《單片機(jī)原理及接口技術(shù)-基于C51+Proteus仿真（第二版）》全套教學(xué)課件

單片機(jī)原理及接口技術(shù)—基于C51+Proteus仿真第1章

概述第2章

硬件結(jié)構(gòu)第3章C51語(yǔ)言編程基礎(chǔ)第4章80C51單片機(jī)IO端口及應(yīng)用第5章80C51單片機(jī)的中斷系統(tǒng)第6章80C51單片機(jī)定時(shí)器計(jì)數(shù)器第7章

單片機(jī)系統(tǒng)的并行擴(kuò)展第8章

人機(jī)交互接口設(shè)計(jì)第9章80C51單片機(jī)與DAC、ADC接口芯片的設(shè)計(jì)第10章80C51單片機(jī)串口x第11章80C51單片機(jī)系統(tǒng)的串行擴(kuò)展技術(shù)第12章80C51單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例第13章Keilc51和Proteus虛擬仿真平臺(tái)的使用全套可編輯PPT課件

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第1章概述本課件是可編輯的正常PPT課件1.1什么是單片機(jī)？1.2單片機(jī)的發(fā)展歷程及趨勢(shì)1.2.1單片機(jī)的發(fā)展歷程1.2.2單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)1.3單片機(jī)的特點(diǎn)及分類1.3.1單片機(jī)的特點(diǎn)1.3.2單片機(jī)的分類1.4單片機(jī)的應(yīng)用1.5典型的單片機(jī)產(chǎn)品1.5.1MCS-51系列單片機(jī)1.5.28051內(nèi)核的單片機(jī)1.5.3PIC內(nèi)核的單片機(jī)本課件是可編輯的正常PPT課件1.1什么是單片機(jī)？隨著社會(huì)的發(fā)展和需求的提高，計(jì)算機(jī)也在不斷地更新與發(fā)展。由于計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生是應(yīng)數(shù)值計(jì)算而產(chǎn)生的，因此長(zhǎng)期以來(lái)電子計(jì)算機(jī)技術(shù)都是沿著滿足數(shù)值計(jì)算而發(fā)展的，直到20世紀(jì)70年代，電子計(jì)算機(jī)在數(shù)字邏輯運(yùn)算、自動(dòng)控制等方面顯露出非凡的功能后，在各種控制領(lǐng)域開始對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展提出了與傳統(tǒng)大量高速計(jì)算完全不同的要求。這些要求包括面向控制對(duì)象、面向各種傳感器信號(hào)、面向人機(jī)交互操作控制、能方便地嵌入工控應(yīng)用系統(tǒng)中等。

為了實(shí)現(xiàn)上述要求，單片機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。那么單片機(jī)到底是什么呢？本課件是可編輯的正常PPT課件

一臺(tái)可以工作的PC機(jī)至少需要以下幾個(gè)部件：CPU（中央處理器）、RAM（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）、ROM（只讀存儲(chǔ)器）、I/O接口（輸入/輸出接口）。這些部件在物理上對(duì)應(yīng)若干個(gè)芯片，這些芯片被安裝在一塊印制線路板上，便組成了個(gè)人計(jì)算機(jī)的主板。如果將計(jì)算機(jī)主板的一部分功能部件進(jìn)行裁剪后，把余下的功能部件集成到一塊芯片上，那么這個(gè)芯片具有計(jì)算機(jī)的基本屬性，被稱為單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。由此可見，單片機(jī)就是在一片半導(dǎo)體硅片上集成了中央處理單元（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM/ROM）和各種I/O接口的微型計(jì)算機(jī)。就其組成和功能而言，一塊單片機(jī)芯片就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。本課件是可編輯的正常PPT課件1.2單片機(jī)的發(fā)展歷程及趨勢(shì)單片機(jī)誕生于20世紀(jì)70年代，自其誕生至今40年，已發(fā)展為上百種系列的近千個(gè)機(jī)種。1.2.1單片機(jī)的發(fā)展歷程單片機(jī)的發(fā)展歷程大致可以分為4個(gè)階段。（1）第一階段（1974-1978）：?jiǎn)纹瑱C(jī)的探索階段。以Intel公司的MCS-48系列單片機(jī)為典型代表，MCS-48的推出是單片機(jī)在工控領(lǐng)域的探索。在一片半導(dǎo)體硅片內(nèi)含有CPU、并行口、定時(shí)器、RAM和ROM存儲(chǔ)器等，這就是SCM的誕生年代，“單機(jī)片”一詞即由此而來(lái)。?這個(gè)階段的單片機(jī)因受集成電路技術(shù)的限制，CPU指令系統(tǒng)功能相對(duì)較弱、存儲(chǔ)器容量較小、I/O部件種類和數(shù)量少，只能用在比較簡(jiǎn)單的場(chǎng)合。本課件是可編輯的正常PPT課件（2）第二階段（1978-1983）單片機(jī)的完善階段。典型代表是Intel公司在MCS-48單片機(jī)基礎(chǔ)上推出的MCS-51系列單片機(jī)。它在以下幾個(gè)方面奠定了典型的通用總線型單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)。①完善的外部總線。MCS-51設(shè)置了經(jīng)典的8位單片機(jī)的總線結(jié)構(gòu)，包括8位數(shù)據(jù)總線、16位地址總線、控制總線及具有多機(jī)通信功能的串行通信接口。②CPU外圍功能單元的集中管理模式。③體現(xiàn)工控特性的位地址空間及位操作方式。④指令系統(tǒng)趨于豐富和完善，并且增加了許多突出控制功能的指令。??本課件是可編輯的正常PPT課件（3）第三階段（1983-1990）：?jiǎn)纹瑱C(jī)向微控制器發(fā)展的階段。Intel公司推出的MCS-96系列單片機(jī)，將一些用于測(cè)控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、程序運(yùn)行監(jiān)視器（WDT）、脈寬調(diào)制器（PWM）等納入片中，增強(qiáng)了外圍電路功能，體現(xiàn)了單片機(jī)的微控制器特征。微控制器MCU一詞源于這一階段。??????（4）第四階段（1990-）：微控制器的全面發(fā)展階段。隨著單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域全面深入地發(fā)展和應(yīng)用，出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強(qiáng)運(yùn)算能力的8位/16位/32位通用型單片機(jī)，以及小型廉價(jià)的專用型單片機(jī)。本課件是可編輯的正常PPT課件1.2.2單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)從20世紀(jì)90年代以來(lái)，單片機(jī)進(jìn)入了全面發(fā)展，百花齊放，百家爭(zhēng)鳴的時(shí)期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從8位、16位到32位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，為單片機(jī)的應(yīng)用提供了廣闊的天地。縱觀單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程，可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)將是向高性能化、大容量、外圍電路內(nèi)裝化等方面發(fā)展。1．CPU的改進(jìn)（1）增加CPU數(shù)據(jù)總線寬度。例如，各種16位單片機(jī)和32位單片機(jī)，數(shù)據(jù)處理能力要優(yōu)于8位單片機(jī)。（2）采用雙CPU結(jié)構(gòu)，以提高數(shù)據(jù)處理能力。本課件是可編輯的正常PPT課件2．存儲(chǔ)器的發(fā)展（1）加大存儲(chǔ)容量。目前有的單片機(jī)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器容量可達(dá)128KB甚至更多，片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器容量可達(dá)1KB以上。（2）片內(nèi)程序存儲(chǔ)器采用閃爍（Flash）存儲(chǔ)器。可不用外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。閃爍存儲(chǔ)器能在+5V下讀寫，既有靜態(tài)RAM讀/寫操作簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，又兼具ROM在掉電時(shí)數(shù)據(jù)不會(huì)丟失的優(yōu)點(diǎn)。片內(nèi)閃爍存儲(chǔ)器的使用大大簡(jiǎn)化了應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。3．片內(nèi)I/O的改進(jìn)增加并行口驅(qū)動(dòng)能力，以減少外部驅(qū)動(dòng)芯片。有的單片機(jī)可以直接輸出大電流和高電壓，以便能直接驅(qū)動(dòng)LED和VFD（熒光顯示器）。本課件是可編輯的正常PPT課件4．低功耗化現(xiàn)在的各單片機(jī)制造商基本都采用了CMOS工藝（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝）。CMOS芯片除了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機(jī)可以工作在功耗精細(xì)管理狀態(tài)。但由于CMOS的物理特征決定了其工作速度不夠高，而CHMOS（互補(bǔ)高密度金屬氧化物半導(dǎo)體工藝）則具備了高速和低功耗的特點(diǎn)，更適合于在要求低功耗的應(yīng)用場(chǎng)合。所以這種工藝將是今后一段時(shí)期單片機(jī)發(fā)展的主要途徑。本課件是可編輯的正常PPT課件5．微型單片化

