单片机二张学习教案

1、会计学1单片机二张单片机二张(r zhn)第一页，共47页。P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST/VPD9RXD P3.010TXD P3.111INT0 P3.212INT1 P3.313T0 P3.414T1 P3.515WR P3.616RD P3.717XTAL218XTAL119VSS20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC40

2、8031 8051 8751 单片机的外特性单片机的外特性(txng)一、电源一、电源(dinyun)：2个个 Vcc（40） Vss（20）二、时钟：二、时钟： 2个个 XTAL1（19） XTAL2（18）三、控制信号：三、控制信号：4个个 RST/VPD ALE/PROG PSEN EA/Vpp四、输入输出（四、输入输出（I/O）：）：32个个 P0：8个个 P1：8个个 P2：8个个 P3：8个个第1页/共46页第二页，共47页。一、电源引脚一、电源引脚 Vss 和和VccVcc（40）：正常工作电压）：正常工作电压 +5VVss（20）：电源地）：电源地 GND 注意：把注意：把22

3、0V电源转换为电源转换为5V的问题的问题二、时钟电路二、时钟电路(dinl)引脚引脚 XTAL1（19） XTAL2（18）8051芯片内部有一个高增益的反相放大器，用于构成振荡器。芯片内部有一个高增益的反相放大器，用于构成振荡器。 XTAL1是反向放大器的输入端是反向放大器的输入端 XTAL2是输出端是输出端1、两种方式、两种方式(fngsh)第2页/共46页第三页，共47页。XTAL1XTAL2MCS-51C1C2CYSXTAL2XTAL1MCS-51+5VVSS外部外部(wib)时钟源时钟源图图1 内部内部(nib)振荡方式振荡方式 图图2 外部外部(wib)振荡方式振荡方式时钟电路引脚

4、连接两种方式时钟电路引脚连接两种方式第3页/共46页第四页，共47页。P1P2S1P2振荡周期振荡周期状态状态(zhungti)周期周期机器机器(j q)周期周期机器机器(j q)周期周期指令周期指令周期XTAL2(OSC)S2S3S4S5S6S1S2S4S5S3S6P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P2P2P2P2P2P2P2P2P2P22 2、四个周期、四个周期第4页/共46页第五页，共47页。思考：若思考：若MCS-51单片机外接晶振为单片机外接晶振为12MHz时，则时，则单片机的四个周期单片机的四个周期(zhuq)的具体值为多少？的具体值为多少？ 第5页/共46页第六页，共4

5、7页。三、三、I/O引脚引脚 ：32个个1、P0口可做输入输出口使用，也可做地址口可做输入输出口使用，也可做地址/数据总线使用；数据总线使用；2、P1口可做输入输出口；口可做输入输出口；3、P2口可做输入输出口使用，也可做地址总线高口可做输入输出口使用，也可做地址总线高8位使用；位使用；4、P3口可做输入输出口使用口可做输入输出口使用,且具有且具有(jyu)第第2功能。功能。引脚引脚第二功能第二功能信号名称信号名称P3.0 RXD串行数据接收串行数据接收P3.1 TXD 串行数据发送串行数据发送P3.2 外部中断外部中断0申请申请P3.3 外部中断外部中断1申请申请P3.4 T0定时定时/计数

6、器计数器0的外部输入的外部输入P3.5 T1定时定时/计数器计数器1的外部输入的外部输入P3.6 外部外部RAM写选通写选通P3.7 外部外部RAM读选通读选通0INT1INTWRRD第6页/共46页第七页，共47页。 22F C1 RST R1 1K+5V803180518751（a）上电复位电路）上电复位电路22F C1 RST+5VR2200803180518751（b）按键加上电复位）按键加上电复位 电路电路 R11K第7页/共46页第八页，共47页。单片机复位后特殊(tsh)功能寄存器的状态特殊功能寄特殊功能寄存器存器初始状态初始状态特殊功能寄存器特殊功能寄存器初始状态初始状态A00

7、HTMOD00HB00HTCON00HPSW00HTH000HSP07HTL000HDPL00HTH100HDPH00HTL100HP0P3FFHSBUFBIP00000BSCON00HIE000000BPCON0B第8页/共46页第九页，共47页。2、ALE/PROG（30）：）：（1）第一功能：地址锁存容许信号端）第一功能：地址锁存容许信号端（2）第二）第二(d r)功能：编程脉冲输入端功能：编程脉冲输入端 当当8051上电正常工作后，上电正常工作后，ALE引脚不断向外引脚不断向外输出正脉冲输出正脉冲(michng)信号，信号， 此频率为振荡频率此频率为振荡频率的的1/6 。4、EA/VP

