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1、教師信息,李生明 電話：665001 EMAIL：,關(guān)于本課程的學習,本課程非常有用，對就業(yè)有極大的幫助，但入門有點難，要求同學們掌握一定的計算機知識，如數(shù)制轉(zhuǎn)換、字節(jié)概念、數(shù)字電路知識等。 興趣是最好的老師； 多看程序，學習各種不同的編程方法，培養(yǎng)良好的邏輯思維能力； 使用好一塊開發(fā)板進行實戰(zhàn)練習，學習開發(fā)軟件的使用，如KILL C51、偉福、Protues等； 充分利用網(wǎng)絡查找有用的信息資料，如周立功單片機網(wǎng)站等； 相互之間多交流討論，博采眾長。 主動學習，自己寫程序，避免眼高手低。 屬于知識性的內(nèi)容要采取自學方式學習增強主動性。,預備知識與單片機親密接觸,什么是單片機？？認識單片機，大家

2、想想看，猜猜看,,是一臺機器嗎？,預備知識：元器件實物圖,單片機芯片 AT89C51 AT89S51 AT89S52 AT89C2051,通信芯片MAX232CPE 時鐘芯片 DS1302,外 圍 器 件,EEPROM 24C02 溫度傳感器18B20,AD變換器0832,穩(wěn)壓片78L05,晶 振 電阻和排電阻,瓷片小電容,零壓力插座,萬用焊接板,儀器盒,步進電機,液晶字符顯示屏 液晶圖形點陣顯示屏 12864,撥動開關(guān),紅外遙控用 發(fā)射接受一體管 繼電器,各類接插件,遙控組件,超聲波發(fā)射接受頭,,長距離遙控器30004000M,88二極管點陣 八段數(shù)碼管,超聲波發(fā)射和接

3、收一體化機,能漢字顯示的顯示屏和實時時鐘板,電子萬年歷,要讓單片機工作需要什么？,請看一個實例仿真點亮一個燈,答案：硬件和軟件，就像計算機一樣，只有計算機是不行的，還得裝上操作系統(tǒng)和其他應用軟件。,再請看兩個實例演示點亮一個燈、紅外遙控,第一節(jié) 概述 一、單片機具有頑強的生命力 體積小、重量輕、價格低廉、可靠性高、抗干擾能力強、靈活性好、開發(fā)較為簡單。,第一章 MCS-51單片機硬件結(jié)構(gòu),二、什么是單片機（概念） 是把組成微型計算機的各功能部件即中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、I/O接口電路、定時/計數(shù)器以及串行通訊接口等部件制作在一塊集成的電路芯片上，構(gòu)成一個完事的微型

4、計算機。,三、單片機的發(fā)展四個階段（自學）,四、單片機的發(fā)展趨勢 CPU功能增強、內(nèi)部資源增多、引腳的多功能化、低壓低功耗、尋址范圍增大。,,五、單片機的應用,機電,家電,數(shù)據(jù)處理,智能儀表,通信,自動控制,四、MCS-51系列單片機,2. 主要特征 8位CPU； 32條I/O口線； 2個（3個）16位定時/計數(shù)器； 2個優(yōu)先級，5個（6個）中斷源； 1個全雙工串行I/O口； 1個布爾處理器； 有硬件乘除指令； 112MHZ晶振，片內(nèi)振蕩器； 64KB程序存儲器空間； 64KB外部數(shù)據(jù)存儲器空間。,,產(chǎn)品系列P6P7表1-1 目前使用較多:ATM89S52（需要專用編程器）、STC89C52（

