单片机应用－任益芳第1章

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1、单片机应用,第一章 单片机硬件系统,第一章 单片机硬件系统,学习和掌握单片机应用技术，首先就要了解单片机应用系统的基本组成，单片机技术的发展，理解和掌握单片机的结构组成等硬件系统和软件系统，进而掌握对单片机应用系统进行设计与开发的过程和方法，最后达到开发设计单片机应用系统的目的。,课程描述：,第一章 单片机硬件系统,知识点及技能点 了解单片机的工作过程 熟悉MCS-51单片机的硬件结构和原理 掌握单片机应用系统中存储器的资源分配 学会搭建最基本的单片机应用系统硬件电路,实训任务一 控制信号灯 1.1 单片机概述 1.2 单片机硬件结构及原理 1.3 并行输入/输出结构 1.4 时钟电路与复位电

2、路 1.5 单片机的基本工作过程 重点和难点 讨论 本章小结 作业及练习,主要内容,实训任务一 控制信号灯,1.实训目的 （1）通过应用系统点亮一个LED灯。 （2）了解单片机的基本工作过程。 （3）掌握单片机应用系统的基本组成及功能。 2.实训器材 实训设备：电脑、编程器、单片机开发系统 实训电路：实训任务一电路图 3.实训步骤与要求 1）首先分析实训任务1的电路原理 2）向单片机89C52中写入程序机器码 3）运行程序，观察现象,实训任务一 电路原理图,实训任务一 控制信号灯,【实验一】熄灭一个LED灯 机器码 地址 程序 注释 ORG 0000H ；表示程序从地址0000H存放 D290

3、 0000H SETB Pl.0 ；P1.0输出高电平 END ；表示程序结束 【实验二】点亮一个LED灯 机器码 地址 程序 注释 ORG 0000H ；表示程序从地址0000H存放 C290 0000H CLR Pl.0 ；P1.0输出低电平 END ；表示程序结束,实训任务一 控制信号灯,【实验三】让一个LED灯反复亮灭,实训任务一 控制信号灯,实验三 程序流程图,实训任务一 控制信号灯,实训分析与总结 1)实训结果：没有程序的单片机89C52在实训电路中不能点亮发光管的，写入程序的单片机89C52安装在实训电路中后，8个发光二极管中指定的P1.0会按程序的意图亮、灭或按的一定规律不停地

4、亮灭。 2)本实训电路中，单片机89C52的Pl口的18引脚通过集成芯片74LS240接到8个发光二极管上。8个发光二极管的正极分别通过8个限流电阻接到了+5V电源，8个发光二极管的负极接地。当Pl口的某个引脚为低电平时，相对应的74LS240的输出脚为高电平，连接的发光二极管发亮；当Pl口的某个引脚为高电平时，相对应的74LS240的输出脚为低电平，连接的发光二极管熄灭。改变Pl口的电平，可以改变发光二极管的工作状态。 3)可以通过编写软件程序来完成对硬件电路的控制。 4)本实训中，机器码写在了单片机内部。当内部没有程序存储器或存储器容量不够时，可外接程序存储器。 5)修改程序并运行,实训任

5、务一 控制信号灯,1.1单片机概述,1.1.1 单片机及其应用系统 1单片机 2单片机应用系统 3单片机应用系统的分类 （1）最小应用系统 （2）最小功耗应用系统是指为了节约能源，保证系统 正常运行，系统的功率消耗最小。 (3) 典型应用系统 4. 微型计算机系统,下面把组成计算机的五个基本部件作简单说明。 1) 运算器 2) 控制器 3) 存储器 4) 输入设备 5) 输出设备,1.1单片机概述,1.1.2单片机MCS-51系列 1.MCS-51系列单片机的发展 2.制造单片机芯片的半导体工艺 3.单片机内部rom存储器,1.1单片机概述,1.2 单片机硬件结构和原理,1.2.1引脚及内部组

6、成 1. MCS-51单片机的引脚 2. MCS-51单片机的内部组成,1.2 单片机硬件结构和原理,1.2.2 内部数据存储器 1. 内部数据存储器RAM低128单元 2.内部数据存储器RAM高128单元,1.2.3 MCS-51内部程序存储器 MCS-51的程序存储器中有些单元具有特殊功能，使用时应予以注意 1）一组特殊单元是0000H0002H。 2)一组特殊单元是0003H002AH,1.2 单片机硬件结构和原理,1.3.1 P0口的结构,图1.9 P0口结构,1.3 并行输入/输出口结构,1.3 并行输入/输出口结构,1.3.2 P1口的结构,图1.11 P1口结构图,1.3 并行输

