51单片机原理及应用
51单片机计数器原理
51单片机计数器原理计数器是数字电路中常用的组合逻辑器件，用于实现对输入信号的计数功能。
在电子技术领域中，51单片机计数器是一种常见的计数器，广泛应用于各种电子设备中。
本文将介绍51单片机计数器的原理及其工作方式。
一、51单片机概述51单片机是一种经典的单片机型号，是应用最广泛的8位单片机之一。
它由Intel公司在20世纪80年代中期推出，采用Harvard结构，具有低功耗、高性能和丰富的外设接口等特点。
51单片机内部包含CPU核心、存储器、计时器和I/O端口等多个模块。
二、计数器的基本原理计数器用于对输入信号的频率或脉冲进行计数。
它采用二进制计数的方式，通过变换二进制数的状态来实现计数功能。
在计数器中，使用触发器来存储并改变二进制计数器的状态。
三、51单片机计数器的工作原理51单片机的计数器由功能寄存器和计数器组成。
功能寄存器用于设置计数器的工作模式、计数方向和计数初值等参数。
而计数器则用于记录已经计数的次数。
1. 时钟源选择在51单片机中，计数器可以使用外部时钟源或内部时钟源作为计数时钟。
通过设置功能寄存器中的位来选择时钟源。
2. 计数方向设置计数器可以选择向上计数还是向下计数。
通过设置功能寄存器中的位来选择计数方向。
3. 计数初值设置计数器的初始值可以通过将特定的值写入计数器寄存器来设置。
初始计数值可以是任何二进制数值。
4. 溢出和中断当计数器溢出时，会触发一个中断。
在51单片机中，可以通过设置中断控制位来选择是否启用溢出中断，并通过中断服务程序进行处理。
四、计数器的应用51单片机计数器在各种电子设备中有广泛的应用。
以下是几个常见的应用场景：1. 频率计数将计数器连接到需要测量频率的信号上，通过记录计数器溢出的次数，可以计算出输入信号的频率。
2. 脉冲计数计数器可以用于对脉冲信号的个数进行计数。
通过记录计数器溢出的次数以及最后一次溢出前的计数值，可以得到脉冲信号的总数。
3. 时钟分频计数器可以被用作时钟信号的分频器。
51单片机的组成
51单片机的组成51单片机是一种广泛应用的微控制器，具有高性能、低功耗、易于编程等优点，被广泛应用于家电、汽车、医疗、工业等领域。
本文将从51单片机的组成、原理、应用等方面进行详细介绍。
一、51单片机的组成51单片机的主要组成部分包括CPU、存储器、输入输出端口、定时器计数器、串行通信接口等。
1.CPU51单片机的CPU是一种基于哈佛结构的8位微处理器，具有高速运算能力和低功耗特性。
其主要特点包括：（1）采用单周期指令执行，每条指令只需要1个时钟周期即可完成；（2）支持指令集丰富，包括算术运算、逻辑运算、移位运算、比较运算等；（3）具有多种寻址方式，包括直接寻址、间接寻址、寄存器寻址等；（4）支持中断机制，可以实现多任务处理。
2.存储器51单片机的存储器包括程序存储器和数据存储器。
其中程序存储器用于存储程序代码，数据存储器用于存储变量、常量等数据。
具体包括：（1）程序存储器：51单片机的程序存储器采用闪存技术，容量可达64KB。
程序存储器的地址空间为0000H~FFFFH，其中0000H~3FFFH 为ROM存储器，用于存储程序代码；4000H~FFFFH为EPROM存储器，用于存储程序代码和数据。
（2）数据存储器：51单片机的数据存储器包括RAM和SFR。
其中RAM用于存储变量、常量等数据，容量为128B~4KB不等；SFR用于存储特殊功能寄存器，包括控制寄存器、状态寄存器、数据寄存器等。
3.输入输出端口51单片机的输入输出端口包括I/O口和特殊功能口。
其中I/O口用于连接外部设备，可以实现数据输入输出、控制信号输出等功能；特殊功能口用于连接定时器计数器、串行通信接口等外设，可以实现定时计数、串行通信等功能。
4.定时器计数器51单片机的定时器计数器包括两个定时器和一个计数器。
其中定时器用于实现定时计数功能，可以设置定时时间、定时模式等参数；计数器用于计数输入脉冲，可以实现频率计数、脉冲宽度测量等功能。
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。
51单片机原理介绍
51单片机原理介绍以前的计算机系统需要大量的芯片和电路来实现各种功能，而现在的单片机技术使得整个计算机系统可以集成到一个芯片上。
51单片机是一种非常常见和广泛应用的单片机，它在各种电子设备中发挥着重要的作用。
本文将详细介绍51单片机的原理。
1. 51单片机概述51单片机是由Intel公司推出的一种8位单片机系列，其内部包含了处理器核心、存储器、输入输出接口等多种功能。
它采用哈弗曼体系结构，具有高性能、低功耗、易于开发和应用等优点，被广泛应用于各种嵌入式系统和电子设备中。
2. 51单片机的内部结构51单片机的内部结构主要由中央处理器、存储器、输入输出端口和定时器等几个主要部分组成。
中央处理器是51单片机的核心，它执行程序指令并完成各种计算任务。
存储器用于存储程序指令和数据，其中ROM（只读存储器）用于存储程序代码，RAM（随机存储器）用于存储数据。
