单片机学教程第2章 内部硬件架构及资源

1、编辑ppt1第第2 2章章 单片机单片机内部硬件架构内部硬件架构及及资源资源本讲本讲重点重点: : 1.MCS-511.MCS-51单片机的单片机的内部结构内部结构; ;2.2.单片机的单片机的引脚引脚与与I/OI/O口结构口结构; ;3.3.存储器存储器、堆栈堆栈与与特殊功能寄存器特殊功能寄存器; ;4.4.单片机工作的基本单片机工作的基本时序时序; ;5.5.这一章以一些记忆性的为主这一章以一些记忆性的为主, ,为后续章节提供了实为后续章节提供了实现的内部硬件架构和物质保障现的内部硬件架构和物质保障; ;6 6.(.(复习复习) )自己总结一下自己总结一下,51,51单片机内部涉及哪些寄存

2、单片机内部涉及哪些寄存器器, ,写出这些寄存器的英文全称写出这些寄存器的英文全称, ,写出一些写出一些SFRSFR有哪些位组成有哪些位组成编辑ppt22.1 2.1 单片机发展史单片机发展史 2.1.1 2.1.1 单片机的产生与发展单片机的产生与发展 2.1.2 2.1.2 单片机与计算机之异同单片机与计算机之异同2.1.3 2.1.3 单片机的特点单片机的特点 2.2 MCS-512.2 MCS-51单片机内部结构单片机内部结构2.2.1 MCS-512.2.1 MCS-51单片机系列区别单片机系列区别2.2.2 MCS-512.2.2 MCS-51单片机基本特性单片机基本特性2.2.3

3、2.2.3 单片机的引脚定义单片机的引脚定义2.3 2.3 并行输入并行输入/ /输出接口输出接口2.3.1 2.3.1 单片机的引脚单片机的引脚(P1(P1口口) )2.3.2 2.3.2 单片机的引脚单片机的引脚(P0(P0口口) )2.3.3 2.3.3 单片机的引脚单片机的引脚(P2(P2口口) )2.3.4 2.3.4 单片机的引脚单片机的引脚(P3(P3口口) )编辑ppt32.4 2.4 单片机中几个重要的结构单片机中几个重要的结构 存储器、堆栈、存储器、堆栈、SFRSFR2.4.1 2.4.1 单片机的存储器单片机的存储器几个有关的概念几个有关的概念: :2.4.2 89C51

4、2.4.2 89C51单片机存储器配置单片机存储器配置2.4.3 2.4.3 堆栈堆栈2.4.4 89C512.4.4 89C51特殊功能寄存器特殊功能寄存器2.5 2.5 单片机工作的基本时序单片机工作的基本时序2.5.1 2.5.1 机器周期和指令周期机器周期和指令周期2.5.2 MCS-512.5.2 MCS-51指令的取指指令的取指/ /执行时序执行时序2.5.3 2.5.3 访问外部访问外部ROMROM和和RAMRAM的时序的时序2.5.4 2.5.4 读外部数据读外部数据RAMRAM时序时序2.5.5 2.5.5 写外部数据写外部数据RAMRAM的时序的时序2.6 2.6 单片机的

5、工作方式单片机的工作方式2.6.12.6.1 复位方式复位方式 2.6.22.6.2 程序执行方式程序执行方式2.6.3 2.6.3 节电工作方式节电工作方式编辑ppt42.1 单片机发展史单片机发展史( (了解了解) ) 2.1.1 2.1.1单片机的产生与发展单片机的产生与发展 第第1 1阶段阶段(1971(19711976): 1976): 单片机发展的初级阶段单片机发展的初级阶段第第2 2阶段阶段(1976(19761980): 1980): 低性能单片机阶段低性能单片机阶段 MCS-48MCS-48系列系列第第3 3阶段阶段( (198019801983): 1983): 高性能实用

6、性很强的单片机阶段高性能实用性很强的单片机阶段 MCS-51MCS-51系列系列第第4 4阶段阶段(1983(19838080年代末年代末):16):16位位( (全功能全功能) )单片机阶段单片机阶段. . MCS-96 MCS-96系列系列8098/80968098/8096、80C198/80C198/80C19680C196, ,第第5 5阶段阶段(90(90年代年代):():(量体裁衣量体裁衣) )单片机在集成度、多元化单片机在集成度、多元化, ,功功能、速度、可靠性、应用领域等全方位向更高水平发展能、速度、可靠性、应用领域等全方位向更高水平发展. . DSP,32DSP,32位单片

7、机位单片机ARMARM编辑ppt5单片机与嵌入式单片机与嵌入式: :微控制器微控制器 MCU (Micro-Controller Unit)嵌入式嵌入式微控制器微控制器(Embedded Microcontroller)单片机应用领域单片机应用领域: :测控系统、智能仪表、智能接口、办公自动化、光机测控系统、智能仪表、智能接口、办公自动化、光机电一体化设备、通讯设备、网络设备、汽车电子、消电一体化设备、通讯设备、网络设备、汽车电子、消费类电子产品、智能楼宇设备费类电子产品、智能楼宇设备单片机的多种型号单片机的多种型号: :Intel Atmel(89 AVR) Motorola(M68HC08

