51单片机结构-汪媛
51单片机的结构
51单片机的结构51单片机是指一种集成了中央处理器、存储器和各种输入输出接口的单片集成电路。
它由Intel公司于1980年推出，采用了Harvard架构，是一种典型的8位单片机，无论在学校教学还是工业控制领域都得到了广泛的应用。
一、内部结构51单片机的内部结构主要由中央处理器、存储器和输入输出接口组成。
1. 中央处理器51单片机的中央处理器包含一个8位的累加寄存器A、一个8位的B寄存器、一个16位的程序计数器PC以及各种控制寄存器。
其中累加寄存器A是数据处理的核心，用于存储运算的结果。
B寄存器可用作直接寻址时的源操作数或目的操作数。
2. 存储器51单片机的存储器主要分为程序存储器和数据存储器。
程序存储器用于存储程序的指令，通常采用只读存储器（ROM）的形式。
数据存储器用于存储程序中的数据，包括RAM和各种寄存器。
3. 输入输出接口51单片机的输入输出接口包括通用输入输出口（GPIO）、串行通信口（UART）、定时器/计数器等。
GPIO用于与外部器件进行数据交互，可用于输入和输出。
UART用于与其他设备进行串行通信，常用于与计算机进行通信。
定时器/计数器可用于计时和定时中断控制。
二、工作原理51单片机的工作原理可以简单概括为：接收指令、执行指令、更新PC。
1. 接收指令51单片机从程序存储器中读取指令，并将指令暂存在指令寄存器中。
指令寄存器会将指令的地址信息传递给地址寄存器，以便读取下一条指令。
2. 执行指令51单片机根据指令的类型和操作码，执行相应的操作。
这可能涉及到对寄存器或存储器的读取、写入、算术运算、逻辑运算等。
执行的结果通常会存储在累加寄存器A中。
3. 更新PC在执行完一条指令后，51单片机会自动更新程序计数器PC的值，使其指向下一条要执行的指令地址。
这样就能够实现程序的顺序执行。
三、应用领域51单片机广泛应用于各个领域，包括嵌入式系统、家电控制、汽车电子、工业自动化等。
1. 嵌入式系统51单片机作为一种低成本、低功耗、易于开发和集成的微处理器，被广泛应用于嵌入式系统中。
第1章51单片机结构-汪媛
4KB/8KB 程序存储器
128/256B 数据存储器
2/3个16位 定时/计数器
CPU 64KB 总线扩展控制
外部中断 控制
内部中断
可编程 并行I/O口
可编程 串行I/O口
P0 P1 P2 P3 串行输出 串行输入
图1-1 51系列单片机内部结构如图( 图中“/” 两边分别为基本型和增强型 )
第1章 MCS-51单片机结构 1.1.2 CPU
第1章 MCS-51单片机结构
1.2.1 程序储存器
程序存储器用来存放编制好的始终保留
的固定程序和表格常数。程序储存器以程序计
数器 PC 作为地址指针，通过16位地址总线，
可寻址的地址空间为64KB。
第1章 MCS-51单片机结构
在8051/8751/89C51 片内，分别内置最低地 址空间的4KB ROM/EPROM程序储存器（内部程序
地址
0000H 0003H 000BH
用途
复位操作后的程序入口 外部中断0服务程序入口 定时器0中断服务程序入口
0013H
001BH 0023H
外部中断1服务程序入口
定时器1中断服务程序入口 串行口中断服务程序入口
由于两入口地址之间的存储空间有限，因此在编程时，通 常在这些入口地址开始的两三个地址单元中，放入一条转移类
第1章 MCS-51单片机结构
内部数据存储器的地址分配
51系列单片机内部数据存储器地址范围为00～7FH。
第1章 MCS-51单片机结构 （1）地址 0～1FH的前32个单元称为寄存器区
•用途：① 作通用寄存器R0～R7。
② R0与R1可作间址寄存器使用。
使用时应注意：
● 32个单元的寄存器区分为四组，使用时只能选其中一
51单片机的基本结构
51单片机的基本结构51单片机是一种高性能、低功耗的微控制器，是嵌入式系统中常用的一种芯片。
它具有集成度高、易编程、可编程性强等特点，在各种电子设备中广泛应用，包括家电、工业控制、汽车电子、智能仪器等领域。
51单片机的基本结构主要包括CPU、存储器、输入输出端口、定时计数器和串口通信等部分。
1.CPU51单片机的CPU是其核心部分，负责执行指令、进行运算处理。
它通常采用哈佛结构，即指令和数据分开存储。
51单片机的CPU主要由ALU （算术逻辑单元）、寄存器组、指令寄存器、程序计数器等部分组成，能够完成基本的运算和控制功能。
2.存储器51单片机的存储器包括ROM（只读存储器）和RAM（随机存储器）。
ROM用于存储程序代码和常量数据，是只读的；RAM用于存储变量数据和临时结果，是可读写的。
