單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)第一章

第

章

單

片

機(jī)

硬

件

系

統(tǒng)

本章內(nèi)容SingleChipMicrocomputer什么是單片機(jī)？單片機(jī)特點(diǎn)及應(yīng)用單片機(jī)工作過程單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)1．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(jiǎn)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(hào)燈的控制12．實(shí)驗(yàn)電路3．實(shí)訓(xùn)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單片機(jī)到底是如何實(shí)現(xiàn)這些動(dòng)作？它里面有些什么呢？00000000一、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(tái)式微機(jī)便攜式微機(jī)立式微機(jī)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)微型計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)——運(yùn)算器控制器CPU存儲(chǔ)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)CPU(CentralProcessingUnit)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(chǔ)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)CPU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(chǔ)器單片微型計(jì)算機(jī)是指集成在一個(gè)芯片上的微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)——單片機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一個(gè)芯片2、單片微型計(jì)算機(jī)單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

CPU存儲(chǔ)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

中斷系統(tǒng)P0-P3TxDRxD

TINT并行I/O口串行I/O口單片機(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(duì)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。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，重量輕電源單一，功耗低功能強(qiáng)，價(jià)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)2.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3.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(guó)微芯片公司:PIC16C××系列、PIC17C××系列、PIC1400系列，美國(guó)英特爾公司的MCS-48和MCS-51系列，美國(guó)摩托羅拉公司的MC68HC05系列和MC68HC11系列，美國(guó)齊洛格公司的Z8系列，日本電氣公司的μPD78××系列，美國(guó)莫斯特克公司和仙童公司合作生產(chǎn)的F8（3870）系列等。

三、MCS-51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)時(shí)鐘電路CPUROMRAMT0T1中斷系統(tǒng)串行接口并行接口P0P1P2P3TXDRXDINT0INT1定時(shí)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(gè)RAM單元，用戶使用前128個(gè)單元，用于存放可讀寫數(shù)據(jù)，后128個(gè)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(shí)/計(jì)數(shù)器：兩個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能。并行I/O口：4個(gè)8位的I/O口P0、P1、P2、P3。串行口：一個(gè)全雙工串行口。中斷控制系統(tǒng)：5個(gè)中斷源（外部中斷2個(gè)，定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷2個(gè)，串行中斷1個(gè)）時(shí)鐘電路：可產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列，允許晶振頻率6MHZ和12MHZ1、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(gè)RAM單元，用戶使用前128個(gè)單元，用于存放可讀寫數(shù)據(jù)，后128個(gè)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(shí)/計(jì)數(shù)器：兩個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)定時(shí)或計(jì)數(shù)功能。并行I/O口：4個(gè)8位的I/O口P0、P1、P2、P3。串行口：一個(gè)全雙工串行口。中斷控制系統(tǒng)：5個(gè)中斷源（外中斷2個(gè)，定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷2個(gè)，串行中斷1個(gè)）時(shí)鐘電路：可產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列，允許晶振頻率6MHZ和12MHZ2、MCS-51單片機(jī)信號(hào)引腳簡(jiǎn)介

P3口線的第二功能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、振蕩電路：XTAL1、XTAL23、復(fù)位引腳：RST4、并行口：P0、P1、P2、P37、ALE：地址鎖存控制信號(hào)1、電源線：VCC(+5V)、VSS(地)EAPSEN5、EA：訪問程序存儲(chǔ)控制信號(hào)6、PSEN：外部ROM讀選通信號(hào)RXD/

TXD/

INT0/INT1/

T0/

T1/

WR/

RD/1

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313029282726252424222180318051875189C511

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15EPROM27641

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15EPROM27641

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31302928272625242422211

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15RAM62641

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15RAM6264

3.

存

儲(chǔ)

器80318751805189C51片內(nèi)RAM片內(nèi)ROM256B（字節(jié)）4K64K64K(1)程序存儲(chǔ)器程序存儲(chǔ)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(gè)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(shí)器0中斷外部中斷1定時(shí)器1中斷串行口中斷8位．．．0FFFH0FFEHEA=1EA=0程序存儲(chǔ)器資源分布中斷入口地址0000HFFFFH(64K)內(nèi)部外部(2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器00HFFH7FH80H(高128B)(低128B)RAM專用

寄存器00H07H08H0FH10H17H18H1FH0區(qū)R0R7R0R7R0R7R0R71區(qū)2區(qū)3區(qū)工作寄存器區(qū)可位尋址區(qū)20H2FH7F78070030H7FH數(shù)據(jù)緩沖區(qū)/堆棧區(qū)內(nèi)部RAM存儲(chǔ)器

11第3區(qū)18H~1FH

01第1區(qū)08H~0FHRS1RS0寄存器區(qū)片內(nèi)RAM地址

00第0區(qū)00H~07H10第2區(qū)10H~17H工作寄存器區(qū)選擇位RS0、RS1PSW位地址CYACF0RS1RS0OVF1PMSB——MostSignificantBit（最高有效位）

