1、第第2 2章章 單片機單片機內部硬件架構內部硬件架構及及資源資源本講本講重點重點: : 1.MCS-511.MCS-51單片機的單片機的內部結構內部結構; ;2.2.單片機的單片機的引腳引腳與與I/OI/O口結構口結構; ;3.3.存儲器存儲器、堆棧堆棧與與特殊功能寄存器特殊功能寄存器; ;4.4.單片機工作的基本單片機工作的基本時序時序; ;5.5.這一章以一些記憶性的為主這一章以一些記憶性的為主, ,為后續章節提供了實為后續章節提供了實現的內部硬件架構和物質保障現的內部硬件架構和物質保障; ;6 6.(.(復習復習) )自己總結一下自己總結一下,51,51單片機內部涉及哪些寄存單片機內部涉

2、及哪些寄存器器, ,寫出這些寄存器的英文全稱寫出這些寄存器的英文全稱, ,寫出一些寫出一些SFRSFR有哪些位組成有哪些位組成1精品培訓課件PPT2.1 2.1 單片機發展史單片機發展史 2.1.1 2.1.1 單片機的產生與發展單片機的產生與發展 2.1.2 2.1.2 單片機與計算機之異同單片機與計算機之異同2.1.3 2.1.3 單片機的特點單片機的特點 2.2 MCS-512.2 MCS-51單片機內部結構單片機內部結構2.2.1 MCS-512.2.1 MCS-51單片機系列區別單片機系列區別2.2.2 MCS-512.2.2 MCS-51單片機基本特性單片機基本特性2.2.3 2.

3、2.3 單片機的引腳定義單片機的引腳定義2.3 2.3 并行輸入并行輸入/ /輸出接口輸出接口2.3.1 2.3.1 單片機的引腳單片機的引腳(P1(P1口口) )2.3.2 2.3.2 單片機的引腳單片機的引腳(P0(P0口口) )2.3.3 2.3.3 單片機的引腳單片機的引腳(P2(P2口口) )2.3.4 2.3.4 單片機的引腳單片機的引腳(P3(P3口口) )2精品培訓課件PPT2.4 2.4 單片機中幾個重要的結構單片機中幾個重要的結構 存儲器、堆棧、存儲器、堆棧、SFRSFR2.4.1 2.4.1 單片機的存儲器單片機的存儲器幾個有關的概念幾個有關的概念: :2.4.2 89C

4、512.4.2 89C51單片機存儲器配置單片機存儲器配置2.4.3 2.4.3 堆棧堆棧2.4.4 89C512.4.4 89C51特殊功能寄存器特殊功能寄存器2.5 2.5 單片機工作的基本時序單片機工作的基本時序2.5.1 2.5.1 機器周期和指令周期機器周期和指令周期2.5.2 MCS-512.5.2 MCS-51指令的取指指令的取指/ /執行時序執行時序2.5.3 2.5.3 訪問外部訪問外部ROMROM和和RAMRAM的時序的時序2.5.4 2.5.4 讀外部數據讀外部數據RAMRAM時序時序2.5.5 2.5.5 寫外部數據寫外部數據RAMRAM的時序的時序2.6 2.6 單片

5、機的工作方式單片機的工作方式2.6.12.6.1 復位方式復位方式 2.6.22.6.2 程序執行方式程序執行方式2.6.3 2.6.3 節電工作方式節電工作方式3精品培訓課件PPT2.1 單片機發展史單片機發展史( (了解了解) ) 2.1.1 2.1.1單片機的產生與發展單片機的產生與發展 第第1 1階段階段(1971(19711976): 1976): 單片機發展的初級階段單片機發展的初級階段第第2 2階段階段(1976(19761980): 1980): 低性能單片機階段低性能單片機階段 MCS-48MCS-48系列系列第第3 3階段階段( (198019801983): 1983):

6、 高性能實用性很強的單片機階段高性能實用性很強的單片機階段 MCS-51MCS-51系列系列第第4 4階段階段(1983(19838080年代末年代末):16):16位位( (全功能全功能) )單片機階段單片機階段. . MCS-96 MCS-96系列系列8098/80968098/8096、80C198/80C198/80C19680C196, ,第第5 5階段階段(90(90年代年代):():(量體裁衣量體裁衣) )單片機在集成度、多元化單片機在集成度、多元化, ,功功能、速度、可靠性、應用領域等全方位向更高水平發展能、速度、可靠性、應用領域等全方位向更高水平發展. . DSP,32DSP

7、,32位單片機位單片機ARMARM4精品培訓課件PPT單片機與嵌入式單片機與嵌入式: :微控制器微控制器 MCU (Micro-Controller Unit)嵌入式嵌入式微控制器微控制器(Embedded Microcontroller)單片機應用領域單片機應用領域: :測控系統、智能儀表、智能接口、辦公自動化、光機測控系統、智能儀表、智能接口、辦公自動化、光機電一體化設備、通訊設備、網絡設備、汽車電子、消電一體化設備、通訊設備、網絡設備、汽車電子、消費類電子產品、智能樓宇設備費類電子產品、智能樓宇設備單片機的多種型號單片機的多種型號: :Intel Atmel(89 AVR) Motoro

8、la(M68HC08) TI(MSP430) Philips Winbond(華邦華邦) Microchip (微芯微芯PIC)5精品培訓課件PPTAtmel Atmel 標準型標準型:AT89C51 AT89C52 :AT89C51 AT89C52 AT89lv51 AT89lv52AT89lv51 AT89lv52低檔型低檔型:AT89C1051 AT89C2051(2Kflash) (20PIN):AT89C1051 AT89C2051(2Kflash) (20PIN)高檔型高檔型: AT89S51 AT89S52 ISP: AT89S51 AT89S52 ISP功能功能AVRAVR.

