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1、1,情景一：,（教学进度表中第一次课）,情景一：让单片机动起来,教学单元二,制作单片机最小系统,3,1.了解I/O端口内部结构 2.掌握各引脚的功能 3.了解各种单片机外部结构及封装形式,能力目标,课程教学目标,教学 目标,掌握识别单片机各引脚的方法 掌握各引脚的使用方法,图1.3.1（a）单片机最小系统电路原理图,图1.3.1（b）单片机最小系统实物图,单片机最小系统的组成,电路以单片机AT89S51为核心，AT89S51的18，19引脚外接由C1、C2、X1构成石英晶体振荡电路，9引脚外接由C3、R1构成的上电复位电路，加上20引脚接地，40引脚、31引脚接电源VCC，这就构成了AT89S
2、51单片机的最小系统。通上电，单片机就开始工作了。当然没有程序的单片机还是什么工作也没能完成的，只能说是进入工作准备就绪状态。 1电源电路：电源是单片机工作的动力源泉。对应的接线方法为：40脚（VCC）电源引脚，工作时接+5V电源，20脚（GND）为接地线。 2时钟电路：时钟电路为单片机产生时序脉冲，单片机所有运算与控制过程都是在统一的时序脉冲的驱动下进行的。时钟电路就好比人的心脏，如果人的心跳停止了，人就。同样，如果单片机的时钟电路停止工作（晶振停振），那么单片机也就停止运行了。 3复位电路：在复位引脚（9脚）脚持续出现24个振荡器脉冲周期（即2个机器周期）的高电平信号将使单片机复位，此时，
3、一些专用寄存器的状态值将恢复为初始值。 4控制引脚EA接法。EA/VPP（31脚）为内外程序存储器选择控制引脚，当EA为低电位时，单片机从外部程序存储器取指令；当EA接高电平时，单片机从内部程序存储器取指令。,单片机最小系统的组成,MCS-51单片机简介,1. MCS-51单片机的基本结构,MCS-51单片机结构框图,单片机硬件结构,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
4、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,复位电路,MCS-51单片机的内部结构框图,第一个任务,用词汇描述你所知道的运算器 要求：5人一组选一汇报人 5人讨论汇报人做记录 汇报人整理汇报（头脑风暴法）,运算器：由ALU(算术逻辑运算部件）核心，TMP1,TMP2，ACC（累加器）。B，PSW（程序寄存器）及布尔处理机组成。,F=x + bx + c b、c 、 x F=x（x +b）+c b 09h
5、 c0ah x 0bh x +bA Ax A A+c A,CPU的结构,一 运算器：由ALU(算术逻辑运算部件）核心，TMP1,TMP2，ACC（累加器）。B，PSW（程序寄存器）及布尔处理机组成。 ALU：四则运算和布尔代数的运算。 A：累加器A是一个8位寄存器，用于存操作数。 B：寄存器8位，用于乘法和暂存用。 PSW：标志寄存器，8位，用于存放运算结果的特征。 CY AC FO RS1 RS0 OV P 位7 位0 1 进位标志位CY：由进位或借位时CY置“1”。 2 辅助进位标志AC：低四位有进位或借位时AC为1 3 溢出标志为OV：溢出时OV为“1”。用于带符号运算时结果超出1271
6、28。 4 奇偶标志P：A累加器的奇偶性，A中结果1的个数是奇时P为“1”,表26 工作寄存器组的选择表,F=x + bx + c b、c 、 x F=x（x +b）+c b 09h c0ah x 0bh x +bA Ax A A+c A,第二个任务,用词汇描述你所知道的存储器 要求：5人一组选一汇报人 5人讨论汇报人做记录 汇报人整理汇报（头脑风暴法）,(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,2.4.2 程序存储器 1. 程序存储器的编址 计算机的工作是按照事先编制好的程序命令一条条循序执行的, 程序存储器就是用来存放这些已编好的程序和表格常数,
7、 它由只读存储器ROM或EPROM组成。 2. 程序运行的入口地址 实际应用时, 程序存储器的容量由用户根据需要扩展， 而程序地址空间原则上也可由用户任意安排。 但程序最初运行的入口地址， MCS51单片机是固定的, 用户不能更改。 程序存储器中有复位和中断源共7个固定的入口地址见表24。,表24 MCS51单片机复位、 中断入口地址,单片机复位后程序计数器PC的内容为0000H, 故必须从0000H单元开始取指令来执行程序。 0000H单元是系统的起始地址, 一般在该单元存放一条无条件转移指令, 用户设计的程序是从转移后的地址开始存放执行的。,内部,外部,(2)数据存储器,数据存储器,RAM
8、,专用寄存器,内部RAM存储器,工作寄存器区选择位RS0、RS1,表10-1 数据类型,2.4.3 内部数据存储器 1. 内部数据存储器的编址 MCS51系列单片机的内部数据存储器由读写存储器RAM组成, 用于存储数据。 它由RAM块和特殊功能寄存器（SFR）块组成, 其结构如图25（b）所示。 2. 内部数据存储器RAM块 由图25（b）可见, 内部数据存储器RAM块共分为工作寄存器区、 位寻址区和数据缓冲区3个部分。,1） 工作寄存器区 内部RAM块的00H1FH区, 共分4个组, 每组有8个工作寄存器R0R7, 共32个内部RAM单元。 寄存器和RAM地址的对应关系如表25所示。,表25
