單片機第一講第1頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一學(xué)習(xí)目的1、了解該課程在本專業(yè)中的地位，課程研究內(nèi)容，學(xué)習(xí)方法；2、認識單片機，了解單片機與嵌入式系統(tǒng)3、了解單片機的應(yīng)用；4、了解目前常用的單片機類型。5、掌握單片機的數(shù)制與編碼第2頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、保安、金融、儀器儀表、航空航天、醫(yī)療、通訊、辦公設(shè)備、娛樂休閑、健身、體育競賽、服務(wù)領(lǐng)域……,大量單片機-嵌入式技術(shù)已經(jīng)無處不在。正迅速改變著人們傳統(tǒng)的生產(chǎn)和生活方式。第3頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一第4頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一一、什么是單片機

1、微型計算機硬件結(jié)構(gòu)——常見的微機外形臺式微機便攜式微機立式微機第5頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一微型計算機硬件結(jié)構(gòu)——微機硬件組成顯示器主機鍵盤鼠標(biāo)第6頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一微型計算機硬件結(jié)構(gòu)——運算器控制器CPU存儲器輸入接口電路輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出接口電路硬件系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)第7頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一硬件系統(tǒng)——構(gòu)成微機的實體和裝置軟件系統(tǒng)——微機系統(tǒng)所使用的各種程序的總稱軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)共同構(gòu)成實用的微機系統(tǒng)，兩者是相輔相成、缺一不可的。

軟件系統(tǒng)+微型計算機系統(tǒng)運算器控制器CPU存儲器輸入接口電路輸入設(shè)備輸出設(shè)備輸出接口電路硬件系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng)第8頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一CPU輸入設(shè)備輸出設(shè)備軟件系統(tǒng)+微型計算機系統(tǒng)硬件系統(tǒng)輸入接口設(shè)備輸出接口設(shè)備運算器控制器存儲器單片微型計算機是指集成在一個芯片上的微型計算機，簡稱單片機——單片機實質(zhì)上就是一個芯片2、單片微型計算機第9頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一單片機的概念☆單片機是微型計算機的一個分支，特別適用于控制領(lǐng)域。通俗的來講，就是把中央處理器CPU（CentralProcessingUnit），存儲器（memory），定時器，I/O（Input/Output）接口電路等一些計算機的主要功能部件集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。單片機又稱為“微控制器MCU”。中文“單片機”的稱呼是由英文名稱“SingleChipMicrocomputer”直接翻譯而來的。3、單片微型計算機第10頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一單片機與嵌入式系統(tǒng)：單片機將CPU（中央處理器）、存儲器和輸入輸出接口集成在一個芯片中的微型計算機

嵌入式系統(tǒng)針對自動控制應(yīng)用而設(shè)計的，按照嵌入式應(yīng)用要求設(shè)計全新的體系結(jié)構(gòu)、微處理器、指令系統(tǒng)、總線方式、管理模式，將計算機做在一個芯片上，把這種以應(yīng)用為中心，以計算技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，針對具體應(yīng)用系統(tǒng)，對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)稱為嵌入式系統(tǒng)。

第11頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一二、單片機的特點及應(yīng)用1.單片機的特點體積小，重量輕電源單一，功耗低功能強，價格低運行速度快，抗干擾能力強，可靠性高可以嵌入到電子產(chǎn)品中——嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)第12頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一單片機的主要分類1、按應(yīng)用領(lǐng)域可分為：家電類，工控類，通信類，個人信息終端類等等；2、按通用性可分為：通用型和專用型。3、按總線結(jié)構(gòu)可分為總線型和非總線型。4、按控制單元設(shè)計方式與采用技術(shù)的不同，可分為復(fù)雜指令集和精簡指令集。2.單片機種類

第13頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一2.單片機種類

◆目前8位單片機仍是單片機的主流機型；◆生產(chǎn)廠商：◆單片機的發(fā)展經(jīng)歷了由4位機到8位機,再到16位機的發(fā)展過程美國微芯片公司:PIC16C××系列、PIC17C××系列、PIC1400系列，美國英特爾公司的MCS-48和MCS-51系列，美國摩托羅拉公司的MC68HC05系列和MC68HC11系列，美國齊洛格公司的Z8系列，日本電氣公司的μPD78××系列，美國莫斯特克公司和仙童公司合作生產(chǎn)的F8（3870）系列等。

