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1、电气信息系电气信息系 姚福强姚福强E-mail：电电 话：话：588-63690 13656408566办公室：东办公室：东-204课程目标课程目标w 范例范例n51系列MCUw 了解了解n51系列 MCU的结构 、编程、接口技术w 掌握掌握 掌握51系列单片机的硬件结构特点、外设接口的扩展方法、C51语言程序设计的基本方法，单片机应用系统设计、调试、仿真的基本思路和方法。主要内容主要内容第第1 1章章 5151单片机基础知识单片机基础知识第第2 2章章 KeilKeil C51 C51软件入门与调试软件入门与调试第第3 3章章 ProtuesProtues仿真软件与仿真软件与KeilKeil
2、 联合调试联合调试第第4 4章章 并行并行I/OI/O端口端口第第5 5章章 5151单片机的中断系统单片机的中断系统第第6 6章章 5151单片机的定时单片机的定时/ /计数器计数器第第7 7章章 5151单片机的串行通信接口单片机的串行通信接口第第8 8章章 键盘输入键盘输入第第9 9章章 输出设备输出设备第第1010章章 单片机系统扩展单片机系统扩展第第1111章章 常用外围接口芯片常用外围接口芯片第第1212章章 常用数据传输接口常用数据传输接口第第1313章章 单片机开发板设计单片机开发板设计第第1414章章 PCBPCB印刷电路板设计印刷电路板设计常用网站、论坛常用网站、论坛 周立
3、功单片机（） 中源单片机（） 嵌入开发网（） 51单片机（） 单片机学习网（） 单片机爱好者（www.mcufan.con） 此外还有老古开发网、单片机培训网、51单片机世界、致远电子、南京爱思、FPGA论坛、北京单片机开发网、电子网站之家、小龙微控、万博门单片机、21IC中国电子网、电子技术特攻队、MAXIM 中文网址、TI 中文网址、Philips公司、Intel公司、Lattice公司、中国电器论坛等。考核办法考核办法w 总成绩分三部分：出勤及作业占30%、实验占20%、期末考试占50%；w 作业和实验按组完成，每组34人，各班同学自由组合，但要求每组按照前期课程成绩优、良、中、及格合理
4、搭配，作业及实验的完成由本组同学综合讨论完成，要求每个成员必须对完成的作业理解并可以修改。上课时随机抽取一名组员回答作业问题，根据该组员的回答情况及作业完成情况综合评定该组的作业和实验成绩。第一章第一章 51单片机基础知识单片机基础知识 了解单片机的概念、发展历史、发展趋势、应用领域、外部引脚和内部结构。学习目的及要求：微机、微处理器和单片机的概念微机、微处理器和单片机的概念 Von NeumannVon Neumann计算机体系结构要点：计算机体系结构要点：微机、微处理器和单片机的概念微机、微处理器和单片机的概念 微型计算机微型计算机 微处理器微处理器CPU微型计算机系统微型计算机系统运算器
5、运算器控制器控制器寄存器寄存器RAMROMI/O端口端口I/O端口端口电源系统电源系统软件系统软件系统I/O设备设备I/O设备设备总线总线微机、微处理器和单片机的概念微机、微处理器和单片机的概念从使用的角度来说，计算机应用可分为两类：从使用的角度来说，计算机应用可分为两类： 一类是应用广泛的一类是应用广泛的通用计算机系统通用计算机系统，用于海量数，用于海量数据处理、分析和存储。据处理、分析和存储。 一类是一类是嵌入式计算机系统嵌入式计算机系统，是以计算机技术为基，是以计算机技术为基础、软硬件可裁减、可靠性高、实时性强、体积、功础、软硬件可裁减、可靠性高、实时性强、体积、功耗严格要求、没有独立计
6、算机形式的专用计算机系统。耗严格要求、没有独立计算机形式的专用计算机系统。 分支一分支一：通用微型计算机系统通用微型计算机系统 （Universal microComputer System ）UCS为满足众多普通应用场合需要而发展的一类个人计算机系统个人计算机系统 技术要求: 高速计算 + 海量存储 发展方向: CPU速度不断提升，存储容量不断扩大 386486Pentium Pentium Conroe II个人计算机（Personal Computer）CPU+存储器+主板+显卡+声卡+网卡+显示器+鼠标+键盘基本功能部件基本功能部件接口部件外部设备支持它的软件五花八门，应有尽有 分支二
