atm89s52單片機學習課件.ppt

1、一、單片機概論,單片微型計算機簡稱單片機,它是把組成微型計算機的各個部件:中央處理器，儲存器,輸入輸出接口電路,定時器/計算器等,制作在一塊集成電路中,構成一個完整的微型計算機. 8位單片機占整個單片機市場的60%以上,8位單片機的舊的機種正在被淘汰,新的機型不斷涌現(xiàn).8位單片機以其功能強,品種多,正廣泛應用于各個領域,是單片機的主流機種.隨著集成電路工藝的不斷改進,8位單片機的價格也在不斷降低. 單片機的發(fā)展趨勢是: 增加存儲器容量,片內(nèi)EPROM轉(zhuǎn)變?yōu)镕LASH,存儲器編程可不同級別加密,片內(nèi)I/O管腳多功能化.,單片機的應用領域 工業(yè)方面: 電機控制,工業(yè)機器人,過程控制,數(shù)字控制 儀器

2、儀表方面: 智能儀器,醫(yī)療器械,色譜儀,示 波器 民用方面: 電子玩具,高級電視游戲機,錄像機,激光盤驅(qū)動 電訊方面: 調(diào)制解調(diào)器,智能線路運行控制. 導航與控制: 導彈控制,智能武器裝置 數(shù)據(jù)處理: 圖形終端,磁帶機,打印機 汽車方面: 點火控制,變速器控制,排氣控制,第一章 89S52單片機的結構,一、內(nèi)部結構和主要功能 二、引腳功能說明 三、時鐘、復位電路 四、I/O端口 五、存儲器配置 六、最小系統(tǒng) 七、CPU時序,89S52結構示意圖,主要性能：,片內(nèi)存儲器包含8KB的FLASH，可在線編程，檫寫次數(shù)不少于1000次 256字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)RAM 32根可編程I/0口線 8個中斷源、6個

3、中斷矢量、兩個優(yōu)先權的中斷結構 1個可編程全雙工串行接口 3個可編程定時/計數(shù)器 兩種低功耗模式分別是空閑模式和掉電模式 具有3級程序鎖定位 含有一個看門狗定時器 具有斷電標志POF 全靜態(tài)工作頻率033MHz 完全兼容MCS51產(chǎn)品,89S52引腳功能介紹,VCC +5V GND 地 ALE 地址鎖存允許 /PSEN 程序存儲器允許 EA/VPP為0訪問外部程序存儲器 為1訪問內(nèi)部程序存儲器 RST復位信號輸入 XTAL1、XTAL2 外部晶振 P0.0P0.7 I/O端口（P0口） P1.0P1.7 I/O端口（P1口） P2.0P2.7 I/O端口（P2口） P3.0P3.7 I/O端口

4、（P3口）,89S52引腳圖,時鐘、復位電路,時鐘電路： 復位電路：,I/O端口P0口,1P0端口總線IO端口，雙向，開漏，數(shù)據(jù)地址分時復用，該端口除用于數(shù)據(jù)的輸入輸出外，在89S52單片機外接程序存儲器時，還分時地輸出輸入地址指令。由P0端口輸出的信號無鎖存，輸入的信息有讀端口引腳和讀端口鎖存器之分,P0端口結構,P1端口結構,P2端口結構,I/O端口P3口（雙功能口）,P3.0 RXD 串行接口 P3.1 TXD P3.2 /INT0 外部中斷輸入 P3.3 /INT1 P3.4 T0 定時/計數(shù)器輸入 P3.5 T1 P3.6 /WR 外部數(shù)據(jù)讀、寫 P3.7 /RD,I/O端口P3口（

5、雙功能口）,P3端口結構,SFR寄存器（1）,特殊功能功能名稱地址復位后 寄存器的狀態(tài) B*通用寄存器F0H 00H A *累加器E0H 00H PSW *程序狀態(tài)寄存器 D0H 00H IP*中斷優(yōu)先寄存器 B8H00H P3*P3口數(shù)據(jù)寄存器 B0HFFH IE*中斷允許寄存器 A8H00H P2*P2口數(shù)據(jù)寄存器 A0H FFH SBUF 串行口發(fā)送/接收緩沖器 99H 不定 SCON*串行口控制寄存器 98H 00H P1*P1口數(shù)據(jù)寄存器 90H FFH,SFR寄存器（2）,特殊功能 功能名稱 地址 復位后 寄存器 的狀態(tài) TH1T1計數(shù)器高8位 8DH 00H TH0 T0計數(shù)器高

