MCS51单片机原理与应用
MCS-51单片机原理与应用教学设计
MCS-51单片机原理与应用教学设计介绍MCS-51单片机是一种微型计算机芯片，广泛应用于许多嵌入式系统中。
单片机课程是电子信息类专业的重要课程之一，是培养学生嵌入式系统设计能力的基本环节，也是学生熟练掌握C语言编程技能的关键课程。
本文主要介绍MCS-51单片机原理与应用教学设计的相关内容。
教学目标本教学设计旨在通过讲解MCS-51单片机的基本原理及其应用，培养学生以下几个能力：1.理解MCS-51单片机的基本架构和指令系统。
2.掌握MCS-51单片机的编程工具和编程方法，熟练使用Keil软件。
3.能够完成基本的嵌入式系统设计和开发任务，包括输入输出控制、中断处理、定时器计数、串口通信等。
4.能够将所学知识应用于具体的嵌入式系统设计任务中，并在实践中不断提高自己的技能和分析问题的能力。
教学内容第一章：MCS-51单片机体系结构1.1 MCS-51单片机的基本组成介绍MCS-51单片机的基本构成和各部分的功能，包括CPU、存储器、输入输出接口等。
1.2 MCS-51单片机的寄存器介绍MCS-51单片机的寄存器及其作用，包括通用寄存器、特殊功能寄存器、状态寄存器等。
1.3 MCS-51单片机的指令系统介绍MCS-51单片机的指令系统，包括指令格式、指令类型、指令执行时间等。
第二章：Keil软件的使用2.1 Keil软件的介绍介绍Keil软件的基本功能和使用方法。
包括新建、编译、下载和调试程序等。
2.2 Keil软件的项目管理介绍Keil软件的项目管理功能，包括添加、删除、修改源文件，设置编译选项等。
2.3 Keil软件的调试功能介绍Keil软件的调试功能，包括单步执行、断点调试、变量监视等。
第三章：MCS-51单片机的应用3.1 输入输出控制介绍MCS-51单片机的输入输出控制方法，包括端口输入输出、LED和数码管控制等。
3.2 中断处理介绍MCS-51单片机的中断处理机制，包括硬件中断和软件中断，中断优先级等。
《单片机原理及应用》课件01-51单片机基本结构与存储器分配
内中断
并行口
外中断
P0 P1 P2 P3
串口模块 TXD RXD
中断模块 INT0 INT1
P0.0～P0.7
P2.0～P2.7
VCC (+5V)
GND
RAM地址 锁存器
RAM
通道0驱动器
通道0锁 存器
通道2驱动器
通道2锁 存器
ROM/ EPROM
程序地址寄存器
PSEN ALE
EA RST
B寄存器 ACC TMP2
片内地址空间：RAM 128B（00H-7FH） SFR 128B（80H-FFH）
128B SFR
128B RAM
FFH 21个SFR分布 在80H-FFH
83个可寻址位
80H 7FH
用户、
堆栈区
30H 2FH
位寻址区
20H 1FH
工作寄存器区
00H
内部RAM组织结构
10
所有的RAM区(位 寻址区、工作寄 存器区）都可以 用于存放数据， 故也称为数据缓 存寄存器
特殊功能寄存器(SFR)
▼特殊功能寄存器SFR（专用寄存器）
专用于控制、选择、管理、存放单片机内部各功能 部件的工作方式、条件、状态、结果的寄存器。
▼不同的SFR管理不同的硬件模块，负责不同的功 17 能——各司其职
换言之：要让单片机实现预定的功能，必须有相应 的硬件和软件，而软件中最重要的一项工作就是对 SFR写命令（要求）。
4 堆栈指针ＳＰ
堆栈：
在片内RAM中，指定一个专门的区域来存放某 些特别的数据,它遵循先进后出和后进先出 (LIFO/FILO）的原则,这个RAM区叫堆栈。
功用：
22
单片机原理与应用及c51程序设计答案
单片机原理与应用及c51程序设计答案【篇一：单片机原理与c51语言程序设计与基础教程_课后习题答案】p> 习题填空题1．一般而言，微型计算机包括、四个基本组成部分。
2．单片机是一块芯片上的微型计算机。
以地应用范畴。
3．atmel 公司生产的cmos型51系列单片机，具有代替rom作为程序存储器，4．单片机根据工作温度可分为、和三种。
民用级的温度范围是0℃一70℃，工业级是-40℃~85℃，军用级是-55℃-125℃(不同厂家的划分标推可能不同。
5．在单片机领域内，ice的含义是。