在51单片机中，通常ROM用于存储程序代码和初始化数据，RAM用于存储运行时数据和临时结果。
3.输入输出端口51单片机的输入输出端口用于与外部设备进行数据交换。
它可以通过不同的接口与外部设备连接，比如并行口、串行口、通用输入输出口等。
通过输入输出端口，51单片机可以与外部设备进行数据传输和通信，实现各种功能。
4.定时计数器51单片机的定时计数器可以用于计时和计数，通常用于控制时序和频率。
在51单片机中，定时计数器可以生成各种定时中断，实现定时控制功能。
定时计数器可以根据需要设定不同的时钟源和计数模式，实现灵活的定时控制。
5.串口通信51单片机的串口通信功能可以用于与外部设备进行串行通信，比如与PC机、外围设备等进行数据传输。
串口通信包括串行口和UART（通用异步收发器），可以通过串行口进行双向数据传输。
串口通信在51单片机中广泛应用于各种通信设备和控制系统中。
总的来说，51单片机的基本结构包括CPU、存储器、输入输出端口、定时计数器和串口通信等部分，通过这些部分的组合和协作，可以实现各种功能和应用。
在实际应用中，设计人员可以根据需要对这些部分进行配置和扩展，实现更丰富的功能和性能要求。
简述51系列单片机的内部组成结构
简述51系列单片机的内部组成结构51系列单片机是一种广泛应用的单片机,是微控制器中的经典代表之一。
该系列单片机由中央处理器(CPU)、存储器、输入输出(I/O)接口、时钟和电源等部分组成。
以下是51系列单片机的内部组成结构的简要概述:1. CPU51系列单片机的CPU由一个4位二进制数组成的处理器核心组成,具有高速、低功耗、低延迟的特点。
CPU负责控制整个系统的运行,包括指令的执行、数据的读取和写入、程序的控制等。
2. 存储器51系列单片机的存储器分为外存储器和内存储器两种。
外存储器包括一个或多个随机存取存储器(RAM)和一个或多个只读存储器(ROM),RAM用于存储程序和数据,ROM用于存储固定的程序和数据。
内存储器是51系列单片机的核心存储器,包括一个数据存储器和一个指令存储器,数据存储器用于存储程序和数据,指令存储器用于存储程序的指令集。
3. 输入输出(I/O)接口51系列单片机的输入输出接口包括多个引脚,用于与外部设备进行通信。
输入接口用于接收外部设备的数据,输出接口用于将外部设备的数据发送出去。
I/O 接口的主要功能是控制外部设备的运行,包括读取、写入、控制等。
4. 时钟51系列单片机的时钟由一个时钟芯片组成,用于驱动系统的运行。
时钟芯片可以控制CPU和存储器的读写速度,控制I/O接口的响应速度等。
5. 电源51系列单片机的电源由一个电源芯片组成,用于提供系统的直流供电。
电源芯片可以控制电流的大小和流向,保证系统的稳定运行。
除了以上基本组成部分外,51系列单片机还具有其他一些重要的组成部分,如控制电路、中断控制器、寄存器等。
这些组成部分共同构成了一个完整的系统,使51系列单片机能够实现各种复杂的功能。
51系列单片机的内部组成结构非常复杂,包括多个重要的组成部分,能够实现各种复杂的功能。
深入了解51系列单片机的内部组成结构,有助于我们更好地理解和使用该系列单片机。
51系列单片机的内部组成结构
51系列单片机的内部组成结构51系列单片机是一种常用的微控制器，具有复杂的内部组成结构。
本文将以51系列单片机的内部组成结构为标题，进行详细介绍。
1. CPU核心51系列单片机的核心是一个8位的CPU，它负责执行指令和控制整个系统的运行。
CPU包括指令译码器、运算单元和控制单元等部分。
指令译码器负责将指令翻译成对应的操作码，运算单元负责执行算术和逻辑运算，控制单元负责控制各个部件的工作。
2. 存储器51系列单片机有多种存储器，包括ROM、RAM和EEPROM等。
ROM用于存放程序代码和常量数据，RAM用于存放变量和临时数据，EEPROM用于存放非易失性数据。
存储器的大小和类型可以根据需求进行选择和配置。
3. 输入输出端口51系列单片机具有多个输入输出端口，用于与外部设备进行数据交互。
通过编程，可以将某些端口设置为输入端口，用于接收外部信号；将某些端口设置为输出端口，用于控制外部设备。
输入输出端口的数量和功能也可以根据需求进行扩展和配置。
4. 定时器/计数器51系列单片机内置了多个定时器/计数器，用于实现精确的定时和计数功能。
通过编程，可以设置定时器的工作方式、计数范围和中断触发条件等。
定时器/计数器广泛应用于计时、脉冲生成、PWM 输出等场景。
5. 串行通信接口51系列单片机支持多种串行通信接口，包括UART、SPI和I2C等。
这些接口可以用于与其他设备进行数据传输和通信。
通过编程，可以设置通信参数、发送和接收数据等。
6. 中断系统51系列单片机内置了中断系统，用于处理外部中断和定时器中断等。
