51单片机实现状态机(课堂PPT)
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51单片机系列PPT课件
进先出”的数据操作原则。
第18页
➢ 堆栈的功用 堆栈的主要功用是保护断点和保护现场。因为计算机无论
是执行中断程序还是子程序，最终要返回主程序，在转 去执行中断或子程序时，要把主程序的断点保护起来， 以便能正确的返回。同时，在执行中断或子程序时，可 能要用到一些寄存器，需把这些寄存器的内容保护起来， 即保护现场。
第12页
程序状态字PSW
OV：溢出标志位
在带符号数（补码数）的加减中，OV=1表示运算的结果超出了累加 器A的八位符号数表示范围（－128～+127），产生溢出，因此运算 结果是错误的。OV=0，表示未超出表示范围，运算结果正确。 乘法时，OV=1，表示结果大于255，结果分别存在A，B寄存器中。 OV=0，表示结果未超出255，结果只存在A中。 除法时，OV=1，表示除数为0。OV=0，表示除数不为0。
PSW中各标志位名称及定义如下：
第9页
程序状态字PSW
C：也表示为 CY 进（借）位标志位 1.在加减运算中，若操作结果的最高位有进位或有借 位时，CY 由硬件自动置1，否则就清0。 2.在位操作中，CY 作为位累加器使用，参于进行位 传送、位与、位或等位操作。另外某些控制转移类 指令也会影响 CY 位状态。
第16页
数据指针DPTR
✓数据指针DPTR为16位寄存器，它是MCS—51中唯 一的一个16位寄存器。 ✓DPTR通常在访问外部数据存储器时作为地址指针 使用，寻址范围为64KB。 ✓编程时，既可按16位寄存器使用，也可作为两个 8位寄存器分开使用。DPH 为DPTR的高八位寄存器， DPL 为DPTR的低八位寄存器。
第二章 MCS-51单片机结构及原理
第1页
第一部分
51单片机超详细教程PPT(绝对值)
必须使必须使rstrst引脚持续引脚持续22微秒微秒高电平高电平外部时钟外部时钟12mhz12mhz10111213142827262524232221201918171615101112131428272625242322212019181716151011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222110111213142827262524232221201918171615ram626410111213142827262524232221201918171615ram626480318751805189c51ramramromrom256b字节4k1程序存储器程序存储器程序存储器内部外部0000h0fffh4k0000hffffh64k0000h0fffh4k0000h0001h0002hpc0000h是程序执行的起始单元在这三个单元存放一条无条件转移指令中断5中断4中断3中断2中断10003h000bh0013h001bh0023h002bh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0fffh0ffehea1ea0程序存储器资源分布中断入口地址在单片机c语言程序设计中用户无需考虑程序的存放地址编译程序会在编译过程中按照上述规定自动安排程序的存放地址
00
3区
外部
FFH 80H 7FH (低128B) 00H (高128B) 专用 寄存器 内部 RAM 0000H
1FH 18H 17H 10H 0FH 08H 07H 00H
2区
工作寄存器区
1区 0区
数据存储器
内部RAM存储器
RAM位寻址区位地址表
单元地址 MSB
2FH 2EH 2DH 2CH 2BH 2AH 29H 28H 27H 26H 25H 24H 23H 22H 21H 20H 7F 77 6F 67 5F 57 4F 47 3F 37 2F 27 1F 17 0F 07 7E 76 6E 66 5E 56 4E 46 3E 36 2E 26 1E 16 0E 06 7D 75 6D 65 5D 55 4D 45 3D 35 2D 25 1D 15 0D 05
00
3区
外部
FFH 80H 7FH (低128B) 00H (高128B) 专用 寄存器 内部 RAM 0000H
1FH 18H 17H 10H 0FH 08H 07H 00H
2区
工作寄存器区
1区 0区
数据存储器
内部RAM存储器
RAM位寻址区位地址表
单元地址 MSB
2FH 2EH 2DH 2CH 2BH 2AH 29H 28H 27H 26H 25H 24H 23H 22H 21H 20H 7F 77 6F 67 5F 57 4F 47 3F 37 2F 27 1F 17 0F 07 7E 76 6E 66 5E 56 4E 46 3E 36 2E 26 1E 16 0E 06 7D 75 6D 65 5D 55 4D 45 3D 35 2D 25 1D 15 0D 05
2024版图文51单片机超详细教程PPT(绝对值)
中断系统
51单片机具有多个中断源，可以通过编程实现中断优先级管理、中断嵌 套等功能。中断服务程序可以放在程序存储器中的任何位置，通过中断 向量表进行跳转。
11
03
指令系统与汇编语言编程
2024/1/28
12
指令格式及寻址方式
指令格式
由操作码和操作数组成， 操作码指明操作性质，操 作数表示操作对象。
市场需求
随着物联网、人工智能等技术的快速发展，对单片机的性能和功能提出了更高的要求。同时，市场对于低功耗、 高可靠性、安全性等方面的需求也在不断增加。因此，未来51单片机需要不断提升自身性能，满足市场需求。
2024/1/28
7
02
51单片机硬件结构
2024/1/28
8
中央处理器CPU
01
02
03
数据存储器
用于存放数据，包括内部RAM和外部 RAM。
2寄存器
01
I/O端口
用于与外部设备交换数据，包括并行I/O口和串行I/O口。
2024/1/28
02 03
特殊功能寄存器SFR
除了用于控制单片机的各种功能外，还可以作为I/O端口的地址空间使 用。例如，P0、P1、P2、P3口可以作为通用I/O口使用，同时也可以 作为特殊功能寄存器使用。
01
SPI总线概述
02
SPI总线接口电路
介绍SPI总线的基本原理、通信协议及 时序。
