單片機的概念二單片機的結(jié)構(gòu)組成.ppt

1、2021/1/24,a,1,一、單片機的概念 二、單片機的結(jié)構(gòu)組成,回顧,2021/1/24,a,2,1、RAM,PSW也稱為標志寄存器，存放各有關(guān)標志,Cy 進位標志。 用于表示Acc.7有否向更高位進位,AC 輔助進位標志。 用于表示Acc.3有否向Acc.4進位。 RS1、RS0 工作寄存器區(qū)選擇控制位。 OV 溢出標志。表示Acc中“1”的個數(shù)的奇偶性。 P 奇偶標志。表示Acc中“1”的個數(shù)的奇偶性。 F0 、F1 用戶標志,2021/1/24,a,3,2、ROM 3、時鐘電路 與復位電路 （周期概念與計算) 4、I/O,二、單片機的結(jié)構(gòu)組成,2021/1/24,a,4,2、ROM

2、3、時鐘電路 與復位電路 （周期概念與計算、P26、P29圖,二、單片機的結(jié)構(gòu)組成,2021/1/24,a,5,三、指令系統(tǒng),1、51匯編及格式 2、尋址方式,寄存器尋址,直接尋址,立即數(shù)尋址,寄存器間接尋址,變址尋址,相對尋址,位尋址,2021/1/24,a,6,3、MCS-51的指令,數(shù)據(jù)傳送指令（29條） 算術(shù)運算指令（24條） 邏輯運算指令（24條） 控制轉(zhuǎn)移指令（17條） 位操作指令 （17條,2021/1/24,a,7,回顧,數(shù)據(jù)傳送指令（29條） MOV( A Rn Ri direct DPTR ,16) MOVX( 4 ) MOVC ( 2) XCH ( 3) XCHD ( 1

3、) SWAP ( 1) PUSH POP ( 2) 算術(shù)運算指令（24條） ADD、ADDC、SUBB( A, Rn Ri direct #DATA,12) DA A ( 1) INC DEC (A Rn Ri direct DPTR, 9) MUL DIV ( 2) 邏輯運算指令（24條） ANL ORL XRL ( A, Rn Ri direct #DATA; direct, A #DATA) CPL CLR RR RL RRC RLC ( A,2021/1/24,a,8,控制轉(zhuǎn)移（17條） AJMP、SJMP、LJMP JMP JZ、JNZ、CJNE、DJNZ ACALL、LCALL、R

4、ET、RETI、 NOP,位操作（17條） MOV CLR、SETB、CPL ANL、ORL JC、JB、JNB、JNC、JBC,2021/1/24,a,9,4、程序設(shè)計,偽指令 簡單程序 分支程序 循環(huán)程序 查表程序 子程序（堆棧,2021/1/24,a,10,中斷的基本概念 MCS-51的中斷系統(tǒng) 中斷寄存器IE、IP、TCON、SCON 5個中斷源自然優(yōu)先級 5個中斷源入口地址 中斷的處理過程 關(guān)、開中斷的原因 外部中斷源的擴展與撤除 中斷的擴展 中斷的撤除 中斷的初始化與應(yīng)用,5、中斷技術(shù),2021/1/24,a,11,IE0,TCON,SCON,TF0,IE1,TF1,T0,T1,T

5、I,RI,TXD,RXD,ES,ET0,EX0,EX1,ET1,EA,自然優(yōu)先級,矢量地址,高級中斷請求,自然優(yōu)先級,矢量地址,低級中斷請求,PX0,PT0,PX1,PT1,PS,IE,IP,MCS-51的中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖,中斷標志位,中斷源允許,總允許,中斷優(yōu)先級,2021/1/24,a,12,回顧,TR1,TR0,TCON 88H,SCON 98H,IE A8H,IP B8H,2021/1/24,a,13,關(guān)中斷,保護現(xiàn)場,中斷服務(wù),開中斷,關(guān)中斷,恢復現(xiàn)場,開中斷,中斷返回,斷點地址由堆棧彈入PC,中斷服務(wù)程序,2021/1/24,a,14,撤除外部電平請求信號的方案( 參見P148 圖5

