单片机第一章

看 门 狗
ALU
中断 ,串口 和定 时器 单元 数据 指针 DPTR
P1口锁 存器
P3口锁 存器
OSC
P1口驱 动器
P3口驱 动器
P1.0-P1.7
P3.0-P3.7
XTAL1
XTAL2
第二章 AT89C51内部结构基础
2、芯片引脚功能
Vcc GND RST/Pvd XTAL1 XTAL2 EA/Vpp PSEN ALE/PROG
二、单片机的使用特点与应用
使用特点、选型、行业应用
单片机（微控制器）特点 单片机除具体积小，灵活性强、可靠性高、用途广、 价格低等优点外还具有许多特点。

突出控制功能


ROM和RAM分开
单片机资源具有广泛的通用性
易于扩展ROM、RAM、定时/计数器、中断源等资源
单片机（微控制器）的选型
选型三原则
2）.时钟引脚
（1）XTAL1(19)； （2）XTAL2(18)：外接晶体引脚。
3）.控制线
（1）RST(9)：复位输入端。 （2）ALE／（/PROG）(30)：地址锁存允许／编程脉 冲。 （3）/PSEN(29)：外ROM读选通信号。 （4）/EA／Vpp(31)：内、外ROM选择／编程电源 ROM寻址范围为64KB。当/EA保持高电平时，先访 问内 ROM ，当 PC的值超过 4KB 时，自动转向执行外 ROM 中的程序。当/EA保持低电平时，只访问外ROM。
程序计数器PC (Programming Counter)
看 门 狗
ALU
中断 ,串口 和定 时器 单元 数据 指针 DPTR
P1口锁 存器
P3口锁 存器
OSC
P1口驱 动器
P3口驱 动器
P1.0-P1.7
P3.0-P3.7
XTAL1
Hale Waihona Puke Baidu
XTAL2
第二章 AT89C51内部结构基础
a．程序计数器（PC）16位计数器（重要）
看 门 狗
ALU
中断 ,串口 和定 时器 单元 数据 指针 DPTR
P1口锁 存器
P3口锁 存器
OSC
P1口驱 动器
P3口驱 动器
P1.0-P1.7
P3.0-P3.7
XTAL1
XTAL2
第二章 AT89C51内部结构基础
2、 内部结构主要部件
运算器
功能： 实现算术、逻辑运算、位变量处理、数据传送 a．算术逻辑单元（ALU）8位
89C51 C1 XTAL1 振荡器 /2 Q C2 XTAL2 时钟发生器 Q P1 状态时钟 P2
XTAL2 XTAL1
/3 /6
ALE
GND
机器周期
A 内部时钟方式
图2-3 时钟电路原理框图
B 外部时钟方式
第二章 AT89C51内部结构基础
AT89C51中的时序单位
晶振周期: 最基本最小的时间单位
载入 程序 代码
串行通信 通道接口
三、单片机的发展历史
从无到有
单片机发展历程
历经4位 8 位16位32位64位机的各个阶段

1975年美国德克萨斯仪器公司发明了世界上第一个4位单片机。
1980年Intel公司推出8位单片机MCS-51系列单片机。 1982年Intel公司推出16位单片机MCS-96系列单片机。 近年来，ARM等公司推出了各种型号的32位单片机。例以 ARM9为内核的32位STR91x系列单片机。东芝64位单片机
P0口驱 动器
P2口驱 动器
P0口锁 存器
P2口锁 存器
FLASH ROM
程序 地址 寄存 器 寄存 器B ACC 暂存 器2 暂存 器1 堆栈 指针 SP 缓冲 器 SCON TH0 TL1 IE —— PSEN —— ALE/PROG — EA/Vpp RST 定 时 及 控 制 指 令 译 码 器 指 令 寄 存 器 PSW TMOD TL0 TH1 IP TCON PCON SBUF 程 序计 数 器 P C PC+1器
P3 /
数 据 / 地 P0 / 址 总 线
P1 /
89C51
ISP 下 载
P2 /
第 二 功 能
高 8 位 地 址 线
AT89C51封装形式为双列直插，40引脚，分为电源、时钟、控制和I/O引脚四类。
第二章 AT89C51内部结构基础
1）.电源引脚（括号中数为引脚编号）
（1）Vss(20)：接地端。 （2）Vcc(40)：接DC电源端