第14頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一1．8051系列單片機產(chǎn)品

MCS-51是指由美國INTEL公司生產(chǎn)的一系列單片機的總稱，這一系列單片機包括如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其它單片機都是在8051的基礎(chǔ)上進行功能的增、減、改變而來的，所以人們習(xí)慣于用8051來稱呼MCS51系列單片機，而8031是前些年在我國最流行的單片機。INTEL公司將MCS51的核心技術(shù)授權(quán)給了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051為核心的單片機，當(dāng)然，功能或多或少有些改變，以滿足不同的需求，其中89C51就是這幾年在我國非常流行的單片機，它是由美國ATMEL公司開發(fā)生產(chǎn)的。2.單片機種類

第15頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一MCS-51系列單片機雖已有10多種產(chǎn)品，但可分為兩大系列：MCS-51子系列與MCS-52子系列。

MCS-51子系列中主要有8031、8051、8751三種類型。MCS-52子系列也有3種類型8032、8052、8752。第16頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一MCS-51系列單片機各型號配置系列片內(nèi)存儲器（字節(jié)）定時器計數(shù)器并行I/O串行I/O中斷源片內(nèi)ROM片內(nèi)RAM無有ROM有EPROMIntelMCS-51子系列803180C31805180C51(4K字節(jié))875187C51(4K字節(jié))128字節(jié)2x164x8位15IntelMCS-52子系列803280C32805280C52(8K字節(jié))875287C52(8K字節(jié))256字節(jié)3x164x8位16ATEML89C系列(常用型)01051(1K)/2051(2K)/4051(4K)（20條引腳DIP封裝）1282151589C51(4K)/89C52(8K)（40條引腳DIP封裝）128/2562/33215/6第17頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一2．其它單片機（1）Motorola的單片機Motorola是世界上最早開發(fā)單片機的著名廠商，是目前全球最大的8位單片機生產(chǎn)商。Motorola單片機的功能一般都很強，進入我國的時間也很早，在單片機應(yīng)用領(lǐng)域有很高的威望，但由于其開發(fā)工具價格較高，影響了普及率。（2）Microchip公司的PIC單片機Microchip公司是當(dāng)今世界上第二大8位單片機生產(chǎn)商，Microchip單片機在我國也有比較多的用戶，近幾年隨著Microchip不斷推出頗具特色的各型單片機，Microchip已越來越受到業(yè)界的廣泛關(guān)注。PIC單片機的主要特點是：精簡了指令集，使得指令少，執(zhí)行速度快。同時，功耗低，驅(qū)動能力強。第18頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一3.單片機應(yīng)用

工業(yè)方面民用方面儀表方面電訊方面數(shù)據(jù)處理方面汽車方面第19頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一單片機的應(yīng)用(1)在智能儀表中的應(yīng)用。如智能儀器、醫(yī)療器械、數(shù)字示波器等。(2)在工業(yè)方面的應(yīng)用。單片機可以構(gòu)成各種工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。如數(shù)控機床、自動生產(chǎn)線控制、電機控制、溫度控制等。(3)在電信業(yè)的應(yīng)用(4)計算機外部設(shè)備與智能接口。如圖形終端機、傳真機、復(fù)印機、打印機、繪圖儀、磁盤/磁帶機、智能終端機等。

(5)在日常生活中的應(yīng)用。如微波爐、電視機、空調(diào)、洗衣機、錄像機、音響設(shè)備等

(6)商用產(chǎn)品。如自動售貨機、電子收款機、電子秤等。第20頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

CPU存儲器定時器/計數(shù)器

中斷系統(tǒng)P0-P3TxDRxD

TINT并行I/O口串行I/O口第21頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一單片機應(yīng)用系統(tǒng)

