单片机基本知识与硬件结构演示幻灯片.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,*,第章单片机硬件系统,本章内容,Single Chip Microcomputer,什么是单片机？,单片机特点及应用,单片机工作过程,单片机硬件结构,1,一、什么是单片机,1、微型计算机硬件结构,常见的微机外形,台式微机,便携式微机,立式微机,第一讲,2,微型计算机硬件结构,微机硬件组成,显示器,主机,键盘,鼠标,3,微型计算机硬件结构,运 算 器,控 制 器,CPU,存 储 器,输,入,接,口,电路,输,入,设,备,输,出,设,备,输,出,接,口,电路,硬件系统,内部结构,4,硬件系统,构成微机的实体和装置,软件系统,微机系统所使用的各种程序的总称,软件系统,与,硬件系统,共同构成实用的微机系统，两者是,相辅相成、缺一不可,的。,软,件,系,统,+,微型计算机系统,运 算 器,控 制 器,CPU,存 储 器,输,入,接,口,电路,输,入,设,备,输,出,设,备,输,出,接,口,电路,硬件系统,微型计算机系统,5,CPU,输,入,设,备,输,出,设,备,软,件,系,统,+,微型计算机系统,硬件系统,输,入,接,口,设,备,输,出,接,口,设,备,运 算 器,控 制 器,存 储 器,单片微型计算机,是指集成在一个芯片上的微型计算机，简称单片机 单片机实质上就是一个,芯片,2、单片微型计算机,6,单片机内部结构示意图,C P U,存 储 器,定 时 器/计 数 器,中 断 系 统,P0-P3,TxD,RxD,T,INT,并行I/O口,串行I/O口,7,单片机应用系统,单片机应用系统,单片机,接口电路及外设等,软件,硬件,单片机应用系统由,硬件,和,软件,组成,硬件是,应用系统的基础,软件是在硬件的基础上,对其资源进行合理调配和使用,，从而完成应用系统所要求的任务，二者相互依赖，缺一不可,注：本课程的重点,1.掌握单片机应用系统硬件原理的分析方法。,2.掌握软件设计与调试的基本技能。,8,二、单片机的特点及应用,1.单片机的特点,体积小，重量轻,电源单一，功耗低,功能强，价格低,运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高,可以嵌入到电子产品中嵌入式应用系统,9,2.单片机应用,工业方面,民用方面,仪表方面,电讯方面,数据处理方面,汽车方面,10,3.单片机种类,目前,8位,单片机仍是单片机的,主流,机型；,生产厂商：,单片机的发展经历了由,4位,机到,8位,机,再到,16 位,机的发展过程,美国微芯片公司:PIC16C系列、PIC17C系列、PIC1400系列，,美国英特尔公司的MCS-48和,MCS-51,系列，,美国摩托罗拉公司的MC68HC05系列和MC68HC11系列，,美国齐洛格公司的Z8系列，,日本电气公司的PD78系列，,美国莫斯特克公司和仙童公司合作生产的F8（3870）系列等。,11,单片机的数制,1、二进制与十进制,2、十六进制与十进制,3、二进制与十六进制,4、BCD码,5、原码、反码、补码,6、ASCII码,12,三、单片机硬件结构,时钟电路,CPU,ROM,RAM,T0 T1,中断系统,串行接口,并行接口,P0 P1 P2 P3,TXD RXD,INT0 INT1,定时计数器,结构框图,中央处理器,CPU,：,8,位，运算和控制功能,内部,RAM,：,共,256,个,RAM,单元，用户使用前,128,个单元，用于存放可读写数据，后,128,个单元被专用寄存器占用。,内部,ROM,：,4KB,掩膜,ROM,，用于存放程序、原始数据和表格。,定时,/,计数器：,两个,16,位的定时,/,计数器，实现定时或计数功能。,并行,I/O,口：,4,个,8,位的,I/O,口,P0,、,P1,、,P2,、,P3,。,串行口：,一个全双工串行口。,中断控制系统：,5,个中断源（外中断,2,个，定时,/,计数中断,2,个，串行中断,1,个）,时钟电路：,可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率,6MHZ,和,12MHZ,第二讲,13,1、8051单片机的基本组成,中央处理器,CPU,：,8,位，运算和控制功能,内部,RAM,：,共,256,个,RAM,单元，用户使用前,128,个单元，用于存放可读写数据，后,128,个单元被专用寄存器占用。,内部,ROM,：,4KB,掩膜,ROM,，,用于存放程序、原始数据和表格。,定时,/,计数器：,两个,16,位的定时,/,计数器，实现定时或计数功能。