单片机基础知识.ppt

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1、1.1 了解单片机的概念了解单片机的概念 1.2 MCS-51 内核单片机内核单片机1.3 单片机的存储器扩展单片机的存储器扩展1.4 AT89S51单片机最小系统单片机最小系统1.5 单片机应用系统设计的一般方法单片机应用系统设计的一般方法什么是单片什么是单片机？机？ 将微处理器将微处理器CPU、一定容量的、一定容量的ROM和和RAM以及以及I/O口、定时器口、定时器/计数器、中断系统等电路集成在一块计数器、中断系统等电路集成在一块芯片上芯片上，构成单片机微型计算机构成单片机微型计算机，简称单片机简称单片机SCM。单片机主要应用于控制单片机主要应用于控制领域，用以实现各种测领域，用以实现各种

2、测试和控制功能。为了强试和控制功能。为了强调其控制属性，单片机调其控制属性，单片机又被称为又被称为MCU。单片机与单片机系统单片机与单片机系统单片机系统是为了实现某单片机系统是为了实现某一控制应用需要由用户设一控制应用需要由用户设计的，是一个围绕单片机计的，是一个围绕单片机芯片组建的计算机应用系芯片组建的计算机应用系统。在单片机系统中，单统。在单片机系统中，单片机处于核心地位，是构片机处于核心地位，是构成单片机系统的硬件和软成单片机系统的硬件和软件基础。件基础。1.1.1 1.1.1 单片机的发展状况单片机的发展状况1.1.1 1.1.1 单片机的发展状况单片机的发展状况集成度高，抗干扰能力较

3、强，可靠性高；集成度高，抗干扰能力较强，可靠性高；体积小、重量轻、低电压、低功耗，便于生产便携式体积小、重量轻、低电压、低功耗，便于生产便携式产品；产品；控制功能强，运算速度快；控制功能强，运算速度快；硬件通用化、应用灵活，单片机的系统扩展、系统配硬件通用化、应用灵活，单片机的系统扩展、系统配置较为典型、规范，易构成各种规模的应用系统；置较为典型、规范，易构成各种规模的应用系统；研制周期短；研制周期短；价格便宜。价格便宜。l单片机的发展趋势单片机的发展趋势 单片机的发展趋势将是单片机的发展趋势将是。为满足不同用户的要求，各公司竞相推出能满足不同。为满足不同用户的要求，各公司竞相推出能满足不同需

4、要的产品。需要的产品。1 1CPUCPU的改进的改进（1 1）增加）增加CPUCPU数据总线宽度数据总线宽度。例如，各种。例如，各种1616位单片机和位单片机和3232位单片机位单片机，数据处理能力要优于，数据处理能力要优于8 8位单片机。另外，位单片机。另外，8 8位单片机内部采用位单片机内部采用1616位位数据总线数据总线，其数据处理能力明显优于一般，其数据处理能力明显优于一般8 8位单片机。位单片机。（2 2）采用）采用双双CPUCPU结构，以提高数据处理能力。结构，以提高数据处理能力。2 2存储器的发展存储器的发展（1 1）片内程序存储器普遍采用）片内程序存储器普遍采用闪烁（闪烁（Fl

5、ashFlash）存储器）存储器。可不用外扩。可不用外扩展程序存储器，简化系统结构。展程序存储器，简化系统结构。（2 2）加大存储容量加大存储容量。目前有的单片机片内程序存储器容量可达。目前有的单片机片内程序存储器容量可达128KB128KB甚至更多。甚至更多。3 3片内片内I/OI/O的改进的改进（1 1）增加并行口）增加并行口驱动能力驱动能力，以减少外部驱动芯片。有的单片机可，以减少外部驱动芯片。有的单片机可以直接输出大电流和高电压，以便能直接驱动以直接输出大电流和高电压，以便能直接驱动LEDLED和和VFDVFD（荧光（荧光显示器）。显示器）。（2 2）有些单片机设置了一些）有些单片机设

