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1、单片机应用技术（C语言版） 本章内容本章内容p什么是单片机什么是单片机 pMCS-51内部组成及信号引脚内部组成及信号引脚p单片机最小系统电路单片机最小系统电路pMCS-51存储器结构存储器结构第第1 1章章 单片机硬件系统单片机硬件系统什么是单片机什么是单片机 单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）简称单片机，是指集成在一个芯片上的微型计算机，它的各种功能部件，包括CPU（Central Processing Unit）、存储器（memory）、基本输入/输出(Input/Output，简称I/O)接口电路、定时/计数器和中断系统等，都制作在一块集成芯片上，构成
2、一个完整的微型计算机。单片机内部基本结构如图1.7所示。由于它的结构与指令功能都是按照工业控制要求设计的，故又称为微控制器(Micro-Controller Unit，简称MCU)。什么是单片机什么是单片机 C P U 存 储 器定 时 器 / 计 数 器 中 断 系 统P0-P3TxDRxD TINT并行I/O口串行I/O口单片机应用系统 单片机应用系统单片机应用系统单单片片机机接口接口电路电路及外及外设等设等软软软软件件件件硬件硬件硬件硬件单单片片机机应应用用系系统统由由硬硬件件和和软软件件组组成成硬件是硬件是应用系统的基础应用系统的基础软件是在硬件的基础上软件是在硬件的基础上对其资源对其
3、资源进行合理调配和使用进行合理调配和使用，从而完成，从而完成应用系统所要求的任务，二者相应用系统所要求的任务，二者相互依赖，缺一不可互依赖，缺一不可单片机种类 目前目前8 8位位单片机仍是单片机的单片机仍是单片机的主流主流机型；机型；生产厂商：生产厂商：单片机的发展经历了由单片机的发展经历了由单片机的发展经历了由单片机的发展经历了由4 4 4 4位位位位机到机到机到机到8 8 8 8位位位位机机机机, , , ,再到再到再到再到16161616位位位位机的发展过程机的发展过程机的发展过程机的发展过程美国微芯片公司美国微芯片公司美国微芯片公司美国微芯片公司:PIC16C:PIC16C:PIC16
4、C:PIC16C系列、系列、系列、系列、PIC17CPIC17CPIC17CPIC17C系列、系列、系列、系列、PIC1400PIC1400PIC1400PIC1400系系系系列，列，列，列，美国英特尔公司的美国英特尔公司的美国英特尔公司的美国英特尔公司的MCS-48MCS-48MCS-48MCS-48和和和和MCS-51MCS-51MCS-51MCS-51系列，系列，系列，系列，美国摩托罗拉公司的美国摩托罗拉公司的美国摩托罗拉公司的美国摩托罗拉公司的MC68HC05MC68HC05MC68HC05MC68HC05系列和系列和系列和系列和MC68HC11MC68HC11MC68HC11MC68
5、HC11系列，系列，系列，系列，美国齐洛格公司的美国齐洛格公司的美国齐洛格公司的美国齐洛格公司的Z8Z8Z8Z8系列，系列，系列，系列，日本电气公司的日本电气公司的日本电气公司的日本电气公司的PD78PD78PD78PD78系列，系列，系列，系列，美国莫斯特克公司和仙童公司合作生产的美国莫斯特克公司和仙童公司合作生产的美国莫斯特克公司和仙童公司合作生产的美国莫斯特克公司和仙童公司合作生产的F8F8F8F8（3870387038703870）系列等。系列等。系列等。系列等。 单片机硬件结构单片机硬件结构时钟电路CPUROMRAMT0 T1中断系统串行接口并行接口P0 P1 P2 P3TXD RX
6、DINT0 INT1定时计数器中央处理器中央处理器CPU：8位，位，运算和控制运算和控制功能功能内部内部RAM：共共256个个RAM单单元，用户使用元，用户使用前前128个单元，个单元，用于存放可读用于存放可读写数据，后写数据，后128个单元被个单元被专用寄存器占专用寄存器占用。用。内部内部ROM：4KB掩膜掩膜ROM，用于存放程，用于存放程序、原始数据序、原始数据和表格。和表格。定时定时/计数器：计数器：两个两个16位的定位的定时时/计数器，实计数器，实现定时或计数现定时或计数功能。功能。并行并行I/O口：口：4个个8位的位的I/O口口P0、P1、P2、P3。串行口：串行口：一个全一个全双工
7、串行口。双工串行口。中断控制系统：中断控制系统：5个中断源（外个中断源（外中断中断2个，定时个，定时/计数中断计数中断2 个，串行中断个，串行中断1个）个）时钟电路：时钟电路：可可产生时钟脉冲产生时钟脉冲序列，允许晶序列，允许晶振频率振频率6MHZ和和12MHZ复位电路80518051单片机的基本组成单片机的基本组成中央处理器中央处理器CPU：8位，运算和控制功能位，运算和控制功能内部内部RAM：共共256个个RAM单元，用户使用前单元，用户使用前128个单元，个单元，用于存放可读写数据，后用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。个单元被专用寄存器占用。内部内部ROM：4KB掩膜掩
8、膜ROM，用于存放程序、原始数据和表格。用于存放程序、原始数据和表格。定时定时/计数器：计数器：两个两个16位的定时位的定时/计数器，实现定时或计数功计数器，实现定时或计数功能。能。并行并行I/O口：口：4个个8位的位的I/O口口P0、P1、P2、P3。串行口：串行口：一个全双工串行口。一个全双工串行口。中断控制系统：中断控制系统：5个中断源（外中断个中断源（外中断2个，定时个，定时/计数中断计数中断2个，个，串行中断串行中断1个）个）时钟电路：时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率6MHZ和和12MHZMCS-51单片机信号引脚简介 P3P3口线的第二功能
