单片机原理教程(经典) 2

RST——复位信号，晶振工作后2个机器周期的高电平复
位CPU.
ALE——地址锁存信号访问外部存储器时该信号锁 存低8位地址；无RAM时，ALE为晶振6分频；
X1 PSEN——外部程序存储器读从程序存储器中取指令或读取 X2 EA 数据时，该信号有效。 PSEN EA——程序存储器有效地址，EA=1从内部开始执行程序； ALE P0 P1 P00~P07 P10~P17 P20~P27 P30~P37
第二章 1 -----3 2. MCS—51单片机的内部结构
MCS—51单片机的功能模块框图如图所示。
时钟源 T0 T1
时钟电路
SFR和RAM
ROM
系统总线
定时/计数器
CPU
并行I/O口
串行I/O口
中断系统
P0
P1
P2
P3
TXD RXD
INT0 INT1
图2—1 MCS—51单片机的功能模块框图
MCS-51单片机由8位CPU、只读存储器EPROM／ROM、读写存储器RAM、并行I ／O口、串行I／O口、定时器／计数器、中断系统、振荡器和时钟电路等部分组成。 各部分之间通过内部总线相连。
1）中断系统概述
2）中断的处理过程
重点理解：
1. 2. 3. 4. MCS-51系列单片机存储器结构特点 单片机特殊功能寄存器的作用 不同场合下单片机引脚的复用功能 单片机的位处理功能及其作用
第二章 1 -----2
第一节 MCS-51单片机的基本组成
一、MCS—51单片微机的硬件组成
1、MCS—51系列单片机的主要特性 1) 8位字长CPU和指令系统。 2) 1个片内时钟振荡器和时钟电路。 3) 64K外部数据存储器的地址空间。 4) 64K外部程序存储器的地址空间。 5) 32条双向且分别可位寻址的I／O口线。 6) 128字节的片内RAM(52子系列为256字节)。 7) 2个16位定时器／计数器(52子系列为3个)。 8) 具有2个优先级的5个中断源结构(52子系列有6个)。 9) 1个全双工串行口。 10) 1个布尔处理器。
高档型单片机有：AT89S8252，这是一种可下载的Flash单 片机。它和IBM微机通信进行下载程序十分方便。
第一章---------8 二、Philips单片机 Philips公司的的单片机都属于MCS-51系列兼容的单片机。 从内部结构看可以划分为两大类，8位机与80C51兼容系列和16 位机XA系列。Philips公司的的单片机8位机的主要产品型号有 P80CXX 、 P87CXX 和 P89CXX 系 列 ， 16 位 机 的 主 要 产 品 型 号 有 PXACXX、PXAGXX和PXASXX等。
智能化仪器内部基本上都是用单片机进行信息控制与处理。特别是近年 来出现的数字信号处理器DSP是一种速度极高的单片机，它在通信和高速信 息处理中起了极大的作用，从而扩展了单片机在智能仪器中的应用。
二、单片机在过程控制中的应用
第一章-------10 三、单片机与e-Home
在家用网络系统HNS(home networked system) 中，对家用电器提出了 “个性化”和“社会化”的要求。
家用电器的嵌入式结构有单核嵌入和双核嵌入2种。例如：一般电脑 电饭煲，内部只有一个单片机，这种控制系统是单核嵌入；对于分体式 空调，室内机与室外机中分别有1个单片机，为双核嵌入结构。
四、单片机与Internet
Internet技术已经深入到日常生活和工作中。各类家用电器和智能装 置，它们的“心脏”多是单片机，由于单片机芯片品种达数百种，其硬 件结构和指令系统各不相同，不能像PC机那样通过标准的硬件接口和接 口软件直接接入Internet网络。
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；
4) PIC单片机—— M icrochip公司
3）Epson单片机；
第一章---------9
第三节 单片机的应用领域及发展
一、单片机在智能仪器中的应用
第二章 1 -----7 2. 有关单片机CPU的时序
1）振荡周期
—— 指为单片机提供定时信号的振荡源的周期，若为内部产生方式时，为石 英晶体的振荡周期。
2）时钟周期
——也称为状态周期，用S表示。时钟周期是计算机中最基本的时间单位，在 一个时钟周期内，CPU完成一个最基本的动作。MCS—51单片机中一个时钟周期 为振荡周期的2倍。
第一章---------4 二、 单片机的一般结构及特点 单片机有2种基本结构形式：
