单片机硬件

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2、量单片机-嵌入式技术已经无处不在。正迅速改变着人们传统的生产和生活方式。请稍微留心一下我们的周围，看看身边到底发生了什么变化？,单片微机原理及应用教学课件,单片机技术的应用遍布国民经济与人民生活的各个领域,单片微机原理及应用教学课件,从一个简单的测控应用实例说起,动作选择按钮,红外线传感器,89C2051单片机,复位按钮,电源指示灯,单片微机原理及应用教学课件,从一个简单的测控应用实例说起,任务一：控制一盏灯点亮,任务二：红灯周期性地点亮/熄灭,信号检测,柔性开关,集群灯控,顺序控制/多任务定时切换,自动生产流水线,任务三：红外防盗报警,实时控制,单片微机原理及应用教学课件,简单测控实例原理图

3、,单片微机原理及应用教学课件,数字电路中由13片IC组成的数字钟,单片微机原理及应用教学课件,数字电路中由13片IC组成的数字钟,单片微机原理及应用教学课件,数字电路中由13片IC组成的数字钟,单片微机原理及应用教学课件,单片IC（单片机）电子钟,单片机,单片微机原理及应用教学课件,单片机与嵌入式技术重要吗？有用吗？遥远吗？问题的答案是不言而喻的。,单片微机原理及应用教学课件,第一讲：单片机基础,本讲重点：MCS-51的基本特性;单片机的引脚与I/O口结构;存储器、堆栈与特殊功能寄存器.,单片微机原理及应用教学课件,第二章单片机基础,单片机与嵌入式：单片微机（SingleChipMicro-c

4、omputer）微控制器（Micro-ControllerUnitMCU）嵌入式微控制器（EmbeddedMicrocontroller）,单片机应用领域：测控系统、智能仪表、智能接口、办公自动化、光机电一体化设备、通讯设备、网络设备、汽车电子、消费类电子产品、智能楼宇设备,单片机的多元化发展：IntelMotorolaPhilipsAtmelSiemensNSLGWinbondMicrochipEPSONNECCypressDallasOkiFairchildFujitsuHitachiSAMSUNG,单片微机原理及应用教学课件,组成：CPU(进行运算、控制)RAM(数据存储器)I/O口(串

5、口、并口等)ROM(程序存储器)PC机：上述部件以芯片形式安装在主板上。单片机：上述部件被集成到单芯片中。,通用PC包括：键盘、显示器、鼠标、硬/软/光驱、音箱、打印机、扫描仪等外设。单片机则只是一片集成电路。（100、48、40、32、28、20、16、8条引脚）。,单片机与计算机之异同（1）,单片微机原理及应用教学课件,功能：PC机：数据运算、采集、处理、存储、传输；单片机：控制（或受控于）外设。,通用计算机擅长于数据运算、采集、处理、存储和传输；单片机的专长则是测控，往往嵌入某个仪器/设备/系统中，使其达到智能化的效果。,单片机与计算机之异同（2）,单片微机原理及应用教学课件,应用特点：

6、个人计算机（微机）：,体积大，功耗大，价格高，用途较固定，属通用计算机。易于学习掌握和使用，但用于控制时必须制作或购买专用的接口卡，并编制专门的应用软件。,单片机：,体积小，功耗小，价格低，用途灵活，无处不在，属专用计算机。是一种特殊器件，需经过专门学习方能掌握应用，应用中要设计专业的硬件和软件。,单片机与计算机之异同（3）,单片微机原理及应用教学课件,MCS-51单片机基本特性,8位的CPU，片内有振荡器和时钟电路,工作频率为112MHz（Atmel89Cxx为024MHz）片内有128/256字节RAM片内有0K/4K/8K字节程序存储器ROM可寻址片外64K字节数据存储器RAM可寻址片外

7、64K字节程序存储器ROM片内21/26个特殊功能寄存器（SFR）4个8位的并行I/O口（PIO）1个全双工串行口（SIO/UART）2/3个16位定时器/计数器（TIMER/COUNTER）可处理5/6个中断源，两级中断优先级内置1个布尔处理器和1个布尔累加器（Cy）MCS-51指令集含111条指令,单片微机原理及应用教学课件,MCS-51系列单片机配置一览表,注意：今后将会经常提到ATMEL的AT89C2051/51/52等MCU！,单片微机原理及应用教学课件,内部结构框图,单片微机原理及应用教学课件,单片机的引脚定义,从一片集成电路的角度去认识单片机,单片微机原理及应用教学课件,认识单片

8、机的引脚,MCS-51单片机40脚Vcc,GND2XTAL1,XTAL22RESET1EA/Vpp1ALE/PROG1PSEN1,P0.0P0.78P1.0P1.78P2.0P2.78P3.0P3.78,单片微机原理及应用教学课件,单片机的引脚（电源端）,Vcc,GND:正电源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V)不同的单片机可以允许不同的工作电压，不同的单片机表现出的功耗也不同。,单片微机原理及应用教学课件,单片机的引脚（晶振端）,Vcc,GND:正电源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V)不同的单片机可以允许不同的工作电压，不同的单片机表现出的功耗也不同。,XTAL1,XTAL2:片内