8、) TI(MSP430) Philips Winbond(华邦华邦) Microchip (微芯微芯PIC)编辑ppt6Atmel Atmel 标准型标准型:AT89C51 AT89C52 AT89lv51 AT89lv52:AT89C51 AT89C52 AT89lv51 AT89lv52低档型低档型:AT89C1051 AT89C2051(2Kflash) (20PIN):AT89C1051 AT89C2051(2Kflash) (20PIN)高档型高档型: AT89S51 AT89S52 ISP: AT89S51 AT89S52 ISP功能功能AVR.AVR.Philips Philip

9、s P80CXX P87CXX P89CXX P87LPC7XXP80CXX P87CXX P89CXX P87LPC7XXTI MSP430PIC系列系列编辑ppt71.1.组成组成: : CPU(CPU(进行运算、控制进行运算、控制) RAM() RAM(数据存储器数据存储器) ) I/OI/O口口( (串口、并口等串口、并口等) ROM() ROM(程序存储器程序存储器) ) PCPC机机: :上述部件以独立器件形式安装在主板上上述部件以独立器件形式安装在主板上. .包括包括: :键盘、键盘、显示器、鼠标、硬显示器、鼠标、硬/ /软软/ /光驱、音箱、打印机、扫描仪光驱、音箱、打印机、扫

10、描仪等外设等外设 单片机单片机: :上述部件被集成到上述部件被集成到单芯片单芯片中中, ,只是只是一片集成电一片集成电路路.(8/16/20/28/32/40/48/100.(8/16/20/28/32/40/48/100条引脚条引脚).).2.1.2 2.1.2 单片机单片机与与计算机计算机之异同之异同2.2.功能功能: :PCPC机机: : 数据运算、采集、处理、存储、传输数据运算、采集、处理、存储、传输; ;单片机单片机: :控制控制( (或受控于或受控于) )外设外设, ,测控测控, ,往往往往嵌入某个仪器嵌入某个仪器/ /设备设备/ /系系统中统中, ,使其达到智能化的效果使其达到智

11、能化的效果. .编辑ppt83.3.应用特点应用特点: :PCPC机机: :体积大体积大, ,功耗大功耗大, ,价格高价格高(3000),(3000),用途较固定用途较固定, ,属通属通用计算机用计算机. .易于学习掌握和使用易于学习掌握和使用, ,但用于控制时必须安装但用于控制时必须安装一定的应用软件一定的应用软件. .单片机单片机: :体积小体积小, ,功耗小功耗小, ,价格低价格低, ,用途灵活用途灵活, ,无处不在无处不在, ,属专属专用计算机用计算机. .是一种特殊器件是一种特殊器件, ,需经过专门学习方能掌握应需经过专门学习方能掌握应用用, ,应用中要应用中要设计专门的硬件和软件设

12、计专门的硬件和软件. .4.4.联系联系单片机的应用开发单片机的应用开发, ,软件编程环境软件编程环境(keil)(keil)、硬件硬件SCH,PCBSCH,PCB的设计的设计(Protel)(Protel)都是在都是在PCPC个人电脑上进行的个人电脑上进行的编辑ppt92.1.3 2.1.3 单片机的特点单片机的特点 控制功能强控制功能强, ,指令丰富指令丰富. .如转移如转移, ,逻辑判断逻辑判断, ,位操作等位操作等; ; 体积小体积小, ,可靠性高可靠性高, ,结构灵活结构灵活, ,易于组成各种微机应用系统易于组成各种微机应用系统. . 低功耗、低电压低功耗、低电压; ; 便于制作便携

13、式、网络化等产品便于制作便携式、网络化等产品; ; 外部设备接口外部设备接口集成度高集成度高SOC SOC (System On Chip).如如: :可以集成可以集成AD/DA/LCD AD/DA/LCD 驱动驱动/ /串口串口/USB/CAN/PWM/USB/CAN/PWM等等 单片机与单片机系统单片机与单片机系统: :单片机单片机是指一块芯片是指一块芯片, ,它不能完成特定的应用任务它不能完成特定的应用任务; ;单片机系统单片机系统指在一块单片机芯片的基础上指在一块单片机芯片的基础上, ,扩展了显示、扩展了显示、键盘、以及其它外围芯片键盘、以及其它外围芯片, ,构成的系统构成的系统编辑p

14、pt10系列片内存储器(字节)定时器计数器并行I/O串行I/O中断源片内ROM片内RAM无romless有ROM有EPROMIntelMCS-51子系列803180C31805180C51(4K字节)875187C51(4K字节)128字节2x164x8位15IntelMCS-52子系列803280C32805280C52(8K字节)875287C52(8K字节)256字节3x164x8位16ATEMLATEML89C89C系系列列( (常用常用型型) )1051(1K)/2051(2K)/4051(4K)(FLASHFLASH DIP-20封装)1282151589C51(4K)/89C52