6、8位 8CH 00H TL1 T1計數(shù)器低8位 8BH 00H TL0 T0 計數(shù)器低8位 8AH 00H TMOD 定時/計數(shù)器方式字寄存器 89H 00H TCON*定時控制寄存器 88H 00H PCON 波特率選擇寄存器 87H 00H DPH地址寄存器高8位 83H 00H DPL地址寄存器低8位 82H 00H SP堆棧指示器 81H 07H P0*P0口數(shù)據(jù)寄存器 80H FFH,CPU時序外部程序存儲器讀,CPU時序外部數(shù)據(jù)存儲器讀寫,第二章 89S52單片機開發(fā)入門,一、開發(fā)流程 二、開發(fā)工具 三、集成開發(fā)環(huán)境 四、舉例,Keil C51開發(fā)流程,根據(jù)任務選擇MC型號 設置工

7、程參數(shù)，如頻率，優(yōu)化級別等 加入適當?shù)陌募?include “reg51.h” 編寫源代碼 調(diào)試與仿真 生成HEX文件 燒寫,二、開發(fā)工具,89S52開發(fā)板 集成開發(fā)環(huán)境 下載線軟件 常用儀器（萬用表,示波器等）,下載線軟件,編程軟件,三、集成開發(fā)環(huán)境,Keil Software Inc.的uVision2,集成開發(fā)環(huán)境或者WAVE編譯環(huán)境 集成C和匯編語言源代碼編寫. 編譯連接,模擬仿真,輸出hex文件. 支持連接仿真器進行在線仿真. 標準C語言支持. 支持多級優(yōu)化 支持數(shù)百種器件.,Keil C51 uVision2,第三章 指令系統(tǒng)及匯編語言,一、指令系統(tǒng)概述 二、51單片機指令系統(tǒng)

8、 三、匯編語言程序設計舉例 四、C51程序設計舉例,一、指令系統(tǒng)概述,MCS-51系列單片機共有111條指令 按功能可分成5類指令: 數(shù)據(jù)傳送指令（29條） 算術運算指令（24條） 邏輯運算指令（24條） 控制轉(zhuǎn)移指令（17條） 位操作類指令（17條）,1. 指令執(zhí)行時間快 單周期指令65條 (1us, 12MHz晶振) 雙周期指令44條 (2us , 12MHz晶振) 四周期指令2條 (4us , 12MHz晶振) 2. 指令短 單字節(jié)指令49條 雙字節(jié)指令46條 三字節(jié)指令 16條 3. 單指令實現(xiàn)字節(jié)相乘或相除運算 4. 具有豐富的位操作類指令,1、AT89系列指令系統(tǒng)特點,2、尋址方式

9、,7種尋址方式： 立即尋址 直接尋址 寄存器尋址 寄存器間接尋址 相對尋址 變址尋址 位尋址,二、51單片機指令系統(tǒng),1、指令中常用符號說明 2、數(shù)據(jù)傳送指令 3、算術運算指令 4、邏輯運算指令 5、控制轉(zhuǎn)移指令 6、位操作類指令,1、指令中常用符號說明,Rn 當前寄存器區(qū)的RoR7(其中n07）Ri 當前寄存器區(qū)中的R0和R1(其中i0，1) direct 8位直接字節(jié)地址(片內(nèi)RAM和SFR空間) #data 8位立即數(shù)。#data1616位立即數(shù)。addr1616位地址值。Addr1111位地址值。rel8位帶符號地址偏移量(128127) bit片內(nèi)RAM和SFR中的可直接尋址位 間接