6、-6,MCS-51 INTX P1 .0,D Q CP S,外部 設(shè)備,D型觸發(fā)器,CLR P1.0,SETB P1.0,中斷服務(wù)程序,RETI,服務(wù)程序 主體,硬件電路部分,返回本節(jié)目錄,ANL P1，#0FEH ORLP1，#01H,2021/1/24,a,15,1中斷和查詢相結(jié)合,一個外中斷擴展成多個外中斷的原理圖,2021/1/24,a,16,延時程序設(shè)計,1S延時程序,源程序： DELAY: MOV R2, #10 DEL2： MOV R3， #100 DEL1： MOV R4，#125（7DH) DEL0： NOP NOP DJNZ R4，DEL0 DJNZ R3，DEL1 DJN

7、Z R2, DEL2 RET,1S延時程序,1）如何精確計算參數(shù)？2）理解多重循環(huán),2021/1/24,a,17,結(jié)構(gòu)與原理 寄存器和控制寄存器 工作方式 初始化 編程和應(yīng)用,第章定時器與計數(shù)器,定時器/計數(shù)器,Single Chip Microcomputer,Single Chip Microcomputer,2021/1/24,a,18,1、定時器的作用 2、定時器的結(jié)構(gòu) 3、定時器的工作原理,一、結(jié)構(gòu)與原理,2021/1/24,a,19,定時/計數(shù)器是一種應(yīng)用非常廣泛的邏輯電路，它可以完成兩種不同的方式工作-“定時”、“計數(shù),1、結(jié)構(gòu)定時器的作用,2021/1/24,a,20,1）定時

8、:產(chǎn)生一個標準的時間間隔;如20mS,100mS或1000mS等.單片機使用這種方式可以產(chǎn)生一個符合某一要求的脈沖方波(如下圖)。 2）計數(shù):對外部的事件(脈沖)進行統(tǒng)計.很明顯外部事件的發(fā)生是隨機的,單片機不可能預知外部事件何時發(fā)生,但可以進行統(tǒng)計,當達到所要求的數(shù)值時,單片機進行相應(yīng)的操作,1、結(jié)構(gòu)定時器的作用,2021/1/24,a,21,2、單片機內(nèi)部方框圖,時鐘電路,4KROM 程序存儲器,256BRAM 數(shù)據(jù)存儲器,2X16位 定時/計數(shù)器,CPU 處理器,64KB總線 擴展控制器,可編程I/O 端口P0-3,可編程 串行口,2021/1/24,a,22,2021/1/24,a,2

9、3,2、單片機定時/計數(shù)器的結(jié)構(gòu),圖6-1 80C51定時器/計數(shù)器邏輯結(jié)構(gòu)圖,2021/1/24,a,24,定時/計數(shù)器的工作原理：N位計數(shù)器構(gòu)成了電路的核心。定時,計數(shù)兩種方式的區(qū)別在于計數(shù)器的脈沖來源.初值寄存器是用來設(shè)定“定時/計數(shù)的具體參數(shù)” （1）：何時控制啟動計數(shù)？ （2）：如何控制定時還是計數(shù)？ （3）：如何控制定時/計數(shù)的長短,N位+1計數(shù)器,TF,N位初值寄存器,系統(tǒng)內(nèi)部 時鐘fosc/12,啟動控制TR,外部脈沖,定時/計數(shù) 控制C/T,計數(shù)器溢出 中斷信號,返回,計數(shù)脈沖CP,3、單片機定時/計數(shù)器的工作原理,2021/1/24,a,25,1）每過一個機器周期，計數(shù)器增

10、1，直至計滿溢出(12分頻) 2）定時器的定時時間與系統(tǒng)的振蕩頻率緊密相關(guān) 3）MCS-51單片機的一個機器周期由12個振蕩脈沖組成 如果晶振頻率為12MHZ，則,1）定時,2021/1/24,a,26,2）計數(shù),2021/1/24,a,27,GATE 選通門: GATE=0時,只要TR=1,計數(shù)器就開始工作； GATE=1時,只有INT腳和TR同時為“1”時,計數(shù)器才開始工作。 C/T 計數(shù)、定時方式選擇位: C/T=1時,計數(shù)，計數(shù)器的計數(shù)脈沖來自T0或T1引腳的外部事件； C/T=0時:定時，計數(shù)脈沖來自內(nèi)部震蕩頻率fosc的12分頻。 M1 、M0 模式選擇:分別對應(yīng)四種模式,二、寄存

