第一章 單片機硬件系統(tǒng)

1、第第章章單單片片機機硬硬件件系系統(tǒng)統(tǒng) 本章內(nèi)容本章內(nèi)容Single Chip Microcomputer什么是單片機？什么是單片機？單片機特點及應(yīng)用單片機特點及應(yīng)用單片機工作過程單片機工作過程單片機硬件結(jié)構(gòu)單片機硬件結(jié)構(gòu)一、什么是單片機一、什么是單片機 1 1、微型計算機硬件結(jié)構(gòu)、微型計算機硬件結(jié)構(gòu) 常見的微機外形常見的微機外形微型計算機硬件結(jié)構(gòu)微型計算機硬件結(jié)構(gòu) 微機硬件組成微機硬件組成 顯示器顯示器主機主機鍵盤鍵盤鼠標(biāo)鼠標(biāo)微型計算機硬件結(jié)構(gòu)微型計算機硬件結(jié)構(gòu) 運 算 器控 制 器CPU存 儲 器輸輸入入接接口口電電路路輸輸入入設(shè)設(shè)備備輸輸出出設(shè)設(shè)備備輸輸出出接接口口電電路路硬件系統(tǒng)CPU

2、(Central Processing Unit)軟軟件件系系統(tǒng)統(tǒng)+運 算 器控 制 器CPU存 儲 器輸輸入入接接口口電電路路輸輸入入設(shè)設(shè)備備輸輸出出設(shè)設(shè)備備輸輸出出接接口口電電路路硬件系統(tǒng)CPU輸輸入入設(shè)設(shè)備備輸輸出出設(shè)設(shè)備備軟軟件件系系統(tǒng)統(tǒng)+硬件系統(tǒng)輸輸入入接接口口設(shè)設(shè)備備輸輸出出接接口口設(shè)設(shè)備備運 算 器控 制 器存 儲 器單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 C P U 存 儲 器定 時 器 / 計 數(shù) 器 中 斷 系 統(tǒng)P0-P3TxDRxD TINT并行I/O口串行I/O口單片機應(yīng)用系統(tǒng)單片機應(yīng)用系統(tǒng)單單片片機機接口接口電路電路及外及外設(shè)等設(shè)等單片機應(yīng)用系統(tǒng)單片機應(yīng)用系統(tǒng):

3、:由由硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)和和軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)組成組成硬件是硬件是應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)軟件是在硬件的基礎(chǔ)上軟件是在硬件的基礎(chǔ)上對其資源對其資源進行合理調(diào)配和使用進行合理調(diào)配和使用，從而完成，從而完成應(yīng)用系統(tǒng)所要求的任務(wù)，二者相應(yīng)用系統(tǒng)所要求的任務(wù)，二者相互依賴，缺一不可互依賴，缺一不可二、單片機的特點及應(yīng)用二、單片機的特點及應(yīng)用 體積小，重量輕體積小，重量輕電源單一，功耗低電源單一，功耗低功能強，價格低功能強，價格低運行速度快，抗干擾能力強，可靠性高運行速度快，抗干擾能力強，可靠性高3. 3. 單片機種類單片機種類 三、MCS-51單片機硬件結(jié)構(gòu)時鐘電路CPUROMRAMT0 T1中斷系統(tǒng)

4、串行接口并行接口P0 P1 P2 P3TXD RXDINT0 INT1定時計數(shù)器結(jié)構(gòu)框圖結(jié)構(gòu)框圖中央處理器中央處理器CPU：8位，位，運算和控制運算和控制功能功能內(nèi)部內(nèi)部RAM：共共256個個RAM單單元，用戶使用元，用戶使用前前128個單元，個單元，用于存放可讀用于存放可讀寫數(shù)據(jù)，后寫數(shù)據(jù)，后128個單元被個單元被專用寄存器占專用寄存器占用。用。內(nèi)部內(nèi)部ROM：4KB掩膜掩膜ROM，用于存放程序、用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表原始數(shù)據(jù)和表格。格。定時定時/計數(shù)器：計數(shù)器：兩個兩個16位的定位的定時時/計數(shù)器，實計數(shù)器，實現(xiàn)定時或計數(shù)現(xiàn)定時或計數(shù)功能。功能。并行并行I/O口：口：4個個8位的位的I