输入输出端口用于与外部设备进行数据交互，例如控制LED灯、驱动电机等。
定时器用于控制任务的执行时间，实现各种定时功能。
3. 51单片机的工作原理在51单片机的工作过程中，首先将程序代码和数据存储到内存中，然后由中央处理器逐条执行程序指令，并根据需要从存储器中读取或写入数据。
中央处理器执行指令时，会根据指令的类型进行相应的运算和控制操作，例如算术运算、逻辑运算、循环控制等。
同时，中央处理器还可以通过输入输出端口与外部设备进行数据交互，实现各种功能。
4. 51单片机的应用领域由于51单片机具有性能稳定、成本低廉、易于开发等优点，它在各种电子设备中得到广泛应用。
例如在家电控制领域，51单片机可以用于控制空调、洗衣机、电视等设备；在工业自动化领域，51单片机可以用于控制机器人、生产线等设备；在信息通信领域，51单片机可以用于控制手机、电子支付设备等。
5. 51单片机的发展趋势随着科技的不断进步，单片机技术也在不断演进和改进。
当前，51单片机已经发展到了第四代，性能和功能进一步提升，并且加入了更多的外设接口和通信接口，例如USB接口、以太网接口等。
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。
单片机原理及应用c51编程课后答案
单片机原理及应用c51编程课后答案【篇一：单片机原理及应用课后习题答案__张兰红】兰红9第 1 章微型计算机的基本概念1.1 微型计算机由哪几部分组成？每一部分各起何作用？解：微型计算机由微处理器芯片、存储器芯片、输入／输出接口电路芯片与总线组成。
微处理器是微型计算机的核心，它通常包括 3 个基本部分：①算术逻辑部件alu(arithmeticlogic unit)，对传送到微处理器的数据进行算术运算或逻辑运算的电路，如执行加法、减法运算，逻辑与、逻辑或运算等。
②工作寄存器组，用来存放操作数及运算的中间结果等。
③控制部件，包括时钟电路和控制电路，时钟电路产生时钟脉冲，用于计算机各部分电路的同步定时；控制电路产生完成各种操作所需的控制信号。
存储器是微型计算机的重要组成部分，计算机有了存储器才具备记忆功能。
i／o 接口是沟通 cpu 与外部设备的不可缺少的重要部件。
外部设备种类繁多，其运行速度、数据形式、电平等各不相同，常常与 cpu 不一致，所以要用 i／o 接口作桥梁，起到信息转换与协调的作用。
总线是在微型计算机各芯片之间或芯片内部各部件之间传输信息的一组公共通信线。
1.2 什么是 cpu？什么是主机？解：由于运算器、控制器是计算机处理信息的关键部件，所以常将它们合称为中央处理单元 cpu（central processing unit，简称 cpu）。
通常把运算器、控制器、存储器这三部分称为计算机的主机。
1.3 何谓计算机系统？何谓单板机？何谓单片机？解：计算机与外围设备、电源、系统软件一起构成应用系统，称为计算机系统。
在一块印刷电路板上，集成了中央处理单元cpu、只读存储器rom、随机存取存储器 ram、 i/o 接口、定时器/计数器、中断系统等功能部件，构成一台完整的微型计算机，称为单板机。
在一块半导体芯片上，集成了中央处理单元cpu、只读存储器rom、随机存取存储器 ram、 i/o 接口、定时器/计数器、中断系统等功能部件，构成一台完整的微型计算机，称为单片机。
51单片机的原理
51单片机的原理单片机是一种集成电路，具有处理和控制功能。
其中，51单片机指的是使用Intel公司推出的8051架构的单片机。
本文将介绍51单片机的原理，包括其结构、工作原理和应用。
一、51单片机的结构51单片机由四个主要部分组成：中央处理器（CPU）、存储器、输入输出（I/O）接口以及计时/计数器。
1. 中央处理器（CPU）：中央处理器是51单片机的核心部分，可以执行各种指令并进行数据处理。
它包括一个减法累加器（ACC）、程序计数器（PC）和指令寄存器（IR）等。
2. 存储器：51单片机有两种类型的存储器，包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
RAM用于存储临时数据和变量，ROM用于存储程序代码。
3. 输入输出（I/O）接口：用于与外部设备进行通信，包括输入和输出端口。
其中，输入端口用于接收外部数据，输出端口用于向外部设备发送数据。
4. 计时/计数器：用于计时和计数操作。
它可以提供精确的时间基准，并支持各种计数应用。
二、51单片机的工作原理51单片机采用哈佛架构，即程序存储器和数据存储器分开，分别使用不同的总线进行传输。
1. 程序存储器和指令执行：程序存储器用于存储程序代码，当51单片机启动时，程序计数器（PC）从程序存储器中读取指令，并将其送往指令寄存器（IR）。
指令寄存器将指令传送给CPU进行执行。
2. 数据存储器和数据处理：数据存储器用于存储数据。
中央处理器（CPU）从数据存储器中读取数据，并进行相应的数据处理操作，如加减乘除等。
处理后的结果可以存储回数据存储器或发送给外部设备。
