2022年单片机-第讲.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2单片机STC89C52，AT89S51,中STC,，,AT，C和S分别代表什么含义?它们的程序存储容量分别为多少?,作业评讲,1P9-1,3,4,复习,运算器:,1)算术逻辑运算单元ALU,2)累加器A,3)程序状态字寄存器PSW,控制器:,包括:程序计数器/地址寄存器,指令寄存器/译码器,条件转移逻辑电路及时序控制逻辑电路,1)程序计数器PC（Program Counter）,SFR:,1)堆栈指针SP,指示堆栈顶部在内部RAM块中的位置,复位后，SP中的内容为07H,。,（1）保护断点,（2）现场保护,堆栈,向上生长,2)数据指针DPTR,高位字节寄存器用DPH表示，低位字节寄存器用DPL表示。,2.5 并行I/O端口,4个双向的8位并行I/O端口(Port)，记作P0P3,属于特殊功能寄存器，还可位寻址。,2.5.1 P0端口,P0口某一位的电路包括：,(1)一个数据输出锁存器，用于数据位的锁存,(2)两个三态的数据输入缓冲器。,(3)一个多路转接开关MUX，,使,:P0口可作,通用I/O口,，或,地址/数据线口,。,(4)数据输出的驱动和控制电路，由两只场效应管（FET）组成，上面的场效应管构成上拉电路。,P0口传送地址或数据,时，CPU发出控制信号为,高电平,，打开上面的与门，使,多路转接开关MUX打向上边,，使内部地址/数据线与下面的场效应管处于反相接通,状态。此时输出驱动电路由于上下两个FET处于反相，形成推拉式电路结构，大大提高负载能力。,P0口作通用的I/O口使用,。这时，CPU发来的“控制”信号为,低电平,，上拉场效应管截止，,多路转接开关MUX打向下边,，与D锁存器的Q,*,端接通。,（1）P0作输出口使用,来自CPU的“写入”脉冲加在D锁存器的CP端，内部总线上的数据写入D锁存器，并向端口引脚P0.x输出。,注意：,由于输出电路是漏极开路（因为这时上拉场效,应管截止），必须外接上拉电阻才能有高电平输出。,（2）P0作输入口使用,区分,“读引脚”,和,“,读锁存器,”。,“读引脚”,信号把下方缓冲器打开，引脚上的状态经缓冲器读入内部总线；,“读锁存器”,信号打开上面的缓冲器把锁存器Q端的状态读入内部总线。,2.5.2 P1端口,字节地址90H，位地址90H97H。,P1口只作通用的I/O口使用,，在电路结构上与P0口有,两点区别,：,（1）因为只传送数据，不再需要多路转接开关MUX。,（2）由于P1口用来传送数据，因此,输出电路中有上拉电阻，这样电路的输出不是三态的,，所以P1口是准双向口。,因此：,（1）,P1口作为输出口使用时,，外电路无需再接上拉电 阻。,（2）,P1口作为输入口使用时,，,应先向其锁存器先写入“1”，,使输出驱动电路的FET截止。,2.5.3 P2端口,字节地址为,A0H,，,位地址,A0HA7H,。,在实际应用中，因为P2口用于提供高位地址，有一个多路转接开关MUX。但,MUX的一个输入端不再是“地址/数据”，而是单一的“地址”,，因为P2口只作为地址线使用。,当P2口用作为高位地址线使用时,，多路转接开关应接向“地址”端。正因为只作为地址线使用，口的输出用不着是三态的，所以，P2口也是一个,准双向口。,P2口也可以作为通用I/O口使用，这时，多路转接开关接向锁存器Q端,。,2.5.4 P3端口,P3口的字节地址为,B0H,，,位地址,为,B0HB7H,。,P3口的,第二功能,定义，应熟记。,表2-2 P3口的第二功能定义,口引脚 第二功能,P3.0 RXD（串行输入口）,P3.1 TXD（串行输出口）,P3.2 INT0,*,（外部中断0）,P3.3 INT1,*,（外部中断1）,P3.4 T0（定时器0外部计数输入）,P3.5 T1（定时器1外部计数输入）,P3.6 WR,*,（外部数据存储器写选通）,P3.7 RD,*,（外部数据存储器读选通）,第二功能信号,有,输出,和,输入,两类：,（1）作,通用的I/O输出,，“第二输出功能”线应保持高电平，与非门开通，使锁存器Q端输出畅通。作,第二功能信号输出,，锁存器预先置“1”，使,与非门,对“第二输出功能”信号的输出是畅通的。,（2）作,第二功能信号输入,，在口线引脚的内部增加了一个缓冲器，输入的信号就从这个缓冲器的输出端取得。而作为,通用I/O输入,，仍取自三态缓冲器的输出端。,P3口无论作哪种输入，锁存器输出和“第二输出功能”线都应保持高电平。,2.5.5 P0P3端口功能总结,使用中应注意的问题：,（1）P0P3口都是并行I/O口，但,P0口和P2口,，还可用来构建系统的数据总线和地址总线，所以在,电路中有一个MUX,，以进行转换。