51系列单片机核心板Ⅱ.ppt
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51单片机(STC15W4K56S4)核心板电路原理图和电路器件表
1
电路原理图和电路器件表
核心板背面
核心板正面
1
51单片机（STC15W4K56S4）核心板器件（BOM）表
实物图
0603
0603
0603
PIN
插针
PIN
2x14
0603
0603
直插
LQFP7x7-48 51单片机（STC15W4K56S4）核心板正面
51单片机（STC15W4K56S4）核心板背面
图文51单片机超详细教程PPT(绝对值)
硬件电路设计思路及关键器件选型建议
51单片机
选用高性能、低功耗的51单片机， 如STC89C52RC等。
无线通信模块
根据实际需求选用合适的无线通 信模块，如ESP8266 Wi-Fi模块、
HC-05蓝牙模块等。
电源芯片
选用稳定性好、效率高的电源芯 片，如LM2596等。
软件编程实现过程剖析
初始化单片机系统
详细讲解SPI总线接口电路的设计和实 现，包括电平转换、芯片选择等。
03
SPI总线扩展应用实 例
通过具体案例，如FLASH存储器、 ADC模块等，介绍如何使用SPI总线进 行扩展。同时分析SPI总线在高速数据 传输中的应用优势。
08
综合案例：基于51单片机的智 能家居控制系统设计
系统功能需求分析和总体设计方案
硬件连接与测试
将单片机与PC通过串口或USB接口连接，使用编程器将程序烧写到单片机中，并通过仿真器 或实际硬件进行测试。
数据类型、运算符和表达式
数据类型 C语言在51单片机中支持的数据类型包括char、int、 short、long等，分别对应8位、16位、32位的数据长度。 此外，还有指针类型、结构体类型等复杂数据类型。
串行接口硬件结构
51单片机内部集成了串行接口电路，包括发送器、接收器和控 制寄存器。
串行接口工作方式
有四种工作方式，可配置为同步或异步通信模式，支持多机通信 和波特率可变。
第2章 MCS-51基本结构
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（2）控制器 ） 控制器主要由程序计数器PC、指令寄存器、指令译码器、 控制器主要由程序计数器 、指令寄存器、指令译码器、 堆栈指针SP、数据指针 堆栈指针 、数据指针DPTR、时钟发生器及定时控制逻 、 辑等组成。控制器控制计算机各部分自动、协调地工作。 辑等组成。控制器控制计算机各部分自动、协调地工作。 程序计数器PC是控制器中的一个重要部件，是一个 位 程序计数器 是控制器中的一个重要部件，是一个16位 是控制器中的一个重要部件 的计数器，用于存放CPU所要执行的下一条指令的地址， 所要执行的下一条指令的地址， 的计数器，用于存放 所要执行的下一条指令的地址 可寻址范围是0000H~0FFFFH，共64 KB。PC有自动加 ， 有自动加1 可寻址范围是 。 有自动加 功能，以实现程序的顺序执行。PC没有地址，是不可寻 功能，以源自文库现程序的顺序执行。 没有地址， 没有地址 址的，因此用户无法对它进行读写，但在执行转移、调用、 址的，因此用户无法对它进行读写，但在执行转移、调用、 返回等指令时能自动改变其内容，以改变程序的执行顺序。 返回等指令时能自动改变其内容，以改变程序的执行顺序。
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7. 中断控制系统 8051单片机的中断功能较强，以满足控制应用的需要。 单片机的中断功能较强，以满足控制应用的需要。 单片机的中断功能较强 8051共有 个中断源，即外中断 个，定时 计数中断 个， 共有5个中断源 即外中断2个 定时/计数中断 计数中断2个 共有 个中断源， 串行中断1个 全部中断分为高级和低级两个优先级别。 串行中断 个。全部中断分为高级和低级两个优先级别。 8. 时钟电路 8051单片机的内部有时钟电路， 8051单片机的内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需 单片机的内部有时钟电路 外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。 外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。系统使用的 晶振频率一般为6 晶振频率一般为 MHz和12 MHz。 和 。
第2章AT89C51单片机结构和原理
第2章
AT89C51单片机结构和原理
3. 外接晶体引脚 AT89C51单片机的外接晶体引脚有以下两种： (1) XTAL1：片内振荡器反相放大器的输入端和内 部时钟工作的输入端。采用内部振荡器时，它接外部 石英晶体和微调电容的一个引脚。
(2)
XTAL2：片内振荡器反相放大器的输出端，接
外部石英晶体和微调电容的另一端。采用外部振荡器 时，该引脚悬空。
AT89C51单片机的封装形式有两种：双列直插封装(DIP)形式和方 形封装形式，如图2-2所示。还可按总线型和非总线型划分。
总线型的AT89C51有40条引脚，与其他51系列单片机引脚是兼容 的。这40条引脚可分为I/O端口线、电源线、控制线、外接晶体线
四部分。
非总线型的AT89S2051有20条引脚，少了扩展用的P0口和P2口及
第2章
AT89C51单片机结构和原理
第2章 AT89C51单片机结构和原理
2.1 AT89C51单片机概述
2.2-2.3 AT89C51单片机结构及应用模式
2.4 AT89C51的CPU结构及工作原理 2.5 AT89C51存储器 2.6 AT89C51接口应用 习题与思考题
第2章
AT89C51单片机结构和原理
的特点之外，还具有CMOS低功耗的特点。例如8051的功耗为630 mW，
而80C51的功耗只有120 mW。在便携式、手提式或野外作业仪器设备上， 低功耗是非常有意义的，因此，在这些产品中必须使用CHMOS的单片 机芯片。
51单片机系统.