（6）4个8位可编程I/O口（P0、P1、P2、P3） （7）1个UART串行通信口 （8）2个16位定时器/计数器 （9）5个中断源，两个中断优先级的中断控制系统
（10）一个片内振荡器和时钟电路 （11）用于扩展外RAM、外ROM等的结构:地址,数据,控制三总线
第二章 AT89C51内部结构基础
RAM地址 寄存 器 Vcc Vss RAM
P0口驱 动器
P2口驱 动器
P0口锁 存器
P2口锁 存器
FLASH ROM
程序 地址 寄存 器 寄存 器B ACC 暂存 器2 暂存 器1 堆栈 指针 SP 缓冲 器 SCON TH0 TL1 IE —— PSEN —— ALE/PROG — EA/Vpp RST 定 时 及 控 制 指 令 译 码 器 指 令 寄 存 器 PSW TMOD TL0 TH1 IP TCON PCON SBUF 程 序计 数 器 P C PC+1器
P0口驱 动器
P2口驱 动器
P0口锁 存器
P2口锁 存器
FLASH ROM
程序 地址 寄存 器 寄存 器B ACC 暂存 器2 暂存 器1 堆栈 指针 SP 缓冲 器 SCON TH0 TL1 IE —— PSEN —— ALE/PROG — EA/Vpp RST 定 时 及 控 制 指 令 译 码 器 指 令 寄 存 器 PSW TMOD TL0 TH1 IP TCON PCON SBUF 程 序计 数 器 P C PC+1器
4）.P0～P3：
4个8位输入/输出口，一共32条引脚。
第二章 AT89C51内部结构基础
2.1 AT89C51内部结构和引脚功能
三、 AT89C51时钟电路与复位电路
第二章 AT89C51内部结构基础
1、时钟电路
时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号。
通常有两种方式：内部时钟方式；外部时钟方式。
第 1章
概论
一、单片机的定义
单片微型计算机是指集成在一个芯片上的微型计算机，
简称单片机 —— 单片机实质上就是一个芯片
单片机（微控制器，是嵌入式应用系统的核心 ）
应用很广的8位单片机型号就很多，例如，MCS-51、AT89C、AT89S、P87C、
W7851、STC、GMS90、HT、PIC、AVR、68HC11、MB8900、…等系列
PC 程序存储器 取出指令码 指令寄存器IR
CPU 产生执行该指令 所需的各种控制信号
把指令转变成所需 要得电平信号
指令译码器ID
执行指令
分析指令
第二章 AT89C51内部结构基础
主要部件：
（1）1个8位的中央处理器（CPU），是单片机的核心 （2）128个字节的内部数据RAM,地址为00H～7FH （3）21个特殊功能寄存器SFR, 离散分布于地址80H～FFH中 （4）程序计数器PC，是物理上独立的16位专用寄存器 （5）4K 字节FLASH内部程序存储器（内ROM）
第二章 AT89C51内部结构基础
1、 内部结构框图
P0.0-P0.7 P2.0-P2.7 RAM地址 寄存 器 Vcc Vss RAM P0口锁 存器 P2口锁 存器 FLASH ROM P0口驱 动器 P2口驱 动器
程序 地址 寄存 器 寄存 器B ACC 暂存 器2 暂存 器1 堆栈 指针 SP 缓冲 器 SCON TH0 TL1 IE —— PSEN —— ALE/PROG — EA/Vpp RST 定 时 及 控 制 指 令 译 码 器 指 令 寄 存 器 PSW TMOD TL0 TH1 IP TCON PCON SBUF 程 序计 数 器 P C PC+1器
程序 地址 寄存 器 寄存 器B ACC 暂存 器2 暂存 器1 堆栈 指针 SP 缓冲 器 SCON TH0 TL1 IE —— PSEN —— ALE/PROG — EA/Vpp RST 定 时 及 控 制 指 令 译 码 器 指 令 寄 存 器 PSW TMOD TL0 TH1 IP TCON PCON SBUF 程 序计 数 器 P C PC+1器
4K 字节FLASH内部 程序存储器（内ROM ）
看 门 狗
ALU
中断 ,串口 和定 时器 单元 数据 指针 DPTR
P1口锁 存器
P3口锁 存器
OSC
P1口驱 动器
P3口驱 动器
P1.0-P1.7
