单片机应用技术第一章

第

章

单

片

机

硬

件

系

统

本章内容SingleChipMicrocomputer什么是单片机？单片机特点及应用单片机工作过程单片机硬件结构1．实训目的(1)了解单片机应用系统的基本组成。(2)通过最简应用系统实例了解单片机的基本工作过程。实训1信号灯的控制12．实验电路3．实训程序 ORG0000HSTART：MOVP1,#00H ACALLDELAY MOVP1,#0FFH ACALLDELAY SJMPSTARTDELAY:MOVR3,#0FFHDEL2:MOVR4,#0FFHDEL1:NOP DJNZR4,DEL1 DJNZR3,DEL2 RET END 0000000011111111ALEWR

RDP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7+5V单片机到底是如何实现这些动作？它里面有些什么呢？00000000一、什么是单片机

1、微型计算机硬件结构——常见的微机外形台式微机便携式微机立式微机微型计算机硬件结构——微机硬件组成显示器主机键盘鼠标微型计算机硬件结构——运算器控制器CPU存储器输入接口电路输入设备输出设备输出接口电路硬件系统内部结构CPU(CentralProcessingUnit)硬件系统——构成微机的实体和装置软件系统——微机系统所使用的各种程序的总称软件系统与硬件系统共同构成实用的微机系统，两者是相辅相成、缺一不可的。

软件系统+微型计算机系统运算器控制器CPU存储器输入接口电路输入设备输出设备输出接口电路硬件系统微型计算机系统CPU输入设备输出设备软件系统+微型计算机系统硬件系统输入接口设备输出接口设备运算器控制器存储器单片微型计算机是指集成在一个芯片上的微型计算机，简称单片机——单片机实质上就是一个芯片2、单片微型计算机单片机内部结构示意图

CPU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

单片机应用系统单片机＋接口电路及外设等＋软件硬件单片机应用系统:由硬件系统和软件系统组成硬件是应用系统的基础软件是在硬件的基础上对其资源进行合理调配和使用，从而完成应用系统所要求的任务，二者相互依赖，缺一不可注：本课程的重点1.掌握单片机应用系统硬件原理的分析方法。2.掌握软件设计与调试的基本技能。二、单片机的特点及应用1.单片机的特点体积小，重量轻电源单一，功耗低功能强，价格低运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高可以嵌入到电子产品中——嵌入式应用系统2.单片机应用

工业方面民用方面仪表方面电讯方面数据处理方面汽车方面3.单片机种类

◆目前8位单片机仍是单片机的主流机型；◆生产厂商：◆单片机的发展经历了由4位机到8位机,再到16位机的发展过程美国微芯片公司:PIC16C××系列、PIC17C××系列、PIC1400系列，美国英特尔公司的MCS-48和MCS-51系列，美国摩托罗拉公司的MC68HC05系列和MC68HC11系列，美国齐洛格公司的Z8系列，日本电气公司的μPD78××系列，美国莫斯特克公司和仙童公司合作生产的F8（3870）系列等。

三、MCS-51单片机硬件结构时钟电路CPUROMRAMT0T1中断系统串行接口并行接口P0P1P2P3TXDRXDINT0INT1定时计数器结构框图中央处理器CPU：8位，运算和控制功能内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元，用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表格。定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。串行口：一个全双工串行口。中断控制系统：5个中断源（外部中断2个，定时/计数中断2个，串行中断1个）时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率6MHZ和12MHZ1、8051单片机的基本组成中央处理器CPU：8位，运算和控制功能内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元，用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表格。定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。串行口：一个全双工串行口。中断控制系统：5个中断源（外中断2个，定时/计数中断2个，串行中断1个）时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率6MHZ和12MHZ2、MCS-51单片机信号引脚简介

P3口线的第二功能VCCVSSXTAL2

XTAL1RSTP0.0

P0.1

P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P1.0

P1.1

P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0ALEP3.0

P3.1

P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.72、振荡电路：XTAL1、XTAL23、复位引脚：RST4、并行口：P0、P1、P2、P37、ALE：地址锁存控制信号1、电源线：VCC(+5V)、VSS(地)EAPSEN5、EA：访问程序存储控制信号6、PSEN：外部ROM读选通信号RXD/

TXD/

INT0/INT1/

T0/

T1/

WR/

RD/1

2

3

4

5

6

7

8

9

10111213141516171819

2040

39

38

37

36

35

34

33

32

313029282726252424222180318051875189C511

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

1428

27

26

25

24

23

22

2120

19

18

17

16

15EPROM27641

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

1428

27

26

25

24

23

22

2120

19

18

17

16

15EPROM27641

2

3

4

5

6

7

8

9

10111213141516171819

2040

39

38

37

36

35

34

33

32

31302928272625242422211

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

1428

27

26

25

24

23

22

2120

19

18

17

16

15RAM62641

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

1428

27

26

25

24

23

22

2120

19

18

17

16

15RAM6264

3.