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。 单片机的中央处理器(CPU)和通用微处理器基本相同，只是增设了 “面向控制”的处理功能。例如：位处理、查表、多种跳转、乘除法运 算、状态检测、中断处理功能等，增强了控制的实用性和灵活性。
第二章 1 -----8
指令周期 机器周期
S1
XTAL2 (OSC)
机器周期
S5 S6 S1 S2 S3
P2 P1
S2
S3
P2 P1 P2
S4
P1 P2
S4
S5
S6
P2 P1 P2
Байду номын сангаас
P1 P2 P1
P1 P2 P1 P2 P1
P2 P1 P2 P1
P2 P1
振荡周期 时钟周期
MCS-51单片机各种周期的相互关系
P0
口 某 位 的 结 构 图
第二章 2 ----2
当由P0口输入数据时，由于外部输入信号既加在缓冲输入端上，又加 在驱动电路的漏极上。如果这时T2是导通的，则引脚上的电位始终被钳位 在0电平上，输人数据不可能正确地读人。因此，在输入数据时，应先把 P0口置1，使两个输出FET均关断，使引脚“浮置”，成为高阻状态，这样 才能正确地插人数据。这就是所谓的准双向口。 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。
P2口在结构上比P0口少了一个输出转换控制部分，多路开关MUX的倒 向由CPU命令控制，且P2口内部接有固定的上拉电阻。
第二节 并行I/O接口
第二章 2 -----1
MCS－5l单片机内有四个8位并行I／O端口，为P0、P1、P2和P3。每个 端口都是8位准双向I／O口，共占32根引脚。每个端口都包含一个锁存器、 一个输出驱动器和一个输入缓冲器。 一、并行I/O接口的内部结构 I／O口的每位锁存器均由D触发器组成，用来锁存输出的信息。在 CPU的“写锁存器”信号驱动下，将内部总线上的数据写入锁存器中。
第二章 1 -----4 MCS—51的内部结构框图
第二章 1 -----5 二、MCS—51单片机的引脚功能
40脚分三类：
1、电源线和时钟信号线共4根
VCC，GND——电源和地+5V电源供电， X1——时钟振荡器输入端，内部振荡器输入端； X2——时钟振荡器输出端，内部振荡器输出端；
2、控制线4根
五、单片机的发展
1）强化指令功能 2）增加各种接口部件 3）提高专用程度
第一章-------11
补充内容：计算机系统中的数制、码制复习
1、数制及其互换
数制
二进制 十进制
基数
２ １０
字符
０１ （B）
０１２３４５６７８９ （D）
十六进制 ＤＥＦ（H） 2、带符号数的表示法
3、原码、反码、补码
１６
０１２３４５６７８ 9 ＡＢＣ
3）机器周期
——完成一个基本操作（例如，取指令、存储器读、存储器写等）所需要的 时间称为机器周期。MCS—51的一个机器周期含有6个时钟周期。
4）指令周期
——完成一条指令所需要的时间称为指令周期。MCS—5l的指令周期含1～4 个机器周期不等，其中多数为单周期指令，还有2周期和4周期指令。4周期指令只 有乘、除两条指令。
一、ATMEL单片机 ATMEL公司所生产的ATMEL89系列单片机（简称89系 列单片机），就是基于Intel公司的MCS-5l系列而研制的， 该公司的技术优势在于Flash存储器技术。 标准型单片机有：AT89C51，AT89LV51，AT89C52， AT89LV52；
低档型单片机有：AT89C1051和AT89C2051两种型号。它们 的CPU内核和AT89C51是相同的，但并行I/O较少；
《单片机原理与应用》
课程目标
掌握：


单片微型机的基本工作原理
汇编语言程序设计方法


单片微型计算机应用
单片微型计算机应用系统设计方法
第一章---------1
第一章
本讲重点：
绪论
微处理器、微机和单片机的基本概念、
单片机的发展、常用系列简介、应用。 讲授内容： 本章主要介绍单片机的结构特点、单片机的发展及常用 系列和单片机的应用领域等。重点介绍单片机的特点以及在 各领域中的应用。
第一章---------5
单片机结构特点小结：
1）存储结构为哈佛结构，将程序存储器和数据存储器分开； 2）片内接口电路丰富，由特殊功能寄存器管理； 3）芯片引脚具有复用功能； 4）面向控制，位处理功能强。
第一章---------6
三、单片机的发展过程概述