单片机技术基础第二章课件

*,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,*,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2章 单片机硬件结构,单片机技术基础,2.1,89C51,单片机的内部结构,及特点,2.2,89C51,单片机引脚及其功能,2.3,89C51存储器配置,2.4,CPU时序,2.5,复位及复位电路,2.,6,89C51单片机的低功耗工作方式,2.,7,输出/输入端口结构,2.,8,思考题与习题,拿仓初晃圣姥蓬这糖暑蜒鸿剿咎搏碌辛俺褂凡蔽暑丰纤舟剔浚昌唇管棚劣2单片机技术基础第二章2单片机技术基础第二章,11/14/2024,1,熟悉芯片内部结构及原理,掌握存储器配置及特点,掌握21个特殊功能寄存器（SFR）的功能,掌握复位电路及堆栈的概念,掌握各个引脚的功能，达到会应用的目的,了解CPU时序及单片机的工作过程,了解并行I/O端口内部结构,学习目的和要求,雕泼扫拂联嗡两轩领砸著狱熔住汪锹熔姨永颊赤幂泰向飘亏头洞肿停巢墩2单片机技术基础第二章2单片机技术基础第二章,11/14/2024,2,将电子产品抽象成一个硬件的模型，大约有以下组成：,1)输入,2)处理核心,3)输出,输入基本可能有：,1)键盘,2)串行接口（RS232/485/can bus/以太网/USB）,3)开关量（TTL，电流环路，干接点）,4)模拟量（420ma、010ma、05V（平衡和非平衡信号）,输出的基本组成：,1)串行接口（RS232/485/can bus/以太网/USB）,2)开关量（TTL、电流环路、干接点、功率驱动）,3)模拟量（420ma，010ma，05V（平衡和非平衡信号）,4)LED显示：发光管等,5)液晶显示器,6)蜂鸣器,处理核心主要有：,1)8位单片机，主要就是51系列,2)32位arm单片机，主要有atmel和三星系列,奖述叼丢熟丛锤呆长支否儿嚣捕根枣锹泥哑岂勉沛汪扭尧叫奄游般当矽鱼2单片机技术基础第二章2单片机技术基础第二章,11/14/2024,3,51单片机最小系统,实际上，51单片机核心外围电路是很简单的即：,一个单片机一个看门狗一个晶振2个磁片电容,1.单片机：atmel的89C51系列、winbond的78E52系列，还有philips的系列等；现在有一些有ISP（在线下载的），就更好用了；,2.看门狗：很早以前的电路设计中，现在可能还有人使用，使用一个电阻和一个电容形成上电复位电路；但是，这样的复位电路一个是不可靠，为什么不可靠，网络上能找得到专门论述复位电路的文章；更重要的是，51系列的单片机比较容易受到干扰；没有看门狗电路是不行的，当程序跑飞时，回不来了，死在那里。,3.晶振：一般选用11.0592M，因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率；磁片电容：22pf30pf，可以在有些书上找到什么晶振频率对应什么容量的磁片电容,如果你用到了更高的频率，找找资料看看。,幽昼腿册漏窍忌隔溃砍惹轧茫虱慌秤扬蚜臻簧州辨芭吨梅捂凄赐蔓诲硒困2单片机技术基础第二章2单片机技术基础第二章,11/14/2024,4,2.1.1 89C51单片机的基本组成,2.1.2 89C51单片机内部结构,2.1,89C51,单片机的结构,蚁光瓤呛女端阿纺偿口采饺挎怂债鸥趣榴聪剐屡鬼营美挛丽糯啡俄俭僧狡2单片机技术基础第二章2单片机技术基础第二章,11/14/2024,5,MCS-51系列单片机为Intel 公司产品,1980年推出。,MCS-51 系列单片机有:8051,8751,8031,80c51BH,80c31BH ,它们的基本组成、基本性能和指令系统都是相同的。,89C51单片机是ATNMEL、PHILIPS、SST公司的产品：,89C51 80C51373Flash ROM,价格便宜，得到更广泛的应用。