单片机第二讲讲解
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第二讲 第2章 MCS-51单片微型计算机结构
S1
S2
S3
读下一个操作 码（丢弃） P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 （a） 单字节，单周期指令 例：MOV A R1
读操作码 读操作码 读第二字节
2
P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P S1 S2 S3 S4 S5 S6 S1 （b） 双字节，单周期指令 例：ADD A dir 读操作码
MCS-51单片机的结构原理
一、计算机的经典组成 计算机的经典结构见 图1.1 所示。这种结 构是由计算机的开 拓者——数学家约 翰· 诺依曼最先提 冯· 出的，所以就称之 为冯· 诺依曼计算机 体系结构，也叫普 林斯顿结构。
图 1.1 计算机经典结构
二、 MCS-51单片机的基本组成
(一) 8051单片机的结构
﹡IP B8H ﹡IE A8H TMOD ﹡TCON TL0 TH0 TL1 TH1 PCON ﹡SCON 寄存器 SBUF
IP.7～IP.0 BFH～B8H 中断优先控制器 IE.7～IE.0 AFH～A8H 中断允许控制器 89H 定时器方式选择 88H TCON.7～TCON.0 8FH～88H 定时控制寄存器 8AH 定时器T0低8位 8CH 定时器T0高8位 8BH 定时器T1低8位 8DH 定时器T1高8位 87H 电源控制及波特率选择 98H SCON.7～SCON.0 9FH～98H 串行口控制 99H 串行口数据缓冲器
F0H E0H D0H B8H B0H A8H A0H 98H 90H 88H 80H
特 殊 功 能 寄 存 器 中 位 寻 址
FFFFH 外部 RAM
51单片机课件 LESSON2_流水灯
For (表达式1;表达式2;表达式3) { 语句（内部可为空）} 执行过程： 1.求解一次表达式1. 2.求解表达式2，若其值为真（非0 即为真），则执行for中语句。然后 执行第3步。否则结束for 语句，直 接跳出，不再执行第3步。 3.求解表达式3. 4.跳到第2步重复执行。
集电极开路典型图
第二讲
如何申请免费样片 简单延时程序 子程序调用 带参数子程序设计 C51库函数的方便调用 如何驱动蜂鸣器 如何驱动继电器 集电极开路的概念及应用。
While （表达式） {语句（内部也可为空）} 特点：先判断表达式，后执行语 句。 原则：若表达式不是0，即为真， 那么执行语句。否则跳出while 语句。
VCC
OUTPUT Q1 9013
P0i
GND
课后练习
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 第一个发光管以间隔200ms闪烁 闪烁 第一个发光管以间隔 8个发光管由上至下间隔 流动，其中每个管亮 个发光管由上至下间隔1s流动 个发光管由上至下间隔 流动，其中每个管亮500ms,灭 灭 500ms,亮时蜂鸣器响，灭时关闭蜂鸣器，一直重复下去。 亮时蜂鸣器响， 亮时蜂鸣器响 灭时关闭蜂鸣器，一直重复下去。 8个发光管来回流动，第个管亮 个发光管来回流动， 个发光管来回流动 第个管亮100ms,流动时让蜂鸣器发出 流动时让蜂鸣器发出 滴滴” “滴滴”声。 个发光管演示出8位二进制数累加过程 用8个发光管演示出 位二进制数累加过程。 个发光管演示出 位二进制数累加过程。 8个发光管间隔 个发光管间隔200ms由上至下，再由下至上，再重复一次， 由上至下， 个发光管间隔 由上至下 再由下至上，再重复一次， 然后全部熄灭再以300ms间隔全部闪烁 次。重复此过程。 间隔全部闪烁5次 重复此过程。 