单片机芯片的结构及原理ppt课件
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单片机结构与原理
5．1 单片机结构
5. 1. 1 标准型单片机的组成及结构
外部中断源
中断控制
程序 存储器
内部中断源
CPU
数据 存储器
总线控制
定时器2 定时器1 定时器0
计数器 输入
内部总线
振荡器
看门狗
SPI 串行端口
I/O端口
UART 串行端口
MISO MOSI CLK P0 P2 P1 P3 TXD RXD 地址/ 数据
5.5.1 复位和复位电路
复位是单片机的初始化操作，单片机在启动运 行时，都需要先复位，它的作用是使CPU和系统中 其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状 态开始工作。
1. 内部复位信号的产生
RST/VPD
施密特触发器
内部复 位电路
89S51
图5.11复位电路原理图
2. 复位状态
复位后，PC初始化为0，于是单片机自动从0单 元开始执行程序。复位后片内各专用寄存器的 状态如表3-9所示,表中X为不定数 。
图5.8 P1口某位结构
5.4.3 P2口
1.P2口位电路结构 2.工作原理 P2口作输出 ,可作
为高8位地址线 1）P2口作为输入 2）作通用I/O口
图5.9 P2口某位结构来自5.4.4 P3口1．P3口位电路结构
2. 工作原理 1）作为通用I/O 2）作为第2功能引脚 （见书中表2－8）
（详见第7章）。
（2）GF1和GF0：通用标志位。用户用软件置、复位。
（3）PD：掉电方式位。若PD＝1，进入掉电工作方式。
（4）IDL:待机方式位。若IDL＝1，进入待机工作方式。
5.6.2 待机方式
1．待机方式的工作特点 2．单片机进入待机方式的方法 向PCON中写一个字节，使IDL＝1 3．单片机终止待机方式的方法 通过硬件复位 通过中断方法
5. 1. 1 标准型单片机的组成及结构
外部中断源
中断控制
程序 存储器
内部中断源
CPU
数据 存储器
总线控制
定时器2 定时器1 定时器0
计数器 输入
内部总线
振荡器
看门狗
SPI 串行端口
I/O端口
UART 串行端口
MISO MOSI CLK P0 P2 P1 P3 TXD RXD 地址/ 数据
5.5.1 复位和复位电路
复位是单片机的初始化操作，单片机在启动运 行时，都需要先复位，它的作用是使CPU和系统中 其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状 态开始工作。
1. 内部复位信号的产生
RST/VPD
施密特触发器
内部复 位电路
89S51
图5.11复位电路原理图
2. 复位状态
复位后，PC初始化为0，于是单片机自动从0单 元开始执行程序。复位后片内各专用寄存器的 状态如表3-9所示,表中X为不定数 。
图5.8 P1口某位结构
5.4.3 P2口
1.P2口位电路结构 2.工作原理 P2口作输出 ,可作
为高8位地址线 1）P2口作为输入 2）作通用I/O口
图5.9 P2口某位结构来自5.4.4 P3口1．P3口位电路结构
2. 工作原理 1）作为通用I/O 2）作为第2功能引脚 （见书中表2－8）
（详见第7章）。
（2）GF1和GF0：通用标志位。用户用软件置、复位。
（3）PD：掉电方式位。若PD＝1，进入掉电工作方式。
（4）IDL:待机方式位。若IDL＝1，进入待机工作方式。
5.6.2 待机方式
1．待机方式的工作特点 2．单片机进入待机方式的方法 向PCON中写一个字节，使IDL＝1 3．单片机终止待机方式的方法 通过硬件复位 通过中断方法
单片机原理教程(经典)ppt课件
三、Maxim-Dallas单片机
四、WinBond单片机
五、Motorola单片机
六、其他公司的单片机
1）NEC单片机；
2）东芝单片机；
3）Epson单片机；
4) PIC单片机—— M icrochip公司
•最新课件
•9
第三节 单片机的应用领域及发展
第一章---------9
一、单片机在智能仪器中的应用
第一章---------3
一、微处理器、微机和单片机的概念
微处理器（Microprocessor）——微型计算机的控制和运算器部分；
微型计算机（Microcomputer）——有完整运算及控制功能的计算机，包 括微处理器、存储器、输入/输出(I/O)接口电路以及输入/输出设备等；
单片机(single chip microcomputer)——直译为单片微型计算机，它将 CPU、RAM、ROM、定时器/计数器、输入/输出(I/O)接口电路、中断、串行通 信接口等主要计算机部件集成在一块大规模集成电路芯片上，组成单片微型 计算机简称单片机 。
一种是在通用微型计算机中广泛采用的将程序存储器和数据存储器 合用一个存储空间的结构，称为普林斯顿(Princeton)结构或称冯·诺依曼 结构；
另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构， 称为哈佛(Har-vard)结构。Intel公司的MCS-51和80C51系列单片机采用的 是哈佛结构。目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的 结构较多。
