單片機原理與應(yīng)用市公開課一等獎省賽課獲獎?wù)n件

第2章單片機結(jié)構(gòu)原理與簡單應(yīng)用

（課時：10課時）單片機原理與應(yīng)用第1頁教學目了解單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)與主要型號。掌握單片機引腳信號功效定義。掌握單片機存放器空間分配及各I/O口特點。掌握單片機復位電路、時鐘電路及指令時序。利用單片機I/O口實現(xiàn)循環(huán)燈控制。學習重點和難點單片機結(jié)構(gòu)特點。存放器配置與空間分布。程序狀態(tài)存放器(PSW)。單片機指令時序。單片機原理與應(yīng)用第2頁第2章單片機結(jié)構(gòu)原理與

簡單應(yīng)用2.1單片機結(jié)構(gòu)與原理2.2單片機存放器2.3單片機輸入/輸出端口2.4時鐘電路2.5復位電路2.6慣用單片機功效介紹本章小結(jié)習題

單片機原理與應(yīng)用第3頁2.1單片機結(jié)構(gòu)與原理

2.1.18051單片機基本組成2.1.28051單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.1.38051單片機引腳及功效2.1.4單片機工作原理

單片機原理與應(yīng)用第4頁2.1.18051單片機基本組成MCS-51是美國Intel企業(yè)8位高檔單片機系列，也是我國當前應(yīng)用最為廣泛一個單片機系列。8051/80C51是整個MCS-51系列單片機關(guān)鍵，該系列其它型號單片機都是在這一內(nèi)核基礎(chǔ)上發(fā)展起來。MCS-51單片機系列分為51和52子系列，并以芯片型號末位數(shù)字加以標識。其中，51子系列是基本型，而52子系列是增強型。單片機型號帶有字母“C”，表示該單片機采取是CHMOS工藝，含有低功耗特點。8051功耗為630mW，而80C51功耗只有120mW。單片機原理與應(yīng)用第5頁MCS-51系列單片機技術(shù)參數(shù)表

子系列片內(nèi)ROM形式片內(nèi)ROM片內(nèi)RAM尋址范圍I/O特征中斷源無ROMEPROM定時器并行口串行口51子系列8031805187514KB128B2×64KB2×164×81580C3180C5187C514KB128B2×64KB2×164×81552子系列8032805287528KB256B2×64KB3×164×81680C3280C5287C528KB256B2×64KB3×164×816單片機原理與應(yīng)用第6頁2.1.18051單片機基本組成8051單片機結(jié)構(gòu)框圖以下列圖所表示，能夠看出，在一塊芯片上集成了一個微型計算機主要部件，它包含以下幾部分：1個8位微處理器(CPU)。1個時鐘電路。4KB程序存放器。256B數(shù)據(jù)存放器。2個16位定時/計數(shù)器。64KB擴展總線控制電路。4個8位并行I/O接口P0～P3。1個全雙工串行I/O接口。5個中止源，其中包含2個優(yōu)先級嵌套中止。單片機原理與應(yīng)用第7頁8051單片機結(jié)構(gòu)框圖

單片機原理與應(yīng)用第8頁2.1.28051單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)

CPU即中央處理器，是單片機關(guān)鍵部件，是計算機控制指揮中心。同微型計算機CPU類似，8051內(nèi)部CPU由運算器和控制器兩部分組成。運算器電路以算術(shù)邏輯單元(ALU，ArithmeticLogicUnit)為關(guān)鍵，由暫存器1、暫存器2、累加器(ACC，Accumulator)、存放器B、程序狀態(tài)存放器(PSW，ProgramStatusWord)及布爾處理機共同組成。它主要任務(wù)是完成算術(shù)運算、邏輯運算、位運算和數(shù)據(jù)傳送等操作，運算結(jié)果狀態(tài)由程序狀態(tài)存放器(PSW)保留?？刂破麟娐钒绦蛴嫈?shù)器(PC)、PC增1存放器、指令存放器(IR)、指令譯碼器(ID)、數(shù)據(jù)指針(DPTR)、堆棧指針(SP)、緩沖器及定時控制電路等?？刂破麟娐吠瓿芍笓]控制工作，協(xié)調(diào)單片機各部分正常工作。單片機原理與應(yīng)用第9頁8051

