1、單片機(jī)基本結(jié)構(gòu),單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),1,電子信息學(xué)院 袁可可,回顧,Keil的使用 Protues的使用,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),2,電子信息學(xué)院 袁可可,回顧,Keil軟件的操作 新建工程并保存 新建源文件并保存（需要寫后綴名.C） 源文件編寫代碼 添加源文件到工程組 編輯工程屬性 編譯，生成HEX文件,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),3,電子信息學(xué)院 袁可可,回顧,Proteus軟件的操作 新建文件 保存文件（不需要寫后綴名） 選取元件 繪制電路圖 加載HEX文件 仿真調(diào)試,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),4,電子信息學(xué)院 袁可可,內(nèi)容導(dǎo)航,單片機(jī)概念 內(nèi)部結(jié)構(gòu) 存儲(chǔ)器 引腳 時(shí)序 復(fù)位電路,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),5,電子信息學(xué)院 袁可可

2、,單片機(jī)概念,微型計(jì)算機(jī)（Microcomputer） 微處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路 單片機(jī)集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī),單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),6,電子信息學(xué)院 袁可可,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),7,電子信息學(xué)院 袁可可,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),8,電子信息學(xué)院 袁可可,單片機(jī)概念,兩大分支 PC機(jī)：海量、高速，兼顧控制功能 單片機(jī)：測(cè)控功能，兼顧數(shù)據(jù)處理,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),9,電子信息學(xué)院 袁可可,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),10,電子信息學(xué)院 袁可可,單片機(jī)概念,發(fā)展概況： 第一階段：起步階段（1974-1976） 第二階段：發(fā)展階段（1976-1978） 第三階段：完善階段（1978-1982） 第四階段：8位機(jī)和16

3、位機(jī)爭(zhēng)艷階段，也是單片機(jī)向微控制器發(fā)展的階段（1982-1990） 第五階段：微控制器全面發(fā)展階段（1990-）,單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),11,電子信息學(xué)院 袁可可,單片機(jī)概念,MCS-51、8051、89C51、C51的區(qū)分 MCS-51：Intel的一個(gè)系列名稱，簡(jiǎn)稱51單片機(jī)。 8051：是MCS-51系列中的一個(gè)型號(hào)，早期典型產(chǎn)品。 89C51：也是MCS-51系列中的一個(gè)型號(hào)，具有低功耗的特點(diǎn)。 C51：不是單片機(jī)，它是應(yīng)用在51單片機(jī)中的 C 語(yǔ)言。,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),12,電子信息學(xué)院 袁可可,

4、單片機(jī)概念,常用89C51系列芯片 ATMEL公司的AT89C51 宏晶科技的STC系列STC89C51RC,查閱資料，找出AT89C51芯片與STC89C51RC芯片的區(qū)別,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),13,電子信息學(xué)院 袁可可,內(nèi)部結(jié)構(gòu),MCS-51單片機(jī)是高性能的8位單片機(jī)，除內(nèi)置程序存儲(chǔ)器有區(qū)別外，內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳相同 8031：內(nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)器 8051：ROM型單片機(jī)，內(nèi)含4K字節(jié)ROM 8751：EPROM型單片機(jī)，內(nèi)含4K字節(jié)EPROM 89C51：Flash存儲(chǔ)器，4K字節(jié)，可以電擦除和改寫，字母C代表CMOS工藝,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子信息學(xué)院 袁可可,14,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),15,電子信息

5、學(xué)院 袁可可,內(nèi)部結(jié)構(gòu),1、CPU（微處理器） 2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM） 3、程序存儲(chǔ)器（ROM/EEPROM） 4、并行8位I/O口：P0、P1、P2、P3 5、串行口 1個(gè)全雙工的異步串行口 6、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 7、中斷系統(tǒng) 8、特殊功能寄存器（SFR）,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子信息學(xué)院 袁可可,16,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子信息學(xué)院 袁可可,17,內(nèi)部結(jié)構(gòu)CPU,由運(yùn)算器和控制器所構(gòu)成 運(yùn)算器對(duì)操作數(shù)進(jìn)行算術(shù)、邏輯運(yùn)算和位操作 控制器單片機(jī)的指揮控制部件,主要任務(wù)是識(shí)別指令,并根據(jù)指令的性質(zhì)控制單片機(jī)各功能部件,從而保證單片機(jī)各部分能自動(dòng)協(xié)調(diào)的工作,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子信息學(xué)院 袁可可,18,內(nèi)

