1、單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件1AT89C51的結構和原理的結構和原理 教學目標教學目標2.1 AT89C51單片機的結構單片機的結構2.2 AT89C51單片機外形及引腳功單片機外形及引腳功能能2.3 AT89C51存儲器存儲器2.4 AT89C51單片機工作方式單片機工作方式2.5 AT89C51時鐘電路與時序時鐘電路與時序本章小結本章小結思考題與習題思考題與習題單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件2教學目標教學目標 1. 總體了解總體了解AT89C51單片機內部結構。單片機內部結構。 2

2、. 熟悉熟悉AT89C51單片機單片機40個引腳及其功能。個引腳及其功能。 3. 熟悉熟悉AT89C51三個不同存儲空間配置及地址范三個不同存儲空間配置及地址范 圍，了解不同存儲空間的操作指令和控制信號。圍，了解不同存儲空間的操作指令和控制信號。 4. 熟悉熟悉AT89C51片內片內RAM低低128B分區(qū)結構和作用。分區(qū)結構和作用。 5. 了解特殊功能寄存器地址分布范圍，理解了解特殊功能寄存器地址分布范圍，理解ACC、 B、SP、DPTR的作用和功能，重點掌握的作用和功能，重點掌握PSW結構結構 組成和各位作用。組成和各位作用。 通過本章教學，要求達到以下目標：通過本章教學，要求達到以下目標：

3、單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件3 6. 理解程序計數器理解程序計數器PC的功能。的功能。 7. 了解了解AT89C51 4個個I/O端口結構及工作原理。端口結構及工作原理。 8. 理解在擴展外存儲器情況下，理解在擴展外存儲器情況下，P0、P2及及 P3口的功能作用。口的功能作用。 9. 了解堆棧指針了解堆棧指針SP及堆棧的作用；及堆棧的作用； 10. 掌握堆棧的設置及使用方式；掌握堆棧的設置及使用方式； 11. 熟悉熟悉AT89C51復位條件、復位電路和復位后復位條件、復位電路和復位后 常用的常用的SFR的狀態(tài)。的狀態(tài)。 12. 理解時鐘電

4、路組成、時鐘和機器周期的概念。理解時鐘電路組成、時鐘和機器周期的概念。 單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件4課前預習和復習檢測課前預習和復習檢測1號題號題2號題號題3號題號題4號題號題5號題號題6號題號題7號題號題8號題號題9號題號題單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件5溫故知新溫故知新檢測檢測 微機中常用的進制有哪些？微機中常用的進制有哪些？ 各有何特點？各有何特點？1號題號題單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件6溫故知新溫故知新檢測檢測 什么是什

5、么是BCD碼和碼和BCD數？數？ BCD數的加減運算有何特點？數的加減運算有何特點？2號題號題單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件7溫故知新檢測溫故知新檢測 什么是原碼、反碼和補碼？什么是原碼、反碼和補碼？ 3號題號題單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件8溫故知新溫故知新檢測檢測 4號題號題1101101.1011B =？H單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件9溫故知新溫故知新檢測檢測5號題號題AT89C51系列單片機內部系列單片機內部包含哪些主要功能

6、部件？包含哪些主要功能部件？ 單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件10溫故知新溫故知新檢測檢測 程序計數器程序計數器PC的作用是什么？的作用是什么？ 6號題號題單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件11溫故知新溫故知新檢測檢測AT89C51的的CPU主要主要由哪幾部分組成由哪幾部分組成? 7號題號題單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件12溫故知新溫故知新檢測檢測單片機單片機CPU運算器的核心運算器的核心部件是什么？部件是什么？其主要功能有哪些？其主要功能

7、有哪些？8號題號題單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件13溫故知新溫故知新檢測檢測AT89C51單片機內部單片機內部有多少字節(jié)的有多少字節(jié)的RAM和和FlashROM？ 9號題號題單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件142.1 AT89C51單片機的結構單片機的結構 單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件152.1 AT89C51單片機的結構單片機的結構時序和振蕩時序和振蕩電路電路程序存儲程序存儲器器 ROM數據存儲器數據存儲器RAM2個個16位定時位定

8、時/計數器計數器CPU內部內部8位數據總線位數據總線中斷中斷系統(tǒng)系統(tǒng)并行并行I/OI/O口口 串行串行I/OI/O口口內部中斷內部中斷外部中斷外部中斷 P0 P1 P2 P3 RXD TXD時鐘源時鐘源外部事件外部事件圖圖2.1 AT89C51單片機內部結構框圖單片機內部結構框圖單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件16RAMRAM128BRAMRAM地址寄存器地址寄存器P3P3口口P1P1口口P2P2口口P0P0口口鎖存器鎖存器鎖存器鎖存器鎖存器鎖存器鎖存器鎖存器中斷中斷定時定時/ /計數器計數器串行口串行口SPSPB BACCACC暫存器暫存器

9、1 1暫存器暫存器2 2PSWPSW指令寄存器指令寄存器IRIR指令譯碼器指令譯碼器IDIDDPLDPL緩沖器緩沖器程序計數器程序計數器PCPCPCPC增量器增量器地址寄存器地址寄存器ARAR定時與控制定時與控制4K4KROMROMALUALUDPHDPH圖圖2.2 AT89C51單片機的內部結構示意單片機的內部結構示意單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件17 2.1.1 中央處理器中央處理器( (CPU) ) CPUCPU是單片機內部的核心部件，是一個是單片機內部的核心部件，是一個8 8位位二進制數的中央處理單元，主要由二進制數的中央處理單元，