11、器和控制寄存器,定時/計數(shù)器1,定時/計數(shù)器0,1、模式控制寄存器TMOD (SFR的地址:89H,2021/1/24,a,28,延時程序設(shè)計,1S延時程序,源程序： DELAY: MOV R2, #10 DEL2： MOV R3， #100 DEL1： MOV R4，#125（7DH) DEL0： NOP NOP DJNZ R4，DEL0 DJNZ R3，DEL1 DJNZ R2, DEL2 RET,1S延時程序,1）如何精確計算參數(shù)？2）理解多重循環(huán),2021/1/24,29,TF1,TF0 定時器T1,T0的溢出標志:計數(shù)器溢出時硬件自動置位即TF=1,進入中斷后再由硬件自動清除; TR

12、1.TR0 計數(shù)器T1,T0的控制位:由軟件置位(計數(shù)器開始工作)或清零(計數(shù)器停止工作). IE1,IE0 外部中斷INT1,INT0的請求標志:當單片機檢測到INT引腳上有下降沿時,IE=1申請中斷.進入中斷服務(wù)程序時,硬件自動清除IE標志. IT1,IT0 外中斷觸發(fā)類型控制:IT=1時,外中斷信號的下降沿出發(fā)IE標志,IT=0時,外中斷信號的低電平引發(fā)IE標志,2、控制寄存器TCON (SFR地址:88H,二、寄存器和控制寄存器,2021/1/24,a,30,1) M1和M0：方式選擇位,2021/1/24,a,31,三、定時/計數(shù)器的四種工作模式,1,模式0:13位計數(shù)器模式,GAT

13、E=0時,TR1=1開始定時/計數(shù); GATE=1時, TR=1且INT1=1時,開始工作,2021/1/24,a,32,2,模式1 :16位計數(shù)器模式,GATE=0時,TR1=1開始定時/計數(shù); GATE=1時, TR=1且INT1=1時,開始工作,2021/1/24,a,33,3、模式2 : 自動重裝初值模式,由TL1做計數(shù)器,TH1做初值寄存器. 工作前TL1,TH1分別預置相同的初值.計數(shù)器TL1工作時,每當溢出產(chǎn)生中斷的同時, 將TH1中的初值自動重裝.此模式主要用于做串行口波特率發(fā)生器使用,2021/1/24,a,34,在這種模式中,單片機將T0重新進行“拆分、組合”. 將T0變?yōu)?/p>

14、由TH0,TL0組成的兩個獨立的8位定時/計數(shù)器,在模式3時的模式中定時器T0的結(jié)構(gòu)圖,4,模式3 組合擴展模式,2021/1/24,a,35,2021/1/24,a,36,模式3時T0（TH0,TL0）及T1的各自特點: 1, TH0計數(shù)脈沖來自內(nèi)部fosc,所以它只能處于”定時”方式; 2, TH0分別借用了定時器T1的TR1和TF1來為自己工作,使TH0能象TL0那樣用TR1啟動定時,并用TF1來作為TH0的溢出中斷的標志; 3,由于T1缺少了啟動控制信號TR1和溢出中斷標志TR1,那么在模式3時,T1是如何工作？ 沒有溢出中斷標志TF1,則T1就不用中斷方式工作(實際上連查詢也不行);

15、沒有啟動控制信號TR1,可以讓它在模式3之前就開始工作,并且讓它事先設(shè)定為自動重裝模式. 4, 模式3就是將單片機原有的T0,T1兩個計數(shù)器變成三個獨立的計數(shù)器,其中T1要事先設(shè)定為模式2(串行口的波特率發(fā)生器)并啟動起來,2021/1/24,a,37,定時/計數(shù)器4種模式比較,T=(M-TC)t 其中,T: 定時時間，M: 計數(shù)器的模，TC:計數(shù)初值， t:計數(shù)器計數(shù)脈沖的周期,2021/1/24,a,38,回顧,1）80C51單片機內(nèi)部有兩個可編程定時器/計數(shù)器T0和T1。 2）每個定時器/計數(shù)器有四種工作方式：方式0方式3。方式0是13位的定時器/計數(shù)器，方式1是16位的定時器/計數(shù)器，