选择题1．单片机的工作电压一般为v？a 5vb 3vc 1vd 4v2．单片机作为微机的一种，它具有如下特点：a 具有优异的性能价格比b 集成度高、体积小、可靠性高c 控制功能强，开发应用方便d 低电压、低功耗。
3．民用级单片机的温度范围是：a -40℃~85℃b 0℃一70℃c -55℃-125℃d 0℃一50℃4．mcs-51系列单片机最多有a 3b 4c 5d 65．下列简写名称中不是单片机或单片机系统的是a mcub scmc iced cpu问答题1．单片机常用的应用领域有哪些？2．我们如何学习单片机这么技术？3．单片机从用途上可分成哪几类？分别由什么用处？填空题1．运算器、控制器、存储器、输入输出接口2．单片机嵌入式系统3． mcs-51flash rom4．民用级(商业级)工业级军用级5．在线仿真器选择题1、a2、abcd3、b 4、c5、d问答题1．单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：（1）在智能仪器仪表上的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。
MCS-51单片机原理与应用小结
MCS-51单片机原理 应用小结一 什 是单片机MCS-51单片机系统结构MCS-51 储器 布尔处理器四 MCS-51指 系统五 MCS-51中断系统六 MCS-51的定时器/计数器七 MCS-51的串行通信口八 MCS-51的汇编语言程序 计基础九 MCS-51系统的 能扩展一 什 是单片机一 什 是单片机•它是将组成微型计算机所必须的部件 中央处理器C弃栈 程序 贮器 R适退) 数据 贮器 RA退) 输入/输出 I/适)接口 定时/计数器 串行口 系统总线等 集成在一个超大规模集成电路芯片MCS-51单片机系统结构•MCS-51硬件配置基本配置–8 CPU–振荡器和时钟电路–片内4K/8K 节ROM/EPROM 128/256 节RAM –可寻址外部程序 储器和数据 储器各64K 节– 十多个特殊 能寄 器(SFR)–32线并行I/O接口–2/3个片内16 定时器/计数器–片内中断处理系统 5/6个中断源 2个优先 –1个片内全 工串行I/O口– 处理 能弃代.代弃代.代--弃代.7弃以.代弃以.代--弃以.7VccVssMCS-51单片机内部硬件结构PCONSCON TMOD TCON 弃令.代弃令.代--弃令.7弃3.代弃3.代--弃3.7弃SE送ALE/EARS标下标AL令下标AL以TH0TL0TH1TL1T2CONTH2TL2RCAP2L RCAP2H SBUF IE IP中央处理器(CPU)• 8051的 心部件是一个8 CPU,它是 8051的指挥中心 执行机构 读入和分 析 条指 控制单片机的各个部件执 行制定的操作 它是由8 算术/逻辑运算 部件ALU 布尔处理器 定时/控制部件 和若 寄 器等 要部件组成• 算术/逻辑运算部件ALU– ALU包括运算器 布尔处理器 累 器A 寄 器B 暂 器 程序状态 PSW寄 器等 – 能是实 数据的算术/逻辑运算 变 处理 和数据传 等操作 + – 核 ÷算术运算 或 非 或 逻辑运算 循 移 处理 – 8051的指 码 超过3 节 当 频12MHZ时 指 的执行时间 1us(64条) 2us(45条) 乘 除法指 4us•用寄 器 8051内部有工作寄 器 –累 器A(8 )器用寄器和特殊能寄–寄 器B(8 ) –数据指针DPTR(16 –程序状态Cy AC) )OV — PPSW(8F0RS1 RS0–堆及指针SP8)• 单片机时钟电路振荡器输出信号向CPU提供两相时钟信号 提供两相时钟信号MCS-51单片机各种周期的相互关系 单片机各种周期的相互关系 一个机器周期=6个状态=令以个振荡周期指 机器周期 周期 机器周期XTAL2 (OSC)S4 S1 S3 S5 S6 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P2振荡周期 时钟周期MCS-51取指 执行时序图 取指/执行时序图 取指S1 P1 P2 OSC ALE 读操作码 S1 S2 S3 单 节单周期指 例 读 一个操作码(丢 S5 S6 ) 