MCS-51单片机最小系统知识
第02章 MCS-51单片机的结构
CY
AC
F0
RS1 RS0
OV
/
P
PSW位地址
D7H D6H D5H D4H CY AC F0 RS1
D3H RS0
D2H D1H OV
D0H P
CY:进位标志。用于表示Acc.7有否向更高位进位。 加减运算时,保存最高位进位、借位状态。 AC:半进位标志。用于表示Acc.3有否向Acc.4进位。 例:78H+97H 0111 1000 +1001 0111 1 0000 1111
ALU
定时与控制 程序地址寄存器AR
CPU
。
2.2.2 控制器
控制器由程序计数器PC、指令
寄存器和指令译码器、定时和控
制逻辑电路。
相对控制器而言,运算器接受控 制器的命令而进行动作。
1).程序计数器PC
※ PC不属于特殊功能寄存器,不可访问,在物理结构 上是独立的。 ※ 16位的地址寄存器,用于存放下一字节指令的地址, 可寻址64KB的程序存储器空间。 ※ PC的基本工作方式有:
⑴ 自动加1。CPU从ROM中每读一个字节,自动执行 PC+1→PC; ⑵ 执行转移指令时,PC会根据要求修改地址; ⑶ 执行调用子程序或发生中断时,CPU会自动将当前 PC值压入堆栈,将子程序入口地址或中断入口地址装入 PC;子程序返回或中断返回时,恢复原有被压入堆栈的 PC值,继续执行原顺序程序指令。
用示波器检测该引脚来判断单片机是否损坏。
② PROG功能:片内有EPROM的芯片,在EPROM编程 期间,此引脚输入编程脉冲。
⑵ PSEN:片外程序存储器读选通信号输出端。 在向片外程序存储器读取指令或常数期间,每个机
器周期该信号两次有效(低电平)作为片外ROM的
第4章MCS-51单片机系统功能扩展
74LS373结构示意图
74LS373的引脚
引脚说明如下: D7~D0: 8位数据输入端。 Q7~Q0: 8位数据输出端。 G:数据输入锁存控制端:当G为“1” 时,锁存器 输出端与输入端数据相同;当G由“1” 变“0” 时,数据输入锁存器中。 OE#: 输出允许端。
P0口与地址锁存器74LS373的连接
4.1 系统扩展概述
4.1.1 最小应用系统
图4.1 MCS–51单片机最小化系统 (a) 8051/8751最小系统结构图;(b) 8031最小系统结构图
4.1.2 单片机系统扩展的内容与方法
1.单片机的三总线结构
图4.2 MCS–51单片机的三总线结构形式
(1)以P0口作为低8位地址/数据总线。 (2)以P2口的口线作高位地址线。 (3)控制信号线。 *使用ALE信号作为低8位地址的锁存控制信号。 *以PSEN#信号作为扩展程序存储器的读选通信号。 *以EA#信号作为内外程序存储器的选择控制信号。 *由RD#和WR#信号作为扩展数据存储器和I/O口的 读选通、写选通信号。 尽管MCS-51有4个并行I/O口,共32条口线,但由于系 统扩展需要,真正作为数据I/O使用的,就剩下P1 口和P3口的部分口线。
锁存器8282 功能及内部结构与74LS373完全一样,只是其引脚的排 列与74LS373不同 ,8282的引脚如下图。
4.2.2 74LS244和74LS245芯片
在单片机应用系统中, 扩展的三总线上挂接
很多负载, 如存储器、并行接口、A/D接口、显
示接口等, 但总线接口的负载能力有限, 因此常
3) 采用地址译码器的多片程序存储器的扩展
例3 要求用2764芯片扩展8031的片外程序存储器,分配的 地址范围为0000H~3FFFH。
本章导读本章首先介绍MCS51单片机最小应用系统与总线
2019/2/24
MCS-51单片机原理与应用
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8.2.2 数据存储器的扩展
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(3)29C010的数据线I/O0~I/O7与单片机的地址总线一一对应 同名相连, WE 与 WR 相连。单片机 PSEN 和 RD 经过与门后与 29C010的 OE 相连,两个控制信号只要有一个有效,就可以对 29C010进行读出操作。这样的接法是把29C010芯片既看作是程 序存储器,又看作是数据存储器。 把29C010看作程序存储器是在PSEN 信号有效,即执行取指指令: MOVC A,@A+DPTR。 把其看作数据存储器是在 RD 或 WR 信号有效,即执行读写指令: MOVX A,@DPTR ;读片外数据存储器 MOVX A,@Ri MOVX @DPTR,A ;写片外数据存储器 MOVX @Ri,A (4)29C010的地址范围如表8.3,其17条地址线A0~A16取值范 围从全0到全1,就可得到其为寻址空间为00000H~1FFFFH。当
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8.1 最小应用系统与总线扩展
7
