[资料]单片机技巧及应用1.ppt

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1、单片机技术及应用 *1 尉 登 好 总 苑 阶 劫 觅 拖 尾 蚤 央 罐 浴 仿 讹 积 绎 汞 琵 颤 憾 顶 撕 甜 凑 猛 剥 美 汾 笼 迷 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 办公地点：计算机楼405# 手机： 13961388379 Emil: QQ: 1057107842 柏桂枝 陡 违 瘸 业 冉 驾 倡 眠 泉 眯 纳 苗 丙 捞 赚 橱 辽 灿 耗 剖 炊 萤 可 长 积 瘸 潦 皱 巍 拜 衅 刮 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 嵌入式系统实验室 面积120m2 穿 耶 掣 剔 咳 速 旨 腥

2、 烽 策 赣 挖 桅 岁 浦 碾 缺 诵 愈 奇 犊 矣 绽 业 掖 走 坝 兄 靖 浚 气 筹 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 设备 计算机 8台，笔记本 2台 投影仪 1台 数字示波器 2台 rm开发环境 2套 ppc开发环境 2套 智能返修台 1套 USB协议分析仪 1台 智能返修 台 数字示波 器 遇 诅 墙 欧 缚 聂 顺 噬 柑 月 穷 熄 粳 遁 朴 抖 梗 嗓 睛 戎 绥 绵 兵 盈 曲 蝎 辨 酣 歹 廖 掉 梳 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 课程安排 性质：专业选修课 学时：48（38 + 2

3、 + 8） 2月21日 4月14日 学分：3个 n教材： n单片机原理及与C51程序设计基础教程 张欣等编 残 宦 娃 局 珠 跌 觅 沙 州 涣 冠 筋 拄 锦 昨 脓 缅 遁 卫 脓 迷 卿 建 皿 听 熟 谁 继 短 筐 继 扦 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 课程要求 n前导课程： n 数字电路、C语言、（模拟电路） n本课程是实践性较强的课程。通过该课程的 学习，掌握单片机软件编程和硬件电路设计的 方法，能够承担单片机系统的设计、开发与调 试工作。 n考核: 考勤、实验课、期末考试 给同学们提了一个建议：成立“单片机爱好者小组”，利 用课余时间

4、，在嵌入式系统实验室做一些利用单片机进行控 制的电子作品，这样能够激发学习的兴趣和动手能力，提高 了学习的主动性和积极性。 埋 吞 当 亨 跋 恋 滨 措 葫 继 棍 瘟 淆 戎 锯 盖 净 扒 育 理 龟 虚 吨 码 种 谜 汛 队 称 水 柒 伎 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 第1章 绪论 1.1 单片机概述 1.2 典型单片机系列简介 介绍单片机的发展及应用领域、单片机的结构特点以及典 型单片机的系统简介。要求了解单片机的发展及应用领域， 重点掌握典型MCS-51系列单片机的结构特点。 教学目的和要求 功 灵 笼 鳞 吹 裔 佰 迈 刻 羹 烘

5、久 棱 眉 肘 微 照 眉 射 龄 扭 送 痕 劣 滋 嘛 嘿 舷 帅 炬 沫 是 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 1.1 单片机概述 n 它是把组成微型计算机的各功能部件：中 央处理器CPU、随机存取存储器RM、只读存 储器ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以 及串行通信接口等制作在一块集成芯片中，构 成一个完整的微型计算机。 n 单片机是单片微型计算机的简称。 n 单片机主要应用于控制领域，它的结构与 指令功能都是按照工业控制要求设计的，故又 称为微控制器（Micro Controller Unit）。 在国际上，“微控制器”的叫法更通用些，在我

6、 国比较习惯“单片机”这一名称。 n 由于单片机在应用时通常是被控系统的核 心并融入其中，即以嵌入的方式工作，为了强 调其“嵌入”的特点，也常常将单片机称为嵌入 式微控制器。 什么叫单片机 护 谚 逾 院 盼 固 逮 反 彭 请 篙 潜 赐 嘉 还 挂 挛 矛 题 曰 实 绷 咒 联 竿 辱 骋 窜 逻 势 旧 趾 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 n 单片机出现的历史并不长，它的产生与发 展和微处理器的产生与发展大体上同步，经历 了4个阶段： n 第一阶段（19711974年）：1971年 11月美国Intel公司首先设计出集成度为2000 只晶体管/片

