单片机技术与应用 教学课件 ppt 作者 刘松 单元1 单片机基本知识

单元1 单片机知识概述 单元1 单片机知识概述 学习目标： 掌握单片机的概念及特点 了解（单片机）冯诺依曼结构和哈佛结构的差异 了解AT89S52单片机结构，掌握内部数据存储器的空间分 配和SFR 掌握AT89S52单片机的外部引脚功能及单片机最小应用系 统 掌握单片机集成开发环境Keil C51、在线下载软件ISP的 使用方法 单元1 单片机知识概述 技能要求： 利用AT89S52单片机制作一个简单的实用电路 会使用相应软件对程序进行仿真和调试 项目一 一只会闪光的灯 第一部分 项目要求 组装一个单片机的最小系统，用以控制一只 发光二极管（LED）闪光。 单元1 单片机知识概述 一、单片微型计算机 （一）单片机的概念与特点 1什么是单片机？ 单片机（Single Chip Computer）又称单片微控制器（ Microcontroller），它不是完成某一个逻辑功能的芯片， 而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。 单片机主要组成部分： 中央处理器 CPU 存储器 （数据存储器RAM 程序存储ROM ） 输入 /输出接口 定时器 / 计数器 项目一 一只会闪光的灯 第二部分 相关知识 单元1 单片机知识概述 2单片机的特点（优点） 体积小、重量轻； 电源单一、功耗低 （突出特点 ）； 功能强、价格低，有优异的性能价格比； 全部集成在芯片上，布线短，合理，集成度高； 数据大部分在单片机内传递，运行速度快，抗干扰 能力强，可靠性高。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 （二）单片机体系结 构 单片机的体系结构有两种，一是传统的冯诺依曼（ John Von Neumann）结构；另一种是哈佛（Harvard）结 构。 1冯诺依曼结构 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 2哈佛结构 数据与程序分别存于两个存储器中，是哈佛结构的重 要特点。哈佛结构的数据总线和指令传输总线完全分开。 其优点是，指令和数据空间是完全分开的，一个用于取指 令，另一个用于存取数据。所以与常见的冯诺依曼结构 不同的第一点是：程序和数据总线可以采用不同的宽度。 数据总线都是8位的，但低档、中档和高档系列的指令总 线位数分别为12、14和16位。第二点是：由于可以对程序 和数据同时进行访问，CPU的取指和执行采用指令流水线 结构，当一条指令被执行时允许下一条指令同时被取出， 使得在每个时钟周期可以获得最高效率。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 周期0周期1周期2周期3周期4 取指0执行0 取指1执行1 取指2执行2 取指3执行3 图1.3 指令流水线结构示意图 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 二、单片机的应用 1家用电器：广泛应用于家用电器的自动控制，智能卡 特点：提高家用电器的性能和质量； 降低家用电器的生产成本和销售价格。 2智能仪器仪表：单片机体积小，耗电少 ，被广泛用于 各类仪器仪表 特点：单片机使仪器仪表走向了智能化和微型化，使仪 器仪表的功能和可靠性大大提高。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 3网络与通信：许多型号的单片机都有通信接口可方 便地进行机间通信，也可方便地组成网络系统。 如：单片机控制的无线遥控系统，列车无线通信系统 和串行自动呼叫应答系统等。 4工业控制：单片机可以构成各种工业测控系统，数 据采集系统。 如：数控机床、汽车安全技术检测系统，报警系统 和生产过程自动控制等。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 单片机的发展可以分为三个阶段 l 20世纪70年代为单片机发展的初级阶段。 典型代表: Intel公司的MCS-48系列单片机。有4位、8 位CPU，并行I/O口，8位定时器/计数器，无串行口，中 断处理比较简单，RAM、ROM容量较小，寻址范围不超 过4KB。 三、单片机的发 展 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 l 20世纪80年代为高性能单片机的发展阶段。 