通过编程，可以设置中断的优先级、触发条件和中断服务程序等。
中断系统可以提高系统的响应速度和实时性。
7. 系统时钟51系列单片机需要一个稳定的时钟信号来驱动其内部运行。
时钟信号可以通过外部晶体振荡器或者外部时钟源提供。
时钟信号的频率决定了单片机的运行速度。
8. 电源管理51系列单片机需要一个稳定的电源来工作。
2024版图文51单片机超详细教程PPT(绝对值)
51单片机具有多个中断源，可以通过编程实现中断优先级管理、中断嵌 套等功能。中断服务程序可以放在程序存储器中的任何位置，通过中断 向量表进行跳转。
11
03
指令系统与汇编语言编程
2024/1/28
12
指令格式及寻址方式
指令格式
由操作码和操作数组成， 操作码指明操作性质，操 作数表示操作对象。
市场需求
随着物联网、人工智能等技术的快速发展，对单片机的性能和功能提出了更高的要求。同时，市场对于低功耗、 高可靠性、安全性等方面的需求也在不断增加。因此，未来51单片机需要不断提升自身性能，满足市场需求。
2024/1/28
7
02
51单片机硬件结构
2024/1/28
8
中央处理器CPU
01
02
03
数据存储器
用于存放数据，包括内部RAM和外部 RAM。
2寄存器
01
I/O端口
用于与外部设备交换数据，包括并行I/O口和串行I/O口。
2024/1/28
02 03
特殊功能寄存器SFR
除了用于控制单片机的各种功能外，还可以作为I/O端口的地址空间使 用。例如，P0、P1、P2、P3口可以作为通用I/O口使用，同时也可以 作为特殊功能寄存器使用。
01
SPI总线概述
02
SPI总线接口电路
介绍SPI总线的基本原理、通信协议及 时序。
详细讲解SPI总线接口电路的设计和实 现，包括电平转换、芯片选择等。
03
SPI总线扩展应用实 例
通过具体案例，如FLASH存储器、 ADC模块等，介绍如何使用SPI总线进 行扩展。同时分析SPI总线在高速数据 传输中的应用优势。
51单片机教学ppt精选全文完整版
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。
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ADμC8xx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； ﹡Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机。 *ARM公司
EXIT: RET
返
1）编程扫描方式(查询方式） 2）定时扫描方式 3）中断方式
返
1）取得键值的方法 ◆扫描法 ◆线反转法
2）键值与键号的对应
3）通过程序得到键号 分析：
返
中断结构图
返
中
断
处
理
中断请求
流
程
图
中断响应
中断服务
中断返回 返
1.中断源及矢量地址 2.与中断控制相关的寄存器 3.中断处理过程 4.中断请求源的撤销 5.中断服务程序设计（汇编）
IE1
P1.3
25H
26H
例15：设累加器的各位ACC.0-ACC.7分别记为X0-X7 编程 实现以下逻辑表达式功能。
Y=X0 X1 X2+X0 X1 X2+X0 X1 X2 X3+X4 X5 X6 X7
返
例16：用程序实现c=a2+b2，设a、b均小于10。a存 放在
第2章51系列单片机系统结构2.2存储器组织
字节 地址 80H
复位后 初值 FFH
I/O 端口 0(P0 口)
*I/O 端口 1(P1 口)
P1
P1.7 A7H
90H
FFH
*I/O 端口 2(P2 口)
P2
P2.7 B7H P3.7
A0H
FFH
*I/O 端口 3(P3 口) 串行数据缓冲 *串行控制 电源控制及 波特率选择 从地址寄存器 从地址掩蔽寄存器
(1) 工作寄存器区。该区域容量为32个字节，分为 四个区，每区8个字节，对应R0～R7寄存器名。 因此，R0的物理地址可能是00H，也可能是08H、 10H 或18H；同理，R1的物理地址可能是01H， 也可能是09H、11H或19H。 任何时候都只能选择四个工作寄存器区中的一个区 作为当前工作寄存器区，当前工作寄存器区由程序 状态字寄存器PSW的b4(RS1)、b3(RS0)位确定，具 体情况4、b3位 当前区 寄存器R7～R0地址 00 0区 07H～00H 01 1区 0FH～08H 10 2区 17H～10H 11 3区 1FH～18H 由于复位后PSW的b4、b3位为00，因此复位后将选择0 区作为当前工作寄存器区。 修改PSW的b4、b3位即可选择不同的工作寄存器区，这 有利于快速保护现场，提高程序执行效率和中断的响应速 度。
