單片機原理與接口技術(shù)

1、單片機原理與接口技術(shù)單片機原理與接口技術(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、補金屬氧化物的工藝（互補金屬氧化物的HMOSHMOS工藝）。工藝）。單片機原理與接口技術(shù)4 功能上，有基本型和增強型2大類： 增強型：增強型：8052/8752/80328052/8752/803280C52/87C52/80C3280C52/87C52/80C32 基本型：基本型：8051/8751/80318051/8751/803180C51/87C51/80C3180C51/87C51/80C31單片機原理與接口技術(shù)5 在片內(nèi)程序存儲器配置上，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)無程序存儲器。在芯片內(nèi)無程序存儲器。單片機原理與接口技術(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單片機統(tǒng)稱為單片機統(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 帶總線擴展引腳的產(chǎn)品帶總線擴展引腳的產(chǎn)品擴展總線的應(yīng)用模式擴展總線的應(yīng)用模式 不擴展總線的應(yīng)用模式不擴展總線的應(yīng)用模式 單片機原理與接口技術(shù)9 沒有總線擴展引腳的產(chǎn)品 引腳數(shù)減少、體積減小。對于不需進(jìn)行并行外引腳數(shù)減少、體積減小。對于不需進(jìn)行并行

5、外圍擴展，裝置的體積要求苛刻且程序量不大的系圍擴展，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)品資源配置單片機原理與接口技術(shù)11 由表可見： 增強型與基本型的幾點不同： 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 定時定時/ /計數(shù)器：從計數(shù)器：從2 2個增加到個增加到3 3個個 中斷源：從中斷源：從5 5個增加到個增加到6 6個。個。 單片機原理與接口技術(shù)12 無無ROM型，要在片外擴展程序存儲器；型，要在片

6、外擴展程序存儲器； 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：。單片機原理與接口技術(shù)132.3.2 80C51的引腳封裝單片機原理與接口技術(shù)142.4 80C51的CPU單片機原理與接口技術(shù)152.4.1 CPU2.4.1 CPU的功能單元的功能單元 運算器運算器 累加器累加器ACC ACC 寄存器寄存器B B PSW PSW 控制器控制器 程序計數(shù)器程序計數(shù)器PC PC 指令寄存器指令寄存器IR IR 定時與控制

7、邏輯定時與控制邏輯 其他寄存器其他寄存器 程序計數(shù)器程序計數(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單片機原理與接口技術(shù)16算術(shù)運算單元ALU是一個8位的運算器，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、清零等邏輯運算，并具有數(shù)據(jù)傳輸、程序轉(zhuǎn)移等功能。ALU還有一個一般微型計算機沒有的位運算器，它可以對一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行置位、清零、求反、測試轉(zhuǎn)移及位邏輯“與”、“或”等處理。這對于控制方面很有用。單片機原理與接口技術(shù)17累加器ACC（簡稱

8、為A）為一個8位的寄存器，它是CPU中使用最頻繁的寄存器，ALU進(jìn)行運算時，數(shù)據(jù)絕大多數(shù)時候都來自于累加器ACC，運算結(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。在乘法運算時，累加器A和寄存器B在乘法運算前存放乘數(shù)和被乘數(shù)，運算完后，通過寄存器B和累加器A存放結(jié)果。除法運算時，運算前，累加器A和寄存器B存入被除數(shù)和除數(shù)，運算后用于存放商和余數(shù)。單片機原理與接口技術(shù)18 標(biāo)志寄存器PSW是一個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的個數(shù)為奇數(shù)，則P置位，若累加器A中1的個數(shù)為偶數(shù)，則P清零。 D7D6D5D4D3D2D1D0CACF0RS1RS0OV-P單片機原理與接口技術(shù)19寄存器及其存儲器映射如下圖：寄存器及其存儲器映射如下圖：單片機原理與接口技術(shù)202.4.2 80C51的時鐘與時序 時鐘產(chǎn)生方式時鐘產(chǎn)生方式內(nèi)部時鐘方式內(nèi)部時鐘方式 外部時鐘方式外部時鐘方式 單片機原理與接口技術(shù)21 80C5180C51的時鐘信號的時鐘信號單片機原理與接口技術(shù)22 80C51 80C51的典型時序的典型時序 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原理與

