第一章单片机硬件系统

1、第第章章单单片片机机硬硬件件系系统统 本章内容本章内容Single Chip Microcomputer什么是单片机？什么是单片机？单片机特点及应用单片机特点及应用单片机工作过程单片机工作过程单片机硬件结构单片机硬件结构一、什么是单片机一、什么是单片机 1 1、微型计算机硬件结构、微型计算机硬件结构 常见的微机外形常见的微机外形微型计算机硬件结构微型计算机硬件结构 微机硬件组成微机硬件组成 显示器显示器主机主机键盘键盘鼠标鼠标微型计算机硬件结构微型计算机硬件结构 运 算 器控 制 器CPU存 储 器输输入入接接口口电电路路输输入入设设备备输输出出设设备备输输出出接接口口电电路路硬件系统CPU

2、(Central Processing Unit)软软件件系系统统+运 算 器控 制 器CPU存 储 器输输入入接接口口电电路路输输入入设设备备输输出出设设备备输输出出接接口口电电路路硬件系统CPU输输入入设设备备输输出出设设备备软软件件系系统统+硬件系统输输入入接接口口设设备备输输出出接接口口设设备备运 算 器控 制 器存 储 器单片机内部结构示意图单片机内部结构示意图 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单片机应用系统:

3、:由由硬件系统硬件系统和和软件系统软件系统组成组成硬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，缺一不可二、单片机的特点及应用二、单片机的特点及应用 体积小，重量轻体积小，重量轻电源单一，功耗低电源单一，功耗低功能强，价格低功能强，价格低运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高3. 3. 单片机种类单片机种类 三、MCS-51单片机硬件结构时钟电路CPUROMRAMT0 T1中断系统

4、串行接口并行接口P0 P1 P2 P3TXD RXDINT0 INT1定时计数器结构框图结构框图中央处理器中央处理器CPU：8位，位，运算和控制运算和控制功能功能内部内部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，用于存放可读用于存放可读写数据，后写数据，后128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，用于存放程序、用于存放程序、原始数据和表原始数据和表格。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

5、/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（外个中断源（外部中断部中断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，允许晶振频率振频率6MHZ和和12MHZ1 1、80518051单片机的基本组成单片机的基本组成1.中央处理器中央处理器CPU：8位，运算和控制功能位，运算和控制功能2.内部内部RAM：共共256个个RAM单元，用户使用前单元，用户使用前128个单元，个单元，用于存放可读写数据，后用于存放可读写数据，后128

6、个单元被专用寄存器占用。个单元被专用寄存器占用。3.内部内部ROM：4KB掩膜掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表，用于存放程序、原始数据和表格。格。4.定时定时/计数器：计数器：两个两个16位的定时位的定时/计数器，实现定时或计数功计数器，实现定时或计数功能。能。5.并行并行I/O口：口：4个个8位的位的I/O口口P0、P1、P2、P3。6.串行口：串行口：一个全双工串行口。一个全双工串行口。7.中断控制系统：中断控制系统：5个中断源（外中断个中断源（外中断2个，定时个，定时/计数中断计数中断2 个，串行中断个，串行中断1个）个）8.时钟电路：时钟电路：可产生时钟脉冲序列可产生时钟脉冲序列

7、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/1234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222180318051 8751

8、89C5112345678910111213142827262524232221 201918171615EPROM276412345678910111213142827262524232221 201918171615EPROM27641234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222112345678910111213142827262524232221 201918171615RAM6264 12345678910111213142827262524232221 201918171615RAM626

9、4 80318751805189C51256B（字节）4K64K64K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,在这三个单元存放一条无条件转移指令中断5中断4中断3中断2中断10003H000BH0013H001BH0023H002BH外部中断0定时器0中断外部中断1定时器1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0000HFFFFH(64K)内部外部数据数据存储器存储器

10、00HFFH7FH80H(高128B)(低128B)RAM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 工作寄存器区工作寄存器区选择位选择位RS0RS0、RS1RS1PSW位地址 CY ACF0RS1RS0OVF1PMSBMSBMost Significant Bit Most Sign

11、ificant 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）单元地址2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H7F7F77776F6F67675F5F57574F4F47473F3F37372F2F27271F1F17170F0F0707 MSB 位地址 LSB7E7E76766E6E66665E5E56564E4E46463E3E36362E2E26261E1E16160E0E06067D7D75756D6D6565

