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1、第第章章单单片片机机硬硬件件系系统统 本章内容本章内容Single Chip Microcomputer什么是单片机？什么是单片机？单片机特点及运用单片机特点及运用单片机硬件构造单片机硬件构造1 1实训目的实训目的 (1) (1) 了解单片机运用系统的根本组成。了解单片机运用系统的根本组成。 (2) (2) 经过最简运用系统实例了解单片机的根本任务过经过最简运用系统实例了解单片机的根本任务过程。程。实训实训1 1 信号灯的控制信号灯的控制1 12 2实验电路实验电路3 3实训程序实训程序ORG 0000HSTART：MOV P1,#00H ACALL DELAYMOV P1,#0FFH ACA
2、LL DELAY SJMP STARTDELAY: MOV R3,#0FFHDEL2: MOV R4,#0FFH DEL1: NOP DJNZ R4,DEL1 DJNZ R3,DEL2 RET END 0000000011111111ALEWR RDP1. 0P1. 1P1. 2P1. 3P1. 4P1. 5P1. 6P1. 7+5V单片机究竟是如何片机究竟是如何实现这些些动作？它里面有些作？它里面有些什么呢？什么呢？00000000一、什么是单片机一、什么是单片机 1 1、微型、微型计计算机硬件构造算机硬件构造 常常见见的微机外形的微机外形台式微机台式微机台式微机台式微机便携式微机便携式微机
3、便携式微机便携式微机立式微机立式微机立式微机立式微机微型微型计算机硬件构造算机硬件构造 微机硬件微机硬件组成成 显示器示器主机主机键盘鼠鼠标微型微型计算机硬件构造算机硬件构造 运 算 器控 制 器CPU存 储 器输入入接接口口电路路输入设备输出设备输出出接接口口电路路硬件系统内部构造内部构造内部构造内部构造 CPU (Central Processing Unit)硬硬硬硬件件件件系系系系统统构构构构成成成成微微微微机机机机的的的的实实体和安装体和安装体和安装体和安装软软件系件系件系件系统统微机系微机系微机系微机系统统所所所所运用的各种程序的运用的各种程序的运用的各种程序的运用的各种程序的总总
4、称称称称软软件系件系件系件系统统与硬件系与硬件系与硬件系与硬件系统统共同共同共同共同构成适用的微机系构成适用的微机系构成适用的微机系构成适用的微机系统统，两，两，两，两者是相者是相者是相者是相辅辅相成、缺一不可相成、缺一不可相成、缺一不可相成、缺一不可的。的。的。的。 软件系统+微型微型微型微型计计算机系算机系算机系算机系统统运 算 器控 制 器CPU存 储 器输入入接接口口电路路输入设备输出设备输出出接接口口电路路硬件系统微型微型微型微型计计算机系算机系算机系算机系统统CPU输入设备输出设备软件系统+微型微型计计算机系算机系统统硬件系统输入入接接口口设备输出出接接口口设备运 算 器控 制 器
5、存 储 器单单片片片片微微微微型型型型计计算算算算机机机机是是是是指指指指集集集集成成成成在在在在一一一一个个个个芯芯芯芯片片片片上上上上的的的的微微微微型型型型计计算算算算机机机机，简简称称称称单单片机片机片机片机 单单片机本片机本片机本片机本质质上就是一个芯片上就是一个芯片上就是一个芯片上就是一个芯片2 2 2 2、单单单单片微型片微型片微型片微型计计计计算机算机算机算机单片机内部构造表示图单片机内部构造表示图 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口单单片机运用系片机运用系片机运用系片机运用系统统 单片机运用
6、系统单片机运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件件件件硬件硬件硬件硬件单片片机机运运用用系系统: :由由硬硬件件系系统和和软件系件系统组成成硬件是运用系硬件是运用系统的根底的根底软件是在硬件的根底上件是在硬件的根底上对其其资源源进展合理展合理调配和运用，从而完成配和运用，从而完成运用系运用系统所要求的所要求的义务，二者相，二者相互依互依赖，缺一不可，缺一不可注：本注：本注：本注：本课课程的重点程的重点程的重点程的重点1. 1. 1. 1.掌握掌握掌握掌握单单单单片机运用系片机运用系片机运用系片机运用系统统统统硬件原理的分析方法。硬件原理的分析方法。硬件原理的分析方法。硬件原