8、P：（1）第一功能）第一功能: 内外程序存储器选择输出内外程序存储器选择输出（2）第二功能：编程电压输入端）第二功能：编程电压输入端第9页/共46页第十页，共47页。单片机单片机 P0 ALEPSEN指令指令(zhlng)A07OE程序程序(chngx)存储器存储器Di Qi G地址地址锁存器锁存器 P2 A8nEA第10页/共46页第十一页，共47页。单片机单片机 P0ALE（WR）D07A07OE数据数据(shj)存储器存储器Di Qi G地址地址(dzh)锁存器锁存器 P2 A8nWE（RD）第11页/共46页第十二页，共47页。8051/8751最小应用最小应用(yngyng)系统系统

9、+5V+5V+5V+5VP1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST/VPD9RXD P3.010TXD P3.111INT0 P3.212INT1 P3.313T0 P3.414T1 P3.515WR P3.616RD P3.717XTAL218XTAL119VSS20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EA/VPP31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC408031 8051 8751五、单片

10、机最小系统五、单片机最小系统(xtng)+5V第12页/共46页第十三页，共47页。+5V+5V8051/8751最小应用最小应用(yngyng)系统系统+5V+5V+5V+5VP1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST/VPD9RXD P3.010TXD P3.111INT0 P3.212INT1 P3.313T0 P3.414T1 P3.515WR P3.616RD P3.717XTAL218XTAL119VSS20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSEN29ALE/PROG30EA

11、/VPP31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039VCC408031 8051 8751 +5V ORG 0000H D1:JB P1.6, LOOP SJMP LOOP1 LOOP1:SJMP D1 END 第13页/共46页第十四页，共47页。8031单片机最小系统单片机最小系统(xtng)第14页/共46页第十五页，共47页。+5V +5V第15页/共46页第十六页，共47页。P PP PP PP PP PP PP PP PP PP PP PP PP PP PP PP PPSENPSENEAEAALEALERESETRESET80

12、3180318051805187518751P PP PP PP PP PP PP PP PP PP PP PP PP PP PP PP PALEALEA A1515A A1414A A1313A A1212A A1111A A1010A A9 9A A8 8A A7 7A A6 6A A5 5A A4 4A A3 3A A2 2A A1 1A A0 0D D7 7D D6 6D D5 5D D4 4D D3 3D D2 2D D1 1D D0 0G G锁锁存存器器 数数据据总总线线(DB)(DB) 地地址址总总线线(AB)(AB) 控控制制总总线线(CB)(CB)第16页/共46页第十七页，

13、共47页。 频率频率(pnl)(pnl)基准源基准源 计数计数(j sh)(j sh)脉冲脉冲 内部内部(nib)(nib)总线总线 中断中断 中断中断 控制控制 并行并行I/O口口 串行输入串行输入输出输出 单片机的内部结构单片机的内部结构振荡器及定振荡器及定时电路时电路4K程序存储器程序存储器128B数据存储数据存储器器8051CPU64K字节总字节总线扩展控制线扩展控制可编程可编程I/O口口可编程可编程串行口串行口2个个16位定时器位定时器/计数器计数器第17页/共46页第十八页，共47页。单片机的内部结构单片机的内部结构第18页/共46页第十九页，共47页。2.2.1 中央处理器中央处

14、理器 CPUCPU=运算器运算器+控制器控制器一、运算器一、运算器1 1、功能：算术、逻辑、位处理、功能：算术、逻辑、位处理2 2、组成：、组成： 算术逻辑运算单元算术逻辑运算单元(dnyun)ALU (dnyun)ALU 累加器累加器ACC ACC 寄存器寄存器B B 暂存器暂存器TMPTMP 程序状态寄存器程序状态寄存器PSW PSW l算术算术(sunsh)运算运算l逻辑运算逻辑运算l位操作位操作l存放一个操作数存放一个操作数l存放运算存放运算(yn sun)结果结果l传送数据传送数据第19页/共46页第二十页，共47页。CYACF0RS1RS0OV/PD0HCY：进借位标志：进借位标志