数据就被锁存在锁存器中,输入端数据变化不再影响Q 端输出。当三态门的输出允许端 OE 为低电平时,三态 门处于导通状态,允许Q端输出;当 OE 为高电平时,三态 门处于高阻隔离状态,不允许Q端输出。根据74LS373 的特性,把作为P0口地址锁存器的连接如图8.4(b)。 若采用74LS273, 因其CLK端是上升沿锁存, 所以ALE 端输出锁存控制信号必须加一个反相器,如图8.4(c)。
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8.2.2 数据存储器的扩展
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(1)两扩展芯片15条地址线A0~A14都与单片机的15条地址线 一一对应同名相连,用于对存储器芯片片内单元的寻址。 (2)两扩展芯片数据线I/O0~I/O7与单片机数据总线一一对应 同名相连。单片机PSEN 与29C256的OE 相连,用于取指控制;单 片机的 WR 与 RD 信号分别与62256的 OE 和WE 相连,用于数据的 读写控制。
51系列单片机最小系统
51系列单片机最小系统设计与调试实验实验指导书51系列单片机最小系统设计与调试一、实验目的1. 了解单片机的基本工作原理2. 学习并掌握相关软件的使用方法(Protel、keil)2. 掌握单片机片内程序存储器下载方法3. 掌握单片机程序设计(汇编及C51)二、原理1. 什么是单片机最小系统单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统.对51系列单片机来说,单片机+晶振电路+复位电路,便组成了一个最小系统.但是一般我们在设计中总是喜欢把按键输入、显示输出等加到上述电路中,成为小系统。
2. AT89C51高性能8位单片机功能AT89C51提供以下标准功能:8K字节Falsh闪速存储器,256字节内部RAM,32个I/O口线,3个16位定时/计数器,一个6向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内震荡器及时钟电路,同时AT89C51可降至0HZ的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。
空闲方式停止CPU的工作,但允许RAM,时/计数器,串行通信口及中断系统持续工作。
掉电方式保存RAM中的内容,但震荡器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一个硬件复位。
3. AT89C51高性能8位单片机资料请参考相关书籍三、实训任务.(1)认识MCS-51的ROM及片外RAM空间:认识51系列单片机的程序存储器(ROM)的空间范围;汇编指令编码在ROM中存储形式;掌握指令编码和指令编码所在地址的概念;了解51系列单片机的程序存储器(ROM)固定地址的用途。
认识51系列单片机的片外数据存储器(片外RAM)的地址空间范围;了解51系列单片机的片外数据存储器的用途;重点掌握片内片外访问存储器的指令。
(2)认识MCS-51片内RAM空间:认识51系列单片机片内随机存储器(片内RAM)的空间范围;认识51系列单片机片内随机存储器的区域划分;掌握字节地址和位地址的概念;了解R0~R7寄存器与字节地址的关系。
51单片机最小系统原理图
51单片机最小系统原理图接触过单片机的朋友们都时常会听到别人提"最小系统"这个词.那到底什么是最小系统,有怎样设计称上"最小"呢?下面让依依电子来告诉大家:单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统.对51系列单片机来说,单片机+晶振电路+复位电路,便组成了一个最小系统.但是一般我们在设计中总是喜欢把按键输入、显示输出等加到上述电路中,成为小系统。
应用89C51(52)单片机设计并制作一个单片机最小系统,达到如下基本要求:1、具有上电复位和手动复位功能。
2、使用单片机片内程序存储器。
3、具有基本的人机交互接口。
按键输入、LED 显示功能。
4、具有一定的可扩展性,单片机I/O口可方便地与其他电路板连接。
51单片机学习想学单片机,有一段时间了,自己基础不好,在网上提了许多弱智的问题,有一些问题网友回答了,还有一些为题许多人不屑一顾。
学来学去,一年多过去了,可是还是没有入门,现在我就把我学习中遇到的一些问题和大家分享一下,希望在大虾的帮助下能快速的入门:)在学习之前我在网上打听了一下atmel公司的单片机用的人比较多,avr系列这几年在国内比较流行,但是考虑到avr还是没有51系列用的人多,51系列的许多技术在实践中都已经的到了前人的解决,遇到问题后,有许多高人可以帮助解决,所以这次学习,选用了atmel公司的at89s52,来进行学习。
学习单片机是需要花费时间实践的;学之前我们先准备好所需的东西一、所需硬件at89s52一片;8m晶振一个,30pf 的瓷片电容两个;10uf电解电容一个,10k的电阻一个;万用板(多孔板)一块;其他的器件如电烙铁一把30w的,松香,焊锡若干,如果是第一次学习,不知道这些东西,没关系,以下是它们的照片:Atmel公司生产的at89s52 8m晶振22pf瓷片电容电解电容图1/4 w 10k 的电阻普通的电木万用板好了,有了这些东西,我们就可以把它们组合到一起做成我们的最小系统了:)有了这些东西我们怎么焊接丫?不用着急,过一会我们把原理图给大家画出来大家就会了。