9、.Philips Philips P80CXX P87CXX P89CXX P87LPC7XXP80CXX P87CXX P89CXX P87LPC7XXTI MSP430PIC系列系列6精品培訓課件PPT1.1.組成組成: : CPU(CPU(進行運算、控制進行運算、控制) RAM() RAM(數據存儲器數據存儲器) ) I/OI/O口口( (串口、并口等串口、并口等) ROM() ROM(程序存儲器程序存儲器) ) PCPC機機: :上述部件以獨立器件形式安裝在主板上上述部件以獨立器件形式安裝在主板上. .包括包括: :鍵盤、鍵盤、顯示器、鼠標、硬顯示器、鼠標、硬/ /軟軟/ /光驅、音箱

10、、打印機、掃描儀光驅、音箱、打印機、掃描儀等外設等外設 單片機單片機: :上述部件被集成到上述部件被集成到單芯片單芯片中中, ,只是只是一片集成電一片集成電路路.(8/16/20/28/32/40/48/100.(8/16/20/28/32/40/48/100條引腳條引腳).).2.1.2 2.1.2 單片機單片機與與計算機計算機之異同之異同2.2.功能功能: :PCPC機機: : 數據運算、采集、處理、存儲、傳輸數據運算、采集、處理、存儲、傳輸; ;單片機單片機: :控制控制( (或受控于或受控于) )外設外設, ,測控測控, ,往往往往嵌入某個儀器嵌入某個儀器/ /設備設備/ /系系統中統

11、中, ,使其達到智能化的效果使其達到智能化的效果. .7精品培訓課件PPT3.3.應用特點應用特點: :PCPC機機: :體積大體積大, ,功耗大功耗大, ,價格高價格高(3000(3000),),用途較固定用途較固定, ,屬通屬通用計算機用計算機. .易于學習掌握和使用易于學習掌握和使用, ,但用于控制時必須安裝但用于控制時必須安裝一定的應用軟件一定的應用軟件. .單片機單片機: :體積小體積小, ,功耗小功耗小, ,價格低價格低, ,用途靈活用途靈活, ,無處不在無處不在, ,屬專屬專用計算機用計算機. .是一種特殊器件是一種特殊器件, ,需經過專門學習方能掌握應需經過專門學習方能掌握應用

12、用, ,應用中要應用中要設計專門的硬件和軟件設計專門的硬件和軟件. .4.4.聯系聯系單片機的應用開發單片機的應用開發, ,軟件編程環境軟件編程環境(keil)(keil)、硬件硬件SCH,PCBSCH,PCB的設計的設計(Protel)(Protel)都是在都是在PCPC個人電腦上進行的個人電腦上進行的8精品培訓課件PPT2.1.3 2.1.3 單片機的特點單片機的特點 控制功能強控制功能強, ,指令豐富指令豐富. .如轉移如轉移, ,邏輯判斷邏輯判斷, ,位操作等位操作等; ; 體積小體積小, ,可靠性高可靠性高, ,結構靈活結構靈活, ,易于組成各種微機應用系統易于組成各種微機應用系統.

13、 . 低功耗、低電壓低功耗、低電壓; ; 便于制作便攜式、網絡化等產品便于制作便攜式、網絡化等產品; ; 外部設備接口外部設備接口集成度高集成度高SOC SOC (System On Chip).如如: :可以集成可以集成AD/DA/LCD AD/DA/LCD 驅動驅動/ /串口串口/USB/CAN/PWM/USB/CAN/PWM等等 單片機與單片機系統單片機與單片機系統: :單片機單片機是指一塊芯片是指一塊芯片, ,它不能完成特定的應用任務它不能完成特定的應用任務; ;單片機系統單片機系統指在一塊單片機芯片的基礎上指在一塊單片機芯片的基礎上, ,擴展了顯示、擴展了顯示、鍵盤、以及其它外圍芯片

14、鍵盤、以及其它外圍芯片, ,構成的系統構成的系統9精品培訓課件PPT系列片內存儲器(字節)定時器計數器并行I/O串行I/O中斷源片內ROM片內RAM無romless有ROM有EPROMIntelMCS-51子系列803180C31805180C51(4K字節)875187C51(4K字節)128字節2x164x8位15IntelMCS-52子系列803280C32805280C52(8K字節)875287C52(8K字節)256字節3x164x8位16ATEMLATEML89C89C系系列列( (常用常用型型) )1051(1K)/2051(2K)/4051(4K)(FLASHFLASH DI

15、P-20封裝)1282151589C51(4K)/89C52(8K)/89S51(40條引腳DIP封裝)128/2562/33215/6MCS-51MCS-51單片機系列單片機系列區別區別( (強調強調, ,考試考試) )2.2 MCS-512.2 MCS-51單片機單片機內部結構內部結構10精品培訓課件PPT 表中列出了表中列出了MCS-51MCS-51系列單片機的兩個子系列系列單片機的兩個子系列, , 在在4 4個性能上略有差異個性能上略有差異. .在本子系列內各類芯片的主要在本子系列內各類芯片的主要區別在于片內區別在于片內有無有無ROMROM或或EPROM;EPROM; MCS- MCS

