模块一 单片机内部资源 与最小系统.ppt

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1、 主要内容主要内容:1 1、最小系统构成、最小系统构成 建立单片机最小系统的概念，单片机自身不建立单片机最小系统的概念，单片机自身不能做事。能做事。2 2、最小系统内部资源、最小系统内部资源 重点讲的部分如内部存储资源要掌握。重点讲的部分如内部存储资源要掌握。3 3、最小系统外部构成、最小系统外部构成 复位和时序电路可以掌握，复位和时序电路可以掌握，P0P0P3P3的内部结的内部结构下一章介绍，知道外部的基本连接使用即可。构下一章介绍，知道外部的基本连接使用即可。4 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 实验怎么做，暂时了解。实验怎么做，暂时了解。模块二、单片机的最小系统

2、与存储器资源模块二、单片机的最小系统与存储器资源 一、一、单片机最小系统的构成单片机最小系统的构成2001KP0P1P2P3RST/VPD MCS-51(89系列)XTAL1XTAL222FVCC30pF30pF最小系统电路图VCC 建立的概念：建立的概念：单片机本身就是一个大规模集成单片机本身就是一个大规模集成电路芯片，内部具备一定逻辑功能，但不能独电路芯片，内部具备一定逻辑功能，但不能独立做事，像立做事，像CPUCPU，内部必须有程序（，内部必须有程序（汇编汇编、C C，但无操作系统），外面必须有电路（有基本，但无操作系统），外面必须有电路（有基本的和应用扩展（的和应用扩展（接口接口），这

3、才能工作或做更），这才能工作或做更多的事。多的事。单片机单片机最小（应用）系统最小（应用）系统主要由主要由单片机芯单片机芯单片机芯单片机芯片、晶振和复位电路片、晶振和复位电路片、晶振和复位电路片、晶振和复位电路（开关输入电路及输出显（开关输入电路及输出显（开关输入电路及输出显（开关输入电路及输出显示电路）示电路）示电路）示电路）三部分构成。三部分构成。1 1 复位引脚与复位电路复位引脚与复位电路 复位条件:必须使RST引脚持续2微秒高电平(时钟12MHz)。复位状态：复位后，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

4、RAM不受影响，上电后RAM中的内容随机。复位电路：2001K1K上电复位电路22FRST/VPD 89-51VCC开关复位电路22FRST/VPD 89-51VCC 2 2 晶振引脚与晶振电路晶振引脚与晶振电路参数设置：晶体振荡频率可在1.2MHZ12MHZ之间选 择，电容C1、C2的取值在5pF30Pf之间。单片机的时序图：P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2P1 P2S6S5S4S3S2 S1一个机器周期 读操作码读操作数ALE单片机的时序图：51系列单片机的时序概念：有4个，可用定时单位来说明，从小到大依次是：节拍、状态、机器周期和指令周期。(1）节拍 把振荡脉冲的周期定

5、义为节拍，用P表示，也就是晶振的振荡频率fosc。(2）状态 振荡脉冲fosc经过二分频后，就是单片机时钟信号的周期，定义为状态，用S表示。一个状态包含两个节拍，其前半周期对应的节拍叫P1，后半周期对应的节拍叫P2。(3）机器周期 51系列单片机采用定时控制方式，有固定的机器周期。规定一个机器周期的宽度为6个状态，即12个振荡脉冲周期，因此机器周期就是振荡脉冲的十二分频。当振荡脉冲频率为12 MHz时,一个机器周期为1s；当振荡脉冲频率为6 MHz时，一个机器周期为2 s。3 3 其他引脚简介其他引脚简介P3P3P3P3口线的第二功能口线的第二功能口线的第二功能口线的第二功能VCCVSSXTA

6、L2XTAL1RSTP0.0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7P1.0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 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 P3.72 2、振荡电路：振荡电路：振荡电路：振荡电路：XTAL1XTAL1XTAL1XTAL1、XTAL2XTAL2XTAL2XTAL23 3、复位引脚：复位引脚：复位引脚：复位引脚：RSTRSTRSTRST4 4、并行口：并行口：并行口：并行口：P0P0P0P0、P1P1P1P