51单片机最小系统电路图及实验
51单片机最小系统电路图及实验(含调试程序)--------------------------------------------------------------------------------51单片机最小系统电路图及实验一、任务开发单片机最小系统二、任务分析:该系统具有的功能:(1)具有2位LED数码管显示功能。
(2)具有八路发光二极管显示各种流水灯。
(3)可以完成各种奏乐,报警等发声音类实验。
(4)具有复位功能。
三、功能分析(1)两位LED数码管显示功能,我们可以利用单片机的P0口接两个数码管来现这个功能;(2)八路发光二极管显示可以利用P1口接八个发光二极管实现这个功能;(3)各种奏乐、报警等发声功能可以采用P2.0这个引脚接一蜂鸣器来实现。
(4)利用单片机的第9脚可以设计成复位系统,我们采用按键复位;利用单片机的18、19脚可以设计成时钟电路,我们利用单片机的内部振荡方式设计的。
四、设计框图五、最小系统电路图设计根据本系统的功能,和单片机的工作条件,我们设计出下面的电路图。
六、元器件件清单的确定:数码管:共阴极2只(分立)电解电容:10UF的一只30PF的电容2只220欧的电阻9只4.7K的电阻一只1.2K的电阻一只4.7K的排阻一只,12MHZ的晶振一只有源5V蜂名器一只AT89S51单片机一片常开按钮开关1只紧锁座一只(方便芯取下来的,绿色的)发光二极管(5MM红色)8只万能板电路版15*17CMS8550三极管一只4.5V电池盒一只,导线若干。
七、硬件电路的焊接按照原理图把上面的元件焊接好,详细步骤省略。
八、相关程序设计针对上面的电路原理图,设计出本系统的详细功能:(1)、第一个发光二极管点亮,同时数码管显示“1”。
(2)、第二个发光二极管点亮,同时数码管显示“2”。
(3)、依次类推到第八个发光二极管点亮,同时数码管显示“8”。
以上出现的是流水灯的效果(4)、所有的发光二极管灭了,同时数码管现实“0”。
MCS--51单片机最小系统设计
MCS-51单片机最小系统设计目录第一部分课程设计任务书 (1)一、课程设计题目 (1)二、课程设计时间 (1)三、课程设计提交方式 (1)四、设计要求 (1)第二部分课程设计报告 (2)一、单片机发展简史 (2)二、MCS-51单片机系统简介 (3)三、设计思路 (3)四、硬件设计电路 (3)五、软件设计流程 (5)六、程序源代码 (6)七、结束语 (7)八、参考文献 (8)第一部分课程设计任务书一、课程设计题目MCS-51单片机最小系统设计二、课程设计时间一周三、课程设计提交方式提交打印课程设计报告四、设计要求设计一个模拟现实的交通灯系统,0~15秒东西红灯亮,南北绿灯亮,15~20秒东西红灯亮,南北黄灯亮,20~35秒东西绿灯亮,南北红灯亮,35~40秒东西黄灯亮,南北红灯亮,同时设立双位数码管表示倒计时时间,并实现循环。
第二部分课程设计报告一、单片机发展概况1946年2月15日,第一台电子数字计算机问世,这标志着计算机时代的到来。
匈牙利籍数学家冯·诺依曼在方案的设计上做出了重要的贡献。
1946年6月,他又提出了“程序存储”和“二进制运算”的思想,进一步构建了计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成这一计算机的经典结构。
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。
单片机技术发展过程可分为三个主要阶段:单芯片微机形成阶段1976年,Intel公司推出了MCS-48系列单片机。
8位CPU、1K字节ROM、64字节RAM、27根I/O线和1个8位定时/计数器。
特点是:存储器容量较小,寻址范围小(不大于4K),无串行接口,指令系统功能不强。
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。
第二章 MCS-51 单片机基本知识
CPU
特殊功能寄存器SFR 特殊功能寄存器 (Special Function Register) )
MCS-51单片机的引脚功能 2.1.2 MCS-51单片机的引脚功能
MCS-51单片机芯片共40脚 I/O端口引脚32条 端口引脚32 MCS-51单片机芯片共40脚,I/O端口引脚32条、控制引 单片机芯片共40 电源引脚2 时钟引脚2 如图2 脚4条、电源引脚2条、时钟引脚2条,如图2-1、2-4 所示。 所示
通用I/O I/O口 无片外存储器时,P2口可作通用I/O口使用 口可作通用I/O口使用; ① 通用I/O口:无片外存储器时,P2口可作通用I/O口使用; ② 地址口:在访问外部存储器时,传送ROM/RAM高低8位地址。 地址口:在访问外部存储器时,传送ROM/RAM高低8位地址。 ROM/RAM高低
CPU
