H7FH80HFFH片内片内RAM结构结构 :（1）寄存器）寄存器B（2）累加器）累加器ACC（3）程序状态寄存器）程序状态寄存器PSW（4）IP：中断优先级。：中断优先级。（5）IE：中断允许。：中断允许。（6）SCON：串行控制。：串行控制。（7）SBUF：串行数据缓冲器。：串行数据缓冲器。（8）定时器相关的寄存器：）定时器相关的寄存器：TCON、TMOD、TL0、TH0、TL1、TH1。（9）P0P3端口寄存器端口寄存器 （10）堆栈指针寄存器）堆栈指针寄存器SP：指：指示堆栈顶部地址。系统复位后，示堆栈顶部地址。系统复位

12、后，SP初始化为初始化为07H，堆栈从，堆栈从08H单单元开始。元开始。 （11）数据指针寄存器）数据指针寄存器DPTR *程序计数器程序计数器PC ：独立、自动：独立、自动存放即将执行指令的存放即将执行指令的16位地址。位地址。单片机应用技术单片机应用技术高职高专高职高专 ppt ppt 课件课件4/15/20222.4 并行并行IO口结构与操作口结构与操作 2.4.1 P0口的结构口的结构 2.4.2 P1口的结构口的结构 2.4.3 P2口的结构口的结构 2.4.4 P3口的结构口的结构 4/15/2022 2.4.1 P0口的结构口的结构P0用作普通用作普通I/O口：准双向口：准双向I

13、O.输出时，不外接上拉电阻；输出时，不外接上拉电阻； 输入时，必须先向锁存器写入输入时，必须先向锁存器写入“1”。P0作地址作地址/数据总线数据总线 :真正真正IO4/15/2022 2.4.2 P1口的结构口的结构P1口是准双向口是准双向I/O口。口。4/15/2022 2.4.3 P2口的结构口的结构P2用作普通用作普通I/O口。口。P2作地址作地址/数据总线数据总线 :真正真正IO。4/15/2022 2.4.4 P3口的结构口的结构 P3：普通：普通I/O 口口 第二功能第二功能(Q=1) 4/15/20221、按三总线划分，四个I/O口各能用做什么总线？2、SFR区的空闲空间用户是否

14、可用？为什么？4/15/20222.5 单片机的外围电路单片机的外围电路 2.5.1 时钟电路时钟电路 2.5.2 复位电路复位电路4/15/2022 2.5.1 时钟电路时钟电路C1C2X T A L 1XTAL280518051X T A L 2外外部部时时钟钟信信号号b b）外部方式时钟电路）外部方式时钟电路1 1c c）外部方式时钟电路）外部方式时钟电路2 2VC C8051805180518051XTAL1外外部部时时钟钟信信号号内部时钟信号内部时钟信号XTAL2XTAL2XTAL1XTAL1OSCOSCa）内部方式时钟电路）内部方式时钟电路说明说明 机器周期计算公式：机器周期计算公

15、式：T机器机器=12（1/fosc） 其中其中fosc为晶振频率。为晶振频率。当外接晶振频率为当外接晶振频率为6MHZ时，一个机器周期为时，一个机器周期为2s；当外接晶振频率为当外接晶振频率为12MHZ时，一个机器周期为时，一个机器周期为1s。4/15/2022 2.5.2 复位电路复位电路8051C1R15VRST8051C1R15VR2KRSTRST8051+5VKR1C1（a a）上电复位电路）上电复位电路 （b b）手动按键复位电路）手动按键复位电路 （c c）手动按键与上电复位电路）手动按键与上电复位电路（a）图中，C1=22F,R1=1K；（b）图中，C1=10F,R1=8.2 K

16、；（c）图中，C1=22F,R1=200，R2=1K。4/15/2022单片机的复位状态 寄存器寄存器状态值状态值寄存器寄存器状态值状态值寄存器寄存器状态值状态值PCPC0000H0000HDPTRDPTR0000H0000HTL0TL000H00HACCACC00H00HIPIPXXX00000BXXX00000BTH0 TH0 00H00HB B00H00HIEIE0XX00000B0XX00000BTL1 TL1 00H00HPSWPSW00H00HTMODTMODXX0000BXX0000BTH1TH100H00HSPSP07H07HTCONTCON0X000000B0X000000B

17、SCON SCON 00H00HP0-P3P0-P3FFHFFHPCON PCON 0XXX0000B0XXX0000BSBUF SBUF 不定不定4/15/2022 复位复位 程序执行程序执行 低功耗低功耗 2.6 单片机的工作方式单片机的工作方式4/15/2022本章小结本章小结 1. 单片机硬件结构是单片机系统设计的基础，也是软件设计的前单片机硬件结构是单片机系统设计的基础，也是软件设计的前提，必须了解。提，必须了解。 2.熟悉单片机内部存储器的结构、各熟悉单片机内部存储器的结构、各I/O端口的电路属性。端口的电路属性。 3. P0口做为地址低口做为地址低8位，可以与数据线分时使用端口；

18、位，可以与数据线分时使用端口； P1口是可以按位编址的输入、输出端口；口是可以按位编址的输入、输出端口； P2口一般用作地址高口一般用作地址高8位输出端口；位输出端口； P3口属于双功能端口，若不用第二功能，也可用做通用口属于双功能端口，若不用第二功能，也可用做通用I / O 口。口。 4.机器周期是执行指令的基本时间单位。机器周期是执行指令的基本时间单位。 1个机器周期个机器周期=12个周期振荡周期个周期振荡周期=6个时钟周期。个时钟周期。 5. 单片机最小系统包括单片机芯片和外围电路，熟悉了单片机的单片机最小系统包括单片机芯片和外围电路，熟悉了单片机的工作方式、理解了外围电路的功能和特点，对单片机的系统设计工作方式、理解了外围电路的功能和特点，对单片机的系统设计有了进一步的理解。有了进一步的理解。4/15/2022自我检测与习题自我检测与习题2-18051单片机的片内、片外单片机的片内、片外ROM通过哪个引脚进行选择？通过哪个引脚进行选择？2-2MSC-51单片机内部主要由哪些逻辑部件组