隨著集成電路技術(shù)及工藝的不斷發(fā)展，把所需的眾多的外圍電路全部裝入單片機(jī)內(nèi)，即系統(tǒng)的單片化是目前單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)之一。除了最基本的CPU、ROM、RAM外，還可把A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、DMA控制器、聲音發(fā)生器、監(jiān)視定時(shí)器、液晶驅(qū)動(dòng)電路、鎖相電路等一并集成在單片機(jī)芯片內(nèi)。另外單片機(jī)廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機(jī)芯片。此外，現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕，這就要求單片機(jī)除了功能強(qiáng)和功耗低外，還要求其體積要小?，F(xiàn)在的許多單片機(jī)都具有多種封裝形式，其中SMD(表面封裝)越來(lái)越受歡迎，使得由單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。本課件是可編輯的正常PPT課件1.3單片機(jī)的特點(diǎn)及分類1.3.1單片機(jī)的特點(diǎn)由于單片機(jī)是把微型計(jì)算機(jī)主要部件都集成在一塊芯片上，即一塊芯片就是一個(gè)微型計(jì)算機(jī)。因此，單片機(jī)具有以下特點(diǎn)：（1）有優(yōu)異的性能價(jià)格比。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上，有些單片機(jī)的芯片價(jià)格只有幾元人民幣，加上少量外圍元件，就能構(gòu)成一臺(tái)功能相當(dāng)豐富的智能化控制裝置。（2）集成度高，體積小，可靠性好。單片機(jī)把各功能部件集成在一塊芯片上，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了各芯片之間的連線，大大提高了單片機(jī)的可靠性與抗干擾能力。而且，由于單片機(jī)體積小，易于采取電磁屏蔽或密封措施，適合于在惡劣環(huán)境下工作。（3）控制能力強(qiáng)。單片機(jī)指令豐富，能充分滿足工業(yè)控制的各種要求。（4）低功耗，低電壓，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品。（5）易擴(kuò)展。可根據(jù)需要并行或串行擴(kuò)展，構(gòu)成各種不同應(yīng)用規(guī)模的控制系統(tǒng)。本課件是可編輯的正常PPT課件1.3.2單片機(jī)的分類根據(jù)目前單片機(jī)的發(fā)展情況，可從通用性、總線結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域等3個(gè)不同角度對(duì)其進(jìn)行分類。1．按通用性可分為通用型和專用型通用型單片機(jī)的主要特點(diǎn)是：內(nèi)部資源比較豐富，性能全面，而且通用性強(qiáng)，可覆蓋多種應(yīng)用要求。通用型單片機(jī)的用途很廣泛，使用不同的接口電路及編制不同的應(yīng)用程序就可完成不同的功能。專用型單片機(jī)的主要特點(diǎn)是：針對(duì)某一種產(chǎn)品或某一種控制應(yīng)用而專門設(shè)計(jì)的，設(shè)計(jì)時(shí)已使結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)，軟硬件應(yīng)用最優(yōu)，可靠性及應(yīng)用成本最佳。專用型單片機(jī)用途比較專一，例如電子表里的單片機(jī)就是其中的一種。本課件是可編輯的正常PPT課件2．按總線結(jié)構(gòu)可分為總線型和非總線型。總線型單片機(jī)普遍設(shè)置有并行地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線，這些引腳可以用來(lái)擴(kuò)展并行外圍器件。近年來(lái)許多單片機(jī)已把所需要的外圍器件及外設(shè)接口集成到片內(nèi)，另外許多外圍器件都可通過(guò)串行口與單片機(jī)連接，因此在許多情況下可以不要并行擴(kuò)展總線，可大大降低封裝成本，減少芯片體積，這類單片機(jī)稱為非總線型單片機(jī)。3．按應(yīng)用領(lǐng)域可分為工控型和家電型一般而言，工控型尋址范圍大，運(yùn)算能力強(qiáng)。而用于家電的單片機(jī)多為專用型，通常是小封裝、低價(jià)格，外圍器件、外設(shè)接口集成度高。本課件是可編輯的正常PPT課件1.4單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，在下述的各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。1．工業(yè)自動(dòng)化工業(yè)自動(dòng)化控制是最早采用單片機(jī)控制的領(lǐng)域之一，在測(cè)控系統(tǒng)、過(guò)程控制、機(jī)電一體化設(shè)備中主要利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)邏輯控制、數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算處理、數(shù)據(jù)通信等。單獨(dú)使用單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)一些小規(guī)模的控制功能，作為底層測(cè)控制單元與上位計(jì)算機(jī)結(jié)合可以組成大規(guī)模工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。特別在集機(jī)械、微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體的機(jī)電一體化技術(shù)中，單片機(jī)將更容易發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。本課件是可編輯的正常PPT課件2．智能儀器儀表單片機(jī)結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。單片機(jī)的使用使得儀器儀表數(shù)字化，智能化，微型化。以單片機(jī)為核心構(gòu)成智能儀器儀表已經(jīng)是自動(dòng)化儀器儀表發(fā)展的一種趨勢(shì)。3．家用電器單片機(jī)功能完善、體積小、價(jià)格廉、易于嵌入，非常適合對(duì)家用電器的控制，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于洗衣機(jī)、空調(diào)、電視機(jī)、微波爐、電冰箱、電飯煲以及各種視聽設(shè)備等。嵌入單片機(jī)的家用電器實(shí)現(xiàn)了智能化，是傳統(tǒng)型家用電器的更新?lián)Q代。本課件是可編輯的正常PPT課件4．計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域新型單片機(jī)普遍具備通信接口，可以方便地和計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間提供連接服務(wù)創(chuàng)造了條件?，F(xiàn)在的通信設(shè)備基本上實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制，從小型程控交換機(jī)，樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)，列車無(wú)線通信，再到日常工作中隨處可見的移動(dòng)電話，集群移動(dòng)通信，無(wú)線對(duì)講機(jī)等。5．終端及外部設(shè)備控制計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備（如銀行終端）以及計(jì)算機(jī)外部設(shè)備（如打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)、繪圖機(jī)等）中都使用了單片機(jī)。6．醫(yī)用設(shè)備?單片機(jī)在醫(yī)療設(shè)施及醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如在醫(yī)用呼吸機(jī)、各種分析儀、醫(yī)療監(jiān)護(hù)儀、超聲波診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)中都得到了實(shí)際應(yīng)用。本課件是可編輯的正常PPT課件7．武器裝備在現(xiàn)代化的武器裝備中，如飛機(jī)、坦克、軍艦、導(dǎo)彈、航天飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)，都有單片機(jī)嵌入其中。8．汽車電子設(shè)備單片機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種汽車電子設(shè)備中，如汽車的集中顯示系統(tǒng)、動(dòng)力監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和運(yùn)行監(jiān)視器等裝置都離不開單片機(jī)。特別是采用現(xiàn)場(chǎng)總線的汽車控制系統(tǒng)中，以單片機(jī)為核心的節(jié)點(diǎn)通過(guò)協(xié)調(diào)、高效的數(shù)據(jù)傳送不僅完成了復(fù)雜的控制功能，而且簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。本課件是可編輯的正常PPT課件1.5典型的單片機(jī)產(chǎn)品本節(jié)將介紹當(dāng)今世界上一些著名的半導(dǎo)體廠商典型的單片機(jī)產(chǎn)品，以使讀者對(duì)目前的單片機(jī)產(chǎn)品有個(gè)大概的了解，為讀者選擇單片機(jī)提供參考。1.5.1MCS-51系列單片機(jī)Intel公司是最早推出單片機(jī)的大公司之一，MCS是其生產(chǎn)的單片機(jī)的系列符號(hào)。Intel公司的單片機(jī)產(chǎn)品有MCS-48、MCS-51和MCS-96三大系列幾十個(gè)型號(hào)。MCS-51系列單片機(jī)是Intel公司在MCS-48系列的基礎(chǔ)上于20世紀(jì)80年代初發(fā)展起來(lái)的，是最早進(jìn)入我國(guó)，并在我國(guó)使用最為廣泛的單片機(jī)主流品種。MCS-51系列單片機(jī)品種豐富，但經(jīng)常使用的是基本型和增強(qiáng)型。本課件是可編輯的正常PPT課件（1）基本型典型產(chǎn)品：8031/8051/8751。8031內(nèi)部包括1個(gè)8位CPU、128BRAM，21個(gè)特殊功能寄存器（SFR），4個(gè)8位并行I/O口、1個(gè)全雙工串行口，2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，5個(gè)中斷源，片內(nèi)無(wú)程序存儲(chǔ)器，需外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器芯片。8051在8031的基礎(chǔ)上，片內(nèi)集成了4KBROM的程序存儲(chǔ)器。ROM內(nèi)的程序是公司制作芯片時(shí)，代為用戶燒制的，一旦燒制完成，不能再擦寫修改。8751與8051相比，片內(nèi)集成了4KB的EPROM作為程序存儲(chǔ)器。用戶可將程序固化在EPROM，EPROM中的內(nèi)容可反復(fù)擦寫修改。本課件是可編輯的正常PPT課件（2）增強(qiáng)型Intel公司在MCS-51系列的3種基本型產(chǎn)品基礎(chǔ)上，又推出了增強(qiáng)型系列產(chǎn)品，即52子系列，典型產(chǎn)品為：8032/8052/8752。它們的內(nèi)部RAM增加到256B，內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（8052/8752）擴(kuò)展到8KB，16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器增至3個(gè)，6個(gè)中斷源。表1-1列出了基本型和增強(qiáng)型的MCS-51系列單片機(jī)內(nèi)部的硬件資源。本課件是可編輯的正常PPT課件1.5.3PIC內(nèi)核的單片機(jī)PIC系列單片機(jī)是由美國(guó)Microchip（微芯）公司推出的單片機(jī)產(chǎn)品。PIC系列單片機(jī)型號(hào)眾多，分為低檔、中檔和高檔型。PIC系列單片機(jī)CPU采用了RISC結(jié)構(gòu)，屬精簡(jiǎn)指令集，3個(gè)級(jí)別的單片機(jī)分別有33、35、58條指令。同時(shí)PIC系列單片機(jī)采用了Harvard（哈佛）雙總線結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有兩種總線，即數(shù)據(jù)總線和指令總線。這兩種總線可以采用不同的字長(zhǎng)，如8位PIC系列單片機(jī)是8位機(jī)，所以其數(shù)據(jù)總線當(dāng)然是8位。但基本級(jí)、中級(jí)和高級(jí)的PIC系列單片機(jī)分別有12位、14位和16位的指令總線。這樣，取指令時(shí)則經(jīng)指令總線，取數(shù)據(jù)時(shí)則經(jīng)數(shù)據(jù)總線，互不沖突。因此，它能使程序存儲(chǔ)器的訪問(wèn)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)并行處理。這種指令流水線結(jié)構(gòu)的引入允許執(zhí)行指令取指令同步進(jìn)行，使得指令可在一個(gè)周期內(nèi)執(zhí)行。本課件是可編輯的正常PPT課件

此外，PIC系列單片機(jī)功耗低（在5V、4MHz振蕩頻率時(shí)工作電流小于2mA），可采用降低工作頻率的方法降低功耗，睡眠方式下電流小于15μA，工作電壓為2.5~6V，帶負(fù)載能力強(qiáng)，每個(gè)I/O接口可提供20mA上拉電流或25mA灌電流。