5、可在線編程ISP）,第二節(jié) MCS-51系列單片機結(jié)構(gòu)與引腳說明,一、 MCS-51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu),,CPU,并行I/O口,時鐘電路,中斷控制,串行口,內(nèi)部存儲器,定時計數(shù)器,CPU是單片機的核心部件，由運算器、控制器組成,（1）內(nèi)部程序存儲器ROM，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格內(nèi)容 （2）內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器，存放隨機存取數(shù)據(jù)及運算結(jié)果,8051型單片機共有2個16位的定時器/計數(shù)器，用于實現(xiàn)定時或計數(shù)功能，并可用定時計數(shù)結(jié)果對單片機以及系統(tǒng)進行控制。,8051型單片機共有4個8位的并行IO口（P0、P1、P2、P3），以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入與輸出。,8051型單片機有一個全雙工的串行口，以實現(xiàn)單片

6、機與其它數(shù)據(jù)設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳遞。,8051型單片機共設(shè)有五個中斷源，其中外部中斷2個、定時/計數(shù)中斷2個、串行中斷1個，二級優(yōu)先級，可實現(xiàn)二級中斷嵌套。,8051型單片機芯片內(nèi)有時鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容需要外接。時鐘電路為單片機產(chǎn)生時鐘脈沖序列，作為單片機工作的時間基準。,二、 MCS-51單片機引腳說明,,8051型系列單片機采用40個引腳雙列直插式封裝（DIP）方式。其中許多引腳具有第二功能，但各種不同的單片機芯片又略有不同。圖中管腳可以分為以下四類： 電源類管腳2個 時鐘類管腳2個 并行I/O類管腳32個 控制類管腳4個,1電源類引腳 VCC (40腳)：芯片工作電源的輸入端

7、，+5V。 VSS(20腳)：電源的接地端。 2 時鐘振蕩引腳 XTALl為放大器的反相輸入端，XTAL2為放大器的同相輸入端。外接石英晶體和微調(diào)電容； 3控制信號引腳 RSTVPD(9腳)：RST為復位信號輸入端。 ALE/ (30腳)：ALE為地址鎖存允許輸出信號，用于將片外存儲器的低8位地址鎖存到外部地址鎖存器中，亦可用作外部時鐘信號以及外部定時信號。此引腳的第二功能 是對8751型單片機內(nèi)部EPROM編程/校驗時的編程脈沖輸入端。 （29腳)：外部程序存儲器ROM的讀選通信號輸出端。 VPP(31腳)： 為訪問內(nèi)/外部程序存儲器控制信號。當EA為高

8、電平時，使用內(nèi)部程序存儲器ROM；當EA為低電平時，使用外部程序存儲器ROM。當向內(nèi)含EPROM的8751型單片機固化程序時，通過該引腳的第二功能VPP外接1225V的編程電壓。,4端口線（I/O口） （1）P0口（ P0.0P0.7 ） 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（P1.0P1.7）8位準雙向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

9、.0P2.7） 8位準雙向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。 （4）P3口（ P3.0P3.7 ） 8位準雙向I/O口，內(nèi)部具有上拉電阻。它是雙功能復用口，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，各位的作用如表所示。,,,,,第三節(jié) MCS51存儲器結(jié)構(gòu),內(nèi)部 （ =1）,,外部 （ = 0）,0000H,0000H,0FFFH,0FFFH,程序存儲器（ROM）,,外 部

10、 ROM,1000H,FFFFH,內(nèi)部RAM,SFR,00H,7FH,80H,FFH,外 部 RAM,FFFFH,0000H,數(shù)據(jù)存儲器（RAM）,一、程序存儲器 程序存儲器用來存放程序代碼以及表格常數(shù)，分為片內(nèi)ROM、片外ROM兩大部分，8051芯片內(nèi)部有4KBROM存儲單元(即內(nèi)部ROM)，地址范圍為0000H0FFFH，片外通過16條地址線可以進行64KBROM的擴展，兩者統(tǒng)一編址。單片機復位后PC的內(nèi)容為0000H，0000H單元為復位入口，故單片機從0000H單元開始取指令執(zhí)行程序。通常在00000002H單元中存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令，以便轉(zhuǎn)移去執(zhí)行指定的主程序。內(nèi)部ROM的000

