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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什么是什么是单单片机？片机？单单片机特点及片机特点及应应用用单单片机硬件片机硬件结结构构1.1 1实训实训目的目的 (1) 了解单片机应用系统的基本组成。 (2) 通过最简应用系统实例了解单片机的基本工作过程。实训实训1 1 信号灯的控制信号灯的控制1 12 2实验电实验电路路2.3 3实训实训程序程序ORG 0000HSTART：MOV P1,#00H ACALL DELAYMOV P1,#0FFH ACALL DELAY SJMP STARTDELAY: MOV R3,#0FFHDEL2
2、: MOV R4,#0FFH DEL1: NOP DJNZ R4,DEL1 DJNZ R3,DEL2 RET END 0000000011111111ALEWR RDP1. 0P1. 1P1. 2P1. 3P1. 4P1. 5P1. 6P1. 7+5V单单片机到底是如何片机到底是如何实现实现这这些些动动作？它里面有些作？它里面有些什么呢？什么呢？000000003.一、什么是一、什么是单单片机片机 1 1、微型、微型计计算机硬件算机硬件结结构构 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4.微型微型计计算
3、机硬件算机硬件结结构构 微机硬件微机硬件组组成成 显显示器示器主机主机键盘键盘鼠鼠标标5.微型微型计计算机硬件算机硬件结结构构 运 算 器控 制 器CPU存 储 器输输入入接接口口电电路路输输入入设设备备输输出出设设备备输输出出接接口口电电路路硬件系统内部内部内部内部结结结结构构构构 CPU (Central Processing Unit)6.硬硬硬硬件件件件系系系系统统统统构构构构成成成成微微微微机机机机的的的的实实实实体和装置体和装置体和装置体和装置软软软软件系件系件系件系统统统统微机系微机系微机系微机系统统统统所所所所使用的各种程序的使用的各种程序的使用的各种程序的使用的各种程序的总总
4、总总称称称称软软软软件系件系件系件系统统统统与与与与硬件系硬件系硬件系硬件系统统统统共同共同共同共同构成构成构成构成实实实实用的微机系用的微机系用的微机系用的微机系统统统统，两，两，两，两者是者是者是者是相相相相辅辅辅辅相成、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。 软软件件系系统统+微型微型微型微型计计计计算机系算机系算机系算机系统统统统运 算 器控 制 器CPU存 储 器输输入入接接口口电电路路输输入入设设备备输输出出设设备备输输出出接接口口电电路路硬件系统微型微型微型微型计计计计算机系算机系算机系算机系统统统统7.CPU输输入入设设备备输输出出设设备备软软件件系
5、系统统+微型微型计计算机系算机系统统硬件系统输输入入接接口口设设备备输输出出接接口口设设备备运 算 器控 制 器存 储 器单单单单片片片片微微微微型型型型计计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计计算算算算机机机机，简简简简称称称称单单单单片机片机片机片机 单单单单片机片机片机片机实质实质实质实质上就是一个上就是一个上就是一个上就是一个芯片芯片芯片芯片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8.单单片机内部片机内部结结构示意构示意图图 C P U 存 储 器定 时 器 /
6、 计 数 器 中 断 系 统P0-P3TxDRxD TINT并行I/O口串行I/O口9.单单单单片机片机片机片机应应应应用系用系用系用系统统统统 单单片机片机应应用系用系统统单单片片机机接口接口电电路路及外及外设设等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: :由由硬硬件件系系统统和和软软件系件系统统组组成成硬件是硬件是应应用系用系统统的基的基础础软软件是在硬件的基件是在硬件的基础础上上对对其其资资源源进进行合理行合理调调配和使用配和使用，从而完成，从而完成应应用系用系统统所要求的任所要求的任务务，二者相，二者相互依互依赖赖，缺一不可，缺一不可注：本注：本注：本注：本课课
7、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片机片机片机应应应应用系用系用系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基本技能。的基本技能。的基本技能。的基本技能。10.二、二、单单片机的特点及片机的特点及应应用用 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 体体积积小，重量小，重量轻轻电电源源单单一，功耗低一，功耗低功能功能强强，价格低，价格低运行速度快，抗干运行速度快，抗干扰
8、扰能力能力强强，可靠性高，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电电子子子子产产产产品中品中品中品中嵌入式嵌入式嵌入式嵌入式应应应应用系用系用系用系统统统统11.2. 2. 2. 2. 单单单单片机片机片机片机应应应应用用用用 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理方面理方面汽汽车车方面方面12.3. 3. 单单片机种片机种类类 目前目前8 8位位单单片机仍是片机仍是单单片机的片机的主流主流机型；机型；生生产产厂商：厂商：单单片机的片机的发发展展经历经历了由了由4 4位位机到机到8 8位位机机, ,再到再到16 16 位位机的机的发发展展过