PIC系列單片機(jī)憑借其高速度、低電壓、低功耗、大電流LED驅(qū)動(dòng)能力和低價(jià)位OTP技術(shù)等優(yōu)勢(shì)，已被廣泛應(yīng)用在工業(yè)控制、智能儀器、家電控制、通信、汽車電子到金融電子等各個(gè)領(lǐng)域，是當(dāng)前市場(chǎng)份額增長(zhǎng)最快的單片機(jī)之一。本課件是可編輯的正常PPT課件習(xí)題1一、填空題1．單片機(jī)還可稱為或。2．單片機(jī)與通用計(jì)算機(jī)的不同之處在于將、和3部分，通過(guò)內(nèi)部連接在一起，集成在一塊芯片上。3．8031與8051的區(qū)別是。二、簡(jiǎn)答題1．8051單片機(jī)內(nèi)部提供了哪些資源？2．單片機(jī)有哪些應(yīng)用特點(diǎn)？主要應(yīng)用在哪些領(lǐng)域？3．簡(jiǎn)述單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。本課件是可編輯的正常PPT課件第2章51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)本課件是可編輯的正常PPT課件2.1MCS-51系列單片機(jī)簡(jiǎn)介2.280C51的內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)2.389C51的引腳功能2.480C51單片機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)2.5單片機(jī)的時(shí)鐘和復(fù)位電路2.5.1時(shí)鐘電路2.5.2時(shí)序2.5.3復(fù)位電路2.6單片機(jī)的低功耗模式2.6.1待機(jī)方式設(shè)計(jì)2.6.2掉電方式設(shè)計(jì)本課件是可編輯的正常PPT課件2.1MCS-51系列單片機(jī)簡(jiǎn)介MCS-51系列單片機(jī)是美國(guó)Intel公司于1980年推出8位單片機(jī)，由51和52兩個(gè)子系列組成。51子系列主要包含8031、8051、8751三個(gè)品種，有相同的指令系統(tǒng)與芯片引腳，只是片內(nèi)ROM不同，其中8031芯片不帶片內(nèi)ROM，8051芯片帶4KBROM，8751芯片帶4KBEPROM。52子系列主要包括8032、8052、8752三種機(jī)型，與51子系列相比，片內(nèi)RAM增至256B；8032不帶ROM，8052帶8KBROM，8752帶8KBEPROM；片內(nèi)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器增加至3個(gè)16位；中斷源增至6個(gè)。本課件是可編輯的正常PPT課件2.280C51的內(nèi)部總體結(jié)構(gòu)80C51片內(nèi)主要硬件結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，由片內(nèi)單一總線連接各功能部件，其CPU通過(guò)特殊功能寄存器對(duì)各功能部件進(jìn)行集中控制。80C51主要內(nèi)包含下列部件。（1）8位CPU。（2）片內(nèi)振蕩器（頻率1.2~12MHZ）。（3）片內(nèi)RAM（128B）。（4）片內(nèi)ROM（4KB）。（5）程序存儲(chǔ)器（64KB）。（6）片外RAM（64KB）。本課件是可編輯的正常PPT課件圖2-180C51片內(nèi)硬件結(jié)構(gòu)本課件是可編輯的正常PPT課件（7）位尋址空間（128bit）。（8）特殊功能寄存器（51子系列21個(gè)）。（9）4個(gè)8位可編程并口（P0、P1、P2、P3）。（10）2個(gè)可編程的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（T0、T1）。（11）5個(gè)中斷源（2個(gè)優(yōu)先級(jí)別）。（12）1個(gè)全雙工的串行I/O接口。（13）111條指令（含乘法和除法指令）。（14）片內(nèi)單總線結(jié)構(gòu)。（15）較強(qiáng)位處理能力。（16）+5V電源供電。本課件是可編輯的正常PPT課件介紹圖2-1中片內(nèi)各功能部件。（1）8位CPU80C51具有8位數(shù)據(jù)寬度的CPU，CPU由運(yùn)算器和控制器兩大部分構(gòu)成，其中，運(yùn)算器以算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU為核心，包含累加器ACC（簡(jiǎn)稱A）、B寄存器、暫存器、程序狀態(tài)字寄存器PSW、以進(jìn)位標(biāo)志位C為累加器的布爾處理器等，實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、位運(yùn)算（置1、清0、取反、轉(zhuǎn)移、邏輯與、或以及位傳送等）和數(shù)據(jù)傳輸?shù)取？刂破魍ㄟ^(guò)控制指令的讀入、譯碼和執(zhí)行，從而對(duì)各功能部件進(jìn)行定時(shí)和邏輯控制。本課件是可編輯的正常PPT課件（2）片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路80C51(增強(qiáng)型)內(nèi)置時(shí)鐘電路可外接最高頻率達(dá)33MHz晶振，產(chǎn)生系統(tǒng)工作脈沖時(shí)序。（3）4KBROM程序存儲(chǔ)器80C51片內(nèi)有4KBFlashROM，用于存放用戶程序、原始數(shù)據(jù)或表格。（4）128B片內(nèi)RAM和SFR80C51片內(nèi)有128BRAM和128BSFR，它們是統(tǒng)一編址的，用戶能使用的RAM只有128個(gè)，用來(lái)存放讀寫數(shù)據(jù)、中間結(jié)果等用戶數(shù)據(jù)，SFR則用來(lái)存放控制指令數(shù)據(jù)。本課件是可編輯的正常PPT課件（5）2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器

80C51有兩個(gè)16位的可編程增計(jì)數(shù)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部定時(shí)或?qū)ν獠棵}沖計(jì)數(shù)功能，可控制程序中斷轉(zhuǎn)向。（6）64KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和64KB外部程序存儲(chǔ)器

80C51是采用哈佛結(jié)構(gòu)的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，具有最大尋址64KB數(shù)據(jù)和64KB程序存儲(chǔ)器空間的控制電路。（7）32個(gè)I/O線(4個(gè)6位并行I/O端口)

80C51共有4組8位I/O口(P0、P1、P2或P3)，提供對(duì)外的三總線傳輸。本課件是可編輯的正常PPT課件（8）一個(gè)可編程全雙工串行口

80C51內(nèi)置一個(gè)全雙工串行通信口，既可以用作異步通信收發(fā)器，也可以當(dāng)同步移位器使用。（9）5個(gè)中斷源、兩個(gè)優(yōu)先級(jí)嵌套中斷結(jié)構(gòu)

80C51有2個(gè)外部中斷源、2個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷源和一個(gè)串行中斷源，并具有2級(jí)的優(yōu)先級(jí)別選擇。

此外，80C51還具有低功耗模式，由兩種軟件可選擇的低功耗節(jié)電工作模式。在空閑模式下，凍結(jié)CPU而RAM定時(shí)器、串行口和中斷系統(tǒng)維持其功能。掉電模式下，保存RAM數(shù)據(jù)，時(shí)鐘振蕩停止，同時(shí)停止芯片內(nèi)其他功能。本課件是可編輯的正常PPT課件2.389C51的引腳功能

先了解引腳，牢記各引腳功能。AT89S51與各種8051芯片的引腳兼容。目前多采用40只引腳雙列直插，如圖2-2。此外，還有44引腳的PLCC和TQFP封裝方式的芯片。

引腳按其功能可分為如下3類：（1）電源及時(shí)鐘引腳—VCC、VSS；XTAL1、XTAL2。（2）控制引腳—PSEN*、ALE/PROG*、EA*/VPP、RST（RESET）（3）I/O口引腳——P0、P1、P2、P3，為4個(gè)8位I/O口本課件是可編輯的正常PPT課件2.389C51的引腳功能

單片機(jī)應(yīng)用是軟硬件結(jié)合的設(shè)計(jì)，首先應(yīng)當(dāng)熟悉各引腳的功能。80C51單片機(jī)主要有兩種封裝形式：40引腳的雙列DIP(DualIn-linePackage)封裝和44引腳的方PLCC(PlasticLeadedChipCarrier)封裝。這兩種封裝的引腳配置如圖2-2所示。其中，44腳PLCC封裝中比DIP封裝多出的4只引腳沒有使用。

本課件是可編輯的正常PPT課件

(a)DIP封裝

(b)PLCC封裝圖2-280C51單片機(jī)引腳配置本課件是可編輯的正常PPT課件

引腳按其功能可分為如下3類：（1）電源及時(shí)鐘引腳—VCC、VSS；XTAL1、XTAL2。（2）控制引腳—PSEN*、ALE/PROG*、EA*/VPP、RST（RESET）（3）I/O口引腳——P0、P1、P2、P3，為4個(gè)8位I/O口本課件是可編輯的正常PPT課件2.2.1電源及時(shí)鐘引腳1．電源引腳（1）VCC（40腳）：+5V電源。（2）VSS（20腳）：數(shù)字地。圖2-2AT89S51雙列直插封裝方式的引腳本課件是可編輯的正常PPT課件2．時(shí)鐘引腳

（1）XTAL1（19腳）：片內(nèi)振蕩器反相放大器和時(shí)鐘發(fā)生器電路輸入端。用片內(nèi)振蕩器時(shí)，該腳接外部石英晶體和微調(diào)電容。外接時(shí)鐘源時(shí)，該腳接來(lái)自外部時(shí)鐘振蕩器的信號(hào)。

（2）XTAL2（18腳）：片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。當(dāng)使用片內(nèi)振蕩器，該腳接外部石英晶體和微調(diào)電容。當(dāng)使用外部時(shí)鐘源時(shí)，本腳懸空。2.2.2控制引腳（1）RST(RESET，9腳)

復(fù)位信號(hào)輸入，在引腳加上持續(xù)時(shí)間大于2個(gè)機(jī)器周期的高電平，可使單片機(jī)復(fù)位。正常工作，此腳電平應(yīng)≤0.5V。本課件是可編輯的正常PPT課件

當(dāng)看門狗溢出時(shí)，該腳將輸出96個(gè)時(shí)鐘振蕩周期的高電平。（2）EA*/VPP(EnableAddress/VoltagePulseofPrograming，31腳)EA*：第一功能：外部程序存儲(chǔ)器訪問(wèn)允許控制端。EA*=1，在PC值≤0FFFH（不超出片內(nèi)4KBFlash存儲(chǔ)器地址范圍）時(shí)，單片機(jī)讀片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器（4KB）中的程序，但PC值>0FFFH（超出片內(nèi)4KBFlash地址范圍）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向讀取片外60KB（1000H-FFFFH）程序存儲(chǔ)器空間中的程序。EA*=0，只讀取片外程序存儲(chǔ)器中內(nèi)容，讀取地址范圍為0000H～FFFFH，片內(nèi)的4KBFlash程序存儲(chǔ)器不起作用。本課件是可編輯的正常PPT課件VPP：引腳第二功能，對(duì)片內(nèi)Flash編程，接編程電壓。（3）ALE/PROG*（AddressLatchEnable/PROGramming，30腳）ALE：為CPU訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器提供地址鎖存控制信號(hào)，將低8位地址鎖存在片外的地址鎖存器中。此外，單片機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，ALE端一直有正脈沖信號(hào)輸出，此頻率為fosc的1/6。該信號(hào)可作外部定時(shí)或觸發(fā)信號(hào)使用。

