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1、单片机基础知识,作者：周仕林 2011年9月4日,本单元内容概述,一 初步了解单片机：1. 计算机的相关基础知识；2. 单片机的概念3. 单片机的发展历史；4. 单片机的基本类型；5. 单片机的应用范围。,二、学习单片机AT89S52的硬件资源：1. 单片机AT89S52的中央处理器；2. 单片机AT89S52的存储器；3. 单片机AT89S52的端口与引脚；4. 单片机AT89S52的时序与复位；5. 单片机AT89S52的标示。,一.计算机的常用术语 1、位（bit）位是计算机所能表示的最基本、最小的数据单元。计算机采用二进制，因此位就是1个二进制位，若干二进制位的组合就可以表示各种数据、
2、字符等。2、字（word）和字长字是计算机内部进行数据处理的基本单位。通常它与计算机内部寄存器、算术逻辑单元、数据总线的长度一致。一个字所包含的二进制位数称为字长。,3、字节（byte）把相邻的8位二进制数成为字节，可以用字节作为微型计算机字长的单位。8位微型计算机的字长等于1个字节，16位微型计算机的字长等于2个字节，32位微型计算机的字长等于4个字节。习惯上把一个字节定为8位，把一个字定为16位，把一个双字定为32位。4、指令指令是规定计算机进行某种操作的命令，由一串二进制数码组成，是计算机自动控制的依据。5、程序程序是指令的有序组合，是为实现特定目标或解决待定问题而用计算机语言编写的命令
3、序列。,6、机器语言 用二进制（或十六进制）数表示的指令和数据总和为机器语言，是计算机能直接识别和执行的程序。7、汇编语言用助记符号表达的指令称为汇编语言，是机器语言的符号表示。8、高级语言采用接近人类自然语言的习惯表达的程序设计语言，例如BASIC、C语言。现在一般使用C51语言设计51单片机程序。,1、数制介绍 （1）十进制（Decimal）数码：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9 十进制有09十个不同的数码。 十进制数逢十进一，即当低位满十则向邻高位进一。（2）二进制（Binary）数码：0，1 二进制有0，1两个不同的数码。 二进制数逢二进一。,二.计算机的数制,（3）十六进制（H
4、exadecimal）数码：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A，B，C，D，E，F 十六进制有0F十六个不同的数码。 十六进制数逢十六进一。,表1-1 部分十进制、二进制、十六进制数的对照表,2、数制的书写 （1）可以在数后面用英文字母标记。十进制数以字母D结尾，例如：32D，1000D。二进制数以字母B结尾，例如：1001B，0100B。十六进制数以字母H结尾，例如：123H，A1EFH。（2）可以给数加括号，并在括号右下角标注数制代号，例如：十进制数，（32）10，（1000）10二进制数， (1001)2，(0100) 2十六进制数，(123)16，(A1EF) 16,3、不同数
5、制之间的转换（1）二进制与十进制相互转换 二进制数转换成十进制数，将二进制数按权展开后相加，例如：11010B=124+123+022+121+020=26D十进制数转换成二进制数，采用“除2取余法”。即用2连续去除十进制数，直到商为0为止，然后把各次余数按最后得到的为最高位、最早得到的为最低位（从下至上），依次排列起来所得到的数便是所求的二进制数。,例如： 试求出十进制数125的二进制数。把125连续除以2，直到商为0，相应竖式为：,按照逆序将各余数记下，得到转换后的二进制为：111101B。,（2）十六进制与十进制相互转换 十六进制数转换成十进制数，将十六进制数按权展开后相加，例如：64H
