單片機(jī)原理與接口技術(shù)

1、單片機(jī)原理與接口技術(shù)單片機(jī)原理與接口技術(shù)2 80C51系列概述2.1.1 MCS-512.1.1 MCS-51系列系列 8051/8751/80318051/8751/8031 8052/8752/8032 8052/8752/8032 80C51/87C51/80C31 80C51/87C51/80C31 80C52/87C52/80C32 80C52/87C52/80C32等等 MCS-51是Intel單片機(jī)原理與接口技術(shù)3 生產(chǎn)工藝有兩種：87C5187C51。 一是一是HMOSHMOS工藝（高密度短溝道工藝（高密度短溝道MOSMOS工藝）。工藝）。 二是二是CHMOSCHMOS工藝（互

2、補(bǔ)金屬氧化物的工藝（互補(bǔ)金屬氧化物的HMOSHMOS工藝）。工藝）。單片機(jī)原理與接口技術(shù)4 功能上，有基本型和增強(qiáng)型2大類： 增強(qiáng)型：增強(qiáng)型：8052/8752/80328052/8752/803280C52/87C52/80C3280C52/87C52/80C32 基本型：基本型：8051/8751/80318051/8751/803180C51/87C51/80C3180C51/87C51/80C31單片機(jī)原理與接口技術(shù)5 在片內(nèi)程序存儲(chǔ)器配置上，有3種形式， 即掩膜ROM、EPROM和ROMLess。如： 80C5180C51有有4K4K字節(jié)的掩膜字節(jié)的掩膜ROMROM 87C5187C

3、51有有4K4K字節(jié)的字節(jié)的EPROM EPROM 80C3180C31在芯片內(nèi)無(wú)程序存儲(chǔ)器。在芯片內(nèi)無(wú)程序存儲(chǔ)器。單片機(jī)原理與接口技術(shù)62.1.2 80C512.1.2 80C51系列系列 各廠商以各廠商以80518051為基核開發(fā)出的為基核開發(fā)出的CMOSCMOS單片機(jī)統(tǒng)稱為單片機(jī)統(tǒng)稱為80C5180C51系列。常用系列。常用產(chǎn)品有：產(chǎn)品有： IntelIntel：80C3180C31、80C5180C51、87C5187C51，80C3280C32、80C5280C52、87C5287C52等；等； ATMELATMEL：89C5189C51、89C5289C52、89C205189C2

4、051等；等； PhilipsPhilips、華邦、華邦、DallasDallas、SiemensSiemens等公司的等公司的許多產(chǎn)品許多產(chǎn)品 。單片機(jī)原理與接口技術(shù)7 80C51的基本結(jié)構(gòu)與應(yīng)用模式2.2.1 80C512.2.1 80C51的基本結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)單片機(jī)原理與接口技術(shù)82.2.2 80C512.2.2 80C51的應(yīng)用模式的應(yīng)用模式 帶總線擴(kuò)展引腳的產(chǎn)品帶總線擴(kuò)展引腳的產(chǎn)品擴(kuò)展總線的應(yīng)用模式擴(kuò)展總線的應(yīng)用模式 不擴(kuò)展總線的應(yīng)用模式不擴(kuò)展總線的應(yīng)用模式 單片機(jī)原理與接口技術(shù)9 沒有總線擴(kuò)展引腳的產(chǎn)品 引腳數(shù)減少、體積減小。對(duì)于不需進(jìn)行并行外引腳數(shù)減少、體積減小。對(duì)于不需進(jìn)行并行

5、外圍擴(kuò)展，裝置的體積要求苛刻且程序量不大的系圍擴(kuò)展，裝置的體積要求苛刻且程序量不大的系統(tǒng)極其適合。統(tǒng)極其適合。單片機(jī)原理與接口技術(shù)10 80C51典型產(chǎn)品資源配置與引腳封裝2.3.1 80C51典型產(chǎn)品資源配置單片機(jī)原理與接口技術(shù)11 由表可見： 增強(qiáng)型與基本型的幾點(diǎn)不同： 片內(nèi)片內(nèi)ROMROM：從：從4K4K增加到增加到8K8K 片內(nèi)片內(nèi)RAMRAM：從：從128128增加到增加到256256 定時(shí)定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器：從計(jì)數(shù)器：從2 2個(gè)增加到個(gè)增加到3 3個(gè)個(gè) 中斷源：從中斷源：從5 5個(gè)增加到個(gè)增加到6 6個(gè)。個(gè)。 單片機(jī)原理與接口技術(shù)12 無(wú)無(wú)ROM型，要在片外擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器；型，要在片