11、3H002AH共有40個單元，固定用于5個中斷源的中斷地址區(qū)，具體內(nèi)容將在中斷部分介紹。讀取程序存儲器的程序代碼以及表格常數(shù)等數(shù)據(jù)時，通常采用“MOVC”指令。,二、數(shù)據(jù)存儲器 數(shù)據(jù)存儲器用來存放運算的中間結(jié)果、標志位，以及數(shù)據(jù)的暫存和緩沖等?？梢苑譃槠瑑?nèi)RAM與片外RAM兩大部分，片外數(shù)據(jù)存儲器RAM的地址空間為64KB。805l內(nèi)部共有256個數(shù)據(jù)存儲器單元，地址為00HFFH，按其功能劃分為兩部分，低128單元(地址00H7FH)和高128單元(地址80HFFH)，如圖1-4所示。其中低128單元是供用戶使用的數(shù)據(jù)存儲單元，高128單元是為特殊功能寄存器提供的特殊功能寄存器區(qū)。,內(nèi)部RA

12、M,SFR,00H,7FH,80H,FFH,,R7 0區(qū) R0,00H,07H,R7 3區(qū) R0,R7 2區(qū) R0,R7 1區(qū) R0,0FH,18H,17H,10H,08H,1FH,,工作寄存器區(qū),,00,,01,,10,,11,,7F 78 07 00,,,用戶RAM區(qū)、堆棧區(qū),位尋址區(qū),20H,2FH,7FH,30H,片內(nèi)低128B RAM分配情況 工作寄存器區(qū)：4組工作寄存器當前 寄存器，稱為在任何時刻，只能使用其中一組，正在使用的寄存器由PSW中的RS0和RS1兩位的組合來確定。,內(nèi)部RAM位尋址區(qū)的位地址映象,共128位，可字節(jié)尋址，亦可位尋址，位尋址

13、有兩種表達方式，如表中紅色的兩位可分別表示為：22H.2或12H 2FH.0或70H,用戶RAM區(qū),30H7FH，共80個單元（80B），沒有任何規(guī)定或限制，但通常用作堆棧區(qū)以及存放用戶數(shù)據(jù)。,表1-5 MCS-51特殊功能寄存器一覽表,MCS-51特殊功能寄存器一覽表（內(nèi)部RAM高128B）,（1）程序計數(shù)器PC(Program Counter)。它是一個16位的計數(shù)器，用于存放一條要執(zhí)行的指令地址，尋址范圍達64KB。 PC有自動加1的功能，以實現(xiàn)程序的順序執(zhí)行。PC沒有地址，是不可尋址的，因此，用戶無法對它進行讀寫，但在執(zhí)行轉(zhuǎn)移、調(diào)用、返回等指令時，能自動改變其內(nèi)容，以改變程序的執(zhí)行順

14、序。 （2）累加器A(Accumulator)。它是一個8位寄存器，是程序中最常用的特殊功能寄存器其主要功能為存放操作數(shù)以及存放運算的中間結(jié)果。單片機中大部分單操作數(shù)指令的操作數(shù)取自累加器，多操作數(shù)指令中的一個操作數(shù)也取自累加器。加、減、乘、除算術(shù)運算指令的運算結(jié)果都存放于累加器A或AB寄存器中。指令系統(tǒng)中用A作為累加器的助記符。 （3）寄存器B。B寄存器是一個8位寄存器，主要用于乘除法的運算。乘法運算時，B為乘數(shù)，乘積的高位亦存于B中。除法運算時，B為除數(shù)，并將余數(shù)存于B中。此外，寄存器B也可以作為一般數(shù)據(jù)寄存器來使用。,（4）程序狀態(tài)字PSW(Program Status Word)。