3. 输入输出控制：通过输入输出（I/O）接口，51单片机可以与外部设备进行数据交换。
输入端口接收来自外部设备的数据，输出端口发送数据给外部设备。
4. 中断处理：51单片机支持中断功能，可以在特定条件下中断当前程序的执行，执行相应的中断处理程序。
这对实时应用和响应外部事件非常重要。
三、51单片机的应用由于其功能强大和灵活性，51单片机被广泛应用于各个领域，包括嵌入式系统、家用电器、通信设备和汽车电子等。
mcs-51单片机原理及应用教程
mcs-51单片机原理及应用教程MCS-51单片机是一种用于嵌入式系统的微处理器，它广泛应用于各种电子设备中。
本教程将介绍MCS-51单片机的原理和应用。
在接下来的内容中，我们将从基本概念开始，逐步深入了解MCS-51单片机的工作原理和常见应用。
1. 概述MCS-51单片机是由Intel公司于20世纪80年代推出的一种8位微处理器。
它包括中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出(I/O)接口和定时器等功能模块，可以完成各种数据处理和控制任务。
2. 架构和指令集MCS-51单片机采用哈佛架构，即指令存储器和数据存储器分开存储的结构。
它的指令集包括基本指令、算术指令、逻辑指令和控制指令等，可以完成各种数据操作和控制流程。
3. 存储器和寄存器MCS-51单片机具有内部存储器和外部扩展存储器。
内部存储器包括程序存储器和数据存储器，用于存储指令和数据。
此外，MCS-51单片机还包括多个特殊功能寄存器，用于存储控制和状态信息。
4. 输入/输出(I/O)MCS-51单片机具有多个I/O口，用于连接外部设备。
通过配置I/O口的输入和输出模式，可以实现与外界的数据交换和控制。
5. 中断和定时器MCS-51单片机支持中断功能，可以在特定条件下中断正在执行的程序，并转向处理中断程序。
此外，MCS-51单片机还包含多个定时器/计数器，用于生成精确的时间控制和测量。
6. 应用领域MCS-51单片机广泛应用于各种嵌入式系统中，包括家电、通信设备、汽车电子和工业控制等。
它的低成本、低功耗和高可靠性使其成为许多应用场景的首选。
综上所述，MCS-51单片机是一种功能强大的嵌入式微处理器，具有丰富的功能和广泛的应用领域。
通过学习MCS-51单片机的原理和应用，我们可以更好地理解和应用该技术，为嵌入式系统的开发和设计提供支持。
51单片机计数器原理
51单片机计数器原理51单片机计数器是一种常用的计数器，可以在嵌入式系统中实现多种功能。
本文将介绍51单片机计数器的原理及其应用。
一、计数器的原理计数器是一种能够进行数字计数的电路。
它包括一个或多个触发器、逻辑门和时钟信号。
计数器接收时钟信号作为输入，每次接收到时钟信号时，计数器的值增加或减少一个固定值。
计数器的值可以在特定条件下重置为初始值。
计数器可以用于计算事件的发生次数、测量时间间隔或者进行时序控制。
51单片机中的计数器是由几个触发器（T）、逻辑门和时钟信号（的分频输出）组成的。
其中，计数器的位数取决于使用的触发器数量。
常见的有8位计数器（8T）和16位计数器（16T）。
除了计数值，计数器还可以具备其他功能，如使能控制、复位功能和输出控制等。
二、51单片机计数器的工作原理51单片机中的计数器可以通过计数器/定时器模块（Timer）来实现。
单片机内部的定时器模块包含至少一个计数器，可以根据需要进行配置。
定时器模块由控制位、计数器和寄存器组成。
控制位用于设置计数器的功能和模式，如选择计数或定时模式、选择时钟源、使能控制等。
计数器用于进行计数操作，并将计数值存储在寄存器中。
寄存器用于存储计数值、控制位设置和其他参数。
单片机的时钟信号用于驱动计数器的计数操作。
时钟信号可以来自内部时钟源或外部时钟源。
通过设置控制位和时钟源，可以调整计数器的工作时间和速度。
三、51单片机计数器的应用1. 计时功能51单片机计数器可以应用于计时功能。
通过设置计数器的工作模式和计数值，可以实现精确的计时操作。
计数器可以接收外部时钟信号或内部时钟源，以确定计时的精度。
2. 频率测量计数器还可以用于测量频率。
通过计数器统计的时钟脉冲数，可以计算出输入信号的频率。
通过设定计数值和计时模式，可以提高测量的准确度。
3. 脉冲宽度测量计数器可以用于测量脉冲宽度。
通过设置计数器的计数模式和计数值，可以精确地测量输入计时脉冲的宽度。
4. 时序控制计数器还可以应用于时序控制。
单片机原理及应用(C51编程)
C51语言继承了标准C语言的语法和结构，同时针对单片机的 特性进行了一些扩展和优化。
03
C51语言支持结构化编程、模块化设计和可重用性，使得程序 更加清晰、易于维护和调试。
C51编程的基本语法
变量声明
C51语言支持多种类型的变量声明，包括整 型、浮点型、字符型等。
条件语句
使用if、else if、else等关键字实现条件判断 和选择执行。
位域
用于表示二进制位，可以用来存储状 态信息或控制位。
C51编程的运算符与表达式
算术运算符
包括加、减、乘、除等基本算术运算。
逻辑运算符