7、理的分析方法。2. 2. 2. 2.掌握掌握掌握掌握软软软软件件件件设计设计设计设计与与与与调试调试调试调试的根本技的根本技的根本技的根本技艺艺艺艺。二、单片机的特点及运用二、单片机的特点及运用 1. 1. 1. 1. 单单单单片机的特点片机的特点片机的特点片机的特点 体积小，分量轻体积小，分量轻电源单一，功耗低电源单一，功耗低功能强，价钱低功能强，价钱低运转速度快，抗干扰才干强，可靠性高运转速度快，抗干扰才干强，可靠性高可以嵌入到可以嵌入到可以嵌入到可以嵌入到电电子子子子产产品中品中品中品中嵌入式运用系嵌入式运用系嵌入式运用系嵌入式运用系统统2. 2. 2. 2. 单单单单片机运用片机运用片
8、机运用片机运用 工工业业方面方面民用方面民用方面仪仪表方面表方面电讯电讯方面方面数据数据处处置方面置方面汽汽车车方面方面3. 3. 单片机种类单片机种类 目前目前8 8位位单单片机仍是片机仍是单单片机的主流机型；片机的主流机型；消消费费厂商：厂商：单单片机的开展片机的开展阅历阅历了由了由4 4位机到位机到8 8位机位机, ,再到再到16 16 位机的开展位机的开展过过程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:PIC16C:PIC16C系列、系列、系列、系列、PIC17CPIC17CPIC17CPIC17C系列、系列、系列、系列、PIC1400PI
9、C1400PIC1400PIC1400系列，系列，系列，系列，美国英特美国英特美国英特美国英特尔尔公司的公司的公司的公司的MCS-48MCS-48MCS-48MCS-48和和和和MCS-51MCS-51MCS-51MCS-51系列，系列，系列，系列，美国摩托美国摩托美国摩托美国摩托罗罗拉公司的拉公司的拉公司的拉公司的MC68HC05MC68HC05MC68HC05MC68HC05系列和系列和系列和系列和MC68HC11MC68HC11MC68HC11MC68HC11系列，系列，系列，系列，美国美国美国美国齐齐洛格公司的洛格公司的洛格公司的洛格公司的Z8Z8Z8Z8系列，系列，系列，系列，日本日
10、本日本日本电电气公司的气公司的气公司的气公司的PD78PD78PD78PD78系列，系列，系列，系列，美国莫斯特克公司和仙童公司美国莫斯特克公司和仙童公司美国莫斯特克公司和仙童公司美国莫斯特克公司和仙童公司协协作消作消作消作消费费的的的的F8F8F8F83870387038703870系列等。系列等。系列等。系列等。 三、MCS-51单片机硬件构造时钟电路CPUROMRAMT0 T1中断系统串行接口并行接口P0 P1 P2 P3TXD RXDINT0 INT1定时计数器构造框图构造框图中央处置器中央处置器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单元，单
11、元，用户运用前用户运用前128个单元，个单元，用于存放可用于存放可读写数据，读写数据，后后128个单元个单元被公用存放被公用存放器占用。器占用。内部内部ROM：4KB掩膜掩膜ROM，用于，用于存放程序、原存放程序、原始数据和表格。始数据和表格。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，计数器，实现定时或计实现定时或计数功能。数功能。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：一个串行口：一个全双工串行口。全双工串行口。中断控制系统：中断控制系统：5个中断源个中断源外部中断外部中断2个，个，定时定时/计数中计数中断断2 个，串行个，串行中
12、断中断1个个时钟电路：可时钟电路：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12MHZ1 1、80518051单片机的根本组成单片机的根本组成1.中央中央处置器置器CPU：8位，运算和控制功能位，运算和控制功能2.内部内部RAM：共：共256个个RAM单元，用元，用户运用前运用前128个个单元，用元，用于存放可于存放可读写数据，后写数据，后128个个单元被公用存放器占用。元被公用存放器占用。3.内部内部ROM：4KB掩膜掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表，用于存放程序、原始数据和表格。格。4.定定时/计数器：两个数器：两个16位的定位的定时/计数器，数器，实
