單片機及接口技術2.1.ppt

1、第二章 51系列單片機應用基礎,2.1.1 單片機的典型結構,2.1.2 單片機引腳,2.1.3 程序存儲器ROM,2.1.4 數(shù)據存儲器RAM,單 片 機 基 本 結 構 與 工 作 原 理,2.1.5 輸入輸出端口,2.1 單片機基本結構與工作原理,2.1.1 單片機典型結構,ROM (程序存儲器),RAM (數(shù)據存儲器) (包括特殊功能寄存器SFR Special Function Reg.),CPU外圍單元,外 圍 擴 展 單 元,定時器/計數(shù)器,中斷系統(tǒng),串行口,基本功能單元,CPU,總線控制邏輯,時鐘、復位電路,CPU系統(tǒng),單片機最小系統(tǒng)：CPU系統(tǒng)，CPU外圍單元、基本功能單元

2、哈佛（Harvard）結構：ROM和RAM分開 馮. 諾伊曼結構：ROM和RAM共用同一個空間，如8086微機,單 片 機 典 型 結 構,返回,2.1.2 單 片 機 引 腳 及 功 能,14,15,16,17,18,19,20,40,39,38,37,36,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,RXD/P3.0,TXD/P3.1,INT0(平)/P3.2,INT1(平)/P3.3,T0/P3.4,T1/P3.5,WR(平)/P3.6,RD(平)/P3.7,80C31 80C51 87C51,35,34,33,32,31,30,29,28,27,26,25,24,23,

3、22,21,RST/VPD,XTAL2,XTAL1,Vss(地),Vcc(+5V電源),EA(平)/Vpp,ALE/PROG(平),PSEN(平),晶振,單 片 機 引 腳,P1口,P3口,P0口,P2口,2）4個端口 a.P0.0-0.7/AD0-7端口：若單片機不帶片外存儲器，則作為通用I/O口使用，用于傳送CPU的輸入/輸出數(shù)據； 若單片機帶片外存儲器，則作為片外存儲器的低八位地址線和數(shù)據線口。 對于8751單片機，該口可作為EPROM編程數(shù)據的輸入口。,1）電源線 Vcc：+5V主電源線； Vss：接地線,單 片 機 引 腳,b.P1.0-1.7端口：作為通用I/O口使用。 對于875

4、1單片機，用于輸入EPROM的低八位地址。 c.P2.0-2.7/A8-15端口：若單片機不帶片外存儲器，則作為通用I/O口使用； 若單片機帶片外存儲器，則作為片外存儲器的高八位地址。 對于8751單片機，該口用于輸入EPROM的高八位地址。 d.P3.0-3.7端口：作為通用I/O口使用,單 片 機 引 腳,單 片 機 引 腳,3）控制引腳 a.RST/VPD：RST為復位線，VPD備用電源，即復位電源作為Vcc的備用電源。 b.振蕩電路輸入線（時鐘） XTAL2（接高電平端），XTAL1（接低電平端） c.PSEN(平)：片外ROM選通線 d.ALE/PROG(平)：ALE（Address

5、 Latch Enable）為P0口所外接的地址鎖存器74373的地址鎖存允許信號， e.EA(平)/VPP：EA（平）（Enable Access）為允許訪問片外ROM存儲器。EA（平）為低電平表示只訪問片外ROM，不訪問片內ROM。VPP輸入可擦寫ROM（EPROM）的編程電源，如8751單片機。,單 片 機 引 腳,返回,2.1.3 程序存儲器ROM（Read Only Memory）,1）ROM的類型,單 片 機 程 序 存 儲 器,a. MaskROM：掩膜ROM，廠家在單片機掩膜工藝階段將程序代碼和數(shù)據掩膜到程序存儲器中，（用于批量生產） b. 可編程序存儲器（PROM Progr

