单片机基础知识及最小系统资料

1、系统总线（System Bus） 总线（Bus）:就是将多个装置或部件连接起来并传送信息的公共(gnggng)通道。总线实际上是一组传输信号的线路。系统总线:一般分为三种类型，即地址总线、数据总线和控制总线，有时也称为三大总线。（1）地址总线(Address Bus简称AB) 传输CPU发出的地址信息，选择需要访问的存贮单元和IO接口电路。 地址总线是单向的，只能由CPU向外传送地址信息。共四十页（2）数据总线(Data Bus简称DB) 用来(yn li)在微处理器和存贮器以及输入输出（I/O）接口之间传送数据，如从存贮器中取数据到CPU，把运算结果从CPU送到外部输出设备等。 数据总线是双

2、向的，即数据可从CPU传出，也可以从外部送入CPU。共四十页（3）控制总线(zn xin)(Control Bus简称CB) 可以是CPU的控制信号或状态信号送往外界，也可以是外部设备的请求信号或联络信号输入到CPU。对于每一条具体的控制线，信号的传送方向则是固定的，个别信号线还兼有双向功能。 系统总线是传送信息(xnx)的通道，非常繁忙。其使用特点如下： 在某一时刻，只能由一个总线主控设备控制总线，其它总线主控设备必须放弃总线的控制权。 在连接系统总线的各个设备中，同时只能有一个发送者向总线发送信号，但可以从总线上同时获取信号。 共四十页存储器（Memory） 存储器就是存放程序和数据的部件

3、。有了存储器，计算机才能进行程序的运行和数据的处理。 微机上的存储器分为(fn wi)“主存”和“辅存”两类，当前它们主要由半导体存储器和磁盘、光盘存储器等分别构成。 比较： （1）半导体存储器造价高、速度快、但容量小，主要用来存放当前正在运行的程序和正在待处理的数据；磁盘、光盘造价低、容量大、信息可长期保存，但速度慢，主要用来存放暂不运行的程序和暂不处理的数据。 （2）半导体存储器被安排在机内的电路板上，CPU可以通过总线直接存取，因而也称“内存”； 磁盘、光盘被安装在主机箱内或主机箱外，CPU通过I/O接口进行存取，所以也称“外存”。共四十页 半导体存储器分为“只读存储器”ROM （Rea

4、d Only Memory）和“随机存取存储器”RAM（Random Access Memory）。 ROM只允许只读操作，即在正常工作(gngzu)时只能读取其中的信息；RAM可进行读写操作，除读出外也可写入，所以又称为“读写存储器”。 一般的RAM在断电后原存放信息将会丢失，而ROM中的信息可在断电后长期保存。共四十页I/O设备(shbi)和I/O接口 I/O设备:是指微机上配备的输入输出设备，也称外部设备或外围设备（简称外设），其功能是为微机提供(tgng)具体的输入输出手段。 微机配置的常见I/O设备： 键盘、显示器、鼠标器、打印机、绘图仪、扫描仪磁盘驱动器等。 I/O接口：匹配外设与

5、CPU的工作速度、完成信号变换、数据缓冲和CPU联络等工作。 在微机系统中，较复杂的I/O接口电路一般都被做在电路插板上，这种电路插板又被称为“卡”（Card），只要将它们插入总线插槽(I/O通道)就等于将它们连到了系统总线。共四十页单片机的硬件(yn jin)结构 单片机的内部结构单片机存储器组织片外总线和复位(f wi)单片机的基本I/O端口共四十页单片机的内部结构 单片机的基本(jbn)组成震荡(zhndng)器和时序OSC程序存储器 4KB ROM数据存储器 128B RAM 2x16位 定时/计数器64KB总线扩展控制器I/O接口全双工串行口8051CPU外部时钟源外部事件计数外中断

6、内中断控制并行口串行通信共四十页单片机基本特征8 位的 CPU， 片内有振荡器和时钟电路片内有 128/256字节 RAM片内有 0K/4K/8K字节 程序存储器ROM可寻址片外 64K字节 数据(shj)存储器RAM可寻址片外 64K字节 程序存储器ROM片内 21个 特殊功能寄存器（SFR）4个8位 的并行I/O口（P0-P3）1个 全双工串行口（SIO/UART）2个16位 定时器/计数器（TIMER/COUNTER）可处理 5个中断源，两级中断优先级内置1个布尔处理器和1个布尔累加器共四十页单片机CPU结构(jigu)CPU是单片机的核心，是计算机的控制和指挥中心，80C51内部CPU