然后全部熄灭再以 间隔全部闪烁 间隔300ms第一次一个管亮流动一次，第二次两个管亮流动， 第一次一个管亮流动一次， 间隔 第一次一个管亮流动一次 第二次两个管亮流动， 依次到8个管亮，然后重复整个过程。 依次到 个管亮，然后重复整个过程。 个管亮 间隔300ms先奇数亮再偶数亮，循环三次；一个灯上下循环 先奇数亮再偶数亮， 间隔 先奇数亮再偶数亮 循环三次； 三次；两个分别从两边往中间流动三次； 三次；两个分别从两边往中间流动三次；再从中间往两边流 动三次； 个全部闪烁 个全部闪烁3次 关闭发光管，程序停止。 动三次；8个全部闪烁 次；关闭发光管，程序停止。
第二讲 51单片机入门与流水灯程序的编写
处理器
一、认识51单片机
常见51单片机封装
一、认识51单片机
51单片机实验板
一、认识51单片机
一、认识51单片机
一、认识51单片机
引脚的简单介绍
1、电源和时钟引脚。如Vcc、GND、XTAL1、XTAL2… 2、编程控制引脚。如RST、PSEN、EA…… 3、I/0口引脚。如P0、P1、P2、P3……
具体教程今晚会在群里面公布 敬请关注！！
三、51单片机基础编程
1、编写正确的C程序。 2、C程序的编译 3、将生成的.hex文件下载进单片机
点亮发光二极管
让它亮起来！！ #include <reg52.h> sbit led1=P0^0; void main() { led1=0; } //52系列单片机头文件 //声明单片机P0口第一位
4、点击下载程序，立马给单片机供电。 5、程序下载完成。
你的灯亮啦！！
让它闪起来！！
知识点
4、C语言中的数据类型 基本数据类型： short int、long int、char、float、 double…… char：字符型，占用一个字节，范围0~256
int：整型 ，keil中占用两个字节，范围0~65536
//主函数
//点亮第一个LED灯
知识点
1、reg52.h
在代码中引用头文件，其作用在于将这个头文件的 内容放在引用头文件的位置处，免去每次编写同类 程序都要将头文件中语句重复编写。 头文件的两种书写方法： #include <reg52.h> #include "reg52.h"
知识点
2、C语言注释的写法 （1）//注释语句
一、认识51单片机
单片机第二章课件
第2章 80C51单片机的结构
80C51单片机组成及引脚 80C51存储器结构 复位与时钟
单片机原理与应用
制作：苏长赞
2.1 80C51单片机组成及引脚
2.1.1 80C51单片机组成
内部总线
内部各模块通过内部总线与CPU相连，包括以下几个部分：
(1) CPU：80C51的CPU是8位的，另外80C51内部有1个位处理器。 (2) ROM：4KB的片内程序存储器，存放开发调试完成的应用程序。 (3) RAM：256B的片内数据存储器，分几个区，容量虽小，作用非常大。 (4) I/O口：P0～P3，共4个口32条双向且可位寻址的I/O口线。 (5) 中断系统：5个中断源(3个内中断，2个外中断)， 2个优先级的中断系统。 (6) 定时器/计数器：2个16位的可编程的定时器/计数器。 (7) 通用串行口：全双工通用异步接收器/发送器UART(通用串行口)。 (8) 时钟振荡器：外接晶振与内部电路构成时钟振荡器为CPU提供时钟信号。 (9) 总线控制：80C51对外提供若干控制总线，便于系统的扩展。
7) 串行口数据缓冲器SBUF 80C51的串行通信数据都是经过数据缓冲器(SBUF)来发送和接收 的，当数据被写入SBUF时，实际上是被送到发送缓冲器并启动发送； 当从SBUF中读取数据时，实际上是读入接收缓冲器中的内容。
8) 定时器/计数器T0寄存器
定时器/计数器T1寄存器
寄存器TH0、TL0和THl、TL1分别为定时器/计数器T0、Tl的16位
单片机原理与应用