典型代表:Intel公司的MCS-51、MCS-96系列单片机， 单片机普及阶段。是8位CPU，片内RAM、ROM容量 加大，片外寻址范围可达64KB，增加了串行口，多级 中断处理系统，16位定时器/计数器。 l 20世纪90年代至今为单片机的高速发展阶段。 典型代表:MCS96系列单片机。是16位CPU，片内 RAM、ROM容量进一步增大，增加了A/D、D/A转换 器，8级中断处理功能，实时处理能力更强，它允许用 户采用面向工业控制的专用语言，如C语言等。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 单片机发展可归结为以下几个方面: 1. 增加字长，提高数据精度和处理的速度 2. 改进制作工艺，提高单片机的整体性能 3.由复杂指令集CISC转向简单指令集RISC技术 4. 多功能模块集成技术，使一块“嵌入式”芯片具有 多种功能 5. 微处理器与DSP技术结合 6. 融入高级语言的编译程序 7. 低电压、宽电压、低功耗 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 MCS-51MCS-51单片机系列：单片机系列： 两大系列：两大系列：MCS-51MCS-51子系列和子系列和MCS-52MCS-52子系列。子系列。 其中其中5151子系列是子系列是基本型基本型，而，而5252子系列属于子系列属于增强型增强型。 各子系列配置如下表所示。各子系列配置如下表所示。 片内片内ROMROM形式形式 无无 ROM EPROMROM EPROM 8031 8051 87518031 8051 8751 80C31 80C51 87C51 80C31 80C51 87C51 8032 8052 8752 8032 8052 8752 80C32 80C52 87C52 80C32 80C52 87C52 四、四、AT89S52AT89S52单片机结构单片机结构 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 5252子系列与子系列与5151子系列相比，其功能增强的具体方子系列相比，其功能增强的具体方 面如下：面如下： 1 1片内片内RAMRAM从从128128字节增加到字节增加到256256字节字节 2 2片内片内ROMROM从从4KB 4KB 增加到增加到8KB8KB 3 3定时器定时器/ /计数器从计数器从2 2个增加到个增加到3 3个个 4 4中断源从中断源从5 5个增加到个增加到6 67 7个个 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 AT89S52是一个低功率，高性能的CMOS 8位微控 制器并且在系统中集成了8K字节的可编程闪存。 一个8位CPU； 一个片内振荡器及时钟电路； 8K字节可重复擦写的Flash闪速存储器； 2568字节内部RAM； 3个16位定时器/计数器； 四个8位并行I/O端口； 一个可编程全双工串行口； 有6个中断源、两个优先级嵌套中断结构。 （一）AT89S52单片机的结构 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 1. CPU1. CPU 中央处理器CPU是单片机的核心，是单片机的大脑和心 脏。它由运算器和控制器等部件组成。 作用：主要完成运算和控制功能。 MCS-51 CPU是字长为8位的中央处理单元，即它对数 据的处理是以字节为单位进行的。 （1 1） 运算器运算器 运算部件以算术逻辑单元ALU为核心，加上累加器 ACC、寄存器B、暂存器、程序状态字PSW以及十进制调 整电路和布尔处理器等许多部件组成的。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 1 1）算术逻辑单元）算术逻辑单元（ ALUArithmetic Logic UnitALUArithmetic Logic Unit） 可以对4位（半字节）8位（一字节）和16位（双字节） 数据进行操作。 作用：完成算术四则运算和逻辑运算、位操作及循环移位等 逻辑操作，操作结果的状态信息送至状态寄存器（PSW）。 2 2）累加器）累加器ACCACC，在指令中用助记符A来表示 A是一个8位寄存器，是CPU中工作最繁忙的寄存器。 作用：在算数逻辑运算中，用来存放一个操作数或运算结果 （包括中间结果）。