P1口也是—个准双向I／O口，与P0口不同的是，没有多路开关MUX和控 制电路部分。输出驱动电路只有一个FET场效应管，同时内部带上拉电阻， 此电阻与电源相连。P1口可作通用双向I／O口用，而不必再外接上拉电阻。
图文51单片机超详细教程PPT(绝对值)
51单片机概述
单片机定义与发展
定义
单片机（Microcontroller Unit，MCU）是一种集成电路芯片，将微处理器、 存储器、I/O接口等集成在一个芯片上，构成完整的计算机系统。
发展历程
从20世纪70年代的第一代4位单片机，到80年代的8位单片机，再到90年代以 后的16位、32位高性能单片机，单片机的性能和功能不断提升。
电源电路
采用稳定的直流电源供电，设计过流 过压保护电路。
输入/输出电路
根据具体需求设计相应的输入/输出电 路，如模拟量输入电路、数字量输入/ 输出电路等。
硬件电路设计思路及关键器件选型建议
• 通信接口电路：根据所选的无线通信模块设计相应的通信接口 电路，如Wi-Fi模块接口电路、蓝牙模块接口电路等。
06
串行通信原理及实现方法
串行通信基本概念和协议
串行通信定义
01
串行通信是一种异步通信协议，数据在传输过程中按位依次进
行。
串行通信协议
02
包括起始位、数据位、校验位和停止位，确保数据传输的准确
性和可靠性。
波特率与数据传输速率
03
波特率指每秒传输的位数，数据传输速率指每秒传输的字节数。
51单片机串行接口结构特点
PUSH和POP指令
用于将程序存储器中的数据传送到 累加器A中。
MOVC指令
用于将外部RAM中的数据传送到 累加器A中，或将累加器A中的数 据传送到外部RAM中。
MOVX指令
用于将数据压入堆栈或从堆栈中弹 出数据。
算术运算类指令详解
ADD和ADDC指令
用于将两个字节的数据相加，结果 存放在累加器A中。其中ADDC指 令还考虑进位标志位C的状态。
单片机定义与发展
定义
单片机（Microcontroller Unit，MCU）是一种集成电路芯片，将微处理器、 存储器、I/O接口等集成在一个芯片上，构成完整的计算机系统。
发展历程
从20世纪70年代的第一代4位单片机，到80年代的8位单片机，再到90年代以 后的16位、32位高性能单片机，单片机的性能和功能不断提升。
电源电路
采用稳定的直流电源供电，设计过流 过压保护电路。
输入/输出电路
根据具体需求设计相应的输入/输出电 路，如模拟量输入电路、数字量输入/ 输出电路等。
硬件电路设计思路及关键器件选型建议
• 通信接口电路：根据所选的无线通信模块设计相应的通信接口 电路，如Wi-Fi模块接口电路、蓝牙模块接口电路等。
06
串行通信原理及实现方法
串行通信基本概念和协议
串行通信定义
01
串行通信是一种异步通信协议，数据在传输过程中按位依次进
行。
串行通信协议
02
包括起始位、数据位、校验位和停止位，确保数据传输的准确
性和可靠性。
波特率与数据传输速率
03
波特率指每秒传输的位数，数据传输速率指每秒传输的字节数。
51单片机串行接口结构特点
PUSH和POP指令
用于将程序存储器中的数据传送到 累加器A中。
MOVC指令
用于将外部RAM中的数据传送到 累加器A中，或将累加器A中的数 据传送到外部RAM中。
MOVX指令
用于将数据压入堆栈或从堆栈中弹 出数据。
算术运算类指令详解
ADD和ADDC指令
用于将两个字节的数据相加，结果 存放在累加器A中。其中ADDC指 令还考虑进位标志位C的状态。
单片机课件ppt
无线通信
01
蓝牙通信
单片机可以通过蓝牙模块实现无线通信，与手机、电脑等 设备进行数据传输。常见的蓝牙协议有蓝牙2.0、蓝牙4.0 等。
02 03
Wi-Fi通信
单片机可以通过Wi-Fi模块实现无线通信，与云端服务器 进行数据传输。常见的Wi-Fi协议有Wi-Fi 802.11n、WiFi 802.11ac等。
01
发展
随着技术的不断进步，单片机的性能不 断提高，功能不断丰富，应用领域也不 断扩大。
02
03
现状
目前，单片机已经成为嵌入式系统领 域中的重要分支，广泛应用于各个领 域。
单片机的应用领域
工业控制
智能家居
单片机被广泛应用于工业自动化控制系统 中，如过程控制、数据采集、机械臂控制 等。
单片机在智能家居领域中也得到了广泛应 用，如智能门锁、智能照明、智能空调等 。
nRF24L01无线模块
nRF24L01是一款基于FDSM技术的高性能无线收发器芯 片，工作频率范围为2.400GHz～2.525GHz，常被应用于 低功耗无线传输领域。单片机可以通过nRF24L01无线模 块实现无线数据传输。
05 单片机发展与趋 势
单片机的发展历程
起源
单片机最早起源于20世纪70年代，是一种将CPU、内存 、I/O接口等集成在一个芯片中的微型计算机。
4. 调试
通过仿真和实际硬件调试来验证 程序的正确性。
编程实例
LED闪烁
通过编程控制单片机上的 LED灯的亮灭，以实现闪 烁效果。
按键检测
通过编程检测单片机上的 按键输入，并相应地控制 输出。
定时器使用
通过编程使用单片机的定 时器功能，以实现定时控 制或时间间隔测量。
第2章MCS--51系列单片机的结构及原理
（3）软件标志FO（PSW.5）：这是可由用户定义的一个 状态标志，可由用户置位或复位。F1的定义与F0相同。
（4）工作寄存器组选择位RS1、RS0（PSW.4，
PSW.3）： RS1、RS0与工作寄存器组的对应关系
如下：
RS1 RS0 工作寄存器组 片内RAM地址
00
第0组
00H～07H
01
第1组