,并行,I/O,口：,4,个,8,位的,I/O,口,P0,、,P1,、,P2,、,P3,。,串行口：,一个全双工串行口。,中断控制系统：,5,个中断源（外中断,2,个，定时,/,计数中断,2,个，串行中断,1,个）,时钟电路：,可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率,6MHZ,和,12MHZ,14,2、MCS-51单片机信号引脚简介,P3口线的第二功能,VCC,VSS,XTAL2XTAL1,RST,P0.0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7,P1.0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7,P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0,ALE,P3.0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7,2、振荡电路：XTAL1、XTAL2,3、复位引脚：RST,4、并行口：P0、P1、P2、P3,7、ALE：地址锁存控制信号,1,、电源线：,VCC(+5V)、VSS(,地,),EA,PSEN,5、EA：访问程序存储控制信号,6、PSEN：外部ROM读选通信号,RXD/TXD/INT0/INT1/T0/T1/WR/RD/,1234567891011121314151617181920,4039383736353433323130292827262524242221,8031,8051,8751,89C51,15,1234567891011121314,2827262524232221 201918171615,EPROM,2764,1234567891011121314,2827262524232221 201918171615,EPROM,2764,1234567891011121314151617181920,4039383736353433323130292827262524242221,1234567891011121314,2827262524232221 201918171615,RAM,6264,1234567891011121314,2827262524232221 201918171615,RAM,6264,3.,存储器,8031,8751,8051,89C51,片内,RAM,片内,ROM,256B（字节）,4K,64K,64K,16,(1),程序存储器,程序,存储器,内部,外部,0000H,0FFFH,(4K),0000H,FFFFH,(64K),0000H,0FFFH,(4K),0000H,0001H,0002H,(PC),0000H是程序执行的起始单元,在这三个单元存放一条无条件转移指令,中断5,中断4,中断3,中断2,中断1,0003H,000BH,0013H,001BH,0023H,002BH,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,8位,0FFFH,0FFEH,EA=1 EA=0,程序,存储器资源分布,中断入口地址,17,0000H,FFFFH,(64K),内部,外部,(2),数据存储器,数据,存储器,00H,FFH,7FH,80H,(高128B),(低128B),RAM,专用寄存器,00H,07H,08H,0FH,10H,17H,18H,1FH,0区,R0,R7,R0,R7,R0,R7,R0,R7,1区,2区,3区,工作寄存器区,可位寻址区,20H,2FH,7F 78,07 00,30H,7FH,数据缓冲区/堆栈区,内部RAM,存储器,1 1,第 3 区,18H1FH,0 1,第 1 区,08H0FH,RS1 RS0,寄存器区,片内RAM地址,0 0,第 0 区,00H07H,1 0,第 2 区,10H17H,工作寄存器区,选择位,RS0、RS1,18,注意:一个单元地址对应有8个位地址MSBMost Significant Bit （最高有效位）LSB Least Significant