算术逻辑单元ALU 算术逻辑单元ALU (Arithmetic Logic Unit) 定时控制器 定时控制器 程序计数器PC 程序计数器PC Counter) (Program Counter) 累加器ACC 累加器ACC (Accumulator) (Accumulator) 程序状态字PSW 程序状态字PSW Word) (Program Status Word) 堆栈指针SP 堆栈指针SP Pointor) (Stack Pointor) 数据指针DPTR 数据指针DPTR Pointer) (Data Pointer) 寄存器B 寄存器B
中央处理单元CPU 2.1.1 中央处理单元CPU
算术逻辑单元ALU 算术逻辑单元ALU (Arithmetic Logic Unit) 加法器 2个暂存器TMP1和TMP2 个暂存器TMP1和 TMP1 布尔处理器 定时控制逻辑 定时控制器 定时控制器 指令寄存器IR 指令寄存器IR (Instruction Register ) 振荡器OSC 振荡器OSC (Oscillator) 特殊功能寄存器 特殊功能寄存器SFR (Special Function Register) )
单片机最小系统
单⽚机最⼩系统
1、概念定义
单⽚机的最⼩系统就是让单⽚机能正常⼯作并发挥其功能时所必须的组成部分,也可理解为是⽤最少的元件组成的单⽚机可以⼯作的系统。
2、系统组成
对 51 系列单⽚机来说,单⽚机最⼩系统⼀般应该包括:单⽚机芯⽚、电源电路、时钟 / 晶振电路、复位电路⼏个部分。
注:⼀个可以⼯作的嵌⼊式最⼩系统其硬件还应包括:嵌⼊式微处理器、存储器、与 I / O 接⼝。
之所以单⽚机最⼩系统中没有提到,是因为这三者已经集成在 51 单⽚机芯⽚上。
2.1 电源
传统 51 单⽚机的供电电压在 4.7V - 5.2V 之间,超出此范围会烧毁单⽚机或者单⽚机不⼯作,⼀般是采⽤ 5V 供电。
2.2 晶振
晶振是⽯英晶体谐振器(quartz crystal oscillator)的简称,也称有源晶振,它能够产⽣中央处理器(CPU)执⾏指令所必须的时钟频率信号,
CPU ⼀切指令的执⾏都是建⽴在这个基础上的,时钟信号频率越⾼,通常 CPU 的运⾏速度也就越快。
只要是包含 CPU 的电⼦产品,都⾄少包含⼀个时钟源,就算外⾯看不到实际的振荡电路,也是在芯⽚内部被集成,它被称为电路系统的⼼脏。
2.3 复位电路
复位电路⽤于将单⽚机内部各电路的状态恢复到⼀个确定的初始值,并从这个状态开始⼯作。
单⽚机的复位条件:必须使其 RST 引脚上持续出现两个(或以上)机器周期的⾼电平。
2.4 传统 51 单⽚机最⼩系统。
MCS51单片机最小系统
(3)用户指令集汇总: )用户指令集汇总:
复位指令:ZLG7289_Reset(); 复位指令:ZLG7289_Reset(); 测试指令:ZLG7289_Test(); 测试指令:ZLG7289_Test(); 左移指令:ZLG7289_SHL(); 左移指令:ZLG7289_SHL(); 右移指令:ZLG7289_SHR(); 右移指令:ZLG7289_SHR(); 循环左移:ZLG7289_ROL(); 循环左移:ZLG7289_ROL(); 循环右移:ZLG7289_ROR(); 循环右移:ZLG7289_ROR(); 下载数据: dat); 下载数据:ZLG7289_Download(mod, x, dp, dat); 闪烁控制:ZLG7289_Flash(x); 闪烁控制:ZLG7289_Flash(x); 消隐控制:ZLG7289_Hide(x); 消隐控制:ZLG7289_Hide(x); 段点亮控制:ZLG7289_SegOn(seg); 段点亮控制:ZLG7289_SegOn(seg); 段关闭控制:ZLG7289_SegOff(seg); 段关闭控制:ZLG7289_SegOff(seg); 读键盘数据指令: ZLG7289_Key()。 读键盘数据指令:char ZLG7289_Key()。
SPI串行接口 4、SPI串行接口
根线实现数据双向传输。 串行外围接口 Serial peripheral interface,3根线实现数据双向传输。 , 根线实现数据双向传输
(1)ZLG7289B 的SPI 串行接口信号 )
(2) SPI 总线时序图 )
纯指令时序图(单字节命令) 纯指令时序图(单字节命令)
四、电路板制作中的几点说明
51单片机_最小系统笔记版
1.51单片机系统(是什么?组成。
功能。
怎样做成)它的原理图、元器件2.矩阵键盘(是什么?怎么使用?怎样和外围结合?看例程)3.喇叭发音原理、电路组成、蜂鸣器、例程4.运算放大器5.单片机如何烧写程序一、内容提要本讲主要向大家介绍51 系列单片机的最小系统的实现并通过编写程序来实现对单片机IO 口的输出控制。
以点亮外部连接的LED (发光二极管)为例,简要的介绍单片机的原理、最小系统的组成,并通过简单的C51 程序设计来讲述编译软件Keil的使用并下载Hex 文件烧写单片机。
二、原理简介在了解原理之前,首先让我们思考一个问题,什么是单片机,单片机有什么用?这是一个有意思的问题,因为任何人都不能给出一个被大家都认可的概念,那到底什么是单片机呢?普遍来说,单片机又称单片微控制器,是在一块芯片中集成了CPU(中央处理器)、RAM(数据存储器)、ROM(程序存储器)、定时器/ 计数器和多种功能的I/O(输入/ 输出)接口等一台计算机所需要的基本功能部件,从而可以完成复杂的运算、逻辑控制、通信等功能。