从物理结构的角度讲，51单片机的存储系统可以 分为四个存储空间：既片内ROM，RAM和片外 ROM、RAM。
从逻辑上讲（即用户编程的角度讲）51单片机的 存储系统又可分为三个存储空间。既片内RAM， 片外RAM和片内、外的程序存储器ROM。
MCS－51系列单片机的存储器配置（二）
通常片外数据存储器是根据自己的实际使用情况来 配置。最大可配置64KB，如果在使用片内RAM 48～128单元就能满足需要的情况下，也可以不配 置外部数据存储器。
地址总线（低8位）
AD3
数据总线
AD2 AD1
双向I/O端口
AD0
P1.7
P1.6
P1.5
P1.4 P1.3
双向I/O端口
P1.2
P1.1
P1.0
P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0
A15
A14
A13 A12
地址总线（高8位）
A11Fra Baidu bibliotekA10
双向I/O端口
A9
P1.0 - P1.7 P1端口线(1 – 8脚)：负
载能力为4个TTL负载。
并行输入输出端口引脚（二）
P2.0 – P2.7 P2端口线(21 – 28脚)：通 用I/O端口。除了做通用I/O端口外，当系 统使用外接存储器时，该口还作为地址 （高八位）总线，在这种情况下，P0口就 不能通用的I/O端口。负载能力为4个TTL。
从逻辑上讲（即用户编程的角度讲）51单片机的 存储系统又可分为三个存储空间。既片内RAM， 片外RAM和片内、外的程序存储器ROM。
MCS－51系列单片机的存储器配置（二）
通常片外数据存储器是根据自己的实际使用情况来 配置。最大可配置64KB，如果在使用片内RAM 48～128单元就能满足需要的情况下，也可以不配 置外部数据存储器。
地址总线（低8位）
AD3
数据总线
AD2 AD1
双向I/O端口
AD0
P1.7
P1.6
P1.5
P1.4 P1.3
双向I/O端口
P1.2
P1.1
P1.0
P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0
A15
A14
A13 A12
地址总线（高8位）
A11Fra Baidu bibliotekA10
双向I/O端口
A9
P1.0 - P1.7 P1端口线(1 – 8脚)：负
载能力为4个TTL负载。
并行输入输出端口引脚（二）
P2.0 – P2.7 P2端口线(21 – 28脚)：通 用I/O端口。除了做通用I/O端口外，当系 统使用外接存储器时，该口还作为地址 （高八位）总线，在这种情况下，P0口就 不能通用的I/O端口。负载能力为4个TTL。
51单片机开发板使用手册
STU_MAIN单片机开发板使用手册
第一章STU_MAIN 单片机开发板简介 (2)
1.1 单片机开发板概述 (2)
1.2 单片机开发板载资源介绍 (2)
1.3 STU_MAIN 单片机开发板接口说明 (4)
1.4 如何开始学习单片机 (5)
第二章软件使用方法 ......................... . (6)
2.1 KEIL 软件的使用方法 (6)
2.2 STC-ISP 软件的安装与使用 (13)
2.3 使用USB 口下载程序时设置步骤 (18)
第三章STU_MAIN 开发板例程详细介绍 (21)
3.1 准备工作 (21)
3.2 安装STC-ISP下载程序 (21)
3.3 闪烁灯 (22)
3.4 流水灯 (23)
3.5 单键识别 (25)
3.6 利用定时器和蜂鸣器唱歌 (28)
3.7 DS18B20 温度测量显示实验 (31)
3.8 LCD1602 字符液晶显示 (36)
3.9 串口通讯实验 (39)
3.10 基于DS1302的多功能数字钟实验 (41)
3.11 EEPROM X5045 实验 (47)
第一章STU_MAIN 单片机开发板简介
1.1 单片机开发板概述
STU_MAIN 单片机开发板是经过精心设计开发出的多功能MCS-51 单片
机开发平台。该开发板集常用的单片机外围资源、串口调试下载接口于一身，可以让您在最短的时间内，全面的掌握单片机编程技术。该开发板特别适合单片机初学者、电子及通信等专业的课程设计以及电子爱好者自学使用。
STU_MAIN 单片机开发板可作为单片机课程的配套设备，课程从最基本的预备知识开始讲起，非常详细的讲解KEIL 编译器的使用，包括软件仿真、测定时间、单步运行、全速运行、设置断点、调试、硬件仿真调试、变量观察等，整个过程全部用单片机的C 语言讲解，从C 语言的第一个主函数MAIN 讲起，一步步一条条讲解每一个语法、每条指令的意思，即使对单片机一巧不通，对C 语言一无所知，通过本课程的学习也可以让你轻松掌握MCS-51 单片机的C 语言编程。全新的讲课风格，跳过复杂的单片机内部结构知识，首先从单片机的应用讲起，一步步深入到内部结构，让学生彻底掌握其实际应用方法，把MCS-51单片机的所有应用、每个部分都讲解的非常清晰明了，授课教师在教室前面用电脑一条一条写程序，旁边用STU_MAIN 单片机开发板逐个实验的演示，给学生解释每条指令的意思及原理，通过一学期的学习让学生完全掌握单片机的C 语言编程及单片机外围电路设计的思想。以实践为主、学生现场写程序、直接下载到开发板观察现象。