15、(8K)/89S51(40条引脚DIP封装)128/2562/33215/6MCS-51MCS-51单片机系列单片机系列区别区别( (强调强调, ,考试考试) )2.2 MCS-512.2 MCS-51单片机单片机内部结构内部结构编辑ppt11 表中列出了表中列出了MCS-51MCS-51系列单片机的两个子系列系列单片机的两个子系列, , 在在4 4个性能上略有差异个性能上略有差异. .在本子系列内各类芯片的主要在本子系列内各类芯片的主要区别在于片内区别在于片内有无有无ROMROM或或EPROM;EPROM; MCS- MCS-5151与与MCS-MCS-5252子系列间所不同的是子系列间所不

16、同的是: :(1)(1)片内程序存储器片内程序存储器ROMROM从从4KB4KB增至增至8KB; 8KB; (2)(2)片内数据存储器片内数据存储器由由128128个个字节增至字节增至256256个字节个字节; ;(3)(3)定时器定时器/ /计数器增加了计数器增加了1 1个个; ; (3)(3)中断中断源增加了源增加了1 12 2个个. . 对于制造工艺为对于制造工艺为CHMOSCHMOS的单片机的单片机, , 由于采用由于采用CMOSCMOS技技术制造术制造, , 因此具有因此具有低功耗低功耗的特点的特点, ,如如80518051功耗约为功耗约为630mW630mW, , 而而80C518

17、0C51的功耗只有的功耗只有120mW120mW. .编辑ppt122.2.2 MCS-512.2.2 MCS-51单片机单片机基本特性基本特性( (内部资源内部资源) )1.8位位的的CPU,片内有振荡器和时钟电路片内有振荡器和时钟电路,工作频率为工作频率为 112MHz(Atmel 89Cxx为为024MHz)2.片内有片内有 128字节字节 RAM3.片内有片内有 0K/4K字节字节 程序存储器程序存储器ROM4.可寻址可寻址片外片外64K字节字节 数据存储器数据存储器RAM (216 =65536=1024*64)5.可寻址可寻址片外片外64K字节字节 程序存储器程序存储器ROM(少用

18、了少用了)6.片内片内21个个特殊功能寄存器特殊功能寄存器(SFR-Special Function Register)7.4个个8位并行位并行I/O口口(P0-P3)8.1个全双工串行口个全双工串行口(UART)9.2个个16位位 定时器定时器/计数器计数器(TIMER/COUNTER)10.可处理可处理5个中断个中断源源,两级两级中断优先级中断优先级11.内置内置1个布尔处理器个布尔处理器Cy和和1个累加器个累加器ACC12.MCS-51指令集含指令集含111条指令条指令编辑ppt13内内部部结结构构框框图图( (了解了解) )编辑ppt14 MCS-51单片机组成结构中包含单片机组成结构

19、中包含运算器、控制器、片内存储器、运算器、控制器、片内存储器、4个个I/O口、串行口、定时器口、串行口、定时器/计数器、中断系统、振荡器等功能部件计数器、中断系统、振荡器等功能部件. 运算部件以算术逻辑单元运算部件以算术逻辑单元ALU (Arithmetic Logic Unit)为核心为核心,包括包括累累加器加器ACC (Accumulator)、寄存器寄存器B、暂存器、程序状态字、暂存器、程序状态字PSW等许多部等许多部件件.它能实现数据的算术逻辑运算、位变量处理和数据传输操作它能实现数据的算术逻辑运算、位变量处理和数据传输操作.MCS-51单片机单片机(51子系列子系列)内带有内带有两个

20、两个16位定时器位定时器/计数器计数器T0和和T1,它们它们均可作为定时器或计数器使用均可作为定时器或计数器使用.编辑ppt15从一片从一片集成电路集成电路的角度去认识单片机的角度去认识单片机DIP-40封装封装P0.0P0.7(39-32) 8 P1.0P1.7(1-8) 8 P2.0P2.7(21-28) 8 P3.0P3.7(10-17) 8Vcc(40), GND(20) 2XTAL1, XTAL2(18/19) 2RESET(9) 1EA*/Vpp(31) 1ALE/PROG*(30) 1PSEN*(29) 12.2.3 2.2.3 单片机的单片机的引脚引脚(pin)Protel99

21、中的位置中的位置Protel DOS Schematic Libraries.ddbProtel DOS Schematic Intel.lib 8031编辑ppt164444只引脚方形只引脚方形(PLCC)(PLCC)封装方式为封装方式为(4(4只没有用只没有用) )编辑ppt17编辑ppt18(1)(1)Vcc(40), GND(20)Vcc(40), GND(20): : 正电源端正电源端与与接地端接地端( (+5V+5V/3.3V/2.7V)/3.3V/2.7V)不同的单片不同的单片机可以允许不同的工作电压机可以允许不同的工作电压, ,不同的单片机表现出的功耗也不同不同的单片机表现出的

22、功耗也不同. .(2)(2)XTAL1, XTAL2(18,19)XTAL1, XTAL2(18,19):Crystal:Crystal片内振荡电路输入片内振荡电路输入/ /输出端输出端晶振晶振实物图片实物图片编辑ppt19也可以由也可以由 XTAL1XTAL1端接入端接入外部时钟外部时钟, ,此时应将此时应将 XTAL2XTAL2接地接地: :1 112MHz(MCS-51)12MHz(MCS-51)151545pF45pFXTAL1XTAL1XTAL2XTAL2XTAL2XTAL2XTAL1XTAL1外部时钟外部时钟典型晶振电路典型晶振电路(OSC Oscillator)通常外接通常外接一