13、现定定时或或计数功数功能。能。5.并行并行I/O口：口：4个个8位的位的I/O口口P0、P1、P2、P3。6.串行口：一个全双工串行口。串行口：一个全双工串行口。7.中断控制系中断控制系统：5个中断源外中断个中断源外中断2个，定个，定时/计数中断数中断2 个，串行中断个，串行中断1个个8.时钟电路：可路：可产生生时钟脉冲序列，允脉冲序列，允许晶振晶振频率率6MHZ和和12MHZ2 2 2 2、MCS-51MCS-51MCS-51MCS-51单单单单片机信号引脚片机信号引脚片机信号引脚片机信号引脚简简简简介介介介 P3P3口口口口线线线线的第二功能的第二功能的第二功能的第二功能VCCVSSXTA
14、L2XTAL1RSTP0. 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、振、振、振荡电荡电荡电荡电路：路：路：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：P0P0、P1P1、P2P2、P3P37 7、ALEALE
15、：地址：地址：地址：地址锁锁锁锁存控制信号存控制信号存控制信号存控制信号1 1、电电电电源源源源线线线线：VCC(+5V)VCC(+5V)、VSS(VSS(地地地地) )EAPSEN5 5、EAEA：访问访问访问访问程序存程序存程序存程序存储储储储控制信号控制信号控制信号控制信号6 6、PSENPSEN：外部：外部：外部：外部ROMROM读选读选读选读选通通通通讯讯讯讯号号号号RXD/TXD/INT0/ INT1/ T0/ T1/WR/ RD/1234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222180318
16、051 875189C5112345678910111213142827262524232221 201918171615EPROM276412345678910111213142827262524232221 201918171615EPROM27641234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222112345678910111213142827262524232221 201918171615RAM6264 12345678910111213142827262524232221 2019181716
17、15RAM6264 3.3.存存储储器器80318751805189C51片内片内片内片内RAMRAM片内片内片内片内ROMROM256B字节4K64K64K(1)(1)(1)(1)程序存程序存程序存程序存储储储储器器器器程序存储器程序存储器内部外部0000H0FFFH(4K)0000HFFFFH(64K)0000H0FFFH(4K)0000H0001H0002H(PC)0000H是程序执行的起始单元,在这三个单元存放一条无条件转移指令中断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位位0FFFH
18、0FFEHEA=1 EA=0EA=1 EA=0程序存程序存储器器资源分布源分布中断入口地址0000HFFFFH(64K)内部外部(2)(2)(2)(2)数据存数据存数据存数据存储储储储器器器器数据存储器数据存储器00HFFH7FH80H(高128B)(低128B)RAM公用存放器00H00H07H07H08H08H0FH0FH10H10H17H17H18H18H1FH1FH0区区R0R0R7R7R0R0R7R7R0R0R7R7R0R0R7R71区区2区区3区区任务存放器区任务存放器区可位寻址区可位寻址区20H2FH7F 7807 0030H7FH数据缓冲区数据缓冲区/堆栈区堆栈区内部内部RAM
