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1、单片机最小系统概念第1页，此课件共32页哦主要内容主要内容:1、最小系统构成的彩灯控制系统、最小系统构成的彩灯控制系统2、彩灯控制程序、彩灯控制程序3、仿真器和实验装置介绍及使用、仿真器和实验装置介绍及使用4、最小系统内部资源、最小系统内部资源5、最小系统外部构成、最小系统外部构成第2页，此课件共32页哦1、最小系统构成的彩灯控制器、最小系统构成的彩灯控制器 单片机最小应用系统主要由单片机最小应用系统主要由单片单片机芯片、晶振和复位电路、开关输入机芯片、晶振和复位电路、开关输入电路及输出显示电路电路及输出显示电路四部分构成，缺四部分构成，缺一不可，具体见下图。一不可，具体见下图。1）、单片机最
2、小系统部分）、单片机最小系统部分2）、彩灯控制器部分）、彩灯控制器部分第3页，此课件共32页哦第4页，此课件共32页哦 图中单片机的P1口连接八个位的拨码开关S1S8，作为输入电路输入电路；P0口接8个LED发光二极管LD1LD8，作为输出输出显示显示。（P口的概念）对于输入电路：对于输入电路：S1S4用来控制用来控制LED亮的亮的个数个数。S5S8用来控制用来控制LED的切换速度。的切换速度。S5最快，最快，S8最慢最慢。概念：高低电平、逻辑1/0、输入/出第5页，此课件共32页哦2、彩灯控制程序（汇编等概念）、彩灯控制程序（汇编等概念）vMAIN:MOV P1,#0FFHv NOPv MO
3、V A,P1v CPL Av ANL A,#0FHvLP1:MOV P0,Av RL Av JNB P1.7,YSHI1v JNB P1.6,YSHI2v JNB P1.5,YSHI3v JNB P1.4,YSHI4v SJMP MAIN 第6页，此课件共32页哦YSHI1:MOV R7,#40HYSH12:MOV R6,#0FFHYSH13:MOV R5,#0FFHYSH14:NOP NOP NOP DJNZ R5,YSH14 DJNZ R6,YSH13 DJNZ R7,YSH12 SJMP LP1YSHI2:MOV R7,#10HYSH22:MOV R6,#0FFHYSH23:MOV R5
4、,#0FFHYSH24:NOP NOP NOP 第7页，此课件共32页哦DJNZ R5,YSH24 DJNZ R6,YSH23 DJNZ R7,YSH22 SJMP LP1YSHI3:MOV R7,#04HYSH32:MOV R6,#0FFHYSH33:MOV R5,#0FFHYSH34:NOP NOP NOP DJNZ R5,YSH34 DJNZ R6,YSH33 DJNZ R7,YSH32 SJMP LP1第8页，此课件共32页哦YSHI4:MOV R7,#01HYSH42:MOV R6,#0FFHYSH43:MOV R5,#0FFHYSH44:NOP NOP NOP DJNZ R5,YS
5、H44 DJNZ R6,YSH43 DJNZ R7,YSH42 SJMP LP1 END第9页，此课件共32页哦3、程序中涉及的相关知识、程序中涉及的相关知识1）、指令的相关概念）、指令的相关概念指令、指令的一般格式、指令系统指令、指令的一般格式、指令系统2）、部分指令的寻址方式）、部分指令的寻址方式立即寻址、寄存器寻址、立即寻址、寄存器寻址、I/O操作操作3）、指令功能的理解）、指令功能的理解 MOV DJNZ JNB NOP SJMP4）、程序结构简介）、程序结构简介第10页，此课件共32页哦4、仿真器和实验装置介绍及使用、仿真器和实验装置介绍及使用1）、仿真器的认识和连接）、仿真器的认识