單

片

機

內(nèi)

部

結(jié)

構(gòu)

圖

單片機原理與應(yīng)用第10頁2.1.38051單片機引腳及功效

MCS-51單片機封裝形式有兩種，一個是雙列直插式(DIP)封裝，另一個是方形封裝。805140個引腳可分為：電源引腳2根時鐘引腳2根控制引腳4根I/O引腳32根因為8051單片機是高性能單片機，同時受到引腳數(shù)目標限制，所以有部分引腳含有第二功效。單片機原理與應(yīng)用第11頁8051單片機引腳圖

DIP引腳圖邏輯符號

單片機原理與應(yīng)用第12頁③8051引腳功效描述（一）

電源引腳(2根)VCC(40腳)：電源端，接+5V電源。VSS(20腳)：接地端。時鐘引腳(2根)XTAL1(19腳)：接外部晶振和微調(diào)電容一端。采取外部時鐘電路時，對HMOS型工藝單片機，此引腳應(yīng)接地；對CHMOS型而言，此引腳應(yīng)接外部時鐘輸入端。XTAL2(18腳)：接外部晶振和微調(diào)電容另一端。使用外部時鐘時，對HMOS型工藝單片機，此引腳應(yīng)接外部時鐘輸入端；對CHMOS型而言，此引腳懸空。單片機原理與應(yīng)用第13頁8051引腳功效描述（二）控制引腳(4根)RST/VPD(9腳)：復位信號/備用電源輸入引腳。當RST引腳保持兩個機器周期高電平后，就能夠使8051完成復位操作。該引腳第二功效是VPD，即備用電源輸入端，含有掉電保護功效。若在該引腳接+5V備用電源，在使用中若主電源VCC掉電，可保護片內(nèi)RAM中信息不丟失。ALE/PROG(30腳)：地址鎖存允許信號輸出/編程脈沖輸入引腳。當CPU訪問片外存放器時，ALE輸出信號控制鎖存P0口輸出低8位地址，從而實現(xiàn)P0口數(shù)據(jù)與低位地址分時復用。當8051上電正常工作后，自動在ALE端輸出頻率為fosc/6脈沖序列(fosc代表振蕩器頻率)。該引腳第二功效PROG是對8751內(nèi)部4KBEPROM編程寫入時，作為編程脈沖輸入端。EA/VPP(31腳)：外部程序存放器地址允許輸入端/編程電壓輸入端。當EA接高電平時，CPU執(zhí)行片內(nèi)ROM指令，但當PC值超出0FFFH時，將自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外ROM指令；當EA接低電平時，CPU只執(zhí)行片外ROM指令。對于8031，因為其無片內(nèi)ROM，故其EA必須接低電平。該引腳第二功效VPP是對8751片內(nèi)EPROM編程寫入時，作為21V編程電壓輸入端。PSEN(29腳)：片外ROM讀選通信號端。在讀片外ROM時，PSEN有效，為低電平，以實現(xiàn)對片外ROM讀操作。單片機原理與應(yīng)用第14頁8051引腳功效描述（三）I/O引腳(4×8=32根)P0.0～P0.7(39～32腳)：P0口8位雙向I/O口線。P0口即可作地址/數(shù)據(jù)總線使用，又可作通用I/O口使用。當CPU訪問片外存放器時，P0口分時先作低8位地址總線，后作雙向數(shù)據(jù)總線，此時，P0口就不能再作I/O口使用了。P1.0～P1.7(1～8腳)：P1口8位準雙向I/O口線。P1口作為通用I/O口使用。P2.0～P2.7(21～28腳)：P2口8位準雙向I/O口線。P2口即可作為通用I/O口使用，也可作為片外存放器高8位地址總線，與P0口配合，組成16位片外存放器單元地址。P3.0～P3.7(10～17腳)：P3口8位準雙向I/O口線。P3口除了作為通用I/O口使用之外，每個引腳還含有第二功效。單片機原理與應(yīng)用第15頁2.1.4單片機工作原理