指令执行后，A=D1H最高位无进位，故Ｃ=0；低半字节有进位，AC=1； OV=0 1=1，发生溢出；A中1的个数为偶数，故P=0。
CPU时序
一．振荡器
CPU执行指令的一系列动作是在时序电路的控制下一拍一拍进行的。 其节拍信号由振荡器产生，MCS--51系列单片机的内部有一个高增益的反 相放大器。外接晶体后可构成自激振荡器产生节拍信号，接法见图2-1, 也可使用片外振荡器，采用不同工艺制造的单片机芯片接法不同：
RST/VPO：双功能引脚，在单片机工作期间， 当此引脚上出现连接2个机器周期的高电平时可 实现复位操作，详见2.4节。
在Vcc掉电期间，若该引脚接备用电源 （+5v），可向片内RAM供电，以保存片内RAM中 的信息。
2.2 MCS—51系列单片机的微处理器与CPU时序
运算器由算逻运算单元ALU、累加器A、B寄存器、暂存器1、 暂存器2、及程序状态字PSW构成。程序状态字PSW是1个8位 的专用寄存器，用于存放程序运行中的各种状态信息，可 进行位寻址，
P
图2—3 程序状态字各位的含义
（1）进位标志C（PSW.7）；很多算术逻辑运算指令执行 后都会影响进位标志C。例如加减运算，若运算结果有进 位或借位，则C=1，若无，则C=0。可用专门的指令或硬件 将C置位或清零，在进行位操作时，C又起着位累加器的作 用，类似于累加器A。
（4）工作寄存器组选择位RS1、RS0（PSW.4，
PSW.3）： RS1、RS0与工作寄存器组的对应关系
如下：
RS1 RS0 工作寄存器组 片内RAM地址
00
第0组
00H～07H
01
第1组
指令执行后，A=D1H最高位无进位，故Ｃ=0；低半字节有进位，AC=1； OV=0 1=1，发生溢出；A中1的个数为偶数，故P=0。
CPU时序
一．振荡器
CPU执行指令的一系列动作是在时序电路的控制下一拍一拍进行的。 其节拍信号由振荡器产生，MCS--51系列单片机的内部有一个高增益的反 相放大器。外接晶体后可构成自激振荡器产生节拍信号，接法见图2-1, 也可使用片外振荡器，采用不同工艺制造的单片机芯片接法不同：
RST/VPO：双功能引脚，在单片机工作期间， 当此引脚上出现连接2个机器周期的高电平时可 实现复位操作，详见2.4节。
在Vcc掉电期间，若该引脚接备用电源 （+5v），可向片内RAM供电，以保存片内RAM中 的信息。
2.2 MCS—51系列单片机的微处理器与CPU时序
运算器由算逻运算单元ALU、累加器A、B寄存器、暂存器1、 暂存器2、及程序状态字PSW构成。程序状态字PSW是1个8位 的专用寄存器，用于存放程序运行中的各种状态信息，可 进行位寻址，
P
图2—3 程序状态字各位的含义
（1）进位标志C（PSW.7）；很多算术逻辑运算指令执行 后都会影响进位标志C。例如加减运算，若运算结果有进 位或借位，则C=1，若无，则C=0。可用专门的指令或硬件 将C置位或清零，在进行位操作时，C又起着位累加器的作 用，类似于累加器A。
《单片机教程》课件
《单片机教程》ppt课件
目
CONTENCT
录
• 单片机简介 • 单片机基础知识 • 单片机编程实践 • 单片机进阶知识 • 单片机应用案例
01
单片机简介
单片机的定义
总结词
小型计算机
详细描述
单片机是一种集成度高、体积小的微型计算机，通常包含中央处理器、存储器 、输入/输出接口等基本组件。
单片机的历史与发展
详细描述
按键输入是单片机编程中常见的应用之一， 通过编程可以实现对按键的检测和处理。在 编程过程中，需要了解单片机的中断机制和 去抖动技术，以及按键的编码方式。同时， 还需要根据实际需求编写相应的按键处理函 数，实现按键的输入和响应。
04
单片机进阶知识
中断系统
01
02
03
04
中断概念
中断系统是单片机中非常重要 的部分，它允许单片机在执行 主程序的过程中，暂时中断当 前工作，转去响应突发事件， 处理完毕后再返回主程序继续 执行。
开锁等功能。
B
C
D
应用领域
广泛应用于家庭、办公室、酒店等场所。
安全性能
电子门锁采用加密算法保护用户信息，同 时具有防撬、防钻、防砸等功能，提高了 家庭和办公场所的安全性。
温度控制系统
温度控制系统 工作原理 控制方式 应用领域
利用单片机对温度进行检测和控制，常用于温室大棚、孵化器 、空调等领域。
通过温度传感器检测环境温度，将温度信号转换为电信号传递 给单片机，单片机根据预设的温度范围进行控制。
通过控制加热元件或制冷设备的开关，调节环境温度，使温度 保持在设定的范围内。
广泛应用于农业、畜牧业、工业等领域，对于提高生产效率和 产品质量具有重要意义。
目
CONTENCT
录
• 单片机简介 • 单片机基础知识 • 单片机编程实践 • 单片机进阶知识 • 单片机应用案例
01
单片机简介
单片机的定义
总结词
小型计算机
详细描述
单片机是一种集成度高、体积小的微型计算机，通常包含中央处理器、存储器 、输入/输出接口等基本组件。
单片机的历史与发展
详细描述
按键输入是单片机编程中常见的应用之一， 通过编程可以实现对按键的检测和处理。在 编程过程中，需要了解单片机的中断机制和 去抖动技术，以及按键的编码方式。同时， 还需要根据实际需求编写相应的按键处理函 数，实现按键的输入和响应。
04
单片机进阶知识
中断系统
01
02
03
04
中断概念
中断系统是单片机中非常重要 的部分，它允许单片机在执行 主程序的过程中，暂时中断当 前工作，转去响应突发事件， 处理完毕后再返回主程序继续 执行。
开锁等功能。
B
C
D
应用领域
