第二章单片机基本原理PPT课件
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单片机原理及用2课件
2.2.1 MCS-51单片机引脚信号及功能
一、电源引脚
Vcc（40脚）：接5V电源正端 Vss（20脚）：接5V电源地端
二、晶振引脚
XTAL1（19脚） XTAL2（18脚）
单片机
18 XTAL2 C1 晶
振 C2
19 XTAL1
2.2.1 MCS-51单片机引脚信号及功能
三、控制信号引脚
1、RST/VPD（9脚）
端口1锁存器
端口1驱动器
ACC
SP
定时器、串行口 中断部件及
特殊功能寄存器
端口3锁存器 端口3驱动器
缓冲器 PC加1
PC
DPTR
XTAL2 XTAL1
P1.0~P1.7
P3.0~P3.7
图2-2 MCS-51(增强型)单片机原理结构图
2.1.3 MCS-51单片机的CPU
MCS-51单片机内部有一个功能强大的8 位CPU，它包含两个基本部分，运算器和控 制器。
RS1 RS0 00 01 10 11
工作寄存器组 片内RAM地址
第0组
00H～07H
第1组
08H～0FH
第2组
10H～17H
第3组
18H～1FH
2.1.3 MCS-51单片机的CPU
5、布尔处理器
布尔处理器以PSW中的进位标志位CY作 为位累加器（用C表示）。
功能：专门用于处理位操作。 MCS-51单片机有丰富的位处理指令：如 置位、位清0、位取反、判断位值（为1或为0） 转移，以及通过C（指令中用C代替CY）做 位数据传送、位逻辑与、位逻辑或等位操作。
RST：复位信号输入端，高电平有效。 单片机正常工作时：RST保持两个机器 周期的高电平就会使单片机复位；
第2章 单片机的组成原理PPT课件
52子系列与51子系列相比大部分相同，不同之处在于： 片内数据存储器增至256字节（比51子系列增加1倍）； 8032芯片不带ROM （与51子系列8031一样） ； 8052芯片带8KB ROM （比51子系列8051增加1倍） ； 8752芯片带8KB EPROM （比51子系列8751增加1倍） ； 有3个16位定时器/计数器（比51子系列增加1个） ； 6个中断源（比51子系列增加1个） 。
6
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
图 8051单片机组成方框图
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
7
2.2 CPU ——单片机的核心
2.在布尔处理器中，C作为位累加器。 半数以上的位操作指令与C有关。
14
AC（PSW.6）：辅助进位标志位。 在8位加法/减法运算时，若运算结果低4位数向高4 位数有进位/借位，则AC=1，否则清0。 在BCD码运算，进行十进制调整要使用AC 。
F0（PSW.5）：用户标志位。 由用户根据需要对其置位或复位，可作为用户自
对于51子系列（基本型）：主要有8031、 8051、8751 三种机型，它们的指令系统与芯片 引脚完全兼容，仅片内程序存储器有所不同：
8031芯片不带ROM； 8051芯片带4KB ROM； 8751芯片带4KB EPROM。
3
对于52子系列（增强型）：有8032、8052、8752 三种机 型。
以指示运算结果是否溢出。 OV=1表示加减法运算的结果超出了累加器所能
6
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
图 8051单片机组成方框图
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
7
2.2 CPU ——单片机的核心
2.在布尔处理器中，C作为位累加器。 半数以上的位操作指令与C有关。
14
AC（PSW.6）：辅助进位标志位。 在8位加法/减法运算时，若运算结果低4位数向高4 位数有进位/借位，则AC=1，否则清0。 在BCD码运算，进行十进制调整要使用AC 。
F0（PSW.5）：用户标志位。 由用户根据需要对其置位或复位，可作为用户自
对于51子系列（基本型）：主要有8031、 8051、8751 三种机型，它们的指令系统与芯片 引脚完全兼容，仅片内程序存储器有所不同：
8031芯片不带ROM； 8051芯片带4KB ROM； 8751芯片带4KB EPROM。
3
对于52子系列（增强型）：有8032、8052、8752 三种机 型。
以指示运算结果是否溢出。 OV=1表示加减法运算的结果超出了累加器所能
《单片机第二章》PPT课件
系列
片内存储器（字节）
定时器 并行 串行 中
无
片内ROM
片内 计数器
有ROM 有EPROM RAM
I/O
I/O
断 源
Intel MCS-51 子系列
8031 8051
8751
128
80C31 80C51 87C51 字节
(4K字节) (4K字节)
2x16
4x8位
1
5
Intel MCS-52 子系列
8032 8052
单片机中唯一一个用户可使用的16位寄存器。
h
8
5.定时控制部件与时序
功能：在规定的时刻发出各种操作所需的全部内 部和外部的控制信号，协调各功能元件工作，完 成指令所规定的功能。
主要任务：产生一个工作时序，其工作需要时钟 电路提供一个工作频率。
h
9
单片机的引脚定义
从一片集成电路的角度去认识单片机
认识单片机的引脚 MCS-51单片机40脚
Vcc, GND
2
XTAL1, XTAL2 2
RST
1
EA/Vpp
1
ALE/PROG
1
PSEN
1
P0.0—P0.7 8 P1.0—P1.7 8 P2.0—P2.7 8 P3.0—P3.7 8
40个引脚双排直插DIP封装,大致可分为4类：电源、时钟、 控制和I/O引脚。
单片机的引脚（电源端）