SFR 寄存器名 累加器 B 寄存器 助功能寄存器 助功能寄存器 1 时钟控制寄存器 堆栈指针 数据指针低 8 位 数据指针高 8 位 *程序状态字 符号 b7 Acc B AUXR AUXR1 CKCON SP DPL DPH PSW D7H Cy AFH EA BFH IP — IPH — E7H F7 — — —
哈佛体系结构的程序存储器与数据存储器都拥有自己独立 的总线和寻址空间（典型的如DSP，TI的C5000系列）
51单片机的内部结构
51单片机的内部结构MCS-51单片机内部结构8051是MCS-51系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。
8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明：·中央处理器：中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。
·数据存储器(RAM)：8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。
·程序存储器(ROM)：8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。
·定时/计数器(ROM)：8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。
·并行输入输出(I/O)口：8051共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。
·全双工串行口：8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。
·中断系统：8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。
·时钟电路：8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8051单片机需外置振荡电容。
单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛(Harvard)结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿(Princeton)结构。
51单片机介绍ppt课件
温度检测与报警系统设计案例剖析
01
温度检测原理及硬 件组成
利用温度传感器检测环境温度， 并将温度信号转换为电信号输出 。
02
软件设计思路及实 现方法
采用51单片机作为核心控制器， 通过编程实现温度数据的采集、 处理、显示和报警等功能。
03
系统调试与性能优 化
针对实际温度变化情况，对温度 检测与报警系统进行调试和优化 ，提高系统稳定性和准确性。
发展历程
自1980年代初期Intel推出8051 单片机以来，经过不断的发展和 改进，51单片机已成为应用最广 泛的微控制器之一。
主要特点及应用领域
主要特点 8位处理器，运算速度快。
片内资源丰富，包括RAM、ROM、定时器/计数器、串行通信接口等。
主要特点及应用领域
可扩展性强，可通过外部扩展芯片实现更多功能。 功耗低，适用于便携式设备。
寻址方式
立即寻址、直接寻址、间接寻址、寄存器寻址等 。
数据传送类指令
MOV、MOVC、MOVX等。
数据交换类指令
XCH、SWAP等。
算术运算类指令
01
加法指令
ADD、ADDC等。
02
减法指令
SUBB、DEC等。
03
乘法指令
MUL等。
04
除法指令
DIV等。
逻辑运算类指令
逻辑与指令
ANL等。
逻辑或指令
其他常用外部设备接口技术
键盘接口
显示接口
通过扫描键盘矩阵或采用专用键盘接口芯 片实现键盘输入。
采用LED数码管、LCD液晶显示屏等显示设 备，通过单片机的I/O端口或专用显示驱动 芯片实现数据显示。
打印机接口
传感器接口
单片机51第四章PPT
C语言编写的指令集，每条指令对应一个C语言函数或语句，如mov(a, data)表示 将立即数data送入变量a。
04 单片机51的编程语言
CHAPTER
汇编语言
汇编语言是低级语言，与硬件 紧密相关，可以直接控制硬件
。
汇编语言执行速度快，适用于 对速度要求高的场合。
汇编语言代码可读性差，编写 和维护困难。
在此添加您的文本16字
特点
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8位处理器，运算速度快。