包括与、或、非等逻辑运算，用于实现条 件判断。
位运算符
赋值ห้องสมุดไป่ตู้算符
包括位与、位或、位异或等位运算，可以 用于控制硬件位操作。
包括赋值、自增、自减等赋值运算，用于 修改变量值。
02
单片机具有强大的控制功能，能够实现各种数字信号处理和控制，广泛应用于 工业自动化控制、智能家居、智能仪表等领域。
03
单片机编程语言主要有汇编语言和C语言，其中C语言编程具有易学易用、可读 性强、可移植性好等优点，被广泛应用于单片机开发。
单片机的应用领域
工业自动化控制
01
单片机能够实现各种传感器数据的采集、处理和控制，广泛应
延时函数
在程序中实现一个延时函数，用于控制LED灯的闪烁频率。
按键输入的实现
硬件连接
将按键的一端连接到单片机的某个I/O口，另一端 接地。
编程实现
使用C51编程语言，通过检测I/O口的电平变化来 判断按键是否被按下。
去抖动
为了消除按键抖动对程序的影响，可以在程序中 实现去抖动算法。
51单片机工作原理
51单片机工作原理51单片机是一种常见的微控制器，广泛应用于各种电子设备中。
它的工作原理是如何的呢？本文将从内部结构、工作模式和应用实例等方面来详细介绍。
首先，我们来看一下51单片机的内部结构。
51单片机内部包含CPU、RAM、ROM、I/O口、定时器/计数器、串行通信控制器等部件。
其中，CPU是整个单片机的核心，负责执行指令和控制整个系统的运行；RAM用于临时存储数据；ROM则存储程序代码和常量数据；I/O口用于与外部设备进行数据交换；定时器/计数器可以产生精确的时间延时；串行通信控制器则用于实现串行数据通信。
这些部件协同工作，构成了51单片机的内部结构。
其次，我们来了解一下51单片机的工作模式。
51单片机有多种工作模式，包括单片机工作模式、定时器工作模式、串口工作模式等。
在单片机工作模式下，CPU按照程序顺序执行指令，完成各种功能；在定时器工作模式下，定时器可以产生精确的时间延时，用于控制各种时间相关的功能；在串口工作模式下，单片机可以与外部设备进行串行数据通信。
这些工作模式的灵活应用，使得51单片机可以适应各种不同的应用场景。
最后，我们来看一下51单片机的应用实例。
51单片机广泛应用于各种电子设备中，比如家用电器、工业控制、汽车电子等领域。
在家用电器中，51单片机可以用于控制空调、洗衣机、微波炉等设备；在工业控制中，51单片机可以用于控制生产线、机器人、自动化设备等；在汽车电子中，51单片机可以用于控制发动机、车载娱乐系统、车身电子系统等。
这些应用实例充分展示了51单片机在各个领域的重要作用。
总的来说，51单片机是一种功能强大、应用广泛的微控制器，其内部结构复杂，工作模式多样，应用实例丰富。
通过本文的介绍，相信读者对51单片机的工作原理有了更深入的了解，希望本文能对大家有所帮助。
51单片机的原理及应用
51单片机的原理及应用一、51单片机的简介•51单片机是一种微处理器，也被称为8051单片机，广泛应用于嵌入式系统、工业控制、通信等领域。
•它是一种8位的单片机，由Intel公司于1981年推出，至今已经有近40年的历史。
•51单片机具有低功耗、成本低廉、易于编程和扩展等特点，因此备受开发者的青睐。
二、51单片机的原理•51单片机的核心是集成的8位微控制器，具有存储器、计算器、定时器、中断控制器等功能模块。
•51单片机采用哈佛结构，即数据存储和指令存储分开的架构。
•51单片机的指令集丰富，包括许多常见的操作符和指令，例如逻辑操作、算术运算、位操作等。
•51单片机还支持多种通信接口，如串口、SPI、I2C等，便于与外部设备进行数据交互。
三、51单片机的应用领域1. 嵌入式系统•51单片机广泛应用于嵌入式系统中，例如家庭电器、智能家居、安防系统等。
•由于51单片机具有低功耗和强大的计算能力，能够满足各种嵌入式应用的要求。
2. 工业控制•51单片机在工业自动化领域也有广泛的应用，例如工厂生产线的控制、温度控制等。
•51单片机的高效性能和可靠性能够满足工业控制系统的需求。
3. 通信•51单片机还可应用于通信领域，例如手机、无线模块等的控制。
•通过与通信模块的配合，51单片机能够实现数据传输、数据处理等功能。
4. 教育领域•由于51单片机易于编程和学习，它在教育领域被广泛应用于电子课堂、实验室等环境中。
•通过使用51单片机，学生能够了解计算机体系结构、编程技巧等基础知识。
四、51单片机的开发工具•51单片机的开发通常使用Keil C51或SDCC等集成开发环境。
•这些开发工具提供了丰富的调试功能和代码编译功能，可以帮助开发者快速开发应用程序。
•开发者还可以使用Protues等仿真软件进行单片机的模拟和调试。
五、51单片机的学习资源•学习51单片机的初学者可以通过官方文档、论坛、在线教程等途径获取学习资料与交流经验。
51单片机原理与应用
51单片机原理与应用51单片机是一种常用的单片机，其原理和应用十分广泛。
本文将从原理、结构、工作原理、应用领域等方面进行介绍。
一、原理和结构51单片机是指Intel公司推出的一种8位单片机，其核心是8051系列的芯片。