7、的4位微处理器Intel 4004，并且 配有随机存取存储器RM、只读存储器ROM和 移位寄存器等芯片，构成第一台MCS-4微型计 算机。1972年4月Intel公司又研制成功了处理 能力较强的8位微处理器Intel 8008。这 些微处理器虽说还不是单片机，但从此拉开了 研制单片机的序幕。 n 第二阶段（19741978年）：初级单片 机阶段。以Intel公司的MCS-48为代表。这个 系列单片机内集成有8位CPU、并行I/O接口、 8位定时器/计数器，寻址范围不大于4K，且无 串行口。 1.1.1 单片机的发展概况 单片机发展阶段(1) 广 佰 魔 蔑 钥 怠 榷 概 驳 活 晌 柳 狂

8、师 毙 缘 硅 掣 天 钱 祖 殃 揩 岸 鹿 警 懂 辱 骇 馆 郎 掀 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 n 第三阶段（19781983年）：在这一 阶段推出的单片机普遍带有串行口，有多级 中断处理系统、16位定时器/计数器。片内 RM、ROM容量加大，且寻址范围可达64KB ，有的片内还带有/D转换器接口。这类单片 机有Intel公司的MCS-51、Motorol公司的 6801和Zilog公司的Z8等。这类单片机的应 用领域极其广泛，这个系列的各类产品仍然 是目前国内外产品的主流。其中MCS-51系列 产品，以其优良的性能价格比，成为我国广 大科技

9、人员的首选。 n 第四阶段（1983年现在）：8位单片 机巩固发展及16位单片机推出阶段。此阶段 主要特征是一方面发展16/32位单片机及专 用单片机；另一方面不断完善高档8位单片机 ，改善其结构，以满足不同的用户需要。 1.1.1 单片机的发展概况 单片机发展阶段(2) 厉 悟 碟 朔 森 羊 赊 藕 焉 请 剁 勃 道 宗 迄 驼 兹 就 疆 承 谦 牛 艰 帝 劈 宣 瑶 惯 疫 挽 证 肃 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单片机发展趋势 1.1.1 单片机的发展概况 （1）单片机的字长由4位、8位、16 位发展到32位。 这几种字长的MCU目前同

10、时存在于市场，由于单片机主要 用于控制，目前8位的MCU 仍然占主流地位，只有在精度要 求特别高的场合如图像处理等，才采用16位的MCU, 用户可 以根据产品的需要进行选择。 （2）运行速度不断提高。 单片机的使用最高频率由6MHz、12MHz 、24MHz、 33MHz、发展到 40MHz。 （3）单片机内的存储容量越来越大。 由1KB、 2KB、 4KB、 8KB、 16KB、 32KB、发展到 64KB 等。 炕 也 沪 遭 僵 弗 工 夏 该 促 店 獭 糕 柔 兰 旁 琉 桑 御 纪 豹 涉 喜 令 伊 勤 炸 炮 乞 渍 练 护 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技

11、术 及 应 用 1 单片机发展趋势（2） 1.1.1 单片机的发展概况 （4）ROM存储器的编程也越来越方便 有 ROM型（掩模型）、OTP型（一次性编程）、EPROM （紫外线擦除编程）、EEPROM（电擦除编程）及LSH（闪 速编程）。编程（烧录）方式也越来越方便，目前有脱机编 程、在系统编程（ISP）、在应用编程（IP）。各类产品并存 ，可供用户选择。 （5）I/O端口多功能化 单片机内除集成有并行接口、串行接口外，还集成有/D、 D/、LED/LCD显示驱动、DM控制、PWM（脉宽调制输出） 、 PLC（锁相环控制）、 PC(逻辑阵列） WDT（看门狗）等 。 柞 黎 拴 遂 荷 筒

12、护 叠 貉 哉 骂 灵 槛 宾 沃 蔑 最 蜘 皇 乔 蓝 戎 叉 掷 拎 超 胁 陌 霓 灵 查 便 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单片机发展趋势（3） 1.1.1 单片机的发展概况 （6）功耗越来越低 采用CHMOS制作工艺使单片机集HMOS的高速、高集成 度和CMOS的低功耗技术为一体，使单片机的功耗进一步降 低，适应的电压范围更宽（2.66V）。 （7）结合专用集成电路SIC、精简指令集和RISC技术，使 单片机发展成为嵌入式的处理器，深入到数字信号处理、图 象处理、人工智能、机器人等领域。 睁 溉 偿 填 匝 蹈 隔 套 肘 陋 妹 办 倦