12、5D5D55554D4D45453D3D35352D2D25251D1D15150D0D05057C7C74746C6C64645C5C54544C4C44443C3C34342C2C24241C1C14140C0C04047B7B73736B6B63635B5B53534B4B43433B3B33332B2B23231B1B13130B0B03037A7A72726A6A62625A5A52524A4A42423A3A32322A2A22221A1A12120A0A0202797971716969616159595151494941413939313129292121191911110909

13、01017878707068686060585850504848404038383030282820201818101008080000RAM位寻址区位地址表位寻址区位地址表离散分布有离散分布有2121个个特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFRSFR。 1111个可以进行个可以进行位寻址。位寻址。特别提示：对特别提示：对SFRSFR只能使用直接只能使用直接寻址方式，书写时寻址方式，书写时可使用寄存器符号，可使用寄存器符号，也可用寄存器单元也可用寄存器单元地址。地址。5 5、时钟电路与复位电路、时钟电路与复位电路 (1)时钟振荡电路时钟振荡电路1XTAL1XTAL2C1C2晶振8051至内部时钟电路

14、(2)复位电路复位电路MCS-51V C CVCCRESETVSS22uF1KMCS-51V C CVCCRESETVSS22uF1KRESETR1R2200谁知道谁知道复位电路怎么起到复位的作用复位电路怎么起到复位的作用?例例: : MOV A,#09H MOV A,#09H 74H74H 09H09H ; ;把把09H09H送到累加器送到累加器A A中中执行过程执行过程PC=0000H0001H0000H0002H0 1 1 1 0 1 0 00 0 0 0 1 0 0 1(PC)(PC)0001H0002H0000H(PC)执行过程执行过程 02H08H21H20HSPDPTRPSEN和

15、ALE PC外接高电平 外接上拉电阻相应端口先置0 相应端口先置1 A A存放指令存放指令 B B存放上一条的指令地址存放上一条的指令地址D D存放正在执行的指令地址存放正在执行的指令地址 C C存放下一条的指令地址存放下一条的指令地址 1. 数123可能是( )。 A. 二进制数 B. 八进制数 C. 十六进制数 D 四进制数 E.十进制数2. 8031单片机内部RAM包括( ) 。 A.程序存储区 B堆栈区 C工作寄存器及特殊功能区 D位寻址区 E. 中断入口地址区3. 8051单片机CPU的主要功能有( )。A.产生控制信号 B存储数据 C.算术、逻辑运算及位操作 DI/O端口数据传送

16、E.驱动LED思 考 题思 考 题4.单片机能够直接运行的程序是（ ）。 A. 汇编源程序 B. C语言源程序 C. 高级语言程序 D. 机器语言源程序5. 十进制数126其对应的十六进制可表示为( )。 A8F B8E CFE D. 7E6. 十进制数89.75其对应的二进制可表示为( ). A.10001001.01110101 B1001001.10 C.1011001.11 D.1001001.117. 二进制数110010010对应的十六进制数可表示为( ) A.192H BC90H C 1A2H D. CA0H8. 二进制数110110110对应的十六进制数可表示为( )。 A 1

17、D3H B， 1B6H C DBOH D. 666H9. -3的补码是( )。 A 10000011 B. 11111100 C11111110 D 11111101思 考 题10. CPU主要的组成部部分为( )。 A运算器，控制器 B加法器，寄存器 C. 运算器,寄存器 D. 运算器，指令译码器11. INTEL 8051 CPU是( )位的单片机。 A 16 B4 C8 D.准16位12. 对于INTEL 8031来说，/EA脚总是( ) A.接地 B.接电源 C. 悬空 D.不用13. 在单片机中，通常将一些中间计算结果放在( ）中 A.累加器 B控制器 C. 程序存储器 D.数据存储

18、器14. 程序计数器PC用来( )。 A存放指令 B存放正在执行的指令地址 C. 存放下一条的指令地址 D存放上一条的指令地址思 考 题15. 指令和程序是以( )形式存放在程序存储器中。 A. 源程序 B. 汇编程序 C. 二进制编码 DBCD码16. 单片机应用程序一般存放在( )中。 A. RAM BROM C. 寄存器 DCPU17. 单片机上电后或复但后，工作寄存器R0是在( )。 A. 0区00H单元 B0区01H单元 C. 1区09H单元 DSFR18. 进位标志CY在( )中。 A. 累加器A B算术逻辑运算部件ALU C程序状态字寄存器PSW D. DPDR19. 单片机8051的XTALl和XTAL2引脚是（ ）引脚 A. 外接定时器 B外接串行口 C. 外接中断 D.外接晶振思