6、=6161+4160=100D 十进制数转换成十六进制数，采用“除16取余法”。 即用16连续去除要转换的十进制数，直到商为0为止，然后把各次余数按逆得到顺序依次排列起来，所得的数便是所求的十六进制数。,（3）二进制与十六进制相互转换 二进制数转换成十六进制数，采用“四位合一位”的方法。即从二进制数最低位开始，每四位一组，不足四位以0补足，然后分别把每组用十六进制数表示，并按序相连。例如：把二进制数1101111100110B转换成十六进制数，则有：0001 1011 1110 01101 B E 6所以，1101111100110B=1BE6H, 十六进制数转换成二进制数，采用“一位分四位”
7、的方法。即把十六进制数的每一位分别用4位二进制数表示，然后将其按序连成一体。 例如：把十六进制数2AE5H转换成二进制数，则有： 2 A E 5 0010 1010 1110 0101 所以，2AE5H=0010101011100101B,单片机，全称单片微型计算机，就是在一块芯片上集成了微处理器（CPU）、程序存储器（ROM）、数据存储器（RAM）、定时/计数器以及多种I/O接口电路的具有一定规模的微型计算机，因最早被应用在工业控制领域，所以又被称为微控制器。,MCU,SOC,SCM,单片机的发展史,单片微型计算机,微 控 制 器,专用化片上系统,智能仪器仪表,智能电压表,温湿度时钟,超声波
8、流量计,示波器,工业控制,水厂控制,自动打包,智能电梯,医疗设备,呼吸机,心电监护仪,汽车设备,电动助力转向系统,ABS防抱死,计算机及网络和通信,平板电脑,智能手机,家用电器,智能电饭煲,智能电视机,AT89S52 单片机内部结构框图如图1-2所示：,AT89S52 单片机内部包括： 一个8位89S52微处理器（CPU），是单片机的运算和指挥中心。片内8K字节程序存储器 （ROM），用于存放程序、原始数据及表格。片内256字节数据存储器 （RAM），用于存放临时数据，如运算的中间结果及欲显示数据。4组8位并行输入/输出端口（I/O端口）P0P3，每个端口均有8条I/O线，用于与外部交换信息。
9、,3个16位的定时器/计数器。1个 6 向量2级中断结构，有6个中断源和2个中断优先级。1个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口。片内晶振及时钟电路。具有节电工作方式，即空闲方式与掉电方式。看门狗定时器WDT是一种需要软件控制的复位方式。双数据指针寄存器DPTR0、DPTR1。,中央处理器（CPU）也称微处理器，是单片机的核心部件，是单片机的控制和指挥中心。主要包含运算器和控制器。,AT89S52单片机内部的存储器分为两种：程序存储器ROM和数据存储器RAM。程序存储器ROM用于存放程序、原始数据或表格，可在线编写程序，掉电后数据保持不变。数据存储器RAM用于存放运算的中间结果、
10、最终结果或欲显示的数据等，其数据可随时改写，掉电后数据消失。,图1-3 AT89S52单片机存储器空间配置,1、程序存储器AT89S52单片机片内程序存储器 ROM有8K字节，其地址为0000H1FFFH；片外可接扩展程序存储器ROM，最大达64 k字节，地址为0000HFFFFH，片内外统一编址。CPU访问片内、片外程序存储器ROM时用MOVC指令。2、数据存储器AT89S52单片机片内数据存储器RAM有256字节，其地址为00HFFH；片外可接扩展数据存储器RAM，最大达64 k字节，地址为0000HFFFFH。访问片内RAM时用MOV指令，访问片外RAM时用MOVX指令。,图1-4 AT
11、89S52单片机数据存储器结构,（1）工作寄存器区AT89S52单片机在片内RAM中划分出低地址的32个字节单元（00H1FH）作为工作寄存器区，供用户使用。工作寄存器区分为4个工作寄存器组，每个组有8个寄存器，分别称为R7R0，占8个字节。在单片机工作时，只有一组寄存器作为当前工作寄存器组R7R0使用。当单片机复位后，系统默认工作寄存器0组为当前工作寄存器组。,（2）位寻址区在工作寄存器区后的20H2FH共16个字节为位寻址区，共有128位（8*16=128）。每一位都有相应的位地址00H7FH。利用位寻址可以对某一位进行单独的操作，而无须将一个字节的8位全部重新操作一遍。（3）通用RAM区