51系列单片机核心板Ⅱ
不仅节约了成本和开发时间而且能够给单片机系统的扩展与开发带来极大的方单片机相比其他如pc控制器等比较廉价灵活以单片机位核心再加上外围的ad装换led显示或lcd显示和串行口输入输出等外围设备构成一个小型微机作为大学校园里实验用的开发板节约成本的同时又能使初学者快速上手且可以简单的用于工业生产中使用范围很广
51系列单片机核心板(Ⅱ)
1 绪论 2 51系列单片机引脚介绍 3 核心板主要器件介绍 4 原理图分析 5 源程序分析
1 绪论
1.1 单片机的类型及应用 单片机被称为微控制器（micro-controller）,其 是一个单芯片形态、面向控制对象的嵌入式应用计算 机系统。它的出现及发展使计算机技术从通用型数值 计算领域进入到智能化的控制领域。从此，计算机技 术在两个重要领域——通用计算机领域和嵌入式计算 机领域都得到了极其重要的发展,并正在深深地改变着 我们的社会。
继电器属于感性器件，所以不能用单片机的 I/O口直接来控制，且要在三极管等控制器件上 加上反相保护电路。一般实验中都是单片机通 过一个PNP型三极管，把三极管作为电子开关 来驱动继电器，继电器的开和关完全由三极管 的基极电平进行控制。当三极管为高电平， PNP型三极管截止，这时继电器不工作；反之 为低电平的话，PNP型三极管导通，继电器得 电戏合。
256
3
8
40
40
1.2 51系列单片机的内部结构
51系列单片机核心板(Ⅱ)
1 绪论 2 51系列单片机引脚介绍 3 核心板主要器件介绍 4 原理图分析 5 源程序分析
1 绪论
1.1 单片机的类型及应用 单片机被称为微控制器（micro-controller）,其 是一个单芯片形态、面向控制对象的嵌入式应用计算 机系统。它的出现及发展使计算机技术从通用型数值 计算领域进入到智能化的控制领域。从此，计算机技 术在两个重要领域——通用计算机领域和嵌入式计算 机领域都得到了极其重要的发展,并正在深深地改变着 我们的社会。
继电器属于感性器件，所以不能用单片机的 I/O口直接来控制，且要在三极管等控制器件上 加上反相保护电路。一般实验中都是单片机通 过一个PNP型三极管，把三极管作为电子开关 来驱动继电器，继电器的开和关完全由三极管 的基极电平进行控制。当三极管为高电平， PNP型三极管截止，这时继电器不工作；反之 为低电平的话，PNP型三极管导通，继电器得 电戏合。
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1.2 51系列单片机的内部结构
第1章 MCS-51单片机结构
位名称
1.3 特殊功能寄存器
CY：进/借位标志,反映最高位的进位借位情况，加法为进位、 减法为借位。CY=1，有进/借位 ； CY=0，无进/借位。 AC：辅助进/借位标志,反映高半字节与低半字节之间的进/借 位，AC=1有进/借位； AC=0无进/借位 。 FO：用户标志位,可由用户设定其含义。 RS1，RS0：工作寄存器组选择位。 OV：溢出标志,反映补码运算的运算结果有无溢出 有溢出 OV=1，无溢出OV=0。 -：无效位。 P：奇偶标志,运算结果有奇个“1”，P=1；运算结果有偶个“1”， P=0。
在中断入口地址中通常用一条无条件转移指令，转到 中断处理子程序。
1.2.2 外部数据储存器
用于存放随机读写的数据；
外部数据存储器和外部I/O口统一编址。 控制信号相同，使用相同的MOVX指令访问。 最多可扩展64KB外部数据存储器
1.2.3 内部数据储存器
内部数据存储器是使用最多的地址空间，存放经常操作的数据。 通用寄存器区
1.2 存储器
程序存储器：存放程序和始终不变的常数
数据存储器：存放变量
从物理空间看,MCS-51有四个存储器地址空间： 片内数据存储器、片外数据存储器
片内程序存储器、片外程序存储器
MCS-51存储器物理结构见下图所示：
内部数据 存储器 内部程序 存储器 8XX51
MCS-51系列单片机的结构及原理
第2章 MCS-51系列单片机的结构及原理
3．存储器
MCS-51单片机的程序存储器和数据存储器空间是互相独 立的，物理结构也不同。程序存储器为只读存储器(ROM)，数 据存储器为随机存取存储器(RAM)。数据存储器又分为内部 RAM和外部RAM，单片机的外部数据存储器编址方式采用与 I/O端口统一编址的方式。有关存储器的内容将在下一节讲述。
第2章 MCS-51系列单片机的结构及原理
1) P0端口——双向口
图2-3是P0口(P0.0～P0.7，32～39脚)其中一位的结构图， 包括1个输出锁存器、2个三态缓冲器、1个输出驱动电路和1个 输出控制端。输出驱动电路由一对场效应管组成，其工作状态 受输出端的控制，输出控制端由1个与门、1个反相器和1个转 换开关MUX组成。对8051/8751来讲，P0口既可作为输入/输出 口，又可作为地址/数据总线使用。