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丰富的指令集，支持多种寻址方式。
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内部集成多种功能模块，如ADC、DAC、PWM等。
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可通过外部扩展实现更多功能。
单片机51的应用领域
智能仪表
用于各种工业自动化仪表的测 量和控制。
在关键位置设置断点，暂停程序的执行， 检查程序状态。
06 单片机51的应用实例
CHAPTERLED闪烁程序总结词实现LED灯的闪烁功能
详细描述
通过单片机51的IO口控制LED灯的亮灭，实现LED灯的闪烁效果。具体实现方 法包括使用定时器中断或延时函数，控制LED灯的亮灭时间，以达到闪烁效果。
数码管显示程序
存储器
程序存储器
用于存储程序代码，包括指令和数据。
数据存储器
用于存储数据，包括工作寄存器和堆栈。
特殊功能寄存器
用于控制单片机各个部分的工作状态和参数设置。
输入/输出接口
输入接口
接收外部信号或数据，并将其转换为单片机可以处理的电平信号。
输出接口
将单片机处理后的电平信号输出到外部设备或电路。
输入/输出端口
单片机的I-O口内部结构
MOV P4, #0AH
;向P4口输出数据“#0AH”
SETB P4.0
;P4.0=1
CLR P4.0
;P4.0=0
10
单片机原理及应用
图8-2 P1口内部结构
P1.x输出数据时，把1写入锁存 器时， Q =0，T2截止，内上拉电 阻将电位拉至1，此时该口输出为1； 把0写入锁存器时， Q =1，T2导通， 输出为0。
准双向口P1作为输入口时，应 先将锁存器置1，这样 Q =0，T2截 止，此时该位既可以由外部电路拉 成低电平，也可由内部上拉电阻拉 成高电平。
单片机原理及应用
MCS-51单片机的输出口有4个，分别为P0、P1、P2、P3，其中，P1，P2 和P3口是准双向口，P0口为双向三态口。 。
2
1．P0口
P0口一个引脚的内部结构如图8-1所示。
图8-1 P0口内部结构
从图8-1中可以看出，电路中包含 一个数据输出锁存器、两个三态数据 输入缓冲器和一个数据输出的驱动电 路 。 P0.x 可 以 是 P0.0 到 P0.7 中 的 任 何 一位，即P0口是由8个与图8-1相同的 电路构成。
P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0
P3.7 P3.6 P3.5 P3.4 P3.3 P3.2 P3.1 P3.0
-
-
-
- P4.3 P4.2 P4.1 P4.0
复位值 11111111 11111111 11111111 11111111 ****1111
8
使用第二功能输入时，引脚的第二功能控制逻辑在输入通路上增设了一个缓冲器，输
入的第二功能信号可从这个缓冲器的输出端取得。而作为I/O口时，输入信号取自三态缓
51单片机的结构
51单片机的结构51单片机是一种广泛应用于嵌入式系统中的微控制器，其结构十分复杂而精致。
在实际的嵌入式系统设计中，了解对于程序员和硬件工程师来说至关重要。
首先，51单片机的结构主要由CPU、存储器、I/O口、定时器/计数器和串行通信接口等几个主要部分组成。
其中，CPU是整个单片机的核心部分，负责执行各种指令和控制整个系统的运行。
51单片机采用的是哈佛结构，即指令存储器与数据存储器分开，这样可以提高指令的执行效率。
其次，51单片机的存储器方面包括ROM和RAM两部分。
ROM主要用来存储程序代码和常量数据，而RAM则用来存储运行时产生的数据和临时变量。
在实际应用中，程序员需要合理地利用ROM和RAM的空间，以保证程序的运行效率和稳定性。
此外，51单片机还具有丰富的I/O口资源，可以用来连接各种外部设备和传感器。
通过I/O口，单片机可以与外部世界进行数据交换和通信，从而实现各种功能。
在实际的嵌入式系统设计中，工程师需要根据具体的需求选择合适的I/O口配置，以实现系统的功能。
定时器/计数器是51单片机中的重要模块之一，用来产生各种定时和计数功能。
通过定时器/计数器，单片机可以实现精确的时间控制和周期性任务处理，例如PWM波形产生、脉冲计数等。
工程师可以根据具体的需求配置定时器/计数器的参数，以满足系统的要求。
最后，51单片机还包含串行通信接口，可以用来与外部设备进行数据传输和通信。
通过串行通信接口，单片机可以与PC机、传感器等设备进行数据交换，从而实现系统的功能。
在实际应用中，工程师需要根据通信协议选择合适的串行通信接口，并合理地设计通信协议，以保证数据的可靠传输。