6、外擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器； 掩膜掩膜ROM型，程序由芯片生產(chǎn)廠寫入；型，程序由芯片生產(chǎn)廠寫入； EPROM型，程序通過寫入裝置寫入；型，程序通過寫入裝置寫入； FlashROM型，程序可電寫入（常用）。型，程序可電寫入（常用）。 片內(nèi)ROM的配置形式：。單片機(jī)原理與接口技術(shù)132.3.2 80C51的引腳封裝單片機(jī)原理與接口技術(shù)142.4 80C51的CPU單片機(jī)原理與接口技術(shù)152.4.1 CPU2.4.1 CPU的功能單元的功能單元 運(yùn)算器運(yùn)算器 累加器累加器ACC ACC 寄存器寄存器B B PSW PSW 控制器控制器 程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器PC PC 指令寄存器指令寄存器IR IR 定時(shí)與控制

7、邏輯定時(shí)與控制邏輯 其他寄存器其他寄存器 程序計(jì)數(shù)器程序計(jì)數(shù)器PC PC 數(shù)據(jù)指針數(shù)據(jù)指針DPTRDPTR 堆棧指針堆棧指針SPSP 工作寄存器工作寄存器R0R0R7R7單片機(jī)原理與接口技術(shù)16算術(shù)運(yùn)算單元ALU是一個(gè)8位的運(yùn)算器，它不僅可以完成8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)加、減、乘、除等基本的算術(shù)運(yùn)算，還可以完成8位二進(jìn)制數(shù)據(jù)邏輯“與”、“或”、“異或”、循環(huán)移位、求補(bǔ)、清零等邏輯運(yùn)算，并具有數(shù)據(jù)傳輸、程序轉(zhuǎn)移等功能。ALU還有一個(gè)一般微型計(jì)算機(jī)沒有的位運(yùn)算器，它可以對(duì)一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行置位、清零、求反、測(cè)試轉(zhuǎn)移及位邏輯“與”、“或”等處理。這對(duì)于控制方面很有用。單片機(jī)原理與接口技術(shù)17累加器ACC（簡(jiǎn)稱

8、為A）為一個(gè)8位的寄存器，它是CPU中使用最頻繁的寄存器，ALU進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，數(shù)據(jù)絕大多數(shù)時(shí)候都來(lái)自于累加器ACC，運(yùn)算結(jié)果也通常送回累加器ACC。寄存器B稱為輔助寄存器，它是為乘法和除法指令而設(shè)置的。在乘法運(yùn)算時(shí)，累加器A和寄存器B在乘法運(yùn)算前存放乘數(shù)和被乘數(shù)，運(yùn)算完后，通過寄存器B和累加器A存放結(jié)果。除法運(yùn)算時(shí)，運(yùn)算前，累加器A和寄存器B存入被除數(shù)和除數(shù)，運(yùn)算后用于存放商和余數(shù)。單片機(jī)原理與接口技術(shù)18 標(biāo)志寄存器PSW是一個(gè)8位的寄存器，它用于保存指令執(zhí)行結(jié)果的狀態(tài)，以供程序查詢和判別。 C（：進(jìn)位標(biāo)志位。 AC：輔助進(jìn)位標(biāo)志位。 F0：用戶標(biāo)志位。 RS1、RS0：寄存器組選擇位。 OV

