单片机教学01

ALE
控译寄
EA
制码存
RESET
器器
ALU 中断、串行口和定时器
PSW
P1锁存器
P3锁存器
程序地址 寄存器 缓冲器
PC+1 PC
DPTR
OSC
XTAL1 XTAL2
P1驱动器 P1.0-P1.7
P3驱动器 P3.0-P3.7
MCS-51单片机 内部结构图
RAM地址 寄存器
RAM
B寄存器 暂存器1
P0.0-P0.7
基本种类
• INTEL公司：
8位单片机：MCS-48、MCS-51 16位单片机： MCS-96、MCS-196 • MOTOROLA公司：68系列、68HC系列 • ZILOG公司：Z8系列 • ATMEL公司：89系列 • TI公司：MSP系列
MCS-51单片机的部分子系列(共10个)
型号 ROM/EPROM RAM
单片机教学01
课程简介
工程应用性课程： 以模拟电子电路、数字电子电路、微型计 算机原理及应用、汇编、C语言等为基础
课程构成： 总学时56：理论课40学时，实验课16学时 成绩评定：平时成绩(10%)+实验(20%)
+期末考试(70%)
第一部分 第二部分 第三部分
第1章 单片机概述
第一部分 第二部分 第三部分
控制信号引脚
• EA/Vpp（31脚）： • Vpp：对片内ROM固化编程时的编程电压输入端
（12-21V）
80C51单片机的引脚功能
I/O端口引脚
当I/O口作为输入时，应先向此
• P0（32-39脚）：
口锁存器写入全1， 此时该口 引脚浮空，可作高阻抗输入。
• 漏极开路的8位准双向I/O口，每位能驱动8个LS
DPTR
OSC
XTAL1 XTAL2
P1驱动器 P1.0-P1.7
P3驱动器 P3.0-P3.7
MCS-51单片机 内部结构图
P0.0-P0.7
P2.0-P2.7
P0驱动器
P2驱动器
RAM地址 寄存器
RAM
P0锁存器
P2锁存器 4KB ROM
B寄存器 暂存器1 暂存器2 ACC SP
运算器
定指指
PSEN 时 令 令
MCS-51单片机 内部结构图
RAM地址 寄存器
RAM
B寄存器 暂存器1
P0.0-P0.7
P2.0-P2.7
P0驱动器
P2驱动器
P0锁存器
P2锁存器 4KB ROM
暂存器2 ACC SP
程序地址 寄存器
缓冲器Байду номын сангаас
定指指
PSEN 时 令 令
ALE
控译寄
EA
制码存
RESET
器器
ALU 中断、串行口和定时器
器器
ALU 中断、串行口和定时器
PSW
P1锁存器
P3锁存器
PC+1 PC
DPTR
OSC
XTAL1 XTAL2
P1驱动器 P1.0-P1.7
P3驱动器 P3.0-P3.7
MCS-51单片机 内部结构图
RAM地址 寄存器
RAM
B寄存器 暂存器1
P0.0-P0.7
P2.0-P2.7I/O接口
P0驱动器
P2驱动器
I/O端口引脚
• P2（21-28脚）： • 带内部上拉电阻的8位准双向I/O端口，每位能驱 动4个LS型TTL负载。在CPU访问片外存储器时， 它输出高8位地址。
80C51单片机的引脚功能
I/O端口引脚
• P3（10-17脚）： • 带内部上拉电阻的8位准双向I/O端口，每位能驱 动4个LS型TTL负载。P3口除作为一般I/O口外，每 个引脚都有第二功能。
基本概念
微型计算机(PC)组成: 随机存储器只RA读M存: 储器输R入O输M出: 接口I/O定:时器/计数器T/C:
Random ARcecaedssOMnIelnympMuoetr/ymOourtyput ITnitmerefra/cCeounter
中央处理器CPU: Central Processing Unit
• 单片机应用系统 : 针对具体的应用需求，将单片机系统与特定开发环境相结合， 使其功能化。
基本特点
• 结构简单、体积小巧；
• 性能价格比高； • 可靠性高、功耗小； • 应用范围广泛。
应用领域(1)
构成智能化产品，实现仪器设备的智能化、自动化： • 智能化仪器仪表； • 家用电器； • 计算机外设中的应用。
3
32
UART
12
32
UART
12
32
UART
12
32
UART
12
32
UART
12
32
UART
12