4. 指令周期
指令周期是指执行一条指令所占用的全部时间，通常由1～4个机器周期组成。 在外接6MHz晶振和外接12MHz晶振时，80C51单片机的周期信号的时间值如下 表所示。
80C51单片机组成及引脚 80C51存储器结构 复位与时钟
单片机原理与应用
制作：苏长赞
2.1 80C51单片机组成及引脚
2.1.1 80C51单片机组成
内部总线
内部各模块通过内部总线与CPU相连，包括以下几个部分：
(1) CPU：80C51的CPU是8位的，另外80C51内部有1个位处理器。 (2) ROM：4KB的片内程序存储器，存放开发调试完成的应用程序。 (3) RAM：256B的片内数据存储器，分几个区，容量虽小，作用非常大。 (4) I/O口：P0～P3，共4个口32条双向且可位寻址的I/O口线。 (5) 中断系统：5个中断源(3个内中断，2个外中断)， 2个优先级的中断系统。 (6) 定时器/计数器：2个16位的可编程的定时器/计数器。 (7) 通用串行口：全双工通用异步接收器/发送器UART(通用串行口)。 (8) 时钟振荡器：外接晶振与内部电路构成时钟振荡器为CPU提供时钟信号。 (9) 总线控制：80C51对外提供若干控制总线，便于系统的扩展。
7) 串行口数据缓冲器SBUF 80C51的串行通信数据都是经过数据缓冲器(SBUF)来发送和接收 的，当数据被写入SBUF时，实际上是被送到发送缓冲器并启动发送； 当从SBUF中读取数据时，实际上是读入接收缓冲器中的内容。
8) 定时器/计数器T0寄存器
定时器/计数器T1寄存器
寄存器TH0、TL0和THl、TL1分别为定时器/计数器T0、Tl的16位
单片机原理与应用
4. 指令周期
指令周期是指执行一条指令所占用的全部时间，通常由1～4个机器周期组成。 在外接6MHz晶振和外接12MHz晶振时，80C51单片机的周期信号的时间值如下 表所示。
第2讲 C8051F020单片机总体结构及CIP51内核
CY AC F0 RS1 RS0 OV
PSW.0
P
▼CY(PSW.7)进位/借位标志位。若ACC在运算过程中
发生了进位或借位，则CY=1；否则=0。它也是布尔处理 器的位累加器，可用于布尔操作。
▼AC(PSW.6)半进位/借位标志位。若ACC在运算过程
中，D3位向D4位发生了进位或借位，则CY=1,否则=0。机 器在执行“DA A”指令时自动要判断这一位，我们可以暂 时不关心它。
2、系统复位源框图
3、上电复位/掉电复位
上电复位：在上电期间，器件保持在复位状态，/RST引脚被驱动到低电平，
直到VDD上升到超过VRST电平。从复位开始到退出复位状态要经过一个延时。
上电和VDD监视器复位时序
掉电复位：
当发生掉电或因电源波动导致VDD降到VRST以下时，电源监视器 将/RST引脚驱动为低电平并使CIP-51保持复位状态。当VDD又回到高 于VRST的电平时，CIP-51将退出复位状态。
高速微控制器内核
数字 IO
模拟外设
2.1.1 高速控制器内核
◆高速、流水线结构的8051 兼容的CIP-51 内核（可达 25MIPS） ◆64K 字节可在系统编程的FLASH 存储器 ◆4352（4096+256）字节的片内RAM
◆全速、非侵入式的在系统调试接口（片内）
◆时钟电路 ◆片内看门狗定时器、VDD 监视器
P1MDOUT：端口0输出方式寄存器
Байду номын сангаас
(6) 配置端口引脚的输入方式
通过设置输出方式为“漏极开路”并向端口数据寄存器中的相应 位写‘1’将端口引脚配置为数字输入。
例如：
设置P3MDOUT.7 为逻辑‘0’，并设置P3.7 为逻辑‘1’ 即可将P3.7 配置为数字输入。
PSW.0
P
▼CY(PSW.7)进位/借位标志位。若ACC在运算过程中
发生了进位或借位，则CY=1；否则=0。它也是布尔处理 器的位累加器，可用于布尔操作。