9、 工作寄存器和RAM地址对照表,工作寄存器共有4组, 但程序每次只用1组, 其它各组不工作。 哪1组寄存器工作由程序状态字PSW中的PSW.3（RS0）和PSW.4（RS1）两位来选择, 其对应关系如表26所示。 CPU通过软件修改PSW中RS0和RS1两位的状态, 就可任选一个工作寄存器工作, 这个特点使MCS51单片机具有快速现场保护功能, 对于提高程序的效率和响应中断的速度是很有利的。 若程序中并不要4个工作寄存器组, 那么剩下的工作寄存器组所对应的单元也可以作为一般的数据缓冲区使用。,表26 工作寄存器组的选择表,2） 位寻址区 20H2FH单元为位寻址区, 这16个单元（共计128位
10、）的每1位都有一个8位表示的位地址, 位地址范围为00H7FH, 如表27所示。 位寻址区的每1位都可当作软件触发器, 由程序直接进行位处理。 通常可以把各种程序状态标志, 位控制变量存于位寻址区内。 同样, 位寻址的RAM单元也可以按字节操作作为一般的数据缓冲,表27 内部RAM中位地址表,3） 数据缓冲区 30H7FH是数据缓冲区, 也即用户RAM区, 共80个单元。 MCS52子系列片内RAM有256个单元, 前两个的单元数与地址都和MCS51子系列一致。 用户RAM区从30HFFH, 共208个单元。,4）堆栈与堆栈指针 在程序实际运行中, 往往需要一个后进先出的RAM区, 在子程序调
11、用、 中断服务处理等场合用以保护CPU的现场, 这种后进先出的缓冲区称为堆栈。 MCS51单片机堆栈区不是固定的, 原则上可设在内部RAM的任意区域内, 但为了避开工作寄存器区和位寻址区, 一般设在30H以后的范围内, 栈顶的位置由专门设置的堆栈指针寄存器SP（8位）指出。 MCS51单片机的堆栈属向上生长型, 如图26所示。,图26 MCS51单片机堆栈,3. 特殊功能寄存器SFR块 特殊功能寄存器SFR, 又称为专用寄存器。 它专用于控制、 管理单片机内算术逻辑部件、 并行I/O口锁存器、 串行口数据缓冲器、 定时器/计数器、 中断系统等功能模块的工作, SFR的地址空间为80HFFH。,
12、表28 特殊功能寄存器名称、 标识符、 地址一览表,4. 位寻址空间 在MCS51单片机的内部数据寄存器RAM块和特殊功能寄存器SFR块中, 有一部分地址空间可以按位寻址, 按位寻址的地址空间又称之为位寻址空间。 位寻址空间一部分在内部RAM的20H2FH的16个字节内, 共128位; 另一部分在SFR的80HFFH空间内, 凡字节地址能被8整除的专用寄存器都有位地址, 共93位。 因此, MCS51系列单片机共有221个可寻址位, 其位地址见表27、 表28所示。,2.4.4 外部数据存储器 外部数据存储器一般由静态RAM芯片组成。 扩展存储器容量的大小, 由用户根据需要而定, 但MCS51
13、单片机访问外部数据存储器可用1个特殊功能寄存器数据指针寄存器DPTR进行寻址。 由于DPTR为16位, 可寻址的范围可达64 KB, 所以扩展外部数据存储器的最大容量是64 KB。,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。 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
14、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,单片机的工作过程,取指过程,例: MOV A,#09H 74H 09H ;把09H送到累加器A中,执行过程,PC=,0000H,0 1 1 1 0 1 0 0,0 0 0 0 1 0 0 1,(PC),(PC),0001H,0002H,0000H,外部控制总线CB,取指过程,(PC),执行过程,你知道PC的作用吗？,1.4存储器结构,8031 8751 8051 89C51,256B（字节）,4K,MCS-51单片机简介,2. MCS-51单片机的引脚及功能,MCS-51引脚及实物图
15、,MCS-51单片机信号引脚简介,P3口线的第二功能,VCC,VSS,XTAL2XTAL1,RST,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 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),MCS
16、-51单片机简介,MCS-51单片机简介,MCS-51单片机简介,单片机最小系统电路,1.8051单片机的时钟、时序和复位 2.标准80C51的时钟电路、时间单位与时序 3.单片机的时钟电路、时间单位与时序 4.单片机的复位与复位电路,1）时钟电路,标准80C51的时钟电路、时间单位与时序,时钟电路 用于产生供单片机各部分同步工作的时钟信号,单片机内部的时间单位,标准80C51的时钟电路、时间单位与时序,单片机内部的时间单位 振荡频率fosc = 石英晶体频率或外部输入时钟频率 振荡周期= 振荡频率的倒数 机器周期 机器周期是单片机应用中衡量时间长短的最主要的单位 在多数51系列单片机中： 指令周期 执行一条指令所需要的时间 单位：机器周期 51单片机中：单周期指令、双周期指令、四周期指令,标
