1、项目一项目一 认识单片机认识单片机 项目一项目一 认识单片机认识单片机1.1 什么是单片机什么是单片机1.2 单片机发展概况单片机发展概况1.3 单片机的应用单片机的应用 1.4 数制及数制转换数制及数制转换 1.5 MCS-51单片机的基本结构单片机的基本结构 1.6 MCS-51单片机引脚及功能单片机引脚及功能 1.7 时钟与时钟电路时钟与时钟电路 1.8 复位及复位电路复位及复位电路1.9 MCS-51单片机的存储器配置单片机的存储器配置 1.10 MCS-51单片机并行单片机并行I/O结构结构 项目一项目一 认识单片机认识单片机 1.1 什么是单片机什么是单片机 单片机，亦称单片微型计
2、算机。它是把中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出端口(I/O)、定时/计数器等计算机主要功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。这种微型计算机因其制作在一块芯片上而被称为单片机。回目录回目录图1-2 种类繁多的单片机 项目一项目一 认识单片机认识单片机 1.2 单片机发展概况单片机发展概况 第一阶段第一阶段(1974年1978年)：单片机的初级阶段单片机的初级阶段。以Intel公司生产的MCS48单片机系列为代表，该系列单片机内集成了1个8位CPU、27根IO口线和1个8位定时器计数器，片内存储器RAM、ROM容量较小，它们的寻址范围均不大于4KB，无串行接口等。第二阶段第二阶段(
3、1978年1982年)：单片机的高性能阶段单片机的高性能阶段。由于8位单片机的应用日益广泛，故各公司和生产厂家都不断改进产品的结构和性能，使单片机功能大大增强，此阶段单片机都有串行接口、16位定时计数器和多级中断控制系统，片内RAM、ROM容量也都有增加，且寻址范围均可达64KB。这类单片机以Intel公司的MCS51系列单片机为主流。第三阶段第三阶段(1982年至今)：8位单片机的巩固发展和位单片机的巩固发展和16位、位、32位位单片机的推出阶段单片机的推出阶段。这个阶段，一方面不断完善和提高8位单片机的性能，另一方面推出了16位、32位单片机。项目一项目一 认识单片机认识单片机 单片机已渗
4、透到我们生活的各个领域。其应用领域可大致分成以下几个方面：一、机电一体化产品一、机电一体化产品二、智能化仪器仪表二、智能化仪器仪表三、实时测控系统三、实时测控系统四、家用电器四、家用电器另外，单片机在娱乐电子、道路照明、交通工具等领域也得到了广泛应用。回目录回目录1.3 单片机的应用单片机的应用项目一项目一 认识单片机认识单片机 1.4 数制及数制转换数制及数制转换 1.4.1 数数 制制 所谓数制，是人们利用符号计数的一种科学方法，数制有很多种，计算机中常用的数制有十进制、二进制和十六进制三种。一十进制数一十进制数十进制数有四个主要特点：1它有10个基本数字元素，即：0、1、2、3、4、5、
5、6、7、8、9。2基数为10，逢十进一。3在数码尾用D(Decimal)表示十进制数。由于在日常生活中最常用，所以通常可省略D。如 35D，可简写为35。4按权展开式为：D=Kn-110n-1+Kn-210n-2+K0100+K-110-1+K-m10-m其中Ki表示十进制数D的第i位,权为10i，Ki为系数；n表示小数点左边的位数，m为小数右边的位数。项目一项目一 认识单片机认识单片机 二二进制数二进制数二进制数有四个主要特点：1它有2个基本数字元素，即：0、1。2基数为2，逢二进一。3在数码尾用B(Binary)表示二进制数。如 01111100B。4按权展开式为：B=Kn-12n-1+K
6、n-22n-2+K020+K-12-1+K-m2-m其中Ki表示二进制数B的第i位,权为2i，Ki为系数；n表示小数点左边的位数，m为小数右边的位数。例如：01111000B=027+126+125+124+123+022+021+020项目一项目一 认识单片机认识单片机 三十六进制数三十六进制数十六进制数有四个主要特点：1它有16个基本数字元素，即：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。2基数为16，逢十六进一。3在数码尾用H(Hexadecimal)表示十六进制数。如 50H。4按权展开式为：H=Kn-116n-1+Kn-216n-2+K0160+K-116-1+
