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1、1指导教师：熊万安现代电子技术综合实验摘要实验要求及实验安排2实验平台介绍3基础知识及工具软件介绍4实验步骤5考核办法及成绩构成6单片机简介1 1.0 单片机定义 单片机就是单片计算机(Single Chip Computer)， 在一块芯片上，它集成了中央处理器(CPU)、随机 读写存储器(RAM,Random Access Memory)、只 读存储器(ROM, Read Only Memory)、定时器/ 计数器(Timer/Counter)以及输入/输出 (Input/Output)接口电路等计算机主要部件。 单片机主要用于控制领域，目前国际上统称微控 制器(Microcontroll
2、er)。 虽然单片机只是一个芯 片，但从组成与功能来看，具有计算机的主要特 点单片机简介 目前单片机生产厂家：Intel , Motorola, TI, Philips, Zilog, Rockwell, NEC, Siemens, Hitachi, Toshiba, Atmel等。 单片机常用系列： Intel MCS-51 8位 单片机。 Intel MCS-96 16位单片机 。 Motorola MC68系列， 8位、16位单片机 。 TI MSP430系列16位低功耗单片机。 Microchip的PIC系列RISC单片机。 单片机简介 低速场合采用4位单片机，高速场合采用16位 、3
3、2位单片机甚至DSP。大部分应用场合仍采 用8位单片机。 Intel MCS-51 系列8位单片机，简称8051系列 、51系列、80C51系列。 8051系列单片机1980年由Intel公司推出，历 久不衰。主要用于中小系统场合。90年代Intel 公司将8051内核的使用权以专利形式转让给众 多的集成电路制造商如Philips, Siemens, Atmel, TI, ADI等，发展出数百个品种的8051 大家族。8051已成为单片机领域的实际标准， 成为主流机型与教学首选机型。单片机简介 80C51的引脚功能 图1-1 PDIP40封装80C51引脚布局图 80C51单片机的体系结构 单
4、片机只是一个芯片，从组成与功能来看，单片 机具有计算机的特点。单片机主要用于控制领域， 目前统称为微控制器(Microcontroller)。图1-3显示 了单片机的内部结构和输入输出连线。图1-3 8051内核的基本结构方框图 80C51的引脚功能 单片机的特性: 首先，单片机具有计算机特性，其内部结构与原 理同微型计算机。单片机用户系统可定制。 其次，单片机具有微控制器 ( Microcontroller)特 性。其内部有存储器和很多接口电路，如定时器/ 计数器，并行接口(PIO: Parallel I/O)，串行通信接 口(SCI: Serial Communication Interf
5、ace)，中断控 制器电路。 第三，关于单片机的开发。单片机无自主开发能 力，必须借助PC机和单片机开发工具，进行软硬 件调试。 下面，我们将作具体介绍。 8051单片机是的系列初始号，是 所有MCS-51设备的核心，其主要组成如下： 一个优化的8位微处理器CPU;程序存 储器地址空间;数据存储器地址空间; 128 B数据存储器RAM和特殊功能寄存器SFR; 4 kB内部程序存储器ROM;两个位定时/计 数器T0、T1，用于对外部事件计数，也可用作 定时器;四个8位可编程I/O（输入/输出）并行端 口P0P3，每个端口既可做输入，也可做输出; 一个串行端口，用于数据全双工的串行通信; 中断控制
6、系统，具有两个中断优先级的个源 和向量中断结构;内部时钟电路。8051单片机系列8051系列分为51和52两个子系列，其中51子 系列是基本型，而52子系列属于增强型。资资 源 配 置 子 系 列片内ROM的形式片内 ROM 容量片内 RAM 容量定时时器 与 计计数器中 断 源无ROMEPROME2PROM851系列80318051875189514KB128B21658C51系列80C3180C5187C5189C514KB128B2165852系列80328052875289528KB256B3166 单片机由于硬件支持和需要所限，其软件比较 简单。 首先单片机不像通用计算机(PC)那样
7、具有复 杂的操作系统，只使用简单的监控程序。 再者，单片机通常采用汇编语言编程。单片 机本身没有自开发能力，一般需要通过PC机 进行交叉汇编得到目标码。 目前采用C语言、PL/M等高级语言开发用户 程序也越来越广泛。 80C51单片机的CPU结构 图1-5所示为80C51单片机的功能方框图， 其中的CPU部分如图1-6所示。 80C51的CPU结构由运算电路、控制电路与 CPU的寄存器阵列几部分组成。 其中，运算电路由ALU（算术逻辑单元）实现 算术运算、逻辑运算和位操作，具体功能详见 80C51指令系统介绍。 控制电路是指单片机中，当指令寄存器存放从 程序存储器中取出的指令后，要把指令分为操
8、 作码与操作数两大部分，操作码通过指令译码 及时序电路，在时钟脉冲的控制下发出执行指 图1-5 80C51单片机功能方框图 图1-6 80C51的CPU 令所需的控制信号，操作数可通过寻址机制被 找到。 程序存储器(ROM)程序存储器程序存储器程序存储器内部外部0000HFFFFH(64K)0000H0FFFH(4KB)0000H0001H0002H(PC)中断5中断4中断3中断2中断10003H000BH0013H001BH0023H002BH外部中断0定时器0中断外部中断1定时器1中断串行口中断8位0FFFH 0FFEHEA=1 EA=0程序存储器分布中断入口 地址程序存储器(PM: Pr