7、分支二：嵌入式计算机系统嵌入式计算机系统 （Embedded Computer System）技术要求：必须满足对象体系的物理、电气和环境以及产品成本等要求 发展方向: 与对象系统密切相关的嵌入性能嵌入性能、控制控制能力能力与控制可靠性控制可靠性 ECS能嵌入到对象体系中，以实现对象体系智能化为目的的一类专用计算机系统专用计算机系统PC 电气加固、机械加固，并配置各种接口板卡 IPC（工控机） 嵌入到大型对象系统大型对象系统中（实现智能化）工业计算机（Industrial Personal Computer） 船舶驾驶室集中控制台 自动配料控制系统 电站锅炉控制系统众多小型对象系统小型对象系统
8、（如家电、仪器、工控单元）无法使用IPC 需要发展一类特殊的嵌入式计算机系统单片机单片机单片计算机单片计算机（Single Chip Microcomputer）SCM将通用微计算机基本功能部件基本功能部件集成在一一块芯片块芯片上构成的一种专用微计算机系统应用：SCM硬件+SCM软件+少量外围电路嵌入式微嵌入式微机系统机系统+被控对象微电脑控制产品单片机的发展单片机的发展从1976年起，Intel公司先后推出MCS-48（4位）、 MCS-51（8位）和MCS-96（16位）三大系列单片机。迄今为止，世界各地厂商已相继研制出大约50个系列300多个品种的单片机产品。单片机的发展趋势是高集成度、
9、高性能、低功耗单片机单片机（SCM）微控制器微控制器（Micro Controller Unit）Micro Controller Unit（Single Chip Microcomputer）8位的51内核单片机仍然是目前主流机型。汽车电控系统中的单片机应用MCS-51系列单片机系列单片机 MCS是是Intel公司单片机的系列符号，如公司单片机的系列符号，如MCS-48、MCS-51、MCS-96系列单片机。系列单片机。MCS-51系列系列是是是是最早进入我国最早进入我国，并在我国得到广泛应用的单片，并在我国得到广泛应用的单片机主流品种。机主流品种。MCS-51系列单片机主要包括系列单片机主
10、要包括：基本型基本型：8031/8051/8751（80C31/80C51/87C51）增强型增强型：8032/8052/8752。51系列单片机系列单片机IntelIntel公司以专利形式把公司以专利形式把80518051内核技术内核技术转让转让给给ATMELATMEL、PhilipsPhilips、CygnalCygnal、ANALOGANALOG、LGLG、ADIADI、MaximMaxim、DALLASDALLAS等公司。等公司。生产的兼容机与生产的兼容机与80518051兼容，采用兼容，采用CMOSCMOS工艺，工艺，因而常用因而常用80C5180C51系列系列单片机来称呼所有这些具
11、有单片机来称呼所有这些具有80518051指令系统的单片机，这些兼容机指令系统的单片机，这些兼容机的的各种衍生各种衍生品种统称为品种统称为5151系列单片机系列单片机或简称为或简称为5151单片机单片机。其它其它51单片机单片机其它单片机系列简介其它单片机系列简介怎样学习单片机各组成部分既相对独立，又相互交叉教学目标教学目标掌握单片机原理与应用系统设计技能教学内容教学内容单片机硬件硬件、软件软件、接口接口、开发工具开发工具四方面知识硬件系统软件系统接口系统开发工具开发工具硬件系统硬件系统（RAM，IO，T/C，INT，UART）存储器输入/输出单元定时/计数器中断系统串行通信软件系统软件系统汇
12、编语言程序C51语言程序接口系统接口系统（LED，KEY，AD，DA，IO扩展）键盘电路数码管数码管键盘键盘模数转换模数转换数模转换数模转换可编程接口可编程接口开发工具开发工具PROTEUS单片机仿真软件单片机仿真软件 Keil C51简介 Keil C51是是51单片机软件单片机软件开发的开发的C语言和汇编语言环语言和汇编语言环境，可以进行纯软件仿真；境，可以进行纯软件仿真；也可以与也可以与Proteus软件联合软件联合进行仿真。进行仿真。开发工具开发工具 Keil C集成开发环境软件集成开发环境软件单片机应用系统单片机应用系统单片机应用系统单片机应用系统单单片片机机接口接口电路电路及外及外
