1、第章單片機(jī)硬件系統(tǒng) 本章內(nèi)容Single Chip Microcomputer什么是單片機(jī)？單片機(jī)特點(diǎn)及應(yīng)用單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)docin/sundae_meng1實(shí)訓(xùn)目的 (1) 了解單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的基本組成。 (2) 通過最簡應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)例了解單片機(jī)的基本工作過程。實(shí)訓(xùn)1 信號燈的控制12實(shí)驗(yàn)電路docin/sundae_meng3實(shí)訓(xùn)程序ORG 0000HSTART：MOV P1,#00H ACALL DELAYMOV P1,#0FFH ACALL DELAY SJMP STARTDELAY: MOV R3,#0FFHDEL2: MOV R4,#0FFH DEL1: NOP DJNZ R4,DE

2、L1 DJNZ R3,DEL2 RET END 0000000011111111ALEWR RDP1. 0P1. 1P1. 2P1. 3P1. 4P1. 5P1. 6P1. 7+5V單片機(jī)到底是如何實(shí)現(xiàn)這些動作？它里面有些什么呢？00000000docin/sundae_meng一、什么是單片機(jī) 1、微型計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 常見的微機(jī)外形臺式微機(jī)便攜式微機(jī)立式微機(jī)docin/sundae_meng微型計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 微機(jī)硬件組成 顯示器主機(jī)鍵盤鼠標(biāo)docin/sundae_meng微型計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu) 運(yùn) 算 器控 制 器CPU存 儲 器輸入接口電路輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出接口電路硬件系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu) CP

3、U (Central Processing Unit)docin/sundae_meng硬件系統(tǒng)構(gòu)成微機(jī)的實(shí)體和裝置軟件系統(tǒng)微機(jī)系統(tǒng)所使用的各種程序的總稱軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)共同構(gòu)成實(shí)用的微機(jī)系統(tǒng)，兩者是相輔相成、缺一不可的。 軟件系統(tǒng)+微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn) 算 器控 制 器CPU存 儲 器輸入接口電路輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出接口電路硬件系統(tǒng)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)docin/sundae_mengCPU輸入設(shè)備輸出設(shè)備軟件系統(tǒng)+微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件系統(tǒng)輸入接口設(shè)備輸出接口設(shè)備運(yùn) 算 器控 制 器存 儲 器單片微型計(jì)算機(jī)是指集成在一個芯片上的微型計(jì)算機(jī)，簡稱單片機(jī) 單片機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個芯片2、單片微型計(jì)算機(jī)doci

4、n/sundae_meng單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 C P U 存 儲 器定 時 器 / 計(jì) 數(shù) 器 中 斷 系 統(tǒng)P0-P3TxDRxD TINT并行I/O口串行I/O口docin/sundae_meng單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)單片機(jī)接口電路及外設(shè)等軟件硬件單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng):由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成硬件是應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)軟件是在硬件的基礎(chǔ)上對其資源進(jìn)行合理調(diào)配和使用，從而完成應(yīng)用系統(tǒng)所要求的任務(wù)，二者相互依賴，缺一不可注：本課程的重點(diǎn)1.掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件原理的分析方法。2.掌握軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試的基本技能。docin/sundae_meng二、單片機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用 1. 單片機(jī)的特點(diǎn) 體積小，

5、重量輕電源單一，功耗低功能強(qiáng)，價格低運(yùn)行速度快，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高可以嵌入到電子產(chǎn)品中嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)docin/sundae_meng2. 單片機(jī)應(yīng)用 工業(yè)方面民用方面儀表方面電訊方面數(shù)據(jù)處理方面汽車方面docin/sundae_meng3. 單片機(jī)種類 目前8位單片機(jī)仍是單片機(jī)的主流機(jī)型；生產(chǎn)廠商：單片機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了由4位機(jī)到8位機(jī),再到16 位機(jī)的發(fā)展過程美國微芯片公司:PIC16C系列、PIC17C系列、PIC1400系列，美國英特爾公司的MCS-48和MCS-51系列，美國摩托羅拉公司的MC68HC05系列和MC68HC11系列，美國齊洛格公司的Z8系列，日本電氣公司的PD78系列