9、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、PIC1400PIC1400PIC1400PIC1400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罗罗拉公司的拉公司的拉公司的拉公司的MC68HC05MC68HC05MC68H
10、C05MC68HC05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，日本日本日本日本电电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合作生美国莫斯特克公司和仙童公司合作生美国莫斯特克公司和仙童公司合作生美国莫斯特克公司和仙童公司合作生产产产产的的的的F8F8F8F8（3870387038703870）系列等。）系列等。）系列等。）系列等。 13.三、MC
11、S-51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 RXDINT0 INT1定时计数器结结构框构框图图中央中央处处理器理器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，用元，用户户使用使用前前128个个单单元，元，用于存放可用于存放可读读写数据，后写数据，后128个个单单元被元被专专用寄存器占用寄存器占用。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。定定时时/计计数器：数器：两个两个16位的定位的定时时/计计数器，数器，实实现现定定
12、时时或或计计数数功能。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：一个全一个全双工串行口。双工串行口。中断控制系中断控制系统统：5个中断源（外个中断源（外部中断部中断2个，定个，定时时/计计数中断数中断2 个，串行中断个，串行中断1个）个）时钟电时钟电路：路：可可产产生生时钟时钟脉冲脉冲序列，允序列，允许许晶晶振振频频率率6MHZ和和12MHZ14.1 1、80518051单单片机的基本片机的基本组组成成1.中央中央处处理器理器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单单元，用元，用户户使用前使用前
13、128个个单单元，用元，用于存放可于存放可读读写数据，后写数据，后128个个单单元被元被专专用寄存器占用。用寄存器占用。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.定定时时/计计数器：数器：两个两个16位的定位的定时时/计计数器，数器，实现实现定定时时或或计计数功数功能。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：串行口：一个全双工串行口。一个全双工串行口。7.中断控制系中断控制系统统：5个中断源（外中断个中断源（外中断2个，定个，定时时/计计数中断数中断2 个，串行中断个，串行中断1
14、个）个）8.时钟电时钟电路：路：可可产产生生时钟时钟脉冲序列，允脉冲序列，允许许晶振晶振频频率率6MHZ和和12MHZ15.2 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. 0AL
15、EP3. 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：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、电电源源源源线线：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
16、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信号通信号通信号通信号RXD/TXD/INT0/ INT1/ T0/ T1/WR/ RD/1234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222180318051 875189C5116.12345678910111213142827262524232221 201918171615EPROM276412345678910111213142827262524232221 201918171615EPROM276412
17、34567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222112345678910111213142827262524232221 201918171615RAM6264 12345678910111213142827262524232221 201918171615RAM6264 3.3.存存储器器80318751805189C51片内片内片内片内RAMRAM片内片内片内片内ROMROM256B（字节）4K64K64K17.(1)(1)(1)(1)程序存程序存程序存程序存储储器器器器程序程序存存储储器器内部外部00
18、00H0FFFH(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0FFFH0FFEHEA=1 EA=0EA=1 EA=0程序程序存存储储器器资资源分布源分布中断入口地址18.0000HFFFFH(64K)内部外部(2)(2)(2)(2)数据存数据存数据存数据存储储器器器器数据数据存存储储器器00HFFH7FH80H(高128B