13、设等设等单片机应用系统单片机应用系统: :由由硬件硬件系统系统和和软件软件系统组成系统组成硬件是应用系统的基础硬件是应用系统的基础软件是在硬件的基础上对其软件是在硬件的基础上对其资源进行合理调配和使用，资源进行合理调配和使用，从而完成应用系统所要求的从而完成应用系统所要求的任务，二者相互依赖，缺一任务，二者相互依赖，缺一不可不可1.2.1 MCS-51单片机的内部结构 1.2 51单片机功能及引脚程序存储器程序存储器：4K FlashROM，用于存放程序、原用于存放程序、原始数据和表格。始数据和表格。数据存储器数据存储器：共共256个个RAM单元，前单元，前128个单元个单元用于存放可读写数据
14、，后用于存放可读写数据，后128个单元为专用寄存器。个单元为专用寄存器。定时定时/计数器：计数器：两个两个16位的定时位的定时/计数器，实现定计数器，实现定时或计数功能。时或计数功能。中断控制系统：中断控制系统：5个中断源（外部个中断源（外部中断中断2个，定时个，定时/计计数中断数中断2 个，串行个，串行中断中断1个）个）并行并行I/O口：口：4个个8位的位的I/O口口P0、P1、P2、P3。串行口：串行口：一个全双工串行口。一个全双工串行口。51单片机的封装单片机的封装Plastic Dual Inline PackagePlastic J-Lead Chip Carrier51单片机的封装
15、单片机的封装Plastic Quad Flat PackagePlastic J-Lead Chip Carrier1.2.3 51单片机外部引脚单片机外部引脚VCCVSSXTAL2XTAL1RSTP0.0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 P1.0P1.1P1.2 P1.3 P1.4MOSI/P1.5 MISO/P1.6SCK/P1.7P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0ALEP3.0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7EA/VppPSENRXD/TXD/INT0/ INT1/ T0/ T
16、1/WR/ RD/1234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222180318051 875189C5189S51PROG/ALE1.2.3 51单片机外部引脚单片机外部引脚 单片机访问外部存储器时，单片机访问外部存储器时，P0P0口可用作地址口可用作地址/ /数据数据复用口。复用口。P0P0口的信息是地址还是数据由口的信息是地址还是数据由ALEALE来定义。来定义。 ALEALE高电平期间，高电平期间，P0P0口上一般出现地址信息口上一般出现地址信息，在，在ALEALE下降沿时，将下降沿时，将P0P0
17、口上地址信息锁存到片外地址锁存器，口上地址信息锁存到片外地址锁存器，在在ALEALE低电平期间低电平期间P0P0口上一般出现指令和数据信息口上一般出现指令和数据信息。 在不访问片外存贮器时，该端也以六分之一的时钟在不访问片外存贮器时，该端也以六分之一的时钟频率固定输出正脉冲。可作系统中其它芯片的时钟源。频率固定输出正脉冲。可作系统中其它芯片的时钟源。ALE/PROGALE/PROG：地址锁存允许信号：地址锁存允许信号/ /编程脉冲输入端编程脉冲输入端。1.2.3 51单片机外部引脚单片机外部引脚在寻址外部程序存储器时选通外部在寻址外部程序存储器时选通外部ROMROM的读控制端的读控制端(OE)
18、(OE)。89C51P0.0-P0.7ALEPSENP2.0-P2.48D8QOEA8-A12A0-A7D0-D7GEAOECEEPROM3731.2.3 51单片机外部引脚单片机外部引脚 当EA为高时CPU访问程序存贮器有两种情况： 地址小于4K时访问内部程序存贮器。 地址大于4K时访问外部程序存贮器。 当EA接地，则不使用内部程序存贮器，不管地址大小，取指时总是访问外部程序存贮器。1.3 51单片机的内部结构单片机的内部结构51单片机的CPU是由运算器运算器和控制器控制器所构成的。2.3 MCS-51单片机的单片机的CPU2.1.2 89C51单片机内部结构单片机内部结构缓冲器B寄存器SP