5、/O口口P0、P1、P2、P3。串行口：串行口：一個全一個全雙工串行口。雙工串行口。中斷控制系統(tǒng)：中斷控制系統(tǒng)：5個中斷源（外個中斷源（外部中斷部中斷2個，定個，定時時/計數(shù)中斷計數(shù)中斷2 個，串行中斷個，串行中斷1個）個）時鐘電路：時鐘電路：可可產(chǎn)生時鐘脈沖產(chǎn)生時鐘脈沖序列，允許晶序列，允許晶振頻率振頻率6MHZ和和12MHZ1 1、80518051單片機的基本組成單片機的基本組成1.中央處理器中央處理器CPU：8位，運算和控制功能位，運算和控制功能2.內(nèi)部內(nèi)部RAM：共共256個個RAM單元，用戶使用前單元，用戶使用前128個單元，個單元，用于存放可讀寫數(shù)據(jù)，后用于存放可讀寫數(shù)據(jù)，后128

6、個單元被專用寄存器占用。個單元被專用寄存器占用。3.內(nèi)部內(nèi)部ROM：4KB掩膜掩膜ROM，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表，用于存放程序、原始數(shù)據(jù)和表格。格。4.定時定時/計數(shù)器：計數(shù)器：兩個兩個16位的定時位的定時/計數(shù)器，實現(xiàn)定時或計數(shù)功計數(shù)器，實現(xiàn)定時或計數(shù)功能。能。5.并行并行I/O口：口：4個個8位的位的I/O口口P0、P1、P2、P3。6.串行口：串行口：一個全雙工串行口。一個全雙工串行口。7.中斷控制系統(tǒng)：中斷控制系統(tǒng)：5個中斷源（外中斷個中斷源（外中斷2個，定時個，定時/計數(shù)中斷計數(shù)中斷2 個，串行中斷個，串行中斷1個）個）8.時鐘電路：時鐘電路：可產(chǎn)生時鐘脈沖序列可產(chǎn)生時鐘脈沖序列

7、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. 0ALEP3. 0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7EAPSENRXD/TXD/INT0/ INT1/ T0/ T1/WR/ RD/1234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222180318051 8751

8、89C5112345678910111213142827262524232221 201918171615EPROM276412345678910111213142827262524232221 201918171615EPROM27641234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222112345678910111213142827262524232221 201918171615RAM6264 12345678910111213142827262524232221 201918171615RAM626

9、4 80318751805189C51256B（字節(jié)）4K64K64K程序程序存儲器存儲器內(nèi)部外部0000H0FFFH(4K)0000HFFFFH(64K)0000H0FFFH(4K)0000H0001H0002H(PC)0000H是程序執(zhí)行的起始單元,在這三個單元存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令中斷5中斷4中斷3中斷2中斷10003H000BH0013H001BH0023H002BH外部中斷0定時器0中斷外部中斷1定時器1中斷串行口中斷8位位0FFFH0FFEHEA=1 EA=0EA=1 EA=0程序程序存儲器資源分布存儲器資源分布中斷入口地址0000HFFFFH(64K)內(nèi)部外部數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)存儲器存儲器

10、00HFFH7FH80H(高128B)(低128B)RAM專用寄存器0000H H07H07H0808H H0FH0FH1010H H17H17H1818H H1FH1FH0區(qū)區(qū)R0R0R7R7R0R0R7R7R0R0R7R7R0R0R7R71區(qū)區(qū)2區(qū)區(qū)3區(qū)區(qū)工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)可位尋址區(qū)可位尋址區(qū)20H2FH7F 7807 0030H7FH數(shù)據(jù)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)/堆棧區(qū)堆棧區(qū)內(nèi)部內(nèi)部RAMRAM存儲器存儲器 工作寄存器區(qū)工作寄存器區(qū)選擇位選擇位RS0RS0、RS1RS1PSW位地址 CY ACF0RS1RS0OVF1PMSBMSBMost Significant Bit Most Sign

11、ificant Bit （最高有效位）（最高有效位）LSB LSB Least Significant Bit Least Significant Bit （最低有效位）（最低有效位）單元地址2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H7F7F77776F6F67675F5F57574F4F47473F3F37372F2F27271F1F17170F0F0707 MSB 位地址 LSB7E7E76766E6E66665E5E56564E4E46463E3E36362E2E26261E1E16160E0E06067D7D75756D6D6565

12、5D5D55554D4D45453D3D35352D2D25251D1D15150D0D05057C7C74746C6C64645C5C54544C4C44443C3C34342C2C24241C1C14140C0C04047B7B73736B6B63635B5B53534B4B43433B3B33332B2B23231B1B13130B0B03037A7A72726A6A62625A5A52524A4A42423A3A32322A2A22221A1A12120A0A0202797971716969616159595151494941413939313129292121191911110909