Vcc (引脚40）: 正电源端 （+5V/3.3V/2.7V) 不同的单片机可以允许不 同的工作电压，不同的单 片机表现出的功耗也不同端）
Vcc, GND:正电源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V) XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端
单片机原理-第二章
机器语言 汇编语言 高级语言
单片机的汇编语言不但 不会被高级语言完全取代， 甚至还将继续占据重要地位。
（3）高级语言（High-Level Language）
在汇编语言的基础上用接近人的自然语言的语句来编写
程序，例如PL/M-51、C51等，程序可读性强，通用性好， 适用于不熟悉单片机指令系统的的用户。
MOV DPTR, #data16 ；16位立即数送DPTR寄存器
【特点】立即数寻址的指令长度为2或3个字节。
注：对于16位立即数指令，汇编时高8位在前，低8位在后。
例：MOV DPTR, #2000H
DPTR
ROM
n 90H n+1 20H n+2 00H
2019/11/1
大连理工大学电气系
目录
2.2 寻址方式
指令本身直接给出操作数在RAM中存放的地址。 MOV A , direct ;将内存地址direct中的内容送入累加器 MOV direct1, direct2 ;将内存地址direct2的内容送入direct1中 【特点】直接寻址方式的指令为2~3字节指令。每个直接地址
自身占用一个指令字节。 例如：MOV A，30H ;将RAM 30H单元数据送累加器A
译后占用存储空间小，是单片机应用系统开发中最常用的程
序设计语言。汇编语言的缺点是可读性比较差，只有熟悉单
片机的指令系统，并具有一定的程序设计经验，才能研制出
功能复杂的应用程序。
2019/11/1
大连理工大学电气系
目录
2.1 概述
单片机课程
•2.1.1 单片机程序设计语言的种类
按照语言的结构及其功能可以分为三种：
伪指令（也称为汇编程序的控制命令）是程序员发给 汇编程序的命令，用来设置符号值、保留和初始化存储空 间、控制用户程序代码的位置。
第2章单片机基本原理-ppt课件
第2章 单片机基本原理
RS1
RS0
工作寄存器组
0
0
0组（00H-07H）
0
1
1组（08H-0FH）
1
0
2组（10H-17H）
1
1
3组（18H-1FH）
OV〔PSW.2〕：溢出标志位。
P〔PSW.0〕：奇偶标志位〔偶〕。假设累加器A中1的个数为 奇数，那么P置位，假设累加器A中1的个数为偶数，那么P清零。
◆8位CPU。 ◆片内带振荡器，频率范围1．2~12MHZ。 ◆片内带128字节的数据存储器。 ◆片内带4K的程序存储器。 ◆程序存储器的寻址空间为64K字节。 ◆片外数据存储器的寻址空间为64K字节。 ◆128个用户位寻址空间。
第2章 单片机基本原理
◆21个字节特殊功能存放器。 ◆4个8位的并行I/O接口：P0、P1、P2、P3。 ◆2个16位定时器/计数器 ◆2个优先级别的5个中断源。 ◆1个全双工的串行I/O接口，可多机通讯。 ◆111条指令，含乘法指令和除法指令。 ◆片内采用单总线构造。 ◆有较强的位处置才干。 ◆采用单一+5V电源。
片内数据存储器按功能分成以下几个部分：任务存放器组区、 位寻址区、普通RAM区，其中还包含堆栈区。
00H 任务存放器组区 1FH 20H 位寻址区 2FH 30H
普通RAM区 7FH 80H
普通RAM区 仅52子子系列
第2章 单片机基本原理
80H SFR
FFH
FFH
1. 任务存放器组区
00H—1FH单元为任务存放器组区，共32个字节。任务存放器也 称为通用存放器，用于暂时存放8位信息。任务存放器共有4组，称为0 组、1组、2组和3组，每组8个，分别依次用R0~R7表示
第2章 MCS51单片机组成与工作原理PPT课件
暂存器2 指令译码器ID
PSW
ALU
定时与控制
振荡器
缓冲器
DPH DPL PC增量器
程序计数器PC 地址寄存器 AR
VSS
XTA XTA EA RST ALE PSEN
L2 L1
单片机结构图(中)
ROM 4K字节
2.1 单片机管脚及片外总线结构
本节主要学习内容：
1.引脚介绍： 电源引脚； 外接晶体引脚； 控制引脚； I/0口引脚。
2.外总线结构 地址总线； 数据总线； 控制总线。
80C51
AT89C51
ATMEL
FLASH型
87C51
EPROM型
MCS-51单片机（DIP封装） 4
VCC RST XTAL1
P0口 XTAL2 /EA /PSEN ALE
P1口 P3口 RXD TXD /INT0 /INT1 P2口 T0 T1 /WR /RD GND
P3口第二功能表（ P3.0 10脚－－ P3.7 17脚）
口线 定义 P3.0 RXD P3.1 TXD P3.2 INT0 P3.3 INT1
说明
口线 定义
说明
串行数据输入口 P3.4 T0 计数器０外部输入信号 串行数据输出口 P3.5 T1 计数器１外部输入信号
外部中断０输入口 P3.6 / WR 外部数据存储器写信号 外部中断１输入口 P3.7 / RD 外部数据存储器读信号
寄存器 TCON T2CON TH0
00H 07H 0000H FFH XX000000B 0X000000B 00H
TL0 TH1 TL1 SCON SBUF PCON
复位状态 00H 00H 00H
00H 00H 00H 00H XXH 0XXX0000B
单片机原理及应用 第二章PPT课件
6
带进位和不带进位的加法 带进位的减法 两个八位无符号数的乘法和除法 加1或减1操作 逻辑“与”、“或”、“异或”操作、字节取反操作 左右循环移位操作 半字节交换 二十进制（BCD码）调整 比较和条件转移的判断等操作 “位”操作：置位、清零、取反、条件判断、逻辑“与”、
“或”等操作
16
数据指针DPTR 数据指针DPTR（Data Pointer）是一个16位的专用寄