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。
51单片机具有多个中断源，可以通过编程实现中断优先级管理、中断嵌 套等功能。中断服务程序可以放在程序存储器中的任何位置，通过中断 向量表进行跳转。
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03
指令系统与汇编语言编程
2024/1/28
12
指令格式及寻址方式
指令格式
由操作码和操作数组成， 操作码指明操作性质，操 作数表示操作对象。
市场需求
随着物联网、人工智能等技术的快速发展，对单片机的性能和功能提出了更高的要求。同时，市场对于低功耗、 高可靠性、安全性等方面的需求也在不断增加。因此，未来51单片机需要不断提升自身性能，满足市场需求。
2024/1/28
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02
51单片机硬件结构
2024/1/28
8
中央处理器CPU
01
02
03
数据存储器
用于存放数据，包括内部RAM和外部 RAM。
2寄存器
01
I/O端口
用于与外部设备交换数据，包括并行I/O口和串行I/O口。
2024/1/28
02 03
特殊功能寄存器SFR
除了用于控制单片机的各种功能外，还可以作为I/O端口的地址空间使 用。例如，P0、P1、P2、P3口可以作为通用I/O口使用，同时也可以 作为特殊功能寄存器使用。
01
SPI总线概述
02
SPI总线接口电路
介绍SPI总线的基本原理、通信协议及 时序。
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。
51单片机教学ppt精选全文完整版
16位CPU、8K字节ROM、232字节RAM、5个8位并 口、1个
全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K。
片上还有8路10位ADC、1路PWM输出及高速I/O部件 等。
80C51系列单片机产品繁多，主流地位已经形成，近 年来推出的与80C51兼容的主要产品有：
﹡ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列； ﹡Philips公司的80C51、80C552系列； ﹡华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列； ﹡ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列； ﹡LG公司的GMS90/97低压高速系列； ﹡Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列； ﹡Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机。 *ARM公司
EXIT: RET
返
1）编程扫描方式(查询方式） 2）定时扫描方式 3）中断方式
返
1）取得键值的方法 ◆扫描法 ◆线反转法
2）键值与键号的对应
3）通过程序得到键号 分析：
返
中断结构图
返
中
断
处
理
中断请求
流
程
图
中断响应
中断服务
中断返回 返
1.中断源及矢量地址 2.与中断控制相关的寄存器 3.中断处理过程 4.中断请求源的撤销 5.中断服务程序设计（汇编）
IE1
P1.3
25H
26H
例15：设累加器的各位ACC.0-ACC.7分别记为X0-X7 编程 实现以下逻辑表达式功能。
Y=X0 X1 X2+X0 X1 X2+X0 X1 X2 X3+X4 X5 X6 X7
返
例16：用程序实现c=a2+b2，设a、b均小于10。a存 放在
全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K。
片上还有8路10位ADC、1路PWM输出及高速I/O部件 等。
80C51系列单片机产品繁多，主流地位已经形成，近 年来推出的与80C51兼容的主要产品有：
﹡ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列； ﹡Philips公司的80C51、80C552系列； ﹡华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列； ﹡ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列； ﹡LG公司的GMS90/97低压高速系列； ﹡Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列； ﹡Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机。 *ARM公司
EXIT: RET
返
1）编程扫描方式(查询方式） 2）定时扫描方式 3）中断方式
返
1）取得键值的方法 ◆扫描法 ◆线反转法
2）键值与键号的对应
3）通过程序得到键号 分析：
返
中断结构图
返
中
断
处
理
中断请求
流
程
图
中断响应
中断服务
中断返回 返
1.中断源及矢量地址 2.与中断控制相关的寄存器 3.中断处理过程 4.中断请求源的撤销 5.中断服务程序设计（汇编）
IE1
P1.3
25H
26H
例15：设累加器的各位ACC.0-ACC.7分别记为X0-X7 编程 实现以下逻辑表达式功能。
Y=X0 X1 X2+X0 X1 X2+X0 X1 X2 X3+X4 X5 X6 X7
返
例16：用程序实现c=a2+b2，设a、b均小于10。a存 放在
MCS-51终端系统教学课件PPT单片机中断定时器计数器
0：关T2 中断 1：开T2 中断 0：关所有中断 1：开所有中断
2．中断优先级寄存器IP ——中断优先级控制
•内部自然优先级： 入口地址
•
INT0 高 0003H
•
T0
000BH
•
INT1
0013H
•
T1
001BH
•
TI/RI 底 0023H
三、响应中断的条件及过程
中断处理过程一般分为三个阶段，即中断响应、中断处理和中断返回。
1.中断响应 （1）中断响应的条件
1）有中断源发出请求信号 2）中断是开放的（总允许、源允许） 3）没有封锁（受阻），受阻情况是：