23、个晶振两个电容一个晶振两个电容编辑ppt20CPUCPU总是按照一定的总是按照一定的时钟节拍时钟节拍与时序工作与时序工作( (后面有详细叙述后面有详细叙述) )1.1.振荡周期振荡周期/ /时钟周期时钟周期Tc:(clock) (Tc:(clock) (记忆记忆) )对于对于12MHz,112MHz,1个振荡周期个振荡周期1/12 us1/12 us振荡周期振荡周期=1/fosc=1/fosc2.2.状态周期状态周期TsTs: (: (很少用到此概念很少用到此概念) ) Ts(status)=2 Ts(status)=2个时钟周期个时钟周期(Tc)(Tc)3.3.机器周期机器周期:Tm(mac

24、hine):Tm(machine)=6=6个状态周期个状态周期(Ts)=(Ts)=1212个振荡周期个振荡周期(Tc)(Tc)( (记忆记忆) )对于对于12MHz,12MHz,1 1个机器周期个机器周期1us 1us 6MHz6MHz呢呢? ?4.4.指令周期指令周期: : Ti(instruction)Ti(instruction): :执行一条指令所需的机器周期执行一条指令所需的机器周期(Tm)(Tm)数数 ( (如如DJNZ R7,$ DJNZ R7,$ 两个机器周期两个机器周期) )NOTE:NOTE: 1 1个指令周期个指令周期=1=1、2 2、4 4个机器周期个机器周期( (后面

25、提到后面提到) )编辑ppt21(3) RESET(9): 复位端复位端(正脉冲有效正脉冲有效,两个机器周期两个机器周期(2us-12MHz)的高电平信号的高电平信号使系统复位使系统复位)复位使单片机进入某种确定的初始状态复位使单片机进入某种确定的初始状态: （1） PC (Programe Counter)值归零值归零(0000H)（2）各个）各个SFR被赋予被赋予初始初始值值（3）退出处于节电工作方式的停顿状态、退出一切程序）退出处于节电工作方式的停顿状态、退出一切程序进程、退出程序的死循环进程、退出程序的死循环,从头开始从头开始.编辑ppt22PCPC与与SFR(Special Func

26、tion Register)特殊功能寄存器特殊功能寄存器特殊功能寄存器复位状态表特殊功能寄存器复位状态表( (记忆！记忆！) )寄存器寄存器复位状态复位状态寄存器寄存器复位状态复位状态PC0000HTCON00HA00HT2CON00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07H(特殊特殊,记忆记忆)TH100HDPTR0000HTL100HP0P3FFH (特殊特殊,记忆记忆)SCON00HIPXX000000BSBUFXXHIE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H编辑ppt23+5V10uF8.2kVccRSTGND上电复位上电复位阻容阻容复位复位10uF1

27、0KVccRSTGND手动手动&上电复位上电复位1K+5V有些芯片也需要复位电平有些芯片也需要复位电平, ,如果器要求和单片机相同如果器要求和单片机相同, ,可以和可以和RSTRST相连相连典型典型复位电路复位电路( ( Reset 记忆记忆) )编辑ppt24扩展扩展: :使用使用MAX706MAX706 (24-26 (24-26 自学自学, ,实验用到实验用到) )upup监控器监控器MAX706MAX706 MAX706 MAX706内部由时基信号发生器内部由时基信号发生器, ,看门狗定时器看门狗定时器, ,复位信号发生器及掉复位信号发生器及掉电电压比较器构成电电压比较器构成,

28、 ,其中时基信号发生器提供看门狗定时器定时脉冲其中时基信号发生器提供看门狗定时器定时脉冲, ,芯芯片的引脚如图所示片的引脚如图所示, ,各引脚愈义如下各引脚愈义如下: :PFI(Power Fail Voltage Monitor Input)PFI(Power Fail Voltage Monitor Input)电源故障电压监控输入电源故障电压监控输入PFOPFO* *(Power-Fail Output)(Power-Fail Output)电源故障输出电源故障输出, ,当监控电压当监控电压PFI1.25V,PFI1.25V, PFO PFO变低变低. .WDI(Watchdog Inp

29、ut)WDI(Watchdog Input)看门狗输入看门狗输入RESETRESET高电平复位信号输出端高电平复位信号输出端MRMR* *(Manual-Reset Input)(Manual-Reset Input)手动复位手动复位WDOWDO* *(Watchdog Output)(Watchdog Output)看门狗输出看门狗输出 MAx706PMAx706P的典型应用电路如图的典型应用电路如图编辑ppt25编辑ppt26复位功能复位功能手动复位手动复位: :当接当接在在MRMR* *引脚上的按键按下引脚上的按键按下,MR,MR* *接收接收低电平信号低电平信号,RESET,RESET