10、主要由運算器運算器、控制器控制器和寄存器陣列構成。和寄存器陣列構成。 1. 運算器運算器 運算器用來完成算術運算和邏輯運算功能，運算器用來完成算術運算和邏輯運算功能，它是它是AT89C51AT89C51內部處理各種信息的主要部件。內部處理各種信息的主要部件。運算器主要由算術邏輯單元運算器主要由算術邏輯單元(ALU)(ALU)、累加器、累加器(ACC)(ACC)、暫存寄存器、暫存寄存器(TMP1(TMP1、TMP2)TMP2)和狀態(tài)寄存和狀態(tài)寄存器器(PSW)(PSW)組成。組成。單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件181. 運算器運算器 (1)

11、算術邏輯單元算術邏輯單元(ALU)：AT89C51中的中的ALU由加法器和一個布爾處理器組成。由加法器和一個布爾處理器組成。 (2) 累加器累加器(ACC)：用來存放參與算術運算和：用來存放參與算術運算和邏輯運算的一個操作數或運算的結果。邏輯運算的一個操作數或運算的結果。 (3) 暫存寄存器暫存寄存器(TMP1、TMP2)：用來存放：用來存放參與算術運算和邏輯運算的另一個操作數，它參與算術運算和邏輯運算的另一個操作數，它對用戶不開放。對用戶不開放。 (4) 狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器(PSW)：PSW是一個是一個8位標志位標志寄存器，用來存放寄存器，用來存放ALU操作結果的有關狀態(tài)。操作結果的有關狀

12、態(tài)。單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件19表表2.1 PSW各位定義表各位定義表位編號位編號PSW7PSW6PSW5PSW4PSW3PSW2PSW1PSW0位定義位定義CYCYACF0RS1RS0OVP位地址位地址D7HD6HD5HD4HD3HD2HD1HD0H 進位標志位進位標志位CY：表示累加器：表示累加器A在加減運算過程中其最高位在加減運算過程中其最高位 A7有無有無 進位或借位。進位或借位。 輔助進位位輔助進位位AC：表示累加器：表示累加器A在加減運算時低在加減運算時低4位位(A3)有無向高有無向高4 位位(A4)進位或借位。進位或借位

13、。 用戶標志位用戶標志位F0：是用戶定義的一個狀態(tài)標志位，根據需要可以用：是用戶定義的一個狀態(tài)標志位，根據需要可以用 軟件來使它置位或清除。軟件來使它置位或清除。單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件20 1. 運算器運算器 寄存器選擇位寄存器選擇位RS1RS1、RS0RS0：AT89C51AT89C51共有四共有四組，每組八個工作寄存器組，每組八個工作寄存器R0R0R7R7。編程時。編程時用于存放數據或地址。但每組工作寄存器用于存放數據或地址。但每組工作寄存器在內部在內部RAMRAM中的物理地址不同。中的物理地址不同。RS1RS1和和RS0RS0

14、的的四種狀態(tài)組合就是用來確定四組工作寄存四種狀態(tài)組合就是用來確定四組工作寄存器的實際物理地址的。器的實際物理地址的。RS1RS1、RS0RS0狀態(tài)與工狀態(tài)與工作寄存器作寄存器R0R0R7R7的物理地址關系如表的物理地址關系如表2.2 2.2 所示。所示。單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件21表表2.2 工作寄存器組工作寄存器組R0R7的物理地址的物理地址RS1 RS0工作寄存器組號工作寄存器組號R0R1的物理地址的物理地址0 00 11 01 1012300H 07H08H 0FH10H 17H18H 1FH 溢出標志位溢出標志位OV：當執(zhí)行算

15、術指令時，由硬件自動置位或：當執(zhí)行算術指令時，由硬件自動置位或 清零，表示累加器清零，表示累加器A的溢出狀態(tài)。的溢出狀態(tài)。 奇偶標志位奇偶標志位P：用于指示運算結果中：用于指示運算結果中1的個數的奇偶性，的個數的奇偶性， 若累加器若累加器A中中1的個數為奇數，則的個數為奇數，則P=1；若；若1的個數為偶的個數為偶 數，則數，則P=0。單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件22 2. 控制器控制器 控制器是單片機內部按一定時序協(xié)調工控制器是單片機內部按一定時序協(xié)調工作的控制核心，是分析和執(zhí)行指令的部件。作的控制核心，是分析和執(zhí)行指令的部件。控制器主要

16、由程序計數器控制器主要由程序計數器PC、指令寄存器指令寄存器IR、指令譯碼器指令譯碼器ID和和定時控制邏輯電路定時控制邏輯電路等構成。等構成。 程序計數器程序計數器PC是專門用于存放現(xiàn)行指令是專門用于存放現(xiàn)行指令的的16位地址的。位地址的。CPU就是根據就是根據PC中的地址到中的地址到ROM中去讀取程序指令碼和數據，并送給指中去讀取程序指令碼和數據，并送給指令寄存器令寄存器IR進行分析。進行分析。單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件23 2. 控控 制制 器器 指令寄存器指令寄存器IR用于存放用于存放CPU根據根據PC地址從地址從ROM中讀出的指

