单片机最小系统概念

1、单片机最小系统概念第1页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二主要内容:1、最小系统构成的彩灯控制系统2、彩灯控制程序3、仿真器和实验装置介绍及使用4、最小系统内部资源5、最小系统外部构成第2页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二1、最小系统构成的彩灯控制器 单片机最小应用系统主要由单片机芯片、晶振和复位电路、开关输入电路及输出显示电路四部分构成，缺一不可，具体见下图。1）、单片机最小系统部分2）、彩灯控制器部分第3页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二第4页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二 图中单片机的P1口连接八个位

2、的拨码开关S1S8，作为输入电路；P0口接8个LED发光二极管LD1LD8，作为输出显示。（ P口的概念）对于输入电路： S1S4用来控制LED亮的个数。 S5S8用来控制LED的切换速度。S5最快，S8最慢。概念：高低电平、逻辑1/0、输入/出第5页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二2、彩灯控制程序（汇编等概念）MAIN: MOV P1,#0FFH NOP MOV A,P1 CPL A ANL A,#0FHLP1: MOV P0,A RL A JNB P1.7,YSHI1 JNB P1.6,YSHI2 JNB P1.5,YSHI3 JNB P1.4,YSHI4 SJMP

3、MAIN 第6页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二YSHI1: MOV R7,#40HYSH12: MOV R6,#0FFHYSH13: MOV R5,#0FFHYSH14: NOP NOP NOP DJNZ R5,YSH14 DJNZ R6,YSH13 DJNZ R7,YSH12 SJMP LP1YSHI2: MOV R7,#10HYSH22: MOV R6,#0FFHYSH23: MOV R5,#0FFHYSH24: NOP NOP NOP 第7页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二DJNZ R5,YSH24 DJNZ R6,YSH23 DJNZ R7

4、,YSH22 SJMP LP1YSHI3: MOV R7,#04HYSH32: MOV R6,#0FFHYSH33: MOV R5,#0FFHYSH34: NOP NOP NOP DJNZ R5,YSH34 DJNZ R6,YSH33 DJNZ R7,YSH32 SJMP LP1第8页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二YSHI4: MOV R7,#01HYSH42: MOV R6,#0FFHYSH43: MOV R5,#0FFHYSH44: NOP NOP NOP DJNZ R5,YSH44 DJNZ R6,YSH43 DJNZ R7,YSH42 SJMP LP1 END第

5、9页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二3、程序中涉及的相关知识1）、指令的相关概念指令、指令的一般格式、指令系统2）、部分指令的寻址方式立即寻址、寄存器寻址、I/O操作3）、指令功能的理解 MOV DJNZ JNB NOP SJMP4）、程序结构简介第10页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二4、仿真器和实验装置介绍及使用1）、仿真器的认识和连接 伟福H51/L仿真器、H8X5X仿真头、直流电源、通信电缆。2）、实验装置的认识和连接 自主开发的实验箱、多路稳压电源、数据线3）、仿真软件的认识和简单使用第11页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，

6、星期二5、最小系统内部存储资源 内部资源包括：程序存储器ROM、数据存储器RAM、特殊功能寄存器。 数据存储器有两种：片内RAM和片外RAM。概念：地址（线）、字节、单元、译码、第12页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二1）、程序存储器（1）、程序存储器的概念、特点（2）、8C051单片机程序存储器地址空间第13页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二2）、数据存储器片内RAM 单片机的片内数据存储器共有128个字节，地址范围是00H7FH，分成工作寄存器区、可位寻址区、通用RAM区三部分，如图所示。 第14页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，

7、星期二工作寄存器区：地址范围在00H1FH的32个字节,可分成4个工作寄存器组，每组占8个字节。 第0组工作寄存器：地址范围为00H07H 第1组工作寄存器：地址范围为08H0FH 第2组工作寄存器：地址范围为10H17H 第3组工作寄存器：地址范围为18H1FH 每个工作寄存器组都有8个寄存器，它们分别称为R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7。但在程序运行时，只允许有一个工作寄存器组工作，把这组工作寄存器称为当前工作寄存器组。第15页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二位寻址区：片内RAM20H2FH地址范围共16个字节称位寻址区。该区的16个字节，既可作为一般的

8、RAM使用，进行字节操作，也可以对单元中的每一位进行位操作。16个字节共128位，每位有位地址，地址范围是00H07H。位寻址区中的每一位地址有两种表示形式：一是表中位地址形式，另一种是单元地址位序形式。通用RAM区：内RAM中,30H-7FH的80个单元只能以存储单元的形式来使用，没有其它规定或限制。第16页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二第17页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二3）、特殊功能寄存器 单片机内集成了一些常用的I/O接口电路，如并行I/O端口、串行口、定时器/计数器、中断控制器等，这些I/O接口单元电路内的寄存器也在CPU内部， 统称