30、变为高电平变为高电平, ,延时时间为延时时间为200ms,200ms,使使8XX518XX51复位复位. .当当电源电压降至电源电压降至4.4V4.4V以下以下, ,内部的电压比较器使内部的电压比较器使RESETRESET变为高电平变为高电平使单片机复位使单片机复位, ,直到直到VccVcc上升到正常上升到正常值值. .编辑ppt274.4.EAEA* */Vpp: /Vpp: (External Access) (31 (31脚脚) )寻址寻址外部外部ROMROM控制端控制端/ /编程电源输入端编程电源输入端. .EAEA* *: :低有效低有效 ( (理解记忆！难点理解记忆！难点) )(1

31、)(1)接地接地 GND:GND:使用的是使用的是 ROMlessROMless的的MCUMCU时时(2)(2)接高电平接高电平 Vcc(Vcc(常用常用):):片内有片内有ROM,ROM,对对80518051而言而言 当当PC0FFFH(4k),CPUPC0FFFH,PC0FFFH,且且外部外部有扩展有扩展ROMROM时时,CPU,CPU自动自动转向转向外部外部ROMROM的程序的程序Vpp:Vpp:对片内对片内ROMROM编程时编程正电源加到此端编程时编程正电源加到此端.(.(了解了解) )编辑ppt28(5)ALE (5)ALE (Address Latch Enable) /PROG/

32、PROG* *: (30: (30脚脚) )地址锁存允许地址锁存允许/ /编程脉冲输入端编程脉冲输入端. . ALE:P0ALE:P0口寻址外部口寻址外部低低8 8位位地址时地址时接外部锁存器接外部锁存器 G(LE)G(LE)端端; ; 当当访问外部存储器访问外部存储器时时, ,ALEALE信号的负跳变信号的负跳变将将P0P0口上的口上的低低8 8位位地址送入锁存器地址送入锁存器; ;不不访问外部存储器访问外部存储器时时,ALE,ALE端以端以固定的固定的振荡器振荡频率的振荡器振荡频率的1/61/6速率输出正脉冲信号速率输出正脉冲信号, ,作为作为对外的时钟信号对外的时钟信号或或定时脉冲定时脉

33、冲f f fosc/6 (fosc/6 (记忆记忆!)!) PROGPROG* * 对片内对片内ROMROM编程时编程脉冲由此端加入编程时编程脉冲由此端加入( (了解了解) )编辑ppt29例例1:SRAM62641:SRAM6264的扩展的扩展89C516264P0.0-P0.7ALEP2.7P2.0-P2.48D8QOEA8-A12A0-A7D0-D7G(LE)EAOECE2*RDWRWECE1*+5V锁存器锁存器74LS373编辑ppt308031锁存器锁存器74LS373P0.0-P0.7ALEPSENP2.0-P2.48D8QOEA8-A12A0-A7D0-D7GEAOECEEPRO

34、M(6)PSEN(6)PSEN* * (Program Store Enable) 低有效低有效 (29(29脚脚) )寻址寻址外部程序存储器外部程序存储器时选通时选通外部外部ROMROM的的读控制端读控制端(OE(OE* *) )Note:Note:读取外部读取外部ROMROM时时, ,每个机器周期每个机器周期产生两次产生两次PSENPSEN有效信号有效信号, , 执行执行片内片内ROMROM取指取指时时, ,不产生不产生PSENPSEN信号信号编辑ppt31综述综述( (记忆记忆, ,重要重要, ,记住这几个结论记住这几个结论!)!)P0.0P0.7:P0.0P0.7:双向双向8 8位数据

35、口和输出低位数据口和输出低8 8位地址位地址, ,内部内部无无上拉电阻上拉电阻, ,做做为为普通普通I/OI/O口使用时口使用时, ,外部一般接外部一般接10k10k上拉电阻上拉电阻P1.0-P1.7:P1.0-P1.7:内置了上拉电阻的内置了上拉电阻的8 8位位准双向准双向()()I/OI/O口口P2.0P2.7:P2.0P2.7:内置了上拉电阻的内置了上拉电阻的8 8位位准双向准双向I/OI/O口口 寻址寻址外部程序存储器外部程序存储器时时, ,输出输出高高8 8位地址位地址; ; 不接外部程序存储器时不接外部程序存储器时, ,可作为可作为8 8位准双向位准双向I/OI/O口使用口使用.

36、.P3.0P3.7:P3.0P3.7:内置了上拉电阻的内置了上拉电阻的8 8位位准双向准双向I/0I/0口口 它具有特定的它具有特定的第二功能第二功能. .不使用它的第二功能时不使用它的第二功能时, ,可作为可作为8 8位准双位准双向向I/OI/O口口. .2.3 2.3 并行输入并行输入/ /输出接口输出接口编辑ppt32排阻的实物图片排阻的实物图片 编辑ppt33P3P3口口第二功能表第二功能表( (重要重要) )引引 脚脚第第 二二 功功 能能 P3.0P3.0RxD (Receive Data): RxD (Receive Data): 串行口接收数据输入端串行口接收数据输入端P3.1