9、：溢出標(biāo)志位。 P：奇偶標(biāo)志位。若累加器A中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則P置位，若累加器A中1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，則P清零。 D7D6D5D4D3D2D1D0CACF0RS1RS0OV-P單片機(jī)原理與接口技術(shù)19寄存器及其存儲(chǔ)器映射如下圖：寄存器及其存儲(chǔ)器映射如下圖：?jiǎn)纹瑱C(jī)原理與接口技術(shù)202.4.2 80C51的時(shí)鐘與時(shí)序 時(shí)鐘產(chǎn)生方式時(shí)鐘產(chǎn)生方式內(nèi)部時(shí)鐘方式內(nèi)部時(shí)鐘方式 外部時(shí)鐘方式外部時(shí)鐘方式 單片機(jī)原理與接口技術(shù)21 80C5180C51的時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘信號(hào)單片機(jī)原理與接口技術(shù)22 80C51 80C51的典型時(shí)序的典型時(shí)序 單字節(jié)指令單字節(jié)指令 雙字節(jié)指令雙字節(jié)指令 單周期指令單周期指令單片機(jī)原理與

10、接口技術(shù)23 雙周期指令雙周期指令單片機(jī)原理與接口技術(shù)24 訪問外部訪問外部RAM的雙周期指令時(shí)序的雙周期指令時(shí)序 單片機(jī)原理與接口技術(shù)252.4.3 80C51單片機(jī)的復(fù)位復(fù)位可使單片機(jī)或系統(tǒng)部件處于確定的初始狀態(tài)。復(fù)位可使單片機(jī)或系統(tǒng)部件處于確定的初始狀態(tài)。 復(fù)位電路復(fù)位電路 上電復(fù)位電路上電復(fù)位電路 按鍵與上電復(fù)位按鍵與上電復(fù)位 單片機(jī)原理與接口技術(shù)26 單片機(jī)復(fù)位后的狀態(tài)單片機(jī)復(fù)位后的狀態(tài) PC = 0000HPC = 0000H RAMRAM：隨機(jī)值：隨機(jī)值（運(yùn)行中復(fù)位不改變（運(yùn)行中復(fù)位不改變RAMRAM內(nèi)容內(nèi)容 ） SFRSFR： P0P0P3=FFHP3=FFH SP=07H S

11、P=07H IP IP、IEIE和和PCONPCON：有效位為：有效位為0 0 PSW=00H PSW=00H單片機(jī)原理與接口技術(shù)272.5 80C51的存儲(chǔ)器組織80C5180C51存儲(chǔ)器可以分成兩大類：存儲(chǔ)器可以分成兩大類： RAMRAM，CPUCPU在運(yùn)行時(shí)能隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入和讀在運(yùn)行時(shí)能隨時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入和讀出，但在關(guān)閉電源時(shí)，其所存儲(chǔ)的信息將丟失。用出，但在關(guān)閉電源時(shí)，其所存儲(chǔ)的信息將丟失。用來(lái)存放暫時(shí)性的輸入輸出數(shù)據(jù)、運(yùn)算的中間結(jié)果或來(lái)存放暫時(shí)性的輸入輸出數(shù)據(jù)、運(yùn)算的中間結(jié)果或用作堆棧。用作堆棧。 ROMROM，寫入信息后不易改寫的存儲(chǔ)器。斷電后，寫入信息后不易改寫的存儲(chǔ)器。斷電

12、后，其中的信息保留不變。用來(lái)存放固定的程序或數(shù)據(jù)，其中的信息保留不變。用來(lái)存放固定的程序或數(shù)據(jù)，如系統(tǒng)監(jiān)控程序、常數(shù)表格等。如系統(tǒng)監(jiān)控程序、常數(shù)表格等。 單片機(jī)原理與接口技術(shù)282.5.1 80C51單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器配置片內(nèi)與片外程序存儲(chǔ)器的選擇片內(nèi)與片外程序存儲(chǔ)器的選擇 EAEA引腳接高電平引腳接高電平-片內(nèi)片內(nèi)單片機(jī)原理與接口技術(shù)29 EAEA引腳接地引腳接地-片外片外單片機(jī)原理與接口技術(shù)30 程序存儲(chǔ)器低端的幾個(gè)特殊單元程序存儲(chǔ)器低端的幾個(gè)特殊單元 單片機(jī)原理與接口技術(shù)31 程序存儲(chǔ)器中的指令代碼及其觀察程序存儲(chǔ)器中的指令代碼及其觀察 單片機(jī)原理與接口技術(shù)322.5.2 80C51單片