存器，专门用来存放16位数据存储器的地址，以便对外部 数据存储器RAM读写数据，作间接寄存器使用。它可指 向64K字节范围内的任一存储单元，也可以分成高字节 DPH和低字节DPL两个独立的8位寄存器，这为修改 DPTR的内容提供了方便。 指令寄存器、指令译码器和CPU定时控制
7
寄存器
累加器ACC 累加器ACC，简称累加器A，它是一个8位寄存器，通过
暂存器与ALU相连，在算术运算和逻辑运算时，通常用累 加器A存放一个参加操作的数，作为ALU的一个输入，而 ALU的运算结果又存入累加器A中。 寄存器B
寄存器B一般用于乘、除法指令，它与累加器A配合使用。 运算前，寄存器B中存放乘数或除数；运算后，B中保存 了乘积的高位字节或商的余数部分。此外，寄存器B可作 为存放中间结果的暂存寄存器使用。
2
§2.1 MCS-51单片机逻辑结构与引脚功能
一、MCS-51系列单片机的基本组成
3
80C51单片机包括： 面向控制的8位CPU和指令。 4K字节的程序存储器（Flash）。 128字节的数据存储器,21个特殊功能寄存器。 可编程并行I/O口PO-P3，有32位双向输入/输出线。 一个全双工串行口。 两个16位定时器/计数器。 五个中断源，两个中断优先级的中断结构。 一个片内时钟振荡器和时钟电路。 可寻址64K字节的程序存储器和64K字节的外部数据存储器。
带进位和不带进位的加法 带进位的减法 两个八位无符号数的乘法和除法 加1或减1操作 逻辑“与”、“或”、“异或”操作、字节取反操作 左右循环移位操作 半字节交换 二十进制（BCD码）调整 比较和条件转移的判断等操作 “位”操作：置位、清零、取反、条件判断、逻辑“与”、
“或”等操作
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数据指针DPTR 数据指针DPTR（Data Pointer）是一个16位的专用寄
存器，专门用来存放16位数据存储器的地址，以便对外部 数据存储器RAM读写数据，作间接寄存器使用。它可指 向64K字节范围内的任一存储单元，也可以分成高字节 DPH和低字节DPL两个独立的8位寄存器，这为修改 DPTR的内容提供了方便。 指令寄存器、指令译码器和CPU定时控制
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寄存器
累加器ACC 累加器ACC，简称累加器A，它是一个8位寄存器，通过
暂存器与ALU相连，在算术运算和逻辑运算时，通常用累 加器A存放一个参加操作的数，作为ALU的一个输入，而 ALU的运算结果又存入累加器A中。 寄存器B
寄存器B一般用于乘、除法指令，它与累加器A配合使用。 运算前，寄存器B中存放乘数或除数；运算后，B中保存 了乘积的高位字节或商的余数部分。此外，寄存器B可作 为存放中间结果的暂存寄存器使用。
2
§2.1 MCS-51单片机逻辑结构与引脚功能
一、MCS-51系列单片机的基本组成
3
80C51单片机包括： 面向控制的8位CPU和指令。 4K字节的程序存储器（Flash）。 128字节的数据存储器,21个特殊功能寄存器。 可编程并行I/O口PO-P3，有32位双向输入/输出线。 一个全双工串行口。 两个16位定时器/计数器。 五个中断源，两个中断优先级的中断结构。 一个片内时钟振荡器和时钟电路。 可寻址64K字节的程序存储器和64K字节的外部数据存储器。
第2章(第5版)李朝青-单片机原理及接口技术(第5版)课件
包括数据定义伪指令、符号定义伪指令、段定义伪指令等，用于辅 助汇编程序的设计。
顺序程序设计方法
01
02
03
顺序程序结构
按照程序中的指令顺序， 逐条执行，不改变执行流 程。
指令的执行过程
取指、分析、执行，每条 指令执行完毕后，自动转 向下一条指令。
示例
通过简单的顺序程序实现 数据的加减运算。
分支程序设计方法
SPI/I2C接口标准
是两种常用的同步串行通信接口标准，具有简单、高速、低功耗等优点。它们被广泛应用 于微控制器、传感器、存储器等芯片之间的通信。
THANKS
感谢观看
其他串行通信接口标准简介
RS-422/485标准
采用差分信号传输方式，因此可以有效抵抗外界干扰，在传输距离较远时仍能保持信号的 稳定性。它们被广泛应用于工业控制、仪器仪表等领域。
USB接口标准
是一种通用串行总线接口标准，采用四线制接线方式，具有热插拔、即插即用、传输速率 快等优点。在计算机与外部设备的连接中得到了广泛应用，如U盘、鼠标、键盘等。
在发送数据时，CPU将数据写 入SBUF，然后启动发送过程。 串行接口将数据从SBUF中一位 一位地发送到传输线上。在接 收数据时，串行接口从传输线 上一位一位地接收数据，并将 其存入SBUF中。CPU可以通过 读取SBUF中的数据来完成接收 操作。
波特率设置
通过设置SCON寄存器中的相 关位以及定时器T1或T2的工作 模式和工作频率，可以实现不 同的波特率设置，以满足不同 串行通信协议的要求。
点处继续执行。
外部中断应用举例
外部中断0应用举例
利用外部中断0实现按键输入功能。当按键按下时，触发外部中断0，在中断服务程序中读取按键值并 进行相应处理。
顺序程序设计方法
01
02
03
顺序程序结构
按照程序中的指令顺序， 逐条执行，不改变执行流 程。
指令的执行过程
取指、分析、执行，每条 指令执行完毕后，自动转 向下一条指令。
示例
通过简单的顺序程序实现 数据的加减运算。
分支程序设计方法
SPI/I2C接口标准
是两种常用的同步串行通信接口标准，具有简单、高速、低功耗等优点。它们被广泛应用 于微控制器、传感器、存储器等芯片之间的通信。
THANKS
感谢观看
其他串行通信接口标准简介
RS-422/485标准
采用差分信号传输方式，因此可以有效抵抗外界干扰，在传输距离较远时仍能保持信号的 稳定性。它们被广泛应用于工业控制、仪器仪表等领域。
USB接口标准
