2023學(xué)年完整公開課版單片機(jī)05

單片機(jī)單片機(jī)原理單片機(jī)接口技術(shù)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)單片機(jī)原理單片機(jī)基礎(chǔ)知識MCS-51系列單片機(jī)結(jié)構(gòu)MCS-51單片機(jī)指令系統(tǒng)匯編語言程序設(shè)計(jì)教室單片機(jī)溫度傳感器信號放大A/D轉(zhuǎn)換空調(diào)驅(qū)動電路傳感器單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)單片機(jī)接口技術(shù)單片機(jī)內(nèi)部并行口顯示器接口鍵盤接口中斷系統(tǒng)定時(shí)計(jì)數(shù)器單片機(jī)擴(kuò)展技術(shù)A/D和D/A轉(zhuǎn)換接口單元1單元2單元3單元4單元5單元6單元7單元8記筆記重視實(shí)驗(yàn)利用網(wǎng)上資源

認(rèn)真完成作業(yè)學(xué)習(xí)接口技術(shù)的幾點(diǎn)要求：第一章接口技術(shù)概述1.1微機(jī)系統(tǒng)的組成1.2MCS-51系列單片機(jī)1.1 微機(jī)系統(tǒng)的組成1.1.1微機(jī)系統(tǒng)的硬件組成1.1.2單片機(jī)系統(tǒng)的硬件組成1.1.3微機(jī)系統(tǒng)的軟件組成

1.1.1

微機(jī)系統(tǒng)的硬件組成

任何一個(gè)完整的微機(jī)系統(tǒng)都由硬件和軟件組成。其基本結(jié)構(gòu)框圖如下：CPU存儲器I/O口外設(shè)DBABCB微機(jī)的工作過程1.1.1

微機(jī)系統(tǒng)的硬件組成

任何一個(gè)完整的微機(jī)系統(tǒng)都由硬件和軟件組成。其基本結(jié)構(gòu)框圖如下：CPU存儲器I/O口外設(shè)DBABCB

數(shù)據(jù)處理和發(fā)送控制信號，指揮CPU內(nèi)、外各部件協(xié)調(diào)工作。

1.1.1

微機(jī)系統(tǒng)的硬件組成

任何一個(gè)完整的微機(jī)系統(tǒng)都由硬件和軟件組成。其基本結(jié)構(gòu)框圖如下：CPU存儲器I/O口外設(shè)DBABCB存放數(shù)據(jù)和程序。

1.1.1

微機(jī)系統(tǒng)的硬件組成

任何一個(gè)完整的微機(jī)系統(tǒng)都由硬件和軟件組成。其基本結(jié)構(gòu)框圖如下：CPU存儲器I/O口外設(shè)DBABCB協(xié)調(diào)CPU與外設(shè)之間的交換數(shù)據(jù)。

1.1.1

微機(jī)系統(tǒng)的硬件組成

任何一個(gè)完整的微機(jī)系統(tǒng)都由硬件和軟件組成。其基本結(jié)構(gòu)框圖如下：CPU存儲器I/O口外設(shè)DBABCB將外界的數(shù)據(jù)送給CPU進(jìn)行處理，將CPU的處理結(jié)果送到外界，共人們識別和存儲。1.1.1

微機(jī)系統(tǒng)的硬件組成

任何一個(gè)完整的微機(jī)系統(tǒng)都由硬件和軟件組成。其基本結(jié)構(gòu)框圖如下：CPU存儲器I/O口外設(shè)DBABCBDB、AB、CB分別傳送數(shù)據(jù)信息、地址信息和控制信息。

微機(jī)的工作過程

微機(jī)的工作過程就是CPU不斷執(zhí)行指令的過程，CPU在執(zhí)行指令的過程中要與存儲器和外設(shè)交換信息。1．CPU與存儲器的信息交換過程包括：CPU向存儲器寫入信息，稱之為寫操作；CPU從存儲器讀取信息，稱之為讀操作。2．CPU與外設(shè)的信息交換過程包括：CPU向外設(shè)輸出信息，稱之為輸出；CPU從外設(shè)輸入信息，稱之為輸入。CPU存儲器I/O口外設(shè)DBABCB