19、PSWOSCALEPCONSCONTMODTCONTH0TL0TH1TL1TXDSBUFRXDSBUFIEIP中断、串行口和定时器程序地址寄存器PC增1PCDPTRP1锁存器P1驱动器 P3锁存器P3驱动器 P0驱动器RAM地址寄存器128BRAM4kBROMP0锁存器 P2驱动器P2锁 存 器 定时控制指令译码器指令寄存器 ACC PSENALEEARESETTMP1TMP2VCCVSSP0.0P0.7P2.0P2.7P1.0P1.7P3.0P3.7XTAL1XTAL2运算器：ALU、和专用寄存器由定时和控制部件构成的控制器控制器，包括定时控制逻辑、指令寄存器、指令译码器、数据地址指针DPT
20、R、程序计数器PC、堆栈指针SP、ROM地址寄存器以及16位地址缓冲器等。3. 专用寄存器组专用寄存器组累加器A (Accumulator) 程序中程序中最常用的8位特殊功能寄存器。主要功。主要功能为能为存放操作数以及存放运算的中间结果。 单片机中大部分单操作数指令的操作数取自累单片机中大部分单操作数指令的操作数取自累加器，多操作数指令中一个操作数也取自累加器。加器，多操作数指令中一个操作数也取自累加器。 加、减、乘、除算术运算指令的运算结果都存加、减、乘、除算术运算指令的运算结果都存放于累加器放于累加器A或或B寄存器中。寄存器中。 指令系统中用指令系统中用A作为累加器的助记符。作为累加器的助
21、记符。程序计数器程序计数器PC (Program Counter) 指向ROM存储单元的地址指针（引导程序运行）（引导程序运行） 0000HPC指针xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxROM0000H0001H0002H0003H0004HFFFFH永远存放着下一条指令的地址具有16位字长可寻址范围216（= 65536字节= 64KB）具有自动加1功能顺序运行程 序功能具有可被指令修改功能跳转运行程序功能复位时，PC值为0 复位后程序从0开始运行数据指针寄存器数据指针寄存器（Data Pointer DPTR）具有16位字长，可寻址范围216（64
22、KB）具有可被指令修改功能可变更数据地址可拆为2个8位的独立寄存器DPL和DPH0000H0001H0002H0003H0004HFFFFH 35H 77H F4H 94H 9EHDPTR指针 xxH xxHxxH xxH xxHROMRAMDPLDPH0000H0001H0002H0003H0004HFFFFH指向ROM或RAM存储单元的地址指针程序状态字程序状态字PSW (Program Status Word) 存放指令执行时的状态信息的存放指令执行时的状态信息的8位寄存器位寄存器。 其中有些位的状态是根据指令执行结果，由硬其中有些位的状态是根据指令执行结果，由硬件自动设置的。件自动设置
23、的。PSW的状态可用专门的指令进行的状态可用专门的指令进行测试，也可以用指令读出。测试，也可以用指令读出。 一些条件转移指令将根据一些条件转移指令将根据PSW中有关位的状中有关位的状态来进行条件转移，其各位定义如下：态来进行条件转移，其各位定义如下：程序状态字程序状态字PSW (Program Status Word)POVRS0RS1F0ACCyD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0进位进位标志、标志、“位位累加累加器器” ” 辅助辅助进位进位标志标志 用户用户通用通用状态状态标志标志 溢出溢出标志标志 奇偶奇偶标志标志位位 保保留留位位 工作寄存工作寄存器组选择器组选择控制位控制位
24、 若若A中有奇数中有奇数个个“1”，则，则P置置1 1，否则清，否则清0 0 堆栈指针SP 堆栈是指用户在单片机内部堆栈是指用户在单片机内部RAM中开辟的、遵循中开辟的、遵循“先进后出先进后出”原则、只能从一端存取数据的一个存储区，原则、只能从一端存取数据的一个存储区，我们把存取数据的一端称为栈顶。我们把存取数据的一端称为栈顶。 堆栈指针堆栈指针SP来指示堆栈中数据存取的位置。来指示堆栈中数据存取的位置。 51单片单片机的堆栈是向上（即向地址增加的方向）生成的，堆栈指机的堆栈是向上（即向地址增加的方向）生成的，堆栈指针针SP的初始值称为栈底。在堆栈操作过程中，的初始值称为栈底。在堆栈操作过程中