是一种通用串行总线接口标准，采用四线制接线方式，具有热插拔、即插即用、传输速率 快等优点。在计算机与外部设备的连接中得到了广泛应用，如U盘、鼠标、键盘等。
在发送数据时，CPU将数据写 入SBUF，然后启动发送过程。 串行接口将数据从SBUF中一位 一位地发送到传输线上。在接 收数据时，串行接口从传输线 上一位一位地接收数据，并将 其存入SBUF中。CPU可以通过 读取SBUF中的数据来完成接收 操作。
波特率设置
通过设置SCON寄存器中的相 关位以及定时器T1或T2的工作 模式和工作频率，可以实现不 同的波特率设置，以满足不同 串行通信协议的要求。
点处继续执行。
外部中断应用举例
外部中断0应用举例
利用外部中断0实现按键输入功能。当按键按下时，触发外部中断0，在中断服务程序中读取按键值并 进行相应处理。
第2章 单片机的结构及原理PPT课件
（
•控制线（4条）：
ALE/PROG：双功能引脚。由于P0口的8个引脚是低8位地址总线与数据 总线分时复用，因此必须将P0口输出的低8位地址进行锁存。
ALE(地址锁存允许信号);在访问片外存储器时，其下降沿用于锁 存P0口输出的低8 位地址。在不访问片外存储器，该引脚上出现1/6 振荡频率的周期性信号，因此也可作为对外输出的时钟脉冲。必须 注意的是：在访问片外存储器时，ALE脉冲会跳空1个，不能用作时 钟信号。
采用8位数据线和16位地址线，没有 独立的地址和数据总线，共用P0和P2。 P0分时作为8位数据线和低8位地址线， P2口作为高8位地址线。
ROM和RAM分开，使用16条地址线 可分别寻址64K RAM 和64K ROM，使实际存储空间扩大 一倍。
51子系列单片机引脚及其功能： 图2-2 MCS—51系列单片机的引脚功能
（52系列为256字节） （4）21个专用寄存器； （5）4KB的片内程序存储器,（片内ROM 8031，8032无）；
（ 52系列为8KB） （6）8位并行I/O口P0，P1，P2，P3； （7）一个全双工串行I/O口； （8）2个16位定时器/计数器(52系列3个定时器)； （9）5个中断源，分为2个优先级(52系列6个中断源) ；
频率基准源
振荡器及 定时电路
CPU
8031无
4KB 程序存储器
128B 数
6扩4图展K2B8-控总015制线1单80片51机单功片能机可的方编内框程部图I结/O构
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
8051单片机的内部结构
《单片机第二章》课件
单片机在智能仪表系统中主要负责接收和处理各 种传感器的信息，控制执行器的动作，实现精确 的测量和自动控制。
THANKS
感谢观看
04
05
单片机应用实例
智能家居控制系统
01
智能家居控制系统是利用单片机技术，实现家庭设备的智能化控制， 提高生活便利性和舒适度。
02
智能家居控制系统可以实现的功能包括：智能照明、智能安防、智能 家电控制、智能环境监测等。
03
单片机在智能家居控制系统中主要负责接收和处理各种传感器和设备 的信息，控制设备的运行，并通过网络与其他设备进行通信。
《单片机第二章》ppt课 件
目录
• 单片机基础知识 • 单片机硬件结构 • 单片机软件编程 • 单片机开发流程 • 单片机应用实例
01
单片机基础知识
单片机定义
总结词
单片机的定义
详细描述
单片机是一种集成电路芯片，它将计算机的中央处理器（CPU）、随机存储器 （RAM）、只读存储器（ROM）以及输入/输出（I/O）接口等主要部件集成在 一块芯片上，具有体积小、功耗低、可靠性高的优点。
02
03
调试程序
通过仿真器等工具，对单片机程序进 行调试，确保程序逻辑正确、功能实 现无误。
系统集成与测试
01
系统集成
将硬件和软件整合在一起，构建完 整的单片机系统。
性能测试
测试系统的性能指标，如处理速度 、功耗等是否达标。
03
02
功能测试
对系统进行全面的功能测试，确保 满足需求。
可靠性测试
模拟恶劣环境条件，测试系统的稳 定性和可靠性。
优化代码
优化代码可以提高程序的执行效 率和可读性。可以通过减少冗余 代码、合理分配内存、使用高效 的数据结构和算法等方式进行优 化。
THANKS
感谢观看
04
05
单片机应用实例
智能家居控制系统
01
智能家居控制系统是利用单片机技术，实现家庭设备的智能化控制， 提高生活便利性和舒适度。
02
智能家居控制系统可以实现的功能包括：智能照明、智能安防、智能 家电控制、智能环境监测等。
03
单片机在智能家居控制系统中主要负责接收和处理各种传感器和设备 的信息，控制设备的运行，并通过网络与其他设备进行通信。
《单片机第二章》ppt课 件
目录
• 单片机基础知识 • 单片机硬件结构 • 单片机软件编程 • 单片机开发流程 • 单片机应用实例
01
单片机基础知识
单片机定义
总结词
单片机的定义
详细描述
单片机是一种集成电路芯片，它将计算机的中央处理器（CPU）、随机存储器 （RAM）、只读存储器（ROM）以及输入/输出（I/O）接口等主要部件集成在 一块芯片上，具有体积小、功耗低、可靠性高的优点。
02
03
调试程序
通过仿真器等工具，对单片机程序进 行调试，确保程序逻辑正确、功能实 现无误。
系统集成与测试
01
系统集成
将硬件和软件整合在一起，构建完 整的单片机系统。
性能测试
测试系统的性能指标，如处理速度 、功耗等是否达标。
03
02
功能测试
对系统进行全面的功能测试，确保 满足需求。
可靠性测试
模拟恶劣环境条件，测试系统的稳 定性和可靠性。
优化代码
优化代码可以提高程序的执行效 率和可读性。可以通过减少冗余 代码、合理分配内存、使用高效 的数据结构和算法等方式进行优 化。
《单片机原理》第二章课件
《单片机原理》第二章课 件
这是《单片机原理》第二章的课件。通过本章的学习，您将了解单片机的概 述、应用领域、工作原理、常用单片机介绍以及单片机的编程基础等知识。