12、AT98S52单片机片内通用RAM区地址为30HFFH，这里通常设为堆栈区，栈顶的位置由堆栈寄存器SP指定。系统复位时，SP的初始值为07H。,3、特殊功能寄存器SFR累加器ACC（E0H）累加器ACC是89S52最常用、最忙碌的8位特殊功能寄存器，许多指令的操作数取自于ACC，许多运算中间结果也存放与ACC。在指令系统中，用A作为累加器ACC的助记符。寄存器B（F0H）在乘、除指令中，用到了8位寄存器B。乘法指令的两个操作数分别取自A和B，乘积存于B和A两个8位寄存器中。除法指令中，A中存放被除数，B中存放除数，商存放于A，余数存放于B。在其他指令中，B可作为一般通用寄存器使用。,程序状态寄
13、存器PSW（D0H）程序状态寄存器PSW是一个8位特殊功能寄存器，它的各位包含了程序执行后的各种状态信息，供程序查询或判别之用。,表1-2 程序状态寄存器PSW功能表,CY（PSW.7）：进/借位标志位。在执行加法（或减法）运算指令时，如果运算结果的最高位（D7位）向前有进位（或借位），则CY位由硬件自动置为1（CY=1）；如果运算结果的最高位无进位（或借位），则CY位被清0（CY=0）。AC（PSW.6）：辅助进/借位标志位。当执行加法（或减法）操作时，如果运算结果（和或差）的低4位（D3位）向高4位（D4位）有半进位（或借位），则AC位将被硬件自动置为1（AC=1）；否则AC位被清0（AC
14、=0）。F0（PSW.5）：用户标志位0。用户可以根据自己的需要对F0位赋予一定的含义，由用户置位或复位，以作为软件标志。,RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）：工作寄存器组选择位。在单片机数据存储器中有四组工作寄存器组（寄存器3组、寄存器2组、寄存器1组、寄存器0组），每个寄存器组中有8个寄存器R7R0。程序运行时只能有一组寄存器组工作，可以通过设置RS1、RS0的值来进行选取。,表1-3 工作寄存器组选择表,OV（PSW.2）：溢出标志位。当进行算术运算时，如果运算结果超出了-128+127的范围，则有溢出，OV位由硬件自动置为1（OV=1）；否则无溢出，OV位清0（OV=0）。F1（
15、PSW.1）：用户标志位1（仅AT89S52所有）。作用与用户标志位0相同。P（PSW.0）：奇偶标志位。每条指令执行完后，该位始终跟踪指示累加器ACC中1的个数。如果A中的1为奇数，则P=1，A中的1为偶数，则P=0。此位常用于校验串行通信中的数据传送是否出错。,堆栈指针SP（81H）堆栈指针SP是一个8位特殊功能寄存器，SP的内容可指向89S52片内00H7FH RAM的任何单元。系统复位后，SP初始化为07H，即指向地址为07H的RAM单元。数据指针DPTR（83H，82H）数据指针DPTR是一个16位特殊功能寄存器，其高位字节寄存器用DPH表示（地址83H），低位字节寄存器用DPL表示
16、（地址82H）。数据指针DPTR用于存放16位地址，以便对64KB片外RAM作间接寻址。,AT89S52单片机有4组8位并行准双向I/O端口，分别为P0、P1、P2和P3，共占32个引脚。每个端口均包含一个端口锁存器（特殊功能寄存器P0P3）、一个输出驱动器和输入缓冲器。每个端口可以8条线一起用作I/O口线传输字节信息，也可以每一根I/O口线单独使用。对端口锁存器的读/写就可以实现端口的输入/输出。,1、P0口的使用 P0口可作为通用的8位输入/输出端口使用。在单片机外接扩展存储器时，它还可以作为分时复用的低8位地址/数据总线使用，此时高8位地址总线由P2端口担任。P0口的每一位可驱动8个TTL个负载。（1）P0口作为通用输出口，需外接上拉电阻才能输出电平。（2）P0口作为通用输入口，分为读锁存器和读引脚两种情况。在读端口引脚数据前，应先向端口锁存器写入1。,