9、为特殊功能寄存器(SFR)。 21个特殊功能寄存器,它们不连续地分布在地址为80H-FFH的128个字节的存储空间中。 在这21个SFR中，16进制的地址码尾数为0或8的11个单元均具有位寻址能力,有效的位地址共有82个。 第18页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二第19页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二第20页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二6、最小系统外部构成 外部构成包括：单片机引脚、复位电路和晶振电路。第21页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二1）、单片机引脚及P0-P3结构第22页，共32页，2022

10、年，5月20日，2点52分，星期二P0结构 1个输出锁存器，输出数据的锁存；2个三态输入缓冲器，分别用于锁存器和引脚数据的输入缓冲；1个多路开关MUX，它的一个输入来自锁存器，另一个输入是地址/数据信号的反相输出。在控制信号的的控制下能实现对锁存器输出端和地址/数据线之间的切换；由两只场效应管组成的输出驱动电路。第23页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二P0口的特点：P0口是一个双功能的端口：地址/数据分时复用口和通用I/O口；具有高电平、低电平和高阻抗3种状态的I/O端口称为双向I/O端口。P0口作地址/数据总线复用口时，相当于一个真正的双向I/O口。而用作通用I/O口时

11、，由于引脚上需要外接上拉电阻，端口不存在高阻（悬空）状态，此时P0口只是一个准双向口；为保证引脚上的信号能正确读入，在读入操作前应首先向锁存器写1；单片机复位后，锁存器自动被置1； 一般情况下，如果P0口已作为地址/数据复用口时，就不能再用作通用I/O口使用；P0口能驱动8个TTL负载。第24页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二(2)P1 结构 P1口是一个准双向口，作通用输入/输出口使用。 P1口的位电路结构：一个数据输出锁存器，用于输出数据的锁存； 两个三态输入缓冲器，BUF1用于读锁存器，BUF2用于读引脚；数据输出驱动电路，由场效应管VT和片内上拉电阻R组成。第25

12、页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二P1口的特点： P1口由于有内部上拉电阻，没有高阻抗输入状态，所以称为准双向口。作为输出口时，不需要再在片外拉接上拉电阻； P1口读引脚输入时，必须先向锁存器写入1，其原理与P0口相同； P1口能驱动4个TTL负载。第26页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二（3） P2口结构 一个数据输出锁存器，用于输出数据的锁存；两个三态输入缓冲器，BUF1用于读锁存器，BUF2用于读引脚；一个多路开关MUX，它的一个输入来自锁存器的Q端，另一个输入来自内部地址的高8位；数据输出驱动电路由非门M，场效应管VT和片内上拉电阻R组成。第

13、27页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二P2口的特点 P2口用作高8位地址输出线应用时，与P0口输出的低8位地址一起构成16位的地址总线，可以寻址64KB地址空间。 当P2口作高8位地址输出口时，其输出锁存器原锁存的内容保持不变。 作为通用I/O口使用时，P2口为准双向口，功能与P1口一样。 P2口能驱动4个TTL负载。第28页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二（3） P3口结构一个数据输出锁存器，用于输出数据的锁存；3个三态输入缓冲器，BUF1用于读锁存器，BUF2、BUF3用于读引脚和第二功能数据的缓冲输入；数据输出驱动电路，由与非门M，场效应管VT

14、和片内上拉电阻R组成。第29页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二2）、复位电路PC初始化为0000H，单片机从0单元执行程序。P0P3的端口被设置成FFH；堆栈指针SP设置成07H；串行口的SBUF无确定值；其它各专用寄存器均被设置成00H；片内RAM不受影响，上电后RAM中的内容随机。第30页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二3）、晶振电路时钟频率: 范围要求在1.2MHz12MHz之间。 一般从外部振荡器输入时钟信号。机器周期: 完成一个基本操作所需要的时间。 一个机器周期由12个时钟周期组成。指令周期: 一条指令的执行时间。 以机器周期为单位：单周期、双周期和四周期指令。思考题：设应用单片机晶振频率为12MHz，问机器周期为多少？指令周期分别为多少？XTAL1 单片机 XTAL2 第31页，共32页，2022年，5月20日，2点52分，星期二 时序与时序定时单位 时序，是指在执行指令过程中，CPU的控制器所发出的一系列特定的控制信号在时间上的相互关系。 拍节：振荡脉冲的周期（晶振周期）定义为拍