单片机基础

*,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,单片机概述,单片机，即集成在一块芯片上的计算机，集成了中心处理器CPUCentral Processing Unit、随机存储器RAMRandom Access Memory、只读存储器Read Only Memory、定时器/计数器以及I/O接口电路等主要计算机部件。,单片微型计算机Single Chip Computer，简称单片机，也可称为微掌握器MCUMicro controller Unit。,主要有Intel公司的MCS48，51，96系列单片机；Motorola公司的MC6801，6805系列单片机；Zilog公司的Z8系列单片机；近年有Atmel公司的AT89系列单片机和Microchip公司的PIC系列单片机等。,单片机进展概况,各种系列的单片机由于其内部功能、单元组成及指令系统的不尽一样，形成了各具特色的系列产品。其中Intel公司生产的MCS系列单片机目前仍占主导地位。,从1976年9月Intel公司推出MCS48系列单片机以来，世界上的一些著名的器件公司都纷纷推出各自系列的单片机产品。,1976-1978 初级8位单片机,Intel MCS-48 系列,1978-高档8位单片机,Intel,MCS-51,系列,：,-51子系列：,8031,/8051/8751,-52子系列：,8032,/8052/8752,低功耗型,80C31,高性能型,80C252,廉价型,89C,2051,/,1051,Intel 单片机,1983-16位单片机,Intel MCS-96 系列,8098/8096、80C198/80C196,32位单片机,80960,51系列单片机分类,51系列单片机源于Intel公司的MCS51系列，在Intel公司将MCS51系列单片机实行技术开放政策之后，很多公司，如Philips、Dallas、Siemens、Atmel、华邦、LG等都以MCS51中的根底构造8051为基核推出了很多各具特色、具有优异性能的单片机。这样，把这些厂家以8051为基核推出的各种型号的兼容型单片机统称为51系列单片机。Intel公司MCS51系列单片机中的8051是其中最根底的单片机型号。,MCS51系列,AT89系列,其它公司的51系列单片机,MCS51单片机和8051、8031、89C51等的关系,MCS51是指由美国INTEL公司生产的一系列单片机的总称.,这一系列单片机包括了好些品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等，其中8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在8051的根底上进展功能的增、减、转变而来的，所以人们习惯于用8051来称呼MCS51系列单片机，而8031是前些年在我国最流行的单片机，所以很多场合会看到8031的名称。,INTEL公司将MCS51的核心技术授权给了很多其它公司，所以有很多公司在做以8051为核心的单片机，固然，功能或多或少有些转变，以满足不同的需求，其中89C51就是这几年在我国特别流行的单片机，它是由美国ATMEL公司开发生产的。以后我们将用89C51来完成一系列的试验。,其次章 MCS-51单片机的组成及工作原理,2-1 8051单片机根本组成,1中心处理器CPU,中心处理器CPU是单片机的核心，完成运算和掌握功能，MCS-51单片机的CPU能处理8位二进制数或代码。,2、内部数据存贮器内部RAM,8051共有256个RAM，其中128个被占有存放器占用，能作为存放器供用户使用的只有128个单元，简称内部RAM,3、内部程序存贮器内部ROM,8051共有4K掩膜ROM，用于存放程序，原始数据，表格。称程序存贮器，简称内部ROM,4、定时器/计数器,8051共有2个16位定时器/计数器，以实现定时或计数功能，并以定时或计数结果对计算机进展掌握。,5、并行I/O口,8051共有8个I/O口P0 P1P2 P3以实现数据的并行输出，输入。,6、串行I/O口,MCS-51的一个全双工的串行口，以实现单片机与其它设备之间的串行数据传输。该 口功能较强，既可作为全双工异步通信收发器使用，也可作为同步移位器使用。,7、中断掌握系统,8051共有5个中断源，外中断2个，定时器/计数中断2 个，串行中断1 个。分为高级和低级两个级别。,8、时钟电路,MCS-51内部有时钟，但晶振和微调电容需外接。系统允许最高频率为12MHZ,2-2 8051,的内部数据存储器,普林斯顿构造：程序和数据共用一个存储器规律空间，统一编址。,哈佛构造：程序与数据分为两个独立存储器规律空间，分开编址。,物理上4个存储器地址空间：,片内/片外程序存储器空间,片内/片外数据存储器空间,规律上3个存储器地址空间：,64KB 程序存储器,256B 片内数据存储器,64KB 片外数据存储器,MCS-51程序存储器配置,(一),8051,程序存储器,64KB 程序存储器空间,EA不同电平，选择片内或片外低位存储单元,(二)8051数据存储器,164KB片外数据存储器空间(与扩展I/O接口共用),2.256B片内数据存储器:1)片内RAM,2)特殊功能存放器 SFR,特殊存储单元：,复位入口:0000H,中断入口:,0003H0023H,为什么称它为只读存储器呢？在特殊的条件下由外部设备对ROM进展写的操作，在单片机正常工作条件下，只能从那面读，不能把数据写进去，所以我们还是把它称为ROM。,一、存储器概述,我们来思考一个问题，当我们在编程器中把一条指令写进单片要内部，然后取下单片机，单片机就可以执行这条指令，那么这条指令肯定保存在单片机的某个地方，并且这个地方在单片机掉电后照旧可以保持这条指令不会丧失，这是个什么地方呢？,这个地方就是单片机内部的只读存储器即ROMREAD ONLY MEMORY。