单片机概述
什么是单片机？
单片机是一种集成电路，在一块芯片上集 成了处理器、内存、输入输出接口和其他 功能。
单片机的组成部分
单片机由中央处理器（CPU）、存储器 （RAM、ROM）、输入输出接口（IO）、 定时器/计数器和串行通信接口等组成。
2
常用编程指令和语句
掌握常用的单片机编程指令和语句，如赋值语句、条件语句和循环语句等。
3
调试和测试
学习如何调试和测试单片机程序，确保程序的正确性和可靠性。
单片机接口与扩展
数字输入输出口的使用
学习如何配置和使用单片机的数字输入输出 口，实现数字信号的输入输出和控制。
模拟输入输出口的使用
了解模拟输入输出口的原理和使用方法，实 现模拟信号的采集和输出。
课程总结
总结本章要点
回顾本章的重要内容，总结单片机原理及其应 用领域的关键要点。
后续学习建议
提示学员如何继续学习和深入了解单片机原理， 推荐相关的学习资源和实践项目。
单片机的应用领域
单片机广泛用于家电、通信、汽车、工控 等领域，实现控制、通信和数据处理等功 能。
常用单片机的介绍
常见的单片机包括有特定的特 性和应用领域。
单片机编程基础
1
程序结构及编写方法
了解单片机程序的基本结构，学习如何编写有效的单片机程序。
这是《单片机原理》第二章的课件。通过本章的学习，您将了解单片机的概 述、应用领域、工作原理、常用单片机介绍以及单片机的编程基础等知识。
单片机概述
什么是单片机？
单片机是一种集成电路，在一块芯片上集 成了处理器、内存、输入输出接口和其他 功能。
单片机的组成部分
单片机由中央处理器（CPU）、存储器 （RAM、ROM）、输入输出接口（IO）、 定时器/计数器和串行通信接口等组成。
2
常用编程指令和语句
掌握常用的单片机编程指令和语句，如赋值语句、条件语句和循环语句等。
3
调试和测试
学习如何调试和测试单片机程序，确保程序的正确性和可靠性。
单片机接口与扩展
数字输入输出口的使用
学习如何配置和使用单片机的数字输入输出 口，实现数字信号的输入输出和控制。
模拟输入输出口的使用
了解模拟输入输出口的原理和使用方法，实 现模拟信号的采集和输出。
课程总结
总结本章要点
回顾本章的重要内容，总结单片机原理及其应 用领域的关键要点。
后续学习建议
提示学员如何继续学习和深入了解单片机原理， 推荐相关的学习资源和实践项目。
单片机的应用领域
单片机广泛用于家电、通信、汽车、工控 等领域，实现控制、通信和数据处理等功 能。
常用单片机的介绍
常见的单片机包括有特定的特 性和应用领域。
单片机编程基础
1
程序结构及编写方法
了解单片机程序的基本结构，学习如何编写有效的单片机程序。
(单片机完整课件PPT)第二章
40只引脚按功能分为3类： （1）电源及时钟引脚: Vcc、Vss；XTAL1、 XTAL2。 （ 2 ）控制引脚： PSEN 、 EA 、 ALE 、 RESET （即RST）。 （3）I/O口引脚：P0、P1、P2、P3，为4个 8位I/O口的外部引脚。
2.3 51单片机的CPU
由运算器和控制器所构成
1、电源线：VCC(+5V)、VSS(地) 2、振荡电路：XTAL1、XTAL2
8031
8051 8751 89C51
3、复位引脚：RST
4、并行口：P0、P1、P2、P3
5、EA：访问程序存储控制信号 6、PSEN：外部ROM读选通信号 7、ALE：地址锁存控制信号
P3口ห้องสมุดไป่ตู้的第二功能
51单片机引脚功能
是ALU单元的输入之一，又是运算结果的存放单元。
A的进位标志 Cy 是特殊的，同时又是位处理机的位累 加器。 3、寄存器B 运算结果的另一个存放单元。
4．程序状态字寄存器PSW
（1）Cy（PSW.7）进位标志位 （2）Ac(PSW.6)辅助进位标志位 （3）F0（PSW.5）标志位 由用户使用的一个状态标志位。 （ 4 ） RS1 、 RS0 （ PSW.4 、 PSW.3 ）： 4 组工作寄存器 区选择控制位1和位0。
单片机原理与应用
厦门理工学院电子与电气工程系 陈志英
第二章 51单片机的硬件结构
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 51单片机的片内结构 51单片机的引脚功能 51单片机的CPU 51单片机的存储器结构 51单片机的并行I/O端口 51单片机的时钟电路与时序 51单片机的复位操作与复位电路 51单片机最小系统
2.3.1 运算器
2.3 51单片机的CPU
由运算器和控制器所构成
1、电源线：VCC(+5V)、VSS(地) 2、振荡电路：XTAL1、XTAL2
8031
8051 8751 89C51
3、复位引脚：RST
4、并行口：P0、P1、P2、P3
5、EA：访问程序存储控制信号 6、PSEN：外部ROM读选通信号 7、ALE：地址锁存控制信号
P3口ห้องสมุดไป่ตู้的第二功能
51单片机引脚功能
是ALU单元的输入之一，又是运算结果的存放单元。
A的进位标志 Cy 是特殊的，同时又是位处理机的位累 加器。 3、寄存器B 运算结果的另一个存放单元。
4．程序状态字寄存器PSW
（1）Cy（PSW.7）进位标志位 （2）Ac(PSW.6)辅助进位标志位 （3）F0（PSW.5）标志位 由用户使用的一个状态标志位。 （ 4 ） RS1 、 RS0 （ PSW.4 、 PSW.3 ）： 4 组工作寄存器 区选择控制位1和位0。
单片机原理与应用
厦门理工学院电子与电气工程系 陈志英
第二章 51单片机的硬件结构
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 51单片机的片内结构 51单片机的引脚功能 51单片机的CPU 51单片机的存储器结构 51单片机的并行I/O端口 51单片机的时钟电路与时序 51单片机的复位操作与复位电路 51单片机最小系统
2.3.1 运算器
单片机课件第二章
1、工作寄存器
