第一講單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)

第一講單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)第1頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月復(fù)習(xí)：1、什么是單片機(jī)在半導(dǎo)體硅片上集成了微處理器(CPU)，存儲(chǔ)器(RAM、ROM、EPROM)和各種輸入、輸出接口(I/O)。具有一臺(tái)計(jì)算機(jī)的屬性。也稱為：

嵌入式控制器EMCU（EmbeddedMicroControllerUnit)我國(guó)，習(xí)慣使用“單片機(jī)”這一名稱。

微控制器MCU(MicroControllerUnit)第2頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月復(fù)習(xí)：2、單片機(jī)的歷史及發(fā)展概況8位單片機(jī)的主要生產(chǎn)廠家和機(jī)型①美國(guó)Intel公司

MCS-51系列及其增強(qiáng)型、擴(kuò)展型系列。②美國(guó)ATMEL公司89C51、89C52、89C55、89S52等。③荷蘭PHILIPS（菲力浦）公司8xC552系列。MCS-51系列單片機(jī)在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用，主流系列,軟、硬件設(shè)計(jì)資料豐富齊全。④美國(guó)TexasInstrument公司的MSP16bit系列單片機(jī)。⑤美國(guó)Motorola公司的68系列。第3頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月復(fù)習(xí)：3、單片機(jī)的應(yīng)用①日常生活中的電器產(chǎn)品第4頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月復(fù)習(xí)：3、單片機(jī)的應(yīng)用②工業(yè)領(lǐng)域第5頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月③網(wǎng)絡(luò)及通訊領(lǐng)域復(fù)習(xí)：3、單片機(jī)的應(yīng)用第6頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月④軍事技術(shù)復(fù)習(xí)：3、單片機(jī)的應(yīng)用第7頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月⑤智能控制復(fù)習(xí)：3、單片機(jī)的應(yīng)用第8頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月單片機(jī)A/DRS232接口電機(jī)驅(qū)動(dòng)E2PROM麥克I/O開(kāi)關(guān)量接口LED、LCD和鍵盤(pán)接口復(fù)習(xí)：3、單片機(jī)的應(yīng)用第9頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.總體結(jié)構(gòu)；2.CPU；3.引腳功能；4.存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)；5.復(fù)位操作和復(fù)位電路；6.時(shí)鐘時(shí)序；第2章MCS-51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)第10頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.1MCS-51單片機(jī)的總體結(jié)構(gòu)CPU運(yùn)算部件控制部件BRAMP0口P2口ROM(EPROM)串行口

C/T中斷系統(tǒng)SFRP1口8P3口888XTAL1XTAL2PSENALEEARESETVccVss按功能可分成8個(gè)部件，通過(guò)片內(nèi)單一總線連接起來(lái)1.微處理器2.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器3.程序存儲(chǔ)器4.I/O口5.串行口6.定時(shí)/計(jì)數(shù)器7.中斷系統(tǒng)8.特殊功能寄存器控制方式：SFR對(duì)各功能部件集中控制片內(nèi)總線第11頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月各功能部件：1.CPU（微處理器）：8位2.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）----注意?。。∑瑑?nèi)為128（低）+128（高SFR）個(gè)字節(jié)(52為256+128)3.程序存儲(chǔ)器（ROM/EPROM）

8031:無(wú)此部件；8051:4K字節(jié)ROM；8751:4K字節(jié)EPROM；

89C51/89C52/89C55:4K/8K/20K字節(jié)閃存。第12頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4.P1口、P2口、P3口、P0口：為4個(gè)并行8位I/O口。5.串行口：

1個(gè)全雙工的異步串行口6.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：2個(gè)，16位7.中斷系統(tǒng)

8.特殊功能寄存器（SFR）共有21個(gè)，是一個(gè)具有特殊功能的RAM區(qū)。9.時(shí)鐘電路：8M，12M，16M等。第13頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2MCS-51的CPU

由運(yùn)算器和控制器所構(gòu)成2.2.1運(yùn)算器

對(duì)操作數(shù)進(jìn)行算術(shù)、邏輯運(yùn)算和位操作。1．算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU2．累加器A（8位）使用最頻繁的寄存器，可寫(xiě)為Acc。A的作用：（1）是ALU單元的輸入之一，又是運(yùn)算結(jié)果存放單元。（2）數(shù)據(jù)傳送大多都通過(guò)累加器A。（3）A的進(jìn)位標(biāo)志Cy同時(shí)又是位處理機(jī)的位累加器。第14頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3．程序狀態(tài)字寄存器PSW