6、置了一些特殊的串行特殊的串行I/OI/O功能功能，为，为构成分布式、构成分布式、网络化系统网络化系统提供方便条件。提供方便条件。4 4低功耗化低功耗化 CMOSCMOS化，功耗小，配置有化，功耗小，配置有等待状态、睡眠状态、关闭状态等待状态、睡眠状态、关闭状态等等工作方式。消耗电流仅在工作方式。消耗电流仅在A A或或nAnA量级，适于电池供电的便携式、量级，适于电池供电的便携式、手持式的仪器仪表以及其它消费类电子产品。手持式的仪器仪表以及其它消费类电子产品。5 5外围电路内装化外围电路内装化 众多外围电路全部装入片内，即众多外围电路全部装入片内，即系统的单片化系统的单片化是目前发展趋是目前发展

7、趋势之一。势之一。例如，例如，美国美国CygnalCygnal公司的公司的C8051F020 C8051F020 8 8位单片机，内部采位单片机，内部采用流水线结构，大部分用流水线结构，大部分指令的完成时间指令的完成时间为为1 1或或2 2个时钟周期，个时钟周期，峰值峰值处理能力处理能力为为25MIPS25MIPS。片上集成有。片上集成有8 8通道通道A/DA/D、两路、两路D/AD/A、两路电压比、两路电压比较器，内置温度传感器、定时器、可编程数字交叉开关和较器，内置温度传感器、定时器、可编程数字交叉开关和6464个通个通用用I/OI/O口、电源监测、口、电源监测、看门狗、多种类型的串行接口

8、（两个看门狗、多种类型的串行接口（两个UARTUART、SPISPI）等。一片芯片就是一个）等。一片芯片就是一个“测控测控”系统。系统。 综上所述，单片机正在综上所述，单片机正在向多功能、高性能、向多功能、高性能、高速度（时钟达高速度（时钟达40MHz40MHz）、低电压（）、低电压（2.7V2.7V即可工即可工作甚至更低）、低功耗、低价格（几元钱）、作甚至更低）、低功耗、低价格（几元钱）、外围电路内装化以及片内程序存储器和数据存外围电路内装化以及片内程序存储器和数据存储器容量不断增大储器容量不断增大的方向发展。的方向发展。1.1.2 1.1.2 单片机的应用单片机的应用u智能产品上的应用智能

9、产品上的应用u工业控制的应用工业控制的应用u家用电器的应用家用电器的应用u计算机计算机网络和通信领域的应用网络和通信领域的应用u汽车设备领域中的应用汽车设备领域中的应用 单片机应用领域单片机应用领域1.1.31.1.3单片机的系列产品介绍单片机的系列产品介绍ATMEL类单片机类单片机 Intel 单片机单片机 Motorola单片机单片机 Microchip 单片机单片机 东芝单片机东芝单片机 Zilog单片机单片机 1.2 MCS-51内核单片机内核单片机1.2.11.2.1单片机基本组成单片机基本组成 尽管计算机科学技尽管计算机科学技术得到充分发展，但是术得到充分发展，但是计算机体系结构仍

10、然没计算机体系结构仍然没有突破由计算机的开拓有突破由计算机的开拓者、数学家约翰者、数学家约翰冯冯诺诺曼最先提出的经典体系曼最先提出的经典体系结构框架，即一台计算结构框架，即一台计算机是由机是由运算器、控制器运算器、控制器、存储器、输入设备以、存储器、输入设备以及输出设备及输出设备五部分构成五部分构成，单片机系统也不例外，单片机系统也不例外。1.2.11.2.1单片机基本组成单片机基本组成1.2.11.2.1单片机的基本组成单片机的基本组成 MCS-51系列单片机技术参数表系列单片机技术参数表型号型号片内存储器（片内存储器（B）定时器定时器并行线并行线程序存储器程序存储器数据存储器数据存储器80

11、31无无1282个个16位位4880c31无无1282个个16位位4880514KROM1282个个16位位4880c514KROM1282个个16位位4887514KEPROM1282个个16位位4887c514KEPROM1282个个16位位488032无无2563个个16位位4880528KROM2563个个16位位4887528KEPROM2563个个16位位4880518051单单片片机机内内部部结结构构图图 RAM 地址寄存器 寄存器 RAM 128B RAM 程序地址 寄存器 P0 驱动器 P2 锁存器 P2 驱动器 P1 锁存器 暂存器 2 B 寄存器 4KB ROM 暂存器