13、擒 钻 据 铬 犬 庞 号 趾 讣 焙 折 镇 新 槛 缸 悠 布 篓 些 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 位数：即单片机能够一次处理的数据的宽度 存储器：包括程序存储器和数据存储器，程序存储器空间 较大，数据存储器的字节数则通常为几十字节到几百字节 之间。 I/O口：即输入输出口，用户可以根据自己的需要进行选择 。 速度：指的是CPU的处理速度，以每秒执行多少条指令衡 量，常用单位是MIPS(百万条指令每秒)， 工作电压：通常工作电压是5V 功耗：低功耗是现代单片机所追求的一个目标 温度：单片机根据工作温度可分为民用级(商业级)、工业 级和军用级三种。

14、 附加功能：有的单片机有更多的功能，用户可根据自己的 需要选择最适合自己的产品。 1.1.2 单片机的指标 奖 汐 貌 能 龋 涨 沮 瞒 蔚 阜 迹 粹 团 屈 灯 拦 殴 郁 续 牌 企 恐 莉 宰 碎 农 临 木 勃 咯 怯 贸 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 （1）高集成度、体积小、可靠性 高； （2）有优良的性能价格比； （3）控制功能强； （4）系统配置较典型、规范； （5）低功耗。 1.1.3 单片机的特点 七 饶 黎 霉 臂 皮 洱 涪 宏 效 索 攘 饥 拢 皱 膘 凶 番 痞 阔 依 平 畔 伦 甥 竭 链 杰 焙 才 惶 季 单 片

15、 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 1.1.4 单片机的应用领域 由于单片机小而全，易于推广应用等显著优点，在自动化 装置，智能化仪器仪表和家用电器等领域得到日益广泛的应用 。下面仅列举一些典型的应用领域。 （1）工业控制 数控机床，电机控制，工业机器人，自动控制等 （2）仪器仪表 智能仪器，医疗器械，数字示波器等。 （3）电信技术 调制解调器，声像处理，数字滤波，通信设备等。 （4）办公自动化和计算机外部设备 传真机，复印机，打印机，绘图仪，扫描仪等 晴 钢 溪 麓 锯 嘎 窘 蓄 契 傀 烂 口 乖 布 驻 信 惫 剃 乎 显 默 诲 坐 绘 路 哑 辰 缘

16、举 椒 鞍 缚 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 1.1.4 单片机的应用领域 （5）汽车与节能 点火控制，变速控制，防滑车控制，排气控制，计费器， 交通控制等。 （6）导弹 导弹控制，鱼雷制导，智能武器装置，航天导弹系统等。 （7）商用产品 电子收款机，电子秤，银行统计机等。 （8）家用电器 微波炉，电视机，录像机，音响设备，游戏机等 以上可见它无处不有、无时不在，像个万能的螺丝钉。 断 笨 赫 比 哩 荡 跺 唯 腰 谁 剥 交 摔 涵 名 贼 莲 嫡 管 九 涯 远 息 蜡 牲 料 库 舶 堕 啥 祸 瘴 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片

17、机 技 术 及 应 用 1 1.1.3 单片机的应用领域 嘎 珍 右 飘 歼 旱 尚 赏 嘉 豁 废 字 钟 材 书 帽 斩 埃 橙 儿 喂 责 辩 尿 癣 傣 募 峰 究 吐 虏 抡 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 1.2 典型单片机系列简介 1.2.1 单片机系列简介 1.2.2 MCS-51单片机简介 1.2.3 常用的单片机及周围器件 宇 僵 扦 呸 达 没 齿 裙 豪 宴 干 煎 鞠 肋 朴 牧 喳 冶 什 登 吮 环 熊 典 拽 轴 剿 邓 馁 酮 审 持 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 1.2.1 单

18、片机系列简介 n 低档型：8021、8022 nMCS48 基本型：8048、8748、 8038 n （从1976年起） 改进型：8049、8749、 8039和8050、8750、8040 n 基本型：8051、8751、 8031 nMCS51 改进型：8052、8752、 8032 n （从1980年起） 低功耗型：80C51、 87C51、80C31 n 强性能型：83C252、 87C252、80C252 n 早期产品： 8X9X（8096 ） nMCS96 改进型： 8X9XBH、 8X9XJ n （从1983年起） 新产品： 8098（准） n 强功能型：80C196、 80C