它具有高度集成、低功耗、易于编程等特点。
51单片机的结构包括中央处理器、存储器、输入输出端口、定时器计数器、串行通信接口等部分。
其中，中央处理器是51单片机的核心，负责执行各种指令和控制整个系统的运行。
二、工作原理51单片机的工作原理是通过执行存储在存储器中的指令来完成各种功能。
它通过中央处理器获取指令，然后根据指令的要求进行相应的操作。
51单片机的指令由操作码和操作数组成，操作码表示要执行的操作，操作数表示操作的对象。
通过不同的指令和操作数的组合，可以实现各种功能，如输入输出控制、定时器计数、串行通信等。
三、应用领域由于51单片机具有体积小、功耗低、成本低等优势，因此在各个领域都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：1. 嵌入式系统：51单片机可以用于控制各种嵌入式系统，如家电、智能家居、机器人等。
通过编程控制，可以实现各种功能，如温度控制、灯光控制、运动控制等。
2. 工业自动化：51单片机可以用于工业控制系统，如自动化生产线、仪器仪表等。
通过与传感器、执行器等设备的连接，可以实现对生产过程的监控与控制。
3. 通信设备：51单片机可以用于各种通信设备，如无线模块、蓝牙模块等。
通过与通信模块的配合，可以实现无线通信、数据传输等功能。
4. 汽车电子：51单片机可以用于汽车电子控制系统，如发动机控制单元、车身电子控制单元等。
通过编程控制，可以实现对汽车各个系统的监控与控制。
5. 教育领域：由于51单片机易于学习和应用，因此在教育领域也有广泛的应用。
学生可以通过实践操作，了解单片机的工作原理和应用，提高动手能力和创新思维。
51单片机是一种应用广泛的单片机，它具有高度集成、低功耗、易于编程等特点。
单片机原理及应用习题答案
2.6 8051如何确定和改变当前工作寄存器组？
答案：状态寄存器PSW中RS1,RS0两位进行寄存器组选择， 0 0 组0（00H-07H） 0 1 组1（08H-0FH） 1 0 组2（10H-17H） 1 1 组3（18H-1FH）
2.7 MCS-51单片机的程序存储器中0000H、0003H、000BH、 0013H、001BH和0023H这几个地址具有什么特殊的功能？ 答案：0000H：单片机复位后，PC＝0000H，程序从0000H开 始执行
2.1 MCS-51单片机内部包含那些主要逻辑功能部件？各个功能部件的最
主要的功能是什么？
答案：MCS-51单片机内部主要包括以下几个部分：
1．一个8位微处理器CPU
MCS-51单片机中有一个8位的CPU，包括运算器和控制器两个部分，
并且增加了面向控制的处理功能，不仅可以处理字节数据还可以进行位变
量的处理，如位处理、查表、状态检测、中断处理等。
2.什么是指令系统？MCS-51单片机共有多少种指令？ 答案：CPU所能执行的各种指令的集合称为指令系统。MCS-51系列单片机
的指令系统是一种简明易掌握、效率较高的指令系统。在MCS-51系列 单片机的指令系统中共使用了7种寻址方式、42种助记符，这些助记符 与寻址方式组合起来，共形成111条指令，完成数据传送、算术运算、 逻辑运算、控制转移以及位操作等方面的工作。
控制总线随时掌握各种部件的状态，并根据需要向有关部件发出命 令。 其中地址总线和数据总线，以及控制总线和IO都有部分功能上的重叠， 也就是有些口线既是地址总线也是数据总线，而有些控制总线也是IO。
2.4 MCS-51单片机存储器的组织结构是怎样的？ 答案：MCS－51单片机的存储器采用的是哈佛（Harvard）结构，即 程序存储器和数据存储器分开编址，在空间上是各自独立的，两种存储 器有自己的寻址方式和寻址空间。
MCS51单片机原理及应用 实验报告
单片机原理与应用实验报告学校：合肥工业大学姓名：吕增威学号：班级：计算机科学与技术08-03班目录前言 ------------------------3 第一章 MC51 单片机原理及应用软件实验实验1：系统认识实验--------------------6实验6：数据排序实验（验证性）---------- 11第二章 MC51 单片机原理及应用硬件实验实验1：广告灯实验----------------------15实验2：P1 口实验（验证性）-------------21实验16：串口转并口实验 ----------------32 实验心得与体会---------------37前言一．单片机原理实验的任务单片机原理实验是单片机原理及应用课程的一部分，它的任务是：1.通过实验进一步了解和掌握单片机原理的基本概念、单片机应用系统的硬件设计及调试方法。
2.学习和掌握单片机应用系统程序设计技术。
3.提高应用计算机的能力及水平，提高逻辑动手能力。
二．实验设备单片机实验所使用的设备由计算机、单片机实验开发系统（，其中计算机是软件开发平台，主要完成程序编辑、编译、下载程序等任务；单片机实验开发系统是硬件开发平台，是基于51/196 单片机的扩展实验系统。