,随机读/写存储器RAM可以进展屡次信息写入和读出，每次写入后，原来的信息将被新写入的信息所取代。另外，RAM在断电后再通电时，原存的信息全部丧失。它主要用来存放临时的数据和程序。,随机读/写存储器RAM(Random Access Memory),只读存储器ROM(Read Only Memory),RAM按生产工艺分，又可以分为双极型RAM和MOS RAM，而MOS RAM又分为静态RAMSRAM和动态RAMDRAM。,1双极型RAM：是以晶体管触发器作为根本存储电路，存取速度快，但构造简单、集成度较低，比较适合用于小容量的高速暂存器。,2MOS RAM：是以MOS管作为根本集成元件，具有集成度高，功耗低，位价格廉价等优点，现在微型机一般都承受MOS RAM。,只读存储器ROM的信息一旦写入后，便不能随机修改。在使用时，只能读出信息，而不能写入，且在掉电后ROM中的信息仍旧保存。它主要用来存放固定不变的程序和数据。,ROM按生产工艺分，又可以分为以下几种：,1掩膜ROM：其存储的信息在制造过程中承受一道掩膜工艺生成，一旦出厂，信息就不行转变。,2可编程只读存储器 PROM：其存储的信息可由用户通过特殊手段一次性写入，但只能写入一次。,3可擦除只读存储器：其存储的信息用户可以屡次擦除，并可用专用的编程器重新写入新的信息。可擦除只读存储器又可分为紫外线擦除的EPROM、电擦除的EEPROM和Flash ROM。,二、内部数据存储器,一低128个单元片内RAM,8051内部RAM有256个单元，通常在空间上分为两个区；低128个单元00H7FH的内部数据RAM块和高128个单元80H0FFH的专用存放器SFR块。,1、工作存放器00H1FH,R0R7(8位)暂存运算数据和中间结果。,4个工作存放器区，工作存放器0区3区。每个区均含8个存放器R0R7。,用PSW中的两位PSW.4和PSW.3RS1，RS0位来切换工作存放器区，选用一个工作存放器区进展读写操作。,在任一时刻，CPU只能使用其中一组通用存放器,共16个单元，计168=128位，位地址为00H7FH。位寻址区既可作为一般的RAM区进展字节操作，也可对单元的每一位进展位操作，因此称为位寻址区，是存储空间的一局部。表21列出了位寻址区的位地址：,2、位寻址区20H2FH,单元地址,MSB,位地址,LSB,2FH,7FH,7EH,7DH,7CH,7BH,7AH,79H,78H,2EH,77H,76H,75H,74H,73H,72H,71H,70H,2DH,6FH,6EH,6DH,6CH,6BH,6AH,69H,68H,2CH,67H,66H,65H,64H,63H,62H,61H,60H,2BH,5FH,5EH,5DH,5CH,5BH,5AH,59H,58H,2AH,57H,56H,55H,54H,53H,52H,51H,50H,29H,4FH,4EH,4DH,4CH,4BH,4AH,49H,48H,28H,47H,46H,45H,44H,43H,42H,41H,40H,27H,3FH,3EH,3DH,3CH,3BH,3AH,39H,38H,26H,37H,36H,35H,34H,33H,32H,31H,30H,25H,2FH,2EH,2DH,2CH,2BH,2AH,29H,28H,24H,27H,26H,25H,24H,23H,22H,21H,20H,23H,1FH,1EH,1DH,1CH,1BH,1AH,19H,18H,22H,17H,16H,15H,14H,13H,12H,11H,10H,21H,0FH,0EH,0DH,0CH,0BH,0AH,09H,08H,20H,07H,06H,05H,04H,03H,02H,01H,00H,3、用户RAM区30H7FH,一般把堆栈放在这里,专用存放器：,A、B、PSW、DPTR、SP,P0、P1、P2、P3、SBUF、TMOD、TCON、SCON,二内部RAM高128单元,专用存放器区也称为特殊功能存放器区SFR区,占用字节地址：80HFFH,共有22个专用存放器，程序计数器PC在物理上是独立的，没有地址不属于内部RAM的SFR区；其余的21个专用存放器都属于内部RAM的SFR区,寄存器符号,地 址,寄存器名称,ACC,E0H,累加器,B,F0H,B寄存器,PSW,D0H,程序状态字,SP,81H,堆栈指示器,DPL,82H,数据指针低八位,DPH,83H,数据指针高八位,IE,A8H,中断允许控制寄存器,IP,B8H,中断优先控制寄存器,P0,80H,I/O口0,P1,90H,I/O口1,P2,A0H,I/O口2,P3,B0H,I/O口3,PCON,87H,电源控制及波特率选择寄存器,SCON,98H,串行口控制寄存器,SBUF,99H,串行口数据缓冲寄存器,TCON,88H,定时器控制寄存器,TMOD,89H,定时器方式选择寄存器,TL0,8AH,定时器0低8位,TL1,8BH,定时器1低8位,TH0,8CH,定时器0高8位,TH1,8DH,定时器1高8位,注：带“”专用存放器表示可以位操作。,CPU总是按PC的指示读取程序。PC可自动加1。因此CPU执行程序一般是挨次方式。当发生转移、子程序调用、中断和复位等操作，PC被强制改写，程序执行挨次也发生转变。,复位时，PC=0000H。,(1)程序计数器PC(16位),(5)数据指针DPTR(16位),存放片外存储器地址，作为片外存储器的指针。可分成两个8位存放器DPH、DPL使用。,位序,D7,D6,D5,D4,D3,D2,D1,D0,位标志,CY,AC,F0,RS1,RS0,OV,P,(2),累加器Acc(8位),需要ALU处理的数据和计算结果多数要经过A累加器,。,(3)存放器B(8位),与A累加器协作执行乘、除运算。也可用作通用存放器。,(4)程序状态字PSW(8位),存放ALU运算过程的标志状态,RS1,RS0,寄存器组,R0R7地址,0,0,组0,0007H,0,1,组1,080FH,1,0,组2,1017H,1,1,组3,181F