读 S1 一个操作码 S2 P1 P2 S3 P1 P2 S4 P1 P2 S5 P1 P2 S6 P1 P2 S1 P1 P2 S2 P1 P2 S3 P1 P2 S4 P1 P2 S5 P1 P2 S6 P1 P2<A>S4 INC A读操作码 S1 <B> S2 S3 节单周期指 例读第个节 S6读 S1一个操作码S4 S5 ADD A,DATA读操作码 S1 单 节 S2 S3 周期指 例读一个操作码(丢 S6) S1 S2 S3 S4 S5 S6<C>S4 S5 INC DPTR读操作码 S1 <D> 节 S2 S3 周期指 例读一个操作码(丢)无取指 S1 S2无 ALE S3 S4 S5 S6S4 S5 S6 MOVX A,@DPTRMCS-51 并行I/O口结构• MCS-51单片机有4个 向并行的8 I/O口P0～ P3 可并行输入或输出8 数据 可按 使用• 8051有4个8 并行 I/O 接口 各 特殊的电路结构 有自 的锁 器 输出驱动和输入缓 器 种结构在输出时锁 即输出新数据之前通道口 的数据保持 变 • 扩展外部 能时 P0 P1 P2均可做 型I/O口 使用 P3作做 型I/O口和第 特殊 能口用 当 外部 能扩展时 P0口做 8 地址和数据总线复 用 P2口做高8 地址 P1口 型I/O端口• P0口地址/数据复用总线口 控制信号为1，输出的地址数据通过 过 相器驱动T2 一般I/O口控制信号 0 拉电阻 门输出 0使T1截 ,输出 漏极开漏电路 需外接门驱动T1,同时通地 /数 址 据 读 器 寄控 制VCC & T1 P0.X引 脚1内 总 部 线 D锁 CL 写 器 锁器 QT2/Q读 脚 引• P0口– 除了读引脚操作外 写入操作可读锁器实读锁器—修改—再– P0口 问外部 储器时是地址/数据复用总线口 真 做通用I/O口是准 向 由输出状态变 输入时 置锁 输入 输出 能驱动8个TTL负载 – 一般P0做地址/数据复用总线口 就 自动置成地址/数据复用总线口向I/O口 器 1再能再做通用I/O口时用复• P2口–当系统外部 能扩展时 P2口输出高8 地址 时 能再做 通用I/O口使 扩展时可做通用I/O口 输出 能驱动4个TTL 负载 当开关接通地址信号，地址信号通过 相器驱动T1，输出到 引脚 当开关接通Q，进行通用I/O口操 属于准 向口，由输出转为 输入状态时，必须先置位锁存器使T1截止 P2口内部有上拉电阻控 制 地 址 读 器 寄 P2.X引 脚 内 总 部 线 D锁 CL 写 器 锁器QVCCT1/Q读 脚 引• P1口–P1是 准的8 TTL负载 准 向并行通用I/O口 输出 能驱动4个VCC 读 器 寄 P2.X引 P1.X引脚 脚 内 总 部 线 D锁 CL 写 器 锁器 QT1/Q读 脚 引• P3口–P3是 变 能口 即可做8 准 向并行通用I/O口 能 输出 能驱动4个TTL负载 又 有第VCC 读寄 器变 能输出P3.X 引脚 内部总线 D CL 写锁 器 Q /Q T1读引脚变能输入线 P3.0 P3.1引脚 10 11 12 13 14 15 16 17 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD第二能P3 口 的 第 二 功 能 表串行输入口 串行输出口 外部中断0 外部中断1P3.2 P3.3P3.4 P3.5定时器0的计数输入定时器1的计数输入P3.6 P3.7外部数据储器写脉外部数据储器读脉并行I/O口的读-修改-写操作• 读-修改-写操作– 个并行I/O口均有读引脚和读锁 器两种读方式 MCS-51 有些指 是读引脚内容 有些是读锁 器内容 –读锁 器指 是从锁 器种读出内容 进行处理 然 再写 入锁 器 称 读—修改—写操作 当指 的目的操作数 某个I/O口或 中的某一 时 该指 读的是锁 器内容 – 有该 能的指 有• • • • • 逻辑 逻辑 或 增 指 循 判跳 清0指 ANL P1,A 逻辑或 XOR P1,A 取 INC P2 指 DJN不 P3,LABEL 传 指 CLR P1.0 置 指 ORL P1,A CPL P3.0 DEC P2 MOV P1.0,C SETB