7、K-m16-m其中Ki表示十六进制数H的第i位,权为16i，Ki为系数；n表示小数点左边的位数，m为小数右边的位数。项目一项目一 认识单片机认识单片机 十进制二进制十六进制十进制二进制十六进制000000810008100011910019200102101010A300113111011B401004121100C501015131101D601106141110E701117151111F表表1 015各数制表达情况表各数制表达情况表项目一项目一 认识单片机认识单片机 1.4.2 数制之间的转换数制之间的转换 三种数制之间整数的转换方法示意图如下图所示。项目一项目一 认识单片机认识单片机
8、一二进制与十进制之间转换一二进制与十进制之间转换 1二进制数转换成十进制数 方法：按权展开后相加。例如：10000101B=127+026+025+024+023+122+021 +120 =128+4+1=133 项目一项目一 认识单片机认识单片机 一二进制与十进制之间转换一二进制与十进制之间转换 2十进制数转换成二进制数 方法：“除2取余法”。例如：将十进制数 20转换为二进制数 20210252221余数0010201最高位最低位由此得：20D=10100B 项目一项目一 认识单片机认识单片机 二十六进制与十进制之间转换二十六进制与十进制之间转换1十六进制数转换成十进制数 方法：按权展开
9、后相加。例如：1000H=1163+0162+0161+0160=4096 1FH=1161+15160=31项目一项目一 认识单片机认识单片机 2十进制数转换成十六进制数方法：“除16取余法”。10001662163160余数8E（14）3最高位最低位由此得：1000D=3E8H。例如：将十进制数1000转换为十六进制数。项目一项目一 认识单片机认识单片机 三十六进制与二进制之间转换三十六进制与二进制之间转换 1十六进制数转换成二进制数 方法：“一分为四法”。即：每1位十六进制数分别用4位二进制数码表示。3 F 0011 1111 001111111 由此得：3FH=00111111B 例如
10、:项目一项目一 认识单片机认识单片机 三十六进制与二进制之间转换三十六进制与二进制之间转换 2二进制数转换成十六进制数二进制数转换成十六进制数方法：“四合一法”。即：从二进制数的最低位开始，每四位为一组，然后分别把每组用十六进制数码表示。由此得：01011100B=5CH 0 1 0 1 1 1 0 0 5 C回目录回目录例如:项目一项目一 认识单片机认识单片机 1.5 MCS-51单片机的基本结构单片机的基本结构回目录回目录时钟电路SFR和RAM 4K ROMCPU定时/计数器并行端口中断系统串行端口系系 统统 总总 线线时钟源T0 T1P0 P1 P2 P3TXD RXD INT0 INT
11、1项目一项目一 认识单片机认识单片机 1.6 MCS-51单片机引脚及功能单片机引脚及功能2.3/0 PINT6.3/PWR3.3/1 PINT0.1P1.1P2.1P3.1P4.1P5.1P6.1P7.1PPDVRST/0.3/PRXD1.3/PTXD4.3/0 PT5.3/1 PT7.3/PRD2XTAL1XTALVss1234567891011121314151617181920Vcc0.0P1.0P2.0P3.0P4.0P5.0P6.0P7.0PVppEA/PROGALE/PSEN7.2P6.2P5.2P4.2P3.2P2.2P1.2P0.2P212223242526272829303
12、1323334353637383940803180518751VccVssPDVRST/1XTAL2XTALVppEA/PSENPROGALE/P3口第二功能P0口P1口P2口地址数据总线地址总线803180518751项目一项目一 认识单片机认识单片机 1.6 MCS-51单片机引脚及功能单片机引脚及功能1.电源引脚Vcc和Vss 2.时钟引脚XTAL1和XTAL2 3.复位引脚RST/VPD 4控制线引脚（3个，ALE、/EA、/PSEN）5.并行输入/输出口引脚（32个，P0P3）回目录回目录项目一项目一 认识单片机认识单片机 1.7 MCS-51单片机时钟及时钟电路单片机时钟及时钟电路