單片機執(zhí)行程序過程，就是逐條執(zhí)行指令過程。單片機每執(zhí)行一條指令都可分為三個階段，即取指令——分析指令——執(zhí)行指令。取指令任務(wù)是依據(jù)程序計數(shù)器PC中值從程序存放器讀出下一條要執(zhí)行指令，送到指令存放器。分析指令任務(wù)是將指令存放器中指令操作碼取出后進行譯碼，分析其指令性質(zhì)。如指令要求操作數(shù)，則尋找操作數(shù)地址。接下來，就是執(zhí)行指令。單片機中程序普通事先都已經(jīng)過寫入器(編程器)固化在片內(nèi)或片外程序存放器中，因而一開機即可執(zhí)行指令。單片機原理與應(yīng)用第16頁2.2單片機存放器

2.2.1程序存放器ROM2.2.2數(shù)據(jù)存放器RAM2.2.3數(shù)據(jù)存放器數(shù)據(jù)讀寫應(yīng)用實例

單片機原理與應(yīng)用第17頁8051存放器結(jié)構(gòu)8051存放器結(jié)構(gòu)與常見微型計算機配置方式不一樣，它把程序存放器和數(shù)據(jù)存放器分開，有各自尋址系統(tǒng)、控制信號和功效。8051存放器在物理結(jié)構(gòu)上分為片內(nèi)數(shù)據(jù)存放器、片內(nèi)程序存放器、片外數(shù)據(jù)存放器和片外程序存放器4個存放空間。但從用戶使用角度看，8051存放器分為3個邏輯空間。單片機原理與應(yīng)用第18頁存放空間分布圖

片內(nèi)外統(tǒng)一尋址64KB程序存放器空間，地址范圍為0000H～FFFFH。64KB片外數(shù)據(jù)存放器空間，地址范圍也為0000H～FFFFH。256B片內(nèi)數(shù)據(jù)存放器空間，地址范圍為00H～FFH。單片機原理與應(yīng)用第19頁2.2.1程序存放器ROM程序存放器ROM用來存放程序、常數(shù)或表格等。在8051中，其存放空間分布以下：片內(nèi)有4KBROM存放單元，地址為0000H～0FFFH。片外最多可擴至64KBROM，地址為1000H～FFFFH。片內(nèi)外ROM統(tǒng)一編址。當EA引腳接高電平時，CPU將首先訪問片內(nèi)ROM，當指令地址超出0FFFH時，自動轉(zhuǎn)向片外ROM取指令。當EA引腳接低電平時，CPU只訪問片外ROM。片外ROM地址從0000H開始編址。對于8031，因為其片內(nèi)無ROM，所以使用時必須使EA接低電平，方便能夠從片外擴展EPROM中取指令。單片機原理與應(yīng)用第20頁2.2.1程序存放器ROM在程序存放器中，以下6個單元含有特殊含義。0000H：單片機復位后程序入口地址。0003H：外部中止0中止服務(wù)程序入口地址。000BH：定時器0中止服務(wù)程序入口地址。0013H：外部中止1中止服務(wù)程序入口地址。001BH：定時器1中止服務(wù)程序入口地址。0023H：串行口中止服務(wù)程序入口地址。單片機原理與應(yīng)用第21頁2.2.2數(shù)據(jù)存放器RAM

數(shù)據(jù)存放器RAM主要用來存放運算中間結(jié)果和數(shù)據(jù)等。在8051中，其存放空間分布以下：片外RAM最多可擴至64KB存放單元，地址范圍為0000H～FFFFH。片內(nèi)RAM為256B存放單元，地址范圍為00H～FFH。片內(nèi)RAM地址空間共有256B，又分為兩個部分：低128B(00H～7FH)為真正RAM區(qū)，以下列圖所表示。高128B(80H～FFH)為特殊功效存放器(SFR)區(qū)，以下表所表示。單片機原理與應(yīng)用第22頁片

內(nèi)