广泛应用于家庭、办公室、酒店等场所。
安全性能
电子门锁采用加密算法保护用户信息，同 时具有防撬、防钻、防砸等功能，提高了 家庭和办公场所的安全性。
温度控制系统
温度控制系统 工作原理 控制方式 应用领域
利用单片机对温度进行检测和控制，常用于温室大棚、孵化器 、空调等领域。
通过温度传感器检测环境温度，将温度信号转换为电信号传递 给单片机，单片机根据预设的温度范围进行控制。
通过控制加热元件或制冷设备的开关，调节环境温度，使温度 保持在设定的范围内。
广泛应用于农业、畜牧业、工业等领域，对于提高生产效率和 产品质量具有重要意义。
单片机芯片的硬件结构课件
2、对于9、30、31各引脚，由于第一功能信号与第二 功能信号是单片机在不同工作方式下的信号，因此不 会发生使用上的矛盾。
3、P3口线的情况却有所不同，它的第二功能信号都 是单片机的重要控制信号。因此在实际使用时，总是 先按需要优先选用它的第二功能，剩下不用的才作为 口线使用。
引脚表现出的是单片机的外特性或硬件特性。在硬件方 面用户只能使用引脚，即通过引脚组建系统。因此熟 悉引脚是单片机硬件学习的重点。
VSS（20脚）： 接+5 V电源地端。
外接晶体引脚XTAL1和XTAL2 当使用芯片内部时钟时，此二引脚用于外接石英晶体 和微调电容。当使用外部时钟时，用于外接时钟脉冲 信号。
控制信号或与其它电源复用引脚 控制信号或与其它电源复用引脚有下面四个
单片机芯片的硬件结构
为复位信号，当输入的复位信号延续2个机器周 期以上高电平时即为有效，用于完成单片机的复位操 作。
P3口（10脚～17脚）: P3.0～P3.7统称为P3口。
单片机芯片的硬件结构
2 信号引脚的第二功能
P3口线的第二功能
单片机芯片的硬件结构
引脚的第一、第二功能会不会混淆呢？
答案是肯定的，不会。理由有三。
1、对于各种型号的芯片，其引脚的第一功能信号是 相同的，所不同的只在引脚的第二功能信号上。
单片机芯片的硬件结构
9 位处理器
单片机主要用于控制，需要有较强的位处理功 能，因此位处理器是它的必要组成部分，在一 些书中常把位处理器称为布尔处理器。
位处理器以状态寄存器中的进位标志位C位累 加位，可进行置位、复位、取反、等于“0” 转移、等于“1”转移且清“0”以及C与可寻 址位之间的传送、逻辑与、逻辑或等位操作。
37H
(16B) 20H
3、P3口线的情况却有所不同，它的第二功能信号都 是单片机的重要控制信号。因此在实际使用时，总是 先按需要优先选用它的第二功能，剩下不用的才作为 口线使用。
引脚表现出的是单片机的外特性或硬件特性。在硬件方 面用户只能使用引脚，即通过引脚组建系统。因此熟 悉引脚是单片机硬件学习的重点。
VSS（20脚）： 接+5 V电源地端。
外接晶体引脚XTAL1和XTAL2 当使用芯片内部时钟时，此二引脚用于外接石英晶体 和微调电容。当使用外部时钟时，用于外接时钟脉冲 信号。
控制信号或与其它电源复用引脚 控制信号或与其它电源复用引脚有下面四个
单片机芯片的硬件结构
为复位信号，当输入的复位信号延续2个机器周 期以上高电平时即为有效，用于完成单片机的复位操 作。
P3口（10脚～17脚）: P3.0～P3.7统称为P3口。
单片机芯片的硬件结构
2 信号引脚的第二功能
P3口线的第二功能
单片机芯片的硬件结构
引脚的第一、第二功能会不会混淆呢？
答案是肯定的，不会。理由有三。
1、对于各种型号的芯片，其引脚的第一功能信号是 相同的，所不同的只在引脚的第二功能信号上。
单片机芯片的硬件结构
9 位处理器
单片机主要用于控制，需要有较强的位处理功 能，因此位处理器是它的必要组成部分，在一 些书中常把位处理器称为布尔处理器。
位处理器以状态寄存器中的进位标志位C位累 加位，可进行置位、复位、取反、等于“0” 转移、等于“1”转移且清“0”以及C与可寻 址位之间的传送、逻辑与、逻辑或等位操作。
37H
(16B) 20H
单片机原理及应用PPT课件
02
单片机基本原理
单片机的硬件结构
01
02
03
04
中央处理器
负责执行指令和控制单片机工 作。
存储器
用于存储程序和数据。
输入/输出接口
实现单片机与外部设备的通信 。
时钟电路
提供单片机工作所需的时钟信 号。
单片机的指令系统
指令集
单片机所能执行的指令集合。
指令格式
指令的编码格式和长度。
寻址方式
确定操作数所在地址的方式。
统上运行。
项目管理工具
IAR Embedded Workbench提供了 项目管理工具，方便用户管理项目文
件和资源。
高效编译器和调试器
IAR Embedded Workbench提供了 高效的编译器和调试器，支持多种单 片机型号。
图形化界面设计工具
IAR Embedded Workbench支持图 形化界面设计，方便用户设计人机交 互界面。
单片机原理及应用
• 单片机概述 • 单片机基本原理 • 单片机编程语言与开发环境 • 单片机应用实例 • 单片机发展趋势与展望
01
单片机概述
单片机的定义与特点
定义
单片机是一种集成电路芯片，它集成 了中央处理器、存储器、输入/输出 接口等主要计算机部件，形成一个完 整的微型计算机系统。
特点
单片机具有体积小、功耗低、可靠性 高、价格便宜等特点，广泛应用于各 种智能控制领域。
单片机的应用领域
工业控制
单片机可以用于各种自 动化设备的控制，如智 能仪表、传感器、执行
器等。
智能家居
单片机可以用于智能家 居系统的控制，如智能 照明、智能安防、智能
家电等。