①CPU正在执行同级或高一级的中断服务程序； ②现行机器周期不是正在执行的指令的最后一个机器周期，即现 行指令完成前．不响应任何中断请求； ③当前正在执行的是中断返回指令RETI或访问专用寄存器IE或IP 的指令。也就是说，在执行RETI或是访问IE、IP的指令后，至少需要 再执行—条其他指令，才会响应中断请求。
1.方式0
加1计数器为13位， 高8位溢出置位TF
定时器启、停控制
方式0下的逻辑结构图
方式0下工作时： （1）C/T=1为计数工作方式，计数脉冲由T1引脚输入。计数个 数
N=（ 213—初值x）
（2）C/T=0为定时工作方式，计数脉冲为时钟频率fosc/12。
定时时间t=（213—初值x）*时钟周期*12 X ＝ 213－定时时间t/时钟周期*12
注意：采用边沿触发的外部中断标志IE0或IEl和定时器中断标志TF0或 TFl，CPU响应中断后能用硬件自动情除。
但在电平触发时，IE0或IEl受外部引脚中断信号(或)的直接控制，CPU 无法控制IE0或IEl，需要另外考虑撤除中断请求信号的措施，如通过 外加硬件电路，并配合软件来解决；串行口中断请求标志TI和RI也不 能由硬件自动清除，需要在中断服务程序中，用软件来清除相应的中 断请求标志 。
2．中断优先级寄存器IP ——中断优先级控制
•内部自然优先级： 入口地址
•
INT0 高 0003H
•
T0
000BH
•
INT1
0013H
•
T1
001BH
•
TI/RI 底 0023H
三、响应中断的条件及过程
中断处理过程一般分为三个阶段，即中断响应、中断处理和中断返回。
1.中断响应 （1）中断响应的条件
1）有中断源发出请求信号 2）中断是开放的（总允许、源允许） 3）没有封锁（受阻），受阻情况是：
①CPU正在执行同级或高一级的中断服务程序； ②现行机器周期不是正在执行的指令的最后一个机器周期，即现 行指令完成前．不响应任何中断请求； ③当前正在执行的是中断返回指令RETI或访问专用寄存器IE或IP 的指令。也就是说，在执行RETI或是访问IE、IP的指令后，至少需要 再执行—条其他指令，才会响应中断请求。
1.方式0
加1计数器为13位， 高8位溢出置位TF
定时器启、停控制
方式0下的逻辑结构图
方式0下工作时： （1）C/T=1为计数工作方式，计数脉冲由T1引脚输入。计数个 数
N=（ 213—初值x）
（2）C/T=0为定时工作方式，计数脉冲为时钟频率fosc/12。
定时时间t=（213—初值x）*时钟周期*12 X ＝ 213－定时时间t/时钟周期*12
注意：采用边沿触发的外部中断标志IE0或IEl和定时器中断标志TF0或 TFl，CPU响应中断后能用硬件自动情除。
但在电平触发时，IE0或IEl受外部引脚中断信号(或)的直接控制，CPU 无法控制IE0或IEl，需要另外考虑撤除中断请求信号的措施，如通过 外加硬件电路，并配合软件来解决；串行口中断请求标志TI和RI也不 能由硬件自动清除，需要在中断服务程序中，用软件来清除相应的中 断请求标志 。
最新第1章51单片机基础知识PPT课件
❖ （7）2个可编程定时/计数器
❖ （8）5个中断源，2个优先级
❖ （9）1 个全双工串行通信口
❖ （10）外部数据存储器寻址空间为64KB
❖ （11）外部程序存储器寻址空功能
❖ （13）多种封装形式
❖ （14）单一+5V电源供电
1.2.2 51单片机的封装
❖ 51单片机芯片有两种封装(如下）
❖ 程序设计人员编写的程序就存放在程序存储器中。
❖ 单片机重新启动后，程序计数器PC的内容为0000H，所 以系统将从程序存储器的地址为0000H单元处开始执行程 序。但是考虑到中断系统的应用，用户程序一般不是从 0000H处开始连续存放，因为接下来的一段程序区要用来 存放中断向量表，所以用户不能占用。要求地址分配如下：
4. 智能仪器仪表与集成智能传感器领域
应用单片微机来对传统的仪器仪表行业的产品进行“ 更新换 代” ，提供了非常理想的的条件。目前各种变送器、电气测量仪 表普遍采用单片微机应用系统替代传统的测量系统，使测量系统 具有各种智能化功能，如存储、数据处理、查找、判断、联网和 语音功能等。
1.1.3 单片机的实际应用
1.3.4 定时／计数器
❖ 8051具有两个16位定时器/计数器T0和T1，分 别与2个8位寄存器TL0、TH0及TL1、TH1对应。 8051的定时器/计数器可以工作在定时方式和 计数方式。
❖ 定时方式 定时方式实现对单片机内部的时 钟脉冲或分频后的脉冲进行计数。
❖ 计数方式 实现对外部脉冲的计数。定时器/ 计数器将在以后的章节中具体讲解。
5．汽车电子与航空航天电子系统 通常在这些电子系统中的集中显示系统、动力监测控制系统、自动
驾驭系统、通信系统以及运行监视器（黑匣子）等，都要构成冗余的网 络系统。比如一台BMW-7系列宝马轿车就用了63个单片微机。
51单片机实现状态机(课堂PPT)
状态 记忆
现态
输出 逻辑
输出
.
时钟
.
.
4
2. 输出逻辑
《单片机技术基础教程与实践》
如果一个时序电路的输出与现在状态和输入都有关，则称为梅里状态机，就是说，在
某状态下，满足某输入条件的输出就是梅里输出。值得注意的是梅里状态机的输入变化直 接引起输出的变化，而不是等到下一个状态到来时输出才变化。就是梅里状态机。
#include <AT89X51.H> 数码管的译码表格 设置定时器的定时变量 设置状态变量 设置其他全局变量 主程序： { 局部变量初始化 定时器初始化语句 中断允许语句 主程序无限循环中：
{ （1）输入信号处理语句
获得所有的输入信号状态
.
《单片机技术基础教程与实践》 16
（2）状态机描述语句 主要是描述状态转移、转移条件、定时变量清零等
《单片机技术基础教程与实践》
一个大的状态机设计是非常复杂的，一般情况下，最好将大的状态机分解成小状态机的
集合。一般划分的原则是按照功能划分，主要输入、输出和控制算法由主状态机完成，而辅助 的、在主状态机控制下的算法由子状态机完成，就是说主状态机完成顶层算法，子状态机完成 底层算法。
最常见的划分就是将计数器作为子状态机，这时，主状态机只要发出启动信号，而等待
.
.
南北绿灯 南1 北 0秒 绿 南 闪 北 5秒 黄灯3秒 南北红灯
..
.
.
东西 红灯
东西 绿灯 东1 西 0秒 绿 东 闪 西 5秒 黄灯
转移条 件
td10
td5
说明
10 秒 定 时 到 信 号 8秒定时到信号
.
状态
.