注意:每當(dāng)AT89S51訪問(wèn)外部RAM或I/O時(shí)，要丟失一個(gè)ALE脈沖,所以ALE引腳的輸出信號(hào)頻率并不是準(zhǔn)確的1/6

fosc。本課件是可編輯的正常PPT課件

如不需要ALE端輸出脈沖信號(hào)，可將特殊功能寄存器AUXR（地址8EH，本章后面介紹）的第0位（ALE禁止位）置1，來(lái)禁止ALE操作，但在執(zhí)行訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器操作時(shí)，ALE仍然有效，即ALE禁止位不影響對(duì)單片機(jī)對(duì)外部存儲(chǔ)器的訪問(wèn)。PROG*：引腳第二功能，對(duì)片內(nèi)Flash編程，加編程脈沖輸入。本課件是可編輯的正常PPT課件（4）PSEN*

（ProgramStrobeENable，29腳）

片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)，低有效。2.2.3并行I/O口引腳（1）P0口：P0.7~P0.0腳，8位，漏極開路的雙向I/O口

當(dāng)外擴(kuò)存儲(chǔ)器及I/O接口芯片時(shí)，P0口作為低8位地址總線及數(shù)據(jù)總線的分時(shí)復(fù)用端口。P0口也可作通用的I/O口用，需加上拉電阻，這時(shí)為準(zhǔn)雙向口。如作輸入，應(yīng)先向端口寫1?？沈?qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。（2）P1口：P1.7~P1.0腳，8位，準(zhǔn)雙向I/O口，內(nèi)有上拉電阻。

準(zhǔn)雙向I/O口，作通用I/O輸入時(shí)，應(yīng)先向端口鎖存器寫1,本課件是可編輯的正常PPT課件P1口可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。P1.5/MOSI、P1.6/MISO和P1.7/SCK也可用于對(duì)片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器串行編程和校驗(yàn)，分別是串行數(shù)據(jù)輸入、輸出和移位脈沖引腳。（3）P2口：P2.7~P2.0腳，8位，準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。

當(dāng)AT89S51擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器及I/O口時(shí)，P2口作為高8位地址總線輸出高8位地址。P2口也可作普通I/O使用。當(dāng)作通用I/O輸入時(shí)，應(yīng)先向端口輸出鎖存器寫1?？沈?qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。本課件是可編輯的正常PPT課件（4）P3口：P3.7~P3.0腳，8位，準(zhǔn)雙向I/O口，具有內(nèi)部上拉電阻。

可作為通用的I/O口使用。作為通用I/O輸入，應(yīng)先向端口輸出鎖存器寫入1?？沈?qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。P3口還可提供第二功能。第二功能定義如表2-1，應(yīng)熟記。

綜上所述，P0口作為總線口時(shí)，為雙向口，作通用I/O用時(shí)，為準(zhǔn)雙向口，需加上拉電阻。P1、P2、P3口均為準(zhǔn)雙向口。本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件注意：準(zhǔn)雙向口與雙向口的差別。準(zhǔn)雙向口僅有兩個(gè)狀態(tài)。而P0口作為總線使用，口線內(nèi)無(wú)上拉電阻，處于高阻“懸浮”態(tài)。故為雙向三態(tài)I/O口。為什么P0口要有高阻“懸浮”態(tài)？因?yàn)镻0口作為數(shù)據(jù)總線用時(shí)，多個(gè)數(shù)據(jù)源都掛在數(shù)據(jù)總線上，當(dāng)P0口不需要讀寫其他數(shù)據(jù)源時(shí)，需要與數(shù)據(jù)總線高阻“懸浮”隔離。準(zhǔn)雙向I/O口則無(wú)高阻“懸浮”態(tài)。另外，準(zhǔn)雙向口作通用I/O輸入使用時(shí)，需先向該口先寫入“1”。準(zhǔn)雙向口與雙向口的差別，學(xué)習(xí)2.5節(jié)的P0~P3口內(nèi)部結(jié)構(gòu)后，會(huì)有更深入了解。

本課件是可編輯的正常PPT課件2.480C51單片機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)80C51單片機(jī)是哈佛結(jié)構(gòu)的單片機(jī)，程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器有獨(dú)立的尋址空間、控制信號(hào)和功能。從邏輯上看，80C51劃分為3個(gè)存儲(chǔ)器地址空間：64KB程序存儲(chǔ)器地址空間(片內(nèi)、片外統(tǒng)一編址)，256B的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間和64KB的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間。從物理地址空間看，80C51有5個(gè)存儲(chǔ)器地址空間：4KB片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、60KB片外程序存儲(chǔ)器（不使用片內(nèi)ROM時(shí)可達(dá)64KB）、64kB片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和I/O接口、128B片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、128B特殊功能寄存器。80C51單片機(jī)的存儲(chǔ)器配置如圖2-3所示。下面分別敘述各存儲(chǔ)器的配置特點(diǎn)。本課件是可編輯的正常PPT課件圖2-380C51存儲(chǔ)器的配置本課件是可編輯的正常PPT課件1．程序存儲(chǔ)器

程序存儲(chǔ)器用來(lái)存放編程好的固定程序和表格常數(shù)，其以16位程序計(jì)數(shù)器PC作下一條指令的地址指針，通過(guò)地址總線，可尋址地址空間64KB。在程序存儲(chǔ)器空間應(yīng)用中有以下說(shuō)明。（1）80C51單片機(jī)中，片內(nèi)集成有4KB的Flash存儲(chǔ)器（AT89S52則為8KB；AT89C55片內(nèi)20KB），片外可外擴(kuò)至64KB。64KB程序存儲(chǔ)器的地址空間是統(tǒng)一的。是否使用片內(nèi)4KBFlashROM，取決于引腳的連接方式。本課件是可編輯的正常PPT課件①在正常運(yùn)行時(shí)，應(yīng)把引腳接+5V電源，使程序從片內(nèi)ROM開始執(zhí)行。當(dāng)PC值超出4K時(shí)，會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)向外部程序存儲(chǔ)器空間。因此，外部程序存儲(chǔ)器地址空間為1000H～FFFFH。②若直接將接地（如調(diào)試程序時(shí)），單片機(jī)系統(tǒng)根據(jù)PC指針從0000H～FFFFH空間變化，只從外部程序存儲(chǔ)器中取指、譯碼并執(zhí)行，此時(shí)80C51單片機(jī)將忽略片內(nèi)0000H~FFFH的4KBFlash存儲(chǔ)器中的程序代碼。本課件是可編輯的正常PPT課件（2）80C51單片機(jī)程序存儲(chǔ)器的低地址單元被固定用于5個(gè)中斷源（80C52為6個(gè)）的中斷服務(wù)程序的入口地址（中斷向量），5個(gè)中斷源對(duì)應(yīng)的中斷向量如表2-2所示（表中最后一列是80C52定時(shí)器T2的中斷向量）。由于每個(gè)中斷服務(wù)程序只占8個(gè)字節(jié)單元，所以一般中斷向量處存放一條絕對(duì)跳轉(zhuǎn)指令，實(shí)際中斷服務(wù)程序在轉(zhuǎn)移地址處存放。本課件是可編輯的正常PPT課件（3）從物理角度看，PC在80C51的內(nèi)部是獨(dú)立的。PC始終存放CPU下一條要執(zhí)行的指令地址(程序存儲(chǔ)器地址)，由于它是一個(gè)16位的寄存器，因此80C51單片機(jī)的尋址范圍為0～65535(64KB)。執(zhí)行指令時(shí)，PC內(nèi)容的低8位經(jīng)P0口輸出，高8位經(jīng)P2口輸出。復(fù)位后程序計(jì)數(shù)器PC內(nèi)容為0000H，因此系統(tǒng)從0000H單元開始取指執(zhí)行，這是系統(tǒng)執(zhí)行程序的起始地址，通常在該單元中存放一條跳轉(zhuǎn)指令，使程序跳轉(zhuǎn)到用戶程序存放地址。本課件是可編輯的正常PPT課件2．?dāng)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器80C51單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分為片內(nèi)和片外兩個(gè)地址空間。片內(nèi)為128B（52子系列為256B），片外最多可擴(kuò)64KB。（1）片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器當(dāng)片內(nèi)128BRAM不夠用時(shí)，最多可擴(kuò)展64KB外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，地址范圍為0000H—0FFFFH，使用時(shí)注意，單片機(jī)I/O接口與片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器采用統(tǒng)一編址方式，即片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器連同I/O口一起總的擴(kuò)展容量是64KB，且采用相同控制線、指令和尋址空間。（2）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器圖2-4(a)所示是80C51單片機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的配置。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是最靈活的地址空間，它分成物理上獨(dú)立的且性質(zhì)不同的3個(gè)區(qū)。本課件是可編輯的正常PPT課件①00H～7FH(0～127)單元組成低128B地址空間的RAM區(qū)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器按功能分成3個(gè)部分：工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)、用戶RAM區(qū)，還包含堆棧區(qū)。工作寄存器區(qū)包括0區(qū)~3區(qū)4個(gè)通用工作寄存器區(qū)，占地址為00H～1FH的32個(gè)單元，每個(gè)區(qū)有8個(gè)工作寄存器，編號(hào)分別為R0～R7，各區(qū)中R0～R7地址如圖2-4(b)所示。4個(gè)工作寄存器區(qū)的切換可通過(guò)程序中改變程序狀態(tài)字特殊功能寄存器PSW的RS1和RS0的四種組合狀態(tài)實(shí)現(xiàn)。如表2-3所示。本課件是可編輯的正常PPT課件②80H~FFH的128B地址空間的SFR映射在片內(nèi)RAM區(qū)SFR實(shí)質(zhì)是各外圍部件的控制寄存器及狀態(tài)寄存器。由于SFR內(nèi)容較重要，下面將專設(shè)一小節(jié)詳細(xì)介紹。③8052/80C52單片機(jī)80H～FFH單元組成的高128B的數(shù)據(jù)RAM區(qū)8052/80C52單片機(jī)的片內(nèi)高128B的RAM與SFR是不同的物理空間，但是具有相同的字節(jié)地址（統(tǒng)一編址），C51訪問(wèn)這2個(gè)不同區(qū)域時(shí)，通過(guò)不同的關(guān)鍵字區(qū)分。本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件3．SFR