17、令操作碼。中讀出的指令操作碼。 指令譯碼器指令譯碼器ID是用于分析指令操作的部件，是用于分析指令操作的部件，指令操作碼經譯碼后產生相應于某一特定操作指令操作碼經譯碼后產生相應于某一特定操作的信號。的信號。 定時控制邏輯中定時部件用來產生脈沖序定時控制邏輯中定時部件用來產生脈沖序列和多種節(jié)拍脈沖。列和多種節(jié)拍脈沖。 單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件243寄存器陣列寄存器陣列 寄存器陣列是單片機內部的臨時存儲單元寄存器陣列是單片機內部的臨時存儲單元或固定用途單元，包括通用寄存器組和專用寄或固定用途單元，包括通用寄存器組和專用寄存器組。存器組。 通

18、用寄存器組用來存放過渡性的數據和地通用寄存器組用來存放過渡性的數據和地址，提高址，提高CPU的運行速度。的運行速度。 專用寄存器組主要用來指示當前要執(zhí)行指令專用寄存器組主要用來指示當前要執(zhí)行指令的內存地址，存放特定的操作數，指示指令運的內存地址，存放特定的操作數，指示指令運行的狀態(tài)等。行的狀態(tài)等。 單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件25 2.1.2 存儲器存儲器 AT89C51單片機內部有單片機內部有256個字節(jié)的個字節(jié)的RAM數據數據存儲器和存儲器和4KB的閃存程序存儲器的閃存程序存儲器(Flash)，當不夠，當不夠使用時，可分別擴展為使用時

19、，可分別擴展為64 KB外部外部RAM存儲器和存儲器和64 KB外部程序存儲器。它們的邏輯空間是分開的，外部程序存儲器。它們的邏輯空間是分開的，并有各自的尋址機構和尋址方式。這種結構的單并有各自的尋址機構和尋址方式。這種結構的單片機稱為哈佛型結構單片機。片機稱為哈佛型結構單片機。 程序存儲器程序存儲器是可讀不可寫的，用于存放編好是可讀不可寫的，用于存放編好的程序和表格常數。的程序和表格常數。 數據存儲器是既可讀也可寫的，用于存放運數據存儲器是既可讀也可寫的，用于存放運算的中間結果，進行數據暫存及數據緩沖等。算的中間結果，進行數據暫存及數據緩沖等。單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下

20、一頁結結 束束精選精選ppt課件課件26 AT89C51單片機對外部電路進行控制或單片機對外部電路進行控制或交換信息都是通過交換信息都是通過I/O端口進行的。單片機的端口進行的。單片機的I/O端口分為并行端口分為并行I/O端口和串行端口和串行I/O端口，它端口，它們的結構和作用并不相同。們的結構和作用并不相同。 1并行并行I/O端口端口 AT89C51有有四個四個8位位并行并行I/O端口，分別端口，分別命名為命名為P0口、口、P1口、口、P2口和口和P3口，它們都是口，它們都是 8位準雙向口，每次可以并行輸入或輸出位準雙向口，每次可以并行輸入或輸出8位位二進制信息。二進制信息。 2.1.3 I

21、/O端口端口單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件27 AT89C51有一個全雙工的可編程串行有一個全雙工的可編程串行I/O端口，它利用了端口，它利用了P3口的第二功能，即將口的第二功能，即將P3.1引腳作為串行數據的發(fā)送線引腳作為串行數據的發(fā)送線TXD，將，將P3.0引引腳作為串行數據的接收線腳作為串行數據的接收線RXD。 2串行串行I/OI/O端口端口單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件282.1.4 定時器定時器/ /計數器計數器 AT89C51內部有兩個內部有兩個16位可編程定時器位可編程定時

22、器/計計數器，簡稱為定時器數器，簡稱為定時器0(T0)和定時器和定時器1(T1)，T0和和T1分別由兩個分別由兩個8位寄存器構成，其中位寄存器構成，其中T0由由TH0(高高8位位)和和TL0(低低8位位)構成，構成，T1由由TH1(高高8位位)和和TL1(低低8位位)構成。構成。TH0、TL0、TH1、TL1都是都是SFR中的特殊功能寄存器。中的特殊功能寄存器。 T0和和T1在在TCON和和TMOD的控制下可工作的控制下可工作在定時器模式或計數器模式下，每種模式下又在定時器模式或計數器模式下，每種模式下又有不同的工作方式。當定時或計數溢出時還可有不同的工作方式。當定時或計數溢出時還可申請中斷。

23、詳細情況參見第申請中斷。詳細情況參見第6章。章。單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件292.1.5 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng) 單片機中的中斷是指單片機中的中斷是指CPU暫停正在執(zhí)行的原程暫停正在執(zhí)行的原程序轉而為中斷源服務序轉而為中斷源服務(執(zhí)行中斷服務程序執(zhí)行中斷服務程序)，在執(zhí)行，在執(zhí)行完中斷服務程序后再回到原程序繼續(xù)執(zhí)行。中斷系完中斷服務程序后再回到原程序繼續(xù)執(zhí)行。中斷系統(tǒng)是指能夠處理上述中斷過程所需要的部分電路。統(tǒng)是指能夠處理上述中斷過程所需要的部分電路。 AT89C51的中斷系統(tǒng)由中斷源、中斷允許控制的中斷系統(tǒng)由中斷源、中斷允許控制器器IE、中