计算机和单片机实验开发系统之间是通过RS232 串行接口进行通信的。
单片机实验开发系统配有开关电源、单片机、晶振、存储器、可编程并行接口芯片、键盘显示控制芯片、24 键键盘、六位LED 数码管显示、A/D 及D/A 转换芯片、简单输出口2个、简单输入口1 个、逻辑电平输入开关、发光二极管显示电路，并配有小直流电机、步进电机、继电器、音响等驱动电路。
在计算机软件的控制下可完成单片机基本实验及综合3设计性实验项目。
所有的MCS51 单片机原理及应用课程实验都是在这套实验系统上完成的。
Keil与Proteus的联合使用: Keil C51 6.02的使用:1.打开Keil,新建一个程序文件(File--New),在上面输入要调试的程序,保存为*.asm格式;2.新建一个工程(project--Newproject),保存，在CPU选项了选择Atmel--AT89C51,点击确定，在弹出的选项框中选择“否”。
单片机原理与应用及C51程序设计(第二版)课后答案
第一章1.给出下列有符号数的原码、反码和补码(假设计算机字长为8位)。
+45 -89 -6 +112答：【+45】原=00101101，【+45】反=00101101，【+45】补=00101101【-89】原=11011001，【-89】反=10100110，【-89】补=10100111【-6】原=10000110，【-6】反=11111001，【-6】补=11111010【+112】原=01110000，【+45】反=01110000，【+45】补=011100002. 指明下列字符在计算机内部的表示形式。
AsENdfJFmdsv120答:41H 73H 45H 4EH 64H 66H 4AH 46H 6DH 64H 73H 76H 31H 32H 30H3.什么是单片机？答：单片机是把微型计算机中的微处理器、存储器、I/O接口、定时器/计数器、串行接口、中断系统等电路集成到一个集成电路芯片上形成的微型计算机。
因而被称为单片微型计算机，简称为单片机。
4. 单片机的主要特点是什么？答：主要特点如下：1) 在存储器结构上，单片机的存储器采用哈佛(Harvard)结构2) 在芯片引脚上，大部分采用分时复用技术3) 在内部资源访问上，采用特殊功能寄存器(SFR)的形式4) 在指令系统上，采用面向控制的指令系统5) 内部一般都集成一个全双工的串行接口6) 单片机有很强的外部扩展能力5. 指明单片机的主要应用领域。
答：单机应用：1) 工业自动化控制；2) 智能仪器仪表；3) 计算机外部设备和智能接口；4) 家用电器多机应用：功能弥散系统、并行多机处理系统和局部网络系统。
第二章1. MCS-51单片机由哪几个部分组成？答：MCS-51单片机主要由以下部分组成的：时钟电路、中央处理器(CPU)、存储器系统(RAM和ROM)、定时/计数器、并行接口、串行接口、中断系统及一些特殊功能寄存器(SFR)。
2. MCS-51的标志寄存器有多少位，各位的含义是什么？答：MCS-51的标志寄存器PSW有8位；D D D D D D D D含义如下：C(PSW.7)：进位或借位标志位。
MCS51单片机原理及嵌入式系统应用课程设计
MCS51单片机原理及嵌入式系统应用课程设计介绍MCS51单片机是最为常见的嵌入式系统设计所使用的微控制器之一。
它是英特尔公司在20世纪80年代推出的，迄今为止已经发展成为了一款非常成熟的产品。
MCS51单片机以其稳定性、极低的功耗和易编程性获得了众多用户的青睐。
本文将介绍MCS51单片机的基本原理及其在嵌入式系统中的应用，并针对该单片机进行一项课程设计。
MCS51单片机的基本原理MCS51单片机采用Harvard结构，包含CPU、ROM、RAM、I/O等功能模块。
其中，CPU部分包含运算单元、控制单元和状态寄存器等模块，用于控制单片机的整体操作。
ROM模块是单片机的存储器，用于存放程序代码；RAM模块则用于存放程序中的变量、堆栈等信息。
I/O模块则用于和外部环境进行通讯，使单片机能够进行输入输出操作。
MCS51单片机的主频通常为12MHz，能够满足绝大多数嵌入式应用的要求。
与此同时，该单片机还支持多种外设接口，例如UART、SPI、I2C等，方便用户在设计过程中进行数据通讯。
MCS51单片机在嵌入式系统中的应用MCS51单片机被广泛应用于嵌入式系统领域，如智能家居、工控设备、汽车电子等。
其优点在于操作简单、体积小、功耗低、价格便宜等。
以下将介绍该单片机在智能家居领域中的应用。
智能家居的功能构成智能家居通常包含以下功能：环境监测、智能控制、安防监测、人机交互等。
MCS51单片机在智能家居中通常被用于实现智能控制功能和人机交互功能。
智能家居的智能控制智能家居的智能控制功能包括电力控制、温度控制、照明控制等。
MCS51单片机可以实现对这些设备的控制，从而实现对智能家居的远程控制。
该单片机还可以嵌入温度和湿度传感器，实现对环境的监测，并在出现异常情况时自动采取相应的措施。
智能家居的人机交互智能家居的人机交互主要包括语音识别、手势识别、液晶显示等。