在与外部存储器和I/O接口打交道时， 完成数据传送。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 3 3）寄存器）寄存器 B B 作用：可作通用寄存器。在乘、除运算中使用。 作乘法运算时，寄存器B用来存放乘数以及积的高位字节； 作除法运算时，寄存器B用来存放除数以及余数； 不作乘、除运算时，寄存器B可作通用寄存器使用。 4）程序状态字寄存器PSW（程序状态标志寄存器） 8位寄存器。 作用：存放当前指令执行后操作结果的某些特征，以便下 一条指令的执行提供依据。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 程序状态字程序状态字PSWPSW各位标志的含义各位标志的含义 CYACF0RS1 RS0OV-P PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0 PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3 PSW.2 PSW.1 PSW.0 CY (PSW.7) CY (PSW.7) 进位标志位进位标志位 ACAC（PSW.6PSW.6） 辅助进位（或称半进位）标志辅助进位（或称半进位）标志 F0F0（PSW.5PSW.5） 用户标志位用户标志位 RS1RS1和和RS0RS0（PSW.4PSW.4，PSW.3PSW.3）工作寄存器组选择位工作寄存器组选择位 OVOV（PSW.2PSW.2） 溢出标志位溢出标志位 PSW.1 PSW.1 未定义位未定义位 P P（PSW.0PSW.0） 奇偶标志位奇偶标志位 单元1 单片机知识概述 CYCY是是PSWPSW中最常用的标志位。中最常用的标志位。 由硬件或软件置位和清零。由硬件或软件置位和清零。 * *在字节运算时在字节运算时： 它表示运算结果是否有进位（或借位）。它表示运算结果是否有进位（或借位）。 加法时加法时：有进位有进位 CyCy由硬件置由硬件置“ “1” 1” 即即Cy=1Cy=1； 无进位无进位 CYCY被硬件清被硬件清“ “0” 0” 即即Cy=0Cy=0。 减法时减法时：有借位有借位 CyCy由硬件置由硬件置“ “1” 1” 即即Cy=1Cy=1； 无借位无借位 CYCY被硬件清被硬件清“ “0” 0” 即即Cy=0Cy=0。 * *在位操作（布尔操作）时：在位操作（布尔操作）时： CYCY作为累加器使用，其作用相当于字节操作的累加器作为累加器使用，其作用相当于字节操作的累加器ACCACC。 单元1 单片机知识概述 在指令中可作为转移的条件在指令中可作为转移的条件 JC JC relrel ； cy=1cy=1转移转移 JNC JNC relrel ； cy=0 cy=0 转移转移 位操作指令中做累加器位操作指令中做累加器 ANL C, bit ANL C, / bitANL C, bit ANL C, / bit ORL C, bit ORL C, / bit ORL C, bit ORL C, / bit SETB C SETB C CLR C CLR C CPL C CPL C MOV C,bit MOV C,bit MOV bit,c MOV bit,c 单元1 单片机知识概述 ACAC（PSW.6PSW.6） 辅助进位（或称半进位）标志。辅助进位（或称半进位）标志。 当执行当执行加减运算加减运算时，其运算结果产生时，其运算结果产生低四位向低四位向 高四位进位或借位高四位进位或借位时时, AC, AC由硬件置由硬件置“ “1”1”；否则；否则 ACAC位被自动清位被自动清“ “0”0”。 一般在一般在BCDBCD码运算时，系统用于进行十进制码运算时，系统用于进行十进制 调整。调整。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 F0F0（PSW.5PSW.5） 用户标志位。用户标志位。 用户可根据自己的需要对用户可根据自己的需要对F0F0位赋予一定的含位赋予一定的含 义，由用户置位或复位，作为软件标志。义，由用户置位或复位，作为软件标志。 SETB F0 ; SETB F0 ; 置位置位 CLR F0CLR F0 ; ; 复位复位 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 RS1RS1（PSW.4PSW.4）、）、RS0RS0（PSW.3) PSW.3) 寄存器区选择控制位。