24、斷優(yōu)先級控制器、中斷優(yōu)先級控制器IP、定時器控制器、定時器控制器TCON(中斷標志寄存器中斷標志寄存器)等構成，等構成，IE、IP、TCON均為均為SFR特殊功能寄存器特殊功能寄存器(見表見表2.2)。單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件302.1.6 內部總線內部總線 總線是用于傳送信息的公共途徑。總線總線是用于傳送信息的公共途徑。總線可分為可分為數據總線、數據總線、地址總線地址總線和和控制總線。單控制總線。單片機內的片機內的CPU、存儲器、存儲器、I/O接口等單元部件接口等單元部件都是通過總線連接到一起的。采用總線結構都是通過總線連接到一起的

25、。采用總線結構可以減少信息傳輸線的根數，提高系統(tǒng)可靠可以減少信息傳輸線的根數，提高系統(tǒng)可靠性，增強系統(tǒng)靈活性。性，增強系統(tǒng)靈活性。 AT89C51單片機內部總線是單總線結構，單片機內部總線是單總線結構，即數據總線和地址總線是公用的。即數據總線和地址總線是公用的。單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件312.2 AT89C51單片機引腳及其功能單片機引腳及其功能 AT89C51有有40條引腳，與其他條引腳，與其他51系列系列單片機引腳是兼容的。這單片機引腳是兼容的。這40條引腳可分為條引腳可分為I/O端口線、電源線、控制線、外接晶體線端口線、電源線、

26、控制線、外接晶體線四部分。其封裝形式有兩種：雙列直插封裝四部分。其封裝形式有兩種：雙列直插封裝(DIP)形式和方形封裝形式，如圖形式和方形封裝形式，如圖2.2所示。所示。單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件3212345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221(T2)P1.0(T 2EX)P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST(RXD)P3.0(TXD)P3.1(T0)P3.4(T1)P3.5XTAL2XTAL1GND(TNT0)P

27、3.2(TNT1)P3.3(WR)P3.6(RD)P3.7VCCP0.0(AD0)P0.1(AD1)P0.2(AD2)P0.3(AD3)P0.4(AD4)P0.5(AD5)P0.6(AD6)P0.7(AD7)P2.7(A15)P2.6(A14)P2.5(A13)P2.4(A12)P2.3(A11)P2.2(A10)P2.1(A9)P2.0(A8)EA/VPPALE/PROGPSENP1.5P1.6P1.7RST(RXD)P3.0NC(TXD)P3.1(INT0)P3.2(INT1)P3.3(T0)P3.4(T1)P3.5P0.4(AD4)P0.5(AD5)P0.6(AD6)P0.7(AD7)E

28、A/VPPNCALE/PROGPSENP2.7(A15)P2.6(A14)P2.5(A13)789101112131415161739383736353433323130291819202122232425262728P1.4P1.3P1.2P1.1(T 2EX)P1.0(T 2)NCVCCP0.0(AD0)P0.1(AD1)P0.2(AD2)P0.3(AD3)(WR)P3.6(RD)P3.7XTAL2XTAL1GNDNC(A8)P2.0(A9)P2.1(A10)P2.2(A11)P2.3(A12)P2.46543214443424140(a)(b)圖圖2.2 AT89C51封裝和引腳分配圖封

29、裝和引腳分配圖(a) 雙列直插式封裝雙列直插式封裝 (b) 方形封裝方形封裝2.2 AT89C51單片機引腳及其功能單片機引腳及其功能AT89C51AT89C51單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件33 1P0口口 P0口有八條端口線，命名為口有八條端口線，命名為P0.0P0.7，其其中中P0.0為為低位低位，P0.7為為高位高位。每條線的結構組。每條線的結構組成如圖成如圖2.3所示。它由一個輸出鎖存器，兩個三所示。它由一個輸出鎖存器，兩個三態(tài)緩沖器，輸出驅動電路和輸出控制電路組成。態(tài)緩沖器，輸出驅動電路和輸出控制電路組成。P0口是一個口是一個三

30、態(tài)雙向三態(tài)雙向I/O口口，它有兩種不同的，它有兩種不同的功能，用于不同的工作環(huán)境。功能，用于不同的工作環(huán)境。2.2.1 I/O端口功能端口功能單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件34DCLQQP0.X鎖存器MUXT2T1VCC控制地址/數據讀鎖存器內部總線寫鎖存器讀引腳P0.X圖圖2.3 P0口位結構圖口位結構圖1P0口口單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件35 P1口有八條端口線，命名為口有八條端口線，命名為P1.0P1.7，每條線的結構組成如圖每條線的結構組成如圖2.4所示。所示。P1口是一個口

31、是一個準雙向口，只作普通的準雙向口，只作普通的I/O口使用，其功能與口使用，其功能與P0口的第一功能相同。作輸出口使用時，由于口的第一功能相同。作輸出口使用時，由于其內部有上拉電阻，所以不需外接上拉電阻；其內部有上拉電阻，所以不需外接上拉電阻；作輸入口使用時，必須先向鎖存器寫入作輸入口使用時，必須先向鎖存器寫入“1”，使場效應管使場效應管T截止，然后才能讀取數據。截止，然后才能讀取數據。2. P1口口單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件36DCLQQP1.X鎖存器讀鎖存器內部總線寫鎖存器讀引腳VCCP1.XT圖圖2. 4 P1口位結構圖口位結構圖