让我们总结一下本文的重点，我们可以发现，51单片机的结构复杂而精致，包含了CPU、存储器、I/O口、定时器/计数器和串行通信接口等多个部分。
了解51单片机的结构对于嵌入式系统设计和开发至关重要，只有深入理解其结构和原理，才能更好地应用在实际项目中，实现系统的稳定运行和功能实现。
2024版51单片机ppt课件
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51单片机ppt课件
目录
• 51单片机概述 • 51单片机结构与原理 • 指令系统与汇编语言程序设计 • 中断系统与定时/计数器应用 • 串行通信接口原理及应用实例分析 • 并行扩展技术及其在外围设备中的应用 • 总结回顾与展望未来发展趋势
01
51单片机概述
定义与发展历程
定义
51单片机是指基于Intel 8051内核 的单片机，是一种集成度高、功能 强大的微控制器。
定时/计数器工作原理及设置方法
工作原理
定时/计数器是对机器周期进行计数， 实现定时或计数功能。
设置方法
工作模式
包括模式0（13位定时/计数器）、模 式1（16位定时/计数器）、模式2（8 位自动重装载定时/计数器）和模式3 （特殊功能寄存器）。
通过编程设置定时/计数器的工作模式、 计数初值、启中所取得的成果，如完成的实验、 项目、作业等，并分享自己的学习经验和心得。
不足之处分析 学生分析自己在课程学习中存在的不足之处，如对某些知 识点的理解不够深入、实验技能有待提高等，并提出改进 措施。
未来学习计划与目标 学生根据自己的实际情况和需求，制定未来的学习计划和 目标，如深入学习某一领域的知识、参加相关竞赛或项目 等。
分时操作、实时处理、故障处 理。
外部中断0、定时器0中断、外 部中断1、定时器1中断、串行 口中断。
高优先级中断可以打断低优先 级中断。
外部中断触发方式选择
1 2
电平触发方式 外部中断请求信号为低电平时有效。
边沿触发方式 外部中断请求信号由高电平跳变为低电平时有效。
3
定时器/计数器溢出触发方式 定时器/计数器溢出时产生中断请求。
51单片机PPT教程课件
如8255、8155等，这些芯片具有多个并行端口，可与单 片机直接相连，实现数据的并行传输。
使用特殊功能寄存器
51单片机内部集成了多个特殊功能寄存器，如P0、P1、 P2、P3等，这些寄存器可以直接与外部设备进行并行通信 。
串行通信接口原理及实现方式
串行通信原理
串行通信是一种逐位传输数据的方式，其通信速率较慢， 但只需一对传输线即可。在51单片机中，串行通信主要通 过串行接口芯片或UART（通用异步收发器）实现。
具有多种低功耗工作模式，适用于便携式设备。
主要特点及应用领域
工业控制
如电机控制、温度控制等。
智能家居
如智能照明、智能安防等。
主要特点及应用领域
仪器仪表
如数字万用表、示波器等。
通信设备
如调制解调器、无线通信模块等。
市场现状与前景展望
市场现状
目前，51单片机市场已经相对成熟，国内外众多厂商推出了 各具特色的51单片机产品，形成了激烈的市场竞争。同时， 随着物联网、智能家居等新兴市场的崛起，51单片机的应用 需求不断增长。
自1980年代初期Intel推出首款8051单片机以来，经过不断的技术升 级和市场拓展，51单片机逐渐发展成为应用广泛的微控制器之一。
主要特点及应用领域
01
主要特点
02
8位处理器，运算速度快。
03
片内集成RAM、ROM、定时 器/计数器、串行通信接口等
丰富资源。
主要特点及应用领域
01
02
采用哈佛结构，程序和数据存储器分开，提高了系统性能。
51单片机C语言编程
详细讲解如何使用C语言编写51单片机程序，包 括寄存器操作、中断处理、定时计数、串行通信 等功能。
第6章 MCS-51系列单片机的内部功能模块及其应用 (徐进老师制作)
6.2 MCS-51单片机内部的定时器/计数器
6.2.1 实现定时/计数器的办法
通常实现定时/计数有3种主要方法： （1）软件定时：软件定时不占用硬件资源，但占用了CPU时间，降低了 CPU的利用率。 （2）时基电路硬件定时：用小规模集成电路器件构成的硬件定时电路， 电路简单，但要改变定时范围，必须改变电阻和电容，修改不方便， 即不可编程。 。 （3）可编程定时/计数器定时：它是为方便微机系统的设计和应用而研 制的一种芯片，它采用硬件定时，且很容易通过软件来确定和修改 定时值，通过初始化编程，能够满足各种不同的定时和计数要求， 在单片机、嵌入式系统的设计和应用中得到广泛的应用。 单片机内部的定时/计数器也属于上面的第3种采用可编程定时/计数器实 现定时，只不过这种可编程定时/计数器的硬件模块被集成到单片机内部 而已。