P1.0并行I/O口结构—总线• 总线–当 问外部 储器时 P2口输出高8 地址 P0输 出 8 地址 通过ALE信号将P0口的 8 地址锁 到外部地址锁 器 P0口接收数据作准备 /PSEN用于 问外部程序 储器 问外部数据 储器时 执行MOVX指 P3口自动产生/RD和/WR 信号允许对外部数据 储单元进行读写• MCS-51 节电运行方式待机(休闲) 待机(休闲)方式 Idle耗运行方式掉电保护方式 掉电保护方式 弃owe⒈ Down 在三cc=5三 fo⒉c=令以退Hz条件 fo⒉c=令以退Hz条件常工作时电流 以代mA 待机(休闲) 待机(休闲)方式时电流 5mA掉电保护方式时电流仅75 掉电保护方式时电流仅75µA两种弃C适送S退适D耗工作方式由电源控制寄双 双 双 GF令器弃C适送确定 器弃C适送确定 弃C适送GF代 弃D IDL中 S退适D 波特率倍增 在串行通信中使用 GF令 GF代 GF令 GF代 通用 志 弃D 掉电方式控制 弃D=令 弃D=令 进入掉电工作方式 待机(休闲) IDL 待机(休闲)方式控制 , IDL=令 IDL=令,进入待机工作方式待机休闲方式方式状态 待机 休闲 方式状态 ●片内时钟仅向中断源提供 余被阻断 器和片内RA退 RA退状态保持 ● 弃C 特殊 能寄 器和片内RA退状态保持 I/适引脚端口值保持原逻辑值 ● I/适引脚端口值保持原逻辑值 ● ALE 保持逻辑高电 ● C弃栈 工作 但中断 能继续 在 状态进入 待机 休闲 状态进入 只要使弃C适送 弃C适送中 置令 只要使弃C适送中IDL 置令 待机 休闲 状态 出 产生中断 复变掉电保护方式掉电保护方式状态 掉电保护方式状态 ●片内振荡器停振 所有 能部件停 片内RA退数据信息保 RA退数据信息 ●片内RA退数据信息保 变 ● ALE 弃SE送 电 三cc可降至 可降至以三 ● 三cc可降至以三 但 能真 掉电 掉电保护状态进入 掉电保护状态进入 只要使弃C适送中 只要使弃C适送中弃D 弃C适送 置令 置令工作掉电保护状态 出 片内RA退 RA退数据 唯一方法是硬件复 复 片内RA退数据 变 特殊 能寄 器内容按复 状态初始化MCS-51 储器 布尔处理器MCS-51：程序存储器 数据存储器分为两个独立存储器逻辑空间，各有自己的寻址系统 控制信号和功能，分开编址，称为哈 结构•MCS-51的 储空间分 类–片内 片外统一编址的64K 节程序 储器空间–64K 节的外部数据 储器地址空间–128/256 节的内部程序 储器空间 中包括特殊 能寄 器特殊 能寄 器SFR 80H FFH 80H 88H 90H 98H A0H A8H B0H B8H D0H E0H F0H 特殊功能寄存器中位寻址外部RAM (I/O 口地址)FFFFH FFFFH 外部ROM 通用RAM 区00H 1FH 20H 2FH30H 7FH 0000H 内部数据 储器 a 外部数据 储器 b 内部ROM (EA=1)外部ROM(EA=0)0000H 0000H0FFFH 0FFFH1000H程序 储器c工作寄 器区MCS-51单片机 储器结构寻址区128BRAM•MCS-51的程序 储空间–MCS-51 置16 的程序计数器PC,可寻址64K 节程序 储器空间.–8051/8751片内4K 节的ROM/EPROM;8052片内8K 节的ROM/EPROM;8031/8032无内部程序 储器;–/EA引脚 高电 ,CPU首先 问内部程序 储器, 问超过4K(8K) 节的程序 储器时, CPU自动转向 问外部程序 储器,/PSEN输出有效信号.–/EA引脚 电 , CPU只 问外部程序 储器.–程序 储器的某些单元 用于某些特定的程序段 •0000H—0002H 程序的起始•0003H—0032H 中断服 程序中断源首地址外部中断0(/INT0)0003H定时器0溢出中断000BH外部中断1(/INT1)0013H定时器1溢出中断001BH串行口中断0023H定时器2溢出002BH个中断只保留8个单元,一般 够存放中断服务程序,常用转移指令转向实际的中断服务程序段.MCS-51的数据存储器MCS-51的数据存储器也分为内部和外部,分别用MOV和MOVX 指令访问.