7、1、P2P2P2P2、P3P3P3P37 7、ALEALEALEALE：地址锁存控制信号：地址锁存控制信号：地址锁存控制信号：地址锁存控制信号1 1、电源线：电源线：电源线：电源线：VCC(+5V)VCC(+5V)VCC(+5V)VCC(+5V)、VSS(VSS(VSS(VSS(地地地地)EAPSEN5 5、EAEAEAEA：访问程序存储控制信号：访问程序存储控制信号：访问程序存储控制信号：访问程序存储控制信号6 6、PSENPSENPSENPSEN：外部：外部：外部：外部ROMROMROMROM读选通信号读选通信号读选通信号读选通信号RXD/TXD/INT0/INT1/T0/T1/WR/RD

8、/1234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222180318051 875189C51二、二、单片机的内部结构单片机的内部结构1 1 单片机内部组成单片机内部组成时钟电路CPUROMRAMT0 T1中断系统串行接口并行接口P0 P1 P2 P3TXD RXDINT0 INT1定时计数器中央处理器中央处理器CPU：8位，位，运算和控制运算和控制功能功能内部内部RAM：共共256个个RAM单单元，用户使用元，用户使用前前128个单元，个单元，用于存放可读用于存放可读写数据，后写数据，后128个单元被个单元

9、被专用寄存器占专用寄存器占用。用。内部内部ROM：4KB掩膜掩膜ROM，用于存放程，用于存放程序、原始数据序、原始数据和表格。和表格。定时定时/计数器：计数器：两个两个16位的定位的定时时/计数器，实计数器，实现定时或计数现定时或计数功能。功能。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：一个全一个全双工串行口。双工串行口。中断控制系统：中断控制系统：5个中断源（外个中断源（外中断中断2个，定时个，定时/计数中断计数中断2 个，串行中断个，串行中断1个）个）时钟电路：时钟电路：可可产生时钟脉冲产生时钟脉冲序列，允许晶序列，允许晶振频率振频率6MHZ和

10、和12MHZ复位电路89*5189*51单片机的基本组成单片机的基本组成中央处理器中央处理器CPUCPU：8 8位，运算和控制功能。位，运算和控制功能。内部内部RAMRAM：256256个个RAMRAM单元，用户使用前单元，用户使用前128128个单个单 元，存放可读写数据，后元，存放可读写数据，后128128个单元被专用寄存器个单元被专用寄存器占用。占用。内部内部ROMROM：4KBFLASH4KBFLASH存储器，用于存放程序、原始存储器，用于存放程序、原始数据和表格。数据和表格。定时定时/计数器：计数器：两个两个1616位的定时位的定时/计数器，实现定时或计数器，实现定时或 计数功能。计

11、数功能。并行并行I/OI/O口：口：4 4个个8 8位的位的I/OI/O口口P0P0、P1P1、P2P2、P3P3。串行口：串行口：一个全双工串行口。一个全双工串行口。中断控制系统：中断控制系统：5 5个中断源（外中断个中断源（外中断2 2个，定时个，定时/计数中计数中 断断2 2个，个，串行中断串行中断1 1个）个）时钟电路：时钟电路：产生时钟脉冲，晶振频率产生时钟脉冲，晶振频率6MHZ6MHZ、12MHZ12MHZ。2 2 单片机的运算器与控制器单片机的运算器与控制器运算器 控制器 ALU(1个8位ALU和1个1位ALU)累加器ACC CPU寄存器B 程序计数器PC(16位)堆栈指针SP

12、数据指针寄存器DPTR(DPH、DPL)程序状态寄存器PSW 三、三、单片机的存储体系结构单片机的存储体系结构存储体系结构：内部存储资源和外部扩展存储资源内部资源包括：程序存储器ROM(目前都是Flash型)、数据存储器RAM、特殊功能寄存器SFR。外部资源包括：片内程序存储器和片外数据存储器RAM。概念：地址（线）、字节、单元、译码12345678910111213142827262524232221 201918171615EPROM276412345678910111213142827262524232221 201918171615EPROM2764123456789101112131

