ATC單片機的硬件結構和工作原理PPT學習教案

1、會計學1ATC單片機的硬件結構和工作原理單片機的硬件結構和工作原理2第1頁/共151頁3第2頁/共151頁4第3頁/共151頁5第4頁/共151頁6內(nèi)部總線時鐘電路CPUINT0T1T0并行接口串行接口P0 P1 P2 P3TXD RXD中斷系統(tǒng)ROMRAM定時/計數(shù)器INT1第5頁/共151頁7第6頁/共151頁8第7頁/共151頁9第8頁/共151頁10nMCS51單片機40個有效引腳，分為4類：n2個專用主電源引腳：nVCC（40腳）：+5V主電源nVSS（20腳）：地第9頁/共151頁11n2個外接晶體引腳：nXTAL1（19腳）：片內(nèi)為反向放大器輸入端。使用片內(nèi)振蕩電路時，外接晶振和

2、電容；使用外部振蕩電路時接地。nXTAL2（18腳）：片內(nèi)為反向放大器輸出端。使用片內(nèi)振蕩電路時，外接晶振和電容；使用外部振蕩電路時，接外部時鐘信號。n4個控制/電源復用引腳：nRST/VPD（9腳）：在振蕩器工作時，引腳上出現(xiàn)連續(xù)2個機器周期以上高電平時，單片機復位； VCC掉電期間，可接備用電源，用于內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)保持VCC低于規(guī)定水平，此引腳上接規(guī)定的電壓（50.5V），作為備用電源。第10頁/共151頁12nALE/ （30腳）：當訪問外部存儲器時，ALE(允許地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。對于EPROM型的單片機(如8751)，在EPROM編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖

3、(PROG)。n (29腳)：此腳的輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。n (引腳)：當EA端保持高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器，但在PC(程序計數(shù)器)值超過0FFFH(對8051875180C51)或1FFFH(對8052)時，將自動轉向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。當EA保持低電平時則只訪問外部程序存儲器，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。對于常用的8031來說無內(nèi)部程序存儲器，所以EA腳必須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲器；對于EPROM型的單片機(如8751)，在EPROM編程期間，此引腳也用于施加21伏的編程電源(VPP)。PROGPSEN/VPPEA第11頁/共151頁13n32個I/O引腳

4、：P0.0P0.7 、P1.0P1.7 、P2.0P2.7和和 P3.0P3.7n P0口(39腳一32腳)：是雙向8位三態(tài)IO口，在外接存儲器時，作為地址總線的低8位及數(shù)據(jù)總線復用。n P1口(1腳一8腳)：是8位準雙向IO口。由于這種接口輸出沒有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向IO口。nP2口(21腳一28腳)：是8位準雙向IO口。在訪問外部存儲器時，作為高8位地址總線送出高8位地址。nP3口(10腳一17腳)：是8位準雙向IO口。在MCS-51中，這8個引腳還具有第二功能，是復用雙功能口。第12頁/共151頁14nP3口第二功能引腳定義： 第13頁/共151頁15nCPU的組成

5、：nMCS51單片機內(nèi)的CPU與其他微處理器一樣，是單片機的指揮和執(zhí)行部件，完成運算和控制功能。n在邏輯上它是由8位算邏單元、定時控制部件及專用寄存器組組成。第14頁/共151頁16第15頁/共151頁17n 1算術邏輯單元ALU：n對8位二進信息進行加、減、乘、除、比較等算術運算；n“與”、“或”、“異或”等邏輯運算及取反、清零、置1等邏輯操作功能；n具有很強的調(diào)用、轉移、判跳操作和豐富的數(shù)據(jù)傳送功能。n還具有極強的布爾處理(位處理)功能。n 2內(nèi)部寄存器n(1)工作寄存器組:MCS-51指定內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器(內(nèi)部RAM)中四組8個字節(jié)存儲單元為工作寄存器，并以符號R0，R1 R7 表示。03

6、每組的地址分別為n0007H 08H一0FH 10H一17H 18H一1FHn使用哪一組工作寄存器是由PSW的設置來決定的。n工作寄存器的功用類似于一般CPU中的通用寄存器組。第16頁/共151頁18n(2)寄存器A、B:n寄存器A即累加器。在算術運算中用于存放操作數(shù)和運算結果；在邏輯操作、數(shù)據(jù)傳送等操作中作為源或目的操作數(shù)。n寄存器B主要用于和累加器配合以執(zhí)行乘除運算，存放第二個操作數(shù)。B也可以作一般的寄存器使用。n(3)程序狀態(tài)字PSW: PSW是一個可編程的8位寄存器，用于存放當前指令執(zhí)行結果的有關狀態(tài)，其中有一位可由用戶使用。CYCYACACF0F0RS1RS1RS0RS0OVOVP