CPU從存儲器讀取信息的過程1CPU發(fā)送存儲單元的地址碼----AB----存儲器2CPU發(fā)送RD控制信號------------CB----存儲器3存儲器送出選中單元的內(nèi)容----DB----CPUCPUI/O口外設(shè)DBABCB02H01H50H：：FFH地址譯碼器輸入輸出電路讀寫控制0000HRD02H

CPU向存儲器寫入信息的過程1CPU發(fā)送存儲單元的地址碼----AB----存儲器2CPU發(fā)送WR控制信號-----------CB----存儲器3CPU送出欲寫入的內(nèi)容---------DB----進(jìn)入存儲器的選中單元CPUI/O口外設(shè)DBABCBFFHFFHFFH：：FFH地址譯碼器輸入輸出電路讀寫控制0000HWR65H

CPU從輸入外設(shè)輸入信息的過程1CPU發(fā)送端口的地址碼-------AB----端口2CPU發(fā)送RD控制信號---------CB----端口3端口送出選中外設(shè)的內(nèi)容----DB----CPUCPU存儲器輸入外設(shè)DBABCBFFH地址譯碼器讀寫控制2010HRD數(shù)據(jù)緩沖器FFH…FFH輸出外設(shè)20H

CPU向輸出外設(shè)輸出信息的過程1CPU發(fā)送端口的地址碼----AB----端口2CPU發(fā)送WR控制信號-----CB----端口3CPU送出欲寫入的內(nèi)容---DB----進(jìn)入選中端口CPU存儲器輸入外設(shè)DBABCBFFH地址譯碼器讀寫控制2011HWR數(shù)據(jù)緩沖器FFH…FFH輸出外設(shè)43H

1.1.2單片機(jī)系統(tǒng)的硬件組成

單片機(jī)是指集成了CPU、存儲器、I/O口以及其他輔助電路大規(guī)模集成電路芯片。單片機(jī)內(nèi)部資源夠用時(shí)，不需要外擴(kuò)芯片，通過I/O口直接與外設(shè)連接。單片機(jī)內(nèi)部資源不夠用時(shí)，需要外擴(kuò)芯片，外擴(kuò)芯片通過三總線與CPU交換信息。單片機(jī)最小控制系統(tǒng)單片機(jī)擴(kuò)展控制系統(tǒng)單片機(jī)最小控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

X1X2P0P1P2P3TXDRXDINT0INT1返回CPURAMROM中斷系統(tǒng)串行口并行口定時(shí)計(jì)數(shù)器振蕩電路T0T1外設(shè)外設(shè)外設(shè)RST+5VCPURAMROM定時(shí)中斷串口CBP2P3P1P0P0P2P3P1鎖存器

ALE單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖RST+5VX1X2ABDB存儲器I/O口外設(shè)返回1.1.3微機(jī)系統(tǒng)的軟件組成

微機(jī)系統(tǒng)的軟件分成2類：系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。(1).系統(tǒng)軟件

一般由專門的計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)人員設(shè)計(jì)和編制，如操作系統(tǒng)，各種語言的編譯程序，監(jiān)控程序。

(2).應(yīng)用軟件

用戶為解決自己的問題而編制的程序。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，為實(shí)現(xiàn)某一功能而編制的驅(qū)動程序?qū)儆趹?yīng)用軟件的范疇。

在接口技術(shù)中我們常常編制外設(shè)的驅(qū)動程序。1.2MCS-51系列單片機(jī)1.2.1MCS-51系列單片機(jī)的分類1.2.2MCS- 51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)1.2.3MCS- 51系列單片機(jī)的引腳習(xí)題1.2.1MCS-51系列單片機(jī)的分類

常用的MCS51系列單片機(jī)有2種類型的產(chǎn)品：8051/8751/89C51和8031。它們的結(jié)構(gòu)基本相同，其主要差別反映在存儲器的配置上的不同：①8051內(nèi)設(shè)有4KB的掩膜ROM。

②8751內(nèi)設(shè)有4KB的EPROM。

③89C51內(nèi)設(shè)有4KB的E2PROM

。④

8031內(nèi)沒有ROM。

1.2.2MCS-51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)