特殊 能寄 器FFH 90H 98H A0H A8H B0H B8H D0H E0H F0H 特殊功能寄存器中外部RAM (I/O 口地址)FFFF H SFR 通用RAM 区00H 1FH 20H 2FH 30H 7FH 80H 80H 88H 位寻址0000H内部数据 储器 a 外部数据 储器b工作寄器区寻址区128BRAM内部数据存储器的空间分配内部数据 储器中的 地址特殊 能寄 器地址及 能表•外部程序 储器 问–对于8051/8751/8052/8752片内4K/8K 节的程序 储器外, 可扩展60/56K程序 储器;对于8031/8032无内部程序 储器,必须全部由外部配置,一般选用EPROM;–若 地址程序段在片内,/EA引脚 高电 ,CPU 从0000H 问内部程序 储器,程序执行超过4095/8191单元 , CPU自动转向 问外部程序 储器,内部和外部 问速度相 .若无外部程序 储器, 4095/8191单元 能有数据.•外部程序 储器 问–CPU 问外部程序 储器时,PC的 8 地址由P0口输出,高8 地址由P2输出.从外部程序储器读入的指 由P0口输入.–/ALE 地址锁 信号, 个机器周期出 两次,只有 问外部数据 储器时才 一次.因/ALE信号 振频率的1/6,实际应用中可借用作定时信号.–/PSEN是 问外部程序 储器的 用选通信号, 电 有效. 个机器周期有效两次.•外部数据 储器 问–MCS-51片内配置128/256 节的RAM,可 据需要扩展至64KRAM–CPU 问外部数据 储器的地址由数据指针DPTR或工作寄 器Ri提供, Ri提供8 地址,由P0口输出; DPTR提供16 地址,由P0口输出DPL,DPH由P2输出.读写操作的数据由P0口输入/输出.– 问外部RAM的读/写选通信号由/RD /WR提供– 问内部 是外部RAM是通过 的指 来区别 问内部RAM选用MOV类指 问外部RAM选用MOVX指MOVX A @Ri/ MOVX A @DPTR,MOVX @Ri,A/ MOVX @DPTR,A–由于 问外部程序或数据 储器各有 的选通信号 提供 问的地址单元 从而在结构 把程序 储器和数据 储器分开•外部扩展地址/数据总线–P0口既是 8 地址总线,又是8 数据总线,分时复用,P2口 高8 地址总线,从而形成了16地址总线和8 数据总线.ALE /PSEN 及P3口的一部分组成控制总线 形成总线结构–P0口分时复用 有 向 能 需外接 拉电阻–一旦外部扩展 储器 P2口 能作一般I/O口使用•MCS-51单片机有7种基本寻址方式序号寻址方式相应 储器 寄 器空间1寄 器寻址R0—R7，Acc，B，Cy，DPTR2直接寻址内部RAM 128 节和特殊 能寄 器3寄 器间接寻址内部RAM(@R1,@R0,SP)外部RAM(@R1,@R0,@DPTR)4立即寻址程序 储器立即数5基址寄 器 变址程序 储器(@A+DPTR,@A+PC)寄 器间接寻址6相对寻址有效地址=PC当前值 基址+偏移量7 寻址内部RAM和特殊 能寄 器的可 寻址单元–布尔 处理器了更好地 面向测控系统 MCS-51系列单片机内部 置有完整的 能极强的 处理器 被誉 有 CPU的单片机累 器, 寻址寄 器, 寻址I/O口, 寻址内部RAM, 寻址指 ,程序 储器等组成MCS-51的 处理器对 个 单元可 进行置 ,清零,求 ,传 ,判跳和逻辑运算.操作结果一般 于 累 器中.四 MCS-51指 系统MCS-51 指 系统指 系统 数据传 类指 数据传 类指。
单片机原理与应用试题(含答案)
单片机原理与应用试题（含答案）一、单选题（共64题，每题1分，共64分）1.MCS-51单片机有( )个中断优先级别。
A、1B、2C、3D、4正确答案：B2.MCS-51单片机有中断源( )。
A、5个B、2个C、3个D、6个正确答案：A3.当外部中断1发出中断请求后，中断响应的条件是( )。
A、EX1=1B、IE=0x84C、ET1=1D、IE=0x81正确答案：B4.MCS-51单片机的4个并行I/O端口作为通用I/O端口使用，在输出数据时，必须外接上拉电阻的是( )。
A、P0口B、P1口C、P2口D、P3口正确答案：A5.MCS-51单片机指令系统中，求反指令是( )。