9、ogram Memory)又称代码存储器 (Code Memory), 用于存放程序和常数表格，一般是 ROM型存储器。8051片内有4KB ROM，8751片内有 4KB EPROM，8031无片内程序存储器，需在片外扩 展。片外16位地址线最多可扩展64KB ROM，两者是 统一编址的，编址范围为0000H FFFFH。(1) 程序计数器PC作为程序存储器地址指针，指向 下次取指令的地址， 16位。(2) 复位后，PC=0000H,即从0000H开始执行程序 。(3) /EA引脚用于选择片内或片外存储器。为高电平 时，执行片内程序存储器的程序。为低电平时，8051 的所有取指令操作均在片外
10、程序存储器中进行。程序存储器中的几个特殊地址的使用： 地址 用途0000H 复位后的程序入口地址0003H 外部中断INT0服务程序入口000BH 定时器T0中断服务程序入口0013H 外部中断INT1服务程序入口001BH 定时器T1中断服务程序入口0023H 串行口中断服务程序入口由于两入口地址之间的存储空间有限，通常在这些 入口地址开始的两三个地址单元中，放入一条转移类 指令，使相应的程序转到指定的程序存储器区域中执 行。布尔处理器8051单片机内部有一个布尔处理器，可以进行位 寻址和位操作。有两个位寻址区。第一个是20H 2FH的16字节。可用位寻址方式访问其各个位，这 128个位的位
11、地址(指某个二进制的位地址)为00H 7FH。它们可用做软件标志位，采用位操作指令进行 处理。这种位寻址能力是8051的一个重要特点。例如 （20H）=35H =0011 0101 B, 则20H.1=0, 其位地址 为01H, 20H.5=1, 其位地址为05H。MSBMost Significant Bit （最高有效位D7） LSB Least Significant Bit （最低有效位D0）单元地址2FH 2EH 2DH 2CH 2BH 2AH 29H 28H 27H 26H 25H 24H 23H 22H 21H 20H7F 77 6F 67 5F 57 4F 47 3F 37 2
12、F 27 1F 17 0F 07MSB 位地址 LSB7E 76 6E 66 5E 56 4E 46 3E 36 2E 26 1E 16 0E 067D 75 6D 65 5D 55 4D 45 3D 35 2D 25 1D 15 0D 057C 74 6C 64 5C 54 4C 44 3C 34 2C 24 1C 14 0C 047B 73 6B 63 5B 53 4B 43 3B 33 2B 23 1B 13 0B 037A 72 6A 62 5A 52 4A 42 3A 32 2A 22 1A 12 0A 0279 71 69 61 59 51 49 41 39 31 29 21 19
13、 11 09 0178 70 68 60 58 50 48 40 38 30 28 20 18 10 08 00RAM位寻址区位地址表第二个位寻址区是特殊功能寄存器SFR中字节地址可以被8整 除的，也可以位寻址。在此要特别说明的一点是，通用工作寄存 器区和位寻址区在不用作寄存器或位寻址时都可作为一般的用户 数据区。 符号单元地址名称位地址符号地址* ACCE0H累加器ACC.7ACC.0E7HE0H* BF0H乘法寄存器B.7B.0F7HF0H* PSWD0H程序状态字PSW.7PSW.0D7HD0HSP81H堆栈指针DPL82H数据存储器指针(低8位)DPH83H数据存储器指针(高8位)*
14、IEA8H中断允许控制器IE.7IE.0AFHA8H* IPB8H中断优先控制器IP.7IP.0BFHB8H* P080H通道0P0.7P0.087H80H* P190H通道1P1.7P1.097H90H* P2A0H通道2P2.7P2.0A7HA0H* P3B0H通道3P3.7P3.0B7HB0HPCON87H电源控制及波特率选择* SCON98H串行口控制SCON.7SCON.09FH98HSBUF99H串行数据缓冲器* TCON88H定时控制TCON.7TCON.08FH88HTMOD89H定时器方式选择TL08AH定时器0低8位TL18BH定时器1低8位TH08CH定时器0高8位TH1
15、8DH定时器1高8位8051专用寄存器内部特殊功能寄存器(SFR)寄存器 位地址/位定义 地址 F7 F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0 B F0H E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0 ACC E0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 PSW CY AC F0 RS1 RS0 OV / P D0H BF BE BD BC BB BA B9 B8 IP B8H B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 P3 P3.7 P3.6 P3.5 P3.4 P3.3 P3.2 P3.1 P3.0 B0H IE A8H A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 P2 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 A0H SBUF 99H 几个特殊功能寄存器： (1) 累加器ACC (Accumulat