32、2. P1口口單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件37 P2P2口有八條端口線，命名為口有八條端口線，命名為P2.0P2.0P2.7P2.7，每條線的結構如圖每條線的結構如圖2.52.5所示。所示。P2P2口也是一個準口也是一個準雙向口，它有兩種使用功能：一種是當系統(tǒng)不雙向口，它有兩種使用功能：一種是當系統(tǒng)不擴展外部存儲器時，作普通擴展外部存儲器時，作普通I/OI/O口使用，其功口使用，其功能和原理與能和原理與P0P0口第一功能相同，只是作為輸出口第一功能相同，只是作為輸出口時不需外接上拉電阻；另一種是當系統(tǒng)外擴口時不需外接上拉電阻；另一種是當系

33、統(tǒng)外擴存儲器時，存儲器時，P2P2口作系統(tǒng)擴展的地址總線口使用，口作系統(tǒng)擴展的地址總線口使用，輸出高輸出高8 8位的地址位的地址A A7 7A A1515，與，與P0P0口第二功能輸口第二功能輸出的低出的低8 8位地址相配合，共同訪問外部程序或位地址相配合，共同訪問外部程序或數據存儲器數據存儲器(64 KB)(64 KB)，但它只確定地址并不能，但它只確定地址并不能像像P0P0口那樣還可以傳送存儲器的讀寫數據。口那樣還可以傳送存儲器的讀寫數據。3. P2口口單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件38DCLQQP2.X鎖存器MUXTVCC控制內部上拉

34、電阻讀鎖存器內部總線寫鎖存器讀引腳P2.X地址圖圖2.5 P2口位結構圖口位結構圖3. P2口單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件39 P3口有八條端口線，命名為口有八條端口線，命名為P3.0P3.7，每條線的結構如圖每條線的結構如圖2.6所示。所示。P3口是一個多用口是一個多用途的準雙向口。第一功能是作普通途的準雙向口。第一功能是作普通I/O口使用，口使用，其功能和原理與其功能和原理與P1口相同。第二功能是作控制口相同。第二功能是作控制和特殊功能口使用，這時八條端口線所定義的和特殊功能口使用，這時八條端口線所定義的功能各不相同，如表功能各不相同

35、，如表2.3所示。所示。4. P3口口單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件40DCLQQP3.X鎖存器讀鎖存器內部總線寫鎖存器讀引腳VCCP3.XT內部上拉電阻第二輸出功能第二輸入功能圖圖2.6 P3口位結構圖口位結構圖4. P3口口單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件41表表2.3 P3口各位的第二功能口各位的第二功能引腳引腳第二功能第二功能功功 能能 說說 明明 P3.0RXD串行數據輸入端串行數據輸入端 P3.1TXD串行數據輸出端串行數據輸出端 P3.2INT0外部中斷外部中斷0中斷請求信號

36、輸入端中斷請求信號輸入端P3.3INT1外部中斷外部中斷1中斷請求信號輸入端中斷請求信號輸入端P3.4T0定時定時/計數器計數器0外部計數脈沖輸入端外部計數脈沖輸入端P3.5T1定時定時/計數器計數器1外部計數脈沖輸入端外部計數脈沖輸入端P3.6WR片外片外RAM寫選通信號輸出端寫選通信號輸出端 P3.7RD片外片外RAM讀選通信號輸出端讀選通信號輸出端 單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件42 在單片機中，口是一個集數據輸入緩沖、在單片機中，口是一個集數據輸入緩沖、數據輸出驅動及鎖存等多項功能于一體的數據輸出驅動及鎖存等多項功能于一體的I/O電

37、路。電路。AT89C51的的4個口在電路結構上基本相個口在電路結構上基本相同，同， P0P3口都可作為普通口都可作為普通I/O口來使用。但口來使用。但又各具特點，因此在功能和使用上各口之間有又各具特點，因此在功能和使用上各口之間有一定的差異。各口用作輸入時，均須先寫入一定的差異。各口用作輸入時，均須先寫入“1”；P0口用作輸出時，應外接上拉電阻。口用作輸出時，應外接上拉電阻。5I/O口的讀寫口的讀寫單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件43 (1)(1) VCC：+5 V電源線。電源線。 (2)(2) VSS：接地線。：接地線。2.2.2 電源線電

38、源線 2.2.3 外接晶體引腳外接晶體引腳 (1)(1) XTAL1：片內振蕩器反相放大器的片內振蕩器反相放大器的輸入端和內部時鐘工作的輸入端。采用內部振輸入端和內部時鐘工作的輸入端。采用內部振蕩器時，它接外部石英晶體和微調電容的一個蕩器時，它接外部石英晶體和微調電容的一個引腳。引腳。 (2)(2) XTAL2：片內振蕩器反相放大器的輸片內振蕩器反相放大器的輸出端，接外部石英晶體和微調電容的另一端。出端，接外部石英晶體和微調電容的另一端。采用外部振蕩器時，該引腳懸空。采用外部振蕩器時，該引腳懸空。單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件44 AT89