25、，SP始终指始终指向堆栈的栈顶。向堆栈的栈顶。 单片机复位后，堆栈指针单片机复位后，堆栈指针SP的值为的值为07H，即默认，即默认RAMRAM的的08H字节字节为栈底。考虑到为栈底。考虑到00H2FH通常留作工作寄存通常留作工作寄存器区和位寻址区，因此一般将栈底设置在器区和位寻址区，因此一般将栈底设置在60H或更高地址或更高地址单元。单元。 堆栈指针SP 堆栈是为子程序调用和中断操作而设堆栈是为子程序调用和中断操作而设，主要主要用来用来保护保护断点和现场断点和现场。（1）保护断点）保护断点：无论是子程序调用操作还是中断服务子程无论是子程序调用操作还是中断服务子程序调用，最终都要返回主程序。应预
26、先把主程序的断点在序调用，最终都要返回主程序。应预先把主程序的断点在堆栈中保护起来，为程序正确返回做准备。堆栈中保护起来，为程序正确返回做准备。（2）现场保护）现场保护：执行子程序或中断服务子程序时，要用到执行子程序或中断服务子程序时，要用到一些寄存器单元，会破坏原有内容。要把有关寄存器单元一些寄存器单元，会破坏原有内容。要把有关寄存器单元的内容保存起来，送入堆栈，这就是所谓的的内容保存起来，送入堆栈，这就是所谓的“现场保护现场保护”。寄存器寄存器B主要用于主要用于乘除法运算的8位寄存器。 乘法运算乘法运算时，时，B为乘数，乘积的高位存于为乘数，乘积的高位存于B中。中。 除法运算除法运算时，时
27、，B为除数，并将余数存于为除数，并将余数存于B中。中。此外寄存器此外寄存器B也可以作为一般数据寄存器来使用。也可以作为一般数据寄存器来使用。1.3.2 存储器结构存储器结构w 普林斯顿（普林斯顿（Princeton）结构：将程序和数据合用一个存）结构：将程序和数据合用一个存储器空间的结构。储器空间的结构。w 哈佛（哈佛（Harvard）结构：）结构：n为绝大多数单片机所采用。程序存储器和数据存储器为绝大多数单片机所采用。程序存储器和数据存储器截然分开，截然分开，ROM和和RAM独立编址并分别寻址的结构，独立编址并分别寻址的结构，相互间不会冲突。相互间不会冲突。n在在8051系列单片机中，不仅在
28、片内预留了一定容量的系列单片机中，不仅在片内预留了一定容量的程序存储器、数据存储器以及众多的特殊功能寄存器程序存储器、数据存储器以及众多的特殊功能寄存器（SFR），而且还具有很强的外部存储器扩展能力，），而且还具有很强的外部存储器扩展能力，程序存储器和数据存储器的寻址能力均可达程序存储器和数据存储器的寻址能力均可达64KB，寻，寻址和操作简单方便。址和操作简单方便。 1.3.2 存储器结构存储器结构数据存储器数据存储器RAM）（外部外部K64RAM0 0F FF FF FF FH HH00000 0F FF FF FH HH0000 程序存储器程序存储器ROM1EA内部内部ROM= =0 0F
29、 FF FF FF FH H1000H1000H外外部部ROM0 0F FF FF FH HH00000EA外部外部ROM= =RAM内内部部0 00 08 80 0H H0 00 0F FF FH H特殊功特殊功能寄存器能寄存器H0000007FH007FH程序程序存储器存储器0000H(PC)中断中断5中断中断4中断中断3中断中断2中断中断10003H000BH0013H001BH0023H002AH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0FFFH0FFEH内部外部0000HFFFFH(64K)0000H0FFFH(4K)EA=1 EA=0程序程序存储器资源分布存储器资源分
