单片机基本知识与硬件结构演示幻灯片

1,第章单片机硬件系统,本章内容,SingleChipMicrocomputer,什么是单片机？,单片机特点及应用,单片机工作过程,单片机硬件结构,2,一、什么是单片机,1、微型计算机硬件结构常见的微机外形,第一讲,3,微型计算机硬件结构微机硬件组成,显示器,主机,键盘,鼠标,4,微型计算机硬件结构,内部结构,5,硬件系统构成微机的实体和装置,软件系统微机系统所使用的各种程序的总称,软件系统与硬件系统共同构成实用的微机系统，两者是相辅相成、缺一不可的。,微型计算机系统,6,单片微型计算机是指集成在一个芯片上的微型计算机，简称单片机单片机实质上就是一个芯片,2、单片微型计算机,7,单片机内部结构示意图,8,单片机应用系统,单片机应用系统由硬件和软件组成,硬件是应用系统的基础,软件是在硬件的基础上对其资源进行合理调配和使用，从而完成应用系统所要求的任务，二者相互依赖，缺一不可,注：本课程的重点,1.掌握单片机应用系统硬件原理的分析方法。,2.掌握软件设计与调试的基本技能。,9,二、单片机的特点及应用,1.单片机的特点,体积小，重量轻,电源单一，功耗低,功能强，价格低,运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高,可以嵌入到电子产品中嵌入式应用系统,10,2.单片机应用,工业方面,民用方面,仪表方面,电讯方面,数据处理方面,汽车方面,11,3.单片机种类,目前8位单片机仍是单片机的主流机型；,生产厂商：,单片机的发展经历了由4位机到8位机,再到16位机的发展过程,美国微芯片公司:PIC16C系列、PIC17C系列、PIC1400系列，美国英特尔公司的MCS-48和MCS-51系列，美国摩托罗拉公司的MC68HC05系列和MC68HC11系列，美国齐洛格公司的Z8系列，日本电气公司的PD78系列，美国莫斯特克公司和仙童公司合作生产的F8（3870）系列等。,12,单片机的数制,1、二进制与十进制2、十六进制与十进制3、二进制与十六进制4、BCD码5、原码、反码、补码6、ASCII码,13,三、单片机硬件结构,结构框图,中央处理器CPU：8位，运算和控制功能,内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元，用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。,内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表格。,定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。,并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。,串行口：一个全双工串行口。,中断控制系统：5个中断源（外中断2个，定时/计数中断2个，串行中断1个）,时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率6MHZ和12MHZ,第二讲,14,1、8051单片机的基本组成,中央处理器CPU：8位，运算和控制功能内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元，用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表格。定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。串行口：一个全双工串行口。中断控制系统：5个中断源（外中断2个，定时/计数中断2个，串行中断1个）时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率6MHZ和12MHZ,15,2、MCS-51单片机信号引脚简介,P3口线的第二功能,VCC,VSS,XTAL2XTAL1,RST,P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7,P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7,P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0,ALE,P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7,2、振荡电路：XTAL1、XTAL2,3、复位引脚：RST,4、并行口：P0、P1、P2、P3,7、ALE：地址锁存控制信号,1、电源线：VCC(+5V)、VSS(地),16,3.存储器,80318751805189C51,256B（字节）,4K,64K,64K,17,(1)程序存储器,程序存储器,内部,外部,(PC),程序存储器资源分布,中断入口地址,18,内部,外部,(2)数据存储器,数据存储器,RAM,专用寄存器,内部RAM存储器,工作寄存器区选择位RS0、RS1,19,注意:一个单元地址对应有8个位地址MSBMostSignificantBit（最高有效位）LSBLeastSignificantBit（最低有效位）,RAM位寻址区位地址表,20,高128个单元,离散分布有21个特殊功能寄存器SFR。,11个可以进行位寻址。,特别提示：对SFR只能使用直接寻址方式，书写时可使用寄存器符号，也可用寄存器单元地址。