在这里,我们没必要去找到明确的概念来解析什么是单片机,特别在使用C 语言编写程序的时,不用太多的去了解单片机的内部结构以及运行原理等。
从应用的角度来说,通过从简单的程序入手,慢慢的熟悉然后逐步深入精通单片机。
在简单了解了什么是单片机之后,然后我们来构建单片机的最小系统,单片机的最小系统就是让单片机能正常工作并发挥其功能时所必须的组成部分,也可理解为是用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。
对51 系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、时钟电路、复位电路、输入/ 输出设备等(见图1)。
图1 单片机最小系统框图三、电路详解依据上文的内容,设计51 系列单片机最小系统见图2。
图2 51系列单片机最小系统下面就图2 所示的单片机最小系统各部分电路进行详细说明。
1. 时钟电路在设计时钟电路之前,让我们先了解下51 单片机上的时钟管脚:XTAL1(19 脚):芯片内部振荡电路输入端。
51单片机最小系统
51单片机最小系统1、为什么要讲单片机最小系统图1 (51芯片+晶振+复位)=最小系统因为单片机的应用领域极为广泛,以单片机为核心的电路千奇百怪,而单片机最小系统是最基本的、也是小的不能再省略掉任何部分的系统了。
尽管这样小了,但只要掌握它,就能设计出丰富多彩的电路来。
2、什么是单片机最小系统(注:很简单,单片机最小系统就是一块单片机芯片+晶振电路+复位电路,如图1所示:早期的单片机最小系统由于单片机芯片内部没有ROM,需外扩程序存储器,故还有地址锁存器74HC373和存储器62256,以及地址译码器74HC138等)。
3、实际的单片机最小系统电路以上单片机电路当然可以工作了,只是用起来不太方便,缺乏输出指示电路和简单输入电路,所以,一般的单片机最小系统都再配置一些附属电路,如将单片机I/O引脚引出的插排(以备以后电路扩展之需)、发光二极管、数码管、按键等电路,这样,该最小系统就“五脏具全”了,在它上面,可做不少的基本实验,以迅速提高编程能力,同时,它也是一个“工作母机”,为以后的电路扩展、开发等创造了条件。
4、单片机最小系统各电路简介图2 51单片机I/O引脚引出插排和上拉电阻排图2的J1为单片机P1口和P3口的引出插排,J2为单片机P0口和P2口的引出插排(J1和J2是以后用单片机控制其它电路时的必经之路,尤其是电子大赛时更离不开它);RP0~RP3分别为4个口的上拉电阻排;JMP4为跳线插排,默认是1、2脚短接,程序从芯片内部的ROM里读取,若以后外扩ROM及想从外部的ROM执行程序的话,就将短路帽短路2、3脚即可。
P1和P3口接的16只发光二极管,除配合RP1和RP3起上拉作用外,还可做发光管实验(如流水灯实验)。
图3为最小系统的输出指示电路,主要由两部份组成:数码管显示电路和发光管显示电路,以后绝大部分实验的结果都将会由它们显示出来,供你判断正确与否。
图3 输出指示电路(数码管和发光二极管显示电路)由图3可看出,该电路用到了单片机的P0口和P2口,P0口经芯片U4(74LS244)驱动后送发光管的阳极和数码管的段选口,JMP3跳线插排的默认位置是2、3脚短接,U4使能;若将1、2脚短接,则U4不使能;P2口通过8只PNP型三极管与数码管的位选口相连,加大拉电流的能力(数码管是共阴极的,型号是TOF-3461AH);跳线JMP2可选择接地,1、2脚短接则将8只三极管的集电极接地,可做数码管实验,2、3脚短接则将发光管的阴极接地,可做发光管的实验。
经典的51单片机最小系统电路原理图:国产STC系列(51内核)
什么是51单片机?1980年,Intel推出了首款单片机8051,之后又陆续推出了与8051指令完全相 同的8031、8032、8052等系列的单片机,初步形成了MCS-51系列。 1984年,Intel出售了51 核,此后,世界上出现了上千种51单片机,如爱特梅尔、飞利浦,华邦,还有国内的宏晶 (STC micro)等。51单片机泛指所有兼容 8051指令的单片机。
有个问题,单片机的工作时钟从哪里来?之前8051那时候的单片机一般都需要外部晶振电路提 供工作时钟,然而现在单片机一般在芯片内部都集成了RC振荡电路,通过软件可以启用单片机 内部的RC振荡器脉冲作为单片机的内部工作时钟,这样不仅电路简单,而且还节省了产品的成 本。不过在一些精度要求比较高的应用场合,例如对外异步串口通讯、电子钟等,对时钟精度 要求比较高,这时候就必须用外部晶振电路了。
该单片机在VCC引脚上给它5V电,这就够了,不需要其它ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ加电路。
该单片机的程序下载是通过P3.0和P3.1两个引脚实现的,利用的是这两个引脚的串口功能。因 此这两个引脚在实际应用时一般用作串口功能,不做其它用途。当然,如果引脚数量比较紧 张,必须启用这两个引脚,也不是不可以,但尽量用作输入口。