单片机原理与应用教学课件(完整版)
03
指令系统与汇编语言程序设计
Chapter
指令格式及寻址方式
指令格式
通常由操作码和操作数组成，操作码指明操作性质 ，如数据传送、算术运算、逻辑运算等；操作数指 定参与操作的数据及数据所在地址。
寻址方式
包括立即寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址 、相对寻址等。不同的寻址方式适用于不同的场合 ，具有不同的特点和优势。
可移植性
C语言具有良好的跨平台特性，编写的程序可轻松 移植到不同型号的单片机上。
丰富的库函数
C语言提供了丰富的库函数，可大大简化单片机程 序的开发过程。
Keil C51编译器使用教程
01
02
03
04
05
安装Keil C51编 …
创建工程文件
编写源代码
编译与链接
调试与仿真
下载并安装Keil C51编译器 ，配置相关环境变量。
中断概念
中断是指CPU在执行程序的过程中，由 于外部或内部事件（如输入/输出操作、 定时器溢出等）的请求，暂时停止当前 程序的执行，转而去处理该事件，处理 完毕后再返回原程序继续执行的过程。
VS
中断处理过程
中断处理过程包括中断请求、中断响应、 中断服务和中断返回四个阶段。在中断请 求阶段，外部或内部事件向CPU发出中断 请求信号；在中断响应阶段，CPU响应中 断请求，保存现场信息并转入中断服务程 序；在中断服务阶段，CPU执行中断服务 程序，处理中断事件；在中断返回阶段， CPU恢复现场信息并返回原程序继续执行 。
数据传送类指令详解
MOV指令
用于在内部RAM、特殊功能寄存器SFR、累 加器A之间或它们与数据存储器RAM之间进 行数据传送。
MOVC指令
《单片机及C51基础》课件
02
C51单片机介绍
C51单片机，具有 高速的数据处理能力和高效的指令执行
速度。
集成度高
C51单片机集成了丰富的外设和功能 模块，减少了外部元件的数量和成本
。
低功耗
C51单片机采用低功耗设计，能够在 电池供电下长时间工作，延长了产品 的使用寿命。
可靠性高
包括与（&&）、或（||）、非（!） 等。
C51程序结构
主函数结构
主函数是程序的入口点，程序从这里开始执行 。
条件语句结构
使用if、switch等语句根据条件执行不同的代码 块。
循环语句结构
使用while、do-while、for等语句重复执行一段代码。
C51函数
标准库函数
C51提供了许多标准库函数，用于实现常见的功能，如输入输出、数学运算等。
06
总结与展望
单片机及C51的未来发展
技术创新
随着科技的不断发展，单片机及C51技术将不断革新，性能将得 到进一步提升，应用领域也将不断扩大。
智能化趋势
未来的单片机及C51将更加智能化，具备更强的数据处理和学习能 力，能够更好地适应复杂多变的应用场景。
绿色环保
随着环保意识的提高，未来的单片机及C51将更加注重节能和环保 ，采用更低功耗的芯片和设计，减少对环境的影响。
使用调试器进行程序调试 ，查看程序运行状态和变 量值等。
在工程中添加源代码文件 ，并进行编写和编译。
进行项目构建和烧写程序 到目标设备中，完成开发 过程。
04
C51单片机编程基 础
C51数据类型
整型数据
包括short、int、long等，用于存储整数。
浮点型数据
包括float、double等，用于存储小数。
2024版51单片机ppt课件
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51单片机ppt课件
目录
• 51单片机概述 • 51单片机结构与原理 • 指令系统与汇编语言程序设计 • 中断系统与定时/计数器应用 • 串行通信接口原理及应用实例分析 • 并行扩展技术及其在外围设备中的应用 • 总结回顾与展望未来发展趋势
01
51单片机概述
定义与发展历程
定义
51单片机是指基于Intel 8051内核 的单片机，是一种集成度高、功能 强大的微控制器。
定时/计数器工作原理及设置方法
工作原理
定时/计数器是对机器周期进行计数， 实现定时或计数功能。
设置方法
工作模式
包括模式0（13位定时/计数器）、模 式1（16位定时/计数器）、模式2（8 位自动重装载定时/计数器）和模式3 （特殊功能寄存器）。
通过编程设置定时/计数器的工作模式、 计数初值、启中所取得的成果，如完成的实验、 项目、作业等，并分享自己的学习经验和心得。
不足之处分析 学生分析自己在课程学习中存在的不足之处，如对某些知 识点的理解不够深入、实验技能有待提高等，并提出改进 措施。
未来学习计划与目标 学生根据自己的实际情况和需求，制定未来的学习计划和 目标，如深入学习某一领域的知识、参加相关竞赛或项目 等。
分时操作、实时处理、故障处 理。
外部中断0、定时器0中断、外 部中断1、定时器1中断、串行 口中断。
高优先级中断可以打断低优先 级中断。
外部中断触发方式选择
1 2
电平触发方式 外部中断请求信号为低电平时有效。
边沿触发方式 外部中断请求信号由高电平跳变为低电平时有效。
3
定时器/计数器溢出触发方式 定时器/计数器溢出时产生中断请求。
单片机原理教程经典ppt课件
contents •单片机概述•单片机内部结构•单片机指令系统与汇编语言•单片机C语言编程基础•单片机中断系统与定时器/计数器•单片机串行通信接口技术•单片机扩展技术与应用实例分析目录01单片机概述单片机定义与发展定义发展历程单片机应用领域智能家居汽车电子智能照明、智能安防、智能家电等。