RAM

地

址

空

間

7FH30H2FH7F7E7D7C7B7A79782EH77767574737271702DH6F6E6D6C6B6A69682CH67666564636261602BH5F5E5D5C5B5A59582AH575655545352515029H4F4E4D4C4B4A494828H474645444342414027H3F3E3D3C3B3A393826H373635343332313025H2F2E2D2C2B2A292824H272625242322212023H1F1E1D1C1B1A191822H171615141312111021H0F0E0D0C0B0A090820H07060504030201001FH18H第3組工作存放器(R0～R7)17H10H第2組工作存放器(R0～R7)0FH08H第1組工作存放器(R0～R7)07H00H第0組工作存放器(R0～R7)工作存放器區(qū)位尋址區(qū)用戶RAM區(qū)(堆棧、數(shù)據(jù)緩沖區(qū))單片機原理與應(yīng)用第23頁SFR

中

位

地

址

分

布

表

SFRMSB位地址/位定義LSB字節(jié)地址BF7F6F5F4F3F2F1F0F0HACCE7E6E5E4E3E2E1E0E0HPSWD7D6D5D4D3D2D1D0D0HCYACF0RS1RS0OV-PIPBFBEBDBCBBBAB9B8B8H---PSPT1PX1PT0PX0P3B7B6B5B4B3B2B1B0B0HP3.7P3.6P3.5P3.4P3.3P3.2P3.1P3.0IEAFAEADACABAAA9A8A8HEA--ESET1EX1ET0EX0P2A7A6A5A4A3A2A1A0A0HP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0SCON9F9E9D9C9B9A999898HSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRIP1979695949392919090HP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0TCON8F8E8D8C8B8A898888HTF1TR1TF0TR0IE1IT1IE0IT0P0878685848382818080HP0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0單片機原理與應(yīng)用第24頁2.2.3數(shù)據(jù)存放器數(shù)據(jù)讀寫應(yīng)用實例

【程序1】工作存放器讀寫地址機器碼程序注釋檢驗結(jié)果ORG0000H；程序從ROM區(qū)0000H處開始存放0000H7811MOVR0,#11H；將馬上數(shù)11H送入存放器R0中(H)=11H0002H7922MOVR1,#22H；將馬上數(shù)22H送入存放器R1中(H)=22H0004H7A33MOVR2,#33H；將馬上數(shù)33H送入存放器R2中(H)=33H0006H7B44MOVR3,#44H；將馬上數(shù)44H送入存放器R3中(H)=44H0008H75D010MOVPSW,#10H；使當前工作存放器組為第2組(H)=10H000BH7855MOVR0,#55H；將馬上數(shù)55H送入存放器R0中(H)=55H000DH7966MOVR1,#66H；將馬上數(shù)66H送入存放器R1中(H)=66H000FH7A77MOVR2,#77H；將馬上數(shù)77H送入存放器R2中(H)=77H0011H7B88MOVR3,#88H；將馬上數(shù)88H送入存放器R3中(H)=88HEND；程序結(jié)束單片機原理與應(yīng)用第25頁【程序2】位尋址區(qū)讀寫

地址機器碼程序注釋檢驗結(jié)果ORG0100H；程序從ROM區(qū)0100H處開始存放0100HD200SETB00H；將位地址為00H位置1(H)=10102HD201SETB01H；將位地址為01H位置1(H)=10104HD202SETB02H；將位地址為02H位置1(H)=10106HD203SETB03H；將位地址為03H位置1(H)=10108HC204CLR04H；將位地址為04H位清0(H)=0010AHC205CLR05H；將位地址為05H位清0(H)=0010CHC206CLR06H；將位地址為06H位清0(H)=0010EHC207CLR07H；將位地址為07H位清0(H)=0(20H)=0110HC290CLR90H；將P1.0位清0(H)=00112HD290SETB90H；將P1.0位置1(H)=10114HC291CLR91H；將P1.1位清0(H)=00116HD291SETB91H；將P1.1位置1(H)=1END；程序結(jié)束單片機原理與應(yīng)用第26頁【程序3】普通RAM區(qū)和特殊功效存放器區(qū)讀和寫