6、ammable Read Only Memory）（只能編寫一次）,由于FlashROM環(huán)境適應性差，所以，開發(fā)調試時常用FlashROM型單片機，實際應用中常采用PROM型單片機,單 片 機 程 序 存 儲 器,c. EPROM：可擦寫可編程序存儲器（Erasable Programmable Read Only Memory），紫外線照射擦除，專門的寫入裝置寫入。 d. E2PROM: 新型EPROM，與RAM類似 e. FlashROM：用戶可多次寫入?？焖匍W存儲器（FlashMemory）,課1,2）ROM容量及訪問,思考：若采用片內ROM，又采用片外ROM，則片外ROM的編址范圍？,

7、單 片 機 程 序 存 儲 器,a.8031無片內ROM，8051有4KB片內ROM，編址：0000H-1000H b.片內外ROM最多共64KB （因為16根地址線，216=64K） c.通過EA（平）信號來控制訪問片內、片外ROM。EA(平)為低電平，只訪問片外ROM，不訪問片內ROM d. 若使用片內ROM，因片內ROM為4KB，片外ROM可擴展60KB，統(tǒng)一編地址。 e. PSEN(平)選通片外ROM,返回,2.1.4 數(shù)據存儲器RAM,片內RAM共256 Byte，編址范圍00H-FFH 片外RAM最多64KB （因為16根地址線），編址范圍0000H-FFFFH,思考： 1）片內R

8、AM和片外RAM均通過地址訪問，各自的地址范圍？單片機如何區(qū)分兩者的訪問？ 2）片外ROM和片外RAM各自的地址范圍？單片機如何區(qū)分兩者的訪問？,單 片 機 數(shù) 據 存 儲 器,2.1.4.1 片內RAM的結構,1）128 Byte基本數(shù)據區(qū) 編址范圍00H-7FH,工作寄 存器區(qū),00H,08H,10H,18H,20H,30H,7FH,位尋址區(qū),便簽區(qū),單 片 機 數(shù) 據 存 儲 器,低128Byte為基本數(shù)據區(qū) 高128Byte為特殊功能寄存器區(qū),基本數(shù)據區(qū),02H可以表示為20H.2 位地址在位尋址指令中使用。,例如：,a.工作寄存器區(qū)（00H-1FH） 32個單元 共4組，每組8個單元

9、，這8個單元稱為R0-R7,b. 位尋址區(qū)（20H-2FH） 16個單元 共有16*8=128個位，每位都分配了一個地址，即00H-7FH，或者用單元號.位號表示,單 片 機 數(shù) 據 存 儲 器,位地址,單元地址,c.便簽區(qū)（30H-7FH） 80個單元 用于存放用戶數(shù)據或作堆棧區(qū)使用,單 片 機 數(shù) 據 存 儲 器,2) 21個特殊功能寄存器（Special Function Register SFR）,a. 通用寄存器,ACC：加法器 (Accumulator)，即A寄存器 B寄存器,PSW：程序狀態(tài)字 Program Status Word,進位標志Cy（Carry） 輔助進位位AC（A

10、uxiliary Carry） 表示A3向A4的進位 用戶標志位F0（Flag zero）,b. 通用控制寄存器,單 片 機 數(shù) 據 存 儲 器,寄存器選擇位RS0、RS1：決定工作寄存器組R0-R7物理地址在四組片內RAM工作區(qū)寄存器中的哪一組，例如RS1RS0=00，則R0-R7的物理地址為片內RAM的00H-07H 溢出標志位OV （OverFlow） 奇偶標志位P（Parity）：表示A寄存器中1的個數(shù)是否奇數(shù)，若為奇數(shù)，則P=1,單 片 機 數(shù) 據 存 儲 器,DPTR：數(shù)據指針 Data Pointer，分DPL和DPH（低8位和高8位） PCON：電源控制寄存器 Power Co

11、ntrol PC：程序計數(shù)器 Program Counter，為16位專用寄存器，存放下一條要讀取的指令地址,單 片 機 數(shù) 據 存 儲 器,8051指定片內RAM的08H-7FH中的一部分為堆棧，復位后為07H，即第一個堆棧單元由08H開始。因此，編程時需要將堆棧指針設置為2FH以上，即避免工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)，而從便簽區(qū)30H開始,單 片 機 數(shù) 據 存 儲 器,SP：堆棧指針寄存器 Stack Point,SP,壓入一個字節(jié)到堆棧后,RAM,SP,RAM,c. 輸入輸出寄存器P0 - P3，即4個端口的寄存器,d. 串行口寄存器,SCON：串行口控制寄存器 Serial Control