寄存器区选择控制位。 RS1RS0寄存器组片内RAM地址 00第0组00H-07H 01第1组08H-0FH 10第2组10H-17H 11第3组18H-1FH 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 CPU通过对PSW中的D4、D3位内容的 修改，就能任选一个工作寄存器区。 例如： SETB PSW3 CLR PSW4 ；选定第区 SETB PSW4 CLR PSW3 ；选定第2区 SETB PSW3 SETB PSW ；选定第区 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 OVOV（PSW.2PSW.2） 溢出标志位溢出标志位 它反映运算结果是否溢出，溢出时则由它反映运算结果是否溢出，溢出时则由 硬件将硬件将OV OV 位置位置“ “1”1”；否则置；否则置“ “0”0”。只有在补。只有在补 码运算时起作用。码运算时起作用。 双进位位法判溢出：双进位位法判溢出： OV=C8 OV=C8 C7 C7 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 P P（PSW.0PSW.0） 奇偶标志位奇偶标志位 P P标志表明累加器标志表明累加器ACCACC中中1 1的个数的奇偶性。的个数的奇偶性。 在每条指令执行完后，单片机根据在每条指令执行完后，单片机根据ACCACC的内的内 容对容对P P 位自动置位或复位。位自动置位或复位。 若累加器若累加器ACCACC中有中有奇数奇数个个“ “1”1”，则，则P=P=1 1； 若累加器若累加器ACCACC中有中有偶数偶数个个“ “1”1”，则，则P=P=0 0。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 溢出和进位是两种不同性质的概念溢出和进位是两种不同性质的概念 溢出是指有正负号的两个数运算时，运算结溢出是指有正负号的两个数运算时，运算结 果超出了累加器以补码所能表示一个有符号数的果超出了累加器以补码所能表示一个有符号数的 范围。范围。 而进位则表示两数运算最高位（而进位则表示两数运算最高位（D7D7）相加（相加（ 或相减）有无进位（或借位）。或相减）有无进位（或借位）。 因此使用时应加以注意。因此使用时应加以注意。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 （2 2）控制器）控制器 控制器是CPU的大脑中枢，是计算机的指挥控制部件。 组成：程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、指令 译码器（ID）、数据指针（DPTR）、堆栈指针（SP）以及 定时与控制电路等。 功能：对来自存储器中的指令进行译码，通过定时控制 电路在规定的时刻发出各种操作所需的控制信号，使各部分 协调工作，完成指令所规定的功能。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 1 1）程序计数器（程序计数器（PCPC）1616位计数器（位计数器（重要重要） PCPC是程序的字节地址计数器，是程序的字节地址计数器， 1616位专用寄存位专用寄存 器，寻址范围为器，寻址范围为64KB64KB。 作用：作用：存放存放CPUCPU执行的下一条指令的地址，执行的下一条指令的地址，具具 有自动加有自动加1 1的功能。的功能。 工作原理：当一条指令按照工作原理：当一条指令按照PCPC所指的地址从程所指的地址从程 序存储器中取出后，序存储器中取出后，PCPC会自动加会自动加1 1，指向下一条指，指向下一条指 令。令。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 2) 2) 指令寄存器指令寄存器IRIR和指令译码器和指令译码器ID ID 指令寄存器指令寄存器IRIR：8 8位寄存器位寄存器 作用：用于暂存待执行的指令，等待译码。作用：用于暂存待执行的指令，等待译码。 指令译码器指令译码器IDID： 作用：对指令寄存器中的指令进行译码，即将指令转变为所需作用：对指令寄存器中的指令进行译码，即将指令转变为所需 的电平信号。的电平信号。 根据译码器输出的电平信号，再经定时控制电路定时产生根据译码器输出的电平信号，再经定时控制电路定时产生 执行该指令所需要的各种控制信号。