13、4151617181920403938373635343332313029282726252424222112345678910111213142827262524232221 201918171615RAM6264 12345678910111213142827262524232221 201918171615RAM6264 存存存存储储储储器器器器80318751805189C51片内片内片内片内RAMRAM片内片内片内片内ROMROM256B（字节）4K按存储介质存储器可以分成两大类：按存储介质存储器可以分成两大类：RAM，CPU在运行时能随时进行数据的写入和读出，但在关闭电源时，其所存

14、储的信息将丢失。用来存放暂时性的输入输出数据、运算的中间结果或用作堆栈。ROM，写入信息后不易改写的存储器。断电后，其中的信息保留不变。用来存放固定的程序或数据，如系统监控程序、常数表格等。1 1 程序存储器程序存储器 （1）、程序存储器的概念、特点 （2）、80C51单片机程序存储器地址空间（3）80C51单片机的程序存储器配置片内与片外程序存储器的选择 EA引脚接高电平-片内 EA引脚接高地-片外 程序存储器低端的几个特殊单元 2 2 数据存储器数据存储器片内、片外数据存储器概况 片内RAM及SFR 片外RAM （1）片内数据存储器 单片机的片内数据存储器共有128个字节，地址范围是00H

15、7FH，分成工作寄存器区、可位寻址区、通用RAM区三部分，如图所示。寄存器及其存储器映射如下图：通用RAM区 30H7FH，共80字节 数据缓冲 堆栈 SP指示栈顶 复位时SP=07H 系统初始化通常重新设置工作寄存器区（含寄存器组工作寄存器区（含寄存器组0 0 3 3）寄存器组0：地址00H07H 寄存器组1：地址08H0FH 寄存器组2：地址10H17H 寄存器组3：地址18H1FH当前工作寄存器组当前工作寄存器组选择选择 PSW寄存器中：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

16、址范围为08H0FH 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。位寻址区：片内RAM 20H2FH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。（P0.0、P1

17、.0、ACC.0等）通用RAM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。注意注意:一个单元地址对应有一个单元地址对应有8 8个位地址个位地址MSBMSBMost Significant Bit Most Significant Bit （最高有效位）最高有效位）LSB LSB Least Significant Bit Least Significant Bit（最低有效位）最低有效位）单元地址2FH2EH2DH2CH2BH2AH29H28H27H26H25H24H23H22H21H20H7F7F77776F6F67675F5F57574F4F4

18、7473F3F37372F2F27271F1F17170F0F0707 MSB 位地址 LSB7E7E76766E6E66665E5E56564E4E46463E3E36362E2E26261E1E16160E0E06067D7D75756D6D65655D5D55554D4D45453D3D35352D2D25251D1D15150D0D05057C7C74746C6C64645C5C54544C4C44443C3C34342C2C24241C1C14140C0C04047B7B73736B6B63635B5B53534B4B43433B3B33332B2B23231B1B13130B0B0

19、3037A7A72726A6A62625A5A52524A4A42423A3A32322A2A22221A1A12120A0A020279797171696961615959515149494141393931312929212119191111090901017878707068686060585850504848404038383030282820201818101008080000RAMRAM位寻址区位地址表位寻址区位地址表（2）特殊功能寄存器 单片机内集成了一些常用的I/O接口电路，如并行I/O端口、串行口、定时器/计数器、中断控制器等，这些I/O接口单元电路内的寄存器也在CPU内部，

20、统称为特殊功能寄存器(SFR)。21个特殊功能寄存器,它们不连续地分布在地址为80H-FFH的128个字节的存储空间中。在这21个SFR中，16进制的地址码尾数为0或8的11个单元均具有位寻址能力，有效的位地址共有82个。单片机的特殊功能寄存器（SFR）基本型单片机有21个SFR离散地分布在80HFFH空间。与运算器相关3个 ACC B PSW与定时/计数器相关6个 TH0,TL0 TH1,TL1 TMOD TCON指针类3个 SP DPH,DPL与口相关7个 P0,P1,P2,P3 SBUF SCON PCON与中断相关2个 IE IP（3）片外数据存储器根据需求扩展的部分。四、四、系统开发的软件环境与硬件工具系统开发的软件环境与硬件工具（1）仿真器的认识和连接 伟福H51/L仿真器、H8X5X仿真头、直流电源、通信电缆。（2）实验装置的认识和连接 自主开发的实验箱、多路稳压电源、数据线（3）仿真软件的认识和简单使用