（1）TF0和TF1：计数溢出标志位 当计数器计数溢出（计满）时，该位置1。使用查询方式时，此位作状态位供 查询，但应注意查询有效后应用软件方法及时将该位清0；使用中断方式时， 此位作中断标志位，在转向中断服务程序时由硬件自动清0。 （2）TR0和R1：定时器运行控制位 TR0（TR1）=0，停止定时/计数器工作；TR0（TR1）=1，启动定时/计数器工 作。该位根据需要靠软件来置1或清0，以控制定时器的启动或停止。
图6-7 工作方式l的逻辑电路结构
图6-8 工作方式1的工作原理框图
由于是16位的定时/计数方式，因而最大计数值（满值）为M=216=65536。若计
数值为N，则置入的初值X为： X=65536-N 例如，定时/计数器T0的计数值为1000，则初值为65536-1000=64536，转换成二
第6章 MCS-51系列单片机的 内部功能模块及其应用
基于OBE理念的“单片机”教学改革研究
基于OBE理念的“单片机”教学改革研究汪媛【摘要】成果导向教育(OBE)模式强调以学生的学习成果作为驱动力,从而反向设计教学过程及评价指标,进而提高学生工程实践能力.本文针对传统“单片机”课程教学以教师为中心、以理论知识为重点及成绩评定方式单一等问题,基于OBE教育理念提出以学习成果反向设计教学过程的思路,在如何确定教学目标、优化教学策略及改进考核模式等方面进行相应改革.【期刊名称】《电气电子教学学报》【年(卷),期】2018(040)003【总页数】3页(P69-71)【关键词】成果导向;单片机;学习成果【作者】汪媛【作者单位】武昌首义学院机电与自动化学院,湖北武汉430064【正文语种】中文【中图分类】G6420 引言“单片机”课程是电气工程、电子信息工程等专业的核心课程之一，也是重要的专业基础课程，企业用人单位非常重视技术人员对单片机的应用能力。
因此，对“单片机”课程进行教学改革研究对于国民经济的发展和企业转型升级具有重要现实意义。
在教学过程中，若仅采用教材知识体系讲授该课程，会导致教学内容只强调单片机的基本原理，学生缺乏应用单片机和相关资源进行系统设计的实践能力的训练，不能运用所学知识解决工程设计中的实际问题。
成果导向教育 OBE（Outcome-based Education），是一种将学生的学习成果作为目标导向的新型教育理念。
在基于OBE教学模式的教学过程中，教师应围绕学生实现预期的学习成果展开教学设计以及教学过程，成果导向的教学设计遵循反向设计原则，能够克服传统教学内容单向设计问题［1～2］。
本文将OBE教育理念引入“单片机”课程教学中，在教学过程中坚持以学生为中心，以学生学习成果为目标导向，推动“单片机”课程教学质量的可持续性改进以及提高。
1 “单片机”课程教学现状分析在传统的“单片机”教学模式中，教学过程以理论知识的讲授作为主要驱动力，以教师为中心，学生被动地接受理论知识的模式开展教学，成绩评定方式无法对学生的学习目标进行全面合理的评估，普遍存在知识传授与教学目标相背离的现象，学生在学习过程中工程实践能力难以提高。
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引脚 EA 的接法决定了程序储存器的0000～0FFFH 4KB 地 址范围是在单片机片内还是片外。
第1章 MCS-51单片机结构
MFFOFFHV C
外部
MOV
ROM
1000H
0FFFH
0FFFH
外部ROM
内部ROM
(EA=0）
(EA=1)
0000H 8031 0000H 8051
FFH
（增强型）
访问程序存储器使用 MOVC 指令。
第1章 MCS-51单片机结构
? 程序存储器中的几个特殊地址的使用：
地址
用途
0000H
复位操作后的程序入口
0003H
外部中断0服务程序入口
000BH
定时器0中断服务程序入口
0013H
外部中断1服务程序入口
001BH
定时器1中断服务程序入口
第1章 MCS-51单片机结构
? 位操作： 内部有布尔处理器，它以进位标志位 C为位累加
器，用来处理位操作。可对位置 “1”、对位清零、 位判断等。
操作结果的状态信息送至状态寄存 PSW 。
第1章 MCS-51单片机结构
2.程序计数器 PC 程序计数器 PC是16位的寄存器，用来存放即将
要执行的指令 地址，可对64KB程序存储器直接寻址。 执行指令时， PC内容的低8位经P0口输出，高 8位经 P2口输出。
内部数据 存储器
外部程序 存储器
内部程序 存储器
(ROM)
8XX51
MCS-51存储器物理结构
外部数据 存储器 (RAM)
第1章 MCS-51单片机结构
