单片机原理简述

1/1单片机原理简述单片机原理简述

随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算机的CPU、RAM、ROM、定时/数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，因此单片机早期的含义称为单片微型计算机，直译为单片机。

一、单片机的特点：

1、具有优异的性能价格比

2、集成度高、体积小、可靠性高

3、控制功能强

4、低电压、低功耗

二、单片机的应用：

1、在智能仪器仪表中的应用：在各类仪器仪表中引入单片机，使仪器仪表智能化，提高测试的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。

2、在机电一体化中的应用：机电一体化产品是指集机械、微电子技术、计算机技术于一本，具有智能化特征的电子产品。

3、在实时过程控制中的应用：用单片机实时进行数据处理和控制，使系统保持最佳工作状态，提高系统的工作效率和产品的质量。

4、在人类生活中的应用：目前国外各种家用电器已普通采用单片机代替传统的控制电路。

5、在其它方面的应用：单片机除以上各方面的应用，它还广泛应用于办公自动化领域、商业营销领域、汽车及通信、计算机外部设备、模糊控制等各领域中。

三、单片机的基本组成：

它由CPU、存储器（包括RAM和ROM）、I/O接口、定时/计数器、中断控制功能等均集成在一块芯片上，片内各功能通过内部总线相互连接起来。

输入/输出引脚P0、P1、P2、P3的功能：P0.0~P0。7：P0口是一个8位漏极开路型双向I/O端口。在访问片外存储器时，它分时作低8位地址和8位双向数据总线用。在EPROM编程时，由P0输入指令字节，而在验证程序时，则输出指令字节。验证程序时，要求外接上拉电阻。P0能以吸收电流的方式驱动8个LSTTL负载。

P1.0~P1.7（1~8脚）：P1是一上带内部上拉电阻的8位双向I/O口。在EPROM编程和验证程序时，由它输入低8位地址。P1能驱动4个LSTTL负载。

在8032/8052中，P1.0还相当于专用功能端T2，即定时器的计数触发输入端；P1.1还相当于专用功能端T2EX，即定时器T2的外部控制端。P2.0~P2.7（21~28脚）：P2也是一上带内部上拉电阻的8位双向I/O口。在访问外部存储器时，由它输出高8位地址。在对EPROM编程和程序验证时，由它输入高8位地址。P2可以驱动4个LSTTL负载。P3.0~P3.7（10~17脚）：P3也是一上带内部上拉电阻的双向I/O口。在MCS-51中，这8个引脚还用于专门的第二功能。P3能驱动4个LSTTL负载。

P3.0RXD（串行口输入）

P3.1TXD（串

行口输出）

P3.2INT0（外部中断0输入）

P3.3INT1（外部中断1输入）

P3.4T0（定时器0的外部输入）

P3.5T1（定时器1的外部输入）

P3.6WR（片外数据存储器写选通）

P3.7RD（片外数据存储器读选通）

四、MCS-51的寻址方式：

1、立即寻址如：MOVA，#40H

2、直接寻址如：MOVA，3AH

3、寄存器寻址如：MOVA，Rn

4、寄存器间接寻址如：MOVA，@Rn

5、基址加变址寻址如：MOVCA，@A+DPTR

6、相对寻址如：SJMP08H

7、位寻址MOV20H，C

五、指令：

MOV：片内RAM传送

MO：片外RAM传送

MOVC：ROM传送

XCH：交换（和A交换）

SWAP：A内半字节交换

ADD：不带进位加

ADDC：带进位加

SUBB：带进位减

INC：加1

DEC：减1

MUL：乘法

DIV：除法

DAA：调整

六、计数初值的计算

定时或计数方式下计数初值如何确定，定时器选择不同的工作方式，不同的操作模式其计数值均不相同。若设最大计数值为M，各操作模式下的M值为：

模式0：M=213=8192

模式1：M=216=65536

模式第一文库网2：M=28=256

模式3：M=256，定时器T0分成2个独立的8位计数器，所以TH0、TL0的M均为256。

因为MCS-51的两个定时器均为加1计数器，当初到最大值（00H或0000H）时产生溢出，将TF位置1，可发出溢出中断，因此计数器初值X的计算式为：X=M-计数值式中的M由操作模式确定，不同的操作模式计数器的长不相同，故M值也不相同。而式中的'计数值与定时器的工作方式有关。

1、计数工作方式时

计数工作方式时，计数脉冲由外部引入，是对外部冲进行计数，因此计数值根据要求确定。其计数初值：X=M-计数值

例如：某工序要求对外部脉冲信号计100次，X=M-100

2、定时工作方式时

定时工作方式时，因为计数脉冲由内部供给，是对机器周期进行计数，故计数脉冲频率为fcont=fosc×1/12、计数周期T=1/fcont=12/fosc定时工作方式的计数初值X等于：

X=M-计数值=M-t/T=M-（fosc×t）/12

式中：fosc为振荡器的振荡频率，t为要求定时的时间。

定时器有两种工作方式：即定时和计数工作方式。由TMOD的D6位和D2位选择，其中D6位选择T1的工作方式，D2位选择T0的工作方式。=0工作在定时方式，=1工作在计数方式。并有四种操作模式：

1、模式0：13位计数器，Tli只用低5位。

2、模式1：16位计数器。

3、模式2：8位自动重装计数器，Thi的值在计数中不变，Tli溢出时，Thi中的值自动装入Tli中。

4、模式3：T0分成2个独立的8位计数器，T1停止计数。

MCS-51有5个中断源，可分为2个中断优先级，即高优先级和低优先级，中断自然优先级：

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；定时器2中断

（1）同级或高优先级的中断正在进行中；

（2）现在的机器周期还不是执行指令的最后一上机器周期，即正在执行的指令还没完成前不响应任何中断；

（3）正在执行的是中断返回指令RET1或是访问专用寄存器IE或IP的指令，换而言之，在RETI或者读写IE或IP之后，不会马上响应中断请求，至少要在执行其它一要指令之扣才会响应。

（一）中断响应条件

CPU响应中断的条件有：

（1）有中断源发出中断请求；

（2）中断总允许位EA=1，即CPU开中断；

（3）申请中断的中断源的中断允许位为1，即没有被屏蔽。

七、串行口工作方式及帧格式

MCS-51单片机串行口可以通过软件设置四种工作方式：

方式0：这种工作方式比较特殊，与常见的微型计算机的串行口不同，它又叫同步移位寄存器输出方式。在这种方式下，数据从RXD端串行输出或输入，同步信号从TXD端输出，波特率固定不变，为振荡率的1/12。该方式是以8位数据为一帧，没有起始位和停止位，先发送或接收最低位。

方式2：采用这种方式可接收或发送11位数据，以11位为一帧，比方式1增加了一个数据位，其余相同。第9个数据即D8位具有特别的用途，可以通过软件搂控制它，再加特殊功能寄存器SCON中的SM2位的配合，可使MCS-51单片机串