▼AC(PSW.6)半进位/借位标志位。若ACC在运算过程
中，D3位向D4位发生了进位或借位，则CY=1,否则=0。机 器在执行“DA A”指令时自动要判断这一位，我们可以暂 时不关心它。
2、系统复位源框图
3、上电复位/掉电复位
上电复位：在上电期间，器件保持在复位状态，/RST引脚被驱动到低电平，
直到VDD上升到超过VRST电平。从复位开始到退出复位状态要经过一个延时。
上电和VDD监视器复位时序
掉电复位：
当发生掉电或因电源波动导致VDD降到VRST以下时，电源监视器 将/RST引脚驱动为低电平并使CIP-51保持复位状态。当VDD又回到高 于VRST的电平时，CIP-51将退出复位状态。
高速微控制器内核
数字 IO
模拟外设
2.1.1 高速控制器内核
◆高速、流水线结构的8051 兼容的CIP-51 内核（可达 25MIPS） ◆64K 字节可在系统编程的FLASH 存储器 ◆4352（4096+256）字节的片内RAM
◆全速、非侵入式的在系统调试接口（片内）
◆时钟电路 ◆片内看门狗定时器、VDD 监视器
P1MDOUT：端口0输出方式寄存器
Байду номын сангаас
(6) 配置端口引脚的输入方式
通过设置输出方式为“漏极开路”并向端口数据寄存器中的相应 位写‘1’将端口引脚配置为数字输入。
例如：
设置P3MDOUT.7 为逻辑‘0’，并设置P3.7 为逻辑‘1’ 即可将P3.7 配置为数字输入。
单片机基础教程2ppt课件
最新课件
18
第二章 4-----3
二、MCS—51数据存储器地址空间
数据存储器地址空间由内部和外部数据存储器空间组成。内部和外部数
据存储器空间存在重叠。 通过不同指令来区别
内部数据传送指令：MOV
外部数据传送指令：MOVX
FFFFH
FFH SFR
80H 7FH 内 部
外部 RAM 64KB
00H RAM
4) 64K外部程序存储器的地址空间。
5) 32条双向且分别可位寻址的I／O口线。
6) 128字节的片内RAM(52子系列为256字节)。
7) 2个16位定时器／计数器(52子系列为3个)。
8) 具有2个优先级的5个中断源结构(52子系列有6个)。
9) 1个全双工串行口。
10) 1个布尔处理器。
最新课件
12
单片机的片外三总线结构
第二章 2 ----5
最新课件
13
第三节 MCS-51单片机的复位
第二章 3 ----1
MCS—5l的RST／VPD引脚是复位输入端，其内的施密特触发器用来 抑制噪声，它的输出在每个机器周期的S5P2由复位电路采样一次。在振荡 器运行时，RST端至少要保持2个机器周期(24个振荡周期)为高电平，才完 成一次复位。复位后片内各专用寄存器的状态如表2—1。
P3口与Pl口的输出驱动部分及内部上拉电阻相同，但比P1口多了一个 第二功能控制部分的逻辑电路〔由一个与非门和一个输入缓冲器组成〕
最新课件
10
第二章 2 ----3
P3口每位的第二功能：
P3.0(RXD)：串行输入端。 P3.1(TXD)：串行输出端。 P3.2(INTO)：外部中断0输入端，低电平有效。 P3.3(INT1)：外部中断1输入端，低电平有效。 P3.4(T0)：定时／计数器0外部事件计数输入端。 P3.5(T1)：定时／计数器1外部事件计数输入端。 P3.6(WR)：外部数据存储器写选通信号，低电平有效。 P3.7(RD )：外部数据存储器读选通信号，低电平有效。
单片机课件第二章
2.3.1 程序存储器
8051单片机内部有4KB的掩膜ROM、8751单片机 内部有4KB的EPROM，而8031内部没有程序存储器， 必须外接程序存储器。
2.3.2 数据存储器
MCS-51系列单片机数据存储器分内部数据存储器 （即片内RAM）和外部数据存储器（即片外RAM）。
1、内部数据存储器