执行该指令所需要的各种控制信号。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 程序程序 存储器存储器 PCPC 取出取出 指令码指令码 指令指令 寄存器寄存器IRIR 指令指令 译码器译码器IDID 把指令转变把指令转变 成所需要得成所需要得 电平信号电平信号 CPU CPU 产生产生 执行该指令所需执行该指令所需 的各种控制信号的各种控制信号 取指令取指令 执行指令执行指令 分析指令分析指令 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 3) 3) 数据指针（数据指针（DPTRDPTR）16bit16bit 1616位专用寄存器。它可以对位专用寄存器。它可以对64K64K的的外部外部数据数据 存储器和存储器和I/OI/O口进行寻址。也可作为两个口进行寻址。也可作为两个8 8位寄存位寄存 器。器。 DPL DPL （地址（地址82H82H）：）： DPTRDPTR的低字节，的低字节， DPHDPH（地址为（地址为83H83H）：）：DPTRDPTR的高字节。的高字节。 作用：用作作用：用作外部外部数据存储器的地址指针。数据存储器的地址指针。 4) 4) 堆栈指针堆栈指针(SP)8 bit(SP)8 bit SPSP的内容就是堆栈的内容就是堆栈栈顶栈顶的存储单元地址。不的存储单元地址。不 论是数据进栈还是数据出栈，都是对堆栈的栈顶论是数据进栈还是数据出栈，都是对堆栈的栈顶 单元进行的，即对栈顶单元的写和读操作。单元进行的，即对栈顶单元的写和读操作。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 2. 2. 存储器配置及特殊功能寄存器存储器配置及特殊功能寄存器 程序程序存储器存储器（64KB64KB寻址空间）寻址空间） 数据存储器数据存储器（64KB64KB寻址空间）寻址空间） 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 程序存储器 EA=0：片内ROM不起作用。完全执行片外程序存储器指 令，外部ROM的地址为0000H 0FFFFH，可达64KB。 EA=1：执行片内程序存储器指令，地址为0000H 1FFFH ；当指令地址超过1FFFH后，自动转向片外ROM取指令， 2000FFFFH。 数据存储器 分为内部数据存储器和外部数据存储器。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 内部数据存储器 AT89S52有256字节的片内RAM，地址空间为 00HFFH。其中，低128B（地址为00H 7FH）是 真正的RAM区；高128B（地址为80H FFH）与片 内特殊功能寄存器（SFR）区（80HFFH）地址完 全重合。但在物理上是完全独立的。单片机采用不 同的寻址方式，以区分这两个重叠的逻辑地址空间 。 访问（80HFFH）区间的SFR时，只能用直接寻 址方式。如 MOV 0A0H，#Data 指令的目的操作数是直接地址，将立即数#Data送 入SFR中的0A0H单元中。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 访问（80HFFH）区间的片内RAM时，只能间接寻址 方式。如 MOV R0，0A0H MOV R0，#Data 外部数据存储器 地址范围为0000HFFFFH，可达64KB。 用MOVX指令进行访问。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 89S5289S52单片机在系统上采用了哈佛型，其存储器在物理结构单片机在系统上采用了哈佛型，其存储器在物理结构 上分程序存储器（上分程序存储器（ROMROM） 和数据存储器（和数据存储器（RAMRAM）。）。 有四个有四个物理上物理上相互独立的存储空间相互独立的存储空间 ：其配置如图所示。：其配置如图所示。 片内片内ROMROM 片外片外ROMROM 片内片内RAMRAM 片外片外RAM/I/ORAM/I/O口口 56KB56KB 8KB8KB 64KB64KB 128B128B RAMRAM 128B 128B SFRSFR 1FFFH 2000H 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 （二）AT89S52单片机引脚功能 AT89S52AT89S52单片机单片机有有4040个引脚个引脚，HMOSHMOS工艺制造工艺制造 的芯片采用的芯片采用双列直插式封装双列直插式封装（DIPDIP）。）