19、RAM存存储器器 1 1第第第第 3 3 区区区区18H1FH18H1FH 0 1第第第第 1 1 区区区区08H0FH08H0FHRS1 RS0RS1 RS0存放器区存放器区存放器区存放器区片内片内片内片内RAMRAM地址地址地址地址 0 0第第第第 0 0 区区区区00H07H00H07H 1 0 1 0第第第第 2 2 区区区区10H17H10H17H任任务存放器区存放器区选择位位RS0RS0、RS1RS1PSW位地址 CY ACF0RS1RS0OVF1PMSBMost Significant Bit MSBMost Significant Bit 最高有效位最高有效位 LSB Leas
20、t Significant Bit LSB Least Significant Bit 最低有效位最低有效位 单元地址2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H7F7F77776F6F67675F5F57574F4F47473F3F37372F2F27271F1F17170F0F0707 MSB 位地址 LSB7E7E76766E6E66665E5E56564E4E46463E3E36362E2E26261E1E16160E0E06067D7D75756D6D65655D5D55554D4D45453D3D35352D2D25251D1D1
21、5150D0D05057C7C74746C6C64645C5C54544C4C44443C3C34342C2C24241C1C14140C0C04047B7B73736B6B63635B5B53534B4B43433B3B33332B2B23231B1B13130B0B03037A7A72726A6A62625A5A52524A4A42423A3A32322A2A22221A1A12120A0A02027979717169696161595951514949414139393131292921211919111109090101787870706868606058585050484840403
22、8383030282820201818101008080000RAM位寻址区位地址表位寻址区位地址表高高128128个个单元元离散分布有离散分布有2121个个特殊功能存放器特殊功能存放器SFRSFR。 11 11个可以个可以进进展展位位寻寻址。址。特特别别提示：提示：对对SFRSFR只能运用直接只能运用直接寻寻址方式，址方式，书书写写时时可运用存放器符号，可运用存放器符号，也可用存放器也可用存放器单单元元地址。地址。4、并行输入/输出电路构造P0. 0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7P1. 0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7P
23、2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0P3. 0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7u4 4个个8 8位并行位并行I/OI/O口：口：P0P0，P1P1，P2P2，P3P3；u均可作均可作为双向双向I/OI/O端口运用。端口运用。(1)(1)(1)(1)特点：特点：特点：特点： P0 P0：访问访问片外片外扩扩展存展存储储器器时时， 复用复用为为低低8 8位地址位地址线线和数据和数据线线 P2：高8位地址线。P1P1：双向：双向I/OI/O端口端口 P3：第二功能1234567891011121314151617181920
24、403938373635343332313029282726252424222180318051 875189C51P0口P1口111111110000000011111111010101011ALEWR RDP1. 0P1. 1P1. 2P1. 3P1. 4P1. 5P1. 6P1. 7指令指令1 1：MOV P1,#00HMOV P1,#00H指令指令2 2：MOV P1,#0FFHMOV P1,#0FFH指令指令3 3：MOV P1,#0AAHMOV P1,#0AAH(2)(2)输输出出举举例例指令指令4 4：CLR P1.0CLR P1.0指令指令5 5：SETB P1.0SETB P