7、是一个字长为8位二进制的中央处理单元，即它对数据的处理是按字节为单位进行的。80C51内部CPU是由运算器（ALU）、布尔处理器和控制器（定时控制部件等）两部分(b fen)电路组成。共四十页（1）运算器（ALU）ALU可以对4位、8位、16位数据(shj)进行算术运算和逻辑运算，并能完成数据(shj)传送、移位、判断和程序转移等操作。（2）控制器控制器是用来(yn li)控制计算机工作的部件。它包括程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、堆栈指示器SP、数据指针DPTR、时钟发生器和定时控制逻辑等。共四十页80C51的时钟(shzhng)与时序单片机的工作工程是：取指令(zhlng)

8、、译码、执行指令(zhlng)，一步步地完成各种指令规定的功能。各指令的操作顺序在时间上有严格的次序，这种操作的时间顺序称为时序。单片机的时钟信号用来为单片机芯片内部各种操作提供时间基准。共四十页 80C51单片机指令(zhlng)的取指和执行的时序共四十页80C51存储器组织(zzh)数据存储器RAM（Random Access Memory）程序(chngx)存储器ROM（Read Only Memory）闪速存储器Flash MemoryEPROMErasable Programmable ROMEEPROM/E2PROMElectrical Erasable Programmable

9、ROM按字节寻址：每个字节(8个位)占一个地址按位寻址：有的存储器每一个位就有一个地址共四十页8051存储器空间(kngjin)配置如图所示共四十页（1）程序存储器地址(dzh)空间8031内部没有片内ROM存储器，8051/8751有4KB片内ROM/EPROM存储器，地址范围为0000HFFFFH。无论8031还是8051/8751，都可外接外部ROM。但片内外之和不能超过64KB。EA接+5V高电平，则机器使用片内4KB ROM； 若EA接地(jid)，则机器自动使用片外ROM。共四十页（2）数据(shj)存储器地址空间 80C51的RAM存储器有片内和片外之分：片内RAM 128字节(

10、z ji)（00H7FH）片外RAM共有64K字节（0000HFFFFH）80C51 RAM的实际存储容量是超过64KB的，片内、外的0000H00FFH是重叠的。共四十页80C51单片机的片外总线(zn xin)与复位I/O引脚（48=32条）8051共有(n yu)四个并行端口，每个端口有8条引脚线，用于传送数据、地址。P0.0P0.7:8位数据口和输出低8位地址复用口 (复用时是双向口；不复用时也是准双向口) P1.0P1.7: 通用I/O口（准双向口） P2.0P2.7: 输出高8位地址（用于寻址时是输出口；不寻址时是准双向口） P3.0P3.7: 具有特定的第二功能（准双向口）注意：

11、在不外扩ROM/RAM时，P0P3均可作通用I/O口使用，而且都是准双向I/O口！共四十页80C51双列直插式封装和引脚分配(fnpi)80C51单片机40脚Vcc, GND 2XTAL1, XTAL2 2RST/Vp 1EA/Vpp 1ALE/PROG 1PSEN 1P0.0P0.7 8 P1.0P1.7 8 P2.0P2.7 8 P3.0P3.7 8返回(fnhu)共四十页控制(kngzh)引脚（4条）ALE/PROG: 地址锁存允许控制端。 EA/Vpp: 寻址外部ROM控制端。低有效片内有ROM时 应当接高电平。PSEN：选通外部ROM的读(OE)控制端。 低电平有效RESET: 复位

12、端 正脉冲有效（宽度8 mS）时钟引脚（2条）XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端电源引脚（2条）Vcc, VSS: 电源端共四十页80C51单片机的引脚（电源(dinyun)、晶振端）VCC, VSS: 正电源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V)不同 的单片机可以(ky)允许不同的工作电压，不同 的单片机表现出的功耗也不同。XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入/输出端共四十页80C51单片机的时序(sh x)CPU总是(zn sh)按照一定的时钟节拍与时序工作：振荡周期/时钟周期： Tc=晶振频率fosc（或外加频率）的倒数状态周期：Ts=2个时钟周期(Tc)（很