第2章 MCS-51系列单片机的结构及原理
图2-5 P2口的位结构图
第2章 MCS-51系列单片机的结构及原理
(1) P2口作通用I/O端口使用。
当P2口作通用I/O端口使用时，是一个准双向口，此时转 换开关MUX倒向左边，输出级与锁存器接通，引脚可接I/O设 备，其输入/输出操作与P1口完全相同。
T0，定时器 0 外部输入 T1，定时器 1 外部输入 ，外部数据存储器写选通信号输出 WR
单片机 第二章 80C51系列单片机内部结构与工作原理
2.2 80C51单片机内部基本结构及引脚功能
XTAL2(18脚)：片内反相放大器的输出端。接外部
石英晶体和微调电容的另一端。振荡电路的频率是晶 体振荡频率。若使用外部时钟时，对于HMOS单片机， 该引脚输入外部时钟脉冲；对于CHMOS单片机，此引脚 应悬浮。
注：要检查单片机芯片振荡电路是否正常工作， 可用示波器查看XTAL2端是否有脉冲信号输出。
⑶、 (31脚)：内部/外部ROM地址选择信号/ 固化编程电压输入端。 ：①为高电平，CPU访问ROM有两种情况： 当PC中的值小于0FFFH时，执行片内ROM指令; 当PC中的值超过0FFFH时，将自动转向执行片外 ROM指令。
2.2 80C51单片机内部基本结构及引脚功能
②当为低电平时，CPU只执行片外ROM指令。对
15、用单一+5V电源。
2.2 80C51单片机内部基本结构及引脚功能
2.2
80C51单片机内部基本结构及引脚功能
一、80C51单片机内部基本结构
说明： 80C51是经典的单片机系列，具有典型的 单片机结构体系，其基本结构如图2-1所示。 组成：由CPU系统、CPU外围单元、基本功能单元 等组成，各组成部分通过内部单一总线相连。
主要内容：介绍51系列单片机主要功能特点；然
后从硬件设计和程序设计的角度来分析单片机的基本 组成、工作原理；引脚功能和结构框图，并详细介绍 80C51的CPU及CPU外围电路结构和应用原理；存储器结 构和地址空间；位处理器；单片机的工作方式等。
51单片机的内部结构
51单片机的内部结构
MCS-51单片机内部结构
8051是MCS-51系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。
8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、
并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：
·中央处理器：
中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位
二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控
制输入输出功能等操作。
·数据存储器(RAM)：
8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，
所以，用户能使用的的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义
的字型表。
·程序存储器(ROM)：
8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。
·定时/计数器(ROM)：
8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。
·并行输入输出(I/O)口：
8051共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。
·全双工串行口：
8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。
·中断系统：
8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。
第二章 MCS-51单片机的基本结构
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
8031 8051wk.baidu.com
8751
89C51 89C52
40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 24 22 21
VCC P0. 0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA ALE P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0
接外部晶体或外部时钟。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21
VCC P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA/VPP ALE/PROG PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0