X1X2P0P1P2P3TXDRXDINT0INT18位CPU256BRAM4KBROM中斷系統(tǒng)1個(gè)串行口4個(gè)并行口2個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器振蕩電路T0T1RSTATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定時(shí)中斷串口IRPLAID振蕩ALU作用：PC存放CPU將要執(zhí)行的指令所在的ROM單元的地址。特點(diǎn)：①具有自動加1功能。②CPU復(fù)位時(shí)PC=0000H，當(dāng)8051脫離復(fù)位狀態(tài)時(shí)，開始從0000H

處執(zhí)行程序，因此，用戶程序應(yīng)該從0000HROM單元存放。

③

PC的值可以用轉(zhuǎn)移和調(diào)用/返回指令修改。

無條件轉(zhuǎn)移指令：

ALMP/LJMP/SJMP標(biāo)號

JMP@A+DPTR條件轉(zhuǎn)移指令：

JZ/JNZ標(biāo)號

JC/JNC標(biāo)號

JB/JNBBIT，標(biāo)號

DJNZRn/direct/A/@Ri,標(biāo)號

CJNEA/Rn/@Ri,#DATA8,標(biāo)號

CJNEA,direct,標(biāo)號調(diào)用指令:LCALL/ACALL標(biāo)號返回指令：

RETATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定時(shí)中斷串口IRPLAID振蕩ALU89C51內(nèi)有256B的RAM單元，其地址范圍為00H—FFH，分為兩大部分:低128字節(jié)（00H~7FH）為真正的RAM區(qū);

高128字節(jié)（80H~FFH）為特殊功能寄存器區(qū)SFR。7FH

RAM區(qū)00HFFH

SFR區(qū)80H21個(gè)SFG分散在高128B的地址空間內(nèi)，分別是：A，B，PSW，SP，DPH，DPL，

P0，P1，P2，P3，IP，IE，TCON，

TMOD，TH0，TL0，TH1，TL1，

SCON，SBUF，PCON。低128B的RAM應(yīng)用最為靈活，可用于暫存用戶的數(shù)據(jù)，它分為獨(dú)立的且性質(zhì)不同的3部分：①工作寄存器區(qū)（00H---1FH）②位尋址區(qū)（20H---2FH）③普通RAM區(qū)（30H---7FH）

7FH

真正RAM區(qū)00HMCS-51單片機(jī)片內(nèi)RAM的配置圖FFH

SFR區(qū)80H7FH

普通RAM區(qū)30H2FH

位尋址區(qū)20H1FH

工作寄存器區(qū)00H返回07H0組00H0FH1組08H17H2組10H1FH3組18H1、工作寄存器區(qū)是指00H～1FH區(qū),共分4個(gè)組,每組有8個(gè)單元,共32個(gè)內(nèi)部RAM單元。2、每次只能有1組作為工作寄存器使用,其它各組可以作為一般的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)使用。3、作為工作寄存器使用的8個(gè)單元，又稱為R0—R74、程序狀態(tài)字PSW中的PSW.3（RS0）和PSW.4（RS1）兩位來選擇哪一組作為工作寄存器使用。CPU通過軟件修改PSW中RS0和RS1兩位的狀態(tài),就可任選一個(gè)工作寄存器工作。RS1、RS0與片內(nèi)工作寄存器組的對應(yīng)關(guān)系RS1RS0寄存器組片內(nèi)PAM地址通用寄存器名稱000組00H~07HR0~R7011組08H~0FHR0~R7102組10H~17HR0~R7013組18H~1FHR0~R7返回工作寄存器和RAM地址對照表

返回7FH

真正RAM區(qū)00HMCS-51單片機(jī)片內(nèi)RAM的配置下圖所示：FFHSFR區(qū)80H7FH

普通RAM區(qū)30H2FH

位尋址區(qū)20H1FH

工作寄存器區(qū)00H20H21H22H23H24H25H26H27H2FH1、位尋址區(qū)是指20H～2FH單元，共16個(gè)單元。2、位尋址區(qū)的16個(gè)單元（共計(jì)128位）的每1位都有一個(gè)8位表示的位地址,位地址范圍為00H～1FH。

如表所示。3、其位地址的表示方法有2種：①直接位地址（用8位二進(jìn)制數(shù)表示）和②單元地址.位號。對于這些位有專門的位操作指令，如SETB，CLR，CPL，JB，JNB等。4、同樣,位尋址的RAM單元也可以按字節(jié)操作作為一般的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。返回