存

储

器80318751805189C51片内RAM片内ROM256B（字节）4K64K64K(1)程序存储器程序存储器内部外部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．．．0FFFH0FFEHEA=1EA=0程序存储器资源分布中断入口地址0000HFFFFH(64K)内部外部(2)数据存储器数据存储器00HFFH7FH80H(高128B)(低128B)RAM专用

寄存器00H07H08H0FH10H17H18H1FH0区R0R7R0R7R0R7R0R71区2区3区工作寄存器区可位寻址区20H2FH7F78070030H7FH数据缓冲区/堆栈区内部RAM存储器

11第3区18H~1FH

01第1区08H~0FHRS1RS0寄存器区片内RAM地址

00第0区00H~07H10第2区10H~17H工作寄存器区选择位RS0、RS1PSW位地址CYACF0RS1RS0OVF1PMSB——MostSignificantBit（最高有效位）

LSB——LeastSignificantBit（最低有效位）单元地址2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H7F776F675F574F473F372F271F170F07

MSB

位地址

LSB7E766E665E564E463E362E261E160E067D756D655D554D453D352D251D150D057C746C645C544C443C342C241C140C047B736B635B534B433B332B231B130B037A726A625A524A423A322A221A120A027971696159514941393129211911090178706860585048403830282018100800RAM位寻址区位地址表高128个单元☆离散分布有21个特殊功能寄存器SFR。☆

11个可以进行位寻址。☆特别提示：对SFR只能使用直接寻址方式，书写时可使用寄存器符号，也可用寄存器单元地址。4、并行输入/输出电路结构P0.0

P0.1

P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P1.0

P1.1

P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P3.0

P3.1

P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.74个8位并行I/O口：P0，P1，P2，P3；均可作为双向I/O端口使用。(1)特点：P0：访问片外扩展存储器时，

复用为低8位地址线和数据线

P2：高8位地址线。P1：双向I/O端口

P3：第二功能1

2

3

4

5

6

7

8

9

10111213141516171819

2040

39

38

37

36

35

34

33

32

313029282726252424222180318051875189C51111111110000000011111111010101011ALEWR

RDP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7指令1：MOVP1,#00H指令2：MOVP1,#0FFH指令3：MOVP1,#0AAH(2)输出举例指令4：CLRP1.0指令5：SETBP1.0+5V下一页1111111111111111(3)输入举例S0+5V4.7kWALEWR

RDP3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7读端口：MOVP3,#11111111BMOVA,P389C51××××××××寄存器A注：当I/O端口作为输入使用时，需先向端口写入“1”，使内部的FET截止，再读入引脚的状态。你知道P3.4对应寄存器A哪一位吗？P3.4你知道这是为什么吗？11111111015、时钟电路与复位电路

(1)时钟振荡电路(2)复位电路单片机复位条件:必须使RST引脚持续10ms以上高电平(外部时钟12MHz)谁知道复位电路怎么起到复位的作用?指令寄存器译码地址译码程序计数器地址寄存器累加器A运算器①②存储器内部数据总线外部地址总线AB数据缓冲器外部数据总线DB寄存器区外部控制总线CB内部控制信号时钟及清零四、单片机的工作过程取指过程例:MOVA,#09H74H

09H;把09H送到累加器A中执行过程PC=0000H0001H0000H0002H0111010000001001(PC)(PC)0001H0002H0000H外部控制总线CB取指过程(PC)执行过程你知道PC的作用吗？1、CPU主要的组成部部分为()。B．加法器，寄存器

C．运算器,寄存器

D．运算器，指令译码器A．运算器，控制器

课堂练习2、8031有四个工作寄存器区，由PSW状态字中的RS1、RS0两位的状态来决定，单片机复位后，若执行SETBRS1指令，此时只能使用（）区的工作寄存器。A．0区B．1区C．2区D．3区课堂练习3.

09H位所在的单元地址是（）A．02HC．08HB．21HD．20H课堂练习4.单片机在进行取指令操作时，指令的地址是由（）的内容决定。A．SPC．DPTRD．PSEN和ALE

B．PC课堂练习5.P0,P1口作输入用途之前必须()。A．外接高电平

B．外接上拉电阻C．相应端口先置0

D．相应端口先置1

课堂练习6.程序计数器PC用来()。A．存放指令

B．存放上一条的指令地址D．存放正在执行的指令地址

C．存放下一条的指令地址

课堂练习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D．I/O端口数据传送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()。A．8FB．8EC．FED.7E6.十进制数89.75其对应的二进制可表示为().A.10001001.01110101B．1001001.10C.1011001.11D.1001001.117.二进制数110010010对应的十六进制数可表示为()A.192HB．C90HC．1A2HD.CA0H8.二进制数110110110对应的十六进制数可表示为()。A．1D3HB，1B6HC．DBOHD.666H9.-3的补码是()。A．10000011B.11111100C．11111110D．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.INTEL8051CPU是()位的单片机。A．16B．4C．8D.准16位12.对于INTEL8031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D．BCD码16.单片机应用程序一般存放在()中。A.RAMB．ROMC.寄存器D．CPU17.单片机上电后或复但后，工作寄存器R0是在()。A.0区00H单元B．0区01H单元C.1区09H单元D．SFR18.进位标志CY在()中。A.累加器AB．算术逻辑运算部件ALUC．程序状