﹡8051/8751/8031； ﹡8052/8752/8032； ﹡80C51/87C51/80C31; ﹡80C52/87C52/80C32; *89S51等 。
（2）该系列生产工艺有两种：
一是 HMOS 工艺（高密度短沟道 MOS 工艺）。 二 是 CHMOS 工 艺 （ 互 补 金 属 氧 化 物 的 HMOS 工 艺）。 CHMOS 是 CMOS 和 HMOS 的 结 合 ， 既 保 持 了 HMOS高速度和高集成度的特点，还具有CMOS的 低功耗的特点。在产品型号中凡带有字母“C”的即 为CHMOS芯片，CHMOS芯片的电平既与TTL电平 兼容，又与CMOS电平兼容。
第1章 MCS-51单片机结构
FFH 特殊功能
FFH 80H 7FH 00H
内部 RAM 内部 RAM
FFH 80H
寄存器
80H 7FH 00H SFR
特殊功能 寄存器
SFR
内部 RAM
地址重合
(a) 8XX51（普通型）
(b) 8XX52（增强型）
图1-4
51单片机的内部RAM和SFR地址
第1章 MCS-51单片机结构
在基本型51子系列中只有128字节RAM,占地址007FH,SFR占地址80H-FFH,在增强型52子系列中有256字节 RAM,占地址00-FFH,其中80H-FFH地址的RAM 和SFR 80H-FFH占的地址是重合的,CPU访问内部RAM和访问SFR 的指令是相同的，所访问的地址究竟是RAM还是SFR呢， 靠寻址方式区别，访问SFR用直接地址（称为直接寻址） 访问RAM采用寄存器间接寻址。
第1章 MCS-51单片机结构
MCS-51的储存器采用哈佛结构，它将ROM（程序 存储器）和RAM (数据存储器)分开编址,各有自己的寻 址方式、控制信号和指令。 程序存储器用来存放程序和始终要保留的常数。 数据存储器存放程序运行中所需要数据（常数和变量）或 运算结果。 MCS-51单片机的存储器地址结构： 从物理空间看,MCS-51有四个存储器地址空间： 片内数据存储器 片外数据存储器 片内程序存储器 片外程序存储器 MCS-51存储器物理结构见下图1-3 (a)(b)所示：
FFH 80H 7FH 00H
内部 RAM 内部 RAM
FFH 80H
寄存器
80H 7FH 00H SFR
特殊功能 寄存器
SFR
内部 RAM
地址重合
(a) 8XX51（普通型）
(b) 8XX52（增强型）
图1-4
51单片机的内部RAM和SFR地址
第1章 MCS-51单片机结构
在基本型51子系列中只有128字节RAM,占地址007FH,SFR占地址80H-FFH,在增强型52子系列中有256字节 RAM,占地址00-FFH,其中80H-FFH地址的RAM 和SFR 80H-FFH占的地址是重合的,CPU访问内部RAM和访问SFR 的指令是相同的，所访问的地址究竟是RAM还是SFR呢， 靠寻址方式区别，访问SFR用直接地址（称为直接寻址） 访问RAM采用寄存器间接寻址。
第1章 MCS-51单片机结构
MCS-51的储存器采用哈佛结构，它将ROM（程序 存储器）和RAM (数据存储器)分开编址,各有自己的寻 址方式、控制信号和指令。 程序存储器用来存放程序和始终要保留的常数。 数据存储器存放程序运行中所需要数据（常数和变量）或 运算结果。 MCS-51单片机的存储器地址结构： 从物理空间看,MCS-51有四个存储器地址空间： 片内数据存储器 片外数据存储器 片内程序存储器 片外程序存储器 MCS-51存储器物理结构见下图1-3 (a)(b)所示：
51单片机开发板原理图
AT24C16_Data
GNDEEPROM
DZ_Y0
NLDZ0Y0 VCC_+C5QOVQ22 PIQ203
VCC_+5CQOVQ33
PIQ201 PIQ303
PIQ301DZ_YV1 CCP_IQ+405C3QOVQ44
PIQ401DZ_Y2
PIQ2902 012
PIQ3902 012
PIQ402
CCOC2299 CCOC3355
PIC2902 10uFPIC3502 0.1uF
CROR77
PIR702
PIR701
4K7
2
PGND
PGND
MCOaMarrkk11 CMOMaarrkk22 MCOMaarrkk33
PIMark10 PIMark201 PIMark301
D 1
电源及下载部分
2
D
NLDZ0X7NLDZ0X6NLDZ0X5NLDZ0X4 NLDZ0X2NLDZ0X1
PNL2P2.055
7
PNL2P2.077
PIU407
5
PIU405
PIU2402
PIY1201 PIY220P2IU3403
SCLK RST X1 X2
CYOY22 XTAL PIU4404 GND
VCC1 VCC2
PIPowerOUT105 5
第2章 MCS-51单片机
由于单片机内部有高增益运算放大器， 当外接晶振后，就构成自激振荡器并产生振 荡时钟脉冲。
外部振荡方式： 把已有的时钟信 号引入单片机。 该方式适宜于使 单片机的时钟与外 部信号保持一致。
悬空 外部 时钟
XTAL2
外部 时钟 悬空