Bit（最低有效位）,单元地址,2FH,2EH,2DH,2CH,2BH,2AH,29H,28H,27H,26H,25H,24H,23H,22H,21H,20H,7F,77,6F,67,5F,57,4F,47,3F,37,2F,27,1F,17,0F,07,MSB,位地址,LSB,7E,76,6E,66,5E,56,4E,46,3E,36,2E,26,1E,16,0E,06,7D,75,6D,65,5D,55,4D,45,3D,35,2D,25,1D,15,0D,05,7C,74,6C,64,5C,54,4C,44,3C,34,2C,24,1C,14,0C,04,7B,73,6B,63,5B,53,4B,43,3B,33,2B,23,1B,13,0B,03,7A,72,6A,62,5A,52,4A,42,3A,32,2A,22,1A,12,0A,02,79,71,69,61,59,51,49,41,39,31,29,21,19,11,09,01,78,70,68,60,58,50,48,40,38,30,28,20,18,10,08,00,RAM,位寻址区位地址表,19,高128个单元,离散分布有21个特殊功能寄存器SFR。,11个可以进行位寻址。,特别提示：对SFR只能使用直接寻址方式，书写时可使用寄存器符号，也可用寄存器单元地址。,20,4、并行输入/输出电路结构,P0.0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7,P1.0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7,P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0,P3.0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7,4,个,8,位并行,I/O,口：,P0,，,P1,，,P2,，,P3,；,均可作为双向,I/O,端口使用。,(1)特点：,P0：,访问片外扩展存储器时，复用为低8位地址线和数据线,P2：,高8位地址线。,P1：,双向I/O端口,P3：,第二功能,1234567891011121314151617181920,4039383736353433323130292827262524242221,8031,8051,8751,89C51,21,ALE,WR RD,P1.0,P1.1,P1.2,P1.3,P1.4,P1.5,P1.6,P1.7,指令1：,MOV P1,#00H,指令2,：,MOV P1,#0FFH,指令3：,MOV P1,#0AAH,0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,0,1,0,1,0,1,(2)输出举例,指令4：,CLR P1.0,指令5：,SETB P1.0,1,1,1,1,1,1,1,1,0,+5V,22,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,(3)输入举例,S0,+5 V,4.7 k,W,ALE,WR RD,P3.0,P3.1,P3.2,P3.3,P3.4,P3.5,P3.6,P3.7,读端口：,MOV P3,#11111111B,MOV A,P3,89C51,寄存器A,注：,当I/O端口作为输入使用时，需先向端口写入“1”，使内部的FET截止，再读入引脚的状态。,你知道P3.4对应寄存器A哪一位吗？,P3.4,你知道这是为什么吗？,1,1,1,1,1,1,1,1,0,1,23,5,、时钟电路与复位电路,(1)时钟振荡电路,24,单片机时钟,1、时钟周期（振荡周期）,2、状态周期,3、机器周期,4、指令周期,25,单片机时序,1、单片机取指令/执行指令时序,2、读外ROM时序,3、读写外RAM时序,26,(2)复位电路,单片机复位条件:,必须使RST引脚持续,2微秒,高电平(外部时钟12MHz),谁知道,复位电路怎么起到复位的作用?,27,指令,寄存器,译码,地址,译码,程序计数器,地址寄存器,累加器A,运算器,存,储,器,内部数据总线,外部地址总线AB,数据缓冲器,外部数据总线DB,寄存器区,外部控制总线CB,内部控制信号,时钟及清零,四、单片机的工作过程,取指过程,例:,MOV A,#09H,74H,09H,;把09H送到累加器A中,执行过程,PC=,0000H,0001H,0000H,0002H,0 1 1 1 0 1 0 0,0 0 0 0 1 0 0 1,(PC),(PC),0001H,0002H,0000H,外部控制总线CB,取指过程,(PC),执行过程,你知道PC的作用吗？,28,1、,CPU主要的组成部部分为()。,B,加法器，寄存器,C,运算器,寄存器,D,运算器，指令译码器,A,运算器，控制器,课堂练习,29,2、,8031有四个工作寄存器区，由PSW状态字中的RS1、RS0两位的状态来决定，单片机复位后，若执行 SETB RS1 指令，此时只能使用（）区的工作寄存器。