80C31 无 80C51
128
2
子系 80C51 4K ROM
128
2
列
87C51 4K EPROM/OTP 128
2
32
UART 12.16
32
UART 12.16
32
UART 12.16.20
程序设计与开发软件：
一组通用寄存器 00H
高128单元 FFH
专用寄存器区
80H
低128字节单元(内部RAM)
低128单元 用户RAM区
第三区
位寻址区 四组通用寄存器 三组通用寄存器 二组通用寄存器 一组通用寄存器
第二区 第一区
低128字节单元(内部RAM)
1. 寄存器区： • 内部RAM的前32个单元作为寄存器使用 • 共分为4组，每组含8个寄存器，在组中按R0-
接外部晶体和微调电容的另一端；在片内它是振荡 电路反向放大器的输入端，在采用外部时钟时，该 引脚接地。
80C51单片机的引脚功能
控制信号引脚
• RST/VPD（9脚）： • RST：复位信号输入端，高电平有效。当此输入端保 持两个机器周期的高电平时，就可以完成复位操作。 • VPD ：RST引脚的第二功能，备用电源输入端。当 主电源Vcc 发生故障，降低到低电平规定值时，将 +5V电源自动接入该引脚，为RAM提供备用电源，以 保证RAM中的信息不丢失，使得复位后能继续正常运 行。
R7编号 • 地址：00H-1FH
低128字节单元(内部RAM)
1. 寄存器区： • 同一时刻，仅选择一组寄存器组工作 • 由PSW中的RS0、RS1决定当前工作的寄存器组 • 通用寄存器有两种使用方法：
80C51单片机的引脚功能
控制信号引脚
• PSEN（29脚）： • 程序存储器允许信号输出端。 • 在访问片外ROM时，定时输出负脉冲作为读片外 ROM的选通信号，接片外ROM 的OE端。 • 它的负载能力为8个LS型TTL负载。
80C51单片机的引脚功能
控制信号引脚
• EA/Vpp（31脚）： • EA：外部程序存储器地址允许输入端。 当该引脚接高电平时，CPU访问片内ROM并执行 片内程序存储器中的指令，但当PC值超过0FFFH（ 片内ROM为4KB）时，将自动转向执行片外ROM 中的程序。 当该引脚接低电平时，CPU只访问片外ROM并执 行外部程序存储器中的程序。
型TTL负载。
• P0口可作为一个数据输入/输出口；
• 在CPU访问片外存储器时，P0口为分时复用的低 8位地址总线和8位数据总线。
80C51单片机的引脚功能
I/O端口引脚
• P1（1-8脚）： • 带内部上拉电阻的8位准双向I/O端口，每位能驱 动4个LS型TTL负载。
80C51单片机的引脚功能
T/C
I/通O 用异步串接行口收发送(速M器H度Z)
8031 无
128
2
32
UART
12
8051 子系 列
8051 4K ROM 8751 4K EPROM
128
2
128
2
8751B H
4K OTP
128
2
8032 无 8052
256
3
子系 8052 8K ROM
256
3
列
8752 4K EPROM/OTP 256
I/O端口引脚
• 第二功能列表：
口线
替代的第二功能
P3.0
RXD（串行口输入）
P3.1
TXD（串行口输出）
P3.2
INT0（外部中断 0 输入）
P3.3
INT1（外部中断 1 输入）
P3.4
T0（定时器 0 的外部输入）
P3.5
T1（定时器 1 的外部输入）
P3.6
WR（写选通控制输出）
P3.7
RD（读选通控制输出）
P2.0-P2.7
P0驱动器
P2驱动器
P0锁存器
P2锁存器 4KB ROM
暂存器2 ACC SP
程序地址 寄存器
缓冲器
定指指
PSEN 时 令 令
ALE
控译寄
EA
制码存
RESET
器器
ALU 中断、串行口和定时器
PSW
P1锁存器
P3锁存器
PC+1 PC
DPTR
控制器
OSC
XTAL1 XTAL2
P1驱动器 P1.0-P1.7
工业流水线应用举例
装小球生产线
• 小球被传送带运送并掉入下方的 纸箱中，纸箱在另一条传送带上被 运送，每个纸箱装满10个小球后就 换下一个纸箱装球。
• 现在需要设计一个单片机控制系 统，实现以上的小球装箱要求，并 实时显示当前装球的纸箱序号和已 装的小球数。
工业流水线应用举例