80C51單片機(jī)內(nèi)的累加器ACC、I/O口、定時(shí)器、串行口、中斷等各種控制寄存器和狀態(tài)寄存器都是以SFR的形式出現(xiàn)的，它們映射在內(nèi)部RAM80H～FFH地址空間，表2-5列出了SFR的助記標(biāo)識(shí)符、名稱及地址。其中字節(jié)地址可以被8整除的SFR均可位尋址。本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件（1）SFR分類SFR分為以下5類。①CPU專用寄存器：累加器A（E0H），寄存器B（F0H），程序狀態(tài)寄存器PSW（D0H），堆棧指針SP（81H），數(shù)據(jù)指針DPTR（82H、83H）。②并行接口：P0~P3（80H、90H、A0H、B0H）。③串行接口：串口控制寄存器SCON（98H），串口數(shù)據(jù)緩沖器SBUF（99H），電源控制寄存器PCON（87H）。④定時(shí)/計(jì)數(shù)器：方式寄存器TMOD（89H），控制寄存器TCON（88H），初值寄存器TH0（8CH）和TL0（8AH）、TH1（8DH）TL1（8BH）。定時(shí)/計(jì)數(shù)器T2相關(guān)寄存器（僅52子系列有）：定時(shí)/計(jì)數(shù)器2控制寄存器T2CON（C8H），定時(shí)/計(jì)數(shù)器2自動(dòng)重裝寄存器RCAP2H（CBH）和RCAP2L（CAH），定時(shí)/計(jì)數(shù)器2初值寄存器TH2（CDH）和TL2（CCH）。⑤中斷系統(tǒng)：中斷允許寄存器IE（A8H），中斷優(yōu)先級(jí)寄存器IP（B8H）。本課件是可編輯的正常PPT課件（2）SFR介紹下面簡(jiǎn)單介紹部分SFR。1）累加器ACC累加器是最常用的SFR。大部分單操作數(shù)指令和多數(shù)雙操作數(shù)指令的一個(gè)操作數(shù)取自累加器。加、減、乘、除算術(shù)運(yùn)算指令的運(yùn)算結(jié)果都存放在累加器A中。2）B寄存器80C51單片機(jī)在乘法和除法指令中用到B寄存器。乘法指令的兩個(gè)操作數(shù)分別取自A和B，其結(jié)果高8位和低8位分別存放在B、A寄存器中。除法指令中，被除數(shù)取自A，除數(shù)取自B，商數(shù)存放于A，余數(shù)存放于B。在其他指令中，B寄存器可作為RAM中的一個(gè)單元來(lái)使用。本課件是可編輯的正常PPT課件3）PSWPSW包含了程序運(yùn)行狀態(tài)的各種信息，其各位的含義如表2-6所示。其中PSW.1未用，其他各位說(shuō)明如下。①CY(PSW.7)進(jìn)位標(biāo)志在布爾處理機(jī)中，C被認(rèn)為是位累加器。在執(zhí)行某些算術(shù)和邏輯指令時(shí)，可以被硬件或軟件置1或清0。如算術(shù)運(yùn)算中，若最高位有進(jìn)位或借位時(shí)CY=1，否則CY=0；②AC(PSW.6)輔助進(jìn)位標(biāo)志當(dāng)進(jìn)行加法或減法操作而產(chǎn)生由D3位向D4位（低4位數(shù)向高4位數(shù)）進(jìn)位或借位時(shí)，AC將被硬件置1，否則被清0。AC被用于十進(jìn)制調(diào)整，詳見DAA指令。③F0(PSW.5)標(biāo)志0用戶可定義的一個(gè)狀態(tài)標(biāo)記，可以用軟件來(lái)設(shè)置該位，例如用軟件測(cè)試F0以控制程序的流向。本課件是可編輯的正常PPT課件④RS1、RS0(PSW.4，PSW.3)寄存器區(qū)選擇控制位1和0四個(gè)通用寄存器組的選擇位，該兩位的四種組合狀態(tài)用來(lái)選擇工作寄存器區(qū)的0~3區(qū)?？梢杂密浖?lái)置1或清0。⑤OV(PSW.2)溢出標(biāo)志當(dāng)執(zhí)行算術(shù)指令時(shí)，由硬件置1或清0，以指示溢出狀態(tài)。當(dāng)帶符號(hào)數(shù)運(yùn)算結(jié)果超出-128~+127范圍時(shí)OV=1，否則OV=0。當(dāng)無(wú)符號(hào)數(shù)乘法結(jié)果超過(guò)255時(shí)，或當(dāng)無(wú)符號(hào)數(shù)除法的除數(shù)為0時(shí)OV=1。當(dāng)執(zhí)行加法時(shí)，若用C6‘表示D6位向D7位有進(jìn)位，用C7’表示D7向CY有進(jìn)位，則有OV=C6‘⊕C7’。即當(dāng)D6向D7有進(jìn)位而D7不向CY進(jìn)位時(shí)，或D6不向D7進(jìn)位而D7向CY有進(jìn)位時(shí)，溢出標(biāo)志OV置1。否則清0。同樣，在執(zhí)行減法指令時(shí)，若C6'和C7'表示D6有借位和D7有借位，溢出計(jì)算公式相同。本課件是可編輯的正常PPT課件⑥P(PSW.0)奇偶標(biāo)志奇偶校驗(yàn)標(biāo)志。每條指令執(zhí)行完，若A中“1”的個(gè)數(shù)為奇數(shù)時(shí)，P=1，否則P=0，即偶校驗(yàn)方式。此標(biāo)志位對(duì)串行通信中的數(shù)據(jù)傳輸有重要的意義。在串行通信中常用奇偶校驗(yàn)的辦法來(lái)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴Ｔ诎l(fā)送端可根據(jù)P的值對(duì)數(shù)據(jù)的奇偶位置1或清0。若通信協(xié)議中規(guī)定使用奇校驗(yàn)的辦法，則P=0時(shí)，應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)(假定由A取得)的奇偶位置1，否則就清0。本課件是可編輯的正常PPT課件4）棧指針SP棧指針SP指示堆棧頂部在內(nèi)部RAM中的位置。系統(tǒng)復(fù)位后，SP初始化為07H，使得堆棧事實(shí)上由08H單元開始。由于08H～lFH空間屬于工作寄存器區(qū)1～3，20H~2FH空間為位尋址區(qū)，而程序設(shè)計(jì)中常用到這些區(qū)，在具體使用時(shí)應(yīng)避開工作寄存器、位尋址區(qū)，一般設(shè)在2FH以后的單元，如工作寄存器和位尋址區(qū)未用，也可開辟為堆棧。堆棧是按先入后出、后入先出的原則進(jìn)行管理的一段存儲(chǔ)區(qū)域，主要作為子程序調(diào)用、中斷響應(yīng)、子程序返回(RET)和中斷返回(RETI)等操作時(shí)，保護(hù)斷點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)。本課件是可編輯的正常PPT課件①保護(hù)斷點(diǎn)預(yù)先把主程序的斷點(diǎn)（PC值）保存在堆棧中，為程序能夠正確返回。②現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)在子程序或者中斷服務(wù)程序入口處，將用到的寄存器單元的內(nèi)容壓入堆棧，以便程序退出前出棧。MCS-51單片機(jī)是一種滿遞增的堆棧，即執(zhí)行兩種操作：數(shù)據(jù)壓入（PUSH）堆棧時(shí)，SP先自動(dòng)加1，再壓入數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)彈出堆棧時(shí)，數(shù)據(jù)先出棧，SP再自動(dòng)減1。本課件是可編輯的正常PPT課件7）串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF串行數(shù)據(jù)緩沖器SBUF用于存放欲發(fā)送或已接收的數(shù)據(jù)，它實(shí)際上由兩個(gè)獨(dú)立的寄存器組成，一個(gè)是發(fā)送緩沖器，另一個(gè)是接收緩沖器。當(dāng)要發(fā)送的數(shù)據(jù)傳送到SBUF時(shí)，進(jìn)的是發(fā)送緩沖器。當(dāng)要從SBUF讀數(shù)據(jù)時(shí)，則取自接收緩沖器，取走的是剛接收到的數(shù)據(jù)。5）數(shù)據(jù)指針DPTR數(shù)據(jù)指針DPTR是一個(gè)16位特殊功能寄存器，高位字節(jié)寄存器用DPH表示，低位字節(jié)寄存器用DPL表示。DPTR既可以作為一個(gè)16位寄存器DPTR來(lái)處理，也可作為兩個(gè)獨(dú)立的8位寄存器DPH和DPL來(lái)處理。DPTR主要用來(lái)存放16位地址，以間址寄存器形式訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、I/O接口和程序存儲(chǔ)器。6）端口P0～P3專用寄存器P0、P1、P2和P3分別是I/O端口P0～P3的鎖存器。本課件是可編輯的正常PPT課件8）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器80C51系列中有兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1，各由兩個(gè)獨(dú)立的8位寄存器組成，共有4個(gè)獨(dú)立的寄存器：TH0、TL0、TH1、TL1。不能將T0、T1當(dāng)作一個(gè)16位寄存器來(lái)尋址。9）其他控制寄存器IP、IE、TMOD、TCON、SCON和PCON等SFR包含有中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行口和供電方式的控制和狀態(tài)位，這些寄存器將在有關(guān)章節(jié)中敘述。本課件是可編輯的正常PPT課件2.5單片機(jī)的時(shí)鐘和復(fù)位電路在單片機(jī)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中，對(duì)振蕩器、時(shí)鐘電路、CPU工作時(shí)序以及復(fù)位電路的了解是最基本的。