16、-5151與與MCS-MCS-5252子系列間所不同的是子系列間所不同的是: :(1)(1)片內程序存儲器片內程序存儲器ROMROM從從4KB4KB增至增至8KB; 8KB; (2)(2)片內數據存儲器片內數據存儲器由由128128個個字節增至字節增至256256個字節個字節; ;(3)(3)定時器定時器/ /計數器增加了計數器增加了1 1個個; ; (3)(3)中斷中斷源增加了源增加了1 12 2個個. . 對于制造工藝為對于制造工藝為CHMOSCHMOS的單片機的單片機, , 由于采用由于采用CMOSCMOS技技術制造術制造, , 因此具有因此具有低功耗低功耗的特點的特點, ,如如8051

17、8051功耗約為功耗約為630mW630mW, , 而而80C5180C51的功耗只有的功耗只有120mW120mW. .11精品培訓課件PPT2.2.2 MCS-512.2.2 MCS-51單片機單片機基本特性基本特性( (內部資源內部資源) )1.8位位的的CPU,片內有振蕩器和時鐘電路片內有振蕩器和時鐘電路,工作頻率為工作頻率為 112MHz(Atmel 89Cxx為為024MHz)2.片內有片內有 128字節字節 RAM3.片內有片內有 0K/4K字節字節 程序存儲器程序存儲器ROM4.可尋址可尋址片外片外64K字節字節 數據存儲器數據存儲器RAM (216 =65536=1024*6

18、4)5.可尋址可尋址片外片外64K字節字節 程序存儲器程序存儲器ROM(少用了少用了)6.片內片內21個個特殊功能寄存器特殊功能寄存器(SFR-Special Function Register)7.4個個8位并行位并行I/O口口(P0-P3)8.1個全雙工串行口個全雙工串行口(UART)9.2個個16位位 定時器定時器/計數器計數器(TIMER/COUNTER)10.可處理可處理5個中斷個中斷源源,兩級兩級中斷優先級中斷優先級11.內置內置1個布爾處理器個布爾處理器Cy和和1個累加器個累加器ACC12.MCS-51指令集含指令集含111條指令條指令12精品培訓課件PPT內內部部結結構構框框圖

19、圖( (了解了解) )13精品培訓課件PPT MCS-51單片機組成結構中包含單片機組成結構中包含運算器、控制器、片內存儲器、運算器、控制器、片內存儲器、4個個I/O口、串行口、定時器口、串行口、定時器/計數器、中斷系統、振蕩器等功能部件計數器、中斷系統、振蕩器等功能部件. 運算部件以算術邏輯單元運算部件以算術邏輯單元ALU (Arithmetic Logic Unit)為核心為核心,包括包括累累加器加器ACC (Accumulator)、寄存器寄存器B、暫存器、程序狀態字、暫存器、程序狀態字PSW等許多部等許多部件件.它能實現數據的算術邏輯運算、位變量處理和數據傳輸操作它能實現數據的算術邏輯

20、運算、位變量處理和數據傳輸操作.MCS-51單片機單片機(51子系列子系列)內帶有內帶有兩個兩個16位定時器位定時器/計數器計數器T0和和T1,它們它們均可作為定時器或計數器使用均可作為定時器或計數器使用.14精品培訓課件PPT從一片從一片集成電路集成電路的角度去認識單片機的角度去認識單片機DIP-40封裝封裝P0.0P0.7(39-32) 8 P1.0P1.7(1-8) 8 P2.0P2.7(21-28) 8 P3.0P3.7(10-17) 8Vcc(40), GND(20) 2XTAL1, XTAL2(18/19) 2RESET(9) 1EA*/Vpp(31) 1ALE/PROG*(30)

21、 1PSEN*(29) 12.2.3 2.2.3 單片機的單片機的引腳引腳(pin)Protel99中的位置中的位置Protel DOS Schematic Libraries.ddbProtel DOS Schematic Intel.lib 803115精品培訓課件PPT4444只引腳方形只引腳方形(PLCC)(PLCC)封裝方式為封裝方式為(4(4只沒有用只沒有用) )16精品培訓課件PPT17精品培訓課件PPT(1)(1)Vcc(40), GND(20)Vcc(40), GND(20): : 正電源端正電源端與與接地端接地端( (+5V+5V/3.3V/2.7V)/3.3V/2.7V)

22、不同的單片不同的單片機可以允許不同的工作電壓機可以允許不同的工作電壓, ,不同的單片機表現出的功耗也不同不同的單片機表現出的功耗也不同. .(2)(2)XTAL1, XTAL2(18,19)XTAL1, XTAL2(18,19):Crystal:Crystal片內振蕩電路輸入片內振蕩電路輸入/ /輸出端輸出端晶振晶振實物圖片實物圖片18精品培訓課件PPT也可以由也可以由 XTAL1XTAL1端接入端接入外部時鐘外部時鐘, ,此時應將此時應將 XTAL2XTAL2接地接地: :1 112MHz(MCS-51)12MHz(MCS-51)151545pF45pFXTAL1XTAL1XTAL2XTAL