,21,4、并行输入/输出电路结构,P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7,P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7,P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0,P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7,4个8位并行I/O口：P0，P1，P2，P3；,均可作为双向I/O端口使用。,(1)特点：,P0：访问片外扩展存储器时，复用为低8位地址线和数据线,P2：高8位地址线。,P1：双向I/O端口,P3：第二功能,22,ALE,指令1：MOVP1,#00H,指令2：MOVP1,#0FFH,指令3：MOVP1,#0AAH,(2)输出举例,指令4：CLRP1.0,指令5：SETBP1.0,0,+5V,23,(3)输入举例,ALE,读端口：MOVP3,#11111111B,MOVA,P3,89C51,寄存器A,注：当I/O端口作为输入使用时，需先向端口写入“1”，使内部的FET截止，再读入引脚的状态。,你知道P3.4对应寄存器A哪一位吗？,你知道这是为什么吗？,0,1,24,5、时钟电路与复位电路(1)时钟振荡电路,25,单片机时钟,1、时钟周期（振荡周期）2、状态周期3、机器周期4、指令周期,26,单片机时序,1、单片机取指令/执行指令时序2、读外ROM时序3、读写外RAM时序,27,(2)复位电路,单片机复位条件:必须使RST引脚持续2微秒高电平(外部时钟12MHz),谁知道复位电路怎么起到复位的作用?,28,四、单片机的工作过程,取指过程,例:MOVA,#09H74H09H;把09H送到累加器A中,执行过程,PC=,0000H,01110100,00001001,(PC),(PC),0001H,0002H,0000H,外部控制总线CB,取指过程,(PC),执行过程,你知道PC的作用吗？,29,1、CPU主要的组成部部分为()。,B加法器，寄存器,C运算器,寄存器,D运算器，指令译码器,A运算器，控制器,课堂练习,30,2、8031有四个工作寄存器区，由PSW状态字中的RS1、RS0两位的状态来决定，单片机复位后，若执行SETBRS1指令，此时只能使用（）区的工作寄存器。,A0区,B1区,C2区,D3区,课堂练习,31,3.09H位所在的单元地址是（）,A02H,C08H,B21H,D20H,课堂练习,32,4.单片机在进行取指令操作时，指令的地址是由（）的内容决定。,ASP,CDPTR,DPSEN和ALE,BPC,课堂练习,33,5.P0,P1口作输入用途之前必须()。,A外接高电平,B外接上拉电阻,C相应端口先置0,D相应端口先置1,课堂练习,34,6.程序计数器PC用来()。,A存放指令,B存放上一条的指令地址,D存放正在执行的指令地址,C存放下一条的指令地址,课堂练习,35,1.数123可能是()。A.二进制数B.八进制数C.十六进制数D四进制数E.十进制数2.8031单片机内部RAM包括()。A.程序存储区B堆栈区C工作寄存器及特殊功能区D位寻址区E.中断入口地址区3.8051单片机CPU的主要功能有()。A.产生控制信号B存储数据C.算术、逻辑运算及位操作DI/O端口数据传送E.驱动LED,思考题,36,思考题,4.单片机能够直接运行的程序是（）。A.汇编源程序B.C语言源程序C.高级语言程序D.机器语言源程序5.十进制数126其对应的十六进制可表示为()。A8FB8ECFED.7E6.十进制数89.75其对应的二进制可表示为().A.10001001.01110101B1001001.10C.1011001.11D.1001001.117.二进制数110010010对应的十六进制数可表示为()A.192HBC90HC1A2HD.CA0H8.二进制数110110110对应的十六进制数可表示为()。A1D3HB，1B6HCDBOHD.666H9.-3的补码是()。A10000011B.11111100C11111110D11111101,37,思考题,10.CPU主要的组成部部分为()。A运算器，控制器B加法器，寄存器C.运算器,寄存器D.运算器，指令译码器11.INTEL8051CPU是()位的单片机。A16B4C8D.准16位12.对于INTEL8031来说，/EA脚总是()A.接地B.接电源C.悬空D.不用13.在单片机中，通常将一些中间计算结果放在(）中A.累加器B控制器C.程序存储器D.数据存储器14.程序计数器PC用来()。A存放指令B存放正在执行的指令地址C.存放下一条的指令地址D存放上一条的指令地址,38,思考题,15.指令和程序是以()形式存放在程序存储器中。A.源程序B.汇编程序C.二进制编码DBCD码16.单片机应用程序一般存放在()中。A.RAMBROMC.寄存器DCPU17.单片机上电后或复但后，工作寄存器R0是在()。A.0区00H单元B0区01H单元C.1区09H单元DSFR18.进位标志CY在()中。A.累加器AB算术逻辑运算部件ALUC程序状态字寄存器PSWD.DPDR19.单片机8051的XTALl和XTAL2引脚是（）引脚A.外接定时器B外接串行口C.外接中断D.外接晶振,39,思考题,20.8031复位后，PC与SP的值为()。A0000H，00HB0000H，07HC0003H，07HD.0800H，00H21.P0,P1口作输入用途之前必须()。A.相应端口先置1B相应端口先置0C外接高电平D外接上拉电阻22.8031单片机中既可位寻址，又可字节寻址的单元是（）。A20HB30HC00HD70H23.8031单片机中片内RAM共有()字节。A128B256C4KD64K24.当标志寄存器PSW的RS0、RS1分别为1和0时，系统选用的工作寄存器组为()。A.组0B组1C组2D.组3,40,思考题,25.8051的内部RAM中，可以进行位寻址的地址空间为(