6、部結(jié)構(gòu)運(yùn)算器,算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU 累加器A 程序狀態(tài)字寄存器PSW,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子信息學(xué)院 袁可可,19,內(nèi)部結(jié)構(gòu)累加器A,使用最頻繁的寄存器，可寫為Acc。 A的作用： （1）是ALU單元的輸入之一，又是運(yùn)算結(jié)果存放單元。 （2）數(shù)據(jù)傳送大多都通過(guò)累加器A。 （3）A的進(jìn)位標(biāo)志Cy同時(shí)又是位處理機(jī)的位累加器。,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子信息學(xué)院 袁可可,20,內(nèi)部結(jié)構(gòu)PSW,Cy（PSW.7）進(jìn)位標(biāo)志位 Ac(PSW.6)輔助進(jìn)位標(biāo)志位 F0（PSW.5）標(biāo)志位，由用戶使用的一個(gè)狀態(tài)標(biāo)志位。 RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）：4組工作寄存器區(qū)選擇控制位1和位0。 OV（PSW.2

7、）溢出標(biāo)志位 PSW.1位: 保留位，未用 P(PSW.0)奇偶標(biāo)志位,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子信息學(xué)院 袁可可,21,工作寄存器區(qū)的選擇,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),22,電子信息學(xué)院 袁可可,內(nèi)部結(jié)構(gòu)控制器,程序計(jì)數(shù)器PC（Program Counter） 存放下一條要執(zhí)行的指令在程序存儲(chǔ)器中的地址。 基本工作方式： （1）程序計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1 （2）執(zhí)行有條件或無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令時(shí)，程序計(jì)數(shù)器將被置入新的數(shù)值，從而使程序的流向發(fā)生變化。 （3）執(zhí)行子程序調(diào)用或中斷調(diào)用時(shí)完成下列操作： PC的當(dāng)前值保護(hù)； 將子程序入口地址或中斷向量的地址送入PC。 指令寄存器IR、指令譯碼器及控制邏輯電路,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子

8、信息學(xué)院 袁可可,23,內(nèi)部結(jié)構(gòu)定時(shí)/計(jì)數(shù)器,MCS51單片機(jī)片內(nèi)有兩個(gè)16位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，即定時(shí)器0和定時(shí)器1。它們可以用于定時(shí)控制、延時(shí)以及對(duì)外部事件的計(jì)數(shù)和檢測(cè)等。,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子信息學(xué)院 袁可可,24,內(nèi)部結(jié)構(gòu)I/O口,并行I/O口：MCS51單片機(jī)共有4個(gè)8位的I/O口（P0、P1、P2和P3），每一條I/O線都能獨(dú)立地用作輸入或輸出。 P0口能帶8個(gè)TTL門電路 P1、P2和P3口負(fù)載能力為4個(gè)TTL門電路 串行I/O口：MCS51單片機(jī)具有一個(gè)采用通用異步工作方式的全雙工串行通信接口，可以同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子信息學(xué)院 袁可可,25,內(nèi)部結(jié)構(gòu),中斷控制

9、系統(tǒng)：51單片機(jī)共有5個(gè)中斷源，即外中斷2個(gè)，定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷2個(gè)，串行中斷1個(gè)。 時(shí)鐘電路：51芯片內(nèi)部有時(shí)鐘電路，但晶體振蕩器和微調(diào)電容必須外接。 時(shí)鐘電路為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列，振蕩器的頻率范圍為1.2MHz12MHz。,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子信息學(xué)院 袁可可,26,內(nèi)部結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器,MCS51系列單片機(jī)的存儲(chǔ)器包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器，其主要特點(diǎn)是程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的尋址空間是相互獨(dú)立的，物理結(jié)構(gòu)也不相同。 這種結(jié)構(gòu)稱為哈弗結(jié)構(gòu)。,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子信息學(xué)院 袁可可,27,存儲(chǔ)器,存儲(chǔ)器是單片機(jī)里面的重要功能部件，分為程序存儲(chǔ)器（ROM）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）。 51系列單片機(jī)將程