说明
51单片机课件第一章
1.2.2单片机的发展趋势
（1）CPU功能增强
（2）内部资源增多 （3）引脚多功能化 （4）寻址范围增加 （5）超微型化
（6）低电压和低功耗
1.3 单片机应用
电讯方面
工业方面
汽车方面
民用方面 数据处理方面
仪表方面
1.4 MCS-51单片机
1.4.1 MCS-51系列单片机
MCS51是指由美国INTEL公司生产的一系列单片 机的总称，这一系列单片机包括了好些品种，如 8031，8051，8751，8032，8052，89C51等，其中 8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是 在8051的基础上进行功能的增、减、改变而来的， 所以人们习惯于用8051来称呼MCS51系列单片机， 而8031是前些年在我国最流行的单片机，所以很多 场合会看到8031的名称。
1.2 单片机的发展历史及发展趋势 1.2.1 单片机的发展历史 单片机的发展经历了由4位机到8位机,再到16位 机的发展过程，目前8位单片机仍在广泛使用。 第一代：1974~76，起步阶段 特点：制造工艺落后，集成度低，采用双片形式 典型代表：美国仙童（Fairchild）公司F8系列 第二代：1976~78，低性能单片机阶段 特点：性能低，品种少，应用范围不广（比较简单 场合） 典型代表：Intel公司的MCS-48型，8位单片机 采用8位CPU、2个 I/O口、8位定时器/计数器、简单 中断，寻址小于4K，且无串行口。
单片机系统
CPU
输 入 设 备
输 入 接 口 设 备
运算器 控制器
存储器 硬件系统
输 出 接 口 设 备
输 出 设 备
软
+
件 系
统
单片机内部结构示意图
单片机51第四章PPT
C语言指令集
C语言编写的指令集，每条指令对应一个C语言函数或语句，如mov(a, data)表示 将立即数data送入变量a。
04 单片机51的编程语言
CHAPTER
汇编语言
汇编语言是低级语言，与硬件 紧密相关，可以直接控制硬件
。
汇编语言执行速度快，适用于 对速度要求高的场合。
汇编语言代码可读性差，编写 和维护困难。
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特点
在此添加您的文本16字
8位处理器，运算速度快。
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丰富的指令集，支持多种寻址方式。
在此添加您的文本16字
内部集成多种功能模块，如ADC、DAC、PWM等。
在此添加您的文本16字
可通过外部扩展实现更多功能。
单片机51的应用领域
智能仪表
用于各种工业自动化仪表的测 量和控制。
在关键位置设置断点，暂停程序的执行， 检查程序状态。
06 单片机51的应用实例
CHAPTERLED闪烁程序总结词实现LED灯的闪烁功能
详细描述
通过单片机51的IO口控制LED灯的亮灭，实现LED灯的闪烁效果。具体实现方 法包括使用定时器中断或延时函数，控制LED灯的亮灭时间，以达到闪烁效果。
数码管显示程序
存储器
程序存储器
用于存储程序代码，包括指令和数据。
数据存储器
用于存储数据，包括工作寄存器和堆栈。
特殊功能寄存器
用于控制单片机各个部分的工作状态和参数设置。
输入/输出接口
输入接口
接收外部信号或数据，并将其转换为单片机可以处理的电平信号。
输出接口
将单片机处理后的电平信号输出到外部设备或电路。
输入/输出端口
C语言编写的指令集，每条指令对应一个C语言函数或语句，如mov(a, data)表示 将立即数data送入变量a。
04 单片机51的编程语言
CHAPTER
汇编语言
汇编语言是低级语言，与硬件 紧密相关，可以直接控制硬件
。
汇编语言执行速度快，适用于 对速度要求高的场合。
汇编语言代码可读性差，编写 和维护困难。
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特点
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8位处理器，运算速度快。
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丰富的指令集，支持多种寻址方式。
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内部集成多种功能模块，如ADC、DAC、PWM等。
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可通过外部扩展实现更多功能。
单片机51的应用领域
智能仪表
用于各种工业自动化仪表的测 量和控制。
在关键位置设置断点，暂停程序的执行， 检查程序状态。
06 单片机51的应用实例
CHAPTERLED闪烁程序总结词实现LED灯的闪烁功能
详细描述
通过单片机51的IO口控制LED灯的亮灭，实现LED灯的闪烁效果。具体实现方 法包括使用定时器中断或延时函数，控制LED灯的亮灭时间，以达到闪烁效果。
数码管显示程序
存储器
程序存储器
用于存储程序代码，包括指令和数据。
数据存储器
用于存储数据，包括工作寄存器和堆栈。
特殊功能寄存器
用于控制单片机各个部分的工作状态和参数设置。
输入/输出接口
输入接口
接收外部信号或数据，并将其转换为单片机可以处理的电平信号。
输出接口
将单片机处理后的电平信号输出到外部设备或电路。
输入/输出端口
51单片机的硬件与工作原理 ppt课件
处理器芯片，以它为核心的MCS-4计算机，由该公