13、01017878707068686060585850504848404038383030282820201818101008080000RAM位尋址區(qū)位地址表位尋址區(qū)位地址表離散分布有離散分布有2121個個特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFRSFR。 1111個可以進行個可以進行位尋址。位尋址。特別提示：對特別提示：對SFRSFR只能使用直接只能使用直接尋址方式，書寫時尋址方式，書寫時可使用寄存器符號，可使用寄存器符號，也可用寄存器單元也可用寄存器單元地址。地址。5 5、時鐘電路與復(fù)位電路、時鐘電路與復(fù)位電路 (1)時鐘振蕩電路時鐘振蕩電路1XTAL1XTAL2C1C2晶振8051至內(nèi)部時鐘電路

14、(2)復(fù)位電路復(fù)位電路MCS-51V C CVCCRESETVSS22uF1KMCS-51V C CVCCRESETVSS22uF1KRESETR1R2200誰知道誰知道復(fù)位電路怎么起到復(fù)位的作用復(fù)位電路怎么起到復(fù)位的作用?例例: : MOV A,#09H MOV A,#09H 74H74H 09H09H ; ;把把09H09H送到累加器送到累加器A A中中執(zhí)行過程執(zhí)行過程PC=0000H0001H0000H0002H0 1 1 1 0 1 0 00 0 0 0 1 0 0 1(PC)(PC)0001H0002H0000H(PC)執(zhí)行過程執(zhí)行過程 02H08H21H20HSPDPTRPSEN和

15、ALE PC外接高電平 外接上拉電阻相應(yīng)端口先置0 相應(yīng)端口先置1 A A存放指令存放指令 B B存放上一條的指令地址存放上一條的指令地址D D存放正在執(zhí)行的指令地址存放正在執(zhí)行的指令地址 C C存放下一條的指令地址存放下一條的指令地址 1. 數(shù)123可能是( )。 A. 二進制數(shù) B. 八進制數(shù) C. 十六進制數(shù) D 四進制數(shù) E.十進制數(shù)2. 8031單片機內(nèi)部RAM包括( ) 。 A.程序存儲區(qū) B堆棧區(qū) C工作寄存器及特殊功能區(qū) D位尋址區(qū) E. 中斷入口地址區(qū)3. 8051單片機CPU的主要功能有( )。A.產(chǎn)生控制信號 B存儲數(shù)據(jù) C.算術(shù)、邏輯運算及位操作 DI/O端口數(shù)據(jù)傳送

16、E.驅(qū)動LED思 考 題思 考 題4.單片機能夠直接運行的程序是（ ）。 A. 匯編源程序 B. C語言源程序 C. 高級語言程序 D. 機器語言源程序5. 十進制數(shù)126其對應(yīng)的十六進制可表示為( )。 A8F B8E CFE D. 7E6. 十進制數(shù)89.75其對應(yīng)的二進制可表示為( ). A.10001001.01110101 B1001001.10 C.1011001.11 D.1001001.117. 二進制數(shù)110010010對應(yīng)的十六進制數(shù)可表示為( ) A.192H BC90H C 1A2H D. CA0H8. 二進制數(shù)110110110對應(yīng)的十六進制數(shù)可表示為( )。 A 1

17、D3H B， 1B6H C DBOH D. 666H9. -3的補碼是( )。 A 10000011 B. 11111100 C11111110 D 11111101思 考 題10. CPU主要的組成部部分為( )。 A運算器，控制器 B加法器，寄存器 C. 運算器,寄存器 D. 運算器，指令譯碼器11. INTEL 8051 CPU是( )位的單片機。 A 16 B4 C8 D.準(zhǔn)16位12. 對于INTEL 8031來說，/EA腳總是( ) A.接地 B.接電源 C. 懸空 D.不用13. 在單片機中，通常將一些中間計算結(jié)果放在( ）中 A.累加器 B控制器 C. 程序存儲器 D.數(shù)據(jù)存儲

18、器14. 程序計數(shù)器PC用來( )。 A存放指令 B存放正在執(zhí)行的指令地址 C. 存放下一條的指令地址 D存放上一條的指令地址思 考 題15. 指令和程序是以( )形式存放在程序存儲器中。 A. 源程序 B. 匯編程序 C. 二進制編碼 DBCD碼16. 單片機應(yīng)用程序一般存放在( )中。 A. RAM BROM C. 寄存器 DCPU17. 單片機上電后或復(fù)但后，工作寄存器R0是在( )。 A. 0區(qū)00H單元 B0區(qū)01H單元 C. 1區(qū)09H單元 DSFR18. 進位標(biāo)志CY在( )中。 A. 累加器A B算術(shù)邏輯運算部件ALU C程序狀態(tài)字寄存器PSW D. DPDR19. 單片機8051的XTALl和XTAL2引腳是（ ）引腳 A. 外接定時器 B外接串行口 C. 外接中斷 D.外接晶振思