10、序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)尋址，這樣就有4個(gè)在物理上相互獨(dú)立的存儲(chǔ)器空間：片內(nèi)、外的ROM和片內(nèi)、外的RAM。,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子信息學(xué)院 袁可可,28,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子信息學(xué)院 袁可可,29,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子信息學(xué)院 袁可可,30,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子信息學(xué)院 袁可可,31,片內(nèi)RAM區(qū) 分為三部分,存儲(chǔ)器ROM特殊單元,內(nèi)部程序存儲(chǔ)器的某些單元被保留用于特定的程序入口地址。 復(fù)位 0000H 外部中斷0 0003H 定時(shí)器T0溢出中斷 000BH 外部中斷1 0013H 定時(shí)器T1溢出中斷 001BH 串行口中斷 0023H 定時(shí)器T2中斷 002BH,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子信息學(xué)院

11、 袁可可,32,存儲(chǔ)器特殊功能寄存器,CPU對(duì)各種功能部件的控制采用特殊功能寄存器集中控制方式，共21個(gè)。 有的SFR可進(jìn)行位尋址，其字節(jié)地址的末位是0H或8H,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子信息學(xué)院 袁可可,33,引腳,40只引腳雙列直插封裝（DIP） 44只引腳方形封裝方式（4只未用）,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子信息學(xué)院 袁可可,34,引腳,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子信息學(xué)院 袁可可,35,控制引腳,并行I/O口引腳,電源及時(shí)鐘引腳,（1）電源與時(shí)鐘,Vcc：接+5V電源端,Vss：接地端,XTAL1：片內(nèi)振蕩電路輸入端,XTAL2：片內(nèi)振蕩電路輸出端,內(nèi)時(shí)鐘方式：,在XTAL1、XTAL2上外接定時(shí)元件，使其

12、形成自激振蕩器。,時(shí)鐘電路：,內(nèi)時(shí)鐘方式,外時(shí)鐘方式,管腳的功能,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),36,電子信息學(xué)院 袁可可,定時(shí)元件采用由石英晶體和電容組成并聯(lián)諧振電路。晶體和電容盡可能靠近單片機(jī)芯片。,19,18,C1,C2,振蕩頻率1.2MHz12MHz,晶振,內(nèi)時(shí)鐘方式電路圖,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),37,電子信息學(xué)院 袁可可,外時(shí)鐘方式：XTAL1接地，XTAL2接外部振蕩器,外時(shí)鐘方式電路圖,外部 振蕩源,+5V,18,19,上拉電阻,頻率低于12MHz,OC門,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),38,電子信息學(xué)院 袁可可,復(fù)位信號(hào)：高電平復(fù)位CPU，低電平CPU工作,ALE,名稱,功 能,片外取指信號(hào)（片外程序存儲(chǔ)器讀）

13、輸出端低電平有效。通過(guò)P0口讀回指令或常數(shù)。 控制的是片外程序存儲(chǔ)器,RESET, 控制信號(hào),地址鎖存信號(hào)。 ALE低電平時(shí)， P0口出現(xiàn)數(shù)據(jù)信息； ALE高電平時(shí)， P0口出現(xiàn)地址信息。,程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào),0 時(shí)，選外部ROM；,1，地址小于4k時(shí)，選內(nèi)部ROM,地址大于4k時(shí)，選外部ROM,P0口是數(shù)據(jù)/地址復(fù)用口,用下降沿 鎖存P0口的低8位地址到外部鎖存器,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),39,電子信息學(xué)院 袁可可,P0口 當(dāng)一般I/O口使用. 當(dāng)訪問(wèn)外部RAM或ROM時(shí),當(dāng)?shù)?位地址總線和數(shù)據(jù)總線使用 P1口：提供單片機(jī)的主要I/O口 P1.0可復(fù)用作為T2的外部計(jì)數(shù)輸入端 P1.1可復(fù)用作為重載

