第二章单片机接口技术ppt.ppt
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1、1.教学内容教学内容:MCS-51单片机的内部结构及其特性单片机的内部结构及其特性(片内结构、引脚功能及片外片内结构、引脚功能及片外总线结构、存储器组织及扩展、总线结构、存储器组织及扩展、I/O结构、中断、时钟和复位电结构、中断、时钟和复位电路。路。2.教学重难点教学重难点MCS-51单片机的引脚功能、存储器组织及扩展、单片机的引脚功能、存储器组织及扩展、I/O结构、中结构、中断断3.课时课时 84.作业作业习题习题2,3,4,72.1 MCS-51单片机主要性能特点lMCS-51为为8位高档单片机系列位高档单片机系列,采用采用HMOS工艺工艺,提高芯片集提高芯片集成度成度,性能有很好性能有很
2、好 改善。改善。l特点:特点:1)扩大了)扩大了ROM和和RAM的容量的容量 2)具有布尔代数运算能力)具有布尔代数运算能力 3)具有)具有32个双向可被独立寻址的个双向可被独立寻址的I/O口口 4)具有)具有5-6个中断源,可分为两个中断优先级个中断源,可分为两个中断优先级 5)具有丰富的指令系统)具有丰富的指令系统 6)具有全双工传输信号)具有全双工传输信号UART的能力的能力 7)片内具有时钟振荡电路)片内具有时钟振荡电路 8)可采用一次性烧写的内含)可采用一次性烧写的内含ROM或可重复烧写的或可重复烧写的EPROM 2.2 MCS-51单片机内部结构表表1.12.2.1 MCS-51单
3、片机的内部结构时钟电路CPUSFR和RAM并行端口ROM串行端口定时器/计数器中断系统系统总线时钟源P0 P1P2 P3TXDRXDT0T18051内部结构图计数脉冲输入2.2.2 MCS-51单片机的内部结构介绍l1.CPU(中央处理器中央处理器)完成单片机的运算和控制完成单片机的运算和控制能力能力 运算器运算器控制器控制器ALU、布尔处理器、布尔处理器、ACC、寄、寄存器存器B、暂存器、暂存器TMP1,TMP2、PSW寄存器、十进制调整电路寄存器、十进制调整电路定时控制逻辑、指令寄存器、译码器、定时控制逻辑、指令寄存器、译码器、信息传输控制部件信息传输控制部件2.2.2 MCS-51单片机
4、的内部结构介绍2.2.内部存储器内部存储器程序存储器程序存储器ROM数据存储器数据存储器 RAM 存放程序指令存放程序指令,常数和数据表格常数和数据表格(只读只读)存放数据存放数据,分为内部和外部数据存储器分为内部和外部数据存储器(随机随机)单片机内有单片机内有256个个RAM单元单元,作为寄存器被用户使用的作为寄存器被用户使用的只有前只有前128个单元个单元,后后128个被专用寄存器占用个被专用寄存器占用内部内部RAM指的是前指的是前128单元单元2.2.2 MCS-51单片机的内部结构介绍l3.定时与中断系统定时与中断系统 MCS-51单片机内有两个单片机内有两个16位的定时器位的定时器/
5、计数器:计数器:实现定时和计数,并将其结果作为查询和中断的控实现定时和计数,并将其结果作为查询和中断的控制凭据;制凭据;MCS-51单片机内有单片机内有5个中断源个中断源(2个中断优先级个中断优先级)2个外部中断源个外部中断源 2个定时器个定时器/计数器中断源计数器中断源 1个串行口中断源个串行口中断源 2.2.2 MCS-51单片机的内部结构介绍l4.并行并行I/O口口l 4个个8位的并行位的并行I/O口口 (P0 P1 P2 P3)实现数据并行输入输出实现数据并行输入输出l5.串行串行I/O口口l 一个全双工的串行口一个全双工的串行口 实现与外部的串行数实现与外部的串行数据传送据传送l6.