39、C51單片機的控制線有如下幾種：單片機的控制線有如下幾種： (1)(1) RST：復位輸入端，高電平有效。：復位輸入端，高電平有效。 (2)(2) ALE/ ：地址鎖存允許：地址鎖存允許/編程線。編程線。 (3)(3) ：外部程序存儲器的讀選通線。：外部程序存儲器的讀選通線。 (4)(4) /VPP：片外：片外ROM允許訪問端允許訪問端/編編 程電源端。程電源端。 PROGPSENEA2.2.4 控制線控制線單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件452.3 AT89C51存儲器存儲器 AT89C51單片機存儲器結構采用哈佛單片機存儲器結構采用哈佛型

40、結構，即將型結構，即將程序存儲器程序存儲器(ROM)和和數據存儲數據存儲器器(RAM)分開，它們有各自獨立的存儲空間、分開，它們有各自獨立的存儲空間、尋址機構和尋址方式。其典型結構如圖尋址機構和尋址方式。其典型結構如圖2.7所所示。示。單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件46圖圖2.7 AT89C51存儲器結構圖存儲器結構圖(a) 程序存儲器地址分配；程序存儲器地址分配；(b) 數據存儲器地址分配數據存儲器地址分配FFFFHFFFFH1000H1000H外部外部ROM0000H0000H內部內部ROMEA=1EA=1外部外部ROMEA=0EA=0

41、工作工作寄存器寄存器區(qū)區(qū) 位尋位尋 址區(qū)址區(qū) 數據數據 緩沖區(qū)緩沖區(qū)00H00H20H20H30H30H80H80H 外部外部 RAM0000H0000HFFFFHFFFFH0FFFH0FFFHSFRFFHFFH2.3 AT89C51存儲器存儲器單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件47 AT89C51程序存儲器有片內和片外之分。程序存儲器有片內和片外之分。片內有片內有4 KB字節(jié)的字節(jié)的Flash程序存儲器，地址范程序存儲器，地址范圍為圍為0000H0FFFH。當不夠使用時，可以擴當不夠使用時，可以擴展片外程序存儲器，因程序計數器展片外程序存儲器

42、，因程序計數器PC和程序地和程序地址指針址指針DPTR都是都是16位位，片外程序存儲器擴展，片外程序存儲器擴展的最大空間是的最大空間是64 KB，地址范圍為地址范圍為0000HFFFFH。 2.3.1 程序存儲器程序存儲器單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件48 AT89C51數據存儲器也有片內和片外之分。數據存儲器也有片內和片外之分。片內有片內有256個字節(jié)個字節(jié)RAM，地址范圍為，地址范圍為00HFFH。按功能又可分為兩部分；。按功能又可分為兩部分；低低128字節(jié)字節(jié)（地址為（地址為00H7FH）為一般）為一般RAM區(qū)，區(qū)，高高128字節(jié)（地

43、址為字節(jié)（地址為80HFFH）為特殊功能寄存器）為特殊功能寄存器(SFR)區(qū)。片外數據存儲器可擴展區(qū)。片外數據存儲器可擴展64 KB存儲空存儲空間，地址范圍為間，地址范圍為0000HFFFFH，但兩者的地，但兩者的地址空間是分開的，各自獨立的，結構分配如圖址空間是分開的，各自獨立的，結構分配如圖2.7(b)所示。所示。 2.3.2 數據存儲器數據存儲器單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件49 AT89C51單片機片內數據存儲器可分為單片機片內數據存儲器可分為 兩部分：兩部分： 00H7FH單元空間的單元空間的128字節(jié)為字節(jié)為RAM區(qū)；區(qū)； 0H

44、FFH單元空間的單元空間的128字節(jié)為專用寄存器字節(jié)為專用寄存器 (SFR)區(qū)。兩部分的地址空間是連續(xù)的。區(qū)。兩部分的地址空間是連續(xù)的。 (1) 片內片內RAM區(qū)：共區(qū)：共128字節(jié)，它又可劃分字節(jié)，它又可劃分為通用寄存器區(qū)、位尋址區(qū)、普通為通用寄存器區(qū)、位尋址區(qū)、普通RAM區(qū)，區(qū)，如表如表2.4所示。所示。1. 片內數據存儲器片內數據存儲器單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件507FH 30H2FH7F7E7D7C7B7A7978 2EH7776757473727170 2DH6F6E6D6C6B6A6968 2CH67666564636261

45、60 2BH5F5E5D5C5B5A5958 2AH5756555453525150 29H4F4E4D4C4B4A4948 28H474645444342414027H3F3E3D3C3B3A3938 26H373635343332313025H2F2E2D2C2B2A2928 24H2726252423222120 23H1F1E1D1C1B1A1918 22H1716151413121110 21H0F0E0D0C0B0A0908 20H0706050403020100 1FH3 3組組 18H 17H2 2組組 10H0FH1 1組組 08H 07H 0 0組組 00H 表表2.4 A