19、198（准） 单片机系列分 类 精 慢 银 品 狰 绎 手 智 枷 贫 憾 汀 檬 盆 底 滔 赠 松 寻 肤 驻 欠 浚 单 驴 赖 慕 之 咎 们 快 疵 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 1.2.2 MCS-51单片机简介 nMCS-51系列基本产品型号： n 8051、8031、8751、8951称为 51子系列。 n 不同型号MCS-51单片机CPU处理能 力和指令系统完全兼容，只是存储器和 I/O接口的配置有所不同。 硬件基本配置： 1. 8位CPU 2. 片内ROM/EPROM、RM 3. 片内并行 I/O接口 4. 片内16位定时器/计数器

20、 5. 片内中断处理系统 6. 片内全双工串行I/O口 集 精 鲜 醛 飞 玻 掸 凿 结 诵 骑 疤 亚 师 隶 享 炽 赃 氦 赵 麦 悯 开 忌 刷 矽 纷 姿 掉 号 显 僧 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 1.2.2 MCS-51单片机简介 n8051：片内含有掩膜ROM型程序存储器 ； n 只能由生产厂家代为用户固化； n 批量大、永久保存、不修改时用。 n8751：片内含EPROM型程序存储器； n 用户可固化，可用紫外线光照射擦除 ； n 但价格高。 n8031：片内无程序存储器，可在片外扩 展； n 方便灵活，价格便宜。 n8951：是

21、以4KB的E2PROM（或lsh ROM）代替4KB ROM的8051。 煞 帐 蹈 陆 萎 扁 将 叉 炊 救 伙 刃 淌 拍 斡 西 孤 函 夫 皇 扑 鼎 平 担 杏 辉 抖 异 热 豌 抬 哦 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 常用51单片机介绍 1、Intel公司系列单片机 柔 药 套 愁 祟 松 稍 候 芒 荒 铱 养 拓 袖 剖 孝 勘 皱 钻 要 输 蕾 渊 恃 研 茸 韩 交 淫 浆 文 焊 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 常用51单片机介绍 2、tmel 公司系列单片机 斑 蓖 怯 肄 恫 坍 盏

22、 班 站 鹰 讯 位 厌 谣 面 郊 炉 枪 辈 曰 生 璃 莱 拒 锗 匪 么 狸 澡 肾 暑 非 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 常用51单片机介绍 3、Philips公司单片机 Philips公司生产与MCS-51兼容的80C51系列单片机 ，片内具有I2C总线、/D转换器、定时监视器、CRT控 制器（OSD）等丰富的外围部件。其主要产品有 LPC900系列，LPC76x系列，P8xC5x系列，增强型 80C51系列。以P87C552为例，它具有8K ROM，256B RM，48个I/O口，3个16位定时/计数器，15个中断源， 16MHz的工作频

23、率，URT, I2C通道，8路10位/D转换器 ，工作电压为2.7-5.5V。 Philips单片机独特的创造是具有I2C总线，这是一种 集成电路和集成电路之间的串行通信总线。可以通过 总线对系统进行扩展，使单片机系统结构更简单，体 积更小。I2C总线也可以用于多机通信。 亚 碎 社 涉 口 莉 锈 虞 蕉 挫 契 蟹 晚 净 泞 软 息 哈 淖 俺 笔 豺 险 执 隐 鞘 堂 淫 鞘 表 柯 访 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 常用51单片机介绍 4、Motorol公司单片机 Motorol公司的单片机从应用角度可以分为两类：高 性能的通用型单片机和面

24、向家用消费领域的专用型单 片机。通用型单片机具有代表性的是MC68HC11系列， 有几十种型号。其典型产品为MC68HC118，具有准16 位的CPU、8KB ROM、256B RM、512B E2PROM、16 位9功能定时器、38位I/O口线、2个串行口、8位脉冲累 加器、8路8位/D转换器、看门狗、17个中断向量等功 能，可单片工作，也可以扩展方式工作。 字 畴 卖 电 个 潍 漾 帘 旬 勒 帘 城 都 困 挪 厢 衡 页 虏 威 绎 胳 晴 耻 最 追 蛰 枕 尼 缺 搂 袱 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单片机芯片 T89C51 T89S5

25、1 T89S52 T89C2051 1.2.3 常见的单片机及周围器件 定 黄 觅 矿 铰 谗 钱 频 俺 胚 守 瘦 苯 书 遂 弥 狭 庶 卢 慷 啥 钱 购 档 我 焦 伸 幼 垒 静 众 费 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 通信芯片MX232CPE 时钟芯片 DS1302 1.2.3 常见的单片机及周围器件 酉 蹈 米 昔 锌 笔 耙 狸 渡 隘 碌 正 漏 祈 纬 唬 宝 烘 掉 筒 问 辆 嗡 企 怪 把 趣 边 飘 吓 谤 蹿 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 1.2.3 常见的单片机及周围器件 薄 历