單片機應(yīng)用系統(tǒng)單片機＋接口電路及外設(shè)等＋軟件硬件單片機應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件組成硬件是應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)軟件是在硬件的基礎(chǔ)上對其資源進行合理調(diào)配和使用，從而完成應(yīng)用系統(tǒng)所要求的任務(wù)，二者相互依賴，缺一不可注：本課程的重點1.掌握單片機應(yīng)用系統(tǒng)硬件原理的分析方法。2.掌握軟件設(shè)計與調(diào)試的基本技能。第22頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一動作選擇按鈕紅外線傳感器89C2051單片機復(fù)位按鈕電源指示燈從一個簡單的測控應(yīng)用實例說起三、單片機的硬件結(jié)構(gòu)第23頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一從一個簡單的測控應(yīng)用實例說起任務(wù)一：控制一盞燈點亮任務(wù)二：紅燈周期性地點亮/熄滅柔性開關(guān)集群燈控順序控制/多任務(wù)定時切換自動生產(chǎn)流水線任務(wù)三：用開關(guān)控制彩燈不同的流動效果實時控制第24頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一簡單測控實例原理圖第25頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一三、單片機硬件結(jié)構(gòu)時鐘電路CPUROMRAMT0T1中斷系統(tǒng)串行接口并行接口P0P1P2P3TXDRXDINT0INT1定時計數(shù)器結(jié)構(gòu)框圖中央處理器CPU：8位，運算和控制功能內(nèi)部RAM：共256個RAM單元，用戶使用前128個單元，用于存放可讀寫數(shù)據(jù)，后128個單元被專用寄存器占用。內(nèi)部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格。定時/計數(shù)器：兩個16位的定時/計數(shù)器，實現(xiàn)定時或計數(shù)功能。并行I/O口：4個8位的I/O口P0、P1、P2、P3。串行口：一個全雙工串行口。中斷控制系統(tǒng)：5個中斷源（外中斷2個，定時/計數(shù)中斷2個，串行中斷1個）時鐘電路：可產(chǎn)生時鐘脈沖序列，允許晶振頻率6MHZ和12MHZ第26頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一1、8051單片機的基本組成中央處理器CPU：8位，運算和控制功能內(nèi)部RAM：共256個RAM單元，用戶使用前128個單元，用于存放可讀寫數(shù)據(jù)，后128個單元被專用寄存器占用。內(nèi)部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格。定時/計數(shù)器：兩個16位的定時/計數(shù)器，實現(xiàn)定時或計數(shù)功能。并行I/O口：4個8位的I/O口P0、P1、P2、P3。串行口：一個全雙工串行口。中斷控制系統(tǒng)：5個中斷源（外中斷2個，定時/計數(shù)中斷2個，串行中斷1個）時鐘電路：可產(chǎn)生時鐘脈沖序列，允許晶振頻率6MHZ和12MHZ第27頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一（2）控制器組成：程序計數(shù)器PC（ProgramCounter）、指令寄存器IR（InstructionRegister）、指令譯碼器ID（InstructionDecoder）、堆棧指針SP、數(shù)據(jù)指針DPTR、定時控制邏輯和振蕩器OSC等電路。功能：CPU根據(jù)PC中的地址將欲執(zhí)行指令的指令碼從存儲器中取出，存放在IR中，ID對IR中的指令碼進行譯碼，定時控制邏輯在OSC配合下對ID譯碼后的信號進行分時，以產(chǎn)生執(zhí)行本條指令所需的全部信號。

（1）運算器組成：8位算術(shù)邏輯運算單元ALU（ArithmeticLogicUnit）、8位累加器A（Accumulator）、8位寄存器B、程序狀態(tài)字寄存器PSW（ProgramStatusWord）、8位暫存寄存器TMP1和TMP2等。功能：完成算術(shù)運算和邏輯運算。第28頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一2.存儲器

MCS-51單片機按程序存儲器可分為內(nèi)部無ROM型（如8031）和內(nèi)部有ROM型（如8051）兩種。程序存儲器結(jié)構(gòu)如右圖所示：MCS-51的存儲器可分為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器,又有片內(nèi)和片外之分。（1）程序存儲器

一般將只讀存儲器（ROM）用做程序存儲器?？蓪ぶ房臻g為64KB，用于存放用戶程序、數(shù)據(jù)和表格等信息。第29頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一片外RAM：