地址機器碼程序注釋檢驗結(jié)果ORG0200H；程序從ROM區(qū)0200H存放0200H753099MOV30H,#99H；將馬上數(shù)99H送到30H單元中(30H)=(PC)=0203H7545AAMOV45H,#0AAH；將馬上數(shù)AAH送到45H單元中(45H)=(PC)=0206H758150MOVSP,#50H；將馬上數(shù)50H送到堆棧指針SP中(H)=50H(PC)=0209H7460MOVA,#60H；將馬上數(shù)60H送到累加器A中(H)=60H(PC)=020BH759055MOVP1,#55H；將馬上數(shù)55H送到P1口中(H)=55H(PC)=020EH75D090MOVPSW,#90H；將馬上數(shù)90H送到PSW中，使當前工作存放器組為第2組且將CY位置1(H)=90H(PC)=0211H901234MOVDPTR,#1234H；將馬上數(shù)1234H送到數(shù)據(jù)指針DPTR中(H)=12H(H)=34HEND；程序結(jié)束單片機原理與應(yīng)用第27頁④2.3單片機輸入/輸出端口

2.3.1輸入/輸出端口結(jié)構(gòu)2.3.2輸入/輸出端口負載能力2.3.3P1口輸出功效應(yīng)用實例2.3.4P3口輸入功效應(yīng)用實例

單片機原理與應(yīng)用第28頁2.3.1輸入/輸出端口結(jié)構(gòu)

8051單片機有4個8位并行I/O端口，稱為P0、P1、P2和P3口，每個端口都各有8條I/O口線，每條I/O口線都能獨立地用作輸入或輸出。在無片外擴展存放器系統(tǒng)中，這四個I/O口都能夠作為通用I/O口使用。在有片外擴展存放器系統(tǒng)中，P2口送出高8位地址，P0口分時送出低8位地址和8位數(shù)據(jù)。單片機原理與應(yīng)用第29頁1.P0口P0口某一位結(jié)構(gòu)圖以下列圖所表示，它由一個輸出鎖存器、兩個三態(tài)輸入緩沖器、一個轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX、一個輸出驅(qū)動電路(T1和T2)和一個與門及一個非門組成。

單片機原理與應(yīng)用第30頁(1)P0口用作通用I/O口

MUX與鎖存器Q端接通，與門輸出為0，T1截止，輸出驅(qū)動級就工作在需外接上拉電阻漏極開路方式。①P0口用作輸出口CPU在執(zhí)行輸出指令時，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)在“寫鎖存器”信號作用下，由D端進入鎖存器，取反后出現(xiàn)在Q端，再經(jīng)過T2反向，則P0.X引腳上數(shù)據(jù)就是內(nèi)部總線數(shù)據(jù)。因為T2為漏極開路輸出，故此時必須外接上拉電阻。②P0口用作輸入口數(shù)據(jù)能夠讀自端口鎖存器，也能夠讀自端口引腳，這要看輸入操作執(zhí)行是“讀鎖存器”指令還是“讀引腳”指令。方式1：讀引腳。CPU在執(zhí)行“MOV”類輸入指令時(如：MOVA,P0)，內(nèi)部產(chǎn)生操作信號是“讀引腳”。P0.X引腳上數(shù)據(jù)經(jīng)過緩沖器2讀入到內(nèi)部總線。注意，在讀引腳時，必須先向電路中鎖存器寫入1，使T2截止，P0.X引腳處于懸浮狀態(tài)，可作為高阻抗輸入。方式2：讀鎖存器。CPU在執(zhí)行“讀-改-寫”類輸入指令時(如：ANLP0,A)，內(nèi)部產(chǎn)生操作信號是“讀鎖存器”，鎖存器中數(shù)據(jù)經(jīng)過緩沖器1送到內(nèi)部總線，然后與A內(nèi)容進行邏輯“與”，結(jié)果送回P0端口鎖存器并出現(xiàn)在引腳。除了MOV類指令外，其它讀口操作指令都屬于這種情況。單片機原理與應(yīng)用第31頁(2)P0口用作地址/數(shù)據(jù)總線

MUX將地址/數(shù)據(jù)線與T2接通，同時與門輸出有效。若地址/數(shù)據(jù)線為1，則T1導通，T2截止，P0口輸出為1；反之T1截止，T2導通，P0口輸出為0。當數(shù)據(jù)從P0口輸入時，讀引腳使三態(tài)緩沖器2打開，端口上數(shù)據(jù)經(jīng)緩沖器2送到內(nèi)部總線。單片機原理與應(yīng)用第32頁（3）P0口小結(jié)

