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1、第 章 单 片 机 硬 件 系 统,本章内容,Single Chip Microcomputer,什么是单片机？,单片机特点及应用,单片机硬件结构,1实训目的 (1) 了解单片机应用系统的基本组成。 (2) 通过最简应用系统实例了解单片机的基本工作过程。,实训1 信号灯的控制1,2实验电路,3实训程序,ORG 0000H START：MOV P1,#00H ACALL DELAY MOV P1,#0FFH ACALL DELAY SJMP START DELAY: MOV R3,#0FFH DEL2: MOV R4,#0FFH DEL1: NOP DJNZ R4,DEL1 DJNZ R3,DE
2、L2 RET END,ALE,+5V,单片机到底是如何实现这些动作？它里面有些什么呢？,一、什么是单片机,1、微型计算机硬件结构 常见的微机外形,微型计算机硬件结构 微机硬件组成,显示器,主机,键盘,鼠标,微型计算机硬件结构 ,内部结构,CPU (Central Processing Unit),硬件系统构成微机的实体和装置,软件系统微机系统所使用的各种程序的总称,软件系统与硬件系统共同构成实用的微机系统，两者是相辅相成、缺一不可的。,微型计算机系统,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,2、单片微型计算机,单片机内部结构示意图,单片机应用系统,
3、单片机应用系统:由硬件系统和软件系统组成,硬件是应用系统的基础,软件是在硬件的基础上对其资源进行合理调配和使用，从而完成应用系统所要求的任务，二者相互依赖，缺一不可,注：本课程的重点,1.掌握单片机应用系统硬件原理的分析方法。,2.掌握软件设计与调试的基本技能。,二、单片机的特点及应用,1. 单片机的特点,体积小，重量轻,电源单一，功耗低,功能强，价格低,运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高,可以嵌入到电子产品中嵌入式应用系统,2. 单片机应用,工业方面,民用方面,仪表方面,电讯方面,数据处理方面,汽车方面,3. 单片机种类,目前8位单片机仍是单片机的主流机型；,生产厂商：,单片机的发展经历了由
4、4位机到8位机,再到16 位机的发展过程,美国微芯片公司:PIC16C系列、PIC17C系列、PIC1400系列， 美国英特尔公司的MCS-48和MCS-51系列， 美国摩托罗拉公司的MC68HC05系列和MC68HC11系列， 美国齐洛格公司的Z8系列， 日本电气公司的PD78系列， 美国莫斯特克公司和仙童公司合作生产的F8（3870）系列等。,三、MCS-51单片机硬件结构,结构框图,中央处理器CPU：8位，运算和控制功能,内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元，用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。,内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表
5、格。,定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。,并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。,串行口：一个全双工串行口。,中断控制系统：5个中断源（外部中断2个，定时/计数中断2 个，串行中断1个）,时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率6MHZ和12MHZ,1、8051单片机的基本组成,中央处理器CPU：8位，运算和控制功能 内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元，用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。 内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表格。 定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。
6、 并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。 串行口：一个全双工串行口。 中断控制系统：5个中断源（外中断2个，定时/计数中断2 个，串行中断1个） 时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率6MHZ和12MHZ,2、MCS-51单片机信号引脚简介,P3口线的第二功能,VCC,VSS,XTAL2 XTAL1,RST,P0. 0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7,P1. 0 P1.1 P1.2 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. 0 P
7、3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7,2、振荡电路：XTAL1、XTAL2,3、复位引脚：RST,4、并行口：P0、P1、P2、P3,7、ALE：地址锁存控制信号,1、电源线：VCC(+5V)、VSS(地),3. 存 储 器,8031 8751 8051 89C51,256B（字节）,4K,64K,64K,(1)程序存储器,程序存储器,内部,外部,(PC),程序存储器资源分布,中断入口地址,内部,外部,(2)数据存储器,数据存储器,RAM,专用 寄存器,内部RAM存储器,工作寄存器区选择位RS0、RS1,MSBMost Significant Bit （最高有效位
8、） LSB Least Significant Bit （最低有效位）,RAM位寻址区位地址表,高128个单元,离散分布有21个特殊功能寄存器SFR。, 11个可以进行位寻址。,特别提示：对SFR只能使用直接寻址方式，书写时可使用寄存器符号，也可用寄存器单元地址。,4、并行输入/输出电路结构,P0. 0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7,P1. 0 P1.1 P1.2 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,P3. 0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5