图中框框部分是程序下载器电路,可以直接设计到产品电路板上,以后就可以直接用USB口下 载软件;也可以将其省略,只是在下载软件时必须通过一个下载器进行。实际上下载器内部电 路就是这个图框里面的电路。如果你把这个框框里面的电路做成电路板,就可以自己做一个程 序下载器。
结束语:单片机起源于51,世界上最经典的单片机非51莫属,至今我还有很多项目都是用51单 片机做的,除了成本考虑之外,现在很多芯片厂家已经在51内核基础上扩展了很多非常实用的 外设(例如LIN和CAN通讯模块,增强型PWM模块,电机控制和驱动模块等等),这用起来其 实很方便
C51最小系统的电路原理
C51单片机最小系统的电路原理与制作——吴越1 C51单片机最小系统电路图及电路原理单片机最小系统,是指用最少的元件组成并可工作的单片机系统,相关的资料网上或书店都很多。
图1为一个常见的单片机最小系统电路图。
C51最小系统电路由复位电路、时钟电路组成。
另外还需要DC+5V的电源最小系统才能工作。
(1)复位电路:复位电路在单片机系统中很关键,当程序运行不正常或死机时,就需要进行复位,一般有两种复位方式。
①上电复位:由电容C3和电阻R1串联组成,系统一通电,RST脚(9脚)为高电平,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定。
典型的C51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位。
一般C3取10μF、R1取10K。
也有不同取值的,原则是RC组合要在RST脚上产生2个机器周期以上的高电平。
②手动复位:由电阻R2和开关S组成,R2取值没有严格的要求,一般能把复位脚的电压下拉至0.5V以下即可,可以把R2理解为缓冲电阻或与C3、R1组成防抖动电路,也有不用R2的。
单片机通电启动后,电容C3两端的电压持续充电约为5V,此时电阻R1两端的电压接近于0V,RST脚为低电平,系统进入正常工作状态。
当按下开关S时,开关导通,电容被短路,电容释放之存储的电量。
电容两端的电压从5V降到约等于0V,电阻R1两端的电压上升到约等于5V,RST脚为高电平,系统进入复位状态。
(2)时钟电路:时钟电路由晶振CY和C1、C2组成,一般晶振的取值1.2MHz~24MHz。
典型的晶振取11.0592MHz或12MHz,11.0592MHz适用于串口通讯,12MHz适用于定时控制,C1、C2一般取15pF~50pF。
如果要自己设计单片机系统的PCB板,注意,C1、C2要紧靠晶振CY,并且晶振CY和C1、C2要紧靠C51芯片,以保证振荡器可靠的工作。
系统通电后可以检测一下晶振是否起振。
若起振,可以用示波器观察到XTAL2会输出很漂亮的正弦波波型,也可以用万用表测量(用直流档)XTAL2和地之间的电压,可以看到有2V左右的电压(有效电压值)。
MCS-51知识点
复习:
1.完成全部作业
2.各个章节的基本概念
3.课堂上已经讲解过的所有程序
第一章
1.微机的组成、工作原理、I/O接口的功能、堆栈操作的特点、数据传送的方式。
2.各种计数制之间的转换。
3.原、反、补码的求法,已知补码求真值。
ASCII、BCD。
4.P0、P2、P3口的第二功能。
第二章
1.51单片机的硬件结构、特殊(专用)功能寄存器的重要意义。
位地址与字节地址的关系
2.CPU时序单位
3.51存储器系统的特点
4.定时器/计数器的工作方式和工作原理,计数初值的确定。
计数脉冲的最高频率如何确定。
5.并行I/O口的基本工作原理。
准双向的含义,为什么在输入前要先写”1”
6.51中断系统的构成、寻找中断服务程序入口地址的过程、IE和IP的功能。
第三章
1.寻址方式
2.常用指令,指令执行时对硬件的影响:寄存器会发生什么变化,rd wr引脚会有什么影响。
3.程序示例
4.汇编语言源程序的格式、伪指令。
第四章
1.51扩展的基础
2.最小系统与程序存储器扩展和数据存储器扩展的工作原理,地址/数据线、存储容量、地址范围。
3-51单片机引脚与最小系统
/CE或/CS,以便选中芯片。 读 / 写:CPU向外部设备发出的读/写控制命令。
第11页,共17页。
第12页,共17页。
解决地址锁存的问题 最常用的芯片是74LS373
8D锁存器,使用方法及控制逻
XTAL 2 XTAL1
VSS
9
32
10
11
31
12 13
8051 30
14
29
15
16
28
17
18
19
20
21
p0.7 Vpp / EA ALE / PROG PSEN p2.7
p2.0
第2页,共17页。
8051 8751
8031
AT89C51 AT89S51
(1)主电源引脚
Vss 、 Vcc
(2)外接晶振引脚 XTAL1 、 XTAL2
不同机器指令周期不一样;即使相同机器,不同的指令其指令周 期也不一样。
一个指令周期含若干机器周期(单、双、四周期)
第16页,共17页。
小结:
1. MCS-51单片机有多少外部引脚?单
片机外部引脚的功能?
2. 复位的概念,复位后的状态及复位 的电路实现
3. 51单片机最小系统的特征
4. 单片机时序、机器周期的概念 5.ALE、EA、PSEN、RET的作用?