23、2XTAL2XTAL2XTAL1XTAL1外部時鐘外部時鐘典型晶振電路典型晶振電路(OSC Oscillator)通常通常外接外接一個晶振兩個電容一個晶振兩個電容19精品培訓課件PPTCPUCPU總是按照一定的總是按照一定的時鐘節拍時鐘節拍與時序工作與時序工作( (后面有詳細敘述后面有詳細敘述) )1.1.振蕩周期振蕩周期/ /時鐘周期時鐘周期Tc:(clockTc:(clock) () (記憶記憶) )對于對于12MHz,112MHz,1個振蕩周期個振蕩周期1/12 us1/12 us振蕩周期振蕩周期=1/fosc=1/fosc2.2.狀態周期狀態周期TsTs: (: (很少用到此概念很少用

24、到此概念) ) Ts(status Ts(status)=2)=2個時鐘周期個時鐘周期(Tc(Tc) )3.3.機器周期機器周期:Tm(machine:Tm(machine) )=6=6個狀態周期個狀態周期(Ts)=(Ts)=1212個振蕩周期個振蕩周期(Tc(Tc) )( (記憶記憶) )對于對于12MHz,12MHz,1 1個機器周期個機器周期1us 1us 6MHz6MHz呢呢? ?4.4.指令周期指令周期: : Ti(instructionTi(instruction) ): :執行一條指令所需的機器周期執行一條指令所需的機器周期(Tm)(Tm)數數 ( (如如DJNZ R7,$ DJ

25、NZ R7,$ 兩個機器周期兩個機器周期) )NOTE:NOTE: 1 1個指令周期個指令周期=1=1、2 2、4 4個機器周期個機器周期( (后面提到后面提到) )20精品培訓課件PPT(3) RESET(9): 復位端復位端(正脈沖有效正脈沖有效,兩個機器周期兩個機器周期(2us-12MHz)的高電平信號的高電平信號使系統復位使系統復位)復位使單片機進入某種確定的初始狀態復位使單片機進入某種確定的初始狀態: （1） PC (Programe Counter)值歸零值歸零(0000H)（2）各個）各個SFR被賦予被賦予初始初始值值（3）退出處于節電工作方式的停頓狀態、退出一切程序）退出處于節

26、電工作方式的停頓狀態、退出一切程序進程、退出程序的死循環進程、退出程序的死循環,從頭開始從頭開始.21精品培訓課件PPTPCPC與與SFR(Special Function Register)特殊功能寄存器特殊功能寄存器特殊功能寄存器復位狀態表特殊功能寄存器復位狀態表( (記憶！記憶！) )寄存器寄存器復位狀態復位狀態寄存器寄存器復位狀態復位狀態PC0000HTCON00HA00HT2CON00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07H(特殊特殊,記憶記憶)TH100HDPTR0000HTL100HP0P3FFH (特殊特殊,記憶記憶)SCON00HIPXX000000BSBUF

27、XXHIE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H22精品培訓課件PPT+5V10uF8.2kVccRSTGND上電復位上電復位阻容阻容復位復位10uF10KVccRSTGND手動手動&上電復位上電復位1K+5V有些芯片也需要復位電平有些芯片也需要復位電平, ,如果器要求和單片機相同如果器要求和單片機相同, ,可以和可以和RSTRST相連相連典型典型復位電路復位電路( ( Reset 記憶記憶) )23精品培訓課件PPT擴展擴展: :使用使用MAX706MAX706 (24-26 (24-26 自學自學, ,實驗用到實驗用到) )upup監控器監控器MAX706MAX706

28、MAX706 MAX706內部由時基信號發生器內部由時基信號發生器, ,看門狗定時器看門狗定時器, ,復位信號發生器及掉復位信號發生器及掉電電壓比較器構成電電壓比較器構成, ,其中時基信號發生器提供看門狗定時器定時脈沖其中時基信號發生器提供看門狗定時器定時脈沖, ,芯芯片的引腳如圖所示片的引腳如圖所示, ,各引腳愈義如下各引腳愈義如下: :PFI(PowerPFI(Power Fail Voltage Monitor Input) Fail Voltage Monitor Input)電源故障電壓監控輸入電源故障電壓監控輸入PFOPFO* *(Power-Fail Output)(Power-

29、Fail Output)電源故障輸出電源故障輸出, ,當監控電壓當監控電壓PFI1.25V,PFI1.25V, PFO PFO變低變低. .WDI(WatchdogWDI(Watchdog Input) Input)看門狗輸入看門狗輸入RESETRESET高電平復位信號輸出端高電平復位信號輸出端MRMR* *(Manual-Reset Input)(Manual-Reset Input)手動復位手動復位WDOWDO* *(Watchdog Output)(Watchdog Output)看門狗輸出看門狗輸出 MAx706PMAx706P的典型應用電路如圖的典型應用電路如圖24精品培訓課件PPT

30、25精品培訓課件PPT復位功能復位功能手動復位手動復位: :當接當接在在MRMR* *引腳上的按鍵按下引腳上的按鍵按下,MR,MR* *接收接收低電平信號低電平信號,RESET,RESET變為高電平變為高電平, ,延時時間為延時時間為200ms,200ms,使使8XX518XX51復位復位. .當當電源電壓降至電源電壓降至4.4V4.4V以下以下, ,內部的電壓比較器使內部的電壓比較器使RESETRESET變為高電平變為高電平使單片機復位使單片機復位, ,直到直到VccVcc上升到正常上升到正常值值. .26精品培訓課件PPT4.4.EAEA* */Vpp/Vpp: : (External A