6、和连接 伟福伟福H51/L仿真器、仿真器、H8X5X仿真头、仿真头、直流电源、通信电缆。直流电源、通信电缆。2）、实验装置的认识和连接）、实验装置的认识和连接 自主开发的实验箱、多路稳压电源、自主开发的实验箱、多路稳压电源、数据线数据线3）、仿真软件的认识和简单使用）、仿真软件的认识和简单使用第11页，此课件共32页哦5、最小系统内部存储资源、最小系统内部存储资源 内部资源包括：内部资源包括：程序存储器程序存储器ROM、数据存储器数据存储器RAM、特殊功能寄存器。、特殊功能寄存器。数据存储器有两种：数据存储器有两种：片内片内RAM和和片外片外RAM。概念：地址（线）、字节、单元、译码、概念：地
7、址（线）、字节、单元、译码、第12页，此课件共32页哦1）、程序存储器）、程序存储器（1）、）、程序存储器的概念、特点程序存储器的概念、特点（2）、）、8C051单片机程序存储器地址空间单片机程序存储器地址空间第13页，此课件共32页哦2）、数据存储器）、数据存储器片内片内RAM 单片机的片内数据存储器共有128个字节，地址范围是00H7FH，分成工作寄存器区、可位寻址区、通用RAM区三部分，如图所示。第14页，此课件共32页哦工作寄存器区：地址范围在00H1FH的32个字节,可分成4个工作寄存器组，每组占8个字节。第0组工作寄存器：地址范围为00H07H 第1组工作寄存器：地址范围为08H0
8、FH 第2组工作寄存器：地址范围为10H17H 第3组工作寄存器：地址范围为18H1FH 每个工作寄存器组都有8个寄存器，它们分别称为R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7。但在程序运行时，只允许有一个工作寄存器组工作，把这组工作寄存器称为当前工作寄存器组。第15页，此课件共32页哦位寻址区：片内RAM20H2FH地址范围共16个字节称位寻址区。该区的16个字节，既可作为一般的RAM使用，进行字节操作，也可以对单元中的每一位进行位操作。16个字节共128位，每位有位地址，地址范围是00H07H。位寻址区中的每一位地址有两种表示形式：一是表中位地址形式，另一种是单元地址位序形式。通用RA
9、M区：内RAM中,30H-7FH的80个单元只能以存储单元的形式来使用，没有其它规定或限制。第16页，此课件共32页哦第17页，此课件共32页哦3）、特殊功能寄存器）、特殊功能寄存器 单片机内集成了一些常用的单片机内集成了一些常用的I/O接口电路，如并接口电路，如并行行I/O端口、串行口、定时器端口、串行口、定时器/计数器、中断控制器计数器、中断控制器等，这些等，这些I/O接口单元电路内的寄存器也在接口单元电路内的寄存器也在CPU内内部，部，统称为特殊功能寄存器统称为特殊功能寄存器(SFR)。21个特殊功能寄存器个特殊功能寄存器,它们不连续地分布在地址它们不连续地分布在地址为为80H-FFH的
10、的128个字节的存储空间中。个字节的存储空间中。在这在这21个个SFR中，中，16进制的地址码尾数为进制的地址码尾数为0或或8的的11个单元均具有位寻址能力个单元均具有位寻址能力,有效的位地址共有有效的位地址共有82个。个。第18页，此课件共32页哦第19页，此课件共32页哦第20页，此课件共32页哦6、最小系统外部构成 外部构成包括：单片机引脚、复位电路和晶振电路。第21页，此课件共32页哦1）、单片机引脚及P0-P3结构第22页，此课件共32页哦P0结构 1个输出锁存器，输出数据的锁存；2个三态输入缓冲器，分别用于锁存器和引脚数据的输入缓冲；1个多路开关MUX，它的一个输入来自锁存器，另一