9、 P3.6 P3.7,4个8位并行I/O口：P0，P1，P2，P3；,均可作为双向I/O端口使用。,(1)特点：,P0：访问片外扩展存储器时， 复用为低8位地址线和数据线,P2：高8位地址线。,P1：双向I/O端口,P3：第二功能,P0口,P1口,1,ALE,指令1：MOV P1,#00H,指令2：MOV P1,#0FFH,指令3：MOV P1,#0AAH,(2)输出举例,指令4：CLR P1.0,指令5：SETB P1.0,+5V,下一页,(3)输入举例,ALE,读端口： MOV P3, #11111111B,MOV A, P3,89C51,寄存器A,注：当I/O端口作为输入使用时，需先向端
10、口写入“1”，使内部的FET截止，再读入引脚的状态。,你知道P3.4对应寄存器A哪一位吗？,你知道这是为什么吗？,0,1,5、时钟电路与复位电路 (1)时钟振荡电路,(2)复位电路,单片机复位条件: 必须使RST引脚持续10 ms以上高电平(外部时钟12MHz),谁知道 复位电路怎么起到复位的作用?,1、CPU主要的组成部部分为( )。,B加法器，寄存器,C运算器,寄存器,D运算器，指令译码器,A运算器，控制器,课堂练习,2、8031有四个工作寄存器区，由PSW状态字中的RS1、RS0两位的状态来决定，单片机复位后，若执行 SETB RS1 指令，此时只能使用（ ）区的工作寄存器。,A0区,B
11、1区,C2区,D3区,课堂练习,3. 09H位所在的单元地址是（ ）,A 02H,C 08H,B 21H,D20H,课堂练习,4.单片机在进行取指令操作时，指令的地址是由（ ）的内容决定。,A SP,C DPTR,D PSEN和ALE,BPC,课堂练习,5. P0,P1口作输入用途之前必须( )。,A外接高电平,B外接上拉电阻,C相应端口先置0,D相应端口先置1,课堂练习,6.程序计数器PC用来( )。,A存放指令,B存放上一条的指令地址,D存放正在执行的指令地址,C存放下一条的指令地址,课堂练习,1. 数123可能是( )。 A. 二进制数 B. 八进制数 C. 十六进制数 D 四进制数 E
12、.十进制数 2. 8031单片机内部RAM包括( ) 。 A.程序存储区 B堆栈区 C工作寄存器及特殊功能区 D位寻址区 E. 中断入口地址区 3. 8051单片机CPU的主要功能有( )。 A.产生控制信号 B存储数据 C.算术、逻辑运算及位操作 DI/O端口数据传送 E.驱动LED,思 考 题,思 考 题,4.单片机能够直接运行的程序是（ ）。 A. 汇编源程序 B. C语言源程序 C. 高级语言程序 D. 机器语言源程序 5. 十进制数126其对应的十六进制可表示为( )。 A8F B8E CFE D. 7E 6. 十进制数89.75其对应的二进制可表示为( ). A.10001001.
13、01110101 B1001001.10 C.1011001.11 D.1001001.11 7. 二进制数110010010对应的十六进制数可表示为( ) A.192H BC90H C 1A2H D. CA0H 8. 二进制数110110110对应的十六进制数可表示为( )。 A 1D3H B， 1B6H C DBOH D. 666H 9. -3的补码是( )。 A 10000011 B. 11111100 C11111110 D 11111101,思 考 题,10. CPU主要的组成部部分为( )。 A运算器，控制器 B加法器，寄存器 C. 运算器,寄存器 D. 运算器，指令译码器 11.
14、 INTEL 8051 CPU是( )位的单片机。 A 16 B4 C8 D.准16位 12. 对于INTEL 8031来说，/EA脚总是( ) A.接地 B.接电源 C. 悬空 D.不用 13. 在单片机中，通常将一些中间计算结果放在( ）中 A.累加器 B控制器 C. 程序存储器 D.数据存储器 14. 程序计数器PC用来( )。 A存放指令 B存放正在执行的指令地址 C. 存放下一条的指令地址 D存放上一条的指令地址,思 考 题,15. 指令和程序是以( )形式存放在程序存储器中。 A. 源程序 B. 汇编程序 C. 二进制编码 DBCD码 16. 单片机应用程序一般存放在( )中。 A
15、. RAM BROM C. 寄存器 DCPU 17. 单片机上电后或复但后，工作寄存器R0是在( )。 A. 0区00H单元 B0区01H单元 C. 1区09H单元 DSFR 18. 进位标志CY在( )中。 A. 累加器A B算术逻辑运算部件ALU C程序状态字寄存器PSW D. DPDR 19. 单片机8051的XTALl和XTAL2引脚是（ ）引脚 A. 外接定时器 B外接串行口 C. 外接中断 D.外接晶振,思 考 题,20. 8031复位后，PC与SP的值为( )。 A0000H，00H B0000H，07H C0003H，07H D. 0800H，00H 21. P0,P1口作输入
16、用途之前必须( )。 A. 相应端口先置1 B相应端口先置0 C外接高电平 D外接上拉电阻 22. 8031单片机中既可位寻址，又可字节寻址的单元是（ ）。 A20H B30H C00H D70H 23. 8031单片机中片内RAM共有( )字节。 A128 B256 C4K D64K 24. 当标志寄存器PSW的RS0、RS1分别为1和0时，系统选用的工作寄存器组为( )。 A. 组0 B组1 C组2 D. 组3,思 考 题,25. 8051的内部RAM中，可以进行位寻址的地址空间为( )。 A. 00H2FH B 20H2FH C 00HFFH D. 20HFFH 110. 26. 8051的程序计数器PC为16位计数器，其寻址范围是( ) 。 A. 8K B. 16K C 32K D 64K 27. 8051单片机中，唯一一个用户不能直接使用的寄存器是( )。 APSW B. DPTR CPC D. B 28. 对MCS-51单片机来说，其内部RAM( )。 A.只能位寻址 D只能字节寻址 C既能位寻又能字节寻址 D少部分能位寻址 29. 所谓系统总线，指的是( )。 A. 数据总线 B地址总线 C. 内部总线 D外部总线 E控制总线,