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文档简介
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
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