單片機原理簡述

1/1單片機原理簡述單片機原理簡述

隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)及其發(fā)展，將計算機的CPU、RAM、ROM、定時/數(shù)器和多種I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片級的計算機，因此單片機早期的含義稱為單片微型計算機，直譯為單片機。

一、單片機的特點：

1、具有優(yōu)異的性能價格比

2、集成度高、體積小、可靠性高

3、控制功能強

4、低電壓、低功耗

二、單片機的應(yīng)用：

1、在智能儀器儀表中的應(yīng)用：在各類儀器儀表中引入單片機，使儀器儀表智能化，提高測試的自動化程度和精度，簡化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價格比。

2、在機電一體化中的應(yīng)用：機電一體化產(chǎn)品是指集機械、微電子技術(shù)、計算機技術(shù)于一本，具有智能化特征的電子產(chǎn)品。

3、在實時過程控制中的應(yīng)用：用單片機實時進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和控制，使系統(tǒng)保持最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。

4、在人類生活中的應(yīng)用：目前國外各種家用電器已普通采用單片機代替?zhèn)鹘y(tǒng)的控制電路。

5、在其它方面的應(yīng)用：單片機除以上各方面的應(yīng)用，它還廣泛應(yīng)用于辦公自動化領(lǐng)域、商業(yè)營銷領(lǐng)域、汽車及通信、計算機外部設(shè)備、模糊控制等各領(lǐng)域中。

三、單片機的基本組成：

它由CPU、存儲器（包括RAM和ROM）、I/O接口、定時/計數(shù)器、中斷控制功能等均集成在一塊芯片上，片內(nèi)各功能通過內(nèi)部總線相互連接起來。

輸入/輸出引腳P0、P1、P2、P3的功能：P0.0~P0。7：P0口是一個8位漏極開路型雙向I/O端口。在訪問片外存儲器時，它分時作低8位地址和8位雙向數(shù)據(jù)總線用。在EPROM編程時，由P0輸入指令字節(jié)，而在驗證程序時，則輸出指令字節(jié)。驗證程序時，要求外接上拉電阻。P0能以吸收電流的方式驅(qū)動8個LSTTL負(fù)載。

P1.0~P1.7（1~8腳）：P1是一上帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。在EPROM編程和驗證程序時，由它輸入低8位地址。P1能驅(qū)動4個LSTTL負(fù)載。

在8032/8052中，P1.0還相當(dāng)于專用功能端T2，即定時器的計數(shù)觸發(fā)輸入端；P1.1還相當(dāng)于專用功能端T2EX，即定時器T2的外部控制端。P2.0~P2.7（21~28腳）：P2也是一上帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。在訪問外部存儲器時，由它輸出高8位地址。在對EPROM編程和程序驗證時，由它輸入高8位地址。P2可以驅(qū)動4個LSTTL負(fù)載。P3.0~P3.7（10~17腳）：P3也是一上帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口。在MCS-51中，這8個引腳還用于專門的第二功能。P3能驅(qū)動4個LSTTL負(fù)載。

P3.0RXD（串行口輸入）

P3.1TXD（串

行口輸出）

P3.2INT0（外部中斷0輸入）

P3.3INT1（外部中斷1輸入）

P3.4T0（定時器0的外部輸入）

P3.5T1（定時器1的外部輸入）

P3.6WR（片外數(shù)據(jù)存儲器寫選通）

P3.7RD（片外數(shù)據(jù)存儲器讀選通）

四、MCS-51的尋址方式：

1、立即尋址如：MOVA，#40H

2、直接尋址如：MOVA，3AH

3、寄存器尋址如：MOVA，Rn

4、寄存器間接尋址如：MOVA，@Rn

5、基址加變址尋址如：MOVCA，@A+DPTR

6、相對尋址如：SJMP08H

7、位尋址MOV20H，C

五、指令：

MOV：片內(nèi)RAM傳送

MO：片外RAM傳送

MOVC：ROM傳送

XCH：交換（和A交換）

SWAP：A內(nèi)半字節(jié)交換

ADD：不帶進(jìn)位加

ADDC：帶進(jìn)位加

SUBB：帶進(jìn)位減

INC：加1

DEC：減1

MUL：乘法

DIV：除法

DAA：調(diào)整

六、計數(shù)初值的計算

定時或計數(shù)方式下計數(shù)初值如何確定，定時器選擇不同的工作方式，不同的操作模式其計數(shù)值均不相同。若設(shè)最大計數(shù)值為M，各操作模式下的M值為：