司年轻工程师马西安·霍夫研制，标志了世界上第
一台微机的诞生，至今，已经历了五代：
• 第一代：1971~1973，4位和低档8位机，典型代表
•
Intel4004，Intel8008。
• 第二代：1974~1978，中档8位机，典型代表
•
Intel8080，MC6800，ZILOGZ80
运行，名为(ENIAC)。1955年10月切断电源。 • 从公元10世纪中国古代的算盘到现代计算机的
问世经历了一个漫长的阶段。
2020/12/27
8
• 2、发展
• ENIAC： 5千次/秒，18000个电子管
•
电子管式→晶体管式→中小规模集成电路→
•
↑1946 ↑1958
↑1965
• → 大、超大规模集成电路（微机时代） 四代。
• * 嵌入式微机：
• (1) 单片机：CPU、存储器、I/O接口等集成在
•
一 块硅片上
• (2) 单板机：CPU、存储器、I/O接口等装配在
•
一块电路板
• (3) 多板机：CPU、存储器、I/O接口等分做在
•
多块电路板上
2020/12/27
15
• 3、微型计算机的发展
•
1971年，美国Intel公司研制出了Intel4004微
逻辑结构 CPU内部 接口芯片
Both
硬件结构 CPU内部
Both
EDA
初级 基本 高级
对象
板块 编程芯片 定制芯片
方法
绘原理图—仿真—设计PCB 以上加编程—仿真—调试 编程（硬件）—仿真—调试
典型例
51单片机教程PPT课件
§2-1 MCS-51单片机的组成与结构
8位中央处理单元(CPU) 128B/256B的数据存储器RAM 4KB/8KB的片内ROM/EPROM 4个8位并行I/O口P0-P3 2个定时器/计数器 5个中断源 1个全双工的UART（通用异步 接收、发送器） 片内振荡与时钟产生电路
1、中央处理单元 CPU（8位） 用于数据处理、位操作（位测试、置位、复位）
“微控制器”的称谓更能反应单片机的本质。
1.2.2 单片机产品近况
◆ 80C51系列单片机产品繁多，主流地位已 经形成，近年来推出的与80C51兼容的主要产 品有：
﹡ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列； ﹡Philips公司的80C51、80C552系列；
* 深圳宏晶科技有限公司的 STC89C/S系列 ；
◆性能完善提高阶段
1980年，Intel公司推出了MCS-51系列单片 机：8位CPU、4K字节ROM、128字节RAM、 4个8位并口、1个全双工串行口、2个16位定 时/计数器。寻址范围64K，并有控制功能较 强的布尔处理器。☺
特点是：结构体系完善，性能已大大提高， 面向控制的特点进一步突出。现在，MCS-51 已成为公认的单片机经典机种 。
51单片机原理及应用
• 第一讲 • 第二讲 • 第三讲 • 第四讲 • 第五讲
单片机结构及原理 中断系统 定时/计数器 串口通信 工具软件介绍、流水灯实验
51单片机原理及应用
• 什么是单片机 • 单片机能做什么
◆单片机
在一片集成电路芯片上集成微处理器、存 储器、I/O接口电路，从而构成了单芯片微 型计算机，即单片机。
◆微控制器化阶段 1982年，Intel推出MCS-96系列单片机。 芯片内集成：16位CPU、8K字节ROM、232 字节RAM、5个8位并口、1个全双工串行口、2 个16位定时/计数器。寻址范围64K。片上还有8 路10位ADC、1路PWM输出及高速I/O部件等。
从零开始入门学习51单片机教程PPT课件
.
应该学什么样的单片机?
❖在我们这个课程中，我们将选用51系列单片机作为讲解。 ❖51单片机同时也是学习，ARM、DSP、FPGA等，高端 应用的基础知识。
.
学习单片机要什么基础?
1.有信心，有恒心； 2.只要撑握最基本的数电模电知识； 3.对各种器件的认识大家都是从0开始； 4.单片机编程，只要会简单的C语言基础知识。
.
十六进制数
❖ 是二进制的简短表示形式。 十进制中的0-15在十六进制数中分别表示为0、 1、2、3、 4、5、6、7、8、9、A、B、C、 D、E、F
❖熟练掌握二进制与十六进制之间的转换。 规律：一般把四个二进制数放在一起转换成一 个十六进制数，转换时先把二进制数转换成十 进制数，再把十进制数转换成十六进制数。
❖ SST89E516： 64K FLASH，1024字节RAM，32个I/O口， 3个定时器，1个UART，10个中断源。支持与KEIL连 线进行在线仿真。
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单片机最小系统
❖由四大硬件组成：单片机、电源电路、晶振电路、复位电路。 ❖特点：用最少的元件组成的单片机工作系统。
.
1.3 80C51的引脚封装
80C51/89C51 89C2051
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST/VPD P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD XTAL2 XTAL1
.
C-51的基本语句
与标准C语言基本相同：
if
选择语言
switch/case 多分支选择语言
while
循环语言
do-while
应该学什么样的单片机?
❖在我们这个课程中，我们将选用51系列单片机作为讲解。 ❖51单片机同时也是学习，ARM、DSP、FPGA等，高端 应用的基础知识。
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学习单片机要什么基础?
