1、MCS-51單片機系統(tǒng)及其應(yīng)用,本課程是學(xué)習(xí)和掌握 單片機 硬件知識和匯編語言程序設(shè)計入門課程，也是一門重要的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程。 學(xué)習(xí)和掌握微型單芯片計算機的基本組成、工作原理、接口電路、硬件連接及匯編語言程序設(shè)計方法，建立單片機系統(tǒng)的整體概念，培養(yǎng)初步的單片機系統(tǒng)硬、件軟設(shè)計能力。,課程性質(zhì)、目的和任務(wù),本課程的基本情況,課程性質(zhì): 專業(yè)課程 先修課程: 數(shù)字電路，模擬電路，微機原理。 后續(xù)課程: 機電裝備設(shè)計 教材: MCS-51系列單片機系統(tǒng)及應(yīng)用高教出版社 考核: 五級記分 閉卷筆試70 平時成績30,學(xué)單片機需要具備的條件,與以前所學(xué)的知識關(guān)聯(lián)較少； 對器件的概念基本上是從“0”開始

2、； 所有同學(xué)都站在同一起跑線上；,課程主要內(nèi)容,單片機的基礎(chǔ)知識及結(jié)構(gòu)原理（8學(xué)時） 單片機的指令系統(tǒng)及程序設(shè)計（8學(xué)時） 單片機的擴展技術(shù)及應(yīng)用 （8學(xué)時） 機電一體化技術(shù)及應(yīng)用 （2學(xué)時） 實驗 （6學(xué)時）,2.掌握軟件設(shè)計與調(diào)試的基本技能 1)匯編語言 指令功能 2)程序 設(shè)計與調(diào)試,本課程的重點 1.掌握單片機應(yīng)用系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)及原理 1)芯片內(nèi)部 編程結(jié)構(gòu) 2)芯片引腳 外部特性,3.掌握單片機的擴展技術(shù)及應(yīng)用 1) 存儲器擴展 譯碼電路與地址譯碼 2) I/O 擴展,什么是單片機,單片機的應(yīng)用,緒 論,單片機的結(jié)構(gòu)特點,微型計算機的應(yīng)用形態(tài) 從應(yīng)用形態(tài)上，微機可以分成三種：,多板機（

3、系統(tǒng)機） 將CPU、存儲器、I/O接口電路和總線接口等組裝在一塊主機板（即微機主板）。各種適配板卡插在主機板的擴展槽上并與電源、軟/硬盤驅(qū)動器及光驅(qū)等裝在同一機箱內(nèi)，再配上系統(tǒng)軟件，就構(gòu)成了一臺完整的微型計算機系統(tǒng)（簡稱系統(tǒng)機）。 工業(yè)PC機 也屬于多板機。,單板機 將CPU芯片、存儲器芯片、I/O接口芯片和簡單的I/O設(shè)備（小鍵盤、LED顯示器）等裝配在一塊印刷電路板上，再配上監(jiān)控程序（固化在ROM中），就構(gòu)成了一臺單板微型計算機（簡稱單板機）。,單片機 在一片集成電路芯片上集成微處理器、存儲器、I/O接口電路，從而構(gòu)成了單芯片微型計算機，即單片機。 三種應(yīng)用形態(tài)的比較 ：,單板機,單片機,

4、系統(tǒng)機（多板機）,一、什么是單片機,1.微型計算機硬件結(jié)構(gòu),2、單片微型計算機（單芯片微型計算機）,把 CPU、RAM、ROM、I/O 接口電路、定時器/計數(shù)器等器件集成在一個芯片上的微型計算機。 Single Chip Microcomputer,3、單片微型計算機應(yīng)用系統(tǒng),1）單片機硬件系統(tǒng) 單片機、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備。,匯編語言編寫 二進制機器語言 源程序 目標(biāo)程序 ADD A , #08H 00100100 00001000,2）單片機軟件系統(tǒng) （1）監(jiān)控程序（操作系統(tǒng) OS） （2）應(yīng)用程序（二進制目標(biāo)代碼）,二、單片機的結(jié)構(gòu)特點,1、存儲結(jié)構(gòu) 采用ROM和RAM嚴(yán)格分開的哈佛結(jié)構(gòu)，