16、方式2是初值重載的8位定時器/計數(shù)器，方式3只適用于T0，將T0分為兩個獨立的定時器/計數(shù)器，同時T1可以作為串行接口波特率發(fā)生器。 3）不同位數(shù)的定時器/計數(shù)器其最大計數(shù)值也不同,2021/1/24,a,39,四、初始化,1) 確定工作方式對TMOD賦值。 例如賦值語句為：MOV TMOD #10H,2) 預置初值將初值寫入TH0、TL0或TH1、TL1,X = M 計數(shù)值,計數(shù),2021/1/24,a,40,1) T=（TMTC）12/fOSC （s） 2)最大值 方式0時 TMmax=2131S=8.192ms 方式1時 TMmax =216 1s=65.536ms 方式2和3時 TMm

17、ax =28 1s=0.256ms,定時,如定時器1采用方式1定時，M=65536，因要求每50ms溢出一次，如采用12 MHz晶振，則計數(shù)周期T=1 s，計數(shù)值為65536-50000=15536，所以，計數(shù)初值為將3CH、B0H，分別預置給TH1、TL1,2021/1/24,a,41,3) 根據(jù)需要給中斷允許寄存器IE選送中斷控制字和給中斷優(yōu)先級寄存器IP選送中斷優(yōu)先級字，以開放相應(yīng)中斷和設(shè)定中斷優(yōu)先級,IE A8H,IP B8H,2021/1/24,a,42,4) 啟動定時/計數(shù)器工作將TR0或TR1置“1”。 GATE = 0時，直接由軟件置位啟動；GATE = 1時，除軟件置位外，還

18、必須在外中斷引腳處加上相應(yīng)的電平值才能啟動。 SETB TR1,TCON 88H,TR1,TR0,2021/1/24,a,43,例6.4.1 用定時器1，方式0實現(xiàn)1 s的延時。 解：因方式0采用13位計數(shù)器,其最大定時時間為：81921 s = 8.192 ms，因此，定時時間不可能大于10ms，可選擇定時時間為5ms，再循環(huán)200次。定時時間選定后，再確定計數(shù)值為5000，則定時器1的初值為 X = M 計數(shù)值= 8192 5000 = 3192 = C78H = 0110001111000B 因13位計數(shù)器中TL1的高3位未用，應(yīng)填寫0，TH1占高8位，所以，X的實際填寫值應(yīng)為 X =

19、0110001100011000B = 6318H 即：TH1 = 63H，TL1 = 18H，又因采用方式0定時，故TMOD = 00H,2021/1/24,a,44,延時子程序 DELAY：MOV R3，#200 ；置5 ms計數(shù)循環(huán)初值 MOV TMOD，#00H ；設(shè)定時器1為方式0 MOV TH1，#63H ；置定時器初值 MOV TL1，#18H SETBTR1 ；啟動T1,2021/1/24,a,45,LP1：JBCTF1，LP2 ；查詢計數(shù)溢出 SJMPLP1 ；未到5 ms繼續(xù)計數(shù) LP2：MOVTH1，#63H ；重新置定時器初值 MOVTL1，#18H DJNZR3，LP

20、1；未到1 s繼續(xù)循環(huán) RET；返回主程序,2021/1/24,a,46,解：若主頻頻率為6MHZ可求得T0的最大定時時間為： TMmax=216 2s=131.072ms 用定時器獲得100ms的定時時間，經(jīng)10次循環(huán)得到1秒的延時，可算得100ms定時的定時初值： （216-TC）2s=100ms=100000s TC=216-50000=15536，即： TC=3CB0H,例6.4.2 試用定時器0，方式1實現(xiàn)1 s的延時。（程序自學,2021/1/24,a,47,程序如下： MOV TMOD，#01H MOV R7，#10 TIME: MOV TL0，#0B0H MOV TH0，#3C