31、ccess) (31 (31腳腳) )尋址尋址外部外部ROMROM控制端控制端/ /編程電源輸入端編程電源輸入端. .EAEA* *: :低有效低有效 ( (理解記憶！難點理解記憶！難點) )(1)(1)接地接地 GND:GND:使用的是使用的是 ROMlessROMless的的MCUMCU時時(2)(2)接高電平接高電平 VccVcc( (常用常用):):片內有片內有ROM,ROM,對對80518051而言而言 當當PC0FFFH(4k),CPUPC0FFFH,PC0FFFH,且且外部外部有擴展有擴展ROMROM時時,CPU,CPU自動自動轉向轉向外部外部ROMROM的程序的程序VppVpp

32、: :對片內對片內ROMROM編程時編程正電源加到此端編程時編程正電源加到此端.(.(了解了解) )27精品培訓課件PPT(5)ALE (5)ALE (Address Latch Enable) /PROG/PROG* *: (30: (30腳腳) )地址鎖存允許地址鎖存允許/ /編程脈沖輸入端編程脈沖輸入端. . ALE:P0ALE:P0口尋址外部口尋址外部低低8 8位位地址時地址時接外部鎖存器接外部鎖存器 G(LE)G(LE)端端; ; 當當訪問外部存儲器訪問外部存儲器時時, ,ALEALE信號的負跳變信號的負跳變將將P0P0口上的口上的低低8 8位位地址送入鎖存器地址送入鎖存器; ;不不

33、訪問外部存儲器訪問外部存儲器時時,ALE,ALE端以端以固定的固定的振蕩器振蕩頻率的振蕩器振蕩頻率的1/61/6速率輸出正脈沖信號速率輸出正脈沖信號, ,作為作為對外的時鐘信號對外的時鐘信號或或定時脈沖定時脈沖f f fosc/6 (fosc/6 (記憶記憶!)!) PROGPROG* * 對片內對片內ROMROM編程時編程脈沖由此端加入編程時編程脈沖由此端加入( (了解了解) )28精品培訓課件PPT例例1:SRAM62641:SRAM6264的擴展的擴展89C516264P0.0-P0.7ALEP2.7P2.0-P2.48D8QOEA8-A12A0-A7D0-D7G(LE)EAOECE2*

34、RDWRWECE1*+5V鎖存器鎖存器74LS37329精品培訓課件PPT8031鎖存器鎖存器74LS373P0.0-P0.7ALEPSENP2.0-P2.48D8QOEA8-A12A0-A7D0-D7GEAOECEEPROM(6)PSEN(6)PSEN* * (Program Store Enable) 低有效低有效 (29(29腳腳) )尋址尋址外部程序存儲器外部程序存儲器時選通時選通外部外部ROMROM的的讀控制端讀控制端(OE(OE* *) )Note:Note:讀取外部讀取外部ROMROM時時, ,每個機器周期每個機器周期產生兩次產生兩次PSENPSEN有效信號有效信號, , 執行執

35、行片內片內ROMROM取指取指時時, ,不產生不產生PSENPSEN信號信號30精品培訓課件PPT綜述綜述( (記憶記憶, ,重要重要, ,記住這幾個結論記住這幾個結論!)!)P0.0P0.0P0.7:P0.7:雙向雙向8 8位數據口和輸出低位數據口和輸出低8 8位地址位地址, ,內部內部無無上拉電阻上拉電阻, ,做做為為普通普通I/OI/O口使用時口使用時, ,外部一般接外部一般接10k10k上拉電阻上拉電阻P1.0-P1.7:P1.0-P1.7:內置了上拉電阻的內置了上拉電阻的8 8位位準雙向準雙向( () )I/OI/O口口P2.0P2.0P2.7:P2.7:內置了上拉電阻的內置了上拉電

36、阻的8 8位位準雙向準雙向I/OI/O口口 尋址尋址外部程序存儲器外部程序存儲器時時, ,輸出輸出高高8 8位地址位地址; ; 不接外部程序存儲器時不接外部程序存儲器時, ,可作為可作為8 8位準雙向位準雙向I/OI/O口使用口使用. .P3.0P3.0P3.7:P3.7:內置了上拉電阻的內置了上拉電阻的8 8位位準雙向準雙向I/0I/0口口 它具有特定的它具有特定的第二功能第二功能. .不使用它的第二功能時不使用它的第二功能時, ,可作為可作為8 8位準雙位準雙向向I/OI/O口口. .2.3 2.3 并行輸入并行輸入/ /輸出接口輸出接口31精品培訓課件PPT排阻的實物圖片排阻的實物圖片

37、32精品培訓課件PPTP3P3口口第二功能表第二功能表( (重要重要) )引引 腳腳第第 二二 功功 能能 P3.0P3.0RxDRxD (Receive Data): (Receive Data): 串行口接收數據輸入端串行口接收數據輸入端P3.1P3.1TxDTxD (Transmit Data): (Transmit Data): 串行口發送數據輸出端串行口發送數據輸出端P3.2P3.2INT0INT0* *(External 0 Interrupt): (External 0 Interrupt): 外部中斷申請輸入端外部中斷申請輸入端 0 0P3.3P3.3INT1INT1* *(E