5、 可分為內(nèi)部ROM、RAM，外部ROM、RAM。,2、引腳采用分時復(fù)用技術(shù) 由于芯片集成度高，而引腳又不宜過多， 因此將部分引腳設(shè)計為多功能的。例如， 地址總線和數(shù)據(jù)總線采用分時復(fù)用。,3、特殊(專用)功能寄存器 采用特殊功能寄存器(SFR)來控制單片機的 功能狀態(tài)。,4、全雙工串行接口 內(nèi)部具有全雙工串行接口，可實現(xiàn)單機或多 機通訊，為實現(xiàn)分布式控制系統(tǒng)提供了可能。,5、布爾處理器 內(nèi)部具有布爾處理器，可十分方便的進行 二進制位邏輯運算，進行組合邏輯設(shè)計。,三、單片機的特點及應(yīng)用,1. 單片機的特點,1）體積小，重量輕,電源單一，功耗低,功能強，價格低,2）運行速度快，抗干擾能力強，可靠性高

6、,2. 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,3. 單片機種類,生產(chǎn)廠商（P5）,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PD78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 ATMEL公司的AT89系列等。,1-1 MCS-51系列單片機介紹 1-2 MCS-51系列單片機結(jié)構(gòu)和原理 1-3 MCS-51系列單片機的內(nèi)部資源 1-4 MCS-5

7、1系列單片機的工作方式 1-5 MCS-51系列單片機的時序 1-6 MCS-51單片機外部擴展常用芯片,第一章 MCS51單片機的結(jié)構(gòu)和原理,一、MCS-51系列型號,1-1 MCS-51系列單片機介紹,在功能上，該系列單片機有基本型和增強型兩大類：,增強型： 8052/8752/8032 80C52/87C52/80C32,基本型： 8051/8751/8031 80C51/87C51/80C31,二、MCS-51系列單片機基本配置,1、子系列配置,4、型號標(biāo)記中有 C 的與無 C 芯片其制造工藝不同, 有 C （CHMOS工藝）的是低功耗型。 MOS: Metal-Oxide-Semic

8、onductor即半導(dǎo)體金屬氧化物 HMOS:高密度短溝道MOS工藝 CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor 指互補金屬氧化物 CHMOS:是CMOS和HMOS的結(jié)合,2、31（32）片內(nèi)無 ROM , 51(52)片內(nèi)有 ROM ；,3、80 有普通 ROM , 87 有 EPROM ，89 有 E2PROM,1-2 MCS-51系列單片機結(jié)構(gòu)原理,一、8051 內(nèi)部組成（ P11）,CPU,ROM,RAM,定時/計數(shù),并行口,串行口,中斷源,總線,P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1,T0 T1,控制電路,128 +

9、 64 + 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1 = 255 可處理數(shù)據(jù)： 128 127,十進制 0,十進制 255,1、中央處理器CPU：8位，運算和控制功能,3、內(nèi)部掩膜ROM ： 4KB（41024字節(jié)）,4、定時/計數(shù)器 ： 2個16位 的 加一 計數(shù)器,2、內(nèi)部 RAM ：256B（字節(jié)）,高 128B 設(shè)置專用寄存器,低 128 B 用戶可使用,5、并行I /O 口 ：P0 、P1、P2、P3 ，48位共32線,6、串行口：一個全雙工串行口,半雙工：分時收發(fā),單 工：只能收或發(fā),全雙工：同時收發(fā),7、中斷源 5個：,2 個外中斷 : INT0 , INT1,2 個定時/

10、計時中斷,1 個串行中斷,8、時鐘電路： 可產(chǎn)生時鐘脈沖序列，允許晶振頻率1.2MHZ-12MHZ,9、控制電路： 可尋址64KB外部ROM 和64KB外部 RAM 的,1、MCS-51單片機信號引腳簡介 (P9 圖2-1),P3口線的第二功能（P15）,VSS,XTAL2XTAL1,P0. 0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7,P1. 0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7,P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0,ALE,P3. 0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6

11、P3.7,(2)、振蕩電路：XTAL1、XTAL2,(3)、復(fù)位引腳：RST,(4)、并行口：P0、P1、P2、P3,(7)、ALE：地址鎖存控制信號,(1)、電源線：VCC(+5V)、VSS(地),1、管腳圖,二、 MCS-51系列單片機引腳,VCC,RST,2、引腳的二功能,2）EPROM 存儲器程序固化時需要的信號:,3）備用電源輸入引腳：RST / VPD 。,三、片外三總線結(jié)構(gòu) (P9 圖2-1),小結(jié)： 什么是單片機,把 CPU、RAM、ROM、I/O 接口電路、 定時器/計數(shù)器等器件集成在一個芯片上 的微型計算機。 Single Chip Microcomputer,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)表格。 定時/計數(shù)器：兩個16位定時/計數(shù)器，實現(xiàn)定時或計數(shù)功能。 并行I/O口：4