13、機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器配置片內(nèi)、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器概況片內(nèi)、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器概況 片內(nèi)片內(nèi)RAMRAM及及SFR SFR 片外片外RAM RAM 單片機(jī)原理與接口技術(shù)33工作寄存器區(qū)（含寄存器組工作寄存器區(qū)（含寄存器組0 0 3 3） 寄存器組寄存器組0 0：地址：地址00H00H07H07H 寄存器組寄存器組1 1：地址：地址08H08H0FH0FH 寄存器組寄存器組2 2：地址：地址10H10H17H17H 寄存器組寄存器組3 3：地址：地址18H18H1FH1FH當(dāng)前工作寄存器組選擇當(dāng)前工作寄存器組選擇 PSWPSW寄存器中：寄存器中： 單片機(jī)原理與接口技術(shù)34片內(nèi)片內(nèi)RAMRAM詳圖詳圖 單片機(jī)原理與

14、接口技術(shù)35位尋址區(qū)位尋址區(qū) 字節(jié)字節(jié)地址地址位地址位地址D7D6D5D4D3D2D1D020H07H06H05H04H03H02H01H00H21H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H22H17H16H15H14H13H12H11H10H23H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H24H27H26H25H24H23H22H21H20H25H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H26H37H36H35H34H33H32H31H30H27H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H28H47H46H45H44H43H42H41H40H29H4FH4EH4DH

15、4CH4BH4AH49H48H2AH57H56H55H54H53H52H51H50H2BH5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H2CH67H66H65H64H63H62H61H60H2DH6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H2EH77H76H75H74H73H72H71H70H2FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H單片機(jī)原理與接口技術(shù)36通用通用RAMRAM區(qū)區(qū) 30H30H7FH7FH，共，共8080字節(jié)字節(jié) 數(shù)據(jù)緩沖數(shù)據(jù)緩沖 堆棧堆棧 SPSP指示棧頂指示棧頂 復(fù)位時(shí)復(fù)位時(shí)SP=07HSP=07H 系統(tǒng)初始化通常重新設(shè)置系統(tǒng)初始化通常重新設(shè)置單片機(jī)原理

16、與接口技術(shù)37RAMRAM內(nèi)容查看內(nèi)容查看 單片機(jī)原理與接口技術(shù)382.5.3 80C51單片機(jī)的特殊功能寄存器（SFR）基本型單片機(jī)有基本型單片機(jī)有2121個(gè)個(gè)SFRSFR離散地分布在離散地分布在80H80HFFHFFH空間?？臻g。 與運(yùn)算器相關(guān)與運(yùn)算器相關(guān)3 3個(gè)個(gè) ACCACC B B PSWPSW與定時(shí)與定時(shí)/ /計(jì)數(shù)器相關(guān)計(jì)數(shù)器相關(guān)6 6個(gè)個(gè) TH0,TL0TH0,TL0 TH1,TL1TH1,TL1 TMODTMOD TCON TCON指針類指針類3 3個(gè)個(gè) SPSP DPH,DPLDPH,DPL與口相關(guān)與口相關(guān)7 7個(gè)個(gè) P0,P1,P2,P3P0,P1,P2,P3 SBUFSB

17、UF SCON SCON PCONPCON與中斷相關(guān)與中斷相關(guān)2 2個(gè)個(gè) IEIE IPIP單片機(jī)原理與接口技術(shù)39單片機(jī)原理與接口技術(shù)402.6 80C51的并行口結(jié)構(gòu)與操作P0P0口結(jié)構(gòu)口結(jié)構(gòu) P0P0作通用作通用I/OI/O口（當(dāng)口（當(dāng)EA=1EA=1或或“MOVMOV”傳送時(shí)傳送時(shí)C=0C=0）輸出時(shí)輸出時(shí)2.6.1 P02.6.1 P0、P2P2口的結(jié)構(gòu)口的結(jié)構(gòu)單片機(jī)原理與接口技術(shù)41輸入時(shí)輸入時(shí) 讀鎖存器（讀鎖存器（“讀讀- -修改修改- -寫寫”類指令，如類指令，如ANL P0,AANL P0,A） 讀引腳（讀引腳（“MOVMOV”類指令，如類指令，如MOV A, P0MOV A