26、 哼 苫 隧 浚 乌 浮 拟 浅 疯 例 百 服 陈 讹 硷 洪 臂 戎 斟 央 剩 愈 贞 铱 诀 粱 侨 者 幂 房 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 1.2.3 常见的单片机及周围器件 烧 贴 绞 瞩 场 核 哲 烬 潭 簿 灭 虑 例 汾 束 臣 畔 旦 贱 认 宣 孤 庶 钧 锄 止 求 鸯 臣 怕 郝 汞 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 双路遥控组件 1.2.3 常见的单片机及周围器件 渣 陨 酶 疏 戎 囊 全 紊 傻 配 组 锑 柿 埃 栏 顾 通 拎 谗 灭 怀 散 揪 伏 弄 踏 研 藩 憾 萎

27、馆 矫 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 电子万年历 1.2.3 常见的单片机及周围器件 畴 蒸 秉 盐 廷 茄 游 缎 里 枣 脚 骂 列 扎 阐 洗 卖 不 楼 批 切 茂 量 壶 阔 疹 软 测 极 裂 搀 凌 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 如何学习单片机这门技术？ 首先，大概了解单片机的结构 其次，要有大量的实例练习 第三，要多结合外围电路，如流水灯、数码管、独立键盘 、矩阵键盘、D或D（原理一样）、液晶、蜂鸣器进行练 习 最后，就是结合自己的实际情况，开发一个完全具有个人 风格，功能完善的电子产品，尽情享

28、受单片机带来的欢乐 和成就感 蹋 硕 丛 炉 衫 玉 诞 州 眉 务 仙 岩 彭 鬼 柬 走 并 书 答 隋 阅 扯 糙 并 千 狞 敲 还 樊 思 嫁 杨 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 n1、单片机即单片微型计算机，是将计算机 主机（CPU、内存和I/O接口）集成在一 小块硅片上的微型机。 n2、单片机为工业测控而设计，又称微控制 器。 n 具有三高优势（集成度高、可靠性高、 性价比高）。 n3、主要应用于工业检测与控制、计算机外 设、智能仪器仪表、通讯设备、家用电器 等。特别适合于嵌入式微型机应用系统。 n4、单片机开发系统有单片单板机和仿真器 。

29、 n 实现单片机应用系统的硬、软件开发。 本章小结 渐 弦 狮 俱 歪 陵 垛 悸 担 镁 挪 啥 岳 里 独 禽 一 士 泥 继 廷 划 财 罩 杖 壮 叮 询 勒 壤 室 魄 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 讨论 n习题一 概 高 柄 婪 扭 考 魄 举 用 贰 聂 摸 铝 戏 诀 射 啄 隐 谷 捉 泼 膳 厕 读 扇 问 付 挚 源 封 栋 榆 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 第2章 单片机的硬件基础 2.1 MCS-51单片机的基本组成 2.2 I/O接口结构 2.3 MCS-51单片机的引脚功能 2.4

30、 时钟电路及工作方式 2.5 MCS-51单片机最小系统 教学目的和要求 主要介绍MCS-51系列单片机的内部硬件结构，详细 地叙述了单片机的硬件结构、性能、各个引脚的功能、 存储器配置、时钟电路与时序及工作原理等。重点掌握 单片机的内部硬件结构，为硬件设计做准备。 该 炳 馏 甭 机 讹 钥 粳 过 霹 秉 寝 崖 致 龋 鱼 冲 炸 汉 靡 沧 胚 实 稀 途 花 轿 透 掀 定 脏 魏 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 2.1 MCS-51单片机的基本组成 MCS-51结构框图如图2.1所示。它主要由9个部件和一条内部总线 组成。现分别对各部件的情况

31、介绍如下： 8051 CPU 振荡器和时序 OSC 程序存储器 4KBROM 数据存储器 256BRM/SR 2x16位 定时器/计数器 64KB总线 扩展控制器 可编程I/O 可编程全 双工串行口 外时 钟 电源外部事 件 计数 外中断 内中断 控制并行 口 串行通 信 菜 伪 考 饮 芒 宜 流 鬃 弃 杉 挽 抠 邹 俭 慈 扰 泄 却 论 仁 戮 蔷 群 旭 烙 柠 蔡 殴 帛 封 坐 学 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 锦 厨 青 移 骤 猿 各 劝 晚 戏 橱 袖 展 生 部 妹 毅 痞 受 铭 旨 仟 巡 乎 冲 婚 管 寥 猜 拙 馋 捷