38、xternal 1 Interrupt): (External 1 Interrupt): 外部中斷申請輸入端外部中斷申請輸入端 1 1P3.4P3.4T0(clock source for timer 0): 外部計數脈沖輸入端外部計數脈沖輸入端 0P3.5P3.5T1(clock source for timer 0): 外部計數脈沖輸入端外部計數脈沖輸入端 1P3.6P3.6WRWR* *(Write): (Write): 寫外設控制信號輸出端寫外設控制信號輸出端P3.7P3.7RDRD* *(Read): (Read): 讀外設控制信號輸出端讀外設控制信號輸出端33精品培訓課件PPT準

39、雙向口:在在輸入數據時輸入數據時, ,應先把口線置應先把口線置1 1, ,使兩個輸出使兩個輸出FETFET關斷關斷, ,使管腳使管腳“浮置浮置”, ,成為成為高阻狀態高阻狀態, ,這樣才能這樣才能正確的輸入數據正確的輸入數據, ,這就這就是是所謂的準雙向口所謂的準雙向口 在準雙向口作為在準雙向口作為輸入口時輸入口時, ,應先置應先置1 1鎖存器鎖存器, ,即先向該即先向該I/OI/O口寫口寫“1”,1”,使該使該I/OI/O口工作于口工作于輸入方式輸入方式, ,然后然后再讀引腳再讀引腳.(.(記憶記憶) ) 比如比如, ,要將要將P1P1口的狀態讀入到累加器口的狀態讀入到累加器A A中中, ,

40、軟件實現方法如下軟件實現方法如下: : MOV P1,#0FFH MOV P1,#0FFH ;P1 ;P1口置為輸入方式口置為輸入方式 MOV A,P1MOV A,P1; ;讀讀P1P1口狀態到累加器口狀態到累加器A A中中34精品培訓課件PPT簡簡單單測測控控實實例例原原理理圖圖35精品培訓課件PPTP1.3P1.3作作輸輸入入端端口口光路通暢光路通暢,R亮亮 2K 光路阻斷光路阻斷,R暗暗 400K R亮亮 250K 36精品培訓課件PPTJOB3: CLR P1.1 ;JOB3: CLR P1.1 ;亮綠燈亮綠燈REDO: REDO: SETB P1.3SETB P1.3 ; ;P1.3

41、P1.3作輸入口必先置作輸入口必先置1 1CHECK:JNB P1.3,CHECK ;CHECK:JNB P1.3,CHECK ;檢測通道是否被阻斷？檢測通道是否被阻斷？LOOP: LOOP: ; ;有入侵者有入侵者, ,報警！報警！AJMP REDO ;AJMP REDO ;再跳回去檢測再跳回去檢測任務任務: :紅外防盜報警紅外防盜報警( (用到后面程序知識了用到后面程序知識了) )P1.3P1.3口用于口用于輸入輸入狀態檢測的語句狀態檢測的語句: : R R亮亮2.2k250k250k , , 紅外線光路紅外線光路阻斷阻斷時時,P1.3,P1.3高高電平電平37精品培訓課件PPT(4)(4

42、)并行口的并行口的負載能力負載能力 oP0P0、P1P1、P2P2、P3P3口的口的電平與電平與CMOSCMOS和和TTLTTL電平電平兼容兼容. .oP0P0口口的每一位口線可以的每一位口線可以驅動驅動8 8個個LSTTLLSTTL負載負載.(800uA).(800uA)在在作為通用作為通用I/OI/O口口時時, ,由于輸出驅動電路是由于輸出驅動電路是漏極開漏極開路方式路方式, ,由集電極開路由集電極開路(OC(OC門門) )電路或漏極開路電路驅動電路或漏極開路電路驅動時時需外接上拉電阻需外接上拉電阻; ;當作為當作為地址地址/ /數據總線數據總線使用時使用時, ,口線輸出不是開漏口線輸出不

43、是開漏的的, ,無須外接上拉電阻無須外接上拉電阻. .38精品培訓課件PPTnP1P1、P2P2、P3P3口的每一位能驅動口的每一位能驅動4 4個個LSTTL(400uA)LSTTL(400uA)負載負載. .它它們的輸出驅動電路們的輸出驅動電路設有內部上拉電阻設有內部上拉電阻, ,所以可以方便地由集所以可以方便地由集電極開路電極開路(OC(OC門門) )電路或漏極開路電路所驅動電路或漏極開路電路所驅動, ,而而無須外接上無須外接上拉電阻拉電阻. .n 由于單片機口線僅能提供由于單片機口線僅能提供幾毫安的電流幾毫安的電流, ,當作為輸出驅動當作為輸出驅動一般的一般的晶體管的基極晶體管的基極時時

44、, ,應在口與晶體管的基極之間串接應在口與晶體管的基極之間串接限限流電阻流電阻. .39精品培訓課件PPT2.4 2.4 單片機內部幾個重要的結構單片機內部幾個重要的結構存儲器、堆棧、存儲器、堆棧、SFRSFR( (重要重要) )40精品培訓課件PPT2.4.1 2.4.1 單片機的單片機的存儲器存儲器幾個有關的概念幾個有關的概念: :幾種存儲器類型幾種存儲器類型:RAM(Random Access Memory) 數據數據存儲器存儲器,存放檢測的數據存放檢測的數據,中間變量中間變量(內存內存)(1)SRAM (Static RAM)靜態靜態存儲器存儲器(2)DRAM (Dynamic RAM