37、P3.1TxD (Transmit Data): TxD (Transmit Data): 串行口发送数据输出端串行口发送数据输出端P3.2P3.2INT0INT0* *(External 0 Interrupt): (External 0 Interrupt): 外部中断申请输入端外部中断申请输入端 0 0P3.3P3.3INT1INT1* *(External 1 Interrupt): (External 1 Interrupt): 外部中断申请输入端外部中断申请输入端 1 1P3.4P3.4T0(clock source for timer 0): 外部计数脉冲输入端外部计数脉冲输入端

38、 0P3.5P3.5T1(clock source for timer 0): 外部计数脉冲输入端外部计数脉冲输入端 1P3.6P3.6WRWR* *(Write): (Write): 写外设控制信号输出端写外设控制信号输出端P3.7P3.7RDRD* *(Read): (Read): 读外设控制信号输出端读外设控制信号输出端编辑ppt34准双向口:在在输入数据时输入数据时, ,应先把口线置应先把口线置1 1, ,使两个输出使两个输出FETFET关断关断, ,使管脚使管脚“浮置浮置”, ,成为成为高阻状态高阻状态, ,这样才能这样才能正确的输入数据正确的输入数据, ,这就这就是是所谓的准双向口

39、所谓的准双向口 在准双向口作为在准双向口作为输入口时输入口时, ,应先置应先置1 1锁存器锁存器, ,即先向该即先向该I/OI/O口写口写“1”,1”,使该使该I/OI/O口工作于口工作于输入方式输入方式, ,然后然后再读引脚再读引脚.(.(记忆记忆) ) 比如比如, ,要将要将P1P1口的状态读入到累加器口的状态读入到累加器A A中中, ,软件实现方法如下软件实现方法如下: : MOV P1,#0FFH MOV P1,#0FFH ;P1 ;P1口置为输入方式口置为输入方式 MOV A,P1MOV A,P1; ;读读P1P1口状态到累加器口状态到累加器A A中中编辑ppt35简简单单测测控控实

40、实例例原原理理图图编辑ppt36P1.3P1.3作作输输入入端端口口光路通畅光路通畅,R亮亮 2K 光路阻断光路阻断,R暗暗 400K R亮亮 250K 编辑ppt37JOB3: CLR P1.1 ;JOB3: CLR P1.1 ;亮绿灯亮绿灯REDO: REDO: SETB P1.3SETB P1.3 ; ;P1.3P1.3作输入口必先置作输入口必先置1 1CHECK:JNB P1.3,CHECK ;CHECK:JNB P1.3,CHECK ;检测通道是否被阻断？检测通道是否被阻断？LOOP: ;LOOP: ;有入侵者有入侵者, ,报警！报警！AJMP REDO ;AJMP REDO ;再跳

41、回去检测再跳回去检测任务任务: :红外防盗报警红外防盗报警( (用到后面程序知识了用到后面程序知识了) )P1.3P1.3口用于口用于输入输入状态检测的语句状态检测的语句: : R R亮亮2.2k250k250k , , 红外线光路红外线光路阻断阻断时时,P1.3,P1.3高高电平电平编辑ppt38(4)(4)并行口的并行口的负载能力负载能力 oP0P0、P1P1、P2P2、P3P3口的口的电平与电平与CMOSCMOS和和TTLTTL电平电平兼容兼容. .oP0P0口口的每一位口线可以的每一位口线可以驱动驱动8 8个个LSTTLLSTTL负载负载.(800uA).(800uA)在在作为通用作为

42、通用I/OI/O口口时时, ,由于输出驱动电路是由于输出驱动电路是漏极开漏极开路方式路方式, ,由集电极开路由集电极开路(OC(OC门门) )电路或漏极开路电路驱动电路或漏极开路电路驱动时时需外接上拉电阻需外接上拉电阻; ;当作为当作为地址地址/ /数据总线数据总线使用时使用时, ,口线输出不是开漏口线输出不是开漏的的, ,无须外接上拉电阻无须外接上拉电阻. .编辑ppt39nP1P1、P2P2、P3P3口的每一位能驱动口的每一位能驱动4 4个个LSTTL(400uA)LSTTL(400uA)负载负载. .它们它们的输出驱动电路的输出驱动电路设有内部上拉电阻设有内部上拉电阻, ,所以可以方便地

43、由集电所以可以方便地由集电极开路极开路(OC(OC门门) )电路或漏极开路电路所驱动电路或漏极开路电路所驱动, ,而而无须外接上拉无须外接上拉电阻电阻. .n 由于单片机口线仅能提供由于单片机口线仅能提供几毫安的电流几毫安的电流, ,当作为输出驱动当作为输出驱动一般的一般的晶体管的基极晶体管的基极时时, ,应在口与晶体管的基极之间串接应在口与晶体管的基极之间串接限限流电阻流电阻. .编辑ppt402.4 2.4 单片机内部几个重要的结构单片机内部几个重要的结构存储器、堆栈、存储器、堆栈、SFRSFR( (重要重要) )编辑ppt412.4.1 2.4.1 单片机的单片机的存储器存储器几个有关的