,而,P1口和P3口,无构建系统的数据总线和地址总线的功能，因此，,无需转接开关MUX,。,由于,P0口,可作为地址/数据复用线使用，需传送系统的低8位地址和8位数据，因此,MUX的一个输入端为“地址/数据”信号,。,而,P2口,仅作为高位地址线使用，不涉及数据，所以,MUX的一个输入信号为“地址”,。,（2）,在4个口中只有,P0口,是一个真正的,双向口,，,P1P3口,都是,准双向口,。,原因:,P0口作数据总线使用时，为保证数据正确传送，需解决芯片内外的隔离问题，,即只有在数据传送时芯片内外才接通；不进行数据传送时，芯片内外应处于隔离状态。为此，P0口的输出缓冲器应为三态门。,在,P0口中输出三态门是由两只场效应管（FET）组成,，所以是一个真正的双向口。而,P1P3口，上拉电阻代替P0口中的场效应管,，输出缓冲器不是三态的准双向口,（,3）P3口的口线具有第二功能，为系统提供一些控制信号。因此在P3口电路增加了第二功能控制逻辑。这是P3口与其它各口的不同之处,。,一、内部时钟方式,内部有一个用于构成振荡器的,高增益反相放大器,，反相放大器的输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2。,C1,和,C2,典型值通常选择为30pF左右。,晶体的振荡频率,在1.2MHz12MHz之间。某些高速单片机芯片的时钟频率已达,40MHz,。,二、外部时钟方式,常用于多片MCS-51单片机同时工作。,三、时钟信号的输出,为应用系统中的其它芯片提供时钟，但需增加驱动能力。,2.6.2 机器周期、指令周期与指令时序,单片机执行的指令的,各种时序均与时钟周期,有关,一、时钟周期,单片机的,基本时间单位,。若时钟的晶体的振荡频率为fosc，则时钟周期Tosc=1/fosc。如fosc=6MHz，Tosc=166.7ns。,二、机器周期,CPU,完成一个基本操作所需要的时间,称为,机器周期,。执行一条指令分为几个机器周期。每个机器周期完成一个基本操作。MCS-51单片机每,12个时钟周期为一个机器周期，,一个机器周期又分为6个状态,：,S1S6,。,每个状态又分为两拍,：,P1和P2,。因此，,一个机器周期中的12个时钟周期表示为：,S1P1、S1P2、S2P1、S2P2、S6P2。,执行任何一条指令时，都可分为,取指令阶段,和,指令执行阶段,。,取指令阶段,，,PC中地址送到程序存储器，并从中取出需要执行指令的操作码和操作数。,指令执行阶段,，对指令操作码进行译码，以产生一系列控制信号完成指令的执行。,ALE信号是为地址锁存而定义的,，以时钟脉冲1/6的频率出现，在一个机器周期中，ALE信号两次有效（注意，在执行访问外部数据存储器的指令MOVX时，将会丢失一个ALE脉冲）,三、指令周期,总结,2.7 复位操作和复位电路,2.7.1 复位操作,单片机的初始化操作，摆脱死锁状态。,引脚RST加上,大于2个机器周期（即24个时钟振荡周期）的高电平就可使MCS-51复位。,复位时，PC初始化为0000H,，使MCS-51单片机从0000H单元开始执行程序。,除PC之外，复位操作还对其它一些寄存器有影响，见,表2-6,(P34),。,SP=07H，P0-P3的引脚均为高电平,。,在复位有效期间，,ALE脚,和,PSEN,*,脚,均为高电平，内,部RAM的状态不受复位的影响。,2.7.2 复位电路,片内复位结构：,复位电路通常采用,上电自动复位,和,按钮复位,两种方,式。,最简单的上电自动复位电路:,按键手动复位，有,电平方式,和,脉冲方式,两种。,电平方式：,0 RXD（串行输入口）,P1口只作通用的I/O口使用，在电路结构上与P0口有两点区别：,5 P0P3端口功能总结,复位电路通常采用上电自动复位和按钮复位两种方,P3口的第二功能定义，应熟记。,当P2口用作为高位地址线使用时，多路转接开关应接向“地址”端。,这是P3口与其它各口的不同之处。,因此在P3口电路增加了第二功能控制逻辑。,属于特殊功能寄存器，还可位寻址。,74LS122为单稳电路，实验表明，F较好。,2MHz12MHz之间。,因此，一个机器周期中的12个时钟周期表示为：,时钟电路用于产生MCS-51单片机工作所必需的,取指令阶段，PC中地址送到程序存储器，并从中取出需要执行指令的操作码和操作数。,而P1P3口，上拉电阻代替P0口中的场效应管，输出缓冲器不是三态的准双向口,脉冲方式：,两种实用的兼有上电复位与按钮复位的电路。,课堂作业,1P30-2,3,4,8,2利用示波器可观察89C51的哪个管脚来判断单片机正在工作?,1P30-1,14,15,课后作业,