12、1 ACC SP P0 锁存器 PC PC 增 1 缓冲器 P3 锁存器 OSC 中断、串行口及定时器 PSW ALU DPTR P1 驱动器 P3 驱动器 XTAL1 XTAL2 P0.0P0.7 P2.0P2.7 P3.0P3.7 P1.0P1.7 RST ALE VCC VSS 定时控制 指令译码器 指令寄存器 PSEN EA 1.2.2 1.2.2 单片机的外部引脚单片机的外部引脚 DIP DIP引脚图引脚图 逻辑符号逻辑符号 3. 3. 控制引脚控制引脚(4(4根根) )u ( (3030脚脚) )：地址锁存允许信号输出：地址锁存允许信号输出/ /编程编程脉冲输入引脚。脉冲输入引脚。

13、PROGALE/3. 3. 控制引脚控制引脚(4(4根根) )u (29 (29脚脚) )：片外：片外ROMROM读选通信号端。读选通信号端。当访问外部程序存储当访问外部程序存储器时，此引脚输出负脉冲选通信号，器时，此引脚输出负脉冲选通信号，1616位地址数据将出现在位地址数据将出现在P0P0和和P2 P2 口上，外部程序存储器则把指令数据放到口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0P0口上，由口上，由CPUCPU读入读入并执行。并执行。 u (31(31脚脚) )：外部程序存储器地址允许输入端。：外部程序存储器地址允许输入端。 当当EAEA接高电平接高电平时，时，CPUCPU执行片内执行片内

14、ROMROM指令，但当指令，但当PCPC值超过值超过0FFFH0FFFH时，时，将自动转去执行片外将自动转去执行片外ROMROM指令；指令；当当EAEA接低电平时接低电平时，CPUCPU只执行片外只执行片外ROMROM指令。指令。 PSENpp/VEAu RST/VPD(9RST/VPD(9脚脚) )：复位信号：复位信号/ /备用电源输入引脚备用电源输入引脚 当此引脚保持当此引脚保持2 2个机器周期（个机器周期（2424个时钟周期）的高电平后，个时钟周期）的高电平后，就可使就可使80518051完成复位操作。复位方式可以是自动复位或手动复完成复位操作。复位方式可以是自动复位或手动复位。位。（1

15、 1）程序计数器）程序计数器PCPC指向指向0000H0000H；（2 2）P0-P3P0-P3输出口全部为高电平；输出口全部为高电平；（3 3）堆栈指针）堆栈指针SPSP写入写入07H07H，其它专用寄存器被清，其它专用寄存器被清“0”“0”。u RST/VPD(9RST/VPD(9脚脚) )：复位信号：复位信号/ /备用电源输入引脚备用电源输入引脚 4. I/O4. I/O引脚引脚 (1)P0.0(1)P0.0P0.7(39P0.7(393232脚脚) )：P0P0口的口的8 8位双向位双向I/OI/O口线。口线。 P0 P0口可作为通用双向口可作为通用双向I/OI/O口。在外接数据、程序

16、存储器时，可作口。在外接数据、程序存储器时，可作为低为低8 8位地址位地址/ /数据总线复用引脚。数据总线复用引脚。 (2)P1.0 (2)P1.0 P1.7(1P1.7(18 8脚脚) )：P1P1口的口的8 8位准双向位准双向I/OI/O口线。口线。 P1 P1口作为通用的口作为通用的I/OI/O口使用。口使用。 (3)P2.0(3)P2.0P2.7(21P2.7(212828脚脚) )：P2P2口的口的8 8位准双向位准双向I/OI/O口线。口线。 P2 P2口即可作为通用的口即可作为通用的I/OI/O口使用，也可作为片外存储器的高口使用，也可作为片外存储器的高8 8位地位地址总线，与址总线，与P0P0口配合，组成口配合，组成1616位片外存储器单元地址。位片外存储器单元地址。 ( (4)P3.04)P3.0P3.7(10P3.7(101717脚脚) )：P3P3口的口的8 8位准双向位准双向I/OI/O口线。口线。 P3 P3口除了作为通用的口除了作为通用的I/OI/O口使用之外，每个引脚还具有第二功能口使用之外，每个引脚还具有第二功能。 l 由于工艺及标准化等原因，芯片的引脚