最大范圍：0000H～FFFFH，64KB；用指令MOVX訪問。片內(nèi)RAM：

最大范圍：00H～FFH，256B；用指令MOV訪問。又分為兩部分：低128B（00～7FH）為真正的RAM區(qū)，高128B（80～FFH）為特殊功能寄存器（SFR）區(qū)。如右圖所示。一般將隨機存儲器（RAM）用做數(shù)據(jù)存儲器?？蓪ぶ房臻g為64KB。MCS-51數(shù)據(jù)存儲器可分為片內(nèi)和片外兩部分。（2）數(shù)據(jù)存儲器第30頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一

內(nèi)部RAM的20H～2FH單元為位尋址區(qū)，既可作為一般單元用字節(jié)尋址，也可對它們的位進行尋址。位地址為00H～7FH。CPU能直接尋址這些位（稱MCS-51具有布爾處理功能），位地址分配如右表所示。第31頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一3．特殊功能寄存器

（SFR）

MCS-51有21個特殊功能寄存器（也稱為專用寄存器），包括算術(shù)運算寄存器、指針寄存器、I/O口鎖存器、定時器/計數(shù)器、串行口、中斷、狀態(tài)、控制寄存器等，它們被離散地分布在內(nèi)部RAM的80H～FFH地址單元中（不包括PC），共占據(jù)了128個存儲單元，構(gòu)成了SFR存儲塊。其字節(jié)地址可被8整除的SFR可位尋址。SFR反映了MCS-51單片機的運行狀態(tài)。特殊功能寄存器分布如右表所示。第32頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一（1）程序計數(shù)器PC（ProgramCounter）

程序計數(shù)器PC在物理上是獨立的，它不屬于SFR存儲器塊。

PC是一個16位的計數(shù)器，專門用于存放CPU將要執(zhí)行的指令地址（即下一條指令的地址），尋址范圍為64KB，PC有自動加1功能，不可尋址，用戶無法對它進行讀寫，但是可以通過轉(zhuǎn)移、調(diào)用、返回等指令改變其內(nèi)容，以控制程序執(zhí)行的順序。（2）累加器A（Accumulator）

累加器A是8位寄存器，又記做ACC，是一個最常用的專用寄存器。在算術(shù)/邏輯運算中用于存放操作數(shù)或結(jié)果。（3）寄存器B

寄存器B是8位寄存器，是專門為乘除法指令設(shè)計的，也作通用寄存器用。第33頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一（4）工作寄存器

內(nèi)部RAM的工作寄存器區(qū)00H～1FH共32個字節(jié)被均勻地分成四個組（區(qū)），每個組（區(qū)）有8個寄存器，分別用R0～R7表示，稱為工作寄存器或通用寄存器，其中，R0、R1還經(jīng)常用于間接尋址的地址指針。在程序中通過程序狀態(tài)字寄存器（PSW）第3、4位設(shè)置工作寄存器區(qū)。（5）程序狀態(tài)字PSW（ProgramStatusWord）

程序狀態(tài)字PSW是8位寄存器，用于存放程序運行的狀態(tài)信息，PSW中各位狀態(tài)通常是在指令執(zhí)行的過程中自動形成的，但也可以由用戶根據(jù)需要采用傳送指令加以改變。其定義格式如下頁表所示。第34頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一其中：Cy：進借位標(biāo)志；

AC：輔助進借位標(biāo)志；

F0

：用戶標(biāo)志；

RS1、RS0：工作寄存器組（區(qū)）選擇（如下表所示）；

OV：溢出標(biāo)志位，有溢出時置1；

P：奇偶標(biāo)志位。A中有奇數(shù)個1時置1。第35頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一（6）數(shù)據(jù)指針DPTR（DataPointer）

數(shù)據(jù)指針DPTR是16位的專用寄存器，即可作為16位寄存器使用，也可作為兩個獨立的8位寄存器DPH（高8位）、DPL（低8位）使用。DPTR主要用作16位間址寄存器，訪問程序存儲器和片外數(shù)據(jù)寄存器。（7）堆棧指針SP（StackPointer）

堆棧是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是內(nèi)部RAM的一段區(qū)域。堆棧存取數(shù)據(jù)的原則是“后進先出”。堆棧指針SP是一個8位寄存器，用于指示堆棧的棧頂，它決定了堆棧在內(nèi)部RAM中的物理位置。