P3.0-P3.7
XTAL1
XTAL2
第二章 AT89C51内部结构基础
P0.0-P0.7 P2.0-P2.7
128个字节的内部 数据RAM
看 门 狗
ALU
中断 ,串口 和定 时器 单元 数据 指针 DPTR
P1口锁 存器
P3口锁 存器
OSC
P1口驱 动器
P3口驱 动器
P1.0-P1.7
P3.0-P3.7
XTAL1
XTAL2
第二章 AT89C51内部结构基础
P0.0-P0.7 P2.0-P2.7
RAM地址 寄存 器 Vcc Vss RAM
状态周期：2倍晶振周期 机器周期：12倍晶振周期 指令周期：（1—4）倍机器周期
第二章 AT89C51内部结构基础
2、复位电路
1）.复位：复位就是令单片机初始化的操作。 2 ）. 复位信号： RST引脚是复位信号的输入端。实现复位，必须 使RST引脚上至少保持2个机器周期的高电平，再从高电平变为低 电平完成复位。
PC是程序的字节地址计数器，其内容是将要执行的下一条指令的
地址，寻址范围达64KB。 PC 有自动加1功能，从而实现程序的顺序执行。可以通过转移、
调用、返回等指令改变其内容，以实现程序的转移。
第二章 AT89C51内部结构基础
b．指令寄存器IR和指令译码器ID 当指令取出经指令寄存器IR送至指令译码器ID时 ，ID对该指令进行译 码，即把指令转变成所需的电平信号，CPU 根据ID输出的电平信号使定 时控制电路定时地产生执行该指令所需的各种控制信号，以使计算机能正 确执行程序所要求的各种操作。 取指令
二进制四则运算和逻辑运算
b. 累加器（ACC）
8位
存放操作数和中间结果运算部件，工作频繁， 大多数操作均通过它进行
c．寄存器(B) 8位
乘法时用于存乘数/积的高8位;除法时用于存除数/余数
d．程序状态字（PSW）8位
第二章 AT89C51内部结构基础
存储器
P0.0-P0.7 P2.0-P2.7
RAM地址 寄存 器 Vcc Vss RAM
（1）合适性原则 （2）技术性原则 （3）实用性原则
部分知名公司及生产的单片机简介（重点八位单片机）
单片机的最小系统
单片机实际上是一块芯片。连接外接元器件、接口电路， 载入程序目标代码，构成单片机应用系统。 DA 后向通 道接口 单片机最 小系统
图2-22 “单片机最小系统“照片
单 片 AD 前向通 机 道接口 应 用 人机交互接口 系 统 键盘、显示器
TX99/H4系列。
第 2章
AT89C51内部结构基础
AT89C51内部结构和引脚功能
时钟电路与复位电路
存储器结构 I/O 口结构、功能及负载能力
第二章 AT89C51内部结构基础
2.1 AT89C51内部结构和引脚功能
一、AT89C51内部结构组成
第二章 AT89C51内部结构基础
1、 内部结构框图
21个特殊功能寄存器 SFR (Spacial Function Register)
看 门 狗
ALU
中断 ,串口 和定 时器 单元 数据 指针 DPTR
P1口锁 存器
P3口锁 存器
OSC
P1口驱 动器
P3口驱 动器
P1.0-P1.7
P3.0-P3.7
XTAL1
XTAL2
第二章 AT89C51内部结构基础
P0.0-P0.7 P2.0-P2.7
RAM地址 寄存 器 Vcc Vss RAM
P0口驱 动器
P2口驱 动器
P0口锁 存器
P2口锁 存器
FLASH ROM
程序 地址 寄存 器 寄存 器B ACC 暂存 器2 暂存 器1 堆栈 指针 SP 缓冲 器 SCON TH0 TL1 IE —— PSEN —— ALE/PROG — EA/Vpp RST 定 时 及 控 制 指 令 译 码 器 指 令 寄 存 器 PSW TMOD TL0 TH1 IP TCON PCON SBUF 程 序计 数 器 P C PC+1器
2.1 AT89C51内部结构和引脚功能
二、AT89C51引脚功能
第二章 AT89C51内部结构基础
1、芯片封装
封装？
第二章 AT89C51内部结构基础
P0.0-P0.7 P2.0-P2.7
RAM地址 寄存 器 Vcc Vss RAM
P0口驱 动器
P2口驱 动器
P0口锁 存器
P2口锁 存器
FLASH ROM