19、)(低128B)RAM专用寄存器00H00H07H07H08H08H0FH0FH10H10H17H17H18H18H1FH1FH0区区R0R0R7R7R0R0R7R7R0R0R7R7R0R0R7R71区区2区区3区区工作寄存器区工作寄存器区可位可位寻寻址区址区20H2FH7F 7807 0030H7FH数据数据缓缓冲区冲区/堆堆栈栈区区内部内部RAMRAM存存储储器器 1 11 1第第第第 3 3 区区区区18H1FH18H1FH 0 10 1第第第第 1 1 区区区区08H0FH08H0FHRS1 RS0RS1 RS0寄存器区寄存器区寄存器区寄存器区片内片内片内片内RAMRAM地址地址地址地
20、址 0 00 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工作寄存器区工作寄存器区选择选择位位RS0RS0、RS1RS1PSW位地址 CY ACF0RS1RS0OVF1P19.MSBMost Significant Bit MSBMost Significant Bit （最高有效位）（最高有效位）LSB Least Significant Bit LSB Least Significant Bit （最低有效位）（最低有效位）单元地址2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H2
21、1H20H7F7F77776F6F67675F5F57574F4F47473F3F37372F2F27271F1F17170F0F0707 MSB 位地址 LSB7E7E76766E6E66665E5E56564E4E46463E3E36362E2E26261E1E16160E0E06067D7D75756D6D65655D5D55554D4D45453D3D35352D2D25251D1D15150D0D05057C7C74746C6C64645C5C54544C4C44443C3C34342C2C24241C1C14140C0C04047B7B73736B6B63635B5B53534B4
22、B43433B3B33332B2B23231B1B13130B0B03037A7A72726A6A62625A5A52524A4A42423A3A32322A2A22221A1A12120A0A020279797171696961615959515149494141393931312929212119191111090901017878707068686060585850504848404038383030282820201818101008080000RAM位位寻寻址区位地址表址区位地址表20.高高128128个个单元元离散分布有离散分布有2121个个特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFRSFR
23、。 1111个可以个可以进进行行位位寻寻址。址。特特别别提示：提示：对对SFRSFR只能使用直接只能使用直接寻寻址方式，址方式，书书写写时时可使用寄存器符号，可使用寄存器符号，也可用寄存器也可用寄存器单单元元地址。地址。21.4、并行输入/输出电路结构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 P1.7P2.7 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/
24、O口：口：P0P0，P1P1，P2P2，P3P3；u均可作均可作为为双向双向I/OI/O端口使用。端口使用。(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 P2P2：高高8 8位地址位地址线线。P1P1：双向双向I/OI/O端口端口 P3P3：第二功能第二功能1234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222180318051 875189C5122.P0口23.P1口24.111111110
25、000000011111111010101011ALEWR RDP1. 0P1. 1P1. 2P1. 3P1. 4P1. 5P1. 6P1. 7指令指令1 1：MOV P1,#00H指令指令2 2：MOV P1,#0FFH指令指令3 3：MOV P1,#0AAH(2)(2)输输出出举举例例指令指令4 4：CLR P1.0指令指令5 5：SETB P1.0+5V下一页25.1111111111111111(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
26、. 6P3. 7读读端口：端口： MOV P3, #11111111BMOV A, P3 89C51 寄存器寄存器寄存器寄存器A A注：注：注：注：当当当当I/OI/OI/OI/O端口作端口作端口作端口作为输为输为输为输入使入使入使入使用用用用时时时时，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”，使内部的，使内部的，使内部的，使内部的FETFETFETFET截止，截止，截止，截止，再再再再读读读读入引脚的状入引脚的状入引脚的状入引脚的状态态态态。 你知道你知道你知道你知道P3.4P3.4对应对应对应对应寄存器寄存器寄存器寄存器A A哪一位哪一位哪一位