32、 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 窟 集 琶 咎 抉 怜 躬 枕 妒 腮 洞 蔫 猎 常 菇 肚 芒 啄 荆 泻 布 猜 徐 踌 耗 匿 弃 貌 对 听 毫 功 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 中央处理器简称CPU，是单片机的核心，完成运算和控 制操作。中央处理器包括运算器和控制器两部分电路。 （1）运算器电路 运算器电路是单片机的运算部件，用于实现算术和逻 辑运算。LU（算术逻辑单元）、CC（累加器）、B寄存 器、程序状态字和两个暂存寄存器等属于运算器电路。 运算器电路以LU为核心，基本的算术运算和逻辑运算均 在

33、其中进行，包括加、减、乘、除、增量、减量、十进 制调整、比较等算术运算，与、或、非等逻辑运算，左 、右移位和半字节交换等操作。运算和操作结果的状态 由状态寄存器（PSW）保存。 2.1.1 8051单片机的内部结构和功能 1. 中央处理器（CPU） 牢 杀 茧 儿 讲 讶 抚 奏 邮 伦 虞 铰 搪 到 流 峦 乱 迎 绍 炮 孔 沈 色 病 诽 性 暮 堕 岛 蔓 署 娜 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 累加器是一个最常用的专用寄存器，属于SR，也称CC。 大部分单操作数指令的操作数取自累加器，很多双操作数 指令的一个操作数取自累加器，加、减、乘、除算

34、术运算 指令的运算结果都存放在累加器或和B寄存器中。 在乘除指令中，用到了B寄存器。乘除指令的两个操作数 分别取自和B，其结果存放在和B寄存器中。例如除法指令 中，被除数取自，除数取自B，商数存放于，余数存放于B 。 累加器 B寄存器 2.1.1 8051单片机的内部结构和功能 批 抖 棉 码 勇 觉 听 部 蝇 悦 狞 坡 暑 戳 隅 兄 惫 镣 片 毫 狰 凉 焉 蔽 淄 崖 丘 沃 宽 青 努 赢 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 功 能标志符号位地址 进位标志(又是C寄存器)CYPSW.7 辅助进位标志ACPSW.6 用户标志FOPSW.5 工作寄

35、存器组选择RS1PSW.4 工作寄存器组选择RS0PSW.3 溢出标志OVPSW.2 保留F1PSW.1 奇偶标志PPSW.0 程序状态字（PSWProgrm sttus word） 程序状态字是一个8位的寄存器用于寄存指令执行的状态信 息。其中有些位状态是根据指令执行结果，由硬件自动设置的 ，而有些位状态则是用软件方法设定的。PSW的位状态可以用 专门的指令进行测试，也可以用指令读出。一些条件转移指令 将根据PSW中有关位信息来进行程序转移。PSW的各位定义如 下： 2.1.1 8051单片机的内部结构和功能 荆 逮 规 涯 丁 颠 晾 藏 砖 螟 攻 弯 蝇 增 绅 铂 驴 俭 杉 男 捂

36、 慰 鱼 泽 烟 赦 随 瓶 黄 倡 续 涂 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 工作寄存器组的选择 PSW.4（RS1） PSW.3（RS0 ） 当前使用的工作寄存器组R0R7 000组（00H07H） 011组（08H0FH） 102组（10H17H） 113组（18H1FH） 2.1.1 8051单片机的内部结构和功能 铡 番 鞍 肘 驱 堆 蝗 巡 袱 脖 该 铃 牺 榷 菲 孙 浊 框 碾 疫 镍 翠 痞 瘪 砌 蚤 抑 粗 峭 劲 棋 谋 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 控制电路是单片机的指挥控制部件，保证

37、各部分能自动而协调地 工作。 PC（程序计数器）、PC加1寄存器、指令寄存器、指令译码器、 定时和控制电路等均属于控制电路。 单片机执行指令是在控制电路的控制下进行的。首先从 程序存储器中读出指令，送指令寄存器保存，然后送指令 译码器进行译码，译码结果送定时控制逻辑电路，由定时 控制逻辑电路产生各种定时信号和控制信号，再送到系统 的各个部件进行相应的操作。这就是执行一条指令的全过 程。 （2）控制电路 2.1.1 8051单片机的内部结构和功能 吐 粥 娥 掣 域 肪 疤 挖 辑 迭 傣 执 粳 茁 敦 衷 炒 岛 赌 芽 空 奢 绸 梧 硼 室 桃 碱 跨 讥 意 尘 单 片 机 技 术 及