7、P第17頁/共151頁19第18頁/共151頁20第19頁/共151頁21第20頁/共151頁22第21頁/共151頁23n除數(shù)=0時，OV=176CCOV6C7C第22頁/共151頁24第23頁/共151頁25第24頁/共151頁26第25頁/共151頁27第26頁/共151頁28第27頁/共151頁29S機器周期1取指令、譯碼指令周期機器周期2取操作數(shù)、執(zhí)行第28頁/共151頁30第29頁/共151頁31第30頁/共151頁32第31頁/共151頁33第32頁/共151頁340INT1INT第33頁/共151頁35第34頁/共151頁36第35頁/共151頁37第36頁/共151頁38第3

8、7頁/共151頁39符號單元地址名稱位地址符號地址* ACCE0H累加器ACC.7ACC.0E7HE0H* BF0H乘法寄存器B.7B.0F7HF0H* PSWD0H程序狀態(tài)字PSW.7PSW.0D7HD0H SP81H堆棧指針 DPL82H數(shù)據(jù)存儲器指針(低8位) DPH83H數(shù)據(jù)存儲器指針(高8位) * IEA8H中斷允許控制器IE.7IE.0AFHA8H* IPB8H中斷優(yōu)先控制器IP.7IP.0BFHB8H* P080H通道0P0.7P0.087H80H* P190H通道1P1.7P1.097H90H* P2A0H通道2P2.7P2.0A7HA0H* P3B0H通道3P3.7P3.0B

9、7HB0H PCON87H電源控制及波特率選擇 * SCON98H串行口控制SCON.7SCON.09FH98H SBUF99H串行數(shù)據(jù)緩沖器 * TCON88H定時控制TCON.7TCON.08FH88H TMOD89H定時器方式選擇 TL08AH定時器0低8位 TL18BH定時器1低8位 TH08CH定時器0高8位 TH18DH定時器1高8位 第38頁/共151頁40n在CPU介紹中介紹了一些SFR，其他SFR與片內(nèi)的功能模塊管理有關，在后續(xù)相關部分詳細介紹。第39頁/共151頁41口口字節(jié)地址字節(jié)地址位地址位地址P080H8087HP190H9097HP2A0HA0A7HP3B0HB0B

10、7H第40頁/共151頁42第41頁/共151頁43第42頁/共151頁44第43頁/共151頁45第44頁/共151頁46第45頁/共151頁47第46頁/共151頁48I/O口口第二功能第二功能注注 釋釋P3.0RXD串行口數(shù)據(jù)接收端串行口數(shù)據(jù)接收端P3.1TXD串行口數(shù)據(jù)發(fā)送端串行口數(shù)據(jù)發(fā)送端P3.2INT0外部中斷請求外部中斷請求0P3.3INT1外部中斷請求外部中斷請求1P3.4T0定時定時/計數(shù)器計數(shù)器0P3.5T1定時定時/計數(shù)器計數(shù)器1P3.6WR外部外部RAM寫信號寫信號P3.7RD外部外部RAM讀信號讀信號第47頁/共151頁49第48頁/共151頁50第49頁/共151頁

11、51第50頁/共151頁52第51頁/共151頁53第52頁/共151頁54n單片機單片機CPU和和T/C的關系的關系第53頁/共151頁55第54頁/共151頁56第55頁/共151頁57/CT第56頁/共151頁58M1 M0工作方式工作方式功功 能能 說說 明明0 0方式方式013位計數(shù)器位計數(shù)器0 1方式方式116位計數(shù)器位計數(shù)器1 0方式方式2自動再裝入自動再裝入8位計數(shù)器位計數(shù)器1 1方式方式3定時器定時器0：分成兩個：分成兩個8位計數(shù)器位計數(shù)器定時器定時器1：停止計數(shù)：停止計數(shù)第57頁/共151頁59第58頁/共151頁60第59頁/共151頁61第60頁/共151頁62第61頁

12、/共151頁63第62頁/共151頁64第63頁/共151頁65的。此時把定時器1設定為方式2，用作串行通信的波特串發(fā)生器，不使用中斷(即溢出標志TF1)。第64頁/共151頁66第65頁/共151頁67第66頁/共151頁68 F0 0C1100000011100001C0E1第67頁/共151頁69START:MOVTMOD, #00H;置方式0, 完成1，2，3MOVTL0,#0CH;初始值MOVTH0,#0F0HSETBTR0;啟動定時器LOOP:JBCTF0,OUTPUT;等待定時到AJMPLOOPOUTPUT:MOVTL0,#0CH;定時到，需重設初始值MOVTH0,#0F0HCP

13、LP1.0；取反AJMPLOOP；循環(huán)第68頁/共151頁70第69頁/共151頁71START:MOVTMOD, #01H;置方式1, 完成1，2，3MOVTL0,#0CH;初始值MOVTH0,#0FEHSETBTR0;啟動定時器LOOP:JBCTF0,OUTPUT;等待定時到AJMPLOOPOUTPUT:MOVTL0,#0CH;定時到，需重設初始值MOVTH0,#0FEHCPLP1.0；取反AJMPLOOP；循環(huán)第70頁/共151頁72第71頁/共151頁73ORG 0000HMAIN：MOV TMOD，#60H ; 方式 MOV TL1，#156 ; 初值 MOV TH1，#156 ;