15、(biozh)；AC：辅助进借位标志：辅助进借位标志(biozh)； F0：用户标志：用户标志(biozh)； RS1、RS0：工作寄存器组选择：工作寄存器组选择;OV：溢出位；：溢出位；P: 奇偶位。奇偶位。RS1 RS0选择工作寄存器组选择工作寄存器组0 00组（组（00H07H）0 11组（组（08H0FH）1 02组（组（10H17H）1 13组（组（18H1FH）工作(gngzu)寄存器组选择控制表第20页/共46页第二十一页，共47页。二、控制器二、控制器2 2、组成：、组成： 程序计数器程序计数器PCPC PC PC加加1 1寄存器寄存器 指令指令(zhlng)(zhlng)寄存

16、器寄存器 指令指令(zhlng)(zhlng)译码器译码器 数据指针数据指针DPTRDPTR 堆栈指针堆栈指针SPSP 缓冲器以及定时与控制电路缓冲器以及定时与控制电路1、功能：识别指令，控制(kngzh)及协调单片机各功能部件工作。第21页/共46页第二十二页，共47页。单片机执行单片机执行(zhxng)指令的工作指令的工作过程过程程序程序(chngx)(chngx)计数器计数器PCPC的工的工作过程作过程(PC)ROM指令寄存器指令寄存器指令指令(zhlng)译码器译码器定时控制电路定时控制电路各功能部件各功能部件地址地址指令指令结果结果定时信号定时信号控制信号控制信号（PC）ROM（PC

17、）+1PCPC的内容：下一条要执行的指令在程序存储器中的地址的内容：下一条要执行的指令在程序存储器中的地址第22页/共46页第二十三页，共47页。2.2.2 存储器结构存储器结构(jigu)v普林斯顿结构：程序和数据普林斯顿结构：程序和数据(shj)共用一个存储器逻辑空间，共用一个存储器逻辑空间，统统 v 一编址。一编址。一、存储器配置一、存储器配置(pizh)方式方式l哈佛结构：哈佛结构：程序和数据分开，独立编址程序和数据分开，独立编址0000H程序存储器空间程序存储器空间0001H0FFFH0000H0001H0FFFH数据存储器空间数据存储器空间0000H0001H一个存储器空间一个存储

18、器空间1001H程序存储器程序存储器数据存储器数据存储器普林斯顿结构普林斯顿结构第23页/共46页第二十四页，共47页。1、程序、程序(chngx)存储器存储器2、数据存储器、数据存储器二、存储器的分类二、存储器的分类(fn li)片内程序片内程序(chngx)存储器存储器片片外外程序存储器程序存储器片片内内数据存储器数据存储器片片外外数据存储器数据存储器第24页/共46页第二十五页，共47页。三、程序存储器三、程序存储器1、作用：存储应用程序的机器码、表格常数、作用：存储应用程序的机器码、表格常数2、如何选择片内片外的程序存储器？、如何选择片内片外的程序存储器？3、系统、系统(xtng)保留

19、保留ROM地址（特殊存储单地址（特殊存储单元）元）0000H0000H：启动：启动(qdng)(qdng)地址地址0003H0003H：外部中断：外部中断0 0的中断服务的中断服务(fw)(fw)入口地址入口地址000BH000BH：定时：定时/ /计数器计数器0 0溢出中断入口地址溢出中断入口地址0013H0013H：外部中断：外部中断1 1的中断服务的中断服务(fw)(fw)入口地址入口地址001BH001BH：定时：定时/ /计数器计数器1 1溢出中断入口地址溢出中断入口地址0023H0023H：串行口中断服务：串行口中断服务(fw)(fw)程序入口地址程序入口地址第25页/共46页第二

20、十六页，共47页。四、数据四、数据(shj)存储存储器器1、作用：存放运算的中间结果、数据暂存、缓冲、作用：存放运算的中间结果、数据暂存、缓冲2、片外数据存储器：、片外数据存储器：64K3、片内数据存储器：、片内数据存储器： 地址地址(dzh)范围：范围：00H7FH 80HFFH第26页/共46页第二十七页，共47页。字节字节(z ji)地址地址位位 地地 址址 2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20HD7D6D5D4D3D2D1D07FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H77H76H75H74H73H72H71H70H6FH6

21、EH6DH6CH6BH6AH69H68H67H66H65H64H63H62H61H60H5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H57H56H55H54H53H52H51H50H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H47H46H45H44H43H42H41H40H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H37H36H35H34H33H32H31H30H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H17H16H15H14H13H12H11H10H0FH0EH0DH0CH0BH0