2、外部数据存储器 由 于 MCS-51 子 系 列 单 片 机 内 部 数 据 存 储 器 只 有 128个字节，往往不够用，这就需要扩展外部数据存储 器，外部数据存储器最多可扩至64KB。
这32个工作寄存器不但有它们的名称和区号，而 且还有地址。00H-1FH共32个单元。
00H～07H为0区，分别对应R0～R7 08H～0FH为1区，分别对应R0～R7 10H～17H为2区，分别对应R0～R7 18H～1FH为3区，分别对应R0～R7
这32个单元为内部数据存储器（即片内RAM）的 00H～1FH存贮空间，这与普通微机中的通用寄存器基 本相同，所不同的是，普通微机的通用寄存器只有名 称，不占有RAM空间，因此只有名字，没有对应的地 址；而MCS-51单片机的工作寄存器R0～R7既可以用 名字也可以用它的地址来表示。其中R0、R1寄存器除 做工作寄存器外还常做间址寻址的地址指针。
B
H
E0 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0 A H
D0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 PSW
H
PS PT PX PT PX
B8
——
—
1100 BC BB BA B9 B8
IP
H ———
B0 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 P3
H
EA
《单片机第二章》课件
单片机在智能仪表系统中主要负责接收和处理各 种传感器的信息，控制执行器的动作，实现精确 的测量和自动控制。
THANKS
感谢观看
04
05
单片机应用实例
智能家居控制系统
01
智能家居控制系统是利用单片机技术，实现家庭设备的智能化控制， 提高生活便利性和舒适度。
02
智能家居控制系统可以实现的功能包括：智能照明、智能安防、智能 家电控制、智能环境监测等。
03
单片机在智能家居控制系统中主要负责接收和处理各种传感器和设备 的信息，控制设备的运行，并通过网络与其他设备进行通信。
《单片机第二章》ppt课 件
目录
• 单片机基础知识 • 单片机硬件结构 • 单片机软件编程 • 单片机开发流程 • 单片机应用实例
01
单片机基础知识
单片机定义
总结词
单片机的定义
详细描述
单片机是一种集成电路芯片，它将计算机的中央处理器（CPU）、随机存储器 （RAM）、只读存储器（ROM）以及输入/输出（I/O）接口等主要部件集成在 一块芯片上，具有体积小、功耗低、可靠性高的优点。
02
03
调试程序
通过仿真器等工具，对单片机程序进 行调试，确保程序逻辑正确、功能实 现无误。
系统集成与测试
01
系统集成
将硬件和软件整合在一起，构建完 整的单片机系统。
性能测试
测试系统的性能指标，如处理速度 、功耗等是否达标。
03
02
功能测试
对系统进行全面的功能测试，确保 满足需求。
可靠性测试
模拟恶劣环境条件，测试系统的稳 定性和可靠性。
优化代码
优化代码可以提高程序的执行效 率和可读性。可以通过减少冗余 代码、合理分配内存、使用高效 的数据结构和算法等方式进行优 化。
THANKS
感谢观看
04
05
单片机应用实例
智能家居控制系统
01
智能家居控制系统是利用单片机技术，实现家庭设备的智能化控制， 提高生活便利性和舒适度。
02
智能家居控制系统可以实现的功能包括：智能照明、智能安防、智能 家电控制、智能环境监测等。
03
单片机在智能家居控制系统中主要负责接收和处理各种传感器和设备 的信息，控制设备的运行，并通过网络与其他设备进行通信。
《单片机第二章》ppt课 件
目录
• 单片机基础知识 • 单片机硬件结构 • 单片机软件编程 • 单片机开发流程 • 单片机应用实例
01
单片机基础知识
单片机定义
总结词
单片机的定义
详细描述