21、H SETB TR1 LOOP1:JBC TF0，LOOP2 JMP LOOP1 ；未到100ms繼續(xù)計數(shù) LOOP2:DJNZ R7，TIME ；循環(huán)10次 RET,2021/1/24,a,48,定時/計數(shù)器是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中的重要部件，通過下面實例可以看出，靈活應(yīng)用定時/計數(shù)器可提高編程技巧，減輕CPU的負擔，簡化外圍電路。 【例6.5.1】開始時P1.0亮，延時0.2秒后左移至P1.1亮，如此左移7次后至P1.7亮，再延時0.2秒右移至P1.6亮，如此右移7次后至P1.0亮。（時鐘頻率fOSC為12MHz）。 初值：6192=1830=000 1100 0001 10000 =1100

22、000100010000=C110H,五、編程和應(yīng)用,2021/1/24,a,49,2021/1/24,a,50,方法1： 延時時間0.2秒，使用TIMER0在MODE0下工作 ORG 0000H ；起始地址 AJMP MAIN MAIN: MOV TMOD，#00H ；設(shè)定TIMER0工作在MODE0 START：CLR C ；C=0 MOV A，#0FFH ；ACC=FFH，左移初值 MOV R2，#08 ；R2=08，設(shè)左移8次 LOOP： RLC A ；左移一位 MOV P1，A ；輸出至P1 MOV R3，#100 ；0.2秒 ACALL DELAY ；2000微妙 DJNZ R2，

23、LOOP ；左移8次,2021/1/24,a,51,MOV R2，#07 ；R2=07，設(shè)右移7次 LOOP1： RRC A ；右移一位 MOV P1，A ；輸出至P1 MOV R3，#100 ；0.2秒 ACALL DELAY ；2000微妙 DJNZ R2，LOOP1 ；右移7次 JMP START DELAY： SETB TR0 ；啟動TIMER0開始計時 AGAIN： MOV TL0，#10H ；設(shè)定TL0的值 MOV TH0，#0C1H ；設(shè)定TH0的值 LOOP1： JBC TF0，LOOP3 ；TF0是否為1，是則跳至LOOP3，并清TF0 JMP LOOP1 ；不是則跳到LOO

24、P1 LOOP3： DJNZ R3，AGAIN ；R3是否為0？不是則跳到AGAIN CLR TR0 ；是則停止TIMR0計數(shù) RET END,2021/1/24,a,52,設(shè)計一個控制程序，使80C51的P1口輸出8路低頻方波脈沖，頻率分別為100、50、25、20、10、5、2、1Hz。 使用定時器T0，產(chǎn)生5ms的定時， 若晶振選11.0592MHz，則5ms相當于4608個機器周期，T0應(yīng)工作于方式1，初值位x為：x=65536-4608=60928。用十六進制數(shù)表示則：x=0EE00H。 對應(yīng)于P1.0 P1.7，設(shè)立8個計數(shù)器，初值分別為1、2、4、5、10、20、50、100，由

25、T0的溢出中斷服務(wù)程序?qū)λ鼈儨p“1”計數(shù)，當減為零時恢復初值，并使相應(yīng)的口線改變狀態(tài)，這樣就使P1口輸出所要求的方波,例6.5.3】低頻信號發(fā)生器驅(qū)動程序,2021/1/24,a,53,ORG 0000H START： AJMP MAIN ORG 0BH AJMP PTFO ORG 30H PTF0： MOV TH0，#0EEH ；T0中斷服務(wù)程序 MOV TL0，#0 ；初值T0 CPL P1.0 DJNZ 31H，PF01 ；對各路計數(shù)器進行計數(shù) MOV 31H，#2 ；計數(shù)器減為0，恢復計數(shù)初值 CPL P1.1 PF01： DJNZ 32H，PF02 ；輸出相反 MOV 32H，#4 CPL P1.2 PF02： DJNZ 33H，PF03 MOV 33H，#5 CPL P1.3,中斷程序,2021/1/24,a,54,PF03： DJNZ 34H，PF04 MOV 34H，#10 CPL P1.4 PF04： DJNZ 35H，PF05 MOV 35H，#20 CPL P1.5 PF05： DJNZ 36H，PF06 MOV 36H，#50 CPL P1.6 PF06： DJNZ 37H，PF07 MOV 37H，#100 CPL P1.7 PF07： RETI,中斷程序,2021/1/24,a,55,MAIN： MOV SP，#7