。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 电源引脚电源引脚VccVcc和和GNDGND VCCVCC（4040）：电源端，）：电源端，+5V+5V 。 GND GND （2020）：接地端。）：接地端。 通常在通常在VccVcc和和GND GND 引脚之间引脚之间 接接0.10.1高频滤波电容。高频滤波电容。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 控制信号引脚控制信号引脚 ALE ALE 地址锁存控制信号。地址锁存控制信号。 PSEN PSEN 片外程序存储器选通信号，低电平有效。片外程序存储器选通信号，低电平有效。 EA EA 访问外部程序存储器的控制信号，低电平有效访问外部程序存储器的控制信号，低电平有效 RSTRST 复位信号，高电平有效。复位信号，高电平有效。 时钟电路引脚时钟电路引脚XTAL1XTAL1和和XTAL2XTAL2 XTAL2XTAL2（1818）：接外部晶体和微调电容。若使用外部）：接外部晶体和微调电容。若使用外部TTLTTL 时钟时，该引脚为外部时钟的输入端。时钟时，该引脚为外部时钟的输入端。 XTAL1XTAL1（1919）：接外部晶体和微调电容的另一端。若使用）：接外部晶体和微调电容的另一端。若使用 外部外部TTLTTL时钟时，该引脚必须接地。时钟时，该引脚必须接地。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 I/OI/O（输入输入/ /输出）端口（输出）端口（PortPort）P0P0、P1P1、P2P2、P3P3 P0P0口口(32(32脚脚3939脚脚) )：一个一个8 8位漏极开路型双向位漏极开路型双向I/OI/O口。口。 当用做通用当用做通用I/OI/O口时，每个引脚可驱动口时，每个引脚可驱动8 8个个TTLTTL负载；当用做负载；当用做 输入时，每个端口首先置输入时，每个端口首先置1 1。在访问外部存储器时，它是分。在访问外部存储器时，它是分 时传送的低字节地址和数据总线，此时，时传送的低字节地址和数据总线，此时，P0P0口内含上拉电阻口内含上拉电阻 。 P1P1口口(1(1脚脚-8-8脚脚) )：一个带有内部提升电阻的一个带有内部提升电阻的8 8位准双向位准双向I/OI/O口口 。 当用做通用当用做通用I/OI/O口时，每个引脚可驱动口时，每个引脚可驱动8 8个个TTLTTL负载。当用作负载。当用作 输入时，每个端口首先置输入时，每个端口首先置1 1。 P2P2口口（2121脚脚-28-28脚脚) )：一个带有内部提升电阻的一个带有内部提升电阻的8 8位准双向位准双向 I/OI/O口，在访问外部存储器时，它输出高口，在访问外部存储器时，它输出高8 8位地址。位地址。P2P2口可以口可以 驱动四个驱动四个TTLTTL负载。当用作输入时，每个端口首先置负载。当用作输入时，每个端口首先置1 1。 P3P3口口(10(10脚脚1717脚脚) )：一个带有内部提升电阻的一个带有内部提升电阻的8 8位准双向位准双向I/OI/O 口。能驱动四个口。能驱动四个TTLTTL负载。当用作输入时，每个端口首先置负载。当用作输入时，每个端口首先置 1 1。P3P3口还用于第二功能口还用于第二功能 。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 引脚的第二功能（引脚的第二功能（1 1） P3.0P3.0 RxDRxD 串行串行口输入端口输入端 P3.1P3.1 TxDTxD 串行口输出端串行口输出端 P3.2P3.2 INT0 INT0 外部中断外部中断0 0请求输入端请求输入端 P3.3P3.3 INT1 INT1 外部中断外部中断1 1请求输出端请求输出端 P3.4P3.4 T0 T0 定时器定时器/ /计数器计数器0 0计数脉冲输入端计数脉冲输入端 P3.5P3.5 T1 T1 定时器定时器/ /计数器计数器1 1计数脉冲输入端计数脉冲输入端 P3.6P3.6 WR WR 外部外部RAMRAM写选通输出端写选通输出端 P3.7P3.7 RD RD 外部外部RAMRAM读选通输出端读选通输出端 