1.有信心，有恒心； 2.只要撑握最基本的数电模电知识； 3.对各种器件的认识大家都是从0开始； 4.单片机编程，只要会简单的C语言基础知识。
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十六进制数
❖ 是二进制的简短表示形式。 十进制中的0-15在十六进制数中分别表示为0、 1、2、3、 4、5、6、7、8、9、A、B、C、 D、E、F
❖熟练掌握二进制与十六进制之间的转换。 规律：一般把四个二进制数放在一起转换成一 个十六进制数，转换时先把二进制数转换成十 进制数，再把十进制数转换成十六进制数。
❖ SST89E516： 64K FLASH，1024字节RAM，32个I/O口， 3个定时器，1个UART，10个中断源。支持与KEIL连 线进行在线仿真。
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单片机最小系统
❖由四大硬件组成：单片机、电源电路、晶振电路、复位电路。 ❖特点：用最少的元件组成的单片机工作系统。
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1.3 80C51的引脚封装
80C51/89C51 89C2051
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST/VPD P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD XTAL2 XTAL1
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C-51的基本语句
与标准C语言基本相同：
if
选择语言
switch/case 多分支选择语言
while
循环语言
do-while
手把手教你学51单片机ppt课件
是SCM的诞生年代，“单机片”一词即由此而来。
第三阶段（1982-1990）
8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。 Intel公司推出的MCS – 96系列单片机，将一些用于测控系统的模件集成到片内，如A / D 、D / A 转换、PWM（脉宽调制）及WDT（看门狗）等，在单片机的片内集成有这
手把手教你学51单片机ppt 课件
目录
• 51单片机概述 • 51单片机基础知识 • 51单片机指令系统与汇编语言 • 51单片机C语言编程基础
目录
• 51单片机开发环境与工具 • 51单片机应用实例与实验
01
51单片机概述
51单片机定义与特点
定义
51单片机是对兼容Intel 8051指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8051单片机，后来随着 Flash rom技术的发展，8051单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是 ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。
ASCII码
美国标准信息交换代码，用于表示字符 的编码，包括字母、数字、标点符号等 。
51单片机内部结构
CPU
中央处理器，负责执行指令和处理数据。
ROM
只读存储器，用于存储固定程序和常数。
定时器/计数器
用于计时和计数操作。
RAM
随机存取存储器，用于存储临时数据和程序执行过程中 的变量。
I/O端口
输入/输出端口，用于与外部设备通信和数据交换。
寄存器寻址
操作数在寄存器中，适用于快速访 问和操作寄存器中的数据。
位寻址
直接对内存单元的某一位进行操作 ，适用于位操作和控制标志位的设 置与清除。
第三阶段（1982-1990）
8位单片机的巩固发展及16位单片机的推出阶段，也是单片机向微控制器发展的阶段。 Intel公司推出的MCS – 96系列单片机，将一些用于测控系统的模件集成到片内，如A / D 、D / A 转换、PWM（脉宽调制）及WDT（看门狗）等，在单片机的片内集成有这
手把手教你学51单片机ppt 课件
目录
• 51单片机概述 • 51单片机基础知识 • 51单片机指令系统与汇编语言 • 51单片机C语言编程基础
目录
• 51单片机开发环境与工具 • 51单片机应用实例与实验
01
51单片机概述
51单片机定义与特点
定义
51单片机是对兼容Intel 8051指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8051单片机，后来随着 Flash rom技术的发展，8051单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是 ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。
ASCII码
美国标准信息交换代码，用于表示字符 的编码，包括字母、数字、标点符号等 。
51单片机内部结构
CPU
中央处理器，负责执行指令和处理数据。
ROM
只读存储器，用于存储固定程序和常数。
定时器/计数器
用于计时和计数操作。
RAM
随机存取存储器，用于存储临时数据和程序执行过程中 的变量。
I/O端口
输入/输出端口，用于与外部设备通信和数据交换。
寄存器寻址
操作数在寄存器中，适用于快速访 问和操作寄存器中的数据。
位寻址
直接对内存单元的某一位进行操作 ，适用于位操作和控制标志位的设 置与清除。
51单片机C语言开发PPT课件
SM89XX 8-bits 12T(Traditional 8051)
SM79XX 8-bits 12T(Customization)
ZiLOG
Z8
Z86E02
其他系列的单片机
AVR系列单片机
Msp430系列单片机
8098、80196系列单片机
AT8P5X系列单片机
CZG8000系列单片机
SyncMOS系列单片机
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4
单片机的位数
根据总线的宽度，单片机又分为4位、8 位、16位和32位单片机。4位单片机多用 于冰箱、洗衣机、微波炉等家电控制中； 8位、16位单片机主要用于一般的控制领 域，一般不使用操作系统；32位用于网 络操作、多媒体处理等复杂处理的场合， 一般要使用嵌入式操作系统。
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5
51系列单片机
定义芯片的工作寄存器
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17
C51支持的数据类型（扩展）
bit
使用关键字bit可定义一个位标量，占用内存中的1个二进制位，其值是0或1。 不能定义位指针，也不能定义位数组。
sfr
sfr将一个变量名与一个8位寄存器相联系，值域为0～0xFF。利用它可以访 问51单片机内部的特殊功能寄存器。比如用“sfr P0 = 0x80”这一句代码， 可以定义P0为P0端口在片内的寄存器，在后面的代码中用“”或“”之类 的语句可以来操作特殊功能寄存器。
.
24
IE :中断使能控制
.
25
定时器/计数器 T0 T1
定时/计数器的结构 定时/计数器的实质是加1计数器（16
位），由高8位和低8位两个寄存器组成。 TMOD是定时/计数器的工作方式寄存器， 确定工作方式和功能；TCON是控制寄存 器，控制T0、T1的启动和停止及设置溢 出标志。
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动作是当事件出现时，实现的任务，例如，火车到达后，上车
转移是两个状态之间的联系，可以从一个状态移动到另外一个状态。
状态图就是对一个事物在某个事件发生后从一个源状态到另外一个目的状态转移的图形 描述。
状态图中，使用圆圈表示状态，圆圈中的文字或数字表示该状态的名字或是编码，状
态转移方向用箭头表示，在箭头旁写的文字是转移条件。对于梅里状态图，在箭头旁用“输 入/输出”的格式表示转移条件与满足该转移条件下的输出；而对于摩尔状态机，常将输出 放在状态圆圈中。
在数字电路中，有两类基本的电路，它们是组合电路和时序电路，它们之间的区别是组合 电路的结构中没有反馈、输入值直接决定输出值，而时序电路的结构中具有反馈，其输出由 状态和输入决定。状态机是时序电路的一种。
.
输入
现在状态
.
组合逻辑
记忆电路 反馈
.
次态逻辑或驱动逻辑.
.
3
9.1.1 时钟同步有限状态机
《单片机技术基础教程与实践》
在状态编码时应该考虑的一些因素：
（1）选择初始状态的编码与状态机的复位状态相同，这样就会使状态机复位时就回到状态机 的初始状态。
（2）每一次状态变化，应该使发生的状态变量最少。
（3）如果有未使用的状态，则尽量选择可以达到简化逻辑设计的状态编码。设计中应该保证 从未使用状态一定可以进入初始状态。
.
6
4. 主从状态机
子状态机n
.
.