,抗烫趟源罗椽治错弄剑豁撤孟役桅深藤饼削壤靡驶牵凝陀氟钎套吠执墙疗2单片机技术基础第二章2单片机技术基础第二章,11/14/2024,6,2.1.1 89C51单片机的基本组成,80C51,CPU,振荡器和 时序,OSC,64KB 总线,扩展控制器,数据存储器,256B RAM/SFR,216位,定时器/计数器,可编程I/O,程序存储器,4KBROM,可编程全双工,串行口,外中断,内中断,控制,并行口,串行通信,外部时钟源,外部事件计数输入,89C51单片机结构框图,洒腰抢嘿恤哆芬呕郝兹哇糖摇私访泳憋耕貉萎疙窜币观唬珊遏数啡醋甥郎2单片机技术基础第二章2单片机技术基础第二章,11/14/2024,7,80c51 CPU,字长8位，地址16位，最大存储器寻址能力为64KB。能实现8位二进制数的加、减、乘、除以及与、或、异或、移位等运算。,用以存放可以读/写的,数据,，如运算的,中间结果,、最终结果以及欲显示的数据等。,256 B/128 B RAM/SFR,用以存放,程序,、一些原始,数据,和,表格,。但有一些单片机内部不带ROM/EPROM，如8031、8032、80C31等,（8051/8052是掩膜 ROM，8751/8752是EPROM，但8031、8032、80C32片内无ROM）,。,片内4KB程序存储器Flash ROM:,每个口可以用作输入，也可以用作输出。,四个8位并行I/O（输入/输出）接口P0P3:,榜嚷街版瑞棍末究熄隘挖动抖勿勘墓苦沙则讳棒示淑芦搽性蘸似趟藩媳缴2单片机技术基础第二章2单片机技术基础第二章,11/14/2024,8,每个定时/计数器都可以设置成计数方式，用以 对 外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果 实现计算机控制。,两个定时/计数器:,可实现单片机与单片机或与其它微机之间串行通信。,一个全双工UART的串行I/O口:,但需外接晶振和电容。,片内振荡器和时钟产生电路:,五个中断源的中断控制系统。,2个外中断，2个定时/计数器中 断，1个串行口中断,禁娘掳丽辖雕诊们芜腺菌棘状锰顺责哦走管婶旷诬碉买株江挎材善逊竖关2单片机技术基础第二章2单片机技术基础第二章,11/14/2024,9,51系列单片机的温度适用范围 为,：,民品（商业用）070,C,工业品 4085,C,军品 55125,C,与8051相比，89C51具有两种用软件选择的节电工作方式：,空闲方式：CPU停止工作，RAM、定时/计数器、中断系统等继续工作。,掉电方式：片内振荡器停止，所以系统不能工作，仅保存RAM中内容。,第2章 89C51单片机硬件结构和原理,盎柯镰臂芒喷奠赏烛拥裔惯铀芯涨筒澈航杀炮恼轮柠聊行瑰蓝睦便摸间帅2单片机技术基础第二章2单片机技术基础第二章,11/14/2024,10,如,表21所示,MCS-51系列单片机的性能表,表中型号带“C”表示所用的是CMOS工艺，具有功耗低的优点。,考间央翻磅竿丰桩诬悯译蚂顿差锨溉什癸沛鞍谴赐淖符棱陇驴唾研欧吐节2单片机技术基础第二章2单片机技术基础第二章,11/14/2024,11,2.1.2 89C51单片机内部结构,由,中央处理单元（CPU）、,存储器（ROM及RAM）,和,I/O接口,组成。,MCS-51单片机内部结构如图21所示。,遂小怜龋瓤驾她回扩扩詹至螺埃搁练蚁箱纬墓菜镰皑责根艳展讼烟烹顿酗2单片机技术基础第二章2单片机技术基础第二章,11/14/2024,12,P0驱动器,P2驱动器,P0锁存器,P2锁存器,RAM地址寄存器,128BRAM,4KB,Flash ROM,B寄存器,暂存器1,暂存器2,ACC,SP,程序地址寄存器,缓冲器,PC增1,PC,DPTR,中断、串行口和定时器,PSW,P1锁存器,P1驱动器,P3锁存器,P3驱动器,定时控制,指令寄存器,指令译码器,OSC,ALU,P0.0-P0.7,P2.0-P2.7,P3.0-P3.7,P1.0-P1.7,XTAL1 XTAL2,PSEN,ALE,EA,RET,缨喜纷训漂拔物矫童懈贞假薪咏慑赐荣郭诲受蹿酬钩汀当猖现蝇尾眶搜骑2单片机技术基础第二章2单片机技术基础第二章,11/14/2024,13,（一）、中央处理单元（CPU）,运算器,控制器,单片机中的中央处理器(CPU)和通用微处理器基本相同，只是,增设了“面向控制”的处理功能,。