45、)動態動態存儲器存儲器ROM(Read Only Memory) 程序程序存儲器存儲器,存放應用程序存放應用程序(硬盤硬盤)(1)MASK ROM 掩膜大量生產掩膜大量生產(2)OTP (One Time Programmable)一次可編程一次可編程ROM(3)EPROM(UV)(Erasable Programmable ROM) （2764-M2764A） 用用紫外線紫外線擦除的擦除的ROM(芯片中央有圓形的孔芯片中央有圓形的孔,幾十分鐘幾十分鐘) 常用常用 (4) EEPROM/E2PROMElectrical Erasable Programmable ROM用用電電擦除的擦除的RO

46、M,掉電保存掉電保存(24LC256 X2816C) 常用常用 (5)Flash Memory 閃速閃速存儲器存儲器(AT29C256)41精品培訓課件PPT2.4.2 89C512.4.2 89C51單片機單片機存儲器配置存儲器配置( (難點難點 重點重點) ) MCS51 MCS51單片機單片機, ,程序存儲器與數據存儲器程序存儲器與數據存儲器分別分別編址編址-馮諾依曼馮諾依曼結構結構8XC196/MSP430 8XC196/MSP430 單片機單片機, ,程序存儲器與數據存儲器統一編址程序存儲器與數據存儲器統一編址 普林斯頓結構普林斯頓結構7FH=127,FFH=255 ,FFFH=4K

47、-1, FFFFH=64K-1 (看懂這張圖看懂這張圖)42精品培訓課件PPT1.1.片內片內RAM RAM 低低128128字節字節(00H(00H7FH)7FH); (; (記憶記憶) ) (1)00H-1FH: (1)00H-1FH:前前3232個單元是個單元是工作寄存器區工作寄存器區 (2)20H-2FH:128(2)20H-2FH:128個可個可按位尋址的位按位尋址的位, ,占占1616個單元個單元, ,位地址編位地址編 號為號為: :00H-7FH00H-7FH (3)30H-7FH: (3)30H-7FH:片內片內一般一般RAM,RAM,只能按字節尋址只能按字節尋址2.2.片內片

48、內RAM RAM 高高128128字節字節(80-FFH)(80-FFH) 離散離散分布著分布著2121個特殊功能寄存器個特殊功能寄存器 SFR (Special Function SFR (Special Function Register) Register) 其中其中: :地址號能被地址號能被8 8整除整除的的SFRSFR中的可以按中的可以按位尋址位尋址3.3.可尋址可尋址片外片外RAM 64KRAM 64K字節字節 (0000H(0000HFFFFH)FFFFH)少用少用4.4.片內片內ROM 4KROM 4K字節字節 (000H(000HFFFH)FFFH)5.5.片外片外ROM 6

49、4KROM 64K字節字節 (0000H(0000HFFFFH)FFFFH)少用少用43精品培訓課件PPT1.1.片片內內RAM RAM 低低128128字節字節(00H(00H7FH)7FH)00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM區區普通普通RAM區區位尋址區位尋址區工作寄存器區工作寄存器區SFR分布在分布在80H-FFH其中其中92個位個位可位尋址可位尋址80H80HFFHFFH所有的所有的RAMRAM區區( (包括位尋址包括位尋址區、工作寄存器區區、工作寄存器區) )都可以都可以用于存放數據用于存

50、放數據89C51 128128字節字節44精品培訓課件PPT00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM區區普通普通RAM區區位尋址區位尋址區工作寄存器區工作寄存器區R0R2R1R3R4R5R6R707H02H01H00H06H04H05H03H08H1FH工作寄存器區工作寄存器區3工作寄存器區工作寄存器區2工作寄存器區工作寄存器區1工作寄存器區工作寄存器區00FH10H17H18H(1)(1)工作寄存器區工作寄存器區 片內片內RAMRAM前前32(832(8* *4)4)個單元個單元 (00H(00H1FH

51、)1FH)任意時刻只可以使用一組工作寄存器區任意時刻只可以使用一組工作寄存器區默認設置默認設置45精品培訓課件PPT00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM區區普通普通RAM區區位尋址區位尋址區工作寄存器區工作寄存器區(2)(2)可可按位尋址按位尋址的字節單元的字節單元 20H20H2FH2FH單元單元片內片內RAMRAM中中128(8128(8* *16)16)個的位個的位. . 位地址位地址: :00H00H7FH7FH Programming Tip: If your program does no

52、t use bit variables you may use Internal RAM locations 20h through 2Fh for your own use. If you plan to use bit variables be very careful about using addresses from 20h through 2Fh as you may end up overwriting the value of your bits.46精品培訓課件PPT00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有

53、子系列才有的的RAM區區普通普通RAM區區位尋址區位尋址區工作寄存器區工作寄存器區27H22H21H20H26H24H25H23H28H2FH單元地址單元地址07 06 05 04 03 02 01 000F 0E 0D 0C 0B 0A 09 0817 16 15 14 13 12 11 101F 1E 1D 1C 1B 1A 19 1827 26 25 24 23 22 21 202F 2E 2D 2C 2B 2A 29 2837 36 35 34 33 32 31 303F 3E 3D 3C 3B 3A 39 3847 46 45 44 43 42 41 407F 7E 7D 7C 7B