①P0口既可作地址/數(shù)據(jù)總線使用，也可作通用I/O口使用。當P0口作地址/數(shù)據(jù)總線使用時，就不能再作通用I/O口使用了。②P0口作輸出口使用時，輸出級屬漏極開路，必須外接上拉電阻，才有高電平輸出。③P0口作輸入口讀引腳時，應(yīng)先向鎖存器寫1，使T2截止，不影響輸入電平。單片機原理與應(yīng)用第33頁2.P1口P1口是唯一單功效口，僅能作為通用I/O口使用。因為在其輸出端接有上拉電阻，故能夠直接輸出而無需外接上拉電阻。同P0口一樣，看成輸入口時，必須先向鎖存器寫“1”，使場效應(yīng)管T截止。單片機原理與應(yīng)用第34頁3.P2口圖中控制信號C決定轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX位置：當C=0時，MUX撥向下方，P0口為通用I/O口；當控制信號C=1時，MUX撥向上方，P0口作為地址總線使用。在實際應(yīng)用中，P2口通常作為高8位地址總線使用。

單片機原理與應(yīng)用第35頁4.P3口P3口用作通用I/O口時，第二輸出功效信號W=1，P3口每一位都可定義為輸入或輸出，其工作原理同P1口類似。在真正應(yīng)用電路中，P3口第二功效顯得更為主要。單片機原理與應(yīng)用第36頁

P3口第二功效

引腳第二功效功效說明P3.0RXD串行口輸入P3.1TXD串行口輸出P3.2外部中止0輸入P3.3外部中止1輸入P3.4T0定時器/計數(shù)器0計數(shù)輸入P3.5T1定時器/計數(shù)器1計數(shù)輸入P3.6片外RAM寫選通信號(輸出)P3.7片外RAM讀選通信號(輸出)單片機原理與應(yīng)用第37頁2.3.2輸入/輸出端口負載能力

P0口輸出級與P1～P3口輸出級在結(jié)構(gòu)上不一樣，其輸出級無上拉電阻，所以它們負載能力和接口要求也不相同。P0口每一位能驅(qū)動8個LSTTL負載。在作為通用I/O口使用時，輸出驅(qū)動電路是開漏，所以，驅(qū)動集電極開路(OC門)電路或漏級開路電路需外接上拉電阻?？闯蔀榈刂?數(shù)據(jù)總線使用時(T1能夠提供上拉電平)，口線不是開漏，無需外接上拉電阻。P1～P3口每一位能驅(qū)動4個LSTTL負載。它們輸出驅(qū)動電路有上拉電阻，所以能夠方便地由集電極開路(OC門)電路或漏級開路電路所驅(qū)動，而無需外接上拉電阻。對于80C51單片機(CHMOS)，端口只能提供幾毫安輸出電流，故看成輸出口去驅(qū)動一個普通晶體管基極時，應(yīng)在端口與晶體管基極間串聯(lián)一個電阻，以限制高電平輸出時電流。單片機原理與應(yīng)用第38頁2.3.3P1口輸出功效應(yīng)用實例

【例1】P1口做輸出口，控制八只發(fā)光二極管循環(huán)點亮(P1口輸出低電平時發(fā)光二極管被點亮)。解：因為發(fā)光二極管低電平點亮，所以，需要哪個發(fā)光二極管點亮，只需在對應(yīng)端口輸出邏輯0即可。因為每個發(fā)光二極管點亮后要連續(xù)一段時間才熄滅，再使下個發(fā)光二極管點亮，所以需要編寫延時子程序，供主程序重復調(diào)用。本例中，延時子程序采取指令循環(huán)來實現(xiàn)。地址機器碼程序注釋ORG0000H0000H021000LJMPMAINORG1000H1000H74FEMAIN:MOVA,#0FEH1002HF590LOOP:MOVP1,A1004H12100ALCALLDELAY;延時1007H23RLA;左移位1008H80F8SJMPLOOP;循環(huán)100AH7FFFDELAY:MOVR7,#0FFH;延時子程序100CH7EFAL1:MOVR6,#0FAH100EHDEFEDJNZR6,$1010HDFFADJNZR7,L11012H22RETEND單片機原理與應(yīng)用第39頁【例2】利用P1.0輸出高低電平，控制繼電器開合，以實現(xiàn)對外部裝置(如燈L1和L2)控制。解：將單片機P1.0接繼電器控制端JIN，繼電器JZ經(jīng)過K1接地，常開觸點JK接L1，常閉觸點JB接L2。編制程序，使P1.0電平改變，高電平時繼電器吸合，常開觸點閉合，L1點亮，L2熄滅；低電平時繼電器不工作，常閉觸點閉合，L2點亮，L1熄滅。單片機原理與應(yīng)用第40頁參考程序：