从逻辑上看,MCS-51 有三个存储器空间： ◆片内数据存储器 ◆片外数据存储器 ◆片内、片外 统一编址的程序存储器
第1章 MCS-51单片机结构
80H
7FH 内部数据
00H RAM
MOVX
FFFFH
地址重叠
特殊功能 寄存器
外部 RAM
0000H
程序存储器
内部数据存储器 外部数据存储器
★ 掌握51系列单片机各存储空间的地址分配，使 用特点及数据操作方法。 存储空间 是编程和硬件 扩展的基础，相当重要，务必要熟记和掌握。
第1章 MCS-51单片机结构
图1-1 51系列单片机内部结构如图( 图中“/”两边分别为基本型和增强型 )
第1章 MCS-51单片机结构
1.1.2 CPU CPU是单片机的核心部件。它由运算器和控制器
等部件组成。
1. 运算器 ? 算术运算：
加、减、乘、除、加1、减1、比较BCD码十进制调整
? 逻辑运算：
与、或、异或、求反、循环等逻辑操作
1.2.1 程序储存器 程序存储器用来存放编制好的始终保留
的固定程序和表格常数。程序储存器以程序计 数器 PC 作为地址指针，通过16位地址总线， 可寻址的地址空间为64KB。
第1章 MCS-51单片机结构
在8051/8751/89C51 片内，分别内置最低地 址空间的4KB ROM/EPROM程序储存器（内部程序 储存器），而在8031片内，则无内部程序储存器， 必须外部扩展EPROM。MCS-51单片机中64KB内、 外程序储存器的地址是统一编排的。
第1章 MCS-51单片机结构
3.指令寄存器 指令寄存器中存放 指令代码 。CPU执行指令
时，由程序存储器中读取的指令代码送入指令存 储器，经指令译码器译码后由定时与控制电路发 出相应的控制信号，完成指令功能。
第1章 MCS-51单片机结构
1.2 存 储 器 MCS-51 的储存器结构与常见的微型计算机的配
第1章 MCS-51单片机结构
内容提要
?MCS-51单片机内部结构 ?存储器 ?特殊功能寄存器 ?时钟电路和复位电路 ?引脚
第1章 MCS-51单片机结构
2
第1章 MCS-51单片机结构 1. MCS-51 单片机内部结构 1.1.1 概述
MCS-51 系列单片机有多种型号的产品：
普通型（51子系列） 8031、 8051、8751、89C51、89S51等。
FFFFH
外部
1000H
ROM
0FFFH
0FFFH
外部ROM
内部ROM
(EA=0）
(EA=1)
0000H 8031 0000H 8051
程序存储器
FFFFH
地址重叠
FFH
特殊功能
（增强型）
80H
寄存器
外部 RAM
7FH 内部数 据
00H
RAM
内部数据存储器
0000H
外部数据存储器
图1-2 MCS-51单片机的存储器逻辑结构
本课以 8XX51 代表这一系列的单片机。
第1章 MCS-51单片机结构
基准频率源
计数脉冲
振荡器及 定时电路
4KB/8KB
128/256B 2/3个16位
程序存储器 数据存储器 定时/计数器
CPU
内部中断
64KB
可编程
总线扩展控制 并行I/O口
可编程 串行I/O口
外部中断
控制
P0 P1 P2 P3 串行输出 串行输入
置方法不同 ,它将程序存储器和数据存储器分开 ,各 有自己的寻址方式、控制信号和功能。
程序存储器： 存放程序和始终要保留的常数。 数据存储器： 存放程序运行中所需要的常数和变量。
第1章 MCS-51单片机结构 从物理空间 看,MCS-51 有四个存储器地址空间：
片内数据存储器、片外数据存储器 片内程序存储器、片外程序存储器
增强型（52子系列） 8032、8052、8752、89C52、89S52等。
MCS-51 系列单片机的 结构基本相同 ，其 主要差别反映在存储器的配置 上。
第1章 MCS-51单片机结构
?8031片内没有程序存储器除了老产品，已被淘汰； ?8051内部设有 4KB 的掩模ROM 程序存储器； ?8751是将8051片内的ROM 换成EPROM ； ?89C51 则换成4KB 的闪速EEPROM ； ?89S51结构同89C51 ，4KB的闪速EEPROM 可在线编程； ?增强型的存储容量为普通型的一倍。
第1章 MCS-51单片机结构
8031单片机无内部程序存储器，地址从 0000H～ FFFFH都是外部程序存储空间。 EA应始终接地 。由于 程序必须存放在存储器中，因此它必须外接程序存储 器才能使用，因此，已被淘汰。
第1章 MCS-51单片机结构
对于内部有 ROM 的单片机 （51 、52系列），引脚 EA接高电平 ，使程序从内部 ROM开始执行。当 PC值超 出内部 ROM 的容量时，会自动转向外部程序存储器空 间。外部程序存储器地址空间为 1000H ～FFFFH。