10、尋址寄存器或基址寄存器的前綴 ( ) 表示括號中的內(nèi)容( ) 表示間址尋址的內(nèi)容,2、數(shù)據(jù)傳送指令(1),MOVA, Rn MOVA, direct MOVA, Ri MOVA, #data MOVRn, A MOVRn, direct MOVRn, #data MOV direct, A MOVdirect, Rn MOVdirect, direct MOVdirect, Ri MOV direct, #data MOV Ri, A MOVRi, direct,數(shù)據(jù)傳送指令(2),MOVDPTR, #data16 MOVCA, A+DPTR MOVCA, A+PC MOVXA, Ri MOV

11、XA, DPTR MOVXRi, A MOVX DPTR, A PUSHdirect POPdirect XCHA, Rn XCHA, direct XCHA, Ri XCHDA, Ri SWAPA,3、算術運算指令(1),ADDA, Rn ADDA, direct ADDA, Ri ADDA, #data ADDCA, Rn ADDCA, direct ADDCA, Ri ADDCA, #data SUBBA, Rn SUBBA, direct SUBBA, Ri SUBBA, #data,算術運算指令(2),INCA INCRn INCRi DECA DECRn DECdirect DEC

12、Ri INCDPTR MULAB DIVAB DAA,4、邏輯運算指令(1),ANLA, Rn ANLA, direct ANLA, Ri ANLA, #data ANLdirect, A ANLdirect, #data ORLA, Rn ORLA, direct ORLA, Ri ORLA, #data ORLdirect, A ORLdirect, #data,邏輯運算指令(2),XRLA, Rn XRLA, Ri XRLA, #data XRLdirect, A XRLdirect, #data CLRA CPLA RLA RLCA RRA RRCA,5、控制轉(zhuǎn)移指令,ACALLadd

13、r11 LCALL addr16 RET RETI AJMPaddr11 LJMPaddr16 SJMPrel JMPA+DPTR JZrel JNZrel CJNEA, direct, rel CJNEA, #data, rel CJNERi, #data, rel DJNZRn, rel DJNZdirect, rel NOP,6、位操作類指令,CLRC CLRbit SETBC SETBbit CPLC CPLbit ANLC, bit ANLC, /bit ORLC, bit ORLC, /bit MOVC, bit MOVbit, C JCrel JNCrel JBbit, rel

14、JNBbit, rel JBCbit, rel,三、匯編語言程序設計應用舉例,舉例： 設計一個指示器，要求當指示按鍵按下后，指示燈發(fā)光。 設P1.0口驅(qū)動指示燈，P1.1口作為指示按鍵輸入。 電路設計見圖,ORG00 LJMPSTART ORG0100H START:JBP1.1, $ JNBP1.1, $ SETB P1.0 SJMPLOOP1 SOUND: MOVR7, #5 SETBP1.0 MOVR0, #10 LCALL DELAY CLRP1.0 MOVR0, #20 LCALL DELAY DJNZR7, SOUND1 RET,DELAY:MOV R1,#100 ;100ms D

15、ELAY1:MOV R2,#200 ;1ms DELAY2:NOP NOP NOP DJNZR2, DELAY2 DJNZR1, DELAY1 DJNZR0, DELAY RET,#include “reg51.h” #define uchar unsigned char sbit pinSW=P12; sbit pinBell=P10; sbit pinLed=P11; void Delay_1ms(uint S_DelayTime) uchar S_j; while (S_DelayTime!=0) S_DelayTime-; for(S_j=0;S_j115;S_j+) void mai

16、n(void) int Delay=0; pinLed=1; pinBell=1; while(1) if(!pinSW) Delay_1ms(2);,第四章 51單片機的功能單元介紹,一、定時/計數(shù)器 二、串行接口 三、中斷系統(tǒng),一、定時/計數(shù)器,定時器計數(shù)器簡稱定時器，其作用主要包括產(chǎn)生各種時標間隔、記錄外部事件的數(shù)量等，是微機中最常用、最基本的部件之一。 803l單片機有2個16位的定時器計數(shù)器： 定時器0(T0)和定時器1(T1)。T0由2個定時寄存器TH0和TL0構成，T1則由TH1和TL1構成，它們都分別映射在特殊功能寄存器中，從而可以通過對特殊功能寄存器中這些寄存器的讀寫來實現(xiàn)對