MCS-51單片機的堆棧地址向大的方向變化（與微機堆棧地址向小的方向變化相反）。系統(tǒng)復(fù)位后，SP初值為07H，實際應(yīng)用中通常根據(jù)需要在主程序開始處對堆棧指針SP進行初始化，一般設(shè)置SP為60H。設(shè)立堆棧的目的是用于數(shù)據(jù)的暫存，中斷、子程序調(diào)用時斷點和現(xiàn)場的保護與恢復(fù)。第36頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一（8）I/O口專用寄存器（P0,P1,P2,P3）

8051片內(nèi)有4個8位并行I/O接口P0,P1,P2和P3，在SFR中相應(yīng)有4個I/O口寄存器P0,P1,P2和P3。（9）定時器/計數(shù)器（TL0,TH0,TL1和TH1）

MCS-51單片機中有兩個16位的定時器/計數(shù)器T0和T1，它們由4個8位寄存器（TL0,TH0,TL1和TH1）組成，2個16位定時器/計數(shù)器是完全獨立的?？梢詥为殞@4個寄存器進行尋址，但不能把T0和T1當(dāng)做16位寄存器來使用。（10）串行數(shù)據(jù)緩沖器（SBUF）

串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF用于存放需要發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)，它由兩個獨立的寄存器組成（發(fā)送緩沖器和接收緩沖器），要發(fā)送和接收的操作其實都是對串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF進行的。（11）其他控制寄存器

除上述外，還有IP,IE,TCON,SCON和PCON等幾個寄存器，主要用于中斷、定時和串行口的控制.第37頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一4．I/O接口

I/O接口是MCS-51單片機對外部實現(xiàn)控制和信息交換的必經(jīng)之路，用于信息傳送過程中的速度匹配和增加它的負載能力。

8051內(nèi)部有4個8位并行接口P0,P1,P2,P3，有1個全雙工的可編程串行I/O接口。第38頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一5．定時器/計數(shù)器

8051內(nèi)部有兩個16位可編程序的定時器/計數(shù)器，均為二進制加1計數(shù)器，分別命名為T0和T1。

T0和T1均有定時器和計數(shù)器兩種工作模式。在定時器模式下，T0和T1的計數(shù)脈沖可以由單片機時鐘脈沖經(jīng)12分頻后提供。在計數(shù)器模式下，T0和T1的計數(shù)脈沖可以從P3.4和P3.5引腳上輸入。對T0和T1的控制由定時器方式選擇寄存器TMOD和定時器控制寄存器TCON完成。

第39頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一2、MCS-51單片機信號引腳簡介

P3口線的第二功能VCCVSSXTAL2

XTAL1RSTP0.0

P0.1

P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P1.0

P1.1

P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0ALEP3.0

P3.1

P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.72、振蕩電路：XTAL1、XTAL23、復(fù)位引腳：RST4、并行口：P0、P1、P2、P37、ALE：地址鎖存控制信號1、電源線：VCC(+5V)、VSS(地)EAPSEN5、EA：訪問程序存儲控制信號6、PSEN：外部ROM讀選通信號RXD/

TXD/

INT0/INT1/

T0/

T1/

WR/

RD/1

2

3

4

5

6

7

8

9

10111213141516171819

2040

39

38

37

36

35

34

33

32

313029282726252424222180318051875189C51第40頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一⒈電源:

⑴VCC-芯片電源，接+5V/3.3V/2.7V；⑵VSS-接地端；⒉時鐘:XTAL1、XTAL2-晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。

第41頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一⒊控制線:控制線共有4根，⑴ALE/PROG:地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖

①

ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址

②PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。⑵PSEN:外ROM讀選通信號。⑶RST/VPD:復(fù)位/備用電源。①RST（Reset）功能：復(fù)位信號輸入端。②VPD功能：在Vcc掉電情況下，接備用電源。第42頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一⑷EA/Vpp:內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。①EA功能：內(nèi)外ROM選擇端。80C51單片機ROM尋址范圍為64KB，其中4KB在片內(nèi)，60KB在片外(80C31芯片無內(nèi)ROM，全部在片外)。當(dāng)EA保持高電平時，先訪問內(nèi)ROM，但當(dāng)PC(程序計數(shù)器)值超過4KB(0FFFH)時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外ROM中的程序。當(dāng)EA保持低電平時，則只訪問外ROM，不管芯片內(nèi)有否內(nèi)ROM。對80C31芯片，片內(nèi)無ROM，因此EA必須接地。