第8页,共17页。
该系统的资源如下: 4KB ROM,128B RAM;
五源中断系统;
两个十六位加一定时 / 计数器;
一个全双工串行UART;
四个并行I / O口。 2)无ROM的单片机的硬件最小系统 8031单片机片内无ROM,若要正成最小系统。外接ROM后, P2口、P0口均被占用只剩下P1、P3口作I / O口用,其它功能 不变。
51最小系统讲解及IO端口应注意问题
P2端口的结构及工作原理:
工作过程:
当没有外部程序存储器或虽然有外部数据存储器,但 容易不大于256B,即不需要高8位地址时(在这种情 况下,不能通过数据地址寄存器DPTR读写外部数据 存储器),P2口可以I/O口使用。这时,“控制”信 号为“0”,多路开关转向锁存器同相输出端Q,输出 信号经内部总线→锁存器同相输出端Q→反相器→V2 管栅极→V2管9漏极输出。
2014-1-3
晶振的选择:这是51内部时钟电路最常用的接法
,标准的51单片机晶振选择范围是在1.2M-12M
,且频率越高,单片机运行速度越快一般,由于
一个机器周期是12个时钟周期,即12分频,所以
采用6M、12M晶振,分频后为2us,1us,便于计算
,但是在串行通信时为了实现标准的波特率,如
9600,4800,一般取晶振为11.0592MHZ。
二、51端口的结构及工作原理
P0作为I/O端口使用时的工作原理:
P0口作为I/O端口使用时,多路开关的控制信号为 0,多路开关的控制信号同时与与门的一个输入端是相 接的,我们知道与门的逻辑特点是“全1出1,有0出0” 那么控制信号是0的话,这时与门输出的也是一个0(低 电平),V1管就截止,在多路控制开关的控制信号是0 (低电平)时,多路开关是与锁存器的Q非端相接的。
1、51单片机最小系统结构组成
2、51端口结构及工作原理 3、LED共阳极接法与共阴极接法区别 4、51最小系统原理图
2014-1-3
一、51最小系统结构组成 单片机最小系统概念:是能够让单片
机工作的最小硬件电路。 51单片机最小系统包括:供电电路、 复位电路、时钟电路。
3
• 供电电路:提供电源
• 复位电路:用于将单片机内部各电路的 状态恢复到初始值
51单片机的基础知识
MCS-51 单 片 机 基 础
EA 控 制 RST N ALE 和 指 寄 定 存 时 器 OSC
RAM
P0口锁存器
P2口锁存器
EPROM/ROM
程序地址 寄存器 栈指示器SP 缓冲器 B寄存器 TMP2 TMP1 PC值 递增器 ALU 口 PSW 器 PC
ACC
DPTR
P1口锁存器
P3口锁存器
T1
MCS-51 单 片 机 基 础
定时/计数器 定时 计数器
并行接口
串行接口
中断系统
TXD RXD
INT0 INT1
P0 P1 P2 P3
MCS-51单片机的基本结构 单片机的基本结构
湘潭大学职业技术学院 李志斌
P0.0 ~ P0.7
P2.0 ~ P2.7
P0口驱动器
P2口驱动器
RAM 地址 寄存器
湘潭大学职业技术学院 李志斌
MCS-51
湘潭大学职业技术学院
李志斌
P3口各位的第二功能
P3口引脚 口引脚 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 第二功能 RXD(串行口输入端) (串行口输入端) TXD(串行口输出端) (串行口输出端) INT0(外部中断 输入 外部中断0输入 外部中断 输入) INT1(外部中断 输入 外部中断1输入 外部中断 输入) T0(定时器0外部输入) (定时器 外部输入) 外部输入 T1(定时器 外部输入) 外部输入) (定时器1外部输入 WR(外部数据存储器写脉冲输出) (外部数据存储器写脉冲输出) RD(外部数据存储器读脉冲输出) (外部数据存储器读脉冲输出)
P1口驱动器
P3口驱动器
P1.0 ~ P1.7
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AT 89C51
1 2 3 4 5 6 7 8 13 12 15 14 31 19 18 9 17 16 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 INT1 INT0 T1 T0 EA/VP X1 X2 RESET RD WR RXD TXD ALE/ P PSEN 10 11 30 29 P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28
★引脚介绍——共40个引脚,4类
(1)电源接口:VCC(40脚)VSS(20脚) (2)时钟接口:XTAL2(18脚),XTAL1(19脚) (3)I/O接口:4个8位的并行口—P0、P1、P2、P3。 (4)其他引脚: RST(9脚)复位,高电平有效 ■小窍门1: 接口助记词: 奇左偶右,小上大下; 占 4 个角,P3少3脚。 只有P0序号反。
②、软件
P1.1=1 LED1灭
P1.2=0? N N P1.3=0?