地址機器碼程序注釋ORG0000H0000H022000LJMPMAINORGHHC290MAIN:CLRP1.0;P1.0送低電平H12200CLCALLDELAY;延時HD290SETBP1.0;P1.0送高電平H12200CLCALLDELAY;延時200AH80F4SJMPMAIN;循環(huán)200CH7F06DELAY:MOVR7,#06H;延時子程序200EH7EFFL1:MOVR6,#0FFHH7DFAL2:MOVR5,#0FAHHDDFEDJNZR5,$HDEFADJNZR6,L2HDFF6DJNZR7,L1H22RETEND單片機原理與應(yīng)用第41頁2.3.4P3口輸入功效應(yīng)用實例

【例3】P3口P3.0連接一個開關(guān)，作為輸入端；P1口P1.0～P1.7連接八只發(fā)光二極管，作為輸出端。要求用P3.0來控制P1輸出循環(huán)燈，即當P3.0輸出高電平時，控制P1口發(fā)光二極管左循環(huán)點亮；當P3.0輸出低電平時，控制P1口發(fā)光二極管右循環(huán)點亮(P1口輸出低電平時發(fā)光二極管被點亮)。解：在主程序中要對P3.0狀態(tài)進行判斷。假如P3.0為高電平，則使用循環(huán)左移指令。假如P3.0為低電平，則使用循環(huán)右移指令。延時子程序同例1。單片機原理與應(yīng)用第42頁參考程序：地址機器碼程序注釋ORG0000H0000H023000 LJMPMAIN ORG3000H3000H74FEMAIN:MOVA,#0FEH3002HF590LOOP:MOVP1,A3004H123010 LCALLDELAY;延時3007H20B003 JBP3.0,L1300AH03 RRA;右移位300BH80F5 SJMPLOOP;循環(huán)300DH23L1:RLA;左移位300EH80F2 SJMPLOOP;循環(huán)3010H7FFFDELAY: MOVR7,#0FFH;延時子程序3012H7EFAL2:MOVR6,#0FAH3014HDEFEDJNZR6,$3016HDFFADJNZR7,L23018H22RETEND單片機原理與應(yīng)用第43頁2.4時鐘電路2.4.1CPU時序2.4.2時鐘電路

單片機原理與應(yīng)用第44頁2.4.1CPU時序CPU時序就是CPU在執(zhí)行指令時所需控制信號時間次序。單片機時序定時單位從小到大依次為：時鐘周期、狀態(tài)周期、機器周期和指令周期。MCS-51單片機共有111條指令，按照指令字節(jié)數(shù)和機器周期數(shù)可分為六類，即單字節(jié)單周期指令、單字節(jié)雙周期指令、單字節(jié)四面期指令、雙字節(jié)單周期指令、雙字節(jié)雙周期指令和三字節(jié)雙周期指令。單片機原理與應(yīng)用第45頁經(jīng)典指令取指、執(zhí)行時序

時鐘周期為單片機提供定時信號振蕩源周期或外部輸入時鐘信號周期，也稱為振蕩周期。狀態(tài)周期(或狀態(tài)S)是振蕩周期兩倍，它分為P1節(jié)拍和P2節(jié)拍。一條指令執(zhí)行過程分作幾個基本操作，完成一個基本操作所需時間稱作機器周期。執(zhí)行一條指令所需時間稱為指令周期。