38、 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 出于控制应用的需要，MCS-51有2个（对8031/8051是2个）或3个（对 8032/8052是3个）16位定时器/计数器，以实现定时或计数功能，并以定 时或计数的结果对单片机进行控制。定时器/计数器和中断、串行端口在 一起。 MCS-51有一个全双工URT（通用异步接收发器）的串行 口，以实现单片机和其他数据设备之间的串行数据传送。该 串行口功能较强，既可作为全双工URT异步通信收发器使用 ，又可以作为同步移位器使用。在图2.1中串行端口和定时器 /计数器中断在一起。 2. 定时器/计数器 3. 串行口 2.1.1 8051单片机的内部结

39、构和功能 暂 轨 教 柳 检 钦 嚎 聪 揪 芽 丈 言 越 忧 碴 箩 美 褪 甥 涧 垮 个 昼 僻 深 嗽 诣 课 朽 樱 扦 乙 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 2.1.2 MCS-51存储器的结构 物理上，MCS-51单片机有4个存储器空间：片内程序存储器、片外 程序存储器、片内数据存储器、片外数据存储器。从用户使用的角度看 ，MCS-51单片机有3个存储器地址空间：片内外统一的64KB的程序存储器 地址空间、片内数据存储器（其中128B的特殊功能寄存器地址空间仅有 20几个字节是有实际定义的）、片外64KB数据存储器地址空间。在访问 这3个不

40、同的逻辑空间时应采用不同的指令形式。MCS-51单片机存储器的 结构如图所示。 MCS-51数据存储器与程序存储器全部64KB地址重叠，且数据存储器 的片内外的低128B地址重叠。所以对片内外数据存储器的操作使用了不 同的指令，这样就不会发生混乱。而程序存储器和数据存储器的区分是 靠引脚PSEN、RD、WR、EA控制的。 另外，在片外数据存储器中，数据区与扩展的I/O口统一编 址，因此，用户在应用系统设计时，所有的外围接口地址均 占用外部RM地址单元。 赫 叫 皆 锚 斤 混 戒 予 租 永 变 炊 函 捉 石 鹰 柱 押 验 朴 共 燎 拒 陈 碌 骄 炳 日 莲 共 票 帘 单 片 机 技

41、 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 ）程序存储器 （b）片内数据存储器 （c）片外 数据存储器 2.1.2 MCS-51存储器的结构 斩 雅 于 源 妨 绸 恒 臆 曹 疑 凶 苞 胶 彦 琶 支 秃 铆 镶 吗 籍 滇 早 绘 官 带 饥 韭 隔 糙 喜 薯 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 MCS-51单片机的内 部数据存储器由地址 00HH共有256个字节 的地址空间组成，这 256个字节的地址空间 被分为两部分，其中内 部数据RM地址为00H 7H(即0127)。 片内数据存储器 2.1.2 MCS-51存储器的结构 焕 鸟

42、秉 饲 肚 始 恒 垛 昼 驶 明 稚 筋 护 礼 抽 励 炼 虐 凶 瓜 人 禹 简 监 表 捕 嗣 京 诺 溯 捉 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 内部数据RM 分为工作寄存 器区、位寻址 区、通用RM区 三个部分。 减 铱 圾 鹅 诈 病 佳 叛 娜 嚏 谢 坛 害 沂 韶 宰 幕 叠 铸 桥 亩 尹 多 柴 疲 坦 愿 模 愤 捕 蹭 妨 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 特殊功能寄存器SR的地址空间是80HH。 特殊功能 寄存器名称 符号 位地址与位名称 字节 地址 D7D6D5D4D3D2D1D0 B寄存

43、器BF7F6F5F4F3F2F1F0F0H 累加器AE7E6E5E4E3E2E1E0E0H 程序状态字PSW D7D6D5D4D3D2D1D0 D0H CACF0RS1RS0OVP 中断优先级 控制 IP BFBEBDBCBBBAB9B8 B8H PSPT1PX1PT0PX0 D7D6D5D4D3D2D1D0 P3口P3 B7B6B5B4B3B2B1B0 B0H P3.7P3.6P3.5P3.4P3.3P3.2P3.1P3.0 2.1.2 MCS-51存储器的结构 吠 膜 疽 朴 牙 棺 梨 必 啊 于 虞 使 犀 谢 悦 检 惨 厢 叮 茫 掳 霖 镑 仁 晌 甫 阎 略 懈 悍 毯 忍 单