XTAL2
XTAL1 GND 8XX51 8XX51
XTAL1
GND 8XX51
工作寄存器区
51子系列单片机片内RAM可分为： 位寻址区 一般工作区
（1）地址 0～1FH的前32个单元称为工作寄存 器区
用途：① 作通用寄存器R0～R7。 ② R0与R1可作间址寄存器使用。
使用时应注意：
① 32个单元的寄存器分四组，使用时只能选一组。 ② 寄存器的选组由程序状态字PSW的RS1和RS0位定。 RS1 RS0 选寄存器组 0 0 0组 0 1 1组 1 0 2组 1 1 3组 初始化时或复位时，自动选中0组。 ③ 一旦选中一组，其它三组只能作为数据存储器使用， 不能作为寄存器使用。 ④ 设置多组寄存器可以方便保护现场。
3.指令寄存器 指令寄存器中存放指令代码。 CPU执行指令时，由程序存储器中读取的 指令代码送入指令寄存器，经指令译码器译码 后由定时与控制电路发出相应的控制信号，完 成指令功能。
2.2 引脚功能
8XX51单片机有 44引脚的方形封装形 式和40个引脚的双列 直插式封装形式。
单片机技术及应用_第二章_MCS-51单片机结构
单片机技术及应用
3) 机器周期 MCS-51单片机采用定时控制方式，因此它有固定的机器周期。1个机器周期 的宽度为6个状态，并依次表示为S1、S2、…、S6。由于一个状态又包括2个节 拍，因此，一个机器周期总共有12个节拍，分别记作S1P1、S1P2、…、S6P2。 12 12 由于一个机器周期共有12个振荡脉冲周期，因此机器周期就是振荡脉冲的12分频。 当时钟频率为12MHz时，机器周期为1µs；当时钟频率为6MHz时，机器周期为 2µs。 4) 指令周期 执行一条指令所需要的时间称为指令周期。它一般由1～4个机器周期组成。 不同的指令，所需要的机器周期数也不相同。通常分为3类：单机器周期指令、双 机器周期指令和四机器周期指令。指令的运算速度与指令所包含的机器周期有关， 机器周期数越少的指令执行速度越快。
单片机技术与应用实践 单片机技术及应用
3. 复位电路
单片机复位是使CPU和系统中的其他功能部件恢复为初始状态，就 像计算机的重启，并从这个状态开始工作。要实现复位操作，必须使 RES 引脚至少保持两个机器周期(24个振荡器周期)的高电平。CPU在第 二个机器周期内执行内部复位操作，以后每一个机器周期重复一次，直至 RES端电平变低。复位期间不产生ALE及PSEN信号，即ALE=1和 PSEN=1。这表明单片机复位期间不会有任何取指操作。当RES引脚返回 低电平以后，CPU从0000H地址开始执行程序。
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单片机相比其他如PC控制器等比较廉价、灵活， 以单片机位核心，再加上外围的A/D装换、LED显 示或LCD显示和串行口输入输出等外围设备构成一 个小型微机，作为大学校园里实验用的开发板，节 约成本的同时又能使初学者快速上手，且可以简单 的用于工业生产中，使用范围很广。
2020/10/21
核心板的结构组织图
1.2 51系列单片机的内部结构
2020/10/21
8051的引脚图
2020/10/21
2 51系列单片机各引脚的功能
GND： 接地引脚； VCC： 电源引脚； ALE： 系统总线地址锁存信号; PSEN：外部程序存储器的使能信号; EA/VPP：EA/Vpp程序存储器的内外部选通线; RST： 复位按钮； P0口（引脚32—39）：P0口是一个漏极开路的8位双向 I/O口；P1口（引脚1—8）： P1口是一个带内部上拉电 阻的8位准双向I/O口； P2口（引脚21—28）： P2口也是一个带内部上拉电阻的 8位准双向I/O口，作为通用I/O口，功能同P1；作为地址 口，在访问外部存储器时，输出高8位地址； P3口（引脚10—17）：P3口的P3.0到P3.7有两个功能 通 常使用第二功能；
JDIN
GND DI4 GND DI3 GND DI2 GND DI1
RLCD
JLCD （左 上为 管脚
1）
GND
继电 器 继电 器 继电 器
DO1
J GND D
DO2
O U GND T
DO3
GND
DO4
RS232
说明： 电源：+5V; GND：接地； JLCD：接显示器，其1号脚对应于显示器的1号 引脚； JAIN：模拟量输入 DC0-5V； JDIN：开关量输入DC5V（继电器型）； JDOUT：开关量输出DC5V（继电器型）； JKEY：键盘输入（若键盘接反时，显示的是错 误信息，但不会对电路有影响）。
2020/10/21
P3口线的第二功能
口线 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4
P3.5
P3.6 P3.7
2020/10/21
第二功能 RXD TXD INT0 INT1 T0
T1
WR RD
信号名称
串行数据接收
串行数据发送
外部中断0申请
外部中断1申请 定时器/计数器0计数
输入 定时器/计数器1计数
输入 外部RAM写选通 外部RAM读选通