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 引脚的第二功能（引脚的第二功能（2 2） P1.0P1.0 T2 T2 定时器定时器2 2的外部事件输入端；的外部事件输入端； 可编程脉冲输出端可编程脉冲输出端 P1.1P1.1 T2EX T2EX 定时器定时器2 2的捕捉的捕捉/ /重装触发器输重装触发器输 入端；入端； 定时器定时器2 2的计数方向控制端的计数方向控制端 P1.5P1.5 MOSI MOSI FlsshFlssh串行编程串行编程/ /下载时串行指下载时串行指 令输入端令输入端 P1.6P1.6 MISO MISO FlsshFlssh串行编程串行编程/ /下载时串行数下载时串行数 据输出端据输出端 P1.7P1.7 SCK SCK 时钟输入端时钟输入端 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 三、AT89S52单片机最小应用 1. 最小系统 所谓最小系统就是指由单片机和一些基本的外 围电路所组成的一个可以工作的单片机系统。一般 来说，它包括单片机，晶振电路和复位电路。 （1）晶振电路 XTAL1和XTAL2分别为振荡电路的输入输出 端。其振荡电路有两种组成方式：片内振荡器和片 外振荡器。 片内振荡器如图所示。在XTAL1和XTAL2引 脚两端跨接石英晶体振荡器和两个微调电容构成振 荡电路，通常C1和C2一般取30pF，晶振的频率取 值在1.2MHz12MHz之间。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 XTAL2 XTAL1 GND 89S52 （a）片内振荡器组成 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 片外振荡器如图所示。 XTAL1是外部时钟信号的输 入端，XTAL2可悬空。由于 外部时钟信号经过片内一个2 分频的触发器进入时钟电路 ，因此对外部时钟信号的占 空比没有严格要求，但高、 低电平的时间宽度应不小于 20 ns。 （b）片外振荡器组成 XTAL2 XTAL1 GND 89S52 NC 外部时 钟信号 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 时序是非常重要的概念，它指明单片机内部以时序是非常重要的概念，它指明单片机内部以 及内部与外部互相联系所遵守的规律。及内部与外部互相联系所遵守的规律。 （2 2）CPUCPU时序的概念时序的概念 单片机在执行指令时，通常将一条指令分解为若单片机在执行指令时，通常将一条指令分解为若 干基本的微操作，这些微操作所对应的脉冲信号在时干基本的微操作，这些微操作所对应的脉冲信号在时 间上的先后次序称为单片机的时序。间上的先后次序称为单片机的时序。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 AT89S52AT89S52的时序定时单位从小到大依次为：振荡周期（节拍）、时钟的时序定时单位从小到大依次为：振荡周期（节拍）、时钟 周期（状态）、机器周期和指令周期。周期（状态）、机器周期和指令周期。 振荡周期振荡周期 是指晶体振荡器直接产生的振荡信号的周期。是振荡频率的倒数。用是指晶体振荡器直接产生的振荡信号的周期。是振荡频率的倒数。用P P 表示。表示。 时钟周期时钟周期 时钟周期又称状态周期，用时钟周期又称状态周期，用S S表示。是振荡周期的二倍。每个时钟周期表示。是振荡周期的二倍。每个时钟周期 分为分为P1P1和和P2P2两个节拍，两个节拍， P1P1拍节完成算术逻辑操作，拍节完成算术逻辑操作，P2P2节拍完成内部寄存器节拍完成内部寄存器 间数据的传递。间数据的传递。 S=2S=2个振荡周期个振荡周期 机器周期机器周期 是机器的基本操作周期。是机器的基本操作周期。 1 1个机器周期个机器周期=6=6个时钟周期个时钟周期=12=12个振荡周期个振荡周期 指令周期指令周期 执行一条指令所占用的全部时间。一个指令周期通常由执行一条指令所占用的全部时间。一个指令周期通常由1 14 4个机器周个机器周 期组成。期组成。AT89S52AT89S52系统中系统中, , 有单周期指令、双周期指令和四周期指令。有单周期指令、双周期指令和四周期指令。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 例如：外接晶振频率为fosc=12 MHZ，则四个基 本周期的具体数值为： (1) 振荡周期=1/12 s。 (2) 时钟周期=1/6 s。 (3) 机器周期=1 s。 (4) 指令周期=14 s 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 （3）复位电路 复位分为上电自动复位复位分为上电自动复位按键按键和手动复位。和手动复位。 +5V VCC RST 89S52 GND VCC RST 89S52 GND +5V 10F 8.2K 10F 1K 5.1K 按 键 （a）上电自动复位电路（b）手动复位电路 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 2. 单片机最小系统常用控制部件 （1） 继电器 继电器是用低电压控制高电压的器件，它 分为线圈、铁芯、衔铁、触点，触点有常开触点 、常闭触点之分。 在开关特性上有单刀单置、双刀单置、单 刀双置、双刀双置、单刀多置、双刀多置之别。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 （a） 继电器 （b）光耦符号 图1.8 继电器和光耦符号 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 （2）光耦 光耦在电路中起隔离作用，由光作为信号传递媒介， 将单片机和外部设备在电器隔离。有三极管型光耦（又分带 基极型和不带基极型）、可控硅型光耦（又分单向可控和双 向可控）。 （3）指示灯 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 硬件设计 闪光灯电路是AT89S52单片机的一种最简单电路，它包含3 个部分：晶振电路，上电复位电路和用户电路。见图1.9。 当P0.0输出为“1”时，LED无电流不发光。当P0.0输出 为“0”时，流过LED的电流为 项目一 一只会闪光的灯 第三部分 项目实施 单元1 单片机知识概述 图1.9 闪光灯电路原理图 89S52 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 软件设计 1. 程序设计步骤： （1）分析任务，确定算法或解题思路。 （2）根据算法和解题思路画出程序流程图。 （3）根据流程图编写程序。 （4）上机调试程序。 单元1 单片机知识概述 2. 画流程图的符号见表1.5 单元1 单片机知识概述 3. 闪光电路流程图见图1.10 单元1 单片机知识概述 ORG 0000H L1:CPLP0.0 MOVR6,#00H ；1个机器周期 L2:MOVR7,#00H ；1个机器周期 L3:NOP ；1个机器周期 DJNZR7,L3 ；2个机器周期 DJNZR6,L2 ；2个机器周期 SJMPL1 ；2个机器周期 END 4. 闪光灯电路程序清单如下 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 总延时时间： 1+(1+2)256+1+2 256=197377个机器周期 振荡频率=6MHz 1个机器周期=2S 则延时时间： 2S197377=394754S=394.754mS 振荡频率=12MHz 一个机器周期=1S 则延时时间： 1S197377=197377S=197.377mS 调整R6和R7的值，可改变延时时间。 项目一 一只会闪光的灯 单元1 单片机知识概述 项目二 熟悉Keil开发平台 第一部分 项目要求 掌握Keil C51 Vision2集成开发环境的基 本使用方法；学会使用汇编语言进行程序编辑、 汇编与模拟仿真调试的过程；学会在线下载和编 程器的使用。 第二部分 相关知识 项目二 熟悉 Keil 开发平台 单元1 单片机知识概述 一、单片机集成开发环境 所有的计算机只能识别和执行二进制代码，而不能 识别我们熟知的语言，因此，对于已写好的单片机源程序 汇编语言（或C语言），必须翻译成单片机可识别的目标代 码，然后转载到单片机的程序存储器中进行调试，这种翻 译工具称为编译器。 KeilC51是美国Keil Software公司出品的51系列兼 容单片机C语言软件开发系统。Keil C51软件提供丰富的 库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面 。另外重要的一点，编译后生成的汇编代码，到Keil C51生成的目标代码效率非