44、 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 中断允许 控制 IE AFAEADACABAAA9A8 A8H EAESET1EX1ET0EX0 P2口P2A7A6A5A4A3A2A1A0A0H P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0 串行数据 缓冲器 SBUF99H 串行控制SCON9F9E9D9C9B9A999898H SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI P1口P1979695949392919090H P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0 定时/计数器 1高字节 TH18DH 定时/计数器 0高字节 T

45、H08CH 2.1.2 MCS-51存储器的结构 吧 鹏 至 例 鸟 典 抚 柜 哪 缮 倒 治 卜 吟 畏 疾 劈 曝 夸 眉 哺 琵 梨 界 捌 土 瘸 肩 陇 绣 孟 富 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 定时/计数 器1低字节 TL18BH 定时/计数 器0低字节 TL08AH 定时/计数 方式控制 TMODGATEC/TM1M0GATEC/TM1M089H 2.1.2 MCS-51存储器的结构 烹 姨 刨 烷 抑 磷 慕 亩 宪 酒 运 妆 皿 崇 抛 徐 苯 踏 浦 帜 围 谩 勘 暴 涣 吁 托 供 相 诌 宁 辜 单 片 机 技 术 及 应

46、 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 特殊功能 寄存器名 称 符号 位地址与位名称 字节 地址D7D6D5D4D3D2D1D0 定时器控 制寄存器 TCON 8F8E8D8C8B8A8988 88H TF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0 电源控制PCONSMOD87H 数据指针 高字节 DPH83H 数据指针 低字节 DPL82H 堆栈指针SP81H P0口P0878685848382818080H P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0 2.1.2 MCS-51存储器的结构 屋 诺 俏 识 塔 绅 铸 峡 妖 鲁 琐 灿 曹 刽 燃 诣 汛 鸿

47、深 捻 诉 歌 遗 错 虞 岩 扭 丘 洽 爹 龟 扰 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 堆栈是一种数据结构。所谓堆栈就是只允许在其一端进行数据插 入和数据删除操作的线性表。其结构如图2.4所示。 2.1.2 MCS-51存储器的结构 图2.4 堆栈示意图 掉 拌 亭 恕 螺 模 思 酸 纳 做 吕 胳 热 囤 酥 泅 憋 牲 棵 绸 诛 蝉 胖 都 教 领 线 侦 食 毒 舀 减 单 片 机 技 术 及 应 用 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 1. 堆栈的功能 堆栈是为了子程序调用和中断操作而设立的，其作用有两个：保 护断点和保护现场。 2. 堆

48、栈的开辟 早期的微型计算机多在主存储器中开辟堆栈，称为外堆栈。主要 优点是容量大，可看作是无限的，但速度慢。另一类堆栈称为内堆栈 。所谓内堆栈就是在CPU芯片的寄存器中开辟堆栈。MCS-51的堆栈就开 辟在内部RAM中。内堆栈的优点是速度快，但堆栈的容量有限。这种限 制反映在单片机上的表现就是：限制了高级语言的使用。因为在高级 语言中，除了中断和子程序的调用外，参数的传递也是靠堆栈的操作 来实现的。 2.1.2 MCS-51存储器的结构 操 嘴 抒 籍 疆 佰 嚎 氦 后 旱 甸 的 灶 急 戈 最 陌 养 墙 溶 祷 螺 示 爬 斋 饼 歇 渭 纶 震 凯 罩 单 片 机 技 术 及 应 用

49、 1 单 片 机 技 术 及 应 用 1 3. 堆栈指示器 堆栈共有两种操作：进栈和出栈。但不论是数据进栈还是出栈，都是 对堆栈的栈顶单元进行的，即对堆栈栈顶单元的写和读操作。为了指示栈 顶地址，要设置堆栈指示器SP。SP的内容就是堆栈栈顶的存储单元地址。 MCS-51单片机由于堆栈设在内部RAM上，因此SP是一个8位寄存器。实 际上SP就是专用寄存器的一员。系统复位后，SP的内容为07H，但由于堆 栈最好在内部RAM的30H7FH单元中开辟，所以在程序设计时，应注意把 SP值初始化为30H。SP的内容一旦确定，栈顶的位置就确定了。 4. 堆栈类型 向上生长型和向下生长型。MCS-51的堆栈是向上生长的。 5. 堆栈使用方法 调用子程序或中断时，返回地址（断点）自动进栈。程 序返回时，断点再自动弹回PC。 使用专用的堆栈操作指令，进行进出栈操作。保护现场 （PUSH）；恢