12、 SBUF：串行口數(shù)據緩沖器 Serial Buffer,單 片 機 數(shù) 據 存 儲 器,e. 中斷寄存器,IP：中斷優(yōu)先權寄存器 IE：中斷允許寄存器,TMOD：定時器方式寄存器 T0：定時/計數(shù)寄存器（包括TH0、TL0） T1：同T0（包括TH1、TL1）,3）其他存儲區(qū)域,單 片 機 數(shù) 據 存 儲 器,f. 定時/計數(shù)寄存器,返回,注意：大多數(shù)特殊功能寄存器可以位尋址，可以直接對位進行操作?？蛇M行位尋址的SFR見教材P36 表2-5；特殊功能寄存器的名稱相當于該存儲單元的地址。,課2,2.1.5 輸入/輸出端口結構,單 片 機 輸 入 輸 出 端 口,讀引腳,場效應管T,D Q CL

13、K,寫鎖 存器,內部總線,Vcc,P1.n引腳,P1端口鎖存器,BUF1,讀鎖存器 （讀端口）,內部上拉電阻,BUF2,1) P1口(用作輸入輸出端口),點A,a. P1口作輸出用，若輸出1，BUF2輸出1，鎖存器Q(平)端輸出0，T不導通，A點電位為1。若輸出0，BUF2輸出0，Q(平)端輸出1，T導通，A點電位為0 b. P1口作輸入用，需先使T不通，即要先輸出1。輸入數(shù)據從BUF1讀入。因此，從P1口輸入數(shù)據，須預先送1，為置P1.n為輸入線。,單 片 機 輸 入 輸 出 端 口,單 片 機 輸 入 輸 出 端 口,2) P3口(用作輸入輸出端口或特殊功能輸入輸出),場效應管T,D Q

14、CLK,寫鎖 存器,內部 總線,Vcc,P3.n引腳,P3口鎖存器,BUF1,讀鎖存器 （讀端口）,讀引腳,內部上拉電阻,BUF2,點A,替代輸出功能,替代輸入功能,I/O輸出時，替代輸出功能自動置1 替代輸入輸出時，需預先輸出1,a. P3口用作輸出端口。 替代輸出功能置1。若輸出1，鎖存器Q端輸出1，T2不導通，A點電位為1。若輸出0，Q端輸出0，T2導通，A點電位為0,b. P3口用作輸入端口。須預先送1。,單 片 機 輸 入 輸 出 端 口,c. P3口用作替代輸出輸入。須預先送1。,單 片 機 輸 入 輸 出 端 口,3) P2口（輸入/輸出端口、高8位地址輸出）,D Q CLK,寫

15、鎖 存器,內部 總線,MUX (多路開關),地址,控制,Vcc,P0.n引腳,P0端口鎖存器,BUF1,讀鎖存器 （讀端口）,讀引腳,內部上拉 電阻,BUF2,T,點A,a. P2口作輸入輸出端口時，與P1口相同（輸入時需預送1） b. P2口作地址輸出時，不用做通用I/O口，PC或DPTR的高8位作為輸出地址。,單 片 機 輸 入 輸 出 端 口,單 片 機 輸 入 輸 出 端 口,4) P0口 （輸入/輸出端口、低8位地址輸出，或數(shù)據輸入輸出）,T2,D Q CLK,寫鎖 存器,內部總線,MUX (多路開關),地址/數(shù)據,控制,&,Vcc,P0.n引腳,P0端口鎖存器,BUF1,讀鎖存器 （讀端口）,讀引腳,場效應管T1,外部 上拉電阻,1,0,Vc,BUF2,點A,單 片 機 輸 入 輸 出 端 口,a. 地址/數(shù)據輸出：控制信號為1。 若地址/數(shù)據線信號為1，則T2不導通，T1導通，引腳輸出1； 若地址