②Vpp功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，施加編程電源Vpp。第43頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一4．IO端口線

P0～P3口：4×8=32條。（1）P0口（P0.0～P0.7）

8位雙向三態(tài)I/O口，可作為外部擴展時的數(shù)據(jù)總線/低8位地址總線的分時復(fù)用口。又可作為通用I/O口，每個引腳可驅(qū)動8個TTL負載。對EPROM型芯片（如8751）進行編程和校驗時，P0口用于輸入/輸出數(shù)據(jù)。（2）P1口（P1.0～P1.7）8位準(zhǔn)雙向I/O口，內(nèi)部具有上拉電阻，可作為通用I/O口。每個引腳可驅(qū)動4個TTL負載。（3）P2口（P2.0～P2.7）

8位準(zhǔn)雙向I/O口，內(nèi)部具有上拉電阻，可作為外部擴展時的高8位地址總線。又可作為通用I/O口，每個引腳可驅(qū)動4個TTL負載。對EPROM型芯片（如8751）進行編程和校驗時，用來接收高8位地址。第44頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一（4）P3口（P3.0～P3.7）8位準(zhǔn)雙向I/O口，內(nèi)部具有上拉電阻。它是雙功能復(fù)用口，作為通用I/O口時，功能與P1口相同，常用第二功能。每個引腳可驅(qū)動4個TTL負載。作為第二功能使用時，各位的作用如下：P3.0——RXD：串行口輸入端；P3.1——TXD：串行口輸出端；P3.2——INT0：外部中斷0請求輸入端；P3.3——INT1：外部中斷1請求輸入端；P3.4——T0：定時/計數(shù)器0外部信號輸入端；P3.5——T1：定時/計數(shù)器1外部信號輸入端；P3.6——WR：外RAM寫選通信號輸出端；P3.7——RD：外RAM讀選通信號輸出端。第45頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一1

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15EPROM27641

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15RAM6264

3.

存

儲

器80318751805189C51片內(nèi)RAM片內(nèi)ROM256B（字節(jié)）4K64K64K第46頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一(1)程序存儲器程序存儲器內(nèi)部外部0000H0FFFH(4K)0000HFFFFH(64K)0000H0FFFH(4K)0000H0001H0002H(PC)0000H是程序執(zhí)行的起始單元,

在這三個單元存放一條

無條件轉(zhuǎn)移指令中斷5中斷4中斷3中斷2中斷10003H000BH0013H001BH0023H002BH外部中斷0定時器0中斷外部中斷1定時器1中斷串行口中斷8位．．．0FFFH0FFEHEA=1EA=0程序存儲器資源分布中斷入口地址第47頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一0000HFFFFH(64K)內(nèi)部外部(2)數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)存儲器00HFFH7FH80H(高128B)(低128B)RAM專用

寄存器00H07H08H0FH10H17H18H1FH0區(qū)R0R7R0R7R0R7R0R71區(qū)2區(qū)3區(qū)工作寄存器區(qū)可位尋址區(qū)20H2FH7F78070030H7FH數(shù)據(jù)緩沖區(qū)/堆棧區(qū)內(nèi)部RAM存儲器

11第3區(qū)18H~1FH

01第1區(qū)08H~0FHRS1RS0寄存器區(qū)片內(nèi)RAM地址

00第0區(qū)00H~07H

10第2區(qū)10H~17H工作寄存器區(qū)選擇位RS0、RS1第48頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一注意:一個單元地址對應(yīng)有8個位地址

MSB——MostSignificantBit（最高有效位）

LSB——LeastSignificantBit（最低有效位）單元地址2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H7F776F675F574F473F372F271F170F07

MSB

位地址

LSB7E766E665E564E463E362E261E160E067D756D655D554D453D352D251D150D057C746C645C544C443C342C241C140C047B736B635B534B433B332B231B130B037A726A625A524A423A322A221A120A027971696159514941393129211911090178706860585048403830282018100800RAM位尋址區(qū)位地址表第49頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一高128個單元☆離散分布有21個特殊功能寄存器SFR?！?/p>

11個可以進行位尋址?！钐貏e提示：對SFR只能使用直接尋址方式，書寫時可使用寄存器符號，也可用寄存器單元地址。第50頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一4、并行輸入/輸出電路結(jié)構(gòu)P0.0