车身控制、发动机控制、安全系统等。
工业控制医疗设备物联网自动化生产线、智能仪表、电机控制等。
医疗仪器、健康监测设备等。
智能传感器节点、物联网网关等。
常见单片机类型及特点8051系列AVR系列PIC系列ARM系列02单片机内部结构中央处理器CPU控制器运算器控制程序执行流程，包括指令取指、译码和执行。
寄存器组程序存储器数据存储器特殊功能寄存器030201存储器结构输入/输出接口电路I/O端口并行I/O口串行I/O口时钟电路与复位电路时钟电路提供单片机工作所需的时钟信号，通常由晶振和振荡器组成。
复位电路使单片机在启动时或异常情况下恢复到初始状态，确保系统可靠运行。
上电复位和手动复位两种常见的复位方式，分别用于系统上电和手动操作时的复位。
03单片机指令系统与汇编语言指令格式操作码+操作数，其中操作码指明操作性质，操作数表示操作对象。
指令系统计算机硬件能够识别并执行的一组基本操作命令的集合。
指令周期执行一条指令所需的时间，包括取指、分析和执行三个阶段。
指令系统概述寻址方式与数据传送指令寻址方式数据传送指令算术运算和逻辑运算指令算术运算指令逻辑运算指令进行与、或、非等逻辑运算，如AND、OR、NOT等。
1 2 3无条件转移指令条件转移指令子程序调用与返回指令控制转移类指令04单片机C语言编程基础C语言在单片机开发中的应用嵌入式系统开发语言01可移植性强02高效性能03数据类型、运算符与表达式数据类型运算符表达式流程控制语句条件语句使用if、else等关键字实现条件判断，根据条件的不同执行不同的操作。
循环语句使用for、while等关键字实现循环结构，用于重复执行某段代码直到满足特定条件。
第三章 AT89S51单片机的结构和原理.
P2.7 28
14 P3.4/T0
P2.6 27
15 P3.5/T1
P2.5 26
16 P3.6/WR
P2.4 25
17 P3.7/RD
P2.3 24
18 XTAL2
P2.2 23
19 XTAL1
P2.1 22
20 GND
P2.0 21
12 13 P3.6/WR 14 P3.7/RD 15 XTAL2 16 XTAL1 17 GND 18 NC 19 P2.0 20 P2.1 21 P2.2 22 P2.3
二、AT89S51单片机的片外总线结构
I/O
1 P1.0
2 P1.1
3 4 5 6 7 8 10 11 12 13
P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RXD TXD INT0 INT1
14 T0
CB
15 16 17 18 19 ALE 30 31 29 9
T1 WR RD XTAL2 XTAL1 ALE/PROG EA/VP PSEN RESET
(外部中断0） (外部中断1） T0(定时器0的计数输入） T1(定时器1的计数输入） （外部数据存储器写脉冲） (外部数据存储器读脉冲）
第二节 AT89S51单片机的引脚及片 外总线结构
一、AT89S51单片机芯片引脚描述
1 P1.0
Vcc 40
2 P1.1
P0.0 39
3 P1.2
P0.1 38
图3-4 P1口的一位结构图
单片机的引脚（P0口）
P0.0—P0.7: 双向I/O （内置场效应管上拉）
寻址外部程序存储器时分时作为双向8位数据口 和输出低8位地址复用口；不接外部程序存储器 时可作为8位准双向I/O口使用。
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累加器ACC（简称为A）为一个8位的寄存器，它是CPU中使用最 频繁的寄存器，ALU进行运算时，数据绝大多数时候都来自于累加器 ACC，运算结果也通常送回累加器ACC。
8
寄存器B称为辅助寄存器，它是为乘法和除法指令而设置的。在乘 法运算时，累加器A和寄存器B在乘法运算前存放乘数和被乘数，运 算完后，通过寄存器B和累加器A存放结果。除法运算时，运算前， 累加器A和寄存器B存入被除数和除数，运算后用于存放商和余数。
16
MCS-51 单片机把程序存储器和数据存储器分开，具有各自 的寻址系统和控制信号。
1. 内部程序存储器(ROM) 存放程序和表格常数 8051为4KB 8052为8KB
2. 内部数据存储器(RAM) 存放运算过程中的数据 8051/8031为128B 8052/8032为256B
3. 外部程序存储器(ROM) 存放程序 最大可扩展为64KB (包括内部ROM)
二、教学重难点: 三、教学时数：8课时 四、习题：P40 三2.5.7.8
2
2.1 逻辑结构及信号引脚
2.1.1 结构框图 2.1.2 内部逻辑结构 2.1.3 信号引脚
3
2.1.1 结构框图
频率基准源
振荡器及 定时电路
CPU
8031无
4KB 程序存储器
128B 数据存储器
内部总线
内部 中断信号
4.外部数据存储器(RAM) 存放大量数据 最大可扩展为64KB (不包括内部RAM)
17
2.2.4 存储器结构特点
普林斯顿结构：
哈佛结构：
程序和数据共用一个存 储器逻辑空间，统一编址。
程序与数据分为两个独立 存储器逻辑空间，分开编址。
18
物理上4个存储器地址空间： 片内程序存储器 片外程序存储器 片内数据存储器 片外数据存储器