单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微 操作的时间基准。8051单片机的时钟信号通常用 两种电路形式得到：内部振荡方式和外部振荡方 式。
在引脚18（XTAL2）、19（XTAL1）外接晶 体振荡器就构成了内部振荡方式，单片机晶振的 振荡周期为最小的时序单位，片内的各种微操作 都以此周期为时序基准，其中一个机器周期包含 12个振荡周期，单片机指令系统中，各条指令的 执行周期都在1～4个机器周期之间；外部时钟方 式就是将外部振荡信号源直接由XTAL1或XTAL2 引脚接入。本系统中采用内部振荡方式。
2020/10/21
核心板的实物图 串口
JDOUT 继电器 JLCD
JDIN
6N136
232
JS
813
JKEY 键
盘
8255
2020/10/21 74HC573
AT89C52
TLC 2543
2020/10/21
51系列单片机外部时钟电路
2020/10/21
3 核心板主要器件介绍
3.1 引言 随着单片机在各行各业的广泛应用，社会对 单片机越来越重视，越来越多的人开始学习并使 用单片机，进行实验性开发与应用，高校也纷纷 开设单片机课程。学好单片机可以在电子行业内 找到一个比较好的工作，也可以增加对电子产品 的了解，扩展产品开发的思路，提高社会竞争力。
2020/10/21
3.2 核心板的意义与作用 单片机的使用并非易事，特别是起步很难。在
实际应用中，单片机因管脚多而容易被损坏，而且 常用的单片机系统的基本部分具有相似性。因此， 设计一款单片机核心板，可以给单片机的后续学习 带来很大的推动作用。不仅节约了成本和开发时间， 而且能够给单片机系统的扩展与开发带来极大的方 便。
2020/10/21
电源+5V 内正外负
GND AI3 GND AI2 GND AI1 GND AI0
JAIN
JKEY TLC 2543
J
8051 U P
INT0 J T0 T E ALE S
GND T
晶 振
MAX813
MAX232
74HC 573
8255
R T
JS GND
GND
6N 6N 6N 6N 136 136 136 136
51系列产品类型及特点一览表
单片机 生产厂
商
芯片型 号
INTEL
8051 8052 80C51
ROM/KB
4 8 4
内部资源
RAM/B yte
16位 定时 器个 数
中 断 源 个 数
128 2 5
256 3 6
128 2 5ຫໍສະໝຸດ Baidu
最高 晶振 频率 /MHZ
12
12
12
DIP封 装引 脚个 数
40
40
40
51系列单片机核心板(Ⅱ)
1 绪论 2 51系列单片机引脚介绍 3 核心板主要器件介绍 4 原理图分析 5 源程序分析
2020/10/21
1 绪论
1.1 单片机的类型及应用 单片机被称为微控制器（micro-controller）,其
是一个单芯片形态、面向控制对象的嵌入式应用计算 机系统。它的出现及发展使计算机技术从通用型数值 计算领域进入到智能化的控制领域。从此，计算机技 术在两个重要领域——通用计算机领域和嵌入式计算 机领域都得到了极其重要的发展,并正在深深地改变着 我们的社会。
2020/10/21
单片机分为通用型和专用型两大类，通常所说的 单片机主要指的是通用型单片机。
通用型单片机是把可开发资源（如ROM、RAM、I/O 口等）全部提供给使用者，例如各种系列型单片机。
专用型单片机也叫专用微控器，例如频率合成调 谐器、录音机机芯控制器、打印机控制器等。
2020/10/21
2020/10/21
AT89C51
4
128 2 5 24 40
ATMEL
AT89C52
8
256 3 8 24 40
AT89C20 51
2
128
W78E051 4KBFLAS
WINBO C
HROM
128
ND
W78E052 8KBFLAS
C
HROM
256
2020/10/21
25 38 38
24 20 40 40 40 40
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核心板的结构组织图
1.2 51系列单片机的内部结构
2020/10/21
8051的引脚图
2020/10/21
2 51系列单片机各引脚的功能
GND： 接地引脚； VCC： 电源引脚； ALE： 系统总线地址锁存信号; PSEN：外部程序存储器的使能信号; EA/VPP：EA/Vpp程序存储器的内外部选通线; RST： 复位按钮； P0口（引脚32—39）：P0口是一个漏极开路的8位双向 I/O口；P1口（引脚1—8）： P1口是一个带内部上拉电 阻的8位准双向I/O口； P2口（引脚21—28）： P2口也是一个带内部上拉电阻的 8位准双向I/O口，作为通用I/O口，功能同P1；作为地址 口，在访问外部存储器时，输出高8位地址； P3口（引脚10—17）：P3口的P3.0到P3.7有两个功能 通 常使用第二功能；
JDIN
GND DI4 GND DI3 GND DI2 GND DI1
RLCD
JLCD （左 上为 管脚
1）
GND