9、振荡电路输入/输出端,单片微机原理及应用教学课件,单片机的引脚（晶振端）,Vcc,GND:正电源端与接地端(+5V/3.3V/2.7V)XTAL1,XTAL2:片内振荡电路输入/输出端,1545pfx2,112MHz（MCS-51）024MHz（Atmel-89C）,XTAL1,XTAL2,也可以由XTAL1端接入外部时钟，此时应将XTAL2接地：,XTAL2,XTAL1,外部时钟,通常外接一个晶振两个电容,单片微机原理及应用教学课件,单片机的引脚（晶振端）,Vcc,GND:正电源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V)XTAL1,XTAL2:片内振荡电路输入、输出端,CPU总是按照一定的时钟

10、节拍与时序工作：,振荡周期/时钟周期：Tc=晶振频率fosc（或外加频率）的倒数状态周期：Ts=2个时钟周期(Tc)（很少用到此概念）机器周期：Tm=6个状态周期(Ts)=12个振荡周期(Tc)指令周期:Ti:执行一条指令所需的机器周期(Tm)数,牢牢记住：振荡周期=晶振频率fosc的倒数；,1个机器周期=12个振荡周期；,1个指令周期=1、2、4个机器周期,单片微机原理及应用教学课件,单片机的引脚（复位端）,Vcc,GND:电源端（+5V/3.3V/2.7V)XTAL1,XTAL2:片内振荡电路输入、输出端RESET:复位端（正脉冲有效，宽度8mS）,单片微机原理及应用教学课件,复位使单片机

11、进入某种确定的初始状态：PC值归零（0000H）；各个SFR被赋予初始值（见P.42）：P0P3=0FFH，Acc=0，B=0，TH0=0，TL0=0，TH1=0，TL0=0，SP=7，PSW=0退出处于节电工作方式的停顿状态、退出一切程序进程、退出程序的死循环，从头开始。,单片机的引脚（复位端）,Vcc,GND:电源端（+5V/3.3V/2.7V)XTAL1,XTAL2:片内振荡电路输入、输出端RESET:复位端（正脉冲有效，宽度8mS）,单片微机原理及应用教学课件,PC与SFR复位状态表,单片微机原理及应用教学课件,单片机的引脚（复位端）,+5V,10uF,10K,Vcc,RST,GND,

12、上电复位,10uF,10K,Vcc,RST,GND,手动亮绿灯REDO:SETBP1.3;P1.3作输入口必先置1CHECK:JNBP1.3,CHECK;检测通道是否被阻断？LOOP:;有入侵者，报警！AJMPREDO;再跳回去检测,任务三：红外防盗报警,P1.3口用于输入状态检测的语句：,R亮250K，红外线光路阻断时，P1.3端高电平,单片微机原理及应用教学课件,单片机的引脚（P0口）,P0.0P0.7:双向I/O（内置场效应管上拉）寻址外部程序存储器时分时作为双向8位数据口和输出低8位地址复用口；不接外部程序存储器时可作为8位准双向I/O口使用。,2,1,D,Q,CK,/Q,读引脚,读锁

13、存器,写锁存器,内部总线,地址/数据,控制,引脚P0.X,3,4,Vcc,单片微机原理及应用教学课件,2,1,D,Q,CK,/Q,读引脚=1,读锁存器,写锁存器,内部总线,地址/数据,控制,引脚P0.X,3,4,控制=0时，此脚作输入口（事先必须对它写“1”）,0,0,1,0,0,截止,截止,=0,Vcc,单片机的引脚（P0口）,P0.0P0.7:双向I/O（内置场效应管上拉）寻址外部程序存储器时分时作为双向8位数据口和输出低8位地址复用口；不接外部程序存储器时可作为8位准双向I/O口使用。,单片微机原理及应用教学课件,2,1,D,Q,CK,/Q,读引脚=0,读锁存器,写锁存器,内部总线,地址

14、/数据,控制=1,引脚P0.X,3,4,控制=1时，此脚作地址/数据复用口：（1）输出地址/数据=0时,1,0,1,1,=0,导通,截止,=0,Vcc,单片机的引脚（P0口）,P0.0P0.7:双向I/O（内置场效应管上拉）寻址外部程序存储器时分时作为双向8位数据口和输出低8位地址复用口；不接外部程序存储器时可作为8位准双向I/O口使用。,单片微机原理及应用教学课件,2,1,D,Q,CK,/Q,读引脚=0,读锁存器,写锁存器,内部总线,地址/数据,控制=1,引脚P0.X,3,4,控制=1时，此脚作地址/数据复用口：（2）输出地址/数据=1时,1,1,0,0,=1,截止,导通,=1,Vcc,单片

15、机的引脚（P0口）,P0.0P0.7:双向I/O（内置场效应管上拉）寻址外部程序存储器时分时作为双向8位数据口和输出低8位地址复用口；不接外部程序存储器时可作为8位准双向I/O口使用。,单片微机原理及应用教学课件,2,1,D,Q,CK,/Q,读引脚=1,读锁存器,写锁存器,内部总线,地址/数据,控制=1,引脚P0.X,3,4,控制=1时，此脚作地址/数据复用口：（3）输入数据时，输入指令将使引脚与内部总线直通,Vcc,单片机的引脚（P0口）,P0.0P0.7:双向I/O（内置场效应管上拉）寻址外部程序存储器时分时作为双向8位数据口和输出低8位地址复用口；不接外部程序存储器时可作为8位准双向I/O口使用。,单片微机原理及应用教学课件,单片机的引脚（P2口）,P2.0P2.7:双向I/O（内置了上拉电阻）寻址外部程序存储器时输出高8位地址；不接外部程序存储器时可作为8位准双向I/O口