6、，美國莫斯特克公司和仙童公司合作生產(chǎn)的F8（3870）系列等。 docin/sundae_meng三、MCS-51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)時鐘電路CPUROMRAMT0 T1中斷系統(tǒng)串行接口并行接口P0 P1 P2 P3TXD RXDINT0 INT1定時計(jì)數(shù)器結(jié)構(gòu)框圖中央處理器CPU：8位，運(yùn)算和控制功能內(nèi)部RAM：共256個RAM單元，用戶使用前128個單元，用于存放可讀寫數(shù)據(jù)，后128個單元被專用寄存器占用。內(nèi)部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格。定時/計(jì)數(shù)器：兩個16位的定時/計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)定時或計(jì)數(shù)功能。并行I/O口：4個8位的I/O口P0、P1、P2、P3。串行口：一個全雙

7、工串行口。中斷控制系統(tǒng)：5個中斷源（外部中斷2個，定時/計(jì)數(shù)中斷2 個，串行中斷1個）時鐘電路：可產(chǎn)生時鐘脈沖序列，允許晶振頻率6MHZ和12MHZdocin/sundae_meng1、8051單片機(jī)的基本組成中央處理器CPU：8位，運(yùn)算和控制功能內(nèi)部RAM：共256個RAM單元，用戶使用前128個單元，用于存放可讀寫數(shù)據(jù)，后128個單元被專用寄存器占用。內(nèi)部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格。定時/計(jì)數(shù)器：兩個16位的定時/計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)定時或計(jì)數(shù)功能。并行I/O口：4個8位的I/O口P0、P1、P2、P3。串行口：一個全雙工串行口。中斷控制系統(tǒng)：5個中斷源（外中斷2個，定

8、時/計(jì)數(shù)中斷2 個，串行中斷1個）時鐘電路：可產(chǎn)生時鐘脈沖序列，允許晶振頻率6MHZ和12MHZdocin/sundae_meng2、MCS-51單片機(jī)信號引腳簡介 P3口線的第二功能VCCVSSXTAL2XTAL1RSTP0. 0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7P1. 0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0ALEP3. 0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.72、振蕩電路：XTAL1、XTAL23、復(fù)位引腳：RST4、并行

9、口：P0、P1、P2、P37、ALE：地址鎖存控制信號1、電源線：VCC(+5V)、VSS(地)EAPSEN5、EA：訪問程序存儲控制信號6、PSEN：外部ROM讀選通信號RXD/TXD/INT0/ INT1/ T0/ T1/WR/ RD/1234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222180318051 875189C51docin/sundae_meng12345678910111213142827262524232221 201918171615EPROM276412345678910111213

10、142827262524232221 201918171615EPROM27641234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222112345678910111213142827262524232221 201918171615RAM6264 12345678910111213142827262524232221 201918171615RAM6264 3.存儲器80318751805189C51片內(nèi)RAM片內(nèi)ROM256B（字節(jié)）4K64K64Kdocin/sundae_meng(1)程序存儲器程序存儲

11、器內(nèi)部外部0000H0FFFH(4K)0000HFFFFH(64K)0000H0FFFH(4K)0000H0001H0002H(PC)0000H是程序執(zhí)行的起始單元,在這三個單元存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令中斷5中斷4中斷3中斷2中斷10003H000BH0013H001BH0023H002BH外部中斷0定時器0中斷外部中斷1定時器1中斷串行口中斷8位0FFFH0FFEHEA=1 EA=0程序存儲器資源分布中斷入口地址docin/sundae_meng0000HFFFFH(64K)內(nèi)部外部(2)數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器00HFFH7FH80H(高128B)(低128B)RAM專用寄存器00H07H08H