模式0：M=213=8192

模式1：M=216=65536

模式第一文庫網(wǎng)2：M=28=256

模式3：M=256，定時器T0分成2個獨立的8位計數(shù)器，所以TH0、TL0的M均為256。

因為MCS-51的兩個定時器均為加1計數(shù)器，當(dāng)初到最大值（00H或0000H）時產(chǎn)生溢出，將TF位置1，可發(fā)出溢出中斷，因此計數(shù)器初值X的計算式為：X=M-計數(shù)值式中的M由操作模式確定，不同的操作模式計數(shù)器的長不相同，故M值也不相同。而式中的'計數(shù)值與定時器的工作方式有關(guān)。

1、計數(shù)工作方式時

計數(shù)工作方式時，計數(shù)脈沖由外部引入，是對外部沖進(jìn)行計數(shù)，因此計數(shù)值根據(jù)要求確定。其計數(shù)初值：X=M-計數(shù)值

例如：某工序要求對外部脈沖信號計100次，X=M-100

2、定時工作方式時

定時工作方式時，因為計數(shù)脈沖由內(nèi)部供給，是對機器周期進(jìn)行計數(shù)，故計數(shù)脈沖頻率為fcont=fosc×1/12、計數(shù)周期T=1/fcont=12/fosc定時工作方式的計數(shù)初值X等于：

X=M-計數(shù)值=M-t/T=M-（fosc×t）/12

式中：fosc為振蕩器的振蕩頻率，t為要求定時的時間。

定時器有兩種工作方式：即定時和計數(shù)工作方式。由TMOD的D6位和D2位選擇，其中D6位選擇T1的工作方式，D2位選擇T0的工作方式。=0工作在定時方式，=1工作在計數(shù)方式。并有四種操作模式：

1、模式0：13位計數(shù)器，Tli只用低5位。

2、模式1：16位計數(shù)器。

3、模式2：8位自動重裝計數(shù)器，Thi的值在計數(shù)中不變，Tli溢出時，Thi中的值自動裝入Tli中。

4、模式3：T0分成2個獨立的8位計數(shù)器，T1停止計數(shù)。

MCS-51有5個中斷源，可分為2個中斷優(yōu)先級，即高優(yōu)先級和低優(yōu)先級，中斷自然優(yōu)先級：

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；定時器2中斷

（1）同級或高優(yōu)先級的中斷正在進(jìn)行中；

（2）現(xiàn)在的機器周期還不是執(zhí)行指令的最后一上機器周期，即正在執(zhí)行的指令還沒完成前不響應(yīng)任何中斷；

（3）正在執(zhí)行的是中斷返回指令RET1或是訪問專用寄存器IE或IP的指令，換而言之，在RETI或者讀寫IE或IP之后，不會馬上響應(yīng)中斷請求，至少要在執(zhí)行其它一要指令之扣才會響應(yīng)。

（一）中斷響應(yīng)條件

CPU響應(yīng)中斷的條件有：

（1）有中斷源發(fā)出中斷請求；

（2）中斷總允許位EA=1，即CPU開中斷；

（3）申請中斷的中斷源的中斷允許位為1，即沒有被屏蔽。

七、串行口工作方式及幀格式

MCS-51單片機串行口可以通過軟件設(shè)置四種工作方式：

方式0：這種工作方式比較特殊，與常見的微型計算機的串行口不同，它又叫同步移位寄存器輸出方式。在這種方式下，數(shù)據(jù)從RXD端串行輸出或輸入，同步信號從TXD端輸出，波特率固定不變，為振蕩率的1/12。該方式是以8位數(shù)據(jù)為一幀，沒有起始位和停止位，先發(fā)送或接收最低位。

方式2：采用這種方式可接收或發(fā)送11位數(shù)據(jù)，以11位為一幀，比方式1增加了一個數(shù)據(jù)位，其余相同。第9個數(shù)據(jù)即D8位具有特別的用途，可以通過軟件摟控制它，再加特殊功能寄存器SCON中的SM2位的配合，可使MCS-51單片機串