7
5. 状态转移条件
《单片机技术基础教程与实践》
状态转移的条件和输入的信号数有关，n个输入信号，将有2n个转移条件，这些条件之间应该 是互斥的，只能有一个转移条件有效。也就是只能转移到另外一个状态，而不是一个以上的 状态。
在状态机设计过程中，对于状态转移的条件是容易给出的，但是使多个状态转移条件满足互 斥条件确是比较难的，因为这需要更深刻的考虑状态、转移条件之间的关系。
一个状态只向另外一个状态转移的状态机是最简单的状态机，因为只有一个状态转移条件。
有些状态图只给出本状态向外状态的转移条件，而向自己转移的条件未给出，这种情况可以 理解为只要不向外状态转移就保持在本状态不动。
.
8
6. 状态机的输入信号
《单片机技术基础教程与实践》
状态机的输入信号往往使是按键信号，既然是按键信号，则按下去的时间长短是随机
9.1 有限状态机
《单片机技术基础教程与实践》
第9章 51单片机实现状态机
有限状态机（FSM）与流程图很相似，具有一组按照一定路径排列的状态，依据于状 态中的事件和动作，一个状态可以转移到其他状态。
状态是时间中的一个点，例如，当你等火车的时候，你在等待状态。一种状态在一个 状态机中，只能出现一次。
事件是某时发生的事情，例如火车到达，火车运行。
状态 记忆
现态
输出 逻辑
输出
.
时钟
.
.
4
2. 输出逻辑
《单片机技术基础教程与实践》
如果一个时序电路的输出与现在状态和输入都有关，则称为梅里状态机，就是说，在
某状态下，满足某输入条件的输出就是梅里输出。值得注意的是梅里状态机的输入变化直 接引起输出的变化，而不是等到下一个状态到来时输出才变化。就是梅里状态机。
输入
.
.
驱动
次态逻辑
状态 记忆
现态
输出 逻辑
输出
.
时钟
.
与输入无关，输出只与状态有关的状态机，称为摩尔状态机，所以摩尔状态机的输 出与状态变化同步。摩尔状态机是使用广泛的状态机，如图所示。
.
5
3. 状态编码
《单片机技术基础教程与实践》
具有n个状态变量的状态机具有2n个状态。究竟一个状态用什么样的二进制数表示，就是状 态编码问题。状态与它的编码之间不是唯一关系。最简单的状态编码就是采用自然二进制整数 顺序来表示状态，这样的编码虽然简单，但是最终的电路未必是最简单的。如果要得到最简单 的结果，最好把各种编码都试一试，但是太累人，一般情况下采用经验编码方法。
计数器返回的计数完成信号。虽然主状态机增加了启动计数器的输出信号和来自计数器的计数 完成信号，但是该计数器就可以为主状态机节省n－1个状态。
主从状态机的一般结构如图所示。
.
输出
输入
.
主状态机
STAR T 1 DON E 1 STAR T 2 DON E 2
子状态机1
.
子状态机2
STAR T n DON E n
如果一个时序电路中的触发器都使用同一个时钟信号，则称为同步状态机 1. 结构 时钟同步状态机的结构如图所示。 其中次态逻辑由现态和输入形成。状态记忆是n个触发器，用于记忆2n状态。输出逻辑由现在 状态和输入形成。 在时钟的上升沿或是下降沿（取决于触发器结构），触发器在次态逻辑的控制下动作。
.
输入
.
驱动 次态逻辑
的，可能是一个或几个时钟脉冲的时间，如果状态机的状态转移是在某输入信号的作用之下 连续转移，例如，在状态1，当按键第一次为0时，转移到状态2，第二次为0时转移到状态1， 则会因为按键一直保持在0，引起状态不断的转换，不能实现每按一次按键，转换一次状态 的目的。
解决的方法是设计边沿微分电路，使按键按下时，只在下降沿输出一个时钟周期的低 电平，保证只有一个状态转移。
.
1
《单片机技术基础教程与实践》
由图可知，当k=0时，状态从a0转移到a1， 若是k0=1，从状态a1转移到a2，等等，若 是reset=0，则无论在什么状态，都将转移 到a0状态。
.
k=0
a0
a1
rese t=0
rese t=0 k=1
re set= 0
a4 . 报警td=1Fra biblioteka2 置数 .
k=0 a3
《单片机技术基础教程与实践》
一个大的状态机设计是非常复杂的，一般情况下，最好将大的状态机分解成小状态机的
集合。一般划分的原则是按照功能划分，主要输入、输出和控制算法由主状态机完成，而辅助 的、在主状态机控制下的算法由子状态机完成，就是说主状态机完成顶层算法，子状态机完成 底层算法。
最常见的划分就是将计数器作为子状态机，这时，主状态机只要发出启动信号，而等待
定时
.
.
2
一个状态机描述需要五个要素：状态、输入、输出、状态转移函《单数片、机输技出术函基数础。教程与实践》
如果在一个状态中包含着另一个状态序列，则称该状态为复合状态。
状态机就是能够根据状态转移条件进行状态转换和输出状态活动的自动机。状态机可以使 用数字电路实现，或是单片机通过软件编程实现。
如果状态数量有限、输入数量有限、输出数量有限，则称为有限状态机（FSM）。
转移是两个状态之间的联系，可以从一个状态移动到另外一个状态。
状态图就是对一个事物在某个事件发生后从一个源状态到另外一个目的状态转移的图形 描述。
状态图中，使用圆圈表示状态，圆圈中的文字或数字表示该状态的名字或是编码，状
态转移方向用箭头表示，在箭头旁写的文字是转移条件。对于梅里状态图，在箭头旁用“输 入/输出”的格式表示转移条件与满足该转移条件下的输出；而对于摩尔状态机，常将输出 放在状态圆圈中。
在数字电路中，有两类基本的电路，它们是组合电路和时序电路，它们之间的区别是组合 电路的结构中没有反馈、输入值直接决定输出值，而时序电路的结构中具有反馈，其输出由 状态和输入决定。状态机是时序电路的一种。
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输入
现在状态
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组合逻辑
记忆电路 反馈
.