算术运算单元ALU是一个8位的运算器，它不仅可以完成8位二进 制数据加、减、乘、除等基本的算术运算，还可以完成8位二进制 数据逻辑“与”、“或”、“异或”、循环移位、求补、清零等逻 辑运算，并具有数据传输、程序转移等功能。ALU还有一个一般微 型计算机没有的位运算器，它可以对一位二进制数据进行置位、清 零、求反、测试转移及位逻辑“与”、“或”等处理。这对于控制 方面很有用。
第2章
单片机原理及应用
单片机硬件结构
2.1 逻辑结构及信号引脚 2.2 内部存储器 2.3 并行输入/输出口电路 2.4 电路与时序 2.5 工作方式
1
第2章
一、教学目标： 1、了解MCS-51单片机芯片基本特征及内部架构 2、熟悉外部引脚及部分引脚功能 3、熟悉存储结构体系及部分特殊功能寄存器 4、掌握I/O电路原理及应用
逻辑上3个存储器地址空间： 8051
64KB总线 扩展控制
可编程I/O
外部中断信号
控制信号
并行I/O口
计数信号
2个16位 定时器/计数器
可编程 串行口
串行 输入
串行 输出
4
图2-2 MCS-51单片机的内部结CPU运算器电路 CPU控制器电路
CPU控制器电路
6
1.CPU(中央处理器)完成单片机的运算和控制能 力
-P
OV（PSW.2）：溢出标志位。
P（PSW.0）：奇偶标志位。若
累加器A中1的个数为奇数，则P置 位，若累加器A中1的个数为偶数， 则P清零。
9
MCS—51 CPU
（2）控制器电路：
控制部件是单片机的控制中心，它包括定时和控制电路、 指令寄存器、指令译码器、程序计数器PC、堆栈指针SP、 数据指针DPTR以及信息传送控制部件等。它先以振荡信号 为基准产生CPU的时序，从ROM中取出指令到指令寄存器， 然后在指令译码器中对指令进行译码，产生指令执行所需的 各种控制信号，送到单片机内部的各功能部件，指挥各功能 部件产生相应的操作，完成对应的功能。
标志寄存器PSW是一个8位的寄存器，它用于保存指令执行 结果的状态，以供程序查询和判别。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
C
AC F0
RS 1
RS 0
OV
C（PSW.7）：进位标志位。
AC（PSW.6）：辅助进位标志位。
F0（PSW.5）：用户标志位。
RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）： 寄存器组选择位。
10
2.内部存储器
程序存储器ROM 存放程序指令,常数和数据表格(只读)
数据存储器 RAM 存放数据,分为内部和外部数据存储 器(随机)
单片机内有256个RAM单元,作为寄
存器被用户使用的只有前128个单
元,后128个被专用寄存器占用
内部RAM指的是前128单元
11
3.定时与中断系统 MCS-51单片机内有两个16位的定时器/计数器：
15
MCS—51单片机存储器可以分成两大类：
•RAM，CPU在运行时能随时进行数据的写入和 读出，但在关闭电源时，其所存储的信息将丢失。 它用来存放暂时性的输入输出数据、运算的中间 结果或用作堆栈。
•ROM是一种写入信息后不易改写的存储器。断 电后，ROM中的信息保留不变。用来存放固定 的程序或数据，如系统监控程序、常数表格等。
实现定时和计数，并将其结果作为查询和中断的 控制凭据；
MCS-51单片机内有5个中断源 (2个中断优先级) 2个外部中断源 2个定时器/计数器中断源 1个串行口中断源
12
4.并行I/O口
4个8位的并行I/O口 现数据并行输入输出
(P0 P1 P2 P3 )实
5.串行I/O口 一个全双工的串行口 实现与外部的串行数据
运算器
ALU、ACC、寄存器B、暂存 器、PSW寄存器、十进制调整 电路等
控制器 定时控制逻辑、指令寄存器、译码器、 信息传输控制部件
7
MCS—51 CPU
CPU内部结构：（1）运算器电路：
运算部件以算术逻辑运算单元ALU为核心，包含累加器ACC、B 寄存器、暂存器、标志寄存器PSW等许多部件，它能实现算术运算、 逻辑运算、位运算、数据传输等处理。
传送 6.时钟电路
为单片机产生时钟脉冲序列,协调和控制单片机的 工作. MCS-51单片机内部有时钟电路(但是需外接 石英晶体振荡器和微调电容) 最高时钟频率为12MHZ
13
图2-3 80C51单片机引脚图
14
2.2 内部存储器
2.2.1 程序存储器 2.2.2 数据存储器 2.2.3 堆栈操作
8
寄存器B称为辅助寄存器，它是为乘法和除法指令而设置的。在乘 法运算时，累加器A和寄存器B在乘法运算前存放乘数和被乘数，运 算完后，通过寄存器B和累加器A存放结果。除法运算时，运算前， 累加器A和寄存器B存入被除数和除数，运算后用于存放商和余数。
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MCS-51 单片机把程序存储器和数据存储器分开，具有各自 的寻址系统和控制信号。
1. 内部程序存储器(ROM) 存放程序和表格常数 8051为4KB 8052为8KB
2. 内部数据存储器(RAM) 存放运算过程中的数据 8051/8031为128B 8052/8032为256B
3. 外部程序存储器(ROM) 存放程序 最大可扩展为64KB (包括内部ROM)
二、教学重难点: 三、教学时数：8课时 四、习题：P40 三2.5.7.8
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2.1 逻辑结构及信号引脚
2.1.1 结构框图 2.1.2 内部逻辑结构 2.1.3 信号引脚