13、少用到此概念）机器周期：Tm=6个状态周期(Ts)=12个振荡周期(Tc)指令周期: Ti:执行一条指令所需的机器周期(Tm)数牢牢记住：1个振荡周期 = 晶振频率fosc的倒数； 1个机器周期 = 12个振荡周期； 1个指令周期 = 1、2、4个机器周期 共四十页80C51单片机的周期(zhuq)示例 以AT89S52为例：12MHz 的晶振振荡周期(zhuq)/时钟周期(zhuq)：1/12MHz=1/12uS=0.0833uS状态周期：1/6uS=1.167uS机器周期：1uS指令周期: 14uS共四十页80C51单片机的引脚（复位(f wi)端）VCC；VSS : 电源端 （+5V；地

14、线)XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端RST/VPD: 复位端（高电平有效，宽度两个机器(j q)周期）共四十页80C51的复位(f wi)复位是使单片机的CPU或系统中的其它部件(bjin)处于某一确定的初始状态，并从这一状态开始工作。当在8051的RST引脚输入高电平并保持2个机器周期，单片机就执行复位操作。共四十页80C51单片机的引脚（EA端）VCC VSS : 电源端 （+5V；地线)XTAL1 XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端RST/VPD: 复位端（高电平有效，宽度两个(lin )机器周期）EA/Vpp: 寻址外部ROM控制端/编程电源输入端。片内无ROM

15、时必须接地;片内有ROM时应当接高电平;对片内ROM编程时编程正电源加到此端。共四十页80C51单片机的引脚（ALE端）VCC VSS : 电源端 （+5V；地线)XTAL1 XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端RST/VPD: 复位端（高电平有效，宽度两个机器周期）EA/Vpp: 寻址外部(wib)ROM控制端/编程电源输入端。ALE/PROG: 地址锁存允许/编程脉冲输入端。 P0口寻址外部低8位地址时接外部锁存器 G端； ALE端平时会输出周期正脉冲：f fosc/6 ； 对片内ROM编程时编程脉冲由此端加入。 共四十页总线(zn xin)一般(ybn)情况下，微机的CPU的外部都有单

16、独的地址总线、数据总线和控制总线。而单片机由于引脚数量的限制，数据线和地址线是复用的，并与I/O口线兼用。8051的40条引脚，除电源、晶振接入和通用I/O端口外，其余引脚都是为系统扩展而设置的。地 址锁存器地址线数据线控制线P2P0PSENALERDWR8051片外总线配置图共四十页地址总线P2口提供高8位地址A8 - A15，P0口经地址锁存器提供低8位地址A7 -A0 。共16位地址，外部(wib)寻址空间为64K。数据总线P0口提供数据总线D7 -D0 。P0口是分时复用线，它既输送低8位地址(dzh)信息（经地址(dzh)锁存器锁存），又要传送数据信息。控制总线主要由ALE、PSEN

17、、WR、RD组成，其中WR、RD是P3口的第二功能。共四十页4 80C51单片机I/O端口 I/O端口又称为I/O接口，也叫I/O通道或通路。I/O端口是80C51单片机对外部实现控制和信息交换的必经之路，用于信息的传送(chun sn)。 I/O端口有并行和串行之分，串行I/O端口一次只能传送一位二进制信息，并行I/O端口一次可传送一组二进制信息。共四十页（1）并行(bngxng)I/O端口 8051有4个8位并行I/O端口，称为P0、P1、P2和P3，每个端口有8条I/O线。 每个端口内部都有一个8位数据(shj)输出锁存器和一个8位数据(shj)输入缓冲器，作输出时数据(shj)可以锁存

18、，作输入时数据(shj)可以缓冲。 下面分别对各端口结构加以说明。共四十页I/O端口结构(jigu)（P0口）P0.0P0.7: 双向I/O （内置场效应管上拉） 寻址外部程序存储器时分时作为双向8位数据(shj)口和输出低8位地址复用口；不接外部程序存储器时可作为8位准双向I/O口使用。共四十页P1.0P1.7: 准双向I/O口（内置了上拉电阻） 输出时一切照常(zhochng)，仅在作输入口用时要先对其 写“1”。读锁存器I/O端口结构(jigu)（P1口）共四十页I/O端口结构(jigu)（P2口）P2.0P2.7: 双向I/O （内置了上拉电阻） 寻址外部(wib)程序存储器时输出高8位地址；不接外部程序存储器时可作为8位准双向I/O口使用。共四十页I/O端口结构(jigu)（P3口）P3.0P3.7: 双功能口（内置了上拉电阻） 它具有特定的第二(d