內(nèi)部RAM中位地址表返回7FH

真正RAM區(qū)00HFFH

SFR區(qū)80H7FH

普通RAM區(qū)30H2FH

位尋址區(qū)20H1FH

工作寄存器區(qū)00H用于存儲一般的8位數(shù)據(jù)，這部分單元只能按字節(jié)操作。通常，堆棧都置于這部分空間。返回X1X2PSENRSTALEEAATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定時(shí)中斷串口IRPLAID振蕩X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3累加器在微處理器中占有很重要的位置。很多指令都是對A操作的。ADDA，Rn/direct/@Ri/#DATAADDCA，Rn/direct/@Ri/#DATASUBBA，Rn/direct/@Ri/#DATAMULABDIVABRL/RLC/RR/RLCAANLA，Rn/direct/@Ri/#DATAORLA，Rn/direct/@Ri/#DATAXRLA，Rn/direct/@Ri/#DATACPL/CLRAMOVXA,@DPTR/@RiMOVX@DPTR/@Ri,AMOVCA,@A+DPTR/@A+PC返回ALU89C51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)X1X2PSENRSTALEEAATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定時(shí)中斷串口IRPLAID振蕩X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALU1、在進(jìn)行乘除法運(yùn)算時(shí)，存放參與運(yùn)算的一個(gè)操作數(shù)。MULAB；將累加器A的內(nèi)容與寄存器B的內(nèi)容相乘,

乘積的低8位存放在累加器A中,高8位存放于寄存器B中。DIVAB；將累加器A中的內(nèi)容除以寄存器B中的8位無符號整數(shù),所得商的整數(shù)部分存放在累加器A中,

余數(shù)部分存放在寄存器B中。2、除此之外，作為一般REG使用。返回ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定時(shí)中斷串口IRPLAID振蕩X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P31、PSW稱為程序狀態(tài)字寄存器，是一個(gè)8位寄存器。存放運(yùn)算結(jié)果的一些特征，也用于指定工作寄存器組。2、D7D6D5D4D3D2D1D0CyAcF1RS1RS0Ov-PALU返回X1X2ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定時(shí)中斷串口IRPLAID振蕩X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P31、SP稱為堆棧指針，SP用來存放堆棧棧頂?shù)牡刂贰?、CPU復(fù)位時(shí)SP=08H，可以用MOVSP，#DATA8修改SP的值。

返回89C51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)PSENRSTALEEAATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定時(shí)中斷串口IRPLAID振蕩X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P31、數(shù)據(jù)指針DPTR是一個(gè)16位的專用寄存器,主要用來存放16位地址，其高位字節(jié)寄存器用DPH表示,低位字節(jié)寄存器用DPL表示。2、既可作為一個(gè)16位寄存器DPTR來處理,也可作為兩個(gè)獨(dú)立的8位寄存器DPH和DPL來處理。3、CPU復(fù)位時(shí)DPTR=0000H，可以用MOVDPTR，#DATA16或MOVDPH，#DATA8，MOVDPL，#DATA8修改DPTR的值。當(dāng)CPU與外RAM或外設(shè)交換信息時(shí)，外RAM單元的地址或外設(shè)的地址由DPTR給出。返回1.3.3MCS-51單片機(jī)的引腳

(a)管腳圖；(b)引腳功能分類P2P0ALEPSENEARSTVCCGNDP1P3X1X2(a)管腳圖；(b)引腳功能分類MCS51單片機(jī)形成三總線的電路圖

習(xí)題

ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定時(shí)中斷串口IRPLAID振蕩X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALU返回

P0.0---P0.71、沒有外擴(kuò)芯片時(shí)，作為一般的IN\OUT線,直接與外設(shè)通信。

2、有外擴(kuò)Mem時(shí),先送出外Mem的地址碼的低八位,然后傳送數(shù)據(jù)信息。

外ROM:PC的低8位由P0.0---P0.7送出。外RAM:DPL由P0.0---P0.7送出。

ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定時(shí)中斷串口IRPLAID振蕩X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALU

P2.0---P2.71、沒有外擴(kuò)芯片時(shí)，作為一般的IN\OUT線,直接與外設(shè)通信

2、有外擴(kuò)Mem時(shí),送出外Mem的地址碼的高八位外ROM:PC的高8位由P2.0---P2.7送出外RAM:DPH由P2.0---P2.7送出返回

ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定時(shí)中斷串口IRPLAID振蕩X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALUP1.0---P1.71、作為一般的IN\OUT線,與外設(shè)通信。2、可以接外設(shè)。返回89C51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定時(shí)中斷串口IRPLAID振蕩X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALU1、作為一般的IN\OUT線,與外設(shè)通信2、還有第二功能。P3口的第二功能如下：

P3.7P3.6P3.5P3.4P3.3P3.2P3.1P3.0RDWRT1T0INT1INT0TXDRXD外RAM的R/W記數(shù)脈沖輸入端中請輸入端串出串入返回

ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定時(shí)中斷串口IRPLAID振蕩X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALUALE地址鎖存允許

1、當(dāng)8051由P0口送出低8位地址碼時(shí),8051由ALE送出一高電平信號,作為外部鎖存器的觸發(fā)信號。

在單片機(jī)(CPU)與外界交換信息的過程中,地址信息必須維持不變,而P0口不能維持低8位地址的不變,所以應(yīng)該外接鎖存器,將低8位地址鎖住。當(dāng)8051送出低8位地址的時(shí)候,鎖存器應(yīng)該處于送數(shù)狀態(tài);在低8位地址消失之前,鎖存器應(yīng)該處于鎖存狀態(tài)。2、當(dāng)片外存儲器存取數(shù)據(jù)時(shí)，ALE為低8位地址輸出鎖存信號；當(dāng)片外存儲器不存取數(shù)據(jù)時(shí)，ALE輸出固定頻率的脈沖信號，頻率為1/6的fosc返回

ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定時(shí)中斷串口IRPLAID振蕩X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALU

PSEN外ROM的讀選通信號，在從片外ROM中讀取指令時(shí)，PSEN送出片外ROM的讀信號（低電平），一般接到外ROM的讀控制端返回

ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定時(shí)中斷串口IRPLAID振蕩X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALU

EA訪問外ROM控制信號，當(dāng)EA為高電平時(shí)，加電后8051從片內(nèi)ROM的0000H單元開始取指令，即從片內(nèi)ROM的0000H開始執(zhí)行程序；若EA為的低電平，則加電后8051從片外ROM的0000H單元開始取指令，故此時(shí)片外ROM的編制應(yīng)該從0000H開始；對于8031來說，由于其內(nèi)部無ROM，程序必須放在片外ROM中，所以EA應(yīng)接地。返回

ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定時(shí)中斷串口IRPLAID振蕩X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALURST復(fù)位信號輸入端該引腳得到高電平,并維持一段時(shí)間后,8051復(fù)位,進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)(初始化狀態(tài)),復(fù)位狀態(tài)下,各REG取值如下:PC=0000H，PSW=00H，SP=07HP0=FFH,P1=FFH,P2=FFH,P3=FFH,其余都為0返回

ATMPPSWBSPDPTRRAMPCROMP1P2P3P0定時(shí)中斷串口IRPLAID振蕩X1X2PSENRSTALEEAP0P1P2P3ALU外接晶振,產(chǎn)生時(shí)鐘信號,控制CPU的工作速度。

1個(gè)機(jī)器周期=12個(gè)時(shí)鐘周期返回P2P0ALEPSENEARSTVCCGNDP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P3X1X2+5V+5V返回DPTR0003H34HATMPPSWBSP00HRAMPCROM定時(shí)中斷串口返回ALU讀寫控制輸入輸出電路地址譯碼器RAM芯片單片機(jī)DBCBAB0-70003HDPTR03HWR34HP2P3P1P0P0P2P3P1鎖存器AB8-15

0003HALE1DPTR0003H34HATMPPSWBSPRAMROM定時(shí)中斷串口返回ALU讀寫控制輸入輸出電路地址譯碼器ROM芯片單片機(jī)DBCBAB0-70003HDPTRRD34HP2P3P1P0P0P2P3P1鎖存器AB8-15

ALE

00H03HPC0003HPSEN1CBP0鎖存器ALE單片機(jī)三總線形成示意圖ABDB存儲器I/