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2.1.1 结构框图
频率基准源
振荡器及 定时电路
CPU
8031无
4KB 程序存储器
128B 数据存储器
内部总线
内部 中断信号
4.外部数据存储器(RAM) 存放大量数据 最大可扩展为64KB (不包括内部RAM)
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2.2.4 存储器结构特点
普林斯顿结构：
哈佛结构：
程序和数据共用一个存 储器逻辑空间，统一编址。
程序与数据分为两个独立 存储器逻辑空间，分开编址。
18
物理上4个存储器地址空间： 片内程序存储器 片外程序存储器 片内数据存储器 片外数据存储器
算术运算单元ALU是一个8位的运算器，它不仅可以完成8位二进 制数据加、减、乘、除等基本的算术运算，还可以完成8位二进制 数据逻辑“与”、“或”、“异或”、循环移位、求补、清零等逻 辑运算，并具有数据传输、程序转移等功能。ALU还有一个一般微 型计算机没有的位运算器，它可以对一位二进制数据进行置位、清 零、求反、测试转移及位逻辑“与”、“或”等处理。这对于控制 方面很有用。
第2章
单片机原理及应用
单片机硬件结构
2.1 逻辑结构及信号引脚 2.2 内部存储器 2.3 并行输入/输出口电路 2.4 电路与时序 2.5 工作方式
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第2章
一、教学目标： 1、了解MCS-51单片机芯片基本特征及内部架构 2、熟悉外部引脚及部分引脚功能 3、熟悉存储结构体系及部分特殊功能寄存器 4、掌握I/O电路原理及应用
逻辑上3个存储器地址空间： 8051
64KB总线 扩展控制
可编程I/O
外部中断信号
控制信号
并行I/O口
计数信号
2个16位 定时器/计数器
可编程 串行口
串行 输入
串行 输出
4
图2-2 MCS-51单片机的内部结CPU运算器电路 CPU控制器电路
CPU控制器电路
6
1.CPU(中央处理器)完成单片机的运算和控制能 力
-P
OV（PSW.2）：溢出标志位。
P（PSW.0）：奇偶标志位。若
累加器A中1的个数为奇数，则P置 位，若累加器A中1的个数为偶数， 则P清零。
9
MCS—51 CPU
（2）控制器电路：
控制部件是单片机的控制中心，它包括定时和控制电路、 指令寄存器、指令译码器、程序计数器PC、堆栈指针SP、 数据指针DPTR以及信息传送控制部件等。它先以振荡信号 为基准产生CPU的时序，从ROM中取出指令到指令寄存器， 然后在指令译码器中对指令进行译码，产生指令执行所需的 各种控制信号，送到单片机内部的各功能部件，指挥各功能 部件产生相应的操作，完成对应的功能。
标志寄存器PSW是一个8位的寄存器，它用于保存指令执行 结果的状态，以供程序查询和判别。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
C
AC F0
RS 1
RS 0
OV
C（PSW.7）：进位标志位。
AC（PSW.6）：辅助进位标志位。
F0（PSW.5）：用户标志位。
RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）： 寄存器组选择位。
10
2.内部存储器
程序存储器ROM 存放程序指令,常数和数据表格(只读)
数据存储器 RAM 存放数据,分为内部和外部数据存储 器(随机)
单片机内有256个RAM单元,作为寄
存器被用户使用的只有前128个单
元,后128个被专用寄存器占用
内部RAM指的是前128单元
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3.定时与中断系统 MCS-51单片机内有两个16位的定时器/计数器：
15
MCS—51单片机存储器可以分成两大类：
•RAM，CPU在运行时能随时进行数据的写入和 读出，但在关闭电源时，其所存储的信息将丢失。 它用来存放暂时性的输入输出数据、运算的中间 结果或用作堆栈。
•ROM是一种写入信息后不易改写的存储器。断 电后，ROM中的信息保留不变。用来存放固定 的程序或数据，如系统监控程序、常数表格等。
实现定时和计数，并将其结果作为查询和中断的 控制凭据；
MCS-51单片机内有5个中断源 (2个中断优先级) 2个外部中断源 2个定时器/计数器中断源 1个串行口中断源
12
4.并行I/O口
4个8位的并行I/O口 现数据并行输入输出
(P0 P1 P2 P3 )实
5.串行I/O口 一个全双工的串行口 实现与外部的串行数据
运算器
ALU、ACC、寄存器B、暂存 器、PSW寄存器、十进制调整 电路等
控制器 定时控制逻辑、指令寄存器、译码器、 信息传输控制部件
7
MCS—51 CPU
CPU内部结构：（1）运算器电路：
运算部件以算术逻辑运算单元ALU为核心，包含累加器ACC、B 寄存器、暂存器、标志寄存器PSW等许多部件，它能实现算术运算、 逻辑运算、位运算、数据传输等处理。
传送 6.时钟电路
为单片机产生时钟脉冲序列,协调和控制单片机的 工作. MCS-51单片机内部有时钟电路(但是需外接 石英晶体振荡器和微调电容) 最高时钟频率为12MHZ
13
图2-3 80C51单片机引脚图
14
2.2 内部存储器
2.2.1 程序存储器 2.2.2 数据存储器 2.2.3 堆栈操作