MCS-51有32个工作寄存器，分为四个区（或组） 每个区为8个寄存器R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、 R7，每一时刻只有一个区工作。由PSW寄存器中的 RS1、RS0的值来决定当前的工作区：
当 RS1 RS0＝00时，0区为工作区， RS1 RS0＝01时，1区为工作区 RS1 RS0＝10时，2区为工作区 RS1 RS0＝11时，3区为工作区
P3口的位结构如图2-7（d）所示，当P3口作通用 I/O口时，与P1口相同。
2.5.5 P0～P3口的负载能力及接口要求
P0口的输出级的每一位可驱动8个LSTTL门。P0 口作通用I/O口时，由于输出级是开漏电路，故用它驱 动NMOS电路时需外加上拉电阻；而作地址/数据总线 时，无需外接上拉电阻。
PSW.1：未定义位。
P（PSW.0）：奇偶标志位。MCS-51单片机采用 的是偶校验。当累加器A中“1”的个数为奇数时，P置 “1”，否则P置“0”。此位反映累加器A中内容“1”的 奇偶性，它常常用于机间通信。
RS1、RS0：工作寄存器区选择位。用来选择当前 工作的寄存器区。用户通过改变RS1 、RS0的内容来 选择当前工作寄存器区。RS1、RS0的内容与工作寄存 器区的对应关系如表2-1所示。
2.5 输入/输出端口
2.5.1 P0口 P0口有８位，每一位由一个锁存器、两个三态输 入缓冲器以及控制电路和驱动电路组成，其位结构如 图2-7（a）所示。
1、P0口作通用I/O口 2、作分时复用的地址/数据总线 2.5.2 P1口 P1口是一个专用的8位准双向I/O口，只具有通用 输入/输出口功能，每一位都能设定为输入或输出，它 的位结构如图2-7（b）所示。
GF GF0 PD ID
1
MCS-51有32个工作寄存器，分为四个区（或组） 每个区为8个寄存器R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、 R7，每一时刻只有一个区工作。由PSW寄存器中的 RS1、RS0的值来决定当前的工作区：
当 RS1 RS0＝00时，0区为工作区， RS1 RS0＝01时，1区为工作区 RS1 RS0＝10时，2区为工作区 RS1 RS0＝11时，3区为工作区
P3口的位结构如图2-7（d）所示，当P3口作通用 I/O口时，与P1口相同。
2.5.5 P0～P3口的负载能力及接口要求
P0口的输出级的每一位可驱动8个LSTTL门。P0 口作通用I/O口时，由于输出级是开漏电路，故用它驱 动NMOS电路时需外加上拉电阻；而作地址/数据总线 时，无需外接上拉电阻。
PSW.1：未定义位。
P（PSW.0）：奇偶标志位。MCS-51单片机采用 的是偶校验。当累加器A中“1”的个数为奇数时，P置 “1”，否则P置“0”。此位反映累加器A中内容“1”的 奇偶性，它常常用于机间通信。
RS1、RS0：工作寄存器区选择位。用来选择当前 工作的寄存器区。用户通过改变RS1 、RS0的内容来 选择当前工作寄存器区。RS1、RS0的内容与工作寄存 器区的对应关系如表2-1所示。
2.5 输入/输出端口
2.5.1 P0口 P0口有８位，每一位由一个锁存器、两个三态输 入缓冲器以及控制电路和驱动电路组成，其位结构如 图2-7（a）所示。
1、P0口作通用I/O口 2、作分时复用的地址/数据总线 2.5.2 P1口 P1口是一个专用的8位准双向I/O口，只具有通用 输入/输出口功能，每一位都能设定为输入或输出，它 的位结构如图2-7（b）所示。
GF GF0 PD ID
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6
2.2.1 51系列单片机基本结构
2020/12/3
时钟源 时钟电路
数据存 储器
RAM
程序存 储器
T0 T1
ROM
定时/计数器
CPU
片内总线
并行端口 串行端口
中断系统
SFR
P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1
7
2020/12/3
2.2.2 51系列单片机内部结构框图
P0.0~P0.7 P2.0~P2.7
CPU中使用最频繁的寄存器 将数据送入累加器A，常代表将数据送入CPU
寄存器B
乘除法运算时使用
标志寄存器PSW (Program Status Word) 10
保存指令执行结果的状态，以供查询和判别
2020/12/3
标志寄存器PSW
PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0
OV＝1：刚执行的加减运算超出了8位有符号 数所能表示的范围(－128~127)。
14
2020/12/3
2.2.4 存储器结构
存储器分类
地址与内容
程序存储器ROM (Read Only Memory)
数据存储器RAM (Random Access Memory)
51系列单片机存储器采用哈佛结构，即ROM 和RAM完全分开，有各自的寻址方式。12202 Nhomakorabea/12/3
标志寄存器PSW
PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 C AC F0 RS1 RS0 OV - P
溢出标志位OV (Overflow)
8位加减运算时，若D7位和D6位有且仅有一 位产生进位或借位，OV置1；否则，OV清0。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
C AC F0 RS1 RS0 OV - P
进位标志位C (Carry)
8位加减运算时，若最高位D7位产生进位或借 位，C置1；否则，C清0。
辅助进位标志位AC (Assistant Carry)
加减运算时，若低4位向高4位产生进位或借 位(即D3位运算时产生进位或借位)，AC置1； 否则，AC清0。