可靠的時(shí)鐘電路和復(fù)位電路的設(shè)計(jì)能有效地保證單片機(jī)工作的穩(wěn)定。本課件是可編輯的正常PPT課件2.5.1時(shí)鐘電路時(shí)鐘電路主要用于產(chǎn)生80C51執(zhí)行指令時(shí)所必需的控制信號(hào)的各個(gè)節(jié)拍，單片機(jī)執(zhí)行指令是在統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖控制下一拍一拍地進(jìn)行的。時(shí)鐘電路發(fā)出的時(shí)序信號(hào)有兩類，一類用于對(duì)片內(nèi)定時(shí)器、中斷系統(tǒng)等各個(gè)功能部件控制；另一類用于對(duì)片外存儲(chǔ)器或I/O接口的控制。執(zhí)行指令時(shí)，CPU首先到程序存儲(chǔ)器中取指、譯碼并執(zhí)行，所有過(guò)程都是以時(shí)鐘控制信號(hào)為基準(zhǔn)。為保證各部件間的同步工作，單片機(jī)內(nèi)部電路需在唯一的時(shí)鐘信號(hào)下嚴(yán)格地按照時(shí)序工作。因此時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)很重要，時(shí)鐘頻率直接決定著80C51單片機(jī)的速度，設(shè)計(jì)質(zhì)量也影響單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性。本課件是可編輯的正常PPT課件1．內(nèi)部時(shí)鐘方式內(nèi)部時(shí)鐘方式是由單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘電路自身產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)，如圖2-5所示。利用單片機(jī)內(nèi)部的高增益反相放大器可構(gòu)成振蕩器，在反向放大器的輸入引腳XTAL1和輸出引腳XTAL2兩端外接晶振和微調(diào)電容，就構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器，其發(fā)出的脈沖直接送入內(nèi)部時(shí)鐘電路，電路兩端電容C1和C2對(duì)單片機(jī)頻率有微調(diào)作用，電容通常為30pF。晶振頻率通常選擇12MHz，在串口通信應(yīng)用中，為得到準(zhǔn)確的通信波特率，晶振頻率一般選擇11.0592MHz。為了減少寄生電容，保證振蕩器穩(wěn)定工作，晶振和電容安裝時(shí)，應(yīng)盡量靠近單片機(jī)芯片。圖2-5內(nèi)部時(shí)鐘電路本課件是可編輯的正常PPT課件圖2-6外部時(shí)鐘電路2．外部時(shí)鐘方式外部時(shí)鐘方式是由外部振蕩器產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)送給單片機(jī)，如圖2-6所示。在多片80C51同時(shí)工作，需要多片單片機(jī)之間保持時(shí)鐘同步時(shí)，需要共同的外部時(shí)鐘時(shí)使用。因內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的信號(hào)取自反相器的輸入端，80C51采用外部時(shí)鐘源時(shí)，外接時(shí)鐘源直接接到XTAL1端，XTAL2端懸空。本課件是可編輯的正常PPT課件3．時(shí)鐘信號(hào)的輸出當(dāng)需要為外部其它芯片提供時(shí)鐘時(shí)，可先使用內(nèi)部時(shí)鐘方式產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，再通過(guò)XTAL1或XTAL2提供時(shí)鐘信號(hào)輸出，此時(shí)需外部擴(kuò)充電路增加驅(qū)動(dòng)能力。常用的輸出形式有2種，如圖2-7（a）和（b）所示。圖2-7時(shí)鐘信號(hào)的輸出本課件是可編輯的正常PPT課件1．振蕩周期振蕩周期是單片機(jī)時(shí)鐘控制信號(hào)的基本時(shí)間單位，指為單片機(jī)提供時(shí)鐘信號(hào)的振蕩源的周期。若晶體振蕩頻率為fosc，則振蕩周期Tosc=1/fosc。如外接晶振12MHz時(shí)，振蕩周期＝1/12MHz＝1/12μs＝0.0833μs。2．狀態(tài)周期又稱S周期，是振蕩源信號(hào)經(jīng)二分頻后形成的周期脈沖信號(hào)，是振蕩周期兩倍。如外接晶振12MHz時(shí)，狀態(tài)周期＝1/6μs＝0.167μs2.5.2指令時(shí)序80C51單片機(jī)執(zhí)行指令時(shí)，各條指令可分解為若干基本微操作，這些微操作所對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)，在時(shí)間上有嚴(yán)格的先后次序，稱作單片機(jī)指令時(shí)序，如圖2-8所示，描述單片機(jī)執(zhí)行指令快慢程度的時(shí)間單位主要有振蕩周期、狀態(tài)周期、機(jī)器周期和指令周期4種。本課件是可編輯的正常PPT課件3．機(jī)器周期通常將單片機(jī)完成一個(gè)基本操作所需的時(shí)間稱為機(jī)器周期，每個(gè)機(jī)器周期可完成取指令、讀或?qū)憯?shù)據(jù)等基本操作。1個(gè)機(jī)器周期固定為12個(gè)振蕩周期。如外接晶振12MHz時(shí)，機(jī)器周期＝1μs。4．指令周期指令周期是指單片機(jī)執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間。80C51典型的指令周期是一個(gè)機(jī)器周期，一個(gè)機(jī)器周期由6個(gè)狀態(tài)(12個(gè)振蕩周期)組成。每個(gè)狀態(tài)又分成兩拍：P1和P2。所以，一個(gè)機(jī)器周期的12個(gè)振蕩周期依次表示為S1P1、S1P2、…、S6P1、S6P2。本課件是可編輯的正常PPT課件由圖2-8可知，ALE在每個(gè)機(jī)器周期中兩次有效：一次在S1P2與S2P1期間，另一次在S4P2與S5P1期間。單片機(jī)指令周期一般需要含有1個(gè)、2個(gè)或者4個(gè)機(jī)器周期；其中大多數(shù)單字節(jié)指令和雙字節(jié)指令，取出指令立即執(zhí)行，需一個(gè)機(jī)器周期。三字節(jié)指令和部分雙字節(jié)指令都是雙機(jī)器周期，而乘、除法指令需要占用4個(gè)機(jī)器周期。所以，外接晶振12MHz時(shí)，指令周期＝1～4μs。本課件是可編輯的正常PPT課件1．復(fù)位過(guò)程復(fù)位信號(hào)如圖2-9所示，復(fù)位期間不產(chǎn)生ALE及信號(hào)，ALE及被配置為輸入狀態(tài)，即ALE=1和=1。直至RST端電平變低，結(jié)束復(fù)位。復(fù)位后，各內(nèi)部寄存器狀態(tài)如表2-7所示，PC=0000H，SP為07H，P0～P3口的內(nèi)容均為0FFH，其他SFR有效位均為0，復(fù)位操作不影響RAM的狀態(tài)，內(nèi)部RAM不斷電(上電復(fù)位除外，上電時(shí)RAM內(nèi)容不確定)，其中數(shù)據(jù)信息不丟失。當(dāng)RST引腳返回低電平后，CPU從0地址開始執(zhí)行程序。2.5.3復(fù)位電路復(fù)位是單片機(jī)片內(nèi)寄存器的初始化過(guò)程。只要給RST引腳保持至少兩個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩器周期)的高電平，80C51單片機(jī)將實(shí)現(xiàn)復(fù)位。本課件是可編輯的正常PPT課件圖2-980C51復(fù)位信號(hào)本課件是可編輯的正常PPT課件2．復(fù)位電路80C51單片機(jī)的復(fù)位是由外部復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)的，在復(fù)位電路設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮兼顧上電復(fù)位和人工按鍵復(fù)位功能。圖2-10給出了80C51單片機(jī)常用于實(shí)際應(yīng)用中的RC外部復(fù)位電路。除了這些復(fù)位電路，還有一些電路設(shè)計(jì)會(huì)采用專用的電壓監(jiān)控和復(fù)位芯片來(lái)構(gòu)成復(fù)位電路。(a)上電復(fù)位(b)按鍵脈沖復(fù)位(c)按鍵電平復(fù)位本課件是可編輯的正常PPT課件（1）上電自動(dòng)復(fù)位電路原理單片機(jī)上電后，+5V電源（VCC）通過(guò)電容C和電阻R回路，給電容C充電，并加在RST引腳一個(gè)短暫的高電平復(fù)位信號(hào)，隨著充電進(jìn)行，復(fù)位信號(hào)逐漸降低，此復(fù)位信號(hào)高電平持續(xù)時(shí)間取決于電容C的充電時(shí)間，即充電時(shí)間越長(zhǎng)，復(fù)位時(shí)間越長(zhǎng)。增大電容或者增大電阻都可以增加復(fù)位時(shí)間。（2）人工按鍵復(fù)位電路原理按壓按鍵后，接通了+5V電源（VCC），通過(guò)兩個(gè)電阻的分壓回路，RST端分壓后產(chǎn)生高電平信號(hào)，按鍵按下的時(shí)間決定了復(fù)位時(shí)間。當(dāng)時(shí)鐘頻率選用6MHz時(shí)，電容C的典型取值為22uF，兩個(gè)電阻R1和R2的典型值分別為220Ω和1kΩ。本課件是可編輯的正常PPT課件2.6單片機(jī)的低功耗節(jié)電方式CHMOS型單片機(jī)屬于低功耗器件，具有空閑模式和掉電模式2種節(jié)電模式，80C51單片機(jī)正常工作時(shí)電流是11~20mA，空閑模式電流是1.7~5mA，掉電模式電流為5~50μA。表2-8列出了單片機(jī)的3種工作模式下消耗電流情況。