MCS51单片机可以实现对这些功能的支持，从而使得智能家居的使用更加方便。
51单片机工作原理
51单片机工作原理
51单片机是一种常见的微控制器，属于时钟让一直计数的微处理器。
它由一组硬件电路和一组存储器单元组成，用于实现数据和控制的处理。
工作原理如下：
1. 时钟信号：51单片机需要提供一个稳定的时钟信号来控制其内部操作。
时钟信号一般由晶振电路提供，通过晶体振荡器产生。
时钟信号会周期性地触发单片机的指令执行。
2. 存储器单元：51单片机有片内存储器，包括程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）。
程序存储器用于存储程序指令，数据存储器用于存储数据和变量。
3. CPU：控制处理器单元（CPU）是51单片机的核心部分，负责执行指令和控制整个系统的操作。
它包含ALU（算术逻辑单元）、寄存器组和状态寄存器等。
4. 输入输出端口：51单片机具有多个输入输出端口，用于连接外部设备，如按键、LED、显示器等。
通过读取和写入这些端口，可以与外部设备进行数据交互。
5. 指令执行：51单片机从程序存储器中取出指令，然后按照指令的操作码执行相应的操作。
指令可以是算术运算、逻辑运算、数据传输等。
执行完一条指令后，单片机会自动执行下一条指令。
6. 中断：51单片机可以支持中断功能，当发生特定事件时，可以中断当前的程序执行，转去处理中断服务程序。
中断可以是外部中断，也可以是定时器中断等。
51单片机通过时钟信号的控制和指令的执行，实现了对数据和控制信号的处理，从而完成各种任务和功能。
它被广泛应用于嵌入式系统、智能设备等领域。
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ROM：常用于存放程序和需要长时间存放的数据，掉 电不丢失;
RAM：随时可读可写的存储器，掉电后数据立即丢失。
1、单片机的存储器结构
采用哈佛结构，存在4个物理上相互独立的存储器空间： 片内程序存储器 片外程序存储器
片内数据存储器
FFFFH
片外数据存储器
P1驱动器 P1.0-P1.7
P3驱动器 P3.0-P3.7
可对4位（半字节），8
中央处理器(CPU)
位（单字节）和16位（双 字节累）加数器据，进它行是操最作繁，忙数的8 据来位自特两殊个功暂能存寄器存。器，用A
表示，ALU的运算结果存
包含运算器和控制器两部分
在此处。
（1）8位的ALU：
8位寄存器，在乘除运算 时，用来存放另一个操作
控制管脚 RST/VPD
RST：
பைடு நூலகம்复位信号输入端，高电平有效。保持两个机器周期以上，并变
为低电平，单片机开始从0000地址执行，即可完成单片机复位。单
片机复位不改变片内RAM的值。 +5V
VPD:
备用电源。
10uF
RESET
控制管脚 PSEN
PSEN：
程序存储器允许输出信号端。在访问片外程序存储 器时，CPU控制该端输出负脉冲作为外部存储器的选通 信号，允许CPU读出EPROM中被选中单元中的指令码。 该管脚一般连程序存储器的选通信号端(OE)。
◆与现代的计算机相比，有许多不足，但它 的问世开创了计算机科学技术的新纪元，对 人类的生产和生活方式产生了巨大的影响 。
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。
指令存储器及指令译码器
由PC内容指定的ROM地址单元中取出的指令，经指 令寄存器送至指令译码器进行译码，进而CPU产生相应 的控制信号，执行指令所规定的操作。
振荡器及定时控制电路
MCS-51 片 内 有 振 荡 器 OSC ， 通 过 单 片 机 的 XTAL1,XTAL2连接片外的石英晶体及两个频率微调电容， 产生单片机工作所需要的基本时钟—节拍。
16位程序计数器-PC
由两个8位的计数器(PCL,PCH)组成，PC存储将要 执 行 的 下 一 条 指 令 的 地 址 ， 16 位 可 容 纳 的 最 大 数 值 为 65535, 为 64KB ， 因 此 ， MCS-51 可 寻 址 64KB 的 程 序 存 储器。改变PC内的值，就可改变程序执行的方向。
单板机
单板机的I/O设备简单，软件资源少， 使用不方便。主要用于早期微型计算机原 理的教学及简单的测控系统。
单板机
单片机
◆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。
单片机能做什么
工业控制
用于各种物理量的采集与控制。电流、电压、温度、液位、流量 等物理参数的采集和控制均可以利用单片机方便地实现。在这类 系统中，利用单片机作为系统控制器，可以根据被控对象的不同 特征采用不同的智能算法，实现期望的控制指标，从而提高生产 效率和产品质量。典型应用如电机转速控制、温度控制、自动生 产线等 。
§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。
特点是：片内面向测控系统外围电路增强， 使单片机可以方便灵活地用于复杂的自动测控 系统及设备。