P0.1

P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P1.0

P1.1

P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P3.0

P3.1

P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.74個8位并行I/O口：P0，P1，P2，P3；均可作為雙向I/O端口使用。(1)特點：

P0：訪問片外擴展存儲器時，

復(fù)用為低8位地址線和數(shù)據(jù)線

P2：高8位地址線。P1：雙向I/O端口

P3：第二功能1

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313029282726252424222180318051875189C51第51頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一ALEWR

RDP1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7指令1：MOVP1,#00H指令2：MOVP1,#0FFH指令3：MOVP1,#0AAH000000001111111101010101(2)輸出舉例指令4：CLRP1.0指令5：SETBP1.0111111110+5V第52頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一1111111111111111(3)輸入舉例S0+5V4.7kWALEWR

RDP3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7讀端口：MOVP3,#11111111BMOVA,P389C51××××××××寄存器A注：當(dāng)I/O端口作為輸入使用時，需先向端口寫入“1”，使內(nèi)部的FET截止，再讀入引腳的狀態(tài)。你知道P3.4對應(yīng)寄存器A哪一位嗎？P3.4你知道這是為什么嗎？1111111101第53頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一單片機的工作方式

MCS-51系列單片機的工作方式可分為：復(fù)位方式、程序執(zhí)行方式、單片執(zhí)行方式、掉電保護方式、節(jié)電工作方式和EPROM編程/校驗方式。1.復(fù)位方式

系統(tǒng)開始運行和重新啟動靠復(fù)位電路來實現(xiàn)，這種工作方式為復(fù)位方式。單片機在開機時都需要復(fù)位，以便CPU及其他功能部件都處于一種確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。

MCS-51單片機在RST引腳產(chǎn)生兩個機器周期（即24個時鐘周期）以上的高電平即可實現(xiàn)復(fù)位。第54頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一5、時鐘電路與復(fù)位電路

(1)時鐘振蕩電路第55頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一(2)復(fù)位電路單片機復(fù)位條件:必須使RST引腳持續(xù)2微秒高電平(外部時鐘12MHz)誰知道復(fù)位電路怎么起到復(fù)位的作用?第56頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一

復(fù)位后，8051的各特殊功能寄存器的初始狀態(tài)如下表所示。第57頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一指令寄存器譯碼地址譯碼程序計數(shù)器地址寄存器累加器A運算器①②存儲器內(nèi)部數(shù)據(jù)總線外部地址總線AB數(shù)據(jù)緩沖器外部數(shù)據(jù)總線DB寄存器區(qū)外部控制總線CB內(nèi)部控制信號時鐘及清零四、單片機的工作過程取指過程例:MOVA,#09H74H

09H;把09H送到累加器A中執(zhí)行過程PC=0000H0001H0000H0002H0111010000001001(PC)(PC)0001H0002H0000H外部控制總線CB取指過程(PC)執(zhí)行過程你知道PC的作用嗎？第58頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一五、單片機時序

時序：CPU在執(zhí)行指令時所需控制信號的時間順序稱為時序。時序是用定時單位來描述的，MCS-51的時序單位有四個，分別是時鐘周期（節(jié)拍）、狀態(tài)、機器周期和指令周期。1.MCS-51的時序單位

(1)時鐘周期：又稱為振蕩周期、節(jié)拍（用P表示），定義為單片機提供時鐘信號的振蕩源（OSC）的周期。它是時序中的最小單位。(2)狀態(tài)（用S表示）：單片機振蕩脈沖經(jīng)過二分頻后即得到整個單片機工作系統(tǒng)的狀態(tài)。一個狀態(tài)有兩個節(jié)拍，前半周期對應(yīng)的節(jié)拍定義為P1，后半周期對應(yīng)的節(jié)拍定義為P2。第59頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一(3)機器周期：通常將完成一個基本操作所需的時間稱為機器周期。MCS-51中規(guī)定一個機器周期包含12個時鐘周期，即有6個狀態(tài)，分別表示為S1～S6。若晶振為6MHz，則機器周期為2μs，若晶振為12MHz，則機器周期為1μs。(4)指令周期：執(zhí)行一條指令所需要的時間稱為指令周期。它是時序中的最大單位。一個指令周期通常含有1～4個機器周期。指令所包含的機器周期數(shù)決定了指令的運算速度，機器周期數(shù)越少的指令，其執(zhí)行速度越快。以機器周期為單位，指令可分為單周期、雙周期和四周期指令。第60頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一2.MCS-51指令的取指/執(zhí)行時序