9、口线的第二功能口线的第二功能口线的第二功能VCCVSSXTAL2XTAL1RSTP0. 0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7P1. 0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0ALEP3. 0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.72 2、振荡电路：、振荡电路：、振荡电路：、振荡电路：XTAL1XTAL1、XTAL2XTAL23 3、复位引脚：、复位引脚：、复位引脚：、复位引脚：RSTRST4 4、并行口：、并行口：、并行口：、并行口
10、：P0P0、P1P1、P2P2、P3P37 7、ALEALE：地址锁存控制信号：地址锁存控制信号：地址锁存控制信号：地址锁存控制信号1 1、电源线：、电源线：、电源线：、电源线：VCC(+5V)VCC(+5V)、VSS(VSS(地地地地) )EAPSEN5 5、EAEA：访问程序存储控制信号：访问程序存储控制信号：访问程序存储控制信号：访问程序存储控制信号6 6、PSENPSEN：外部：外部：外部：外部ROMROM读选通信号读选通信号读选通信号读选通信号RXD/TXD/INT0/ INT1/ T0/ T1/WR/ RD/1234567891011121314151617181920403938
11、373635343332313029282726252424222180318051 875189C51单片机最小系统单片机最小系统时钟振荡电路复位电路EA高电平，访问片内存储器时钟电路与复位电路时钟电路与复位电路 (1)时钟振荡电路按键手动复位，有按键手动复位，有电平方式电平方式和和脉冲方式脉冲方式两种。两种。 电平方式：电平方式：脉冲方式：脉冲方式：(2)复位电路单片机复位条件单片机复位条件单片机复位条件单片机复位条件: : 必须使必须使必须使必须使RSTRST引脚持续引脚持续引脚持续引脚持续2 2微秒微秒微秒微秒高电平高电平高电平高电平( (外部时钟外部时钟外部时钟外部时钟12MHz)
12、12MHz) 时时 序序 关于MCS-51系列单片机的时序概念有4个，可用定时单位来说明，从小到大依次是：节拍、状态、机器周期和指令周期(不要求)，下面分别加以说明。l1）节拍与状态 把振荡脉冲的周期定义为节拍，用P表示，也就是晶振的振荡频率fosc。l2）状态 振荡脉冲fosc经过二分频后，就是单片机时钟信号的周期，定义为状态，用S表示。一个状态包含两个节拍，其前半周期对应的节拍叫P1，后半周期对应的节拍叫P2。3）机器周期一个机器周期分为一个机器周期分为6 6个状态个状态：S1S1S6S6。每个状态又分为每个状态又分为两拍两拍：P1P1和和P2P2。因此，因此，一个机器周期中的一个机器周期
13、中的1212个时钟周个时钟周期表示为：期表示为： S1P1S1P1、S1P2S1P2、S2P1S2P1、S2P2S2P2、S6P2S6P2。 时时 序序l4)指令周期 是执行一条指令所需的机器周期数。l小提示小提示 当振荡脉冲频率为12 MHz时, 一个机器周期为1s；当振荡脉冲频率为6 MHz时，一个机器周期为2 s。 (1) (1) P0P0口口：双向双向8 8位三态位三态I/OI/O口，此口为地址总线（低口，此口为地址总线（低8 8位）位）及数据总线分时复用口，可驱动及数据总线分时复用口，可驱动8 8个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。 (2) (2) P1P1口口：8 8位位准双向
14、准双向I/OI/O口，可驱动口，可驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。 (3) (3) P2P2口口：8 8位位准准双双向向I/OI/O口口，与与地地址址总总线线（高高8 8位位）复复用用，可驱动可驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。 (4) (4) P3P3口口：8 8位位准准双双向向I/OI/O口口，双双功功能能复复用用口口，可可驱驱动动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。注意注意: :准双向口与双向三态口的差别准双向口与双向三态口的差别。l当当3 3个准双向个准双向I/OI/O口作输入口使用时，要向该口先写口作输入口使用时，要向该口先写“1”1”。l
15、准双向准双向I/OI/O口无高阻的口无高阻的“浮空浮空”状态。状态。I/O口引脚P3口的第二功能口的第二功能 P0口输出高电平必须接上拉电阻。P1P3口输出高电平不必接上拉电阻。P0P3口输出高电平口输出高电平本次课要点本次课要点l单片机最小系统。l单片机能够直接执行的程序是机器语言程序。l主流单片机的技术特点。l单片机的内部组成。（图1.9）l单片机的控制引脚和P3的第二功能。lP0口与P1P3口的区别。l机器周期的概念与计算。l单片机的复位状态。习题习题l单片机片内的功能部件有哪些？l如果手中仅有一台示波器，可通过观察哪个引脚的状态，来大致判断MCS51单片机正在工作？ l单片机引脚EA的作用是什么？l时钟振荡频率与机器周期之间的有什么关系？若采用6MHz晶振，1个机器周期为多少？lP0口与P1P3口有什么区别？l写出P3口对应的第二功能。