A、CPL AB、RLC AC、CLR AD、RRC A正确答案：A6."对两个数组a和b进行初始化Char a[ ]=" ABCDEF" Char b[ ]={ ´A´，´B´，´C´，´D´，´E´，´F´}；则以下说法正确的是( )。
"A、a与b 数组完全相同B、a与b 数组长度相同C、a与b 数组中都存放字符串D、a比b 数组长度长正确答案：D7.定时/计数器0中断入口地址为( )。
A、0003HB、000BHC、0013HD、001BH正确答案：B8.定时器/计数器T0的中断服务程序入口地址是( )。
A、0003HB、000BHC、0023HD、001BH正确答案：B9.MCS-51单片机响应中断的过程是( )。
A、断点PC自动压栈，对应中断矢量地址装入PCB、关中断，程序转到中断服务程序C、断点压栈，PC指向中断服务程序地址D、断点PC自动压栈，对应中断矢量地址装入PC，程序转到该矢量地址，再转至中断服务程序首地址正确答案：D10.在MCS-51单片机系统中，若晶振频率为12MHz，一个机器周期等于( )μs。
单片机原理及应用习题 (带答案)
《单片机原理及应用》习题一、填空1、MCS-51单片机访问外部存储器时，利用 ALE 信号锁存来自 P0 口的低8位地址信号。
2、MCS-51系统中，当PSEN 信号有效时，表示从P0口稳定地读入了 低8位地址 。
3、通常单片机上电复位时PC=0000H ，SP= 07H ；而工作寄存器则缺省采用第 00 组，这组寄存器的地址范围是从 00H~07H 开始。
4、MCS-51单片机的存储器从物理结构上可划分 4 个空间，从逻辑上分别可划分 3 个空间。
5、MCS-51单片机8031中有 2 个16位的定时/计数器，可以被设定的工作方式有 4 种。
6、MCS-51有 5 中断源，有 2 中断优先级，优先级由软件填写特殊功能寄存器 加以选择。
7、当/EA 接地时，MCS-51单片机将从_ 外部程序的存储器_____的地址0000H 开始执行程序。
8、中断请求信号有 电平 触发和 边沿 触发两种触发方式。
9、用串行口扩展并行口时，串行接口的工作方式应选为 0 。
10. MCS －51复位后·CPU 从 0000 H 单元开始执行程序。
·SP 的内容为 07 H , 第一个压入堆栈的数据将位于 片内 RAM 的 08 H 单元。
·SBUF 的内容为 不定 。
·ADDC A , #54H 指令执行后 , PSW 寄存器的内容将等于 01 H 。
11. 8051AH·片内设置有4KB 的ROM , 当EA 端保持高电平时 , PC （程序计数器）值超过 OFF H时 , 将自动转向执行外部程序存储器的程序。
·可做通用I/O 的至少有＿P1＿口的8条I/O 线。
＿P0＿口作地址/数据总线, 传送地址码的＿低＿8位 , ＿P2 口作地址总线 , 传送地址码的高＿＿8位。
12．存储器组织·8051片内RAM 有 128 个字节 , 片外RAM 寻址范围为 64K 个字节。
MCS-51单片机原理及应用
片内I/O的改进
增加并行I/O口的驱动能力； 增加I/O的逻辑控制功能； 提供特殊串行接口，适用专用场合。
4.外围电路集成化（把外围功能部件 集成到片内）
5.低功耗化
2.单片机的特点及应用领域
单片机的特点
小巧灵活，成本低，易于产品化； 可靠性好，应用范围广泛； 易扩展，构成各种规模的应用系统，控制功能强； 具有通讯功能。
主要内容
1.单片机的历史和发展状况 2.单片机的特点及应用领域 3.主流系列单片机的简介 4.MCS-51单片机的结构与原理 5.单片机应用系统
1. 单片机的历史及发展状况
单片机的历史
单片机出现的历史并不长, 但发展十分迅猛。 它的 产生与发展和微处理器的产生与发展大体同步, 自 1971年美国Intel公司首先推出4位微处理器以来, 1974年美国仙童（Fairchild）公司生产出第一块单 片机（F8）开始，它的发展到目前为止大致可分为 5个阶段:
第3阶段（1978～1983）: 高性能单片机阶段
这一阶段推出的高性能8位单片机普遍带有串行口, 有多 级中断处理系统, 多个16位定时器/计数器。 片内RAM、 ROM的容量加大,且寻址范围可达64 KB, 个别片内还带有 A/D转换接口。典型的代表为Intel公司的MCS-51系列。