15、它是一個8位寄存器，用于存放指令執(zhí)行時的狀態(tài)信息。其中有些位的狀態(tài)是根據(jù)指令執(zhí)行結(jié)果后，由硬件自動設(shè)置的。PSW的狀態(tài)可用專門的指令進行測試，也可以用指令讀出。定義如下,進位標志存放算術(shù)運算的進位標志和在位操作中作為累加器使用。,輔助進位標志。當?shù)?位向高4位進位或借位時，AC被硬件置“l(fā)”，否則被清零。,F0（PSW.5）：用戶標志，可以用軟件對F0進行置位或復位。,寄存器選擇控制位，可用軟件設(shè)置這兩位的狀態(tài)，來選擇對應寄存組。,溢出標志。執(zhí)行算術(shù)指令時，由硬件置位或清零，以指示溢出狀態(tài)。,P(PSW.0)：奇偶標志位。用來表示累加器中l(wèi)的個數(shù)的奇偶性。,,,,,,,,,,,,,,,,（5）

16、數(shù)據(jù)指針DPTR（Data Pointer）。該寄存器為16位寄存器，但它既可以按16位寄存器使用，也可以作為兩個8位寄存器使用，其高位字節(jié)寄存器用DPH表示，低位字節(jié)寄存器用DPL來表示。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時用DPTR作為地址指針，尋址整個64KB外部數(shù)據(jù)存儲器空間；在變址尋址中，用DPTR作為基址寄存器，對程序存儲器空間進行訪問。 （6）堆棧指針寄存器SP(Stack Pointer)。 堆棧指針寄存器SP是一個8位的特殊功能寄存器，主要用來存放堆棧的棧頂?shù)刂贰? 堆棧的概念。堆棧是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是一片按照“先進后出”原則工作的連續(xù)存儲區(qū)域。這片存儲區(qū)域的一端固定，稱為棧底，另一端激

17、活，稱為棧頂，并用堆棧指針寄存器SP存放棧頂?shù)刂?，SP亦稱為堆棧指針，總是指向棧頂。堆棧位于內(nèi)部RAM中地址為30H7FH的區(qū)域內(nèi)。 堆棧的操作。數(shù)據(jù)寫入堆棧稱為入?；驂簵＃瑢噶畹闹浄麨镻USH；數(shù)據(jù)從堆棧中讀出稱為出?；驈棾?，對應指令的助記符為POP。堆棧的操作只能從棧頂進行，在堆棧為空時，SP指向棧底，即棧頂與棧底重合。當把數(shù)據(jù)存入堆棧時，SP上跳，從堆棧取出數(shù)據(jù)時SP下跳，堆棧操作遵循先進后出的原則，即：先壓入堆棧的數(shù)據(jù)，最后才能彈出。系統(tǒng)復位后，SP初始化為07H，實際上是從08H開始，一般開辟在30H7FH中，可編程程控，如MOV SP,#30H。 進棧操作：先SP加l，

18、后寫入數(shù)據(jù)。 出棧操作：先讀出數(shù)據(jù)，后SP減1。,片外數(shù)據(jù)存儲器,可擴展64KB，地址范圍為0000HFFFFH，內(nèi)外數(shù)據(jù)存儲器地址有重疊，CPU通過不同的指令加以區(qū)分，如訪問內(nèi)部RAM用MOV指令進行讀寫操作，訪問外部RAM用MOVX指令進行讀寫操作。 如：MOV 60H，#34 MOV DPTR，#2000H MOV A,#23H MOVX DPTR,A,第四節(jié) MCS-51系列單片機端口結(jié)構(gòu),一、P0口結(jié)構(gòu),（1）P0口可作通用I / O口使用，又可作地址/數(shù)據(jù)總線口； （2）P0既可按字節(jié)尋址，又可按位尋址； （3）作通用I / O 口輸出時：是開漏輸出，應外接上拉電阻；