低功耗節(jié)電原則是：讓運(yùn)行模式比空閑、掉電模式占用時(shí)間大大減少，從而減少消耗的能量，主要通過(guò)以下方法實(shí)現(xiàn)：（1）在開機(jī)狀態(tài)下，靠中斷喚醒CPU，在短暫的時(shí)間內(nèi)工作在運(yùn)行模式，處理相應(yīng)的事件，然后進(jìn)入空閑(或掉電)模式；（2）在關(guān)機(jī)狀態(tài)下，完全進(jìn)入掉電模式。本課件是可編輯的正常PPT課件

80C51單片機(jī)的空閑模式和掉電模式都是通過(guò)對(duì)特殊功能寄存器PCON中相關(guān)的位進(jìn)行控制的，PCON各位定義如表2-9所示。其中，IDL為空閑控制位，IDL=1，單片機(jī)進(jìn)入空閑模式；PD為掉電控制位，PD=1，單片機(jī)進(jìn)入掉電模式。本課件是可編輯的正常PPT課件2.6.1空閑模式設(shè)計(jì)1．進(jìn)入空閑模式80C51單片機(jī)執(zhí)行如下指令使IDL=1，進(jìn)入空閑模式。PCON=0x01;//IDL空閑控制位置1通過(guò)程序設(shè)計(jì)使待機(jī)方式位PCON.0或IDL置1時(shí)，單片機(jī)進(jìn)入空閑模式。此時(shí)，CPU處于休眠狀態(tài)，而片內(nèi)其時(shí)鐘電路、中斷、串口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器等都保持工作狀態(tài)，片內(nèi)RAM和所有SFR內(nèi)容保持不變，由于CPU耗電占單片機(jī)耗電的80%~90%，因此大大降低了系統(tǒng)的功耗。本課件是可編輯的正常PPT課件2．退出空閑模式中斷或硬件復(fù)位2種方法都可以終止空閑模式。在空閑模式下，中斷系統(tǒng)仍在工作，當(dāng)中斷請(qǐng)求被響應(yīng)后，硬件使得IDL=0，從而退出空閑模式，進(jìn)入中斷服務(wù)程序。在空閑模式時(shí)，硬件復(fù)位，各個(gè)SFR恢復(fù)默認(rèn)狀態(tài)，PCON=0，IDL=0，退出空閑模式。為了防止休眠被復(fù)位終止時(shí)對(duì)端口引腳意外寫入的可能性，在生成待機(jī)模式的指令后不應(yīng)緊跟對(duì)端口引腳的寫指令。本課件是可編輯的正常PPT課件2.6.2掉電方式設(shè)計(jì)1．進(jìn)入掉電模式設(shè)置掉電模式的指令如下：PCON=0x02;//掉電方式位PD或PCON.1置1單片機(jī)發(fā)生掉電時(shí)，振蕩器停止工作，內(nèi)部所有功能部件均停止工作，但片內(nèi)RAM和SFR內(nèi)容保持不變，有關(guān)端口的輸出狀態(tài)被保存在對(duì)應(yīng)的SFR中。2．退出掉電模式退出掉電模式的方法有外部中斷喚醒或者硬件復(fù)位。區(qū)別在于：使用外部中斷喚醒單片機(jī)時(shí)，程序從斷點(diǎn)處繼續(xù)運(yùn)行，而使用硬件復(fù)位喚醒單片機(jī)時(shí)，程序從0000H處開始執(zhí)行。本課件是可編輯的正常PPT課件習(xí)題2一、填空題1．ALE引腳的作用是____________。2．當(dāng)單片機(jī)晶振頻率為6MHz時(shí)，ALE的頻率為_________。3．在單片機(jī)既具有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，又有外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，其引腳應(yīng)接___電平。4．當(dāng)MCS-51引腳ALE信號(hào)有效時(shí)，表示在P0口穩(wěn)定地送出了________地址。5．80C51復(fù)位后，PC=0H。若希望從片內(nèi)存儲(chǔ)器開始執(zhí)行，腳應(yīng)接_______電平。6．MCS-51單片機(jī)是采用_________電平復(fù)位。7．MCS-51讀片外ROM時(shí)使用的控制信號(hào)是_________。8．MCS-51單片機(jī)有___字節(jié)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間。9．MCS-51單片機(jī)最大可擴(kuò)展___字節(jié)的ROM。10．MCS-51單片機(jī)有___字節(jié)外部I/O空間。本課件是可編輯的正常PPT課件11．8031的片內(nèi)ROM是____KB，80C52的片內(nèi)ROM是____KB。12．8051片內(nèi)有128B的RAM，可分為四個(gè)區(qū)，20H-2FH為____區(qū)。13．片內(nèi)RAM字節(jié)地址21H單元中D0位的位地址為____。14．8031的PSW中RS1=1、RS0=1，工作寄存器R0-R7的地址為____。15．在MCS－51中，PC和DPTR都用于提供地址，但PC是為訪問(wèn)程序存儲(chǔ)器提供地址，而DPTR是為訪問(wèn)____存儲(chǔ)器提供地址。16．若累加器A中的數(shù)據(jù)為01110010B，則PSW中的P=_________。17．通過(guò)堆棧操作實(shí)現(xiàn)子程序調(diào)用時(shí)，首先要把____的內(nèi)容入棧，以進(jìn)行斷點(diǎn)保護(hù)。調(diào)用子程序返回指令時(shí)，再進(jìn)行出棧保護(hù)，把保護(hù)的斷點(diǎn)送回到____，先彈出的是原來(lái)____中的內(nèi)容。18．80C51上電復(fù)位后，SP的初值為____，PC初值為____，PSW的初值為____。19．80C51內(nèi)部SFR的P0字節(jié)地址為____。20．若要對(duì)80C51復(fù)位，RST端應(yīng)保持高電位____個(gè)振蕩周期。本課件是可編輯的正常PPT課件二、簡(jiǎn)答題1．MCS-51單片機(jī)DIP封裝有40條引腳，簡(jiǎn)述各引腳的功能。2．說(shuō)明MCS-51單片機(jī)位尋址區(qū)的字節(jié)地址范圍、位地址范圍。3．MCS-51單片機(jī)有幾組工作寄存器區(qū)？如何設(shè)置當(dāng)前工作寄存器區(qū)？4．MCS-51單片機(jī)片內(nèi)RAM字節(jié)地址范圍是多少？5．MCS-51單片機(jī)SFR中的P0、P1、P2、P3、ACC字節(jié)地址是多少？各自的位地址范圍是多少？本課件是可編輯的正常PPT課件6．MCS-51單片機(jī)位尋址空間有哪些。7．51單片機(jī)系統(tǒng)的外接晶振為12MHz，試計(jì)算系統(tǒng)的振蕩周期、狀態(tài)周期、機(jī)器周期。8．簡(jiǎn)述MCS-51單片機(jī)五個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)空間。9．MCS-51系列單片機(jī)的8051和8052單片機(jī)片內(nèi)分別集成了哪些功能部件？10．簡(jiǎn)述80C51單片機(jī)有哪兩種低功耗節(jié)電模式？說(shuō)明兩種低功耗節(jié)電模式的異同。本課件是可編輯的正常PPT課件第3章

C51語(yǔ)言編程基礎(chǔ)

本課件是可編輯的正常PPT課件3.1C51編程語(yǔ)言簡(jiǎn)介3.2C51語(yǔ)言的數(shù)據(jù)類型3.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類型3.4C51的運(yùn)算量3.4.1常量3.4.2變量3.5數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式3.6C51語(yǔ)言絕對(duì)地址的訪問(wèn)3.7C51語(yǔ)言的函數(shù)3.7.1函數(shù)的分類3.7.2函數(shù)的調(diào)用與聲明3.7.3函數(shù)的嵌套與遞歸3.7.4宏定義、文件包含及庫(kù)函數(shù)3.8C51語(yǔ)言的運(yùn)算符本課件是可編輯的正常PPT課件3.9C51語(yǔ)言語(yǔ)句及程序結(jié)構(gòu)3.9.1表達(dá)式語(yǔ)句3.9.2復(fù)合語(yǔ)句3.9.3C51語(yǔ)言程序基本結(jié)構(gòu)3.10C51語(yǔ)言構(gòu)造數(shù)據(jù)類型3.10.1C51語(yǔ)言的數(shù)組3.10.2C51語(yǔ)言的指針3.10.3C51語(yǔ)言結(jié)構(gòu)3.10.4聯(lián)合3.10.5枚舉本課件是可編輯的正常PPT課件3.1C51編程語(yǔ)言簡(jiǎn)介C51語(yǔ)言是8051單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)中實(shí)用的高級(jí)編程語(yǔ)言，是在標(biāo)準(zhǔn)C基礎(chǔ)上針對(duì)8051硬件特點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)展，并向8051上移植，與8051匯編語(yǔ)言相比，C51語(yǔ)言在可讀性、可維護(hù)性上有明顯優(yōu)勢(shì)，易學(xué)易用；便于模塊化開發(fā)與資源共享，可移植性好，生成的代碼效率高，采用較好的C51語(yǔ)言編譯系統(tǒng)，編譯代碼效率可達(dá)匯編語(yǔ)言的90%。本課件是可編輯的正常PPT課件1．C51語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言的比較在MCS-51單片機(jī)程序編寫中，用C51語(yǔ)言與用匯編語(yǔ)言是不同的。匯編語(yǔ)言編寫時(shí)需要考慮單片機(jī)存儲(chǔ)器具體結(jié)構(gòu)，熟悉其片內(nèi)RAM與SFR的使用，并用物理地址處理端口數(shù)據(jù)。用C51語(yǔ)言不必像匯編語(yǔ)言那樣具體分配存儲(chǔ)器資源和處理端口數(shù)據(jù)，但對(duì)數(shù)據(jù)類型與變量的定義，必須要與單片機(jī)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，否則編譯器不能正確地映射定位。2．C51語(yǔ)言與標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言的區(qū)別C51語(yǔ)言與標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言程序主要區(qū)別是：C51語(yǔ)言程序需根據(jù)MCS-51單片機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)及內(nèi)部功能資源定義數(shù)據(jù)類型和變量，而標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言程序不需要考慮硬件相關(guān)的問(wèn)題；C51語(yǔ)言的數(shù)據(jù)類型、變量存儲(chǔ)模式、輸入輸出處理、函數(shù)等方面與標(biāo)準(zhǔn)的C語(yǔ)言有較大區(qū)別。其它的語(yǔ)法規(guī)則、程序結(jié)構(gòu)及程序設(shè)計(jì)方法等與標(biāo)準(zhǔn)的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)相同。本課件是可編輯的正常PPT課件C51語(yǔ)言基本語(yǔ)法、數(shù)據(jù)運(yùn)算操作、程序控制語(yǔ)句以及函數(shù)的使用與標(biāo)準(zhǔn)C無(wú)明顯差別，但正因?yàn)镃51語(yǔ)言在標(biāo)準(zhǔn)C的基礎(chǔ)上進(jìn)行適合8051內(nèi)核單片機(jī)硬件的擴(kuò)展，所以有如下差別。（1）C51語(yǔ)言的庫(kù)函數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言不同。標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言定義庫(kù)函數(shù)按通用微型計(jì)算機(jī)定義，C51庫(kù)函數(shù)是按MCS-51單片機(jī)硬件定義的，故C51語(yǔ)言剔除了標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言中不適合于嵌入式控制器系統(tǒng)的庫(kù)函數(shù)，如字符屏幕和圖形函數(shù)。（2）C51語(yǔ)言數(shù)據(jù)類型與標(biāo)準(zhǔn)C數(shù)據(jù)類型有所不同，C51語(yǔ)言在標(biāo)準(zhǔn)C的基礎(chǔ)上增加了針對(duì)MCS-51單片機(jī)特有的4種數(shù)據(jù)類型。（3）C51語(yǔ)言變量存儲(chǔ)模式與標(biāo)準(zhǔn)C中變量存儲(chǔ)模式不同，其存儲(chǔ)模式是與MCS-51單片機(jī)的存儲(chǔ)器緊密相關(guān)。本課件是可編輯的正常PPT課件（4）C51語(yǔ)言與標(biāo)準(zhǔn)C的輸入/輸出處理不同，C51語(yǔ)言通過(guò)MCS-51串行口完成輸入輸出，執(zhí)行前必須要對(duì)串行口進(jìn)行初始化。（5）C51語(yǔ)言與標(biāo)準(zhǔn)C在函數(shù)使用中有區(qū)別，C51語(yǔ)言有專門的中斷函數(shù)。