11、个输入是地址/数据信号的反相输出。在控制信号的的控制下能实现对锁存器输出端和地址/数据线之间的切换；由两只场效应管组成的输出驱动电路。第23页，此课件共32页哦P0口的特点：P0口是一个双功能的端口：地址/数据分时复用口和通用I/O口；具有高电平、低电平和高阻抗3种状态的I/O端口称为双向I/O端口。P0口作地址/数据总线复用口时，相当于一个真正的双向I/O口。而用作通用I/O口时，由于引脚上需要外接上拉电阻，端口不存在高阻（悬空）状态，此时P0口只是一个准双向口；为保证引脚上的信号能正确读入，在读入操作前应首先向锁存器写1；单片机复位后，锁存器自动被置1；一般情况下，如果P0口已作为地址/数
12、据复用口时，就不能再用作通用I/O口使用；P0口能驱动8个TTL负载。第24页，此课件共32页哦(2)P1 结构 P1口是一个准双向口，作通用输入/输出口使用。P1口的位电路结构：一个数据输出锁存器，用于输出数据的锁存；两个三态输入缓冲器，BUF1用于读锁存器，BUF2用于读引脚；数据输出驱动电路，由场效应管VT和片内上拉电阻R组成。第25页，此课件共32页哦P1口的特点：P1口由于有内部上拉电阻，没有高阻抗输入状态，所以称为准双向口。作为输出口时，不需要再在片外拉接上拉电阻；P1口读引脚输入时，必须先向锁存器写入1，其原理与P0口相同；P1口能驱动4个TTL负载。第26页，此课件共32页哦（
13、3）P2口结构 一个数据输出锁存器，用于输出数据的锁存；两个三态输入缓冲器，BUF1用于读锁存器，BUF2用于读引脚；一个多路开关MUX，它的一个输入来自锁存器的Q端，另一个输入来自内部地址的高8位；数据输出驱动电路由非门M，场效应管VT和片内上拉电阻R组成。第27页，此课件共32页哦P2口的特点 P2口用作高8位地址输出线应用时，与P0口输出的低8位地址一起构成16位的地址总线，可以寻址64KB地址空间。当P2口作高8位地址输出口时，其输出锁存器原锁存的内容保持不变。作为通用I/O口使用时，P2口为准双向口，功能与P1口一样。P2口能驱动4个TTL负载。第28页，此课件共32页哦（3）P3口
14、结构一个数据输出锁存器，用于输出数据的锁存；3个三态输入缓冲器，BUF1用于读锁存器，BUF2、BUF3用于读引脚和第二功能数据的缓冲输入；数据输出驱动电路，由与非门M，场效应管VT和片内上拉电阻R组成。第29页，此课件共32页哦2）、复位电路PC初始化为0000H，单片机从0单元执行程序。P0P3的端口被设置成FFH；堆栈指针SP设置成07H；串行口的SBUF无确定值；其它各专用寄存器均被设置成00H；片内RAM不受影响，上电后RAM中的内容随机。第30页，此课件共32页哦3）、晶振电路时钟频率时钟频率:范围要求在范围要求在1.2MHz12MHz之间。之间。一般从外部振荡器输入时钟信号。一般
15、从外部振荡器输入时钟信号。机器周期机器周期:完成一个基本操作所需要的时间。完成一个基本操作所需要的时间。一个机器周期由一个机器周期由12个时钟周期组成。个时钟周期组成。指令周期指令周期:一条指令的执行时间。一条指令的执行时间。以机器周期为单位：以机器周期为单位：单周期单周期、双周期双周期和和四周期四周期指令。指令。思考题：思考题：设应用单片机晶振频率为设应用单片机晶振频率为12MHz，问机器周期为多少？指令周期分别为多少问机器周期为多少？指令周期分别为多少？XTAL1 单片机 XTAL2 第31页，此课件共32页哦 时序与时序定时单位 时序，是指在执行指令过程中，CPU的控制器所发出的一系列特定的控制信号在时间上的相互关系。拍节：振荡脉冲的周期（晶振周期）定义为拍节（用“P”表示）。状态：振荡脉冲经过两分频后，就是单片机的时钟信号，把时钟信号的周期定义为状态（用“S”来表示）。这样，一个状态包含两个拍节，前半周期为拍节1（P1），后半周期为拍节2（P2）。机器周期：一个机器周期为6个状态，于12个拍节，即12个振荡脉冲周期，分别用S1S6来表示状态，S1P1、S1P2、S2P1来表示拍节。指令周期：执行一条指令所需要的时间,以机器周期的数目来表示。第32页，此课件共32页哦