奇偶标志位P (Parity)
表示累加器A中1个位数：若A中有奇数个1， 则P置1；若A中有偶数个1，则P清0。
13
2020/12/3
C和OV的区别
单片机判断方式
C：判断D7位是否产生进位； OV：判断D7位和D6位是否仅有一个产生进位
运算中的意义
C＝1：刚执行的加减运算超出了8位无符号数 所能表示的范围(0~255)；
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2020/12/3
§3.5 存储器组织
MCS-51有5个独立的存储空间： 1. 64KB的程序存储空间（片内片外统一编址0～
0FFFFH ） 2. 256B内部RAM空间（00～0FFH） 3. 128B内部特殊功能寄存器空间（80H~0FFH） 4. 256 bit的位地址空间（0~FFH） 5. 64KB外部数据存储器（RAM/IO）空间（0～
Vcc Vss RAM地址
寄存器
RAM
P0驱动器 P0锁存器
P2驱动器
ROM或 P2锁存器 EPROM 程序地址
寄存器
B寄存器 ACC
暂存器1
SP
缓冲器
PSEN ALE
EA RESET
暂存器2
控 制
定 时 及
寄 存 器
指 令
ALU PSW
特殊功能 寄存器
P1锁存器
P3锁存器
振荡器
P1驱动器
P3驱动器
控制部件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。
指令的执行步骤：取指、译码、执行。
9
2020/12/3
运算部件
算术逻辑单元ALU
Arithmetic Logic Unit 完成算术运算、逻辑运算、位运算、传输数
据
累加器ACC (Accumulator)：简称A
4
2020/12/3
52子系列与51子系列的差异
片内RAM达256字节； 片内ROM达8KB； 16位的定时器/计数器增至3个； 中断源增至6个。
本课程以51子系列的8051为例介绍51系列 单片机的内部结构。
5
2020/12/3
目录
51系列单片机简介 51系列单片机结构原理 51系列单片机外部引脚及片外总线 51系列单片机的工作方式 51系列单片机的时序
2020/12/3
第2章
单片机基本原理
2020/12/3
目录
51系列单片机简介 51系列单片机结构原理 51系列单片机外部引脚及片外总线 51系列单片机的工作方式 51系列单片机的时序
2
2020/12/3
2.1 51系列单片机简介
MCS－51有51 、52子系列。
51子系列中，主要有8031 、8051 、8751三 种机型，其差异在于：8031内部无ROM， 8051内部有4KB ROM，8751内部有4KB EPROM。
52子系列中，主要有8032 、8052、8752三 种机型，其差异在于：8032内部无ROM， 8052内部有8KB ROM，8752内部有8KB EPROM。
3
2020/12/3
51子系列主要功能
8位CPU； 128字节的内部 RAM； 4KB的内部ROM； ROM和RAM的寻址空间为64KB； 4个8位的并行I/O口 (P0~P3)； 1个全双工的异步串行口； 2个16位C/T； 5个中断源， 2个中断优先级； 内部带振荡器，频率范围fosc＝1.2~12MHz
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2020/12/3
标志寄存器PSW
PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 C AC F0 RS1 RS0 OV - P
用户标志位F0 (Flag 0)
由用户自行设定0或1，便于软件判断。
寄存器组选择位RS0、RS1 (Register Select)
XLAT1
XLAT2
P1.0~P1.7
P3.0~P3.7
PC增量器 PC
DPTR
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2020/12/3
2.2.3 中央处理器CPU
CPU (Central Processing Unit)由运算 部件和控制部件组成。
运算部件以算术逻辑运算单元ALU为核心， 包扩累加器ACC、B寄存器、暂存器、标志寄 存器PSW等部件；实现算术运算、逻辑运算、 位运算、数据传输等处理；
2.2.1 51系列单片机基本结构
2020/12/3
时钟源 时钟电路
数据存 储器
RAM
程序存 储器
T0 T1
ROM
定时/计数器
CPU
片内总线
并行端口 串行端口
中断系统
SFR
P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1
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2020/12/3
2.2.2 51系列单片机内部结构框图
P0.0~P0.7 P2.0~P2.7
CPU中使用最频繁的寄存器 将数据送入累加器A，常代表将数据送入CPU
寄存器B
乘除法运算时使用
标志寄存器PSW (Program Status Word) 10
保存指令执行结果的状态，以供查询和判别
2020/12/3
标志寄存器PSW
PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0
OV＝1：刚执行的加减运算超出了8位有符号 数所能表示的范围(－128~127)。
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2020/12/3
2.2.4 存储器结构
存储器分类
地址与内容
程序存储器ROM (Read Only Memory)
数据存储器RAM (Random Access Memory)