46、T89C51片內數據存儲器片內數據存儲器位尋址區(qū)位尋址區(qū)通用寄存器區(qū)通用寄存器區(qū)單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件51 通用寄存器區(qū)：通用寄存器區(qū)：00H1FH這這32個單元為通用個單元為通用寄存器區(qū)，分為四組，每組占八個寄存器區(qū)，分為四組，每組占八個 RAM單元，單元，地址由小到大分別用代號地址由小到大分別用代號R0R7表示。通過設表示。通過設置程序狀態(tài)字置程序狀態(tài)字PSW中的中的RS1、RS0狀態(tài)來決定哪狀態(tài)來決定哪一組寄存器工作，如表一組寄存器工作，如表2.2所示。所示。 位尋址區(qū)：位尋址區(qū)：20H2FH這這16個單元為位尋址區(qū)。個單元為

47、位尋址區(qū)。它有雙重尋址功能，既可以按位尋址操作，也它有雙重尋址功能，既可以按位尋址操作，也可以普通可以普通RAM單元那樣按字節(jié)尋址操作。單元那樣按字節(jié)尋址操作。 (1) (1) 片內片內RAM區(qū)區(qū)單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件52 普通普通RAM區(qū)：區(qū)： 30H7FH這這80個單元為普通個單元為普通RAM區(qū)。用于區(qū)。用于 存放用戶數據，存放用戶數據，只能按字節(jié)存取。只能按字節(jié)存取。 堆棧區(qū)：堆棧區(qū)： 堆棧是片內堆棧是片內RAM中的特殊群體。用來暫時存中的特殊群體。用來暫時存 放諸如子程序端口地址、中斷端口地址以及放諸如子程序端口地址、中斷端

48、口地址以及 其它需要保護的數據。其它需要保護的數據。 (1) (1) 片內片內RAM區(qū)區(qū)單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件53圖圖2.8 堆棧結構圖堆棧結構圖棧頂棧頂棧底（可用軟件設置）棧底（可用軟件設置）35H34H33H32H31H30H堆棧指針（堆棧指針（SP）單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件54 片內片內80HFFH區(qū)間，區(qū)間，AT89C51集合了一些集合了一些特殊用途的寄存器，一般稱之為特殊功能寄存特殊用途的寄存器，一般稱之為特殊功能寄存器（器（SFR）。）。 AT89C51單片機共

49、有單片機共有21個個SFR，每個每個SFR占一個占一個RAM單元。它們離散地分布在單元。它們離散地分布在80HFFH地址范圍內，如表地址范圍內，如表2.5所示。所示。(2) (2) 專用寄存器區(qū)專用寄存器區(qū)單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件55表表2.5 AT89C51特殊功能寄存器一覽表特殊功能寄存器一覽表SFR符號符號地址地址復位值復位值功能名稱功能名稱*ACC0E0H00000000B 累加器累加器*B0F0H00000000B B寄存器寄存器*PSW0D0H00000000B 程序狀態(tài)字程序狀態(tài)字SP81H00000111B 堆棧指針堆

50、棧指針DPL82H00000000B 數據寄存器指針（低數據寄存器指針（低8位）位）DPH83H00000000B 數據寄存器指針（高數據寄存器指針（高8位）位）*P080H11111111B P0口鎖存器口鎖存器*P190H11111111B P1口鎖存器口鎖存器*P20A0H11111111B P2口鎖存器口鎖存器*P30B0H11111111B P3口鎖存器口鎖存器*IP0B8HXXX00000B 中斷優(yōu)先級控制寄存器中斷優(yōu)先級控制寄存器單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件56表表2.5 AT89C51特殊功能寄存器一覽表（續(xù)）特殊功能寄存

51、器一覽表（續(xù)）SFR符號符號地址地址復位值復位值功能名稱功能名稱*IE0A8HXXX00000H中斷允許控制寄存器中斷允許控制寄存器TMOD89H000000000B定時定時/計數器方式控制寄存器計數器方式控制寄存器*TCON88H00000000B定時定時/計數器控制寄存器計數器控制寄存器TH08CH00000000B定時定時/計數器計數器0高字節(jié)高字節(jié)TL08AH00000000B定時定時/計數器計數器0低字節(jié)低字節(jié)TH18DH00000000B定時定時/計數器計數器1高字節(jié)高字節(jié)TL18BH00000000B定時定時/計數器計數器1低字節(jié)低字節(jié)*SCON98H00000000B串行控制寄

52、存器串行控制寄存器SBUF99H不定不定串行數據緩沖器串行數據緩沖器PCON87H0XXX0000B電源控制寄存器電源控制寄存器單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件57 沒有被沒有被SFR占據的地址占據的地址可能在片內并不可能在片內并不存在存在。對這些地址讀出時，通常會得到隨機的。對這些地址讀出時，通常會得到隨機的數據，而寫入時將會有不確定的效應，因此軟數據，而寫入時將會有不確定的效應，因此軟件設計時不要使用這些單元。特殊功能寄存器件設計時不要使用這些單元。特殊功能寄存器通常用寄存器尋址，但也可以用直接尋址方式通常用寄存器尋址，但也可以用直接尋址

53、方式進行字節(jié)訪問。其中進行字節(jié)訪問。其中11個寄存器還可進行位尋個寄存器還可進行位尋址（表址（表2.5中帶中帶*號的寄存器）操作，其位地址號的寄存器）操作，其位地址的分配如表的分配如表2.6所示。所示。(2) (2) 專用寄存器區(qū)專用寄存器區(qū)單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件58表表2.6 SFR中的位地址分配中的位地址分配寄存器寄存器符號符號位地址位地址字節(jié)字節(jié)地址地址D7D6D5D4D3D2D1D0BF7F6F5F4F3F2F1F0F0HACCE7E6E5E4E3E2E1E0E0HPSWD7D6D5D4D3D2D1D0D0HIP BCBBB