7、入/输出口结构,1.3.3 P2口的口结构,图1.12 P2口结构图,1.3 并行输入/输出口结构,1.3.4 P3口的口结构,图1.13 P3口结构图,1.3 并行输入/输出口结构,1.3.5 I/O口 P0口和P2口构成MCS-51型单片机的16位地址总线，P0口还是8位的数据总线。P3口多用于第二功能输入或输出，通常只有P1口用于一般输入/输出。管脚的复用情况见表1.7 系统复位后，P0-P3口的32个管脚均输出高电平，因此在系统的设计过程中，应保证这些管脚控制的外设不会因为系统复位而发生误动作。,1.3 并行输入/输出口结构,1.3 并行输入/输出口结构,1.4 时钟电路与复位电路,1

8、.4.1 时钟电路 1. 时钟信号的产生 2. 引入外部脉冲信号 3. 时序 1) 节拍与状态 2) 机器周期 3) 指令周期,1.4.2 单片机的复位电路,1.4 时钟电路与复位电路,1复位后各寄存器的初态,2复位电路,1）上电自动复位方式 2）人工复位,1.4 时钟电路与复位电路,1、接通电源开机后，取指令过程： PC =0000H (1)PC中的0000H 送到片内的地址寄存器； (2)PC的内容自动加1变为0001H，指向下一个指令字 (3)地址寄存器中的内容0000H通过地址总线送到存储器，经存储器中的地址译码选中0000H单元； (4)CPU通过控制总线发出读命令； (5)被选中单

9、元的内容74H送内部数据总线上，该内容过内部数据总线送到单片机内部的指令寄存器。到此，取指令过程结束，进入执行指令过程。,1.5 单片机的基本工作过程,2、执行指令的过程： (1) 指令寄存器中的内容经指令译码器译码后，说明这条指令是取数命令，即把一个立即数送A中； (2)PC的内容为0001H，送地址寄存器，译码后选中0001H单元，同时PC的内容自动加1变为0002H； (3)CPU同样通过控制总线发出读命令； (4)0001H单元的内容E0H读出经内部数据总线送至A。至此，本指令执行结束。PC=0002H，机器又进入下一条指令的取指令过程。机器一直重复上述过程直到程序中的所有指令执行完毕

10、，这就是单片机的基本工作过程。,1.5 单片机的基本工作过程,重点和难点,时钟与时序的概念 数据存储器与程序存储器的地址分配 专用寄存器的作用、地址、名称 P0口、P1口、P2口、P3口结构特点,单片机应用系统中数据存储器和程序存储器分别是做什么用的？ MCS-51系列单片机中它们的容量有何不同？ 简述内部数据存储器的组成及功能。 单片机如何确定和改变当前的工作寄存器区?,讨论,本章小结,本章讲述了MCS- 51型单片机芯片的硬件结构及工作特性。 MCS-51单片机是由一个8位CPU，一个片内振荡器及时钟电路，4KB ROM，128B片内RAM，21个特殊功能寄存器，两个16位定时/计数器，4

11、个8位并行I/O口，一个串行输入/输出口和5个中断源等电路组成的。芯片共有40个引脚，除了电源、地、两个时钟输入/输出脚以及32个I/O引脚外，还有4个控制引脚： ALE(低8位地址锁存允许)、PSEN(片外ROM读选通)、RESET(复位)、EA(内外ROM选择)。 8051单片机片内有256B的数据存储器，它分为低128B的片内RAM区和高128B的特殊功能寄存器区。低128B的片内RAM可又可分为工作寄存器区(00HlFH)、位寻址区(20H2FH)和数据缓冲器(30H7FH)。累加器A、程序状态寄存器PSW、堆栈指针SP、数据指针DPTR、程序存储器地址指针PC，均有着特殊的用途和功能

12、。,本章小结,MCS- 51型单片机有4个8位的并行I/O口，它们在结构和特性上基本相同。当片外扩展器RAM和ROM时，P0口分时传送低8位地址和8位数据，P2口传送高8位地址，P3口常用于第二功能，通常情况下只有Pl口用作一般的输入/输出引脚。 了解时钟电路以及复位条件、复位电路、复位后的状态。掌握节拍、状态、机器周期、指令周期的概念。控制单片机节拍的是时钟脉冲，执行指令均按一定的时序操作。,作业及练习,判断题 1. 构建单片机应用系统，只能使用芯片提供的信号引脚。 2. 程序计数器PC不能为用户使用，因此它没有地址。 3. 在程序执行过程中，由PC提供数据存储器的读/写地址。 4. 内部RAM的位寻址区，只能提供位寻址使用而不能供字节寻址使用。 5. 对单片机的复位操作就是初始化操作。,