10、接口技術(shù)23 雙周期指令雙周期指令單片機原理與接口技術(shù)24 訪問外部訪問外部RAM的雙周期指令時序的雙周期指令時序 單片機原理與接口技術(shù)252.4.3 80C51單片機的復(fù)位復(fù)位可使單片機或系統(tǒng)部件處于確定的初始狀態(tài)。復(fù)位可使單片機或系統(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 單片機原理與接口技術(shù)26 單片機復(fù)位后的狀態(tài)單片機復(fù)位后的狀態(tài) PC = 0000HPC = 0000H RAMRAM：隨機值：隨機值（運行中復(fù)位不改變（運行中復(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單片機原理與接口技術(shù)272.5 80C51的存儲器組織80C5180C51存儲器可以分成兩大類：存儲器可以分成兩大類： RAMRAM，CPUCPU在運行時能隨時進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入和讀在運行時能隨時進(jìn)行數(shù)據(jù)的寫入和讀出，但在關(guān)閉電源時，其所存儲的信息將丟失。用出，但在關(guān)閉電源時，其所存儲的信息將丟失。用來存放暫時性的輸入輸出數(shù)據(jù)、運算的中間結(jié)果或來存放暫時性的輸入輸出數(shù)據(jù)、運算的中間結(jié)果或用作堆棧。用作堆棧。 ROMROM，寫入信息后不易改寫的存儲器。斷電后，寫入信息后不易改寫的存儲器。斷電

12、后，其中的信息保留不變。用來存放固定的程序或數(shù)據(jù)，其中的信息保留不變。用來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。 單片機原理與接口技術(shù)282.5.1 80C51單片機的程序存儲器配置片內(nèi)與片外程序存儲器的選擇片內(nèi)與片外程序存儲器的選擇 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-片外片外單片機原理與接口技術(shù)30 程序存儲器低端的幾個特殊單元程序存儲器低端的幾個特殊單元 單片機原理與接口技術(shù)31 程序存儲器中的指令代碼及其觀察程序存儲器中的指令代碼及其觀察 單片機原理與接口技術(shù)322.5.2 80C51單片

13、機數(shù)據(jù)存儲器配置片內(nèi)、片外數(shù)據(jù)存儲器概況片內(nèi)、片外數(shù)據(jù)存儲器概況 片內(nèi)片內(nèi)RAMRAM及及SFR SFR 片外片外RAM RAM 單片機原理與接口技術(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： 單片機原理與接口技術(shù)34片內(nèi)片內(nèi)RAMRAM詳圖詳圖 單片機原理與

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)位時復(fù)位時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)置單片機原理

16、與接口技術(shù)37RAMRAM內(nèi)容查看內(nèi)容查看 單片機原理與接口技術(shù)382.5.3 80C51單片機的特殊功能寄存器（SFR）基本型單片機有基本型單片機有2121個個SFRSFR離散地分布在離散地分布在80H80HFFHFFH空間?？臻g。 與運算器相關(guān)與運算器相關(guān)3 3個個 ACCACC B B PSWPSW與定時與定時/ /計數(shù)器相關(guān)計數(shù)器相關(guān)6 6個個 TH0,TL0TH0,TL0 TH1,TL1TH1,TL1 TMODTMOD TCON TCON指針類指針類3 3個個 SPSP DPH,DPLDPH,DPL與口相關(guān)與口相關(guān)7 7個個 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個個 IEIE IPIP單片機原理與接口技術(shù)39單片機原理與接口技術(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”傳送時傳送時C=0C=0）輸出時輸出時2.6.1 P02.6.1 P0、P2P2口的結(jié)構(gòu)口的結(jié)構(gòu)單片機原理與接口技術(shù)41輸入時輸入時 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時為：時為：準(zhǔn)雙向口！準(zhǔn)雙向口！單片機原理與接口技術(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”類傳送時類傳送時C=1C=1） 輸出時，輸出時，地址地址/ /數(shù)據(jù)信數(shù)據(jù)信息分時出現(xiàn)在息分時出現(xiàn)在輸出引腳輸出引腳。 輸入時，輸入時，先輸出地址，先輸出地址，然后自動向鎖然后自動向鎖存器寫存器寫1 1，再，再讀引腳。此時讀引腳。此時為真正雙向口。為真正雙向口。單片機原理與接口技術(shù)43P2P2口結(jié)構(gòu)口結(jié)構(gòu) P2P2作通用作通用I/OI/O口口（未擴片外存儲器，或雖擴（未擴片

19、外存儲器，或雖擴RAMRAM但采用但采用“MOVX RiMOVX Ri”傳送時傳送時C=0C=0）P2P2作通用作通用I/OI/O時為：時為：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（對口尋址時）口（對口尋址時）單片機原理與接口技術(shù)46 第二功能（不對口尋址時）第二功能（不對口尋址時） 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（定時器（定時器0 0的外部輸入）的外部輸入） P3.5 P3.5 ：T1T1（定時器（定時器1 1的外部輸入）的外部輸入） P3.6 P3.6 ：WRWR（片外數(shù)據(jù)存儲器（片外數(shù)據(jù)存儲器“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)存儲器（片外數(shù)據(jù)存儲器“讀讀”選通控制輸出）選通控制輸出） 單片機原理與接口技術(shù)472.6.3 2.6.3 并行口驅(qū)動簡單外設(shè)并行口驅(qū)動簡單外設(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每個口吸