14、重裝 SETB TR1 ; 啟動計數(shù)LOOP: JNB TF1, LOOP; 等待計夠CPL P1.0 ; 取反CLR TF1SJMP LOOP第72頁/共151頁74第73頁/共151頁75第74頁/共151頁76第75頁/共151頁77解：應采用T0以定時功能工作，由外部脈沖通過INT0引腳控制計數(shù)器的開關，每次開關通過計數(shù)器的時鐘(機器周期)信號數(shù)量是一定的。計數(shù)值乘上機器周期就是脈沖寬度。編程時取T0的方式1定時，且置GATE=1、TR0=1。計數(shù)初值取00H。當INT0出現(xiàn)高電平時開始計數(shù)，INT0為低電平時停止計數(shù)，讀出T0的值。第76頁/共151頁78第77頁/共151頁79第7

15、8頁/共151頁80第79頁/共151頁81第80頁/共151頁82n系統(tǒng)復雜n造價高第81頁/共151頁83第82頁/共151頁84第83頁/共151頁85n第84頁/共151頁86第85頁/共151頁87第86頁/共151頁88第87頁/共151頁89第88頁/共151頁90第89頁/共151頁91第90頁/共151頁92第91頁/共151頁93第92頁/共151頁94第93頁/共151頁95SMODSMODGF1GF1GF0GF0PDPDIDLIDL D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 第94頁/共151頁96第95頁/共151頁97第96頁/共151頁98第97頁/共151

16、頁99n例例 外接移位寄存器輸出外接移位寄存器輸出( (串行轉換為并串行轉換為并行行) )第二章 7.串行接口第98頁/共151頁100第99頁/共151頁101第100頁/共151頁102n可以進行多機通信第101頁/共151頁103第102頁/共151頁104第103頁/共151頁105第104頁/共151頁106第105頁/共151頁107第106頁/共151頁108)2(123228NfOSCSMOD12322256波特率OSCSMODfN第107頁/共151頁109第108頁/共151頁110波特率(方式1、3)fosc=6Mfosc=12Mfosc = 11.059MSMODT1方

17、式初值SMODT1方式初值SMODT1方式初值62.5k 12FFH 19.2k 12FDH9.6k 02FDH4.8k 12F3H02FAH2.4k12F3H12F3H02F4H1.2k12E6H02E6H02E8H60012CCH02CCH02D0H30002CCH0298H02A0H137.5121DH021DH022EH1100272H01FEEBH01FEFFH第109頁/共151頁111HFN9249123224001062256608 .2238)92(12106322860HF波特率第110頁/共151頁112HFN32431232240010622566185.2403)32

18、(12106322861HF波特率第111頁/共151頁113第112頁/共151頁114第113頁/共151頁115第114頁/共151頁116第115頁/共151頁117第116頁/共151頁118第117頁/共151頁119中斷源中斷源入口地址入口地址外部中斷外部中斷00003H定時器定時器T0中中斷斷000BH外部中斷外部中斷10013H定時器定時器T1中中斷斷001BH串行口中斷串行口中斷0023H第118頁/共151頁120第119頁/共151頁121第120頁/共151頁122第121頁/共151頁123第122頁/共151頁124第123頁/共151頁125清0，必須由軟件清0

19、。第124頁/共151頁126第125頁/共151頁127=1,允許中斷=0,禁止中斷第126頁/共151頁128第127頁/共151頁129=1,高優(yōu)先級=0,低優(yōu)先級第128頁/共151頁130寄存器名稱D7D6D5D4D3D2D1D0TCON(88H) TF1TF0IE1IT1IE0IT0定時器控制寄存器位地址8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88HSCON(98H)TIRI串行口控制寄存器位地址9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98HIE(A8H)EAESET1EX1ET0EX0中斷允許寄存器位地址AFHACHABHAAHA9HA8HIP(B8H)PSPT1PX1PT0

20、PX0中斷優(yōu)先級寄存器位地址BCHBBHBAHB9HB8H第129頁/共151頁131自然優(yōu)先級矢量地址自然優(yōu)先級矢量地址高級中斷請求PCPC斷請求低級中SCON中斷標志IPPX01PT0110PX110PS100PT10IEEX0ET0EX1ET1ESTCONIE0TF0IE1TF1TIRIRXTXT1IT1=1INT1IT1=0T0INT0IT0=1IT0=0源允許總允許優(yōu)先級硬件查詢EA第130頁/共151頁132第131頁/共151頁133第132頁/共151頁134高高低低第133頁/共151頁135第134頁/共151頁136第135頁/共151頁137斷點主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序響應中斷請求返回主程序中斷服務程序響應低級中斷請求返回主程序RETI低級中斷程序斷點響應高級中斷請求返回低級中斷程序斷點主程序繼續(xù)執(zhí)行主程序繼續(xù)執(zhí)行高級中斷服務程序第136頁/共151頁138第137頁/共151頁139輸入，而且ISR能清除外部中斷源的情況