12、0FH10H17H18H1FH0區(qū)R0R7R0R7R0R7R0R71區(qū)2區(qū)3區(qū)工作寄存器區(qū)可位尋址區(qū)20H2FH7F 7807 0030H7FH數(shù)據(jù)緩沖區(qū)/堆棧區(qū)內(nèi)部RAM存儲器 1 1第 3 區(qū)18H1FH 0 1第 1 區(qū)08H0FHRS1 RS0寄存器區(qū)片內(nèi)RAM地址 0 0第 0 區(qū)00H07H 1 0第 2 區(qū)10H17H工作寄存器區(qū)選擇位RS0、RS1PSW位地址 CY ACF0RS1RS0OVF1Pdocin/sundae_mengMSBMost Significant Bit （最高有效位）LSB Least Significant Bit （最低有效位）單元地址2FH2EH2

13、DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H7F776F675F574F473F372F271F170F07 MSB 位地址 LSB7E766E665E564E463E362E261E160E067D756D655D554D453D352D251D150D057C746C645C544C443C342C241C140C047B736B635B534B433B332B231B130B037A726A625A524A423A322A221A120A027971696159514941393129211911090178706860585048403830282

14、018100800RAM位尋址區(qū)位地址表docin/sundae_meng高128個單元離散分布有21個特殊功能寄存器SFR。 11個可以進(jìn)行位尋址。特別提示：對SFR只能使用直接尋址方式，書寫時可使用寄存器符號，也可用寄存器單元地址。docin/sundae_meng4、并行輸入/輸出電路結(jié)構(gòu)P0. 0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7P1. 0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0P3. 0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3

15、.74個8位并行I/O口：P0，P1，P2，P3；均可作為雙向I/O端口使用。(1)特點(diǎn)： P0：訪問片外擴(kuò)展存儲器時， 復(fù)用為低8位地址線和數(shù)據(jù)線 P2：高8位地址線。P1：雙向I/O端口 P3：第二功能1234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222180318051 875189C51docin/sundae_mengP0口docin/sundae_mengP1口docin/sundae_meng111111110000000011111111010101011ALEWR RDP1. 0P1. 1

16、P1. 2P1. 3P1. 4P1. 5P1. 6P1. 7指令1：MOV P1,#00H指令2：MOV P1,#0FFH指令3：MOV P1,#0AAH(2)輸出舉例指令4：CLR P1.0指令5：SETB P1.0+5V下一頁docin/sundae_meng1111111111111111(3)輸入舉例S0+5 V4.7 kWALEWR RDP3. 0P3. 1P3. 2P3. 3P3. 4P3. 5P3. 6P3. 7讀端口： MOV P3, #11111111BMOV A, P3 89C51寄存器A注：當(dāng)I/O端口作為輸入使用時，需先向端口寫入“1”，使內(nèi)部的FET截止，再讀入引腳的

17、狀態(tài)。 你知道P3.4對應(yīng)寄存器A哪一位嗎？P3.4你知道這是為什么嗎？1111111101docin/sundae_meng5、時鐘電路與復(fù)位電路 (1)時鐘振蕩電路docin/sundae_meng(2)復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位條件: 必須使RST引腳持續(xù)10 ms以上高電平(外部時鐘12MHz) 誰知道復(fù)位電路怎么起到復(fù)位的作用?docin/sundae_meng1、CPU主要的組成部部分為( )。B加法器，寄存器 C運(yùn)算器,寄存器 D運(yùn)算器，指令譯碼器A運(yùn)算器，控制器 課堂練習(xí)docin/sundae_meng2、8031有四個工作寄存器區(qū)，由PSW狀態(tài)字中的RS1、RS0兩位的狀態(tài)來決定，