（6）C51語(yǔ)言有頭文件。C51語(yǔ)言通過(guò)頭文件把MCS-51單片機(jī)內(nèi)部的外設(shè)硬件資源（如定時(shí)器、中斷、I/O等）相應(yīng)的特殊功能寄存器包含進(jìn)來(lái)。（7）C51語(yǔ)言程序結(jié)構(gòu)與標(biāo)準(zhǔn)C的有一點(diǎn)不同。鑒于MCS-51單片機(jī)有限的硬件資源，編譯系統(tǒng)不允許太多的程序嵌套，也不支持C語(yǔ)言中的的遞歸特性。本課件是可編輯的正常PPT課件3.2C51語(yǔ)言的數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)是CPU操作的對(duì)象，是有一定格式的數(shù)字或數(shù)值，其格式稱為數(shù)據(jù)類型。1．?dāng)?shù)據(jù)類型C51語(yǔ)言支持的數(shù)據(jù)類型分為基本數(shù)據(jù)類型和組合數(shù)據(jù)類型，基本數(shù)據(jù)類型見表3-1所示。由于char型與short型相同，float型與double型相同，只列出其中一種；C51語(yǔ)言專門針對(duì)MCS-51單片機(jī)的特殊功能寄存器型和位類型，擴(kuò)展了4種數(shù)據(jù)類型，不能使用指針來(lái)對(duì)它們存取。組合型數(shù)據(jù)類型包括數(shù)組類型、指針類型、結(jié)構(gòu)類型、聯(lián)合類型等較復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型。本課件是可編輯的正常PPT課件表3-1C51語(yǔ)言支持的基本數(shù)據(jù)類型（1）本課件是可編輯的正常PPT課件表3-1C51語(yǔ)言支持的基本數(shù)據(jù)類型（2）本課件是可編輯的正常PPT課件2．對(duì)C51語(yǔ)言基本數(shù)據(jù)類型的說(shuō)明下面對(duì)基本類型進(jìn)行說(shuō)明。（1）char（字符型）char（字符型）有signedchar和unsignedchar2種，默認(rèn)為signedchar。用于存放一個(gè)單字節(jié)的數(shù)據(jù)。其中signedchar，它用于定義帶符號(hào)字節(jié)數(shù)據(jù)，用補(bǔ)碼表示；unsignedchar，用于存放一個(gè)字節(jié)的無(wú)符號(hào)數(shù)或存放西文字符，用ASCII碼存放。（2）int（整型）int（整型）有signedint和unsignedint2種。默認(rèn)為signedint。用于存放一個(gè)雙字節(jié)數(shù)據(jù)。signedint用于存放兩字節(jié)帶符號(hào)數(shù)，補(bǔ)碼表示。unsignedint用于存放兩字節(jié)無(wú)符號(hào)數(shù)。本課件是可編輯的正常PPT課件（3）long（長(zhǎng)整型）long（長(zhǎng)整型）有signedlong和unsignedlong2種。默認(rèn)為signedlong。用于存放一個(gè)四字節(jié)數(shù)據(jù)。signedlong用于存放四字節(jié)帶符號(hào)數(shù)，補(bǔ)碼表示。unsignedlong，用于存放四字節(jié)無(wú)符號(hào)數(shù)。（4）float（浮點(diǎn)型）float型長(zhǎng)度四個(gè)字節(jié)，格式符合IEEE-754標(biāo)準(zhǔn)的單精度浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)，包含指數(shù)和尾數(shù)兩部分，最高位為符號(hào)位，“1”表示負(fù)數(shù)，“0”表示正數(shù)，其次的8位為階碼，最后的23位為尾數(shù)的有效數(shù)位，由于尾數(shù)的整數(shù)部分隱含為“1”，所以尾數(shù)的精度為24位。本課件是可編輯的正常PPT課件（5）*（指針型）指針型本身就是一個(gè)變量，在這個(gè)變量中存放的指向另一個(gè)數(shù)據(jù)的地址。（6）sfr及sfr16（特殊功能寄存器型）用于訪問(wèn)MCS-51單片機(jī)中的SFR數(shù)據(jù)，分sfr和sfr16兩種，其中sfr為字節(jié)型，可訪問(wèn)MCS-51內(nèi)部的所有特殊功能寄存器；sfr16為雙字節(jié)型，可訪問(wèn)MCS-51內(nèi)部?jī)蓚€(gè)字節(jié)的特殊功能寄存器。C51語(yǔ)言中對(duì)SFR訪問(wèn)必須先用sfr或sfr16聲明。本課件是可編輯的正常PPT課件【例3-1】舉例sfr及sfr16的應(yīng)用。sfrP0=0x80;定義了P0端口，其特殊功能寄存器地址為0x80；P0=0x0f;將P0高4位清零，第4位置高電平。sfr16DPTR=0x82；//定義片內(nèi)DPH及DPL組成的數(shù)據(jù)指針寄存器DPTR，其中DPL字節(jié)地址82H，DPH字節(jié)地址83H。DPTR=0x1200;//將DPTR指向片外RAM0x1200單元。本課件是可編輯的正常PPT課件上面的例子用到C51語(yǔ)言的注釋，關(guān)于注釋，有2種用法，說(shuō)明如下。①注釋語(yǔ)句方法1：//……..，兩個(gè)斜杠后面開始書寫注釋語(yǔ)句，只能注釋一行，換行需加“//”。②注釋語(yǔ)句方法2：/*……*/，斜杠與星號(hào)結(jié)合，中間可以為多行注釋，直到注釋的結(jié)尾加“*/”。本課件是可編輯的正常PPT課件（7）bit及sbit（位類型）用于訪問(wèn)MCS-51單片機(jī)中的可尋址的位單元。在內(nèi)存中都只占一個(gè)二進(jìn)制位，其值為“1”或“0”。其中bit定義普通的位變量，在C51語(yǔ)言編譯器編譯時(shí)，其位地址是可以變化，sbit則定義SFR的可尋址位，即值是SFR中某位的絕對(duì)地址，其位地址不可變。本課件是可編輯的正常PPT課件【例3-2】sbit的應(yīng)用舉例。sfr P0=0x80； //定義P0地址0x80sbit P0_1=P0^1； //定義P0_1位為P0.1，符號(hào)“^”前是SFR名稱，“^”后數(shù)字表示在寄存器中的位置，取值0～7。P0_1=1；//將P0_1置高電平注意，不要把bit與sbit相混淆。bit，只能是二進(jìn)制的0或1。在C51語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)中，在出現(xiàn)運(yùn)算中數(shù)據(jù)類型不一致情況下，將支持?jǐn)?shù)據(jù)類型隱式轉(zhuǎn)換，順序如下：bit——char——int——long——floatsigned——unsigned例如，當(dāng)char型數(shù)據(jù)與int型數(shù)據(jù)運(yùn)算時(shí)，將會(huì)把char型轉(zhuǎn)換為int型數(shù)據(jù)，與int型數(shù)據(jù)運(yùn)算后，將結(jié)果存為int型。C51語(yǔ)言同樣支持強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換符“（）”對(duì)數(shù)據(jù)類型強(qiáng)制轉(zhuǎn)換。本課件是可編輯的正常PPT課件3.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類型C51定義的數(shù)據(jù)類型都必須定位在8051單片機(jī)的某一存儲(chǔ)區(qū)中，否則沒有任何實(shí)際意義。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)類型指出其所在的單片機(jī)存儲(chǔ)器的位置。C51提供了3個(gè)不同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類型data、idata和bdata來(lái)訪問(wèn)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，提供了2個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類型xdata和pdata來(lái)訪問(wèn)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，另外，C51語(yǔ)言提供了code存儲(chǔ)類型來(lái)訪問(wèn)程序存儲(chǔ)區(qū)。C51編譯器支持以下6種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類型，省略時(shí)將按編譯模式默認(rèn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類型，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類型、大小和值域如表3-2所示。本課件是可編輯的正常PPT課件本課件是可編輯的正常PPT課件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類型說(shuō)明如下：（1）datadata存儲(chǔ)類型標(biāo)識(shí)符聲明的變量位于片內(nèi)RAM低128字節(jié)的DATA區(qū)，尋址是最快的，可直接尋址。應(yīng)把常使用的變量定義為data類型，但該區(qū)存儲(chǔ)空間有限，包括程序變量、堆棧和寄存器組。由于C51用默認(rèn)的工作寄存器組來(lái)傳遞參數(shù)，這樣DATA區(qū)至少失去8字節(jié)空間。另外，當(dāng)內(nèi)部堆棧溢出的時(shí)候，程序會(huì)復(fù)位。（2）bdatabdata存儲(chǔ)類型標(biāo)識(shí)符聲明的變量位于片內(nèi)RAM的可位尋址區(qū)BDATA區(qū)（20H~2FH），即片內(nèi)RAM可位尋址的16字節(jié)存儲(chǔ)區(qū)（字節(jié)地址為20H～2FH）中的128個(gè)位。C51編譯器不允許在BDATA區(qū)中聲明float和double型變量。本課件是可編輯的正常PPT課件（3）idataidata存儲(chǔ)類型標(biāo)識(shí)符聲明的變量位于IDATA區(qū)，即位于片內(nèi)256字節(jié)RAM，該區(qū)只能間接尋址，常用來(lái)存放使用比較頻繁的變量，速度比直接尋址慢。與外部RAM尋址相比，其指令執(zhí)行周期和代碼長(zhǎng)度相對(duì)較短。（4）pdatapdata存儲(chǔ)類型標(biāo)識(shí)符聲明的變量位于PDATA區(qū)，PDATA區(qū)僅指定低256字節(jié)的外部RAM空間。（5）xdata