17、這兩個定時器的操作。 用于定時器工作時，每一個機器周期定時寄存器自動加l，所以定時器也可看作是計量機器周期的計數(shù)器。由于每個機器周期為12個時鐘振蕩周期，所以定時的分辨率是時鐘振蕩頻率的112。 用于計數(shù)器工作時，只要在單片機外部引腳T0(或T1)有從1到0電平的負跳變，計數(shù)器就自動加1。計數(shù)的最高頻率一般為振蕩頻率的l24,1、控制字,TF 中斷請求標志(T0、T1)，高電平有效,TMOD控制字,2、方式0,13位方式，由TL1的低5位和TH1的8位構成13位計數(shù)器（TL1的高3位無效）,3、方式1,16位方式，由TL1的8位和TH1的8位構成16位計數(shù)器,4、方式2,8位自動裝入時間常數(shù)方

18、式。由TL1構成8位計數(shù)器，THl僅用來存放時間常數(shù)。啟動T1前，TL1和TH1裝入相同的時間常數(shù)，當TL1計滿后，除定時器回零標志TF1置位，具有向CPU請求中斷的條件外，TH1中的時間常數(shù)還會自動地裝入TL1，并重新開始定時或計數(shù),5、方式3,2個8位方式。工作方式3只適用于定時器0。如果使定時器1為工作方式3，則定時器1將處于關閉狀態(tài)。,6、匯編編程舉例,利用定時器/計數(shù)器每隔1ms控制產(chǎn)生寬度為2個機器周期的負脈沖,由P1.0送出,設時鐘頻率為12MHz ORG 0000H AJMPMAIN ORG000BH AJMPT0INT ORG100H MAIN:MOV TH0,#0DDH M

19、OV TL0,#18H SETBTRO LOOP:SJMPLOOP ORG200H T0INT:CLRP1.0 SETBP1.0 MOVTH0,#0DDH MOVTL0,#18H RETI,7、C51編程舉例,#include sbit pinPulse=P10; void T0Int(void); void T0Int(void) interrupt 1 pinPulse=0; pinPulse=1; TH0=0 xdd; TL0=0 x18; void main(void) TH0=0 xdd; TL0=0 x18; ET0=1; EA=1; TR0=1; while(1); ,二、串行接

20、口,MCS51單片機具有一個采用通用異步接收器發(fā)送器(UART)工作方式的全雙工串行通信接口，可以同時發(fā)送、接收數(shù)據(jù)。它具有兩個相互獨立的接收、發(fā)送緩沖器，兩個緩沖器共用一個地址(99H)，發(fā)送緩沖器只能寫入，不能讀出，接收緩沖器只能讀出，不能寫入。同時，該串行接口也可作為同步移位寄存器使用，其中幀格式可有8位、10位和11位，并能置成多種波特率。,1、異步通信格式,波特率(Baud Rate)波特率，即數(shù)據(jù)傳送速率，表示每秒鐘傳送二進制代碼的位數(shù)，它的單位是位秒。舉例：數(shù)據(jù)傳送的速率每秒為120個字符，每個字符包含10個代碼位(一個起始位、一個停止位、8個數(shù)據(jù)位)，這時，傳送的波特率為：10

21、120位秒1200波特(bps),SM0 SM1 工作方式 說明 波特率 0 0 0 同步移位寄存器 fosc/12 0 1 1 10位異步收發(fā) 可變 1 0 2 11位異步收發(fā) fosc/32 或fosc/64 1 1 3 10位異步收發(fā) 可變,.REN：允許接收控制位，用軟件置1或清0 TI： 發(fā)送中斷標志位，軟件清0 RI： 接收中斷標志位，軟件清0 TB8： 準備發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)位，軟件置1或0 RB8： 接收到的第9位數(shù)據(jù) SM2： 用于主從式多機通信的控制位。若SM21，則允許多機通信,2、串行口控制寄存器SCON （98H),4、關于多機通信,SM2：在工作方式2和工作方式3中，