6、时钟电路时钟电路l 为单片机产生时钟脉冲序列为单片机产生时钟脉冲序列,协调和控制单片机协调和控制单片机的工作的工作.MCS-51单片机内部有时钟电路单片机内部有时钟电路(但是需但是需外接石英晶体振荡器和微调电容外接石英晶体振荡器和微调电容)l最高时钟频率为最高时钟频率为12MHZ2.3 MCS-51单片机的引脚定义及功能1.单片机的引脚图2.3 MCS-51单片机的引脚定义及功能2.引脚说明:引脚说明:(1)P0口口 (32脚脚-39脚脚)有三种使用方法有三种使用方法 1)作为与外部传送数据的作为与外部传送数据的8位数据总线位数据总线(D0D7)2)作为扩展外部存储器时的低作为扩展外部存储器时
7、的低8位地址总线位地址总线(A0-A7)3)作为一般作为一般I/O口口,需外接上拉电阻需外接上拉电阻l 2.3 MCS-51单片机的引脚定义及功能l(2)P1(2)P1口口 (1(1脚脚-8-8脚脚)有两种使用方法有两种使用方法 P1P1口是用户专用口是用户专用 8 8 位准双向位准双向I/OI/O口口,具有具有通用输入通用输入/输出功能输出功能,每一位都能独立地设定为输每一位都能独立地设定为输入或输出。入或输出。80C5280C52的的P1.0P1.0和和P1.1P1.1有特殊功能有特殊功能l1 1引脚引脚 P1.0/T2 P1.0/T2 定时器定时器/计数器计数器T2T2计数端输入计数端输
8、入l2 2引脚引脚 P1.1/T2 T2P1.1/T2 T2的捕捉的捕捉/重新加载的触发输入重新加载的触发输入2.3 MCS-51单片机的引脚定义及功能l(3)P2(3)P2口口 (21(21脚脚-28-28脚脚)有两种使用方法有两种使用方法l 1)作为一般作为一般I/O口口,不需外接上拉电阻不需外接上拉电阻l 2)2)作为扩展外部存储器时的高作为扩展外部存储器时的高8 8位地址总线位地址总线(A8-A15)(A8-A15)l(4)P3(4)P3口口 (10(10脚脚-17-17脚脚)有两种使用方法有两种使用方法l 1)作为一般作为一般I/O口口,不需外接上拉电阻不需外接上拉电阻l 2)2)具
9、有特殊功能具有特殊功能 见表见表1-11-12.3 MCS-51单片机的引脚定义及功能表表1.22.3 MCS-51单片机的引脚定义及功能l(5)Vcc(40脚)接+5V电源 (6)Vss 接地 (7)XTAL1(19脚)XTAL2(18脚)接外部石英晶振的引 脚,也可引入外部时钟 HMOS型 XTAL1接地 XTAL2接外部时钟输入 端 CHMOS型 XTAL1接时钟输入端 XTAL2悬空 机器周期=12/石英晶振频率l(8)RST/VPD(9脚)复位信号引脚l该引脚出现2个机器周期的高电平才可靠2.3 MCS-51单片机的引脚定义及功能l(9)ALE/PROG(30脚)脚)地址锁存允许信号
10、地址锁存允许信号 1)外接存储器时,)外接存储器时,ALE的输出用于锁存地址的低的输出用于锁存地址的低8位,一般接锁存器的位,一般接锁存器的EN端端 2)没有外接存储器时,)没有外接存储器时,ALE端可输出脉冲信号,频端可输出脉冲信号,频率为石英振荡频率的率为石英振荡频率的1/6,可为外部芯片提供输出,可为外部芯片提供输出的时钟,或用于定时的时钟,或用于定时 3)烧写)烧写EPROM时,作烧写时钟的输入端时,作烧写时钟的输入端(10)(29脚)脚)外部程序存储器的读选通外部程序存储器的读选通信号信号 读外部读外部ROM时,低电平有效,每个机器周期动时,低电平有效,每个机器周期动作两次,与外部作
11、两次,与外部ROM的的OE脚相连脚相连 读外部读外部RAM时,无输出时,无输出2.3 MCS-51单片机的引脚定义及功能l(11)(31脚)脚)访问程序存储器的控制信号访问程序存储器的控制信号接低电平时,对接低电平时,对ROM的读操作限定的读操作限定在外部程序存储器在外部程序存储器接高电平时,对接高电平时,对ROM的读操作从的读操作从内部开始内部开始8751单片机烧写内部EPROM时,该脚输入21V的烧写电压2.4 存储器配置lMCS-51 单片机把程序存储器和数据存储器分开,具有各单片机把程序存储器和数据存储器分开,具有各自的寻址系统和控制信号。自的寻址系统和控制信号。1.内部程序存储器内部