22、AH09H08H07H06H05H04H03H02H01H00H片内片内RAMRAM位寻址区的位地址位寻址区的位地址(dzh)(dzh)第27页/共46页第二十八页，共47页。特殊特殊(tsh)(tsh)功能寄存器功能寄存器SFRSFR第28页/共46页第二十九页，共47页。总结：位地址总结：位地址(dzh)(dzh)空间：空间：211211个个 内部内部RAMRAM：20H20H2FH 2FH 共共128128个个 SFR SFR：1111个共有个共有8383位位问题：低问题：低128128字节字节RAMRAM单元地址范围是单元地址范围是00H-7FH00H-7FH 位寻址区位寻址区1281

23、28位的位地址位的位地址 是是00H7FH00H7FH 如何如何(rh)(rh)区分是字节地址还是位地址？区分是字节地址还是位地址？ 位地址表示位地址表示(biosh)方法方法l 直接位地址直接位地址l 点操作符表示点操作符表示第29页/共46页第三十页，共47页。一、一、P0口口P0口做输入输出口使用口做输入输出口使用(shyng)2.2.3 输入输入(shr)/输出（输出（I/O) 端口端口QQDCP内内部部总总线线读读锁锁存存器器读读引引脚脚x . 0PCCV数数据据地地址址/控控制制锁存器锁存器MUX&G1G20第30页/共46页第三十一页，共47页。QQDCP内内部部总总线线读读锁锁

24、存存器器读读引引脚脚x . 0PCCV数数据据地地址址/控控制制锁存器锁存器MUX&G1G2P0口做地址口做地址(dzh)/数据总线使用数据总线使用1第31页/共46页第三十二页，共47页。P0口特点：口特点：（1）P0口既可作一般口既可作一般I/O口使用，又可作地址数据总线使口使用，又可作地址数据总线使用用（2）P0作输入口时，要先写入作输入口时，要先写入1 。是一双向口。是一双向口。（3）P0口作输出口时，输出级属开漏电路，必须外接上拉口作输出口时，输出级属开漏电路，必须外接上拉电阻电阻（4）可位寻址，也可按字节）可位寻址，也可按字节(z ji)寻址寻址（5）可驱动）可驱动8个个TTL负载

25、。负载。 第32页/共46页第三十三页，共47页。二、二、 P1口口读锁存器读锁存器内部内部(nib)(nib)总线总线读引脚读引脚D DCLCLQ Q锁存器锁存器VccVccP1P1口特点：口特点：（1 1）可按字节寻址，也可按位寻址）可按字节寻址，也可按位寻址（2 2）作）作I / OI / O输入口时：是一准输入口时：是一准(yzhn)(yzhn)双向口，不双向口，不是开漏输出。是开漏输出。 第33页/共46页第三十四页，共47页。三、三、P2P2口口 D DC CL LQ Q. .锁锁存存 器器M MU UX XP P2 2. .X X引引脚脚地地址址控控制制读锁存器读锁存器内部内部(

26、nib)(nib)总线总线读引脚读引脚VccVccP2口做输入输出口使用口做输入输出口使用(shyng)第34页/共46页第三十五页，共47页。D DC CL LQ Q. .锁锁存存器器M MU UX XP P2 2. .X X引引脚脚地地址址控控制制读锁存器读锁存器内部内部(nib)(nib)总线总线读引脚读引脚VccVccP2口做地址口做地址(dzh)线使用线使用第35页/共46页第三十六页，共47页。P2口特点：口特点：（1）P2口作为通用口作为通用I / O，为准双向口。，为准双向口。（2）从）从P2口输入数据时，先向锁存器写口输入数据时，先向锁存器写“1”。（3) P2口作输出口使用

27、时，无需口作输出口使用时，无需(wx)外加外加上拉电阻。上拉电阻。（4）若外接）若外接ROM,由于访问片外由于访问片外ROM的取指的取指操作，操作，P2口口 需要不断送出高位地址，此时需要不断送出高位地址，此时P2口不宜再口不宜再作作I/O 口使用。口使用。第36页/共46页第三十七页，共47页。四、四、P3P3口口读读锁锁存存器器内内部部总总线线读读引引脚脚D DC CL LQ Q锁锁存存器器P P3 3. .X X第第二二输输出出功功能能第第二二 输输入入功功能能VccVcc第37页/共46页第三十八页，共47页。口线口线特殊功能特殊功能信号名称信号名称P3.0RXD串行输入口串行输入口P