44、概念几个有关的概念: :几种存储器类型几种存储器类型:RAM(Random Access Memory) 数据数据存储器存储器,存放检测的数据存放检测的数据,中间变量中间变量(内存内存)(1)SRAM (Static RAM)静态静态存储器存储器(2)DRAM (Dynamic RAM)动态动态存储器存储器ROM(Read Only Memory) 程序程序存储器存储器,存放应用程序存放应用程序(硬盘硬盘)(1)MASK ROM 掩膜大量生产掩膜大量生产(2)OTP (One Time Programmable)一次可编程一次可编程ROM(3)EPROM(UV)(Erasable Progra

45、mmable ROM) （2764-M2764A） 用用紫外线紫外线擦除的擦除的ROM(芯片中央有圆形的孔芯片中央有圆形的孔,几十分钟几十分钟) 常用常用 (4) EEPROM/E2PROMElectrical Erasable Programmable ROM用用电电擦除的擦除的ROM,掉电保存掉电保存(24LC256 X2816C) 常用常用 (5)Flash Memory 闪速闪速存储器存储器(AT29C256)编辑ppt422.4.2 89C512.4.2 89C51单片机单片机存储器配置存储器配置( (难点难点 重点重点) ) MCS51 MCS51单片机单片机, ,程序存储器与数据

46、存储器程序存储器与数据存储器分别分别编址编址-冯诺依曼冯诺依曼结构结构8XC196/MSP430 8XC196/MSP430 单片机单片机, ,程序存储器与数据存储器统一编址程序存储器与数据存储器统一编址 普林斯顿结构普林斯顿结构7FH=127,FFH=255 ,FFFH=4K-1, FFFFH=64K-1 (看懂这张图看懂这张图)编辑ppt431.1.片内片内RAM RAM 低低128128字节字节(00H7FH)(00H7FH); (; (记忆记忆) ) (1)00H-1FH: (1)00H-1FH:前前3232个单元是个单元是工作寄存器区工作寄存器区 (2)20H-2FH:128(2)2

47、0H-2FH:128个可个可按位寻址的位按位寻址的位, ,占占1616个单元个单元, ,位地址编位地址编 号为号为: :00H-7FH00H-7FH (3)30H-7FH: (3)30H-7FH:片内片内一般一般RAM,RAM,只能按字节寻址只能按字节寻址2.2.片内片内RAM RAM 高高128128字节字节(80-FFH)(80-FFH) 离散离散分布着分布着2121个特殊功能寄存器个特殊功能寄存器 SFR (Special Function SFR (Special Function Register) Register) 其中其中: :地址号能被地址号能被8 8整除整除的的SFRSFR

48、中的可以按中的可以按位寻址位寻址3.3.可寻址可寻址片外片外RAM 64KRAM 64K字节字节 (0000HFFFFH)(0000HFFFFH)少用少用4.4.片内片内ROM 4KROM 4K字节字节 (000HFFFH)(000HFFFH)5.5.片外片外ROM 64KROM 64K字节字节 (0000HFFFFH)(0000HFFFFH)少用少用编辑ppt441.1.片内片内RAM RAM 低低128128字节字节(00H(00H7FH)7FH)00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通R

49、AM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区SFR分布在分布在80H-FFH其中其中92个位个位可位寻址可位寻址80H80HFFHFFH所有的所有的RAMRAM区区( (包括位寻址包括位寻址区、工作寄存器区区、工作寄存器区) )都可以都可以用于存放数据用于存放数据89C51 128128字节字节编辑ppt4500H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通RAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区R0R2R1R3R4R5R6R707H02H01H00H06H04H05H03H08H1FH工

50、作寄存器区工作寄存器区3工作寄存器区工作寄存器区2工作寄存器区工作寄存器区1工作寄存器区工作寄存器区00FH10H17H18H(1)(1)工作寄存器区工作寄存器区 片内片内RAMRAM前前32(832(8* *4)4)个单元个单元 (00H1FH)(00H1FH)任意时刻只可以使用一组工作寄存器区任意时刻只可以使用一组工作寄存器区默认设置默认设置编辑ppt4600H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通RAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区(2)(2)可可按位寻址按位寻址的字节单元的字

51、节单元 20H2FH20H2FH单元单元片内片内RAMRAM中中128(8128(8* *16)16)个的位个的位. . 位地址位地址: :00H7FH00H7FH Programming Tip: If your program does not use bit variables you may use Internal RAM locations 20h through 2Fh for your own use. If you plan to use bit variables be very careful about using addresses from 20h through

52、2Fh as you may end up overwriting the value of your bits.编辑ppt4700H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通RAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区27H22H21H20H26H24H25H23H28H2FH单元地址单元地址07 06 05 04 03 02 01 000F 0E 0D 0C 0B 0A 09 0817 16 15 14 13 12 11 101F 1E 1D 1C 1B 1A 19 1827 26 25 2

53、4 23 22 21 202F 2E 2D 2C 2B 2A 29 2837 36 35 34 33 32 31 303F 3E 3D 3C 3B 3A 39 3847 46 45 44 43 42 41 407F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78位地址位地址总共总共128个个可按可按位寻位寻址的址的位位(1)FIND BIT 00H(2)FIND BIT 20H.0(3)FLAG DATA 20H FIND BIT FLAG.0编辑ppt4800H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM区区普通普通R