30、布0001H0002H引导程序引导程序存放单元存放单元0000HFFFFH(64K)内部外部数据数据存储器存储器00HFFH7FH80H(高高128B)(低低128B)RAM专用寄存器0000HFFFFH(64K)内部外部数据数据存储器存储器00HFFH7FH80HRAM专用寄存器20H20H2FH2FH00H00H1FH1FH7FH7FH30H30H普通普通RAMRAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区内部内部RAM存储器存储器R0R2R1R3R4R5R6R707H02H01H00H06H04H05H03H08H1FH工作寄存器区工作寄存器区3 3工作寄存器区工作寄存器区2 2工作
31、寄存器区工作寄存器区1 10FH10H17H18H工作寄存器区工作寄存器区0 00000HFFFFH(64K)内部外部数据数据存储器存储器00HFFH7FH80HRAM专用寄存器20H20H2FH2FH00H00H1FH1FH7FH7FH30H30H普通普通RAMRAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区内部内部RAM存储器存储器27H27H22H22H21H21H20H20H26H26H24H24H25H25H23H23H28H28H2FH2FH07H06 05 04 03 02 01 00H0F 0E 0D 0C 0B 0A 09 0817 16 15 14 13 12 11 10
32、1F 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 407FH7E 7D 7C 7B 7A 79 78位地址位地址单元单元地址地址0000HFFFFH(64K)内部外部数据数据存储器存储器00HFFH7FH80HRAM专用寄存器20H20H2FH2FH00H00H1FH1FH7FH7FH30H30H用户用户RAMRAM区区位寻址区位寻址区工作寄存器区工作寄存器区内部内部RAM存
33、储器存储器堆栈或堆栈或数据缓冲区数据缓冲区3. 3. 特殊功能寄存器特殊功能寄存器0000HFFFFH(64K)内部外部数据数据存储器存储器00HFFH7FH80HRAM专用寄存器特殊功能寄存器：特殊功能寄存器：包含有包含有2121个特殊个特殊功能寄存器功能寄存器(SFR),(SFR),其中有其中有1111个可位个可位寻址寻址9FH9EH 9DH 9CH 9BH9AH 99H98H SCONSM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8TI RI 98H 97 96 95 94 93 92 91 90 P1 P1.7 P1.6 P1.5 P1.4 P1.3 P1.2 P1.1 P1.0 90H
34、 TH1 8DH TH0 8CH TL1 8BH TL0 8AH TMOD GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0 89H 8F 8E 8D 8C 8B 8A 89 88 TCON TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 88H PCON SMOD / / / GF1 GF0 PD IDL 87H DPH 83H DPL 82H SP 81H 87 86 85 84 83 82 81 80 P0 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 80H 99HSBUFA0HA0HA1HA2HA3HA4HA5HA6HA7H
35、P2EX0ET0EX1ET1ES-EAA8HA8HA9HAAHABHACHADHAEHAFHIEB0HB0HB1HB2HB3HB4HB5HB6HB7HP3PX0PT0PX1PT1PS-B8HB8HB9HBAHBBHBCHBDHBEHBFHIPP-OVRS0RS1F0ACCyD0HD0HD1HD2HD3HD4HD5HD6HD7HPSWE0HE0HE1HE2HE3HE4HE5HE6HE7HACCF0HF0HF1HF2HF3HF4HF5HF6HF7HB地址地址位地址位地址/位定义位定义SFR助记符助记符位地址空间特殊功能寄存器位 地 址字 节地 址D7D6D5D4D3D2D1D0BF7HF6HF5H