22、用于主從式多機通信的控制位。若SM21，則允許多機通信。多機通信規(guī)定，第9位數(shù)據(jù)(D8)為l，說明本幀為地址；若第9位數(shù)據(jù)為0，則本幀為數(shù)據(jù)，當一個MCS51(主機)與多個MCS51(從機)通信時，所有從機的SM2都置為1。主機首先發(fā)送一幀地址，即某從機地址編號，其中第9位為1，被尋址的某個從機收到地址信息后，將其中的第9位裝入RB8。從機依據(jù)RB8的值來決定從機是否再接收主機的信息。若RB80，說明是數(shù)據(jù)幀，則使接收中斷標志位RI0，信息丟失；若RB81，說明是地址幀，數(shù)據(jù)裝入接收發(fā)送緩沖器，并置中斷標志RI1，中斷所有從機，被尋址的目標從機使SM20，以接收主機發(fā)來的一幀數(shù)據(jù)，其它從機仍然

23、保持SM21。若SM20，則不屬于多機通信情況，接收到一幀數(shù)據(jù)后，無論第9位是0還是1，都置中斷標志RI1，接收到的數(shù)據(jù)裝入接收發(fā)送緩沖器中。工作方式1時，若SM21，則只有接收到有效停止位時，中斷標志RI才置1，以便接收下一幀數(shù)據(jù)。在工作方式0時，SM2應為0。,三、中斷系統(tǒng),1、中斷結構圖 2、中斷控制寄存器 3、中斷響應條件 4、中斷響應過程 5、中斷響應示意圖 6、匯編編程舉例 7、C51編程舉例,1、中斷結構圖,2、中斷控制寄存器,同級內(nèi)部優(yōu)先級 外部中斷0 最高 定時器0 外部中斷1 定時器1 串行口 最低,3、中斷的響應條件,中斷源有請求，CPU允許所有中斷源請求(EA1)，中斷

24、允許寄存器IE相應位置1。這樣，在每個機器周期內(nèi)，單片機對所有中斷源都進行順序檢測，并可在任一個周期的S6期間，找到所有有效的中斷請求，并對其優(yōu)先級排隊，只要滿足下列條件： 1.無同級或高級中斷正在服務；2.現(xiàn)行指令執(zhí)行到最后一個機器周期且已結束；3.若現(xiàn)行指令為RETI或需訪問特殊功能寄存器IE或IP的指令時，執(zhí)行完該指令且緊隨其后的另一條指令也已執(zhí)行完。 單片機便在緊接著的下一個機器周期S1期間響應中斷，否則將丟棄中斷查詢的結果。,4、中斷響應過程,單片機一旦響應中斷，首先置位響應的優(yōu)先級有效觸發(fā)器，然后執(zhí)行一個硬件子程序調(diào)用，把斷點地址壓入堆棧保護，然后將對應的中斷入口地址值裝入程序計數(shù)

25、器PC，使程序轉(zhuǎn)向該中斷人口地址，以執(zhí)行中斷服務程序。單片機響應中斷后，只保護斷點而不保護現(xiàn)場(如累加器A、程序狀態(tài)字寄存器PSW的內(nèi)容)，且不能清除串行口中斷標志TI和RI，也無法清除外部中斷請求信號INT0和INT1。故用戶在編制程序時應予以考慮。,5、中斷響應示意圖,特定程序入口地址： 0000H 復位 中斷向量地址 中斷源0003H 外部中斷0 000BH 定時器0 0013H 外部中斷1 001BH 定時器1 0023H 串行口,6、匯編編程舉例,利用定時器T0定時，在P1.0端口輸出周期性的方波信號，方波周期為2ms，已知晶振頻率為6MHz 。 ORG0000H LJMPSTART ORG000BH LJMPCTC0 ORG0100H START:MOVTMOD,#01H MOVTL0,#18H MOVTH0,#0FCH SETBEA SETBET0 HERE:SJMPHERE CTC0:MOVTL0,#18H MOVTH0,#0FCH CPLP1.0 RETI,7、C51編程舉例,#include sbit pinPulse=P10 void T0Int(void) interrupt 1 TL0=0 x18; TH0