单片机知识点

第一章、绪论

单片机定义：把CPU、寄存器、RAM/ROM、I/O接口等电路集成在一块集成电路芯片上，构成一个完整的微型计算机。

单片机特点：体积小、功耗低、性价比高；数据大都在片内传送，抗干扰能力强，可靠性高；结构灵活,应用广泛。

单片机发展趋势：数据位长1——>4——〉8-->16--〉32位；CPU处理能力和速度不断提高；增大片内RAM和ROM容量；增加片内I/O口和功能模块种类和数量；扩大对外部RAM/IO 口和程序存储器寻址能力；缩小体积，降低功耗。

单片机应用：控制应用：应用范围广泛，从实时性角度可分为离线应用和在线应用。

软硬件结合：软硬件统筹考虑，不仅要会编程，还要有硬件的理论和实践知识.

应用现场环境恶劣：电磁干扰、电源波动、冲击震动、高低温等环境因素的影响。要考虑芯片等级选择、接地技术、屏蔽技术、隔离技术、滤波技术、抑制反电势干扰技术等。

应用空间大：工业自动化、仪器仪表、家用电器、信息和通信产品、军事装备、物联网等领域。

第三章：MCS—51单片机结构与原理

3。1 MCS—51单片机的物理结构及逻辑结构

51单片机的引脚定义：

P0、P1、P2、P3（输入输出口）；RST（复位）/ VPD(后备电源引入端）；

EA (读内/外ROM控制）/Vpp(编程电压）；ALE（地址低8位锁存）/ PROG(编程脉冲)；PSEN （外部ROM读选通信号)；XTAL1、XTAL2 （外接晶振端）

Vcc （+5v电源）；Vss （地)

逻辑结构--51单片机的系统结构图（教材P26）

51单片机基本组成：

一个8位微处理器CPU；数据存储器RAM和特殊功能寄存器SFR；

内部程序存储器ROM；两个定时/计数器，用以对外部事件进行计数,也可用作定时器;

四个8位可编程的I/O（输入/输出）并行端口;一个串行端口，用于数据的串行通信;

中断控制系统;内部时钟电路。

MCS-51单片机的CPU：

运算器:由8位算术逻辑运算单元ALU（Arithmetic Logic Unit）、8位累加器ACC（Accumulator)、8位寄存器B、程序状态字寄存器PSW（Program Status Word)、8位暂存寄存器TMP1和TMP2等组成。

控制器：主要由程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、堆栈指针SP、数据指针DPTR、时钟发生器及定时控制逻辑等组成.

MCS-51单片机的输入/输出（I/O）端口结构:MCS—51单片机有4个双向并行的8位I/O口P0～P3,P0口为三态双向口，可驱动8个TTL电路,P1、P2、P3口为准双向口（作为输入时，口线被拉成高电平，故称为准双向口），其负载能力为4个TTL电路。

端口逻辑结构的总结：

P0、P2口具有两个功能：I/O口和总线扩展口；P1口只作I/O口使用；P3口有两个功能：I/O 口和第二功能；P0口需要外接上拉电阻；

作为准双向口，P1、P2、P3口输入时，应先使场效应管截止，就要求对锁存器进行预置1；4个端口除可按字节寻址外,还可按位寻址。

3.2 MCS-51单片机的片外总线结构

三总线结构：地址总线(AB）:宽度为16位,由P0口经地址锁存器提供低8位地址(A0-A7)，P2口直接提供高8位地址（A8~A15)，是单向的.

数据总线（DB)：宽度为8位，由P0口提供,是双向的；控制总线（CB）:接收各种部件状态，发出控制命令.

3。3 MCS—51单片机的存储器配置

1、存储器空间分配

物理上有四个存储空间: 程序存储器［片内、片外］；数据存储器[片内、片外］

逻辑上有三个存储空间：

片内外统一的64KB程序存储地址空间；256B内部数据存储空间；64KB外部数据存储空间使用上有五个存储空间：

直接寻址的内部数据存储空间（00H-0FFH）；间接寻址的内部数据存储空间（00H-0FFH）；外部数据存储空间（0000H—0FFFFH）；程序存储空间（0000H-0FFFFH)；

位存储空间(字节地址20H-2FH，位地址00H—0FFH)；

特点：数据、程序存储器空间分开；物理存储器有片内外之分;有只能读不能写的存储器；有既能读又能写的存储器;有读写更快的存储器.

2、片内数据存储器

片内数据存储器低128单元，00H—7FH。

（1）寄存器区：32个8位寄存器，00H—1FH分为4组。每组8个寄存器，分别为R0—R7，4个组的选择由状态字中的RS1、RS0的值确定。

（2）位存储区:20H—2FH，共16个字节单元，128个位单元.

（3）用户RAM区：30H—7FH,通常堆栈放在此区。

片内数据存储器高128单元，80H-0FFH。

（1)特殊功能寄存器SFR:22个，21个可寻址，PC不可寻址。

A、程序计数器PC（16位）：用于存放将要执行的指令地址（程序存储器地址），并具有自动加1的功能。

B、累加器A（8位）：存放运算中的操作数据及运算后的结果。

C、B寄存器（8位）:乘除法中的第二个操作数和运算后的结果。

D、程序状态字PSW（8位）:寄存程序运行中的状态信息.

E、栈指针寄存器SP（8位)：指向栈顶,PUSH时先加1,后存数。

F、其它：数据指针寄存器DPTR（16位)、端口寄存器P0/P1/P2/P3（8位)、串行数据缓冲器SBUF（8位）、定时/计数器T0/T1（16位）、控制寄存器IP/IE/TMOD/TCON/SCON/PCON（8位)。

（2）特殊功能寄存器的字节寻址：只能使用直接寻址方式,在指令中既可以使用寄存器符号表示,也可以使用寄存器地址表示.

（3）特殊功能寄存器的位寻址：21个SFR中的11个可以位寻址。

(4）80H—0FFH的间接寻址可作用户的RAM区使用。

DATA:直接寻址的内部数据存储空间(00-0FFH)(片内RAM）

IDATA:间接寻址的内部数据存储空间(00H—0FFH）（片内RAM）

注意:DATA的00H—7FH区间与IDATA 的00H-7FH区间重叠，即这个区域既可使用直接寻址，也可使用间接寻址。