54、AM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区可以供编程使用的单元可以供编程使用的单元, ,注意注意, ,只能只能当当字节字节用用, ,一共一共8080个单元个单元(3)30H-7FH:(3)30H-7FH:片内片内一般一般RAM,RAM,只能按字节寻址只能按字节寻址编辑ppt49o片内片内Flash Flash ROM 4KROM 4K字节字节 (0000H0FFFH);(0000H0FFFH);o可寻址可寻址片外片外ROM 64KROM 64K字节字节 (0000HFFFFH);(0000HFFFFH);对比对比: :可寻址可寻址片外片外RAM 64KRAM 64K字节字节 (0000H

55、FFFFH);(0000HFFFFH);FFFFH0000H可寻址可寻址 片外片外RAMRAM 64K字节字节FFFFH0000H可寻址可寻址 片外片外ROMROM 64K字节字节FFFH000H可寻址可寻址 片内片内Flash Flash ROMROM4K 字节字节89C5189C517FH00H片内片内 RAMRAM 128字节字节FFH80H编辑ppt50(1)(1)程序存储器程序存储器存放存放调试好的应用程序和表格常数调试好的应用程序和表格常数(TAB: DB (TAB: DB * * *H,H,* * *H,.)H,.)(2)MCS-51(2)MCS-51采用采用1616位的位的PC

56、PC和和1616位的地址总线位的地址总线(P2+P0),(P2+P0),使使64k64k程序程序存储器空间连续、统一存储器空间连续、统一(3)(3)对于对于内部有内部有ROMROM的的CPUCPU, ,EAEA* *接高电平接高电平, ,程序首先从程序首先从内部内部ROMROM开开始执行始执行, ,当当PC0FFFHPC0FFFH时时, ,自动自动转向转向外部外部ROM(1000-0FFFFH)ROM(1000-0FFFFH)地地址空间执行程序址空间执行程序(4)(4)对于内部没有对于内部没有ROMROM的的CPU,EACPU,EA* *接低电平接低电平, ,迫使迫使CPUCPU从外部从外部R

57、OMROM取取指令指令;(;(少用少用) )(5)(5)内部内部RAMRAM和和外部外部RAMRAM存在存在地址重叠地址重叠, ,但不会造成操作混乱但不会造成操作混乱, ,通通过不同的指令来区别过不同的指令来区别: :访问访问内部内部RAM,RAM,用用MOVMOV指令指令, ,访问访问外部外部RAM,RAM,用用MOVXMOVX指令指令NOTE:NOTE:编辑ppt51符号符号 名名 称称 中中 断断 引引 起起 原原 因因 中断服务程序中断服务程序入口入口(ROM(ROM空间空间) )INT0外部外部中断中断0 0 P3.2P3.2引脚的低电平或下降沿信号引脚的低电平或下降沿信号0003H

58、T0定时器定时器0 0溢出溢出中断中断定时计数器定时计数器0 0计数回零溢出计数回零溢出000BHINT1外部外部中断中断1 1P3.3P3.3引脚的低电平或下降沿信号引脚的低电平或下降沿信号0013HT1定时器定时器1 1溢出溢出中断中断 定时计数器定时计数器1 1计数回零溢出计数回零溢出 001BHTI/RI 串行口中断串行口中断 串行通信完成一帧数据发送或接收串行通信完成一帧数据发送或接收引起中断引起中断 0023H几个特殊的几个特殊的ROM空间空间,涉及到后面中断知识涉及到后面中断知识编辑ppt522.4.3 2.4.3 堆栈堆栈(stack)(stack) 在片内在片内RAMRAM中

59、中, ,常常要指定一个专门的区域来存放某些特常常要指定一个专门的区域来存放某些特别的数据别的数据, ,它遵循它遵循先进后出先进后出oror后进先出后进先出(LIFO/FILO)-Last In (LIFO/FILO)-Last In First OutFirst Out的的, ,顺序存储原则顺序存储原则, ,这个这个RAMRAM区区叫堆栈叫堆栈-子弹夹子弹夹( (flashflash) )1.1.功用功用: :1)1)在调用在调用子程序子程序和和中断服务程序中断服务程序时时CPUCPU自动自动将当前将当前PCPC 值值压栈压栈保存保存, ,返回时返回时自动自动将将PCPC值值弹栈弹栈. .2)

60、2)保护现场保护现场/ /恢复现场恢复现场(PUSH/POP)(PUSH/POP)3)3)数据传输数据传输编辑ppt53复位后复位后 SP=07H,SP=07H,数据进栈时数据进栈时: :首先首先SP+1SP+1指向指向08H08H单元单元, ,第一个放进堆栈的数据将第一个放进堆栈的数据将放进放进08H08H单元单元, ,然后然后SPSP再自动增再自动增1,1,仍指向仍指向栈顶栈顶2.2.堆栈区由堆栈区由SFRSFR的堆栈指针的堆栈指针SP(Stack Pointer)SP(Stack Pointer)管理管理, ,就就5151单片机而言单片机而言,SP,SP指示的是堆栈空间指示的是堆栈空间栈顶的地址