Y,K1按下
P1.1=0 LED1亮
Y,K2按下 P1.1=1 LED1灭
完整的LED闪烁程序
#include<reg51.h> Sbit LED1 = P1^0; void main() { while(1) { LED1 = 0; Delay(10); LED1 = 1; Delay(10); } }
例:能使8个发光二极管循环顺序闪烁的单片机电路
680 680 680 680 680 680 680 680 3鼠标、硬/软/光驱、音箱、 打印机、扫描仪…等外设。 单片机则只是一片集成电路。(……100、48、40、32、 28、20、16、8条引脚)。
单片机与计算机之异同
功能: PC机: 数据运算、采集、处理、存储、传输; 单片机:控制(或受控于)外设。
通用计算机擅长于数据运算、采集、处理、存储和传 输; 单片机的专长则是测控,往往嵌入某个仪器/设备/系统 中,使其达到智能化的效果。
9
◆非80C51结构单片机新品不断推出,给 用户提供了更为广泛的选择空间 ,近年来推 出的非80C51系列的主要产品有:
﹡Intel的MCS-96系列16位单片机 ; ﹡Microchip的PIC系列RISC单片机 ; ﹡TI的MSP430F系列16位低功耗单片机 。
10
■
8051单片机的外部引脚
■单片机最小系统
任何单片机想要正常工作,都有3个必接的电 路:电源电路、时钟电路、复位电路。接好这3种 电路的单片机系统,称为单片机最小系统。
1 电源电路 VCC(40脚)一般接5V电源,VSS(20脚)接地。
2 时钟电路
Y1为晶体振荡器,简称晶振 ,C1、C2为电容。 单片机通电后,晶振电路开 始工作,产生周期性方波, CPU就是以波动周期为时间标 准的。 MCS-51系列单片机常用的晶 振频率为f=12MHz和 f=11.0592MHz。
CPU
输 入 设 备
输 入 接 口 设 备
运算器 控制器
输 出 接 口 设 备
输 出 设 备
软
+
件
系
统
存储器 硬件系统
在一片集成电路芯片上集成微处理器(CPU )、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( MCU , Micro Controller Unit)。简单说,就是集成在一个芯片上的 微型计算机——单片机实质上就是一个芯片
VCC
200 2K
void Delay(char delaytime) //延时函数 { char i=0; char j=0; for(i=0;i<delaytime;i++) for(j=0;j<100;j++) ; }
void main(void) //主函数 { P1=0xff; // 1、熄灭所有发光二极管 while(1) // 系统主循环 { LED1=0; //2、点亮第1个发光二极管 Delay(100); //3、延时0.1秒 LED1=1; //4、熄灭第1个发光二极管 LED2=0; //5、点亮第2个发光二极管 Delay(100); //6、延时0.1秒 LED2=1; //7、熄灭第2个发光二极管 LED3=0; //8、点亮第3个发光二极管 Delay(100); //9、延时0.1秒 LED3=1; //10、熄灭第3个发光二极管 LED4=0; //11、点亮第4个发光二极管 Delay(100); //12、延时0.1秒
主要内容
• 什么是单片机、单片机能做什么。 • 从点亮实验板上的一个发光二极管开始 • KEIL工程建立详细介绍及KEIL软件使用方法
什么是单片机
• 1、微型计算机硬件结构 ——常见的微机外形
台式微机
立式微机
便携式微机
微型计算机硬件结构 ——微机硬件组成
显示器 主机 键盘 鼠标
微型计算机系统
微型计算机系统
+5V
0
阴极
0V
LED发光二极管的工作原理
51单片机最小系统
0
如何点亮LED?
1
执行语句 P1^0 = 0; 如何熄灭LED? 执行语句 P1^0 = 1;
如何实现LED闪烁?
头文件
#include<reg52.h> Sbit LED1 = P1^0; 主函数 void main(void) { while(1) { LED1 = 0; 无限循环 LED1 = 1; } }
3 复位电路
复位的功能: 使单片机恢复初始状态。令程 序计数器PC清零,令大部分 RAM存储器清零。特殊的有: P0\P1\P2\P3复位后各引脚均 为高电平;堆栈指针SP=07H。 复位的条件: 复位引脚的高电平维持两个 机器周期以上。 复位的方式: 上电复位和手动复位。
51单片机最小系统
阳极 1
CPU
输 入 设 备
输 入 接 口 电 路
运算器 控制器
存储器 硬件系统
输 出 接 口 电 路
硬件系统 —— 构成微机 的实体和装置
输 出 设 备 软
+
件 系 统
软件系统——微机系统所 使用的各种程序的总称
软件系统与硬件系统共同 构成实用的微机系统,两 者是相辅相成、缺一不可 的。
单片微型计算机
微型计算机系统
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; ﹡华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列; ﹡ADI公司的ADμ C8xx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; ﹡STC公司的STC89CXX系列;
单片机内部结构示意图
T
INT
定时器/计数器
中断系 统
P0-P3
并 行 I/ O 口
CPU
存储 器
串 行 I/ O 口
TxD RxD
单片机与计算机之异同
组成: CPU(进行运算、控制) RAM(数据存储器) I/O口(串口、并口等) ROM(程序存储器) PC机: 上述部件以芯片形式安装在主板上。 单片机:上述部件被集成到单芯片中。
} }
……… LED7=1; //22、熄灭第7个发光二极管 LED8=0; //23、点亮第8个发光二极管 Delay(100); //24、延时0.1秒 LED8=1; //25、熄灭第8个发光二极管 //26、跳回第2步开始循环执行
程序的改进型
#include <AT89X51.H> void Delay(unsigned char delaytime); unsigned char DispBuffer[8]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf, 0xbf,0x7f}; void Delay(unsigned char delaytime) //延时函数 { unsigned char i=0; unsigned char j=0; for(i=0;i<delaytime;i++) for(j=0;j<120;j++) ; }