单片机是一种集成电路芯片，它将计算机的中央处理器（CPU）、随机存储器 （RAM）、只读存储器（ROM）以及输入/输出（I/O）接口等主要部件集成在 一块芯片上，具有体积小、功耗低、可靠性高的优点。
02
03
调试程序
通过仿真器等工具，对单片机程序进 行调试，确保程序逻辑正确、功能实 现无误。
系统集成与测试
01
系统集成
将硬件和软件整合在一起，构建完 整的单片机系统。
性能测试
测试系统的性能指标，如处理速度 、功耗等是否达标。
03
02
功能测试
对系统进行全面的功能测试，确保 满足需求。
可靠性测试
模拟恶劣环境条件，测试系统的稳 定性和可靠性。
优化代码
优化代码可以提高程序的执行效 率和可读性。可以通过减少冗余 代码、合理分配内存、使用高效 的数据结构和算法等方式进行优 化。
单片机第二章(硬件基础)PPT课件
15 15.08.2020
15.08.12502
(3) 输入/输出（I/O）引脚：P0口、 P1口、 P2口及P3口 P0口（39脚～32脚）: P0.0～P0.7统称为P0口。①双向输入 ／输出接口，②在接有片外存储器或扩展I／O接口时，P0 口分时复用为低8位地址总线和双向数据总线。 P1口（1脚～8脚）: P1.0～P1.7统称为P1口, 可作为准双向 I/O接口使用。 P2口（21脚～28脚）: P2.0～P2.7统称为P2口。 ①准双向 输入／输出接口，②在接有片外存储器或扩展I／O接口时， P2口用为高8位地址总线。 P3口（10脚～17脚）: P3.0～P3.7统称为P3口。 ①准双向 输入／输出接口，② P3口的每一个引脚都有第二功能。
(12)111条指令，含乘法指令和除法指令。
(13)有强的位寻址、位处理能力。
(14)片内采用单总线结构。
(15)用单一十5V电源。
5 15.08.2020
15.08.2502
2.1 单片机结构与组成
RAM
P0口、P2口
ROM
运算器
串行口、定时器/ 计数器、中断系统 SFR
控制器
6 15.08.2020
15.08.12402
(1)主电源引脚 VCC（40脚）: 接+5 V电源正端; VSS（20脚）: 接+5 V电源地端。
(2)外接晶体引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1（19脚）: 接外部石英晶体的一端。 在单片机内部,
它是一个反相放大器的输入端, 这个放大器构成了片内振荡 器。
XTAL2（18脚）: 接外部晶体的另一端。 在单片机内部, 接至片内振荡器的反相放大器的输出端。 XTAL1与XTAL2 借外接晶体与片内反相放大器构成振荡器。
单片机课件第2章讲解
1.掌握单片机内部基本结构及应用系统扩展结构， MCS-51单片机内部基本结构及其功能 2.MCS-51单片机的存储器结构 3.MCS-51单片机引脚的逻辑功能
4.MCS-51单片机的应用系统的初步知识： MCS-51单片机片外总线结构 最小系统/典型应用系统 时钟电路 复位电路
第2章作业：
2-2 2-4 2-5 2-6 2-9 2-10 2-13 2-14，15
PSEN
RST ALE 8031 P0 P3 EA P1
地址 锁存
8031应用系统1
EPROM
时钟电路
XTAL2 P2 XTAL1
PSEN
复位电路 RST
地址 ALE 锁存
EPROM RAM
I/O
8031
P0
RD
0V
EA
WR
P3 P1
8031应用系统2
8031应用系统设计实例
电子日历/时钟
第2章 总结
(1)片内 RAM存储器
7FH
30H 2FH 2EH 2DH 2CH 2BH 2AH 29H 28H 27H 26H 25H 24H 23H 22H 21H 20H 1FH
18H 17H
10H 0FH
08H 07H
00H
...
...
...
...
...