27、哪一位吗吗吗吗？P3.4你知道你知道你知道你知道这这这这是是是是为为为为什么什么什么什么吗吗吗吗？1 1 1 1 1 1 1 10 126.5 5、时钟电路与复位路与复位电路路 (1)时钟时钟振振荡电荡电路路27.(2)复位复位电电路路单单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: : 必必必必须须须须使使使使RSTRST引脚持引脚持引脚持引脚持续续续续10 ms10 ms以上以上以上以上高高高高电电电电平平平平( (外部外部外部外部时钟时钟时钟时钟12MHz) 12MHz) 谁谁知道知道复位复位电电路怎么起到复位的作用路怎么起到复位的作用?28.1 1 1 1、CPUCPUCPU
28、CPU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，寄存器加法器，寄存器加法器，寄存器加法器，寄存器 C C C C运算器运算器运算器运算器, ,寄存器寄存器寄存器寄存器 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，控制器运算器，控制器 29.2 2 2 2、8031803180318031有四个工作寄存器区，由有四个工作寄存器区，由有四个工作寄存器区，由有四个工作寄存器区，由PSWPSWPSWPSW状状状状态态态态字中的字中的字
29、中的字中的RS1RS1RS1RS1、RS0RS0RS0RS0两位的状两位的状两位的状两位的状态态态态来决定，来决定，来决定，来决定，单单单单片机复位后，若片机复位后，若片机复位后，若片机复位后，若执执执执行行行行 SETB SETB SETB SETB RS1 RS1 RS1 RS1 指令，此指令，此指令，此指令，此时时时时只能使用（只能使用（只能使用（只能使用（ ）区的工作寄存器。）区的工作寄存器。）区的工作寄存器。）区的工作寄存器。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30.3.3.3
30、.3. 09H09H09H09H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 02HC C C C 08HB B B B 21HD D D D20H31.4.4.4.4.单单单单片机在片机在片机在片机在进进进进行取指令操作行取指令操作行取指令操作行取指令操作时时时时，指令的地址是由（，指令的地址是由（，指令的地址是由（，指令的地址是由（ ）的内容决定。）的内容决定。）的内容决定。）的内容决定。A A A A SPC C C C DPTRD D D D PSEN和ALE B B B BPC32.5. 5. 5. 5. P0,P1P0,P1P0
31、,P1P0,P1口作口作口作口作输输输输入用途之前必入用途之前必入用途之前必入用途之前必须须须须( )( )( )( )。A A A A外接高电平 B B B B外接上拉电阻C C C C相应端口先置0 D D D D相应端口先置1 33.6.6.6.6.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 34.1. 数123可能是( )。 A. 二进制数 B. 八进制数 C. 十
32、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.程序存储区 B堆栈区 C工作寄存器及特殊功能区 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35.思 考 题4.单片机能够直接运行的程序是（ ）。 A. 汇编源程序 B. C语言源程序 C. 高级语言程序 D. 机器语言源程序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.1
33、0001001.01110101 B1001001.10 C.1011001.11 D.1001001.117. 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 1111110136.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，寄存器 C. 运算器,寄存器 D. 运算器，指令译
34、码器11. INTEL 8051 CPU是( )位的单片机。 A 16 B4 C8 D.准16位12. 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37.思 考 题15. 指令和程序是以( )形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. 单片机应用程序一般存放在( )中。
35、 A. RAM BROM C. 寄存器 DCPU17. 单片机上电后或复但后，工作寄存器R0是在( )。 A. 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程序状态字寄存器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38.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
36、途之前必须( )。 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，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. 当标志寄存器PSW的RS0、RS1分别为1和0时，系统选用的工作寄存器组为( )。 A. 组0 B组1 C组2 D. 组339.思 考 题25. 8051的内部RAM中，可以进行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，唯一一个用户不能直接使用的寄存器是( )。 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40.