18、, P0）, ,要先寫要先寫“1 1” 1 10 0P0P0作通用作通用I/OI/O時(shí)為：時(shí)為：準(zhǔn)雙向口！準(zhǔn)雙向口！單片機(jī)原理與接口技術(shù)42 P0P0作地址數(shù)據(jù)總線（當(dāng)作地址數(shù)據(jù)總線（當(dāng)EA=1EA=1或或“MOVXMOVX”類傳送時(shí)類傳送時(shí)C=1C=1） 輸出時(shí)，輸出時(shí)，地址地址/ /數(shù)據(jù)信數(shù)據(jù)信息分時(shí)出現(xiàn)在息分時(shí)出現(xiàn)在輸出引腳輸出引腳。 輸入時(shí)，輸入時(shí)，先輸出地址，先輸出地址，然后自動(dòng)向鎖然后自動(dòng)向鎖存器寫存器寫1 1，再，再讀引腳。此時(shí)讀引腳。此時(shí)為真正雙向口。為真正雙向口。單片機(jī)原理與接口技術(shù)43P2P2口結(jié)構(gòu)口結(jié)構(gòu) P2P2作通用作通用I/OI/O口口（未擴(kuò)片外存儲(chǔ)器，或雖擴(kuò)（未擴(kuò)片

19、外存儲(chǔ)器，或雖擴(kuò)RAMRAM但采用但采用“MOVX RiMOVX Ri”傳送時(shí)傳送時(shí)C=0C=0）P2P2作通用作通用I/OI/O時(shí)為：時(shí)為：準(zhǔn)雙向口！準(zhǔn)雙向口！ P2P2作作地址總線地址總線高高8 8位位（C=1C=1）單片機(jī)原理與接口技術(shù)44P1P1口結(jié)構(gòu)口結(jié)構(gòu) P1P1僅能為通用的準(zhǔn)雙向口！僅能為通用的準(zhǔn)雙向口！2.6.2 P12.6.2 P1、P3P3口的結(jié)構(gòu)口的結(jié)構(gòu)單片機(jī)原理與接口技術(shù)45P3P3口結(jié)構(gòu)口結(jié)構(gòu) 第一功能：通用第一功能：通用I/OI/O口（對(duì)口尋址時(shí)）口（對(duì)口尋址時(shí)）單片機(jī)原理與接口技術(shù)46 第二功能（不對(duì)口尋址時(shí)）第二功能（不對(duì)口尋址時(shí)） P3.0 P3.0 ：RXD

20、RXD（串行口輸入）（串行口輸入） P3.1 P3.1 ：TXDTXD（串行口輸出）（串行口輸出） P3.2 P3.2 ：INT0INT0（外部中斷（外部中斷0 0輸入）輸入） P3.3 P3.3 ：INT1INT1（外部中斷（外部中斷1 1輸入）輸入） P3.4 P3.4 ：T0T0（定時(shí)器（定時(shí)器0 0的外部輸入）的外部輸入） P3.5 P3.5 ：T1T1（定時(shí)器（定時(shí)器1 1的外部輸入）的外部輸入） P3.6 P3.6 ：WRWR（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器“寫寫”選通控制輸出）選通控制輸出） P3.7 P3.7 ：RDRD（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器“讀讀”選通控制輸出）選通控制輸出） 單片機(jī)原理與接口技術(shù)472.6.3 2.6.3 并行口驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單外設(shè)并行口驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單外設(shè) 并行口的負(fù)載能力（并行口的負(fù)載能力（AT89S52)AT89S52) 每根口線最大可吸收每根口線最大可吸收10mA10mA的（灌）電流的（灌）電流 P0P0口吸收電流的總和不能超過口吸收電流的總和不能超過26mA26mA P1P1、P2P2和和P3P3每個(gè)口吸