指令的集合稱為程序，執(zhí)行程序的過程就是執(zhí)行指令的過程。單片機執(zhí)行任何一條指令時都可以分為取指階段和執(zhí)行階段。在取指階段，CPU從程序存儲器中取出指令操作碼，送指令寄存器，再經(jīng)指令譯碼器譯碼，產(chǎn)生一系列控制信號，完成本指令規(guī)定的操作。單周期和雙周期指令的取指時序圖如下頁圖所示。

ALE信號是用于鎖存低8位地址的選通信號，每出現(xiàn)一次該信號，單片機即進行一次讀指令操作。當(dāng)指令為多字節(jié)或多周期指令時，只有第一個ALE信號進行讀指令操作，其余的ALE信號為無效操作（或讀操作數(shù)操作）。第61頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一六、80C51型單片機的最小系統(tǒng)

使單片機能運行的最少器件構(gòu)成的系統(tǒng)。無ROM芯片：8031必須擴展ROM，復(fù)位、晶振電路有ROM芯片：89c51等，不必擴展ROM，只要有復(fù)位、晶振電路第62頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一1、CPU主要的組成部部分為()。B．加法器，寄存器

C．運算器,寄存器

D．運算器，指令譯碼器A．運算器，控制器

課堂練習(xí)第63頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一2、8031有四個工作寄存器區(qū)，由PSW狀態(tài)字中的RS1、RS0兩位的狀態(tài)來決定，單片機復(fù)位后，若執(zhí)行SETBRS1指令，此時只能使用（）區(qū)的工作寄存器。A．0區(qū)B．1區(qū)C．2區(qū)D．3區(qū)課堂練習(xí)第64頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一3.

09H位所在的單元地址是（）A．02HC．08HB．21HD．20H課堂練習(xí)第65頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一4.單片機在進行取指令操作時，指令的地址是由（）的內(nèi)容決定。A．SPC．DPTRD．PSEN和ALE

B．PC課堂練習(xí)第66頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一5.P0,P1口作輸入用途之前必須()。A．外接高電平

B．外接上拉電阻C．相應(yīng)端口先置0

D．相應(yīng)端口先置1

課堂練習(xí)第67頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一6.程序計數(shù)器PC用來()。A．存放指令

B．存放上一條的指令地址D．存放正在執(zhí)行的指令地址

C．存放下一條的指令地址

課堂練習(xí)第68頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一1.

數(shù)123可能是()。

A.二進制數(shù)B.八進制數(shù)C.十六進制數(shù)D．四進制數(shù)E.十進制數(shù)2.

8031單片機內(nèi)部RAM包括()。

A.程序存儲區(qū)B．堆棧區(qū)C．工作寄存器及特殊功能區(qū)D．位尋址區(qū)E.中斷入口地址區(qū)3.

8051單片機CPU的主要功能有()。A.產(chǎn)生控制信號B．存儲數(shù)據(jù)C.算術(shù)、邏輯運算及位操作D．I/O端口數(shù)據(jù)傳送E.驅(qū)動LED思考題第69頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一思考題4.單片機能夠直接運行的程序是（）。

A.匯編源程序B.C語言源程序

C.高級語言程序D.機器語言源程序5.

十進制數(shù)126其對應(yīng)的十六進制可表示為()。

A．8FB．8EC．FED.7E6.

十進制數(shù)89.75其對應(yīng)的二進制可表示為().A.10001001.01110101B．1001001.10C.1011001.11D.1001001.117.

二進制數(shù)110010010對應(yīng)的十六進制數(shù)可表示為()A.192HB．C90HC．1A2HD.CA0H8.

二進制數(shù)110110110對應(yīng)的十六進制數(shù)可表示為()。

A．1D3HB，1B6HC．DBOHD.666H9.-3的補碼是()。

A．10000011B.11111100C．11111110D．11111101第70頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一思考題10.CPU主要的組成部部分為