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

MSB

位地址

LSB7E766E665E564E463E362E261E160E067D756D655D554D453D352D251D150D057C746C645C544C443C342C241C140C047B736B635B534B433B332B231B130B037A726A625A524A423A322A221A120A027971696159514941393129211911090178706860585048403830282018100800RAM位尋址區(qū)位地址表高128個(gè)單元☆離散分布有21個(gè)特殊功能寄存器SFR?！?/p>

11個(gè)可以進(jìn)行位尋址?！钐貏e提示：對(duì)SFR只能使用直接尋址方式，書寫時(shí)可使用寄存器符號(hào)，也可用寄存器單元地址。4、并行輸入/輸出電路結(jié)構(gòu)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個(gè)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(chǔ)器時(shí)，

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1

2

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2040

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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)輸出舉例指令4：CLRP1.0指令5：SETBP1.0+5V下一頁1111111111111111(3)輸入舉例S0+5V4.7kWALEWR

RDP3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7讀端口：MOVP3,#11111111BMOVA,P389C51××××××××寄存器A注：當(dāng)I/O端口作為輸入使用時(shí)，需先向端口寫入“1”，使內(nèi)部的FET截止，再讀入引腳的狀態(tài)。你知道P3.4對(duì)應(yīng)寄存器A哪一位嗎？P3.4你知道這是為什么嗎？11111111015、時(shí)鐘電路與復(fù)位電路

(1)時(shí)鐘振蕩電路(2)復(fù)位電路單片機(jī)復(fù)位條件:必須使RST引腳持續(xù)10ms以上高電平(外部時(shí)鐘12MHz)誰知道復(fù)位電路怎么起到復(fù)位的作用?指令寄存器譯碼地址譯碼程序計(jì)數(shù)器地址寄存器累加器A運(yùn)算器①②存儲(chǔ)器內(nèi)部數(shù)據(jù)總線外部地址總線AB數(shù)據(jù)緩沖器外部數(shù)據(jù)總線DB寄存器區(qū)外部控制總線CB內(nèi)部控制信號(hào)時(shí)鐘及清零四、單片機(jī)的工作過程取指過程例:MOVA,#09H74H

09H;把09H送到累加器A中執(zhí)行過程PC=0000H0001H0000H0002H0111010000001001(PC)(PC)0001H0002H0000H外部控制總線CB取指過程(PC)執(zhí)行過程你知道PC的作用嗎？1、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)2、8031有四個(gè)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，單片機(jī)復(fù)位后，若執(zhí)行SETBRS1指令，此時(shí)只能使用（）區(qū)的工作寄存器。A．0區(qū)B．1區(qū)C．2區(qū)D．3區(qū)課堂練習(xí)3.

09H位所在的單元地址是（）A．02HC．08HB．21HD．20H課堂練習(xí)4.單片機(jī)在進(jìn)行取指令操作時(shí)，指令的地址是由（）的內(nèi)容決定。A．SPC．DPTRD．PSEN和ALE

B．PC課堂練習(xí)5.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)6.程序計(jì)數(shù)器PC用來()。A．存放指令

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)1.

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(chǔ)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(hào)B．存儲(chǔ)數(shù)據(jù)C.算術(shù)、邏輯運(yùn)算及位操作D．I/O端口數(shù)據(jù)傳送E.驅(qū)動(dòng)LED思考題思考題4.單片機(jī)能夠直接運(yùn)行的程序是（）。A.匯編源程序B.C語言源程序C.高級(jí)語言程序D.機(jī)器語言源程序5.十進(jìn)制數(shù)126其對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制可表示為()。A．8FB．8EC．FED.7E6.十進(jìn)制數(shù)89.75其對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制可表示為().A.10001001.01110101B．1001001.10C.1011001.11D.1001001.117.二進(jìn)制數(shù)110010010對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)可表示為()A.192HB．C90HC．1A2HD.CA0H8.二進(jìn)制數(shù)110110110對(duì)應(yīng)的十六進(jìn)制數(shù)可表示為()。A．1D3HB，1B6HC．DBOHD.666H9.-3的補(bǔ)碼是()。A．10000011B.11111100C．11111110D．11111101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.INTEL8051CPU是()位的單片機(jī)。A．16B．4C．8D.準(zhǔn)16位12.對(duì)于INTEL8031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(chǔ)器D.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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思考題15.指令和程序是以()形式存放在程序存儲(chǔ)器中。A.源程序B.匯編程序C.二進(jìn)制編碼D．BCD碼16.單片機(jī)應(yīng)用程序一般存放在()中。A.RAMB．ROMC.寄存器D．CPU17.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B．0區(qū)01H單元C.1區(qū)09H單元D．SFR18.進(jìn)位標(biāo)志CY在()中。A.累加器AB．算術(shù)邏輯運(yùn)算部件ALUC．程序狀