控制管脚 EA/Vpp
EA： 外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入
端。程序存储器允许输出信号端 。当EA接高时，前 4KB或8KB程序在单片机内，当EA接地时，所有程序均 在外存储器。
Vpp:
对单片机内程序存储器编程时施加的高电平输入端。
§2-3 MCS-51单片机的存储器配置
计算机存储结构： 哈佛结构：程序存储与数据存储分开——单片机 冯.诺依曼结构：程序与数据存储在一起——通用计算
VSS 20
80C51/89C51
40 VCC 39 P0.0 38 P0.1 37 P0.2 36 P0.3 35 P0.4 34 P0.5 33 P0.6 32 P0.7 31 EA/VPP 30 ALE/PROG 29 PSEN 28 P2.7 27 P2.6 26 P2.5 25 P2.4 24 P2.3 23 P2.2 22 P2.1 21 P2.0
128B RAM
P0锁存器
P2锁存器 4KBROM
B寄存器 暂存器1 暂存器2
ACC SP
运算器
定指指
PSEN 时 令 令
ALE 控 译 寄
EA 制 码 存
RESET
器器
ALU 中断、串行口和定时器
PSW
P1锁存器
P3锁存器
程序地址 寄存器 缓冲器
PC增1 PC
DPTR
控制器
OSC
XTAL1 XTAL2
片外
片外
访问片内与片外 FFRFFAHM靠指令区分
入的信号。
XTAL2 XTAL1 内部振荡方式
外部振荡器
XTAL2
XTAL1 外部振荡方式
控制线 ALE/PROG
ALE： 地址锁存信号端，频率为晶体振荡器的1/6正脉冲信
号。当CPU访问片外扩展存储器时，该信号作为锁存低 8位地址的控制信号。 PROG：
当片内有EPROM时，该管脚提供编程写入时的编程 脉冲信号输入端。
﹡ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列； ﹡Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列；
MCS-51单片机结构原理
•§2-1 MCS-51单片机的组成 •§2-2 MCS-51单片机的引脚及其功能 •§2-3 MCS-51单片机的存储器配置 •§2-4 振荡器与时钟电路及CPU时序 •§2-5 并行I/O端口 •§2-6 MCS-51单片机基本工作系统的组成
（EDVAC-ELECTRONIC DISCRETE VARIABLE AUTOMATIC COMPUTER）
输入设备
存储器
输出设备
控制器
运算器
电子技术的发展，相继经 历了五个时代：
﹡电子管； ﹡晶体管； ﹡集成电路； ﹡大规模集成电路； ﹡超大规模集成电路。
1.2 单片机的发展概况
1.2.1 单片机的发展过程
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
什么是单片机 ◆单板机
将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和 简单的I/O设备（小键盘、LED显示器）等装 配在一块印刷电路板上，再配上监控程序（固 化在ROM中），就构成了一台单板微型计算 机（简称单板机）。
智能仪器仪表
提高了仪器仪表的使用功能和精度，使仪器仪表智能化，同 时还简化了仪器仪表的硬件结构。如各种智能电气测量仪表、智 能传感器等。
机电一体化产品
机电一体化产品是集机械技术、微电子技术、自动化技术和计算 机技术于一体，具有智能化特征的各种机电产品。单片机在机电 一体化产品的开发中可以发挥巨大的作用。典型产品如机器人、 数控机床、自动包装机、点钞机、医疗设备、打印机、传真机、 复印机等。
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 。
P3.0/ P3.1/
XT XT P3.2/I P3.3/I P3.4 P3.5
注：类 8 8 8 8 等
电源管脚
Vcc：电源端，为5V，允许电源有偏差； GND(VSS):地。
注：为了防止电源脉冲对单片机的影响，一般在 VCC和GND之间接上一个1uF的电容。
时钟电路管脚
XTAL1：芯片内部反相放大器输入端，使用外部振荡器时需接地。 XTAL2: 芯片内部反相放大器输出端，使用外部振荡时接振荡器输
6、定时/计数器 T/C(16位增量可编程） 它与CPU之间各自独立工作，当它计数满时向CPU中断
7、时钟电路 分为内部振荡器、外接振荡电路
8、中断系统 五源中断、两级优先，可编程进行控制
8051单片机 内部结构图
存储器
P0.0-P0.7
P2.0-P2.7 I/O接口
P0驱动器
P2驱动器
RAM地址 寄存器
8位数程，序并状存态放字一寄部存分器结，果。
（2）8位累加器ACC（A用）于：存放指令执行后的状
运算器
态信息，供程序查询和判
（3）8位寄存器B： 别。
布尔操作器
（4）8位程序状态寄存器PSW：
（5）布尔处理器：