第4阶段（1983～80年代末）: 16位单片机阶段
3、如何学习单片机
硬件： 掌握单片机的硬件资源及外部扩展电路 的方法，合理分配资源。 软件：掌握单片机的指令（语句）功能、程序 设计和调式方法，仿真软件的使用。 具体方法： 1、从最基本的典型电路--进行编程控制。 2、对例题、子程序进行软件分析仿真-修改、 扩充功能 *在进行硬件资源分配时，应特别关注具有特殊 功能的I/O。
MCS51单片机原理与应用-焊接实验
单片机开发板焊接实验
学习目标
熟悉电路板焊接基本流程 掌握电路板焊接基本技能
焊接准备
准备焊接工具
烙铁、焊锡丝、松香、镊子、放大镜等
准备电路装配图
电路装配图是电子元件的布局图
准备元件
元件清单
焊接原则
按功能模块焊接：
电源电路，振荡电路，UART电路（下载）， 复位等
按器件高低大小焊接：
先焊接较低器件：电阻、电容、二极管、三极 管； 再焊接较高器件：连接器、IC插座、按键等
RS232电路焊接过程-2
• MAX232的焊接
– 注意1号脚的位置，芯 片上豁口的方向 – 在一个对角的焊盘上加 上焊锡，这里是8号脚 – 放上芯片，芯片上的1 号脚位置标志是一个凹 下去的圆点
RS232电路焊接过程-3
• 把芯片的引脚和焊盘 对齐，固定8号引脚 • 用电烙铁加热焊锡丝 固定16号引脚 • 一定要使芯片的引脚 和焊盘对齐
电源电路焊接过程-8
正常工作状态
焊接顺序
• • • • • • • • • • • 电源电路焊接 C11->C6->IC插座->晶振 RS232电路的焊接 LED：D1->D2 复位电路 Switch：SW1->SW2->SW3->SW4 电阻的焊接 三极管的焊接：Q1->..->Q8 排阻的焊接 LED点阵焊接 4*4键盘、限流电阻焊接
RS232电路的原理图
RS232电路PCB图
• 焊接顺序 • C8->C7->C10->C5->C4>C9->U2->J1
RS232电路焊接过程-1
• 按照电源电路部分电 阻电容的焊接方法， 焊接电容C10->C5->C4>C9->C8->C7 • 焊接顺序，按照上面 的顺序逐个焊接 • 焊接要保证焊接质量， 是焊点有光泽，没有 毛刺
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单片机的发展
1976年：Intel公司，MCS-48，8位，采用了单片结构， 即在一块芯片内含有8位CPU、定时/计数器、并行I/O 口、RAM和ROM等。主要用于工业领域。
1978年：Intel公司，MCS-51，8位，高性能单片机阶 段，这类单片机的应用范围较广，并在不断的改进和 发展。
1982年：Intel公司，MCS-96， 16位，寄存器阵列结 构，带有10位A/D转换器和高速输入/输出部件等。
1990年：ARM公司，ARM，32位，微控制器的全面 大发展。
MCS-51单片机的特点
1. 8位字长 2. 64K的ROM+64K的RAM存储空间 3. 2级优先级、5个中断源 4. 2个16位定时/计数器 5. 1个全双工的串行口 6. 4个8位并行口 7. 1个布尔处理机 8. 片内时钟发生器 9. 片内128字节RAM
程序存储器 数据存储器 专用寄存器
补充2：总线 总线就是数据传输的公共通道
数据总线——传送内容 地址总线——传送地点 控制总线——如何传送
（CPU负责管理总线）
补充3：寻址 是指CPU在执行指令时寻找操作数或操作数
地址
（找“数”，数放在存储器中，存储器是有地址编号的。 寻址=寻找数据的地址）
*RLDL
SCON
SBUF
PCON
名称
累加器 B寄存器 程序状态字 堆栈指针 数据指针（包括DPH和DPL） I/O口0 I/O口1 I/O口2 I/O口3 中断优先级控制 中断允许控制 定时器/计数器工作方式控制 定时器/计数器控制 定时器/计数器2控制 定时器/计数器0定时常数（高位字节） 定时器/计数器0定时常数（低位字节） 定时器/计数器1定时常数（高位字节） 定时器/计数器1定时常数（低位字节） 定时器/计数器2定时常数（高位字节） 定时器/计数器2定时常数（低位字节） 定时器/计数器2自动再装载（高位字节） 定时器/计数器2自动再装载（低位字节） 串行口控制 串行数据接收、发送缓冲器 电源控制