14、/捕捉/方向控制 P2口 當(dāng)一般I/O口使用. 當(dāng)訪問(wèn)外部RAM或ROM時(shí),做高8位地址總線,（3）并行I/O口,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),40,電子信息學(xué)院 袁可可,P3口 當(dāng)一般I/O口使用，可以作為替代功能的輸入、輸出替代輸入功能如下： P3.0 RXD，串行輸入口。 P3.l TXD，串行輸出口。 P3.2 外部中斷0的請(qǐng)求。 P3.3 外部中斷1的請(qǐng)求。 P3.4 T0，定時(shí)器計(jì)數(shù)器0外部計(jì)數(shù)脈沖輸入。 P3.5 T1，定時(shí)器計(jì)數(shù)器1外部計(jì)數(shù)脈沖輸入。 P3.6 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通，輸出，低電平有效。 P3.7 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通，輸出，低電平有效,（3）并行I/O口,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),41

15、,電子信息學(xué)院 袁可可,時(shí)序,單片機(jī)時(shí)序是指單片機(jī)執(zhí)行指令時(shí)應(yīng)發(fā)出的控制信號(hào)的時(shí)間序列。 這些控制信號(hào)在時(shí)間上的相互關(guān)系就是CPU的時(shí)序。 它是一系列具有時(shí)間順序的脈沖信號(hào)。,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子信息學(xué)院 袁可可,42,時(shí)序單位,時(shí)鐘周期 狀態(tài)周期 機(jī)器周期 指令周期,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子信息學(xué)院 袁可可,43,電容離晶振越近越好，晶振離單片機(jī)越近越好,電容一般采用15-33pF,時(shí)序時(shí)鐘周期,時(shí)鐘周期，也叫振蕩周期，指為單片機(jī)提供定時(shí)信號(hào)的振蕩源周期。是最小的時(shí)序單位。 其值由外接晶體或外輸入時(shí)鐘來(lái)決定，為振蕩器頻率的倒數(shù)。 計(jì)算：外接晶振頻率1MHz，時(shí)鐘周期是多少？,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子

16、信息學(xué)院 袁可可,44,時(shí)序狀態(tài)周期,時(shí)鐘信號(hào)的周期稱為狀態(tài)周期，每個(gè)狀態(tài)周期為時(shí)鐘周期的2倍，是振蕩周期經(jīng)二分頻后得到的。 狀態(tài)周期被分成兩個(gè)節(jié)拍P1和P2。 每個(gè)狀態(tài)周期的前半周期P1信號(hào)有效，這時(shí)CPU通常完成算術(shù)邏輯操作; 在每個(gè)狀態(tài)周期的后半周期P2信號(hào)有效，內(nèi)部寄存器與寄存器之間的數(shù)據(jù)一般在此狀態(tài)發(fā)生,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子信息學(xué)院 袁可可,45,時(shí)序機(jī)器周期,機(jī)器周期：定義為實(shí)現(xiàn)特定功能所需要的時(shí)間。 在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)，CPU可以完成一個(gè)獨(dú)立的操作 MCS-51的機(jī)器周期時(shí)間是不變的，均為12個(gè)晶振周期或6個(gè)狀態(tài)周期。,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子信息學(xué)院 袁可可,46,1機(jī)器周期=12振蕩脈沖周期,時(shí)序指令周期,指令周期：執(zhí)行一條指令的時(shí)間。 按指令執(zhí)行的時(shí)間可分為：?jiǎn)沃芷?、雙周期和四周期(只有乘法和除法兩條指令)。,單片機(jī)應(yīng)用技術(shù),電子信息學(xué)院 袁可可,47,復(fù)位,復(fù)位操作