18、單片機(jī)復(fù)位后，若執(zhí)行 SETB RS1 指令，此時只能使用（ ）區(qū)的工作寄存器。A0區(qū)B1區(qū)C2區(qū)D3區(qū)課堂練習(xí)docin/sundae_meng3. 09H位所在的單元地址是（ ）A 02HC 08HB 21HD20H課堂練習(xí)docin/sundae_meng4.單片機(jī)在進(jìn)行取指令操作時，指令的地址是由（ ）的內(nèi)容決定。A SPC DPTRD PSEN和ALE BPC課堂練習(xí)docin/sundae_meng5. P0,P1口作輸入用途之前必須( )。A外接高電平 B外接上拉電阻C相應(yīng)端口先置0 D相應(yīng)端口先置1 課堂練習(xí)docin/sundae_meng6.程序計(jì)數(shù)器PC用來( )。A存放

19、指令 B存放上一條的指令地址D存放正在執(zhí)行的指令地址 C存放下一條的指令地址 課堂練習(xí)docin/sundae_meng1. 數(shù)123可能是( )。 A. 二進(jìn)制數(shù) B. 八進(jìn)制數(shù) C. 十六進(jìn)制數(shù) D 四進(jìn)制數(shù) E.十進(jìn)制數(shù)2. 8031單片機(jī)內(nèi)部RAM包括( ) 。 A.程序存儲區(qū) B堆棧區(qū) C工作寄存器及特殊功能區(qū) D位尋址區(qū) E. 中斷入口地址區(qū)3. 8051單片機(jī)CPU的主要功能有( )。A.產(chǎn)生控制信號 B存儲數(shù)據(jù) C.算術(shù)、邏輯運(yùn)算及位操作 DI/O端口數(shù)據(jù)傳送 E.驅(qū)動LED思 考 題docin/sundae_meng思 考 題4.單片機(jī)能夠直接運(yùn)行的程序是（ ）。 A. 匯編

20、源程序 B. C語言源程序 C. 高級語言程序 D. 機(jī)器語言源程序5. 十進(jìn)制數(shù)126其對應(yīng)的十六進(jìn)制可表示為( )。 A8F B8E CFE D. 7E6. 十進(jìn)制數(shù)89.75其對應(yīng)的二進(jìn)制可表示為( ). A.10001001.01110101 B1001001.10 C.1011001.11 D.1001001.117. 二進(jìn)制數(shù)110010010對應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)可表示為( ) A.192H BC90H C 1A2H D. CA0H8. 二進(jìn)制數(shù)110110110對應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)可表示為( )。 A 1D3H B， 1B6H C DBOH D. 666H9. -3的補(bǔ)碼是( )。 A

21、10000011 B. 11111100 C11111110 D 11111101docin/sundae_meng思 考 題10. CPU主要的組成部部分為( )。 A運(yùn)算器，控制器 B加法器，寄存器 C. 運(yùn)算器,寄存器 D. 運(yùn)算器，指令譯碼器11. INTEL 8051 CPU是( )位的單片機(jī)。 A 16 B4 C8 D.準(zhǔn)16位12. 對于INTEL 8031來說，/EA腳總是( ) A.接地 B.接電源 C. 懸空 D.不用13. 在單片機(jī)中，通常將一些中間計(jì)算結(jié)果放在( ）中 A.累加器 B控制器 C. 程序存儲器 D.數(shù)據(jù)存儲器14. 程序計(jì)數(shù)器PC用來( )。 A存放指令 B存放正在執(zhí)行的指令地址 C. 存放下一條的指令地址 D存放上一條的指令地址docin/sundae_meng思 考 題15. 指令和程序是以( )形式存放在程序存儲器中。 A. 源程序 B. 匯編程序 C. 二進(jìn)制編碼 DBCD碼16. 單片機(jī)應(yīng)用程序一般存放在( )中。 A. RAM BROM C. 寄存器 DCPU17. 單片機(jī)上電后或復(fù)但后，工作寄存器R0是在( )。 A. 0區(qū)00H單元 B0區(qū)01H單元 C. 1區(qū)09H單元 DSFR18. 進(jìn)位標(biāo)志CY在( )中。 A. 累加器A B算術(shù)邏輯運(yùn)算部件ALU C程序狀態(tài)字寄存器