36、F4HF3HF2HF1HF0HF0HAccE7HE6HE5HE4HE3HE2HE1HE0HE0HPSWD7HD6HD5HD4HD3HD2HD1HD0HD0HIPBCHBBHBAHB9HB8HB8HP3B7HB6HB5HB4HB3HB2HB1HB0HB0HIEAFHACHABHAAHA9HA8HA8HP2A7HA6HA5HA4HA3HA2HA1HA0HA0HSCON9FH9EH9DH9CH9BH9AH99H98H98HP197H96H95H94H93H92H91H90H90HTCON8FH8EH8DH8CH8BH8AH89H88H88HP087H86H85H84H83H82H81H80H80H单
37、片机的存储器结构单片机的存储器结构1.3.3 I/O端口结构端口结构 I/O端口是单片机控制外围设备的重要接口，是和外设进行信息交换的主要途径。I/O端口有串行口和并行口之分。 并行口一次可以传送一组二进制数据（如8位），而串行口一次只能传送一位二进制数，传送多位数据时要分段发送。 1.3.3 I/O端口结构端口结构（1）并行）并行I/O端口端口w 8051有4个并行I/O端口，分别为P0、P1、P2、P3，每个端口都有双向I/O功能，可以从端口读取数据和向端口写入数据。（2）串行）串行I/O端口端口w 8051具有一个全双工的可编程串行口，可以实现位并行数据的串行发送和接收。在使用串行口之前
38、必须对其初始化，即对PCON及SCON寄存器进行设置。1.4 51单片机工作方式单片机工作方式51单片机的工作方式有2种：n复位方式n程序执行方式复位方式复位方式 当RST引脚为高电平，且有效时间持续2个机器周期以上，才能复位。MCS-51VCCVCCRESETVSS22F1 kMCS-51VCCVCCRESETVSS22FRESETR1R2200复位方式复位方式w 主要功能是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序；w 复位有效期间，ALE和PSEN引脚均为高电平，且内部RAM状态不受影响；w 复位操作还对其他一些寄存器有影响，它们的复位状态如表所列。复位复位操作操作程
39、序执行方式程序执行方式w 连续执行方式连续执行方式 连续执行方式是单片机执行的基本工作方式，所要执行的代码放在程序存储器ROM中（可以是片内或片外），CPU不断地从程序存储器中取指令、分析并执行。w 单步执行方式单步执行方式 程序的执行处于外加脉冲（通常用一个按键生产）的控制下，一般利用中断来实现程序的单步执行。1.5 1.5 单片机的工作时序单片机的工作时序 CPU的时序是指控制器在统一的时钟信号下，按照指令功能发出在时间上有一定次序的信号，控制和启动相关逻辑电路完成指令操作。时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号.MCS-51的时钟信号可以由两种方式产生:内部方式内部方式:利用芯片内部
40、的振荡电路；外部方式外部方式:由外部时钟源提供。内部时钟方式内部时钟方式外部时钟方式外部时钟方式 用现成的外部振荡器产生脉冲信号，用现成的外部振荡器产生脉冲信号，常用于常用于多片多片51单片机单片机同时工作，以便于多片同时工作，以便于多片51单片机之单片机之间的同步，一般为低于间的同步，一般为低于12MHz的方波。的方波。基本时序单位基本时序单位v振荡周期振荡周期T T：晶体振荡器的周期或由：晶体振荡器的周期或由XTAL1XTAL1端端输入信号的周期，是单片机时钟控制信号的基输入信号的周期，是单片机时钟控制信号的基本时间单位。本时间单位。v机器周期：通常将完成一个基本操作所需的时机器周期：通常
41、将完成一个基本操作所需的时间称为机器周期。间称为机器周期。v状态周期：一个机器周期包含状态周期：一个机器周期包含6个状态，用个状态，用S1、S2、S6表示；每个状态两个节拍，依次可表示；每个状态两个节拍，依次可表示为表示为S1P1、S1P2、S2P1、S2P2、S6P1、S6P2。基本时序单位基本时序单位v指令周期：指令周期：CPUCPU执行一条指令所需要的时间。由执行一条指令所需要的时间。由于指令的功能和长短各不相同，因此，指令执行于指令的功能和长短各不相同，因此，指令执行所需的时间也不一样。一个指令周期通常含有所需的时间也不一样。一个指令周期通常含有1 14 4个机器周期个机器周期基本时序单位基本时序单位51单片机最小系统单片机最小系统