51系列单片机存储器采用哈佛结构，即ROM 和RAM完全分开，有各自的寻址方式。12202 Nhomakorabea/12/3
标志寄存器PSW
PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 C AC F0 RS1 RS0 OV - P
溢出标志位OV (Overflow)
8位加减运算时，若D7位和D6位有且仅有一 位产生进位或借位，OV置1；否则，OV清0。
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
C AC F0 RS1 RS0 OV - P
进位标志位C (Carry)
8位加减运算时，若最高位D7位产生进位或借 位，C置1；否则，C清0。
辅助进位标志位AC (Assistant Carry)
加减运算时，若低4位向高4位产生进位或借 位(即D3位运算时产生进位或借位)，AC置1； 否则，AC清0。
奇偶标志位P (Parity)
表示累加器A中1个位数：若A中有奇数个1， 则P置1；若A中有偶数个1，则P清0。
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2020/12/3
C和OV的区别
单片机判断方式
C：判断D7位是否产生进位； OV：判断D7位和D6位是否仅有一个产生进位
运算中的意义
C＝1：刚执行的加减运算超出了8位无符号数 所能表示的范围(0~255)；
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2020/12/3
§3.5 存储器组织
MCS-51有5个独立的存储空间： 1. 64KB的程序存储空间（片内片外统一编址0～
0FFFFH ） 2. 256B内部RAM空间（00～0FFH） 3. 128B内部特殊功能寄存器空间（80H~0FFH） 4. 256 bit的位地址空间（0~FFH） 5. 64KB外部数据存储器（RAM/IO）空间（0～
Vcc Vss RAM地址
寄存器
RAM
P0驱动器 P0锁存器
P2驱动器
ROM或 P2锁存器 EPROM 程序地址
寄存器
B寄存器 ACC
暂存器1
SP
缓冲器
PSEN ALE
EA RESET
暂存器2
控 制
定 时 及
寄 存 器
指 令
ALU PSW
特殊功能 寄存器
P1锁存器
P3锁存器
振荡器
P1驱动器
P3驱动器
控制部件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。
指令的执行步骤：取指、译码、执行。
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运算部件
算术逻辑单元ALU
Arithmetic Logic Unit 完成算术运算、逻辑运算、位运算、传输数
据
累加器ACC (Accumulator)：简称A
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2020/12/3
52子系列与51子系列的差异
片内RAM达256字节； 片内ROM达8KB； 16位的定时器/计数器增至3个； 中断源增至6个。
本课程以51子系列的8051为例介绍51系列 单片机的内部结构。
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目录
51系列单片机简介 51系列单片机结构原理 51系列单片机外部引脚及片外总线 51系列单片机的工作方式 51系列单片机的时序
2020/12/3
第2章
单片机基本原理
2020/12/3
目录
51系列单片机简介 51系列单片机结构原理 51系列单片机外部引脚及片外总线 51系列单片机的工作方式 51系列单片机的时序
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2020/12/3
2.1 51系列单片机简介
MCS－51有51 、52子系列。
51子系列中，主要有8031 、8051 、8751三 种机型，其差异在于：8031内部无ROM， 8051内部有4KB ROM，8751内部有4KB EPROM。
52子系列中，主要有8032 、8052、8752三 种机型，其差异在于：8032内部无ROM， 8052内部有8KB ROM，8752内部有8KB EPROM。
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2020/12/3
51子系列主要功能
8位CPU； 128字节的内部 RAM； 4KB的内部ROM； ROM和RAM的寻址空间为64KB； 4个8位的并行I/O口 (P0~P3)； 1个全双工的异步串行口； 2个16位C/T； 5个中断源， 2个中断优先级； 内部带振荡器，频率范围fosc＝1.2~12MHz
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标志寄存器PSW
PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 C AC F0 RS1 RS0 OV - P
用户标志位F0 (Flag 0)
由用户自行设定0或1，便于软件判断。
寄存器组选择位RS0、RS1 (Register Select)
XLAT1
XLAT2
P1.0~P1.7
P3.0~P3.7
PC增量器 PC
DPTR
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2.2.3 中央处理器CPU
CPU (Central Processing Unit)由运算 部件和控制部件组成。
运算部件以算术逻辑运算单元ALU为核心， 包扩累加器ACC、B寄存器、暂存器、标志寄 存器PSW等部件；实现算术运算、逻辑运算、 位运算、数据传输等处理；