25、1.0+5V下一页1111111111111111(3)(3)(3)(3)输输输输入入入入举举举举例例例例S0S0+5 V+5 V4.7 k4.7 k W WW WALEWR RDP3. 0P3. 1P3. 2P3. 3P3. 4P3. 5P3. 6P3. 7读端口：端口： MOV P3, #11111111B MOV P3, #11111111BMOV A, P3 89C51 存放器存放器存放器存放器A A注：当注：当注：当注：当I/OI/OI/OI/O端口作端口作端口作端口作为输为输入运入运入运入运用用用用时时，需先向端口写入，需先向端口写入，需先向端口写入，需先向端口写入“1“1“1“1
26、，使内部的使内部的使内部的使内部的FETFETFETFET截止，再截止，再截止，再截止，再读读入入入入引脚的形状。引脚的形状。引脚的形状。引脚的形状。 他知道他知道他知道他知道P3.4P3.4对应对应存放器存放器存放器存放器A A哪一位哪一位哪一位哪一位吗吗？P3.4他知道他知道他知道他知道这这是是是是为为什么什么什么什么吗吗？1 1 1 1 1 1 1 10 15 5、时钟电路与复位电路、时钟电路与复位电路 (1) (1)时钟振荡电路时钟振荡电路(2)复位电路复位电路单单片机复位条件片机复位条件片机复位条件片机复位条件: : 必需使必需使必需使必需使RSTRST引脚引脚引脚引脚继续继续10
27、ms10 ms以上高以上高以上高以上高电电平平平平( (外部外部外部外部时钟时钟12MHz) 12MHz) 谁知道谁知道复位电路怎样起到复位的作用复位电路怎样起到复位的作用?1 1 1 1、CPUCPUCPUCPU主要的主要的主要的主要的组组组组成部部分成部部分成部部分成部部分为为为为( )( )( )( )。B B B B加法器，存放器加法器，存放器加法器，存放器加法器，存放器 C C C C运算器运算器运算器运算器, , , ,存放器存放器存放器存放器 D D D D运算器，指令运算器，指令运算器，指令运算器，指令译码译码译码译码器器器器A A A A运算器，控制器运算器，控制器运算器，控
28、制器运算器，控制器 2 2 2 2、8031803180318031有四个任有四个任有四个任有四个任务务务务存放器区，由存放器区，由存放器区，由存放器区，由PSWPSWPSWPSW形状字中的形状字中的形状字中的形状字中的RS1RS1RS1RS1、RS0RS0RS0RS0两位的形状来决两位的形状来决两位的形状来决两位的形状来决议议议议，单单单单片机复位后，假片机复位后，假片机复位后，假片机复位后，假设执设执设执设执行行行行 SETB SETB SETB SETB RS1 RS1 RS1 RS1 指令，此指令，此指令，此指令，此时时时时只能运用只能运用只能运用只能运用 区的任区的任区的任区的任务务
29、务务存放器。存放器。存放器。存放器。A A A A0 0 0 0区区区区B B B B1 1 1 1区区区区C C C C2 2 2 2区区区区D D D D3 3 3 3区区区区3. 09H3. 09H3. 09H3. 09H位所在的位所在的位所在的位所在的单单单单元地址是元地址是元地址是元地址是 A A A A 02H 02H 02H 02HC C C C 08H 08H 08H 08HB B B B 21H 21H 21H 21HD D D D20H20H20H20H4.4.4.4.单单单单片机在片机在片机在片机在进进进进展取指令操作展取指令操作展取指令操作展取指令操作时时时时，指令的地
30、址是由，指令的地址是由，指令的地址是由，指令的地址是由 的的的的内容决内容决内容决内容决议议议议。A A A A SP SP SP SPC C C C DPTR DPTR DPTR DPTRD D D D PSEN PSEN PSEN PSEN和和和和ALE ALE ALE ALE B B B BPCPCPCPC5. P0,P15. P0,P15. P0,P15. P0,P1口作口作口作口作输输输输入用途之前必需入用途之前必需入用途之前必需入用途之前必需( )( )( )( )。A A A A外接高外接高外接高外接高电电电电平平平平 B B B B外接上拉外接上拉外接上拉外接上拉电电电电阻阻阻