13、 P1P2S1P2晶振周期时钟周期机器周期机器周期指令周期XTAL2(OSC)S2S3S4S5S6S1S2S4S5S3S6P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P1P2P2P2P2P2P2P2P2P2P2一、时钟与时序MCS-51单片机各种时钟信号的相互关系如下图所示。项目一项目一 认识单片机认识单片机 提示：单片机系统的时钟相当于人的“心脏”。如果时钟电路停振或工作不正常，则单片机系统将不工作或工作不正常。回目录回目录二、时钟电路时钟电路有两种方式：内部时钟方式、外部时钟方式。XTAL2XTAL180C51C1C2X1XTAL2XTAL180C51外部时钟悬空XTAL2XTAL18051外
14、部时钟接地(a)内部时钟方式(b)外部时钟方式一(c)外部时钟方式二项目一项目一 认识单片机认识单片机 1.8 MCS-51单片机复位及复位电路单片机复位及复位电路一、复位的条件：一、复位的条件：当RST引脚上出现高电平并保持两个机器周期以上时，单片机内部就会执行复位操作。回目录回目录项目一项目一 认识单片机认识单片机 1.8 MCS-51单片机复位及复位电路单片机复位及复位电路二、复位电路 复位电路有两种基本形式:一种是上电复位电路,另一种是按键复位电路，实际的复位电路往往是上述两个复位电路的组合，如图（c）所示 RST80C51C122UR13KVCCRST80C51R13KVCCR21K
15、K1RST80C51R13KVCCR21KK1C122U(a)上电复位(b)按键复位(c)按键与上电复位回目录回目录项目一项目一 认识单片机认识单片机 1.9 MCS-51单片机的存储器配置单片机的存储器配置存储器存储器数据存储器（RAM）：存放运行中的临时数据，断电数据丢失。程序存储器（ROM）：存放固定的程序，断电数据不变。项目一项目一 认识单片机认识单片机 12345678910111213142827262524232221 201918171615EPROM276412345678910111213142827262524232221 201918171615EPROM2764123
16、4567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222112345678910111213142827262524232221 201918171615RAM6264 12345678910111213142827262524232221 201918171615RAM6264 8751805189C51128B4K64K64K项目一项目一 认识单片机认识单片机 1.9 MCS-51单片机的存储器配置单片机的存储器配置MCS51单片机的存储器结构如图所示:SFR内部RAMFFH 80H 7FH 00H内部数据存储器
17、FFFFH0000H外部数据存储器外部FFFFH1000H内部外部（0）0FFFH0000H0FFFH0000H程序存储器（1）项目一项目一 认识单片机认识单片机 1.9 MCS-51单片机的存储器配置单片机的存储器配置一、程序存储器 主要用来存放程序、常数或表格等。其中8051片内有4K字节程序存储器ROM，地址范围为0000H0FFFH。EA引脚为程序存储器空间选择控制端。项目一项目一 认识单片机认识单片机 二、数据存储器 MCS-51单片机的数据存储器分为两部分：一部分是内部数据存储器，另一部分是外部数据存储器。1片内片内RAM分成三部分：工作寄存器区、位寻址区、通用工作寄存器区、位寻址
18、区、通用RAM区区。SFRSFR内部内部RAMRAMFFH 80H 7FH 0000H内部数据存储器项目一项目一 认识单片机认识单片机 工作寄存器区表13 组号与RS0、RS1之间关系及各组地址表组号RS1 RS0R0R7地址00 000H07H10 108H0FH21 010H17H31 118H1FH项目一项目一 认识单片机认识单片机 位寻址区字节地址位 地 址 D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D02FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H2EH77H76H75H74H73H72H71H70H2DH6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H2C