什么叫“单片机”
将计算机的基本部件集成在一块芯片上。Biblioteka 输运算器输
入
控制器
出
接
接
口
口
存储器
片内含有CPU、ROM、RAM、中断控制、系统时钟及总线、 并行I/O、串行I/O、定时器/计数器等。
单片机的特点
特点：小
体积小、重量轻、功耗小、 性能“小”、可靠性高
全
具有很多常用的接口部件：如定时器、串行口、 并行输入输出、模数转换，PWM、WDT、I2C、 CAN、USB、RTC、等。 单片机也称：微控制器
地址
0E0H 0F0H 0D0H 81H 83H和82H 80H 90H 0A0H 0B0H 0B8H 0A8H 89H 88H 0C8H 8CH 8AH 8DH 8BH 0CDH 0CCH 0CBH 0CAH 98H 99H 87H
结构框图
CPU
CPU由控制器和运算器组成 控制器：控制计算机系统操作的部件 运算器：由累加器、
暂存器、程序状态字 寄存器等组成。 主要实现，算数运算 和逻辑运算。
时钟电路
•是一个振荡器
•给计算机 提供工作节拍
MOV A,#1 ADD A,#2 MOV 30H,A
74 01 24 02 F5 30
. . . . 0FH 0EH 0DH 0CH 0BH 0AH 09H 08H 07H 06H 05H 04H 03H 02H 01H 00H
标示符
专 ACC B
用 PSW
寄 SP DPTR
存 器
P0 P1 P2
P3
IP
IE
TMOD
TCON
*T2CON
TH0 TL0 TH1 TL1 *TH2 *TL2 *RLDH
MCS-51单片机的类型和命名
按程序存储器类型划分：
无ROM、掩模ROM、PROM、EPROM OTP、FlashROM
按程序存储器类型划分： 1. 无ROM：80XX 2. 掩模ROM、PROM：83XX 3. EPROM：87XX 4. OTP：97XX 5. FlashROM：89XX
存储空间
CPU能寻址的最大地址范围
（通常以字节为单位，存储空间≠存储器）
MCS-51单片机的存储空间
内部数据存储器
工作寄存器区
位寻址区
单元地址
2FH 2EH
. . . . .21H 20H
位地址
7FH 7EH 7DH 7CH 7BH 7AH 79H 78H 77H 76H 75H 74H 73H 72H 71H 70H
MCS—51系列
单片机原理与应用
李宝华 2009年9月
参考书
1、金磐石《INTEL51系列单片微型机应用详解》 电子工业出版社，1992
2、孙涵芳《MCS-51系列单片机原理与应用》 北京航空航天大学出版社 1988年版。
3、李林功《单片机原理与应用》 机械工业出版社 2008
第一章 绪论
1. 什么叫“单片机” 2. 单片机的特点 3. 单片机的发展 4. MCS-51单片机的特征 5. MCS-51单片机的类型和命名 6. 单片机的应用领域
单片机的应用领域
自动控制 智能仪器仪表 数据采集 计算机外设 家用电器 军事
单片机地位
（单片机能包打天下吗？）
单片机的发展问题 （51很快就被淘汰吗？）
单片机与嵌入式系统问题
（单片机属不属于嵌入式系统？）
第二章 MCS-51单片机的系统组成
1. MCS-51单片机的基本结构 2. CPU 3. 时钟电路 4. 复位电路 5. 存储空间 6. 基本输入输出 7. 中断系统
0000 74 0001 01 0002 24 0003 02 0004 F5 0005 30 0006 …
…
时钟电路
MOVX A,@DPTR E0H
时钟电路
C：30pf X：2~12Mhz
0~12Mhz
外部时钟接法
HMOS
CMOS
复位电路
计算机在启动时，其各个部件要处于一个 给定的初始状态。
产生复位脉冲的电路
VRST
VCC
VRST
vt
C 10u
RST
t
R 10K
t
复 位 之 后 的 状 态
存储空间
补充1：存储器
保存“数据”的单元电路
随机存储器（RAM） 只读存储器（ROM）
非易失存储器 （ROM,PROM,EPROM,OTP,EEROM,FLASH）
在单片机中有