54、AB9B8B8HP3B7B6B5B4B3B2B1B0B0HIEAF ACABAAA9A8A8HP2A7A6A5A4A3A2A1A0A0HSCON9F9E9D9C9B9A999898HP1979695949392919090HTCON8F8E8D8C8B8A898888HP0878685848382818080H單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件59 AT89C51單片機可擴展片外單片機可擴展片外64 KB空間空間的數據存儲器，地址范圍為的數據存儲器，地址范圍為0000HFFFFH，它與程序存儲器的地址空間是重合的，但兩它與程序存儲器的地址空間是

55、重合的，但兩者的尋址指令和控制線不同。如表者的尋址指令和控制線不同。如表2.7所示。所示。 2片外數據存儲器片外數據存儲器存儲器類別存儲器類別訪問指令訪問指令控制線控制線 ROM MOVC PSEN片外片外RAM MOVX WR、 RD表表2.7 存儲器的存儲器的訪問指令及控制線訪問指令及控制線單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件602.4 AT89C51單片機工作方式單片機工作方式 2.4.1 復位方式復位方式 單片機在開機時或在工作中因干擾而單片機在開機時或在工作中因干擾而使程序失控或工作中程序處于某種死循環(huán)狀使程序失控或工作中程序處于某種死

56、循環(huán)狀態(tài)等情況下都需要復位。復位的作用是使中態(tài)等情況下都需要復位。復位的作用是使中央處理器央處理器CPU以及其他功能部件都恢復到一以及其他功能部件都恢復到一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件61 1.復位原理：復位原理： AT89C51單片機的復位靠外部電路實現(xiàn)，單片機的復位靠外部電路實現(xiàn)，信號由信號由RESET(RST)引腳輸入，高電平有效，引腳輸入，高電平有效，在振蕩器工作時，只要保持在振蕩器工作時，只要保持RST引腳高電平兩引腳高電平兩個機器周期，單片機即復位

57、。復位后，個機器周期，單片機即復位。復位后，PC程序程序計數器的內容為計數器的內容為0000H，其他特殊功能寄存器，其他特殊功能寄存器的復位狀態(tài)如表的復位狀態(tài)如表2.5所示。片內所示。片內RAM中內容不中內容不變。變。 2. 常用復位電路：常用復位電路： 一般有上電復位、手動開關復位和自動復一般有上電復位、手動開關復位和自動復位電路三種，如圖位電路三種，如圖2.9所示。所示。 2.4.1 復位方式復位方式單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件62VCCRSTVSS89C515 VC10 FR8.2 kVCCRSTVSS89C515 VC10 FR8

58、.2 kVCCRSTP1.089C515 VWDIMAX750WDOPESET10 k10 F12(a )(b )(c )1 k89C51圖圖2.9 單片機復位電路圖單片機復位電路圖(a) 上電復位電路；上電復位電路；(b) 手動復位電路；手動復位電路；(c) 自動復位電路自動復位電路2. 常用復位電路常用復位電路單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件63 程序執(zhí)行方式是單片機的基本工作方式，即執(zhí)行程序執(zhí)行方式是單片機的基本工作方式，即執(zhí)行用戶編寫好并存放在用戶編寫好并存放在ROM中的程序。中的程序。2.4.2 程序執(zhí)行方式程序執(zhí)行方式 2.4.3

59、 省電方式省電方式 AT89系列單片機有兩種省電運行方式，即空閑系列單片機有兩種省電運行方式，即空閑方式和掉電方式。省電方式可使單片機功耗最小。方式和掉電方式。省電方式可使單片機功耗最小。 單片機正常工作時消耗單片機正常工作時消耗1020 mA電流，空閑方電流，空閑方式工作時消耗式工作時消耗1.75 mA電流，掉電方式工作時消耗電流，掉電方式工作時消耗550 A電流。電流。 在空閑和掉電方式下，單片機內部硬件控制電路在空閑和掉電方式下，單片機內部硬件控制電路如圖如圖2.10所示所示。 單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件64時鐘發(fā)生器OSCXTA

60、L2XTAL1中斷、串行口定時器CPUPDIDL圖圖2.10 空閑和掉電方式內部電路圖空閑和掉電方式內部電路圖單片機省電方式下內部控制電路單片機省電方式下內部控制電路單片機原理及應用回目錄回目錄上一頁上一頁下一頁下一頁結結 束束精選精選ppt課件課件65 2.5 AT89C51時鐘電路與時序時鐘電路與時序 2.5.1 振蕩器與時鐘電路振蕩器與時鐘電路 單片機內各部件之間有條不紊的協(xié)調工作，單片機內各部件之間有條不紊的協(xié)調工作，其控制信號是在一種基本節(jié)拍的指揮下按一定其控制信號是在一種基本節(jié)拍的指揮下按一定時間順序發(fā)出的，這些控制信號在時間上的相時間順序發(fā)出的，這些控制信號在時間上的相互關系就是