28、3.1TXD串行输出口串行输出口P3.2INT0外部中断外部中断0输入口输入口P3.3INT1外部中断外部中断1输入口输入口P3.4T0定时器定时器0外部输入口外部输入口P3.5T1定时器定时器1外部输入口外部输入口P3.6WR写选通输出口写选通输出口P3.7RD读选通输出口读选通输出口第38页/共46页第三十九页，共47页。P3口特点：口特点：（1）作通用）作通用I / O时，时，“第二输出功能第二输出功能”应保持高电平，应保持高电平，（2）工作于第二功能时，该位锁存器应置）工作于第二功能时，该位锁存器应置1，（3）作输入口时，输出锁存器和选择输出功能端都应）作输入口时，输出锁存器和选择输出

29、功能端都应 置置1（4）第二功能专用输入，取自输入通道）第二功能专用输入，取自输入通道(tngdo)第一缓第一缓冲器冲器 （G1）输出端，通用输入信号取自）输出端，通用输入信号取自“读引脚读引脚”。 第39页/共46页第四十页，共47页。MCS51单片机取指、执行(zhxng)时序 2.2.4 时序时序(sh x)S1S1S2S2S6S6S3S3S5S5S4S4S1S1S2S2S6S6S3S3S5S5S4S4S1S1S2S2S6S6S3S3S5S5S4S4S1S1S2S2S6S6S3S3S5S5S4S4S1S1S2S2S3S3S4S4S5S5S6S6S1S1S2S2S3S3S4S4S5S5S6

30、S6S1S1P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2振荡器振荡器ALEALE再读下一个操作码再读下一个操作码S1S1S2S2S6S6S3S3S5S5S4S4S1S1S2S2S6S6S3S3S5S5S4S4（a a）单字节单周期指令，如）单字节单周期指令，如INCINC读操作码读操作码读操作码读操作码读第二字节读第二字节读下一个操作码读下一个操作码（b b）双字节单周期指令，如）双字节单周期指令，如

31、ADD AADD A，#DATA#DATA读操作码读操作码读下一个读下一个(y )(y )操作码（丢弃）操作码（丢弃）（c c）单字节双周期指令，如）单字节双周期指令，如INC DPTRINC DPTR读操作码读操作码读下一个操作码（丢弃）读下一个操作码（丢弃）无取指，无无取指，无ALEALE无取指无取指读下一个操作码读下一个操作码读下一个操作码读下一个操作码访问外部存储器访问外部存储器地址地址数据数据（d d）单字节双周期指令，如）单字节双周期指令，如MOVXMOVX第40页/共46页第四十一页，共47页。通道通道0驱动器驱动器通道通道2驱动器驱动器RAM地址地址锁存器锁存器RAM通道通道0

32、锁锁存器存器通 道通 道 2 锁锁存器存器ROM/EPROMB寄存器寄存器程序地址寄存器程序地址寄存器缓冲器缓冲器PC递增器递增器程序计数器程序计数器PC驱动器驱动器DPTR指针指针VCCGNDP1.0P1.7堆栈指针堆栈指针SPACCTMP2PSW通道通道3锁存器锁存器通道通道1锁存器锁存器通道通道1驱动器驱动器通道通道3驱动器驱动器TMP1SCON TMODPCONTCONTL0TH1TH0TL1IESBUF(TX/RX)IP中断、串行口和定时器逻辑中断、串行口和定时器逻辑振荡器振荡器P3.0P3.7RSTALEPSENXTAL2XTAL1ALU(+5V)指指令令寄寄存存器器定时定时和和控制控制逻辑逻辑指指令令译译码码器器MCS-51片内总体结构框图片内总体结构框图EA返回(fnhu)第41页/共46页第四十二页，共47页。通道通道0驱动器驱动器通道通道2驱动器驱动器RAM地址地址锁存器锁存器RAM通道通道0锁锁存器存器通 道通 道 2 锁锁存器存器ROM/EPROMB寄存器寄存器程序地址寄存器程序地址寄存器缓冲器缓冲器PC递增器递增器程序计数器程序计数器PC驱动器驱动器DPTR指针指针VCCGNDP1.0P1.7堆栈指针堆栈指针SPACCTMP2PSW通道通道3锁存器锁存器通道通道1锁存器锁存器通道通道1驱动器驱动器通道通道3驱动器驱动器T