继电 器 继电 器 继电 器
DO1
J GND D
DO2
O U GND T
DO3
GND
DO4
RS232
说明： 电源：+5V; GND：接地； JLCD：接显示器，其1号脚对应于显示器的1号 引脚； JAIN：模拟量输入 DC0-5V； JDIN：开关量输入DC5V（继电器型）； JDOUT：开关量输出DC5V（继电器型）； JKEY：键盘输入（若键盘接反时，显示的是错 误信息，但不会对电路有影响）。
2020/10/21
P3口线的第二功能
口线 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4
P3.5
P3.6 P3.7
2020/10/21
第二功能 RXD TXD INT0 INT1 T0
T1
WR RD
信号名称
串行数据接收
串行数据发送
外部中断0申请
外部中断1申请 定时器/计数器0计数
输入 定时器/计数器1计数
输入 外部RAM写选通 外部RAM读选通
单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种微 操作的时间基准。8051单片机的时钟信号通常用 两种电路形式得到：内部振荡方式和外部振荡方 式。
在引脚18（XTAL2）、19（XTAL1）外接晶 体振荡器就构成了内部振荡方式，单片机晶振的 振荡周期为最小的时序单位，片内的各种微操作 都以此周期为时序基准，其中一个机器周期包含 12个振荡周期，单片机指令系统中，各条指令的 执行周期都在1～4个机器周期之间；外部时钟方 式就是将外部振荡信号源直接由XTAL1或XTAL2 引脚接入。本系统中采用内部振荡方式。
2020/10/21
核心板的实物图 串口
JDOUT 继电器 JLCD
JDIN
6N136
232
JS
813
JKEY 键
盘
8255
2020/10/21 74HC573
AT89C52
TLC 2543
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51系列单片机外部时钟电路
2020/10/21
3 核心板主要器件介绍
3.1 引言 随着单片机在各行各业的广泛应用，社会对 单片机越来越重视，越来越多的人开始学习并使 用单片机，进行实验性开发与应用，高校也纷纷 开设单片机课程。学好单片机可以在电子行业内 找到一个比较好的工作，也可以增加对电子产品 的了解，扩展产品开发的思路，提高社会竞争力。
2020/10/21
3.2 核心板的意义与作用 单片机的使用并非易事，特别是起步很难。在
实际应用中，单片机因管脚多而容易被损坏，而且 常用的单片机系统的基本部分具有相似性。因此， 设计一款单片机核心板，可以给单片机的后续学习 带来很大的推动作用。不仅节约了成本和开发时间， 而且能够给单片机系统的扩展与开发带来极大的方 便。
2020/10/21
电源+5V 内正外负
GND AI3 GND AI2 GND AI1 GND AI0
JAIN
JKEY TLC 2543
J
8051 U P
INT0 J T0 T E ALE S
GND T
晶 振
MAX813
MAX232
74HC 573
8255
R T
JS GND
GND
6N 6N 6N 6N 136 136 136 136
51系列产品类型及特点一览表
单片机 生产厂
商
芯片型 号
INTEL
8051 8052 80C51
ROM/KB
4 8 4
内部资源
RAM/B yte
16位 定时 器个 数
中 断 源 个 数
128 2 5
256 3 6
128 2 5ຫໍສະໝຸດ Baidu
最高 晶振 频率 /MHZ
12
12
12
DIP封 装引 脚个 数
40
40
40
51系列单片机核心板(Ⅱ)
1 绪论 2 51系列单片机引脚介绍 3 核心板主要器件介绍 4 原理图分析 5 源程序分析
2020/10/21
1 绪论
1.1 单片机的类型及应用 单片机被称为微控制器（micro-controller）,其
是一个单芯片形态、面向控制对象的嵌入式应用计算 机系统。它的出现及发展使计算机技术从通用型数值 计算领域进入到智能化的控制领域。从此，计算机技 术在两个重要领域——通用计算机领域和嵌入式计算 机领域都得到了极其重要的发展,并正在深深地改变着 我们的社会。
2020/10/21
单片机分为通用型和专用型两大类，通常所说的 单片机主要指的是通用型单片机。
通用型单片机是把可开发资源（如ROM、RAM、I/O 口等）全部提供给使用者，例如各种系列型单片机。
专用型单片机也叫专用微控器，例如频率合成调 谐器、录音机机芯控制器、打印机控制器等。
2020/10/21
2020/10/21
AT89C51
4
128 2 5 24 40
ATMEL
AT89C52
8
256 3 8 24 40
AT89C20 51
2
128
W78E051 4KBFLAS
WINBO C
HROM
128
ND
W78E052 8KBFLAS
C
HROM
256
2020/10/21
25 38 38
24 20 40 40 40 40