,A,0区,B,1区,C,2区,D,3区,课堂练习,30,3.,09H位所在的单元地址是（）,A,02H,C,08H,B,21H,D,20H,课堂练习,31,4.,单片机在进行取指令操作时，指令的地址是由（）的内容决定。,A,SP,C,DPTR,D,PSEN和ALE,B,PC,课堂练习,32,5.,P0,P1口作输入用途之前必须()。,A,外接高电平,B,外接上拉电阻,C,相应端口先置0,D,相应端口先置1,课堂练习,33,6.,程序计数器PC用来()。,A,存放指令,B,存放上一条的指令地址,D,存放正在执行的指令地址,C,存放下一条的指令地址,课堂练习,34,1.,数123可能是()。,A.二进制数 B.八进制数 C.十六进制数 D 四进制数 E.十进制数,2.,8031单片机内部RAM包括()。,A.程序存储区 B堆栈区 C工作寄存器及特殊功能区 D位寻址区 E.中断入口地址区,3.,8051单片机CPU的主要功能有()。,A.产生控制信号 B存储数据 C.算术、逻辑运算及位操作 DI/O端口数据传送 E.驱动LED,思 考 题,35,思 考 题,4.,单片机能够直接运行的程序是（）。,A.汇编源程序 B.C语言源程序,C.高级语言程序 D.机器语言源程序,5.,十进制数126其对应的十六进制可表示为()。,A8F B8E CFE D.7E,6.,十进制数89.75其对应的二进制可表示为().,A.10001001.01110101 B1001001.10 C.1011001.11 D.1001001.11,7.,二进制数110010010对应的十六进制数可表示为(),A.192H BC90H C 1A2H D.CA0H,8.,二进制数110110110对应的十六进制数可表示为()。,A 1D3H B，1B6H C DBOH D.666H,9.,-3的补码是()。,A 10000011 B.11111100 C11111110 D 11111101,36,思 考 题,10.,CPU主要的组成部部分为()。,A运算器，控制器 B加法器，寄存器 C.运算器,寄存器 D.运算器，指令译码器,11.,INTEL 8051 CPU是()位的单片机。,A 16 B4 C8 D.准16位,12.,对于INTEL 8031来说，/EA脚总是(),A.接地 B.接电源 C.悬空 D.不用,13.,在单片机中，通常将一些中间计算结果放在(）中,A.累加器 B控制器 C.程序存储器 D.数据存储器,14.,程序计数器PC用来()。,A存放指令 B存放正在执行的指令地址,C.存放下一条的指令地址 D存放上一条的指令地址,37,思 考 题,15.,指令和程序是以()形式存放在程序存储器中。,A.源程序 B.汇编程序 C.二进制编码 DBCD码,16.,单片机应用程序一般存放在()中。,A.RAM BROM C.寄存器 DCPU,17.,单片机上电后或复但后，工作寄存器R0是在()。,A.0区00H单元 B0区01H单元 C.1区09H单元 DSFR,18.,进位标志CY在()中。,A.累加器A B算术逻辑运算部件ALU C程序状态字寄存器PSW D.DPDR,19.,单片机8051的XTALl和XTAL2引脚是（）引脚,A.外接定时器 B外接串行口 C.外接中断 D.外接晶振,38,思 考 题,20.,8031复位后，PC与SP的值为()。,A0000H，00H B0000H，07H C0003H，07H D.0800H，00H,21.,P0,P1口作输入用途之前必须()。,A.相应端口先置1 B相应端口先置0 C外接高电平 D外接上拉电阻,22.,8031单片机中既可位寻址，又可字节寻址的单元是（）。,A20H B30H C00H D70H,23.,8031单片机中片内RAM共有()字节。,A128 B256 C4K D64K,24.,当标志寄存器PSW的RS0、RS1分别为1和0时，系统选用的工作寄存器组为()。,A.组0 B组1 C组2 D.组3,39,思 考 题,25.,8051的内部RAM中，可以进行位寻址的地址空间为()。,A.00H2FH B 20H2FH C 00HFFH D.20HFFH,110.,26.,8051的程序计数器PC为16位计数器，其寻址范围是()。,A.8K B.16K C 32K D 64K,27.,8051单片机中，唯一一个用户不能直接使用的寄存器是()。,APSW B.DPTR CPC D.B,28.,对MCS-51单片机来说，其内部RAM()。,A.只能位寻址 D只能字节寻址 C既能位寻又能字节寻址 D少部分能位寻址,29.,所谓系统总线，指的是()。,A.数据总线 B地址总线 C.内部总线 D外部总线 E控制总线,40,