19、H67H66H65H64H63H62H61H60H2BH5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H2AH57H56H55H54H53H52H51H50H29H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H28H47H46H45H44H43H42H41H40H表14 位地址与字节地址之间的关系项目一项目一 认识单片机认识单片机 位寻址区字节地址位 地 址 D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D027H27H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H26H26H37H36H35H34H33H32H31H30H25H25H2FH2EH2DH2CH2BH2AH29
20、H28H24H24H27H26H25H24H23H22H21H20H23H23H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H22H22H17H16H15H14H13H12H11H10H21H21H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H20H20H07H06H05H04H03H02H01H00H表14 位地址与字节地址之间的关系项目一项目一 认识单片机认识单片机 二、数据存储器 2特殊功能寄存器特殊功能寄存器 单片机共有21个特殊功能寄存器(SFR)，离散地分布在80HFFH地址范围内。SFRSFR内部内部RAMRAMFFH 80H 7FH 0000H内部数据存储器项目一项目一 认
21、识单片机认识单片机 2特殊功能寄存器特殊功能寄存器符符 号号 名名 称称 地址地址 ACC*累加器E0HB*B寄存器F0HDPL数据指针低8位82HDPH数据指针高8位83H IE*中断允许控制寄存器A8HIP*中断优先级控制寄存器B8HP0*P0口锁存器80HP1*P1口锁存器90HP2*P2口锁存器A0HP3*P3口锁存器B0H符符 号号 名名 称称 地址地址 PCON电源控制寄存器87HPSW*程序状态字D0HSBUF串行数据缓冲器99HSCON*串行口控制寄存器98HSP堆栈指针81HTCON*定时/计数器控制寄存器88HTH0T/C0高字节8CHTH1T/C1高字节8DHTL0T/C
22、0低字节8AHTL1T/C1低字节8BHTMOD定时/计数器状态寄存器89H项目一项目一 认识单片机认识单片机 2特殊功能寄存器特殊功能寄存器 累加器累加器A（ACC）累加器A是程序中最常用的特殊功能寄存器。大部分指令的操作数取自累加器，故累加器A是单片机中最繁忙的寄存器。寄存器寄存器B寄存器B为8位寄存器，主要用于乘除指令中 项目一项目一 认识单片机认识单片机 程序状态字寄存器程序状态字寄存器PSW程序状态字寄存器是一个8位寄存器，它包含程序的状态信息。PSW的各状态位分布表的各状态位分布表位序位序 D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0位标志 CYCYACACF0
23、F0RS1RS1RS0RS0OVOVP PAC辅助进位标志。又称半进位标志。RS1、RS0工作寄存器组选择控制位。P奇偶标志位。CY进位标志。OV溢出标志位。项目一项目一 认识单片机认识单片机 数据指针数据指针DPTR数据指针DPTR为一个16位的特殊功能寄存器，它由两个8位寄存器DPH和DPL组成。I/O端口寄存器端口寄存器P0P3P0P3均为8位的特殊功能寄存器，通过对I/O端口寄存器的读写，可实现数据从I/0端口的输入/输出。项目一项目一 认识单片机认识单片机 3片外片外RAM在MCS51单片机中，片外RAM地址空间为64KB，地址范围为0000HFFFFH。SFR内部RAMFFH 80H 7FH 00H内部数据存储器FFFFH0000H外部数据存储器项目一项目一 认识单片机认识单片机 1.10 MCS-51单片机并行单片机并行I/O结构结构一I/O口P0P3都可作一般的I/O口（P0口用作输出时，一般需外接上拉电阻）。二除P1口外，其它三个并行I/O口具有第二功能。三当I/O口用作输入时，应该在对应I/O口锁存器中先写入“1”。四P0口的每一位I/O线可驱动8个LSTTL负载，而P1、P2、P3口的每一位I/O线仅能驱动4个LSTTL负载。回目录回目录