19、（4）作地址/數(shù)據(jù)總線口時，P0是一真正雙向口，而作通用I / O口時，只是一個準雙向口。 (5) 作輸入口使用時，應先向P0寫“1”，再讀取。,二、P1口結(jié)構(gòu),（1）只能作I / O口，沒有地址/數(shù)據(jù)復用功能 （2）可按字節(jié)尋址，也可按位尋址 （3）是一準雙向口，輸出驅(qū)動接有上拉電阻，不是開漏輸出。 （4）作輸入口使用時，應先向P1寫“1”，再讀取。,三、P2口結(jié)構(gòu),（1）當P2口作為通用I / O時，是一準雙向口。 （2）從P2口輸入數(shù)據(jù)時，先向鎖存器寫“1”。 （3）可位尋址，也可按字節(jié)尋址 （4）可輸出地址高8位。 （5）作輸入口使用時，應先向P2寫“1”，再讀取。,,四、P3口結(jié)構(gòu),

20、當P3口作為第一功能使用時，其原理與P1和P2類似。應當指出的是：P3口并非所有8個管腳同時具有第二功能輸入和輸出，而是要么具有第二功能輸出，要么具有第二功能輸入。 作輸入口使用時，應先向P3寫“1”，再讀取。,總之，P0和P2構(gòu)成單片機的16位地址總線，且具有復用功能，如下表所示。使用過程中，不用的管腳可以懸空，也可以根據(jù)需要定義管腳的輸入輸出屬性，當系統(tǒng)復位后P0P3管腳均為高電平，編程時要注意，防止誤動作。,第五節(jié) 時鐘電路與復位電路,一、時鐘電路 在外接晶振的頻率為1.212MHZ時，C1和C2取3010PF,二、CPU時序,1時鐘周期P:單片機內(nèi)部的時鐘振蕩器OSC振蕩頻率fosc的

21、倒數(shù)，又稱振蕩周期或拍。 2狀態(tài)周期S:狀態(tài)周期是由連續(xù)的兩個振蕩脈沖組成的，即1個狀態(tài)周期=2個時鐘周期。 3機器周期:機器周期是單片機完成某種基本操作所需要的時間,一個機器周期由6個狀態(tài)即12個振蕩脈沖組成，分別用S1S6來表示。 4指令周期:指令周期是執(zhí)行一條指令所需要的時間，它是時序中最大的時間單位,,。,二、復位電路,復位是單片機的初始化操作，其目的是使CPU及各個寄存器處于一 個確定的狀態(tài)，把PC初始化為0000H，使單片機從0000H單元開始執(zhí)行程序。,上電復位電路,按鍵復位電路,單片機復位后的特殊功能寄存器初態(tài),本 章 小 結(jié) 在介紹了單片機技術(shù)的發(fā)展與應用的基礎(chǔ)上，本章

22、主要介紹MCS-51型單片機芯片的硬件結(jié)構(gòu)及工作特性。單片機芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括中央處理器(CPU)、內(nèi)部存儲器、定時器/計數(shù)器、并行IO口、串行口、中斷控制系統(tǒng)、時鐘電路等；8051芯片共有電源類、控制信號類、時鐘振蕩類、并行I/O口類引腳40個。介紹了關(guān)于存儲器的基礎(chǔ)知識，單片機的存儲器分為程序存儲器ROM和數(shù)據(jù)存儲器RAM，片內(nèi)有ROM (除8031外)和RAM，但容量有限，根據(jù)用戶需要可擴展片外ROM和RAM。在片內(nèi)RAM低128單元有4組工作寄存器區(qū)，高128單元有21個特殊功能寄存器和程序計數(shù)器PC。MCS-51型單片機的芯片有4個I/O端口，分別是P0口、Pl口、P2口和P3口，通過這四個端口可實現(xiàn)系統(tǒng)擴展和構(gòu)建單片機應用系統(tǒng)。單片機的時鐘電路為單片機各部件協(xié)調(diào)工作提供時間基準，時序信號包括時鐘周期、狀態(tài)周期機器周期和指令周期四類，在此介紹了MCS-51系列單片機典型指令的時序，了解單片機的時鐘電路、復位電路以及復位后系統(tǒng)的狀態(tài)等內(nèi)容。,