单片机硬件系统课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第章单片机硬件系统,本章内容,Single Chip Microcomputer,什么是单片机？,单片机特点及应用,单片机硬件结构,第章单片机硬件系统 本章内容Sin,1,1实训目的,(1)了解单片机应用系统的基本组成。,(2)通过最简应用系统实例了解单片机的基本工作过程。,实训1 信号灯的控制1,2实验电路,1实训目的实训1 信号灯的控制12实验电路,2,3实训程序,ORG 0000H,START：MOV P1,#00H,ACALL DELAY,MOV P1,#0FFH,ACALL DELAY,SJMP START,DELAY:MOV R3,#0FFH,DEL2:MOV R4,#0FFH,DEL1:NOP,DJNZ R4,DEL1,DJNZ R3,DEL2,RET,END,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,ALE,WR RD,P1.0,P1.1,P1.2,P1.3,P1.4,P1.5,P1.6,P1.7,+5V,单片机到底是如何实现这些动作？它里面有些什么呢？,0,0,0,0,0,0,0,0,3实训程序ORG 0000H0000000011111,3,一、什么是单片机,1、微型计算机硬件结构,常见的微机外形,台式微机,便携式微机,立式微机,一、什么是单片机 1、微型计算机硬件结构 常见的微机外形,4,微型计算机硬件结构,微机硬件组成,显示器,主机,键盘,鼠标,微型计算机硬件结构 微机硬件组成 显示器主机键盘鼠标,5,微型计算机硬件结构,运 算 器,控 制 器,CPU,存 储 器,输,入,接,口,电路,输,入,设,备,输,出,设,备,输,出,接,口,电路,硬件系统,内部结构,CPU,(,C,entral,P,rocessing,U,nit),微型计算机硬件结构 运 算 器控 制 器CPU存 储 器,6,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。,软,件,系,统,+,微型计算机系统,运 算 器,控 制 器,CPU,存 储 器,输,入,接,口,电路,输,入,设,备,输,出,设,备,输,出,接,口,电路,硬件系统,微型计算机系统,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,7,CPU,输,入,设,备,输,出,设,备,软,件,系,统,+,微型计算机系统,硬件系统,输,入,接,口,设,备,输,出,接,口,设,备,运 算 器,控 制 器,存 储 器,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,CPU+微型计算机系统硬件系统输输运 算 器控 制 器存 储,8,单片机内部结构示意图,C P U,存 储 器,定 时 器/计 数 器,中 断 系 统,P0-P3,TxD,RxD,T,INT,并行I/O口,串行I/O口,单片机内部结构示意图 C P U 存 储 器定,9,单片机应用系统,单片机应用系统,单片机,接口电路及外设等,软件,硬件,单片机应用系统:由,硬件系统,和,软件系统,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。,单片机应用系统 单片机应用系统单片机接口电路及外设等软件,10,二、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,二、单片机的特点及应用 1.单片机的特点 体积小，重量轻电,11,2.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,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,12,3.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。,3.单片机种类 目前8位单片机仍是单片机的主流机型；生,13,三、MCS-51单片机硬件结构,时钟电路,CPU,ROM,RAM,T0 T1,中断系统,串行接口,并行接口,P0 P1 P2 P3,TXD RXD,INT0 INT1,定时计数器,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（外部中断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,三、MCS-51单片机硬件结构时钟电路CPUROMRAMT0,14,1、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,1、8051单片机的基本组成中央处理器CPU：8位，运算和控,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,P0.0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7,P1.0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7,P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0,ALE,P3.0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7,2、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,),EA,PSEN,5、EA：访问程序存储控制信号,6、PSEN：外部ROM读选通信号,RXD/TXD/INT0/INT1/T0/T1/WR/RD/,1234567891011121314151617181920,4039383736353433323130292827262524242221,8031,8051,8751,89C51,2、MCS-51单片机信号引脚简介 P3口线的第二功能VCC,16,1234567891011121314,2827262524232221 201918171615,EPROM,2764,1234567891011121314,2827262524232221 201918171615,EPROM,2764,1234567891011121314151617181920,4039383736353433323130292827262524242221,1234567891011121314,2827262524232221 201918171615,RAM,6264,1234567891011121314,2827262524232221 201918171615,RAM,6264,3.,存储器,8031,8751,8051,89C51,片内,RAM,片内,ROM,256B（字节）,4K,64K,64K,12345678910111213,17,(1),程序存储器,程序,存储器,内部,外部,0000H,0FFFH,(4K),0000H,FFFFH,(64K),0000H,0FFFH,(4K),0000H,0001H,0002H,(PC),0000H是程序执行的起始单元,在这三个单元存放一条无条件转移指令,中断5,中断4,中断3,中断2,中断1,0003H,000BH,0013H,001BH,0023H,002BH,外部中断0,定时器0中断,外部中断1,定时器1中断,串行口中断,8位,0FFFH,0FFEH,EA=1 EA=0,程序,存储器资源分布,中断入口地址,(1)程序存储器程序存储器内部外部0000H0FFFH(4K,18,0000H,FFFFH,(64K),内部,外部,(2),数据存储器,数据,存储器,00H,FFH,7FH,80H,(高128B),(低128B),RAM,专用寄存器,00H,07H,08H,0FH,10H,17H,18H,1FH,0区,R0,R7,R0,R7,R0,R7,R0,R7,1区,2区,3区,工作寄存器区,可位寻址区,20H,2FH,7F 78,07 00,30H,7FH,数据缓冲区/堆栈区,内部RAM,存储器,1 1,第 3 区,18H1FH,0 1,第 1 区,08H0FH,RS1 RS0,寄存器区,片内RAM地址,0 0,第 0 区,00H07H,1 0,第 2 区,10H17H,工作寄存器区,选择位,RS0、RS1,PSW位地址,CY,AC,F0,RS1,RS0,OV,F1,P,0000HFFFFH(64K)内部外部(2)数据存储器数据存,19,MSBMost Significant Bit （最高有效位）LSB Least Significant Bit（最低有效位）,单元地址,2FH,2EH,2DH,2CH,2BH,2AH,29H,28H,27H,26H,25H,24H,23H,22H,21H,20H,7F,77,6F,67,5F,57,4F,47,3F,37,2F,27,1F,17,0F,07,MSB,位地址,LSB,7E,76,6E,66,5E,56,4E,46,3E,36,2E,26,1E,16,0E,06,7D,75,6D,65,5D,55,4D,45,3D,35,2D,25,1D,15,0D,05,7C,74,6C,64,5C,54,4C,44,3C,34,2C,24,1C,14,0C,04,7B,73,6B,63,5B,53,4B,43,3B,33,2B,23,1B,13,0B,03,7A,72,6A,62,5A,52,4A,42,3A,32,2A,22,1A,12,0A,02,79,71,69,61,59,51,49,41,39,31,29,21,19,11,09,01,78,70,68,60,58,50,48,40,38,30,28,20,18,10,08,00,RAM,位寻址区位地址表,MSBMost Significant Bit （,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。,高128个单元离散分布有21个特殊功能寄存器SFR。1,21,4、并行输入/输出电路结构,P0.0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7,P1.0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1