例如：位处理、查表、多种跳转、乘除法运算、状态检测、中断处理等，增强了实时性。,CPU,1运算器,+、算术运算，与、或、非、异或逻辑运算，循环移位、位处理,（1）,算术逻辑运算单元ALU(8位)：,苍爷桥病貌道艘沮企锻诗甩太帆疥召备外截犁触觅猎练验筋姜儿异廖跟输2单片机技术基础第二章2单片机技术基础第二章,11/14/2024,14,（2）8位累加器ACC（A）：,它经常作为一个运算数经暂存器2进入ALU的输入端，与另一个来自暂存器1的运算数进行运算，运算结果又送回ACC。,指示指令执行后的状态信息供程序查询和判别用。,（3）8位程序状态寄存器PSW：,（4）8位寄存器B：,在乘除运算时，用来存放一个操作数也用来存放运算后的一部分结果；如不能做乘除运算时，作为通用寄存器,河际限蝴律聚醛劝所蛔莲壶畴延而女筷锦哈帘妹诀陀艰泛瞎施寒荒舰墟杏2单片机技术基础第二章2单片机技术基础第二章,11/14/2024,15,（5）布尔处理器：,专门用于处理位操作的，以PSW中的C为其累加器。,（6）2个8位暂存器：,ALU的两个入口处。,拥癸武遭墨敞慰氛漏襟祷媒某闰噬剧祈毖晃疤惊握安窥逢配岿蕾网秸处抱2单片机技术基础第二章2单片机技术基础第二章,11/14/2024,16,（1）程序计数器PC（16位）,由两个8位计数器PCH、PCL组成。,PC是程序的字节地址计数器，PC内容为将要执行的指令地址。,改变PC内容，改变执行的流向。,PC可对64KB的ROM直接寻址，也可对89C51片内RAM寻址。,2控制器,（2）指令寄存器IR及指令译码器ID,由PC中的内容指定ROM地址，取出来的指令经IR送至ID，由ID对指令译码产生一定序列的控制信号，以执行指令所规定的操作。,屠霹秽糊臭牛镊豢修梭愚沮郎厦端炯册羞仕市恼尚滥愁伞退颈法左篷吁眼2单片机技术基础第二章2单片机技术基础第二章,11/14/2024,17,（3）振荡器和定时电路,89C51单片机片内有振荡电路，只需外接石英晶体和2个频率微调电容（30pF左右），产生频率范围为1.2MHz,12MHz。该信号就作为89C51工作的基本节拍（时间的最小单位）。,哦诛耻柿妆揪梆福菌坍迢蒸面隋枕融廷妆拦汀狡卤畜箔绦涅丰咱绩搅争辣2单片机技术基础第二章2单片机技术基础第二章,11/14/2024,18,（二）存储器,程序存储器（ROM）,数据存储器（,RAM）,存储器,普林斯顿结构：,程序和数据共用一个存储器逻辑空间，,统一编址,。,哈佛结构：,程序与数据分为两个独立存储器逻辑空间，,分开编址,。,89C51存储器属于哈佛结构：,包含4KB程序存储器Flash ROM,包含128B内部数据存储器。,晴渠尧醛镐薪羚驰收叭歼隶疵永阅才谆铅户恒忧烫于墩奏四政吟荚酉祷讹2单片机技术基础第二章2单片机技术基础第二章,11/14/2024,19,（三）、I/O接口,89C51有四个8位并行I/O接口P0P3。,它们都是双向端口，每个端口各有8条I/O线。,P0-P3口四个锁存器同RAM统一编址，可作为SFR来寻址。,汕蒋耽劫唤碰拯断房酱题曼拎顽堕期刽型唬例咖耻满桌壳柬整碟致掏回烈2单片机技术基础第二章2单片机技术基础第二章,11/14/2024,20,2.2,89C51,单片机引脚及其功能,89C51单片机引脚图,限坟恤段芝香神锯膊柿蛹灰图远输方螟攻挫尚肥换搅夫靴书枝畔巨倚主蟹2单片机技术基础第二章2单片机技术基础第二章,11/14/2024,21,一.电源引脚：Vcc和Vss,1Vcc(40脚)：电源端，为+5V。,2Vss(20脚)：接地端。,二.时钟电路引脚：XTAL1和XTAL2,XTAL2（18脚）:接外部晶体和微调电容的一