次态逻辑或驱动逻辑.
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9.1.1 时钟同步有限状态机
《单片机技术基础教程与实践》
在状态编码时应该考虑的一些因素：
（1）选择初始状态的编码与状态机的复位状态相同，这样就会使状态机复位时就回到状态机 的初始状态。
（2）每一次状态变化，应该使发生的状态变量最少。
（3）如果有未使用的状态，则尽量选择可以达到简化逻辑设计的状态编码。设计中应该保证 从未使用状态一定可以进入初始状态。
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4. 主从状态机
子状态机n
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5. 状态转移条件
《单片机技术基础教程与实践》
状态转移的条件和输入的信号数有关，n个输入信号，将有2n个转移条件，这些条件之间应该 是互斥的，只能有一个转移条件有效。也就是只能转移到另外一个状态，而不是一个以上的 状态。
在状态机设计过程中，对于状态转移的条件是容易给出的，但是使多个状态转移条件满足互 斥条件确是比较难的，因为这需要更深刻的考虑状态、转移条件之间的关系。
一个状态只向另外一个状态转移的状态机是最简单的状态机，因为只有一个状态转移条件。
有些状态图只给出本状态向外状态的转移条件，而向自己转移的条件未给出，这种情况可以 理解为只要不向外状态转移就保持在本状态不动。
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6. 状态机的输入信号
《单片机技术基础教程与实践》
状态机的输入信号往往使是按键信号，既然是按键信号，则按下去的时间长短是随机
9.1 有限状态机
《单片机技术基础教程与实践》
第9章 51单片机实现状态机
有限状态机（FSM）与流程图很相似，具有一组按照一定路径排列的状态，依据于状 态中的事件和动作，一个状态可以转移到其他状态。
状态是时间中的一个点，例如，当你等火车的时候，你在等待状态。一种状态在一个 状态机中，只能出现一次。
事件是某时发生的事情，例如火车到达，火车运行。
状态 记忆
现态
输出 逻辑
输出
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时钟
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2. 输出逻辑
《单片机技术基础教程与实践》
如果一个时序电路的输出与现在状态和输入都有关，则称为梅里状态机，就是说，在
某状态下，满足某输入条件的输出就是梅里输出。值得注意的是梅里状态机的输入变化直 接引起输出的变化，而不是等到下一个状态到来时输出才变化。就是梅里状态机。
输入
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驱动
次态逻辑
状态 记忆
现态
输出 逻辑
输出
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时钟
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与输入无关，输出只与状态有关的状态机，称为摩尔状态机，所以摩尔状态机的输 出与状态变化同步。摩尔状态机是使用广泛的状态机，如图所示。
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3. 状态编码
《单片机技术基础教程与实践》
具有n个状态变量的状态机具有2n个状态。究竟一个状态用什么样的二进制数表示，就是状 态编码问题。状态与它的编码之间不是唯一关系。最简单的状态编码就是采用自然二进制整数 顺序来表示状态，这样的编码虽然简单，但是最终的电路未必是最简单的。如果要得到最简单 的结果，最好把各种编码都试一试，但是太累人，一般情况下采用经验编码方法。
计数器返回的计数完成信号。虽然主状态机增加了启动计数器的输出信号和来自计数器的计数 完成信号，但是该计数器就可以为主状态机节省n－1个状态。
主从状态机的一般结构如图所示。
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输出
输入
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主状态机
STAR T 1 DON E 1 STAR T 2 DON E 2
子状态机1
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子状态机2
STAR T n DON E n
如果一个时序电路中的触发器都使用同一个时钟信号，则称为同步状态机 1. 结构 时钟同步状态机的结构如图所示。 其中次态逻辑由现态和输入形成。状态记忆是n个触发器，用于记忆2n状态。输出逻辑由现在 状态和输入形成。 在时钟的上升沿或是下降沿（取决于触发器结构），触发器在次态逻辑的控制下动作。
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输入
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驱动 次态逻辑
的，可能是一个或几个时钟脉冲的时间，如果状态机的状态转移是在某输入信号的作用之下 连续转移，例如，在状态1，当按键第一次为0时，转移到状态2，第二次为0时转移到状态1， 则会因为按键一直保持在0，引起状态不断的转换，不能实现每按一次按键，转换一次状态 的目的。
解决的方法是设计边沿微分电路，使按键按下时，只在下降沿输出一个时钟周期的低 电平，保证只有一个状态转移。
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《单片机技术基础教程与实践》
由图可知，当k=0时，状态从a0转移到a1， 若是k0=1，从状态a1转移到a2，等等，若 是reset=0，则无论在什么状态，都将转移 到a0状态。
.
k=0
a0
a1
rese t=0
rese t=0 k=1
re set= 0
a4 . 报警td=1Fra biblioteka2 置数 .
k=0 a3
《单片机技术基础教程与实践》
一个大的状态机设计是非常复杂的，一般情况下，最好将大的状态机分解成小状态机的
集合。一般划分的原则是按照功能划分，主要输入、输出和控制算法由主状态机完成，而辅助 的、在主状态机控制下的算法由子状态机完成，就是说主状态机完成顶层算法，子状态机完成 底层算法。
最常见的划分就是将计数器作为子状态机，这时，主状态机只要发出启动信号，而等待
定时
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一个状态机描述需要五个要素：状态、输入、输出、状态转移函《单数片、机输技出术函基数础。教程与实践》
如果在一个状态中包含着另一个状态序列，则称该状态为复合状态。
状态机就是能够根据状态转移条件进行状态转换和输出状态活动的自动机。状态机可以使 用数字电路实现，或是单片机通过软件编程实现。
如果状态数量有限、输入数量有限、输出数量有限，则称为有限状态机（FSM）。