装小球生产线系统框图
应用领域(2)
在工业测控领域中的应用： • 数据采集与处理； • 工业过程控制。
实际应用举例(1)
恒温电冰箱
实际应用举例(2)
电磁炉
输出设备
输入设备
实际应用举例(3)
MP3
实际应用举例(4)
生物医学工程应用举例
数字体温计
• 腋下的体表皮肤温度
• 由温度传感器采集，温度传感器把体温这个 物理量进行某种变换后形成电信号 • 这个电信号是连续的模拟信号，需要转换成 数字信号才能显示。于是模数转换和显示处理 电路实现转换并输出到液晶屏显示。
定时器/计数 器(T/C)
总线: Bus
第一部分 第二部分 第三部分
基本概念
• 单片机 (Single-Chip Microcomputer): 将计算机的基本组成部分集成在一个芯片或一个完整的封装器 件内。
• 单片机系统 : 在单片机芯片的基础上扩展其它电路构成的具有一定应用功能 的计算机应用系统。
RAM地址 寄存器
RAM
B寄存器 暂存器1
P0.0-P0.7
P2.0-P2.7
P0驱动器
P2驱动器
P0锁存器
P2锁存器 4KB ROM
暂存器2 ACC SP
程序地址 寄存器
缓冲器
定指指
PSEN 时 令 令
ALE
控译寄
EA
制码存
RESET
器器
ALU 中断、串行口和定时器
PSW
P1锁存器
P3锁存器
PC+1 PC
P3驱动器 P3.0-P3.7
MCS-51单片机 内部结构图
存储器
P0.0-P0.7
P2.0-P2.7
P0驱动器
P2驱动器
RAM地址 寄存器
RAM
B寄存器 暂存器1
P0锁存器
P2锁存器 4KB ROM
暂存器2 ACC SP
程序地址 寄存器
缓冲器
定指指
PSEN 时 令 令
ALE
控译寄
EA
制码存
RESET
PSW
P1锁存器
P3锁存器
PC+1 PC
DPTR
OSC
XTAL1 XTAL2
P1驱动器 P1.0-P1.7
P3驱动器 P3.0-P3.7
80C51单片机的引脚功能
电源引脚
• Vcc(40脚)：电源端，为+5V。 • Vss(20脚)：接地端。
80C51单片机的引脚功能
时钟电路引脚
• XTAL2(18脚)： • 接外部晶体和微调电容的一端 • XTAL1 (19脚)：
80C51单片机的引脚功能
控制信号引脚
• ALE/PROG（30脚）： • ALE：地址锁存允许信号端。正常工作时，该引脚 以振荡频率的1/6固定输出正脉冲。CPU访问片外 存储器时，该引脚输出信号作为锁存低8位地址的控 制信号。它的负载能力为8个LS型TTL负载。 • PROG：是对片内带有4KB ROM的编程写入时的 编程脉冲输入端。
• 程序设计语言：
汇编语言、C语言 • 开发软件：
Proteus, μVision 等
本章小结 -- 单片机概述
1. 单片机的基本概念 • 单片机是什么？ 2. 单片机的特点和应用•领单域片机能做什么？
• 为什么要学习单片机? 3. 单片机的基本种类(MCS-51) 4. 单片机的程序设计语言及仿真软件
MCS-51单片机的内部存储器
• 256个数据存储器单元： • 低128字节单元(单元地址：00H-7FH) • 高128字节单元(单元地址：80H-FFH)
MCS-51单片机的内部数据存储器
低128单元
7FH
用户RAM区
30H 位寻址区
20H 四组通用寄存器
18H
三组通用寄存器 10H
二组通用寄存器 08H
P0锁存器
P2锁存器 4KB ROM
暂存器2 ACC SP
程序地址 寄存器
缓冲器
定指指
PSEN 时 令 令
ALE
控译寄
EA
制码存
RESET
器器
ALU 中断、串行口和定时器
PSW
P1锁存器
P3锁存器
PC+1 PC
DPTR
OSC
XTAL1 XTAL2
P1驱动器 P1.0-P1.7
P3驱动器 P3.0-P3.7
第2章 单片机芯片的硬件结构
第一部分 第二部分 第三部分
MCS-51单片机的基本逻辑结构
外部时钟源
外部事件计数
振荡器和时序 OSC
程序存储器 4KB ROM
数据存储器 128B RAM
2×16位 定时器/计数器
CPU
内中断 外中断
总线扩展 控制器
控制
I/O接口 并行口
串行口 串行通信
MCS-51单片机 内部结构图