（1）Cy（PSW.7）進(jìn)位標(biāo)志位：進(jìn)、借位置1；（2）Ac(PSW.6)輔助進(jìn)位標(biāo)志位：低4位向高4位進(jìn)/借位置1；（3）F0（PSW.5）標(biāo)志位：由用戶使用的一個(gè)狀態(tài)標(biāo)志位。（4）RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）：4組工作寄存器區(qū)選擇控制位1和位0。F1第15頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月工作寄存器區(qū)的選擇18～1FH3區(qū)1110～17H2區(qū)1008～0FH1區(qū)0100～07H0區(qū)00R0～R7地址寄存器組RS1RS0第16頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（5）OV（PSW.2）溢出標(biāo)志位指示運(yùn)算是否產(chǎn)生溢出。各種算術(shù)運(yùn)算指令對(duì)該位的影響情況較復(fù)雜，將在第3章介紹。（6）

F1(PSW.1位)標(biāo)志位：由用戶使用的一個(gè)狀態(tài)標(biāo)志位，或者保留位，未用。（7）P(PSW.0)奇偶標(biāo)志位（課本無(wú)）

P=1，A中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù) P=0，A中“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)第17頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.2.2控制器程序計(jì)數(shù)器PC（ProgramCounter）（16位）存放下一條要執(zhí)行的指令在程序存儲(chǔ)器中的地址。

基本工作方式：

（1）程序計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1，初始PC=0000H；

（2）執(zhí)行有條件或無(wú)條件轉(zhuǎn)移指令時(shí)，程序計(jì)數(shù)器將被置入新的數(shù)值，從而使程序的流向發(fā)生變化。（3）執(zhí)行子程序調(diào)用或中斷調(diào)用時(shí)完成下列操作： ①PC的當(dāng)前值保護(hù)②將子程序入口地址或中斷向量的地址送入PC。第18頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3MCS-51的引腳

40只引腳雙列直插封裝（DIP）第19頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月44只引腳方形封裝方式（4只無(wú)用）第20頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月引腳邏輯圖8051單片機(jī)為40條引腳雙列直插式封裝引腳可分為三個(gè)部分控制引腳并行I/O口引腳電源及時(shí)鐘引腳第21頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月MCS-51XTAL1XTAL2VccVssRSTP2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.75V+5V&5V&5VMCS-51的典型接口

第22頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月MCS-51的典型電路第23頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月MCS-51的實(shí)物電路第24頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月P1口P3口P0口P2口

時(shí)鐘端

復(fù)位端控制信號(hào)

接VCC（+5V）

接地端P27第25頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2.3.1電源及時(shí)鐘引腳

1．電源引腳（1）Vcc（40腳）：+5V電源；

（2）Vss（20腳）：接地。2．時(shí)鐘引腳

（1）XTAL1（19腳）：采用外接晶體振蕩器時(shí)，此引腳應(yīng)接地。（2）XTAL2（18腳）：接外部晶體的另一端。第26頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3.2控制引腳

(1)RST/VPD(9腳)：復(fù)位與備用電源(2)ALE/PROG（30腳）：第一功能ALE：片外地址鎖存允許,讀取指令標(biāo)志；或輸出1/6時(shí)鐘脈沖信號(hào)。第二功能PROG：編程脈沖輸入端。(3)PSEN（29腳）：讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。第27頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月外部ROM內(nèi)部ROM(EA=1)外部ROM(EA=0)0000H0000H0FFFH0FFFH1000HFFFFHEA=0/14kB4kBPSEN2.3.2控制引腳

(4)EA/VPP(31腳)：EA為內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇控制

EA=1，訪問(wèn)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，

EA=0，單片機(jī)則只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器。第二功能VPP，用于施加編程電壓(帶EPROM)。EA，PSEN用途P30第28頁(yè)，課件共30頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.3.3I/O口引腳(1)P0口：雙向8位三態(tài)I/O口，地址總線（低8位）及數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。(2)P1口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。(3)P2口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，與地址總線（高8位）復(fù)用，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。(4)P3口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，雙功能復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。注意:準(zhǔn)雙向口與雙向三態(tài)口的差別。當(dāng)3個(gè)準(zhǔn)雙向I/O口作輸入口使用時(shí)，要向該口先寫(xiě)“1”，另外準(zhǔn)雙向I/O口無(wú)高阻的“浮空”狀態(tài)。