31、阻C C C C相相相相应应应应端口先置端口先置端口先置端口先置0 0 0 0 D D D D相相相相应应应应端口先置端口先置端口先置端口先置1 1 1 1 6.6.6.6.程序程序程序程序计计计计数器数器数器数器PCPCPCPC用来用来用来用来( )( )( )( )。A A存放指令存放指令 B B存放上一条的指令地址存放上一条的指令地址D D存放正在存放正在执执行的指令地址行的指令地址 C C存放下一条的指令地址存放下一条的指令地址 1. 数123能够是( )。 A. 二进制数 B. 八进制数 C. 十六进制数 D 四进制数 E.十进制数2. 8031单片机内部RAM包括( ) 。 A.程
32、序存储区 B堆栈区 C任务存放器及特殊功能区 D位寻址区 E. 中断入口地址区3. 8051单片机CPU的主要功能有( )。A.产生控制信号 B存储数据 C.算术、逻辑运算及位操作 DI/O端口数据传送 E.驱动LED思 考 题思 考 题4.单片机可以直接运转的程序是 。 A. 汇编源程序 B. C言语源程序 C. 高级言语程序 D. 机器言语源程序5. 十进制数126其对应的十六进制可表示为( )。 A8F B8E CFE D. 7E6. 十进制数89.75其对应的二进制可表示为( ). A.10001001.01110101 B1001001.10 C.1011001.11 D.10010
33、01.117. 二进制数110010010对应的十六进制数可表示为( ) A.192H BC90H C 1A2H D. CA0H8. 二进制数110110110对应的十六进制数可表示为( )。 A 1D3H B， 1B6H C DBOH D. 666H9. -3的补码是( )。 A 10000011 B. 11111100 C11111110 D 11111101思 考 题10. CPU主要的组成部部分为( )。 A运算器，控制器 B加法器，存放器 C. 运算器,存放器 D. 运算器，指令译码器11. INTEL 8051 CPU是( )位的单片机。 A 16 B4 C8 D.准16位12.
34、对于INTEL 8031来说，/EA脚总是( ) A.接地 B.接电源 C. 悬空 D.不用13. 在单片机中，通常将一些中间计算结果放在( 中 A.累加器 B控制器 C. 程序存储器 D.数据存储器14. 程序计数器PC用来( )。 A存放指令 B存放正在执行的指令地址 C. 存放下一条的指令地址 D存放上一条的指令地址思 考 题15. 指令和程序是以( )方式存放在程序存储器中。 A. 源程序 B. 汇编程序 C. 二进制编码 DBCD码16. 单片机运用程序普通存放在( )中。 A. RAM BROM C. 存放器 DCPU17. 单片机上电后或复但后，任务存放器R0是在( )。 A.
35、0区00H单元 B0区01H单元 C. 1区09H单元 DSFR18. 进位标志CY在( )中。 A. 累加器A B算术逻辑运算部件ALU C程序形状字存放器PSW D. DPDR19. 单片机8051的XTALl和XTAL2引脚是 引脚 A. 外接定时器 B外接串行口 C. 外接中断 D.外接晶振思 考 题20. 8031复位后，PC与SP的值为( )。 A0000H，00H B0000H，07H C0003H，07H D. 0800H，00H21. P0,P1口作输入用途之前必需( )。 A. 相应端口先置1 B相应端口先置0 C外接高电平 D外接上拉电阻22. 8031单片机中既可位寻址
36、，又可字节寻址的单元是 。 A20H B30H C00H D70H23. 8031单片机中片内RAM共有( )字节。 A128 B256 C4K D64K24. 当标志存放器PSW的RS0、RS1分别为1和0时，系统选用的任务存放器组为( )。 A. 组0 B组1 C组2 D. 组3思 考 题25. 8051的内部RAM中，可以进展位寻址的地址空间为( )。 A. 00H2FH B 20H2FH C 00HFFH D. 20HFFH110.26. 8051的程序计数器PC为16位计数器，其寻址范围是( ) 。 A. 8K B. 16K C 32K D 64K27. 8051单片机中，独一一个用户不能直接运用的存放器是( )。 APSW B. DPTR CPC D. B28. 对MCS-51单片机来说，其内部RAM( )。 A.只能位寻址 D只能字节寻址 C既能位寻又能字节寻址 D少部分能位寻址29. 所谓系统总线，指的是( )。 A. 数据总线 B地址总线 C. 内部总线 D外部总线 E控制总线