12、程序存储器(ROM)存放程序和表格常数存放程序和表格常数 8051为为4KB 8052为为8KB2.内部数据存储器内部数据存储器(RAM)存放运算过程中的数据存放运算过程中的数据 8051/8031为为128B 8052/8032为为256B3.外部程序存储器外部程序存储器(ROM)存放程序存放程序 最大可扩展为最大可扩展为64KB (包括内部包括内部ROM)4.外部数据存储器外部数据存储器(RAM)存放大量数据存放大量数据 最大可扩展为最大可扩展为64KB (不包括内部不包括内部RAM)2.4.1 内部数据存储器及专用寄存器l1.内部数据存储器内部数据存储器l 片内片内RAM为为 256 字
13、节字节,地址范围为地址范围为00HFFH,分为两大分为两大部分部分:低低 128 字节(字节(00H7FH)为真正的)为真正的RAM区区;高高 128 字节(字节(80HFFH)为特殊功能寄存器区)为特殊功能寄存器区SFR。间接寻址可直接寻址(SFR)00H80H7FHFFH80HFFH可直接(间接)寻址内部数据存储器空间分配内部数据存储器空间分配2.4.1 内部数据存储器及专用寄存器在低在低 128 字节字节RAM中中,00H1FH共共 32 单元是单元是 4 个通用工作寄存器区。每一区个通用工作寄存器区。每一区有有 8 个通用寄存器个通用寄存器R0R7。用户RAM区00H07H20H1FH
14、2FH30H7FHR7R6R5R4R3R2R1R0寄存器0组寄存器0,1,2,3组位寻址区内部数据存储器的结构内部数据存储器的结构2.4.1 内部数据存储器及专用寄存器l(1)用户用户RAM区区 内部数据存储器的内部数据存储器的30H-7FH 可在编程时暂存数据可在编程时暂存数据,不作规定不作规定.(堆栈区也设在该区堆栈区也设在该区)例例:MOV 30H,A ;将累加器将累加器A中的内容送入中的内容送入30H (2)位寻址区位寻址区 内部数据存储器的内部数据存储器的20H-2FH 16个单元个单元,128位位,每位都有相应位地址每位都有相应位地址,位地址为位地址为00H-7FH不作位寻址时不作
15、位寻址时,可作为一般可作为一般RAM单元字节寻址单元字节寻址位地址和字节地址都为位地址和字节地址都为00H-7FH 注意区分位与字节地址注意区分位与字节地址 2.4.1 内部数据存储器及专用寄存器表表1.42.4.1 内部数据存储器及专用寄存器l(3)寄存器组寄存器组 内部数据存储器的内部数据存储器的00H-1FH(32单元单元)l 4个通用工作寄存器组个通用工作寄存器组,每组有8个寄存器R0R7l 存放操作数和中间结果l(由由PSW中的中的RS1和和RS2位来控制使用哪一组位来控制使用哪一组)RS1RS0当前寄存器组当前寄存器组R0-R7的地址的地址00000H-07H01108H-0FH1
16、0210H-17H11318H-1FH表表1.52.4.1 内部数据存储器及专用寄存器寄存器与寄存器与RAM 地址对照表地址对照表2.4.1 内部数据存储器及专用寄存器l2.专用寄存器专用寄存器(特殊功能寄存器特殊功能寄存器)80H-FFH 用来设置片内电路的运行方式用来设置片内电路的运行方式,记录电路的运行状态记录电路的运行状态,并并 表明有关标志表明有关标志 51系列有系列有21个个 52系列有系列有26个个,只占了空间的一小部分只占了空间的一小部分但是其他空间还是不能进行读但是其他空间还是不能进行读,写操作写操作.其中有其中有11个不仅可进行字节寻址个不仅可进行字节寻址,还能进行位寻址还
17、能进行位寻址(字节字节地址末位为地址末位为0或或8)表表1.7寄存器符号 字节地址BF0H位地址F0F1F2F3F4F5F6F7B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0AE0HE7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0PSWD7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0CY AC F0 RS1 RS0 OV PD0H2.4.1 内部数据存储器及专用寄存器2.4.1 内部数据存储器及专用寄存器2.4.1 内部数据存储器及专用寄存器2.4.1 内部数据存储器及专用寄存器l(1)B寄存器寄存器,常用于乘除法运算常用于乘除法运算 乘法时乘法时:
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