單片機原理與應(yīng)用第46頁2.4.2時鐘電路

8051單片機時鐘信號通常由兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部振蕩方式，二是外部時鐘方式。

(a)內(nèi)部方式時鐘電路(b)外部方式時鐘電路單片機原理與應(yīng)用第47頁2.4.2時鐘電路1.內(nèi)部振蕩方式在8051單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，用于組成振蕩器，反相放大器輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2。內(nèi)部振蕩方式是在XTAL1和XTAL2引腳兩端跨接石英晶體振蕩器和兩個電容組成穩(wěn)定自激振蕩電路。電容C1和C2通常取30pF，對振蕩頻率有微調(diào)作用。晶振頻率范圍是1.2MHz～12MHz。2.外部時鐘方式外部時鐘方式是把外部已經(jīng)有時鐘信號引入到單片機內(nèi)。8051：外部時鐘由XTAL2輸入，直接送入內(nèi)部時鐘電路，XTAL1接地；80C51：外部時鐘由XTAL1輸入，XTAL2懸空。外部時鐘信號為高電平連續(xù)時間要大于20ns，且頻率低于12MHz方波。單片機原理與應(yīng)用第48頁2.5復位電路

2.5.1復位功效2.5.2復位電路

單片機原理與應(yīng)用第49頁2.5.1復位功效

復位是單片機初始化操作。復位功效是把PC初始化為0000H，使CPU從0000H單元開始執(zhí)行程序；復位操作同時還對其它一些存放器有影響，但內(nèi)部RAM數(shù)據(jù)是不變。除了進入系統(tǒng)正常初始化之外，當因為程序運行犯錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需要按復位鍵重新開啟。單片機原理與應(yīng)用第50頁部分特殊功效存放器復位狀態(tài)

說明：表中符號×狀為隨機態(tài)。存放器復位狀態(tài)存放器復位狀態(tài)PC0000HACC00HB00HPSW00HSP07HDPTR0000HP0～P30FFHIP×××00000BIE0××00000BTMOD00HTCON00HTL0，TL100HTH0，TH100HSCON00HSBUF不定PCON0×××0000B單片機原理與應(yīng)用第51頁2.5.2復位電路

單片機復位引腳RST出現(xiàn)2個機器周期以上高電平時，單片機就執(zhí)行復位操作。常見復位操作有上電自動復位和按鍵手動復位兩種方式。上電自動復位是經(jīng)過外部復位電路電容充電來實現(xiàn)。按鍵手動復位是經(jīng)過復位端經(jīng)電阻與電源VCC接通而實現(xiàn)，它兼?zhèn)渖想姀臀还πА?/p>

(a)上電自動復位(b)按鍵手動復位

單片機原理與應(yīng)用第52頁2.6慣用單片機功效介紹

2.6.1Atmel企業(yè)AT89系列單片機2.6.2Motorola企業(yè)M68HC08系列單片機2.6.3其它系列單片機單片機原理與應(yīng)用第53頁2.6.1Atmel企業(yè)AT89系列單片機

AT89系列單片機不但含有普通MCS-51單片機全部特征，而且其Flash程序存放器能夠用電擦除方式瞬間擦除、改寫,寫入單片機內(nèi)程序還能夠進行加密。Atmel企業(yè)89系列單片機主要有AT89C51、AT89C2051和AT89C1051等型號。AT89C2051和AT89C1051算是AT89C51精簡版。AT89C51最為實用，它不但和8051指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)含有4KBFlash型程序存放器，性價比遠高于8751。AT89C2051去掉了P0口和P2口，內(nèi)部Flash程序存放器也只有2K，封裝形式也由40腳改為20腳。AT89C1051在AT89C2051基礎(chǔ)上，再次精簡掉了串口等功效，程序存放器減小到1KB。單片機原理與應(yīng)用第54頁2.6.2Motorola企業(yè)M68HC08系列單片機

M68HC08系列單片機，含有速度快、功效強、價格低、功耗低、指令系統(tǒng)豐富等特點，內(nèi)部程序存放器采取成熟Flash存放器技術(shù)。