一般用户RAM区
位寻址区
09
08
3区 2区 1区 0区
第2章 MCS-51单片机结构原理
2.1 MCS-51单片机内部结构 2.2 MCS-51单片机存储器结构 2.3 MCS-51单片机的引脚信号 2.4 MCS-51单片机工作方式 2.5 MCS-51单片机时钟电路与时序 2.6 MCS-51单片机的应用系统
4.MCS-51单片机的应用系统的初步知识： MCS-51单片机片外总线结构 最小系统/典型应用系统 时钟电路 复位电路
第2章作业：
2-2 2-4 2-5 2-6 2-9 2-10 2-13 2-14，15
PSEN
RST ALE 8031 P0 P3 EA P1
地址 锁存
8031应用系统1
EPROM
时钟电路
XTAL2 P2 XTAL1
PSEN
复位电路 RST
地址 ALE 锁存
EPROM RAM
I/O
8031
P0
RD
0V
EA
WR
P3 P1
8031应用系统2
8031应用系统设计实例
电子日历/时钟
第2章 总结
(1)片内 RAM存储器
7FH
30H 2FH 2EH 2DH 2CH 2BH 2AH 29H 28H 27H 26H 25H 24H 23H 22H 21H 20H 1FH
18H 17H
10H 0FH
08H 07H
00H
...
...
...
...
...
一般用户RAM区
位寻址区
09
08
3区 2区 1区 0区
第2章 MCS-51单片机结构原理
2.1 MCS-51单片机内部结构 2.2 MCS-51单片机存储器结构 2.3 MCS-51单片机的引脚信号 2.4 MCS-51单片机工作方式 2.5 MCS-51单片机时钟电路与时序 2.6 MCS-51单片机的应用系统
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单片机原理与应用
西京学院工程技术系电子信息教研室《单片机原理与应用》课程
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第2章 单片机原理及应用
2.1 单片机分类及内部组成 1.51系列单片机的分类 51系列单片机有一下两种分类方法：
（1）按芯片的半导体制造工艺划分，可以分为HMOS工 艺性单片机和CHMOS工艺性单片机两种。HMOS工艺性单
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第2章 单片机原理及应用
2.3 单片机I/O口的使用 对单片机的控制，其实就是对I/O口的控制，无论单片
机对外界进行何种控制，亦或接受外部的控制，都是通过 I/O口进行的。单片机总共有P0、P1、P2、P3四个8位双向
和52子系列单片机。51子系列单片机最后一位数字以“1” 作为标志，片内带有4KB ROM/EPROM、128B RAM、两
个16位 定时器/计数器和5个中断源等；52子系列单片机最后一位数 字以“2”作为标志，片内带有8KB ROM/EPROM、256B
RAM、
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第2章 单片机原理及应用
外，CHMOS器件比HMOS器件多了两种节电的工作方式 （掉电
256B
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第2章 单片机原理及应用
2. 51单片机的兼容性 MCS-51系列单片机以优异的性价比使它从面世以来就 获 得了广大用户的认可，Intel公司把这种单片机的内核，即 8051内核，以出售或互换专利的方式授权给一些公司，如 Atmel、Philips等。这些公司在保持与8051单片机兼容的基 础上，改造了8051单片机的许多性能。例如，80C51单片机 就是在8051的基础上发展起来的更低功耗的单片机，两者外 形完全相同，其指令系统、引脚信号、总线等也都完全相同, 其指令系统、引脚信号、总线等也都完全一致。也就是说，
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第2章 单片机原理及应用
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第2章 单片机原理及应用
2.工作过程 下面以上图抢答器的单片机控制电路为例，介绍单片机 应用系统的工作过程。 当按下抢答键S后，按钮接地，发光二极管VD1亮。同 时, 单片机输入低电平，经单片机内部的数据传输后，马上输出 控制信号（这里为低电平），该信号经过R2送到驱动三极管 的基极，三极管导通，有电流通过蜂鸣器，蜂鸣器发声。一 旦松开抢答键，单片机输入信号为高电平，经过内部数据传 输，马上输出高电平，三极管截止，