54、 7A 79 78位地址位地址總共總共128個個可按可按位尋位尋址的址的位位(1)FIND BIT 00H(2)FIND BIT 20H.0(3)FLAG DATA 20H FIND BIT FLAG.047精品培訓課件PPT00H00H20H20H2FH2FH7FH7FH1FH1FH30H30H80H80HFFHFFH52子系列才有子系列才有的的RAM區區普通普通RAM區區位尋址區位尋址區工作寄存器區工作寄存器區可以供編程使用的單元可以供編程使用的單元, ,注意注意, ,只能只能當當字節字節用用, ,一共一共8080個單元個單元(3)30H-7FH:(3)30H-7FH:片內片內一般一般RA

55、M,RAM,只能按字節尋址只能按字節尋址48精品培訓課件PPTo 片內片內Flash Flash ROM 4KROM 4K字節字節 (0000H(0000H0FFFH);0FFFH);o 可尋址可尋址片外片外ROM 64KROM 64K字節字節 (0000H(0000HFFFFH);FFFFH);對比對比: :可尋址可尋址片外片外RAM 64KRAM 64K字節字節 (0000H(0000HFFFFH);FFFFH);FFFFH0000H可尋址可尋址 片外片外RAMRAM 64K字節字節FFFFH0000H可尋址可尋址 片外片外ROMROM 64K字節字節FFFH000H可尋址可尋址 片內片內

56、Flash Flash ROMROM4K 字節字節89C5189C517FH00H片內片內 RAMRAM 128字節字節FFH80H49精品培訓課件PPT(1)(1)程序存儲器程序存儲器存放存放調試好的應用程序和表格常數調試好的應用程序和表格常數(TAB: DB (TAB: DB * * *H,H,* * *H,H,.).)(2)MCS-51(2)MCS-51采用采用1616位的位的PCPC和和1616位的地址總線位的地址總線(P2+P0),(P2+P0),使使64k64k程序程序存儲器空間連續、統一存儲器空間連續、統一(3)(3)對于對于內部有內部有ROMROM的的CPUCPU, ,EAEA

57、* *接高電平接高電平, ,程序首先從程序首先從內部內部ROMROM開開始執行始執行, ,當當PC0FFFHPC0FFFH時時, ,自動自動轉向轉向外部外部ROM(1000-0FFFFH)ROM(1000-0FFFFH)地地址空間執行程序址空間執行程序(4)(4)對于內部沒有對于內部沒有ROMROM的的CPU,EACPU,EA* *接低電平接低電平, ,迫使迫使CPUCPU從外部從外部ROMROM取取指令指令;(;(少用少用) )(5)(5)內部內部RAMRAM和和外部外部RAMRAM存在存在地址重疊地址重疊, ,但不會造成操作混亂但不會造成操作混亂, ,通通過不同的指令來區別過不同的指令來區

58、別: :訪問訪問內部內部RAM,RAM,用用MOVMOV指令指令, ,訪問訪問外部外部RAM,RAM,用用MOVXMOVX指令指令NOTE:NOTE:50精品培訓課件PPT符號符號 名名 稱稱 中中 斷斷 引引 起起 原原 因因 中斷服務程序中斷服務程序入口入口(ROM(ROM空間空間) )INT0外部外部中斷中斷0 0 P3.2P3.2引腳的低電平或下降沿信號引腳的低電平或下降沿信號0003HT0定時器定時器0 0溢出溢出中斷中斷定時計數器定時計數器0 0計數回零溢出計數回零溢出000BHINT1外部外部中斷中斷1 1P3.3P3.3引腳的低電平或下降沿信號引腳的低電平或下降沿信號0013H

59、T1定時器定時器1 1溢出溢出中斷中斷 定時計數器定時計數器1 1計數回零溢出計數回零溢出 001BHTI/RI 串行口中斷串行口中斷 串行通信完成一幀數據發送或接收串行通信完成一幀數據發送或接收引起中斷引起中斷 0023H幾個特殊的幾個特殊的ROM空間空間,涉及到后面中斷知識涉及到后面中斷知識51精品培訓課件PPT2.4.3 2.4.3 堆棧堆棧(stack)(stack) 在片內在片內RAMRAM中中, ,常常要指定一個專門的區域來存放某些特常常要指定一個專門的區域來存放某些特別的數據別的數據, ,它遵循它遵循先進后出先進后出oror后進先出后進先出(LIFO/FILO)-Last In

60、(LIFO/FILO)-Last In First OutFirst Out的的, ,順序存儲原則順序存儲原則, ,這個這個RAMRAM區區叫堆棧叫堆棧-子彈夾子彈夾( (flashflash) )1.1.功用功用: :1)1)在調用在調用子程序子程序和和中斷服務程序中斷服務程序時時CPUCPU自動自動將當前將當前PCPC 值值壓棧壓棧保存保存, ,返回時返回時自動自動將將PCPC值值彈棧彈棧. .2)2)保護現場保護現場/ /恢復現場恢復現場(PUSH/POP)(PUSH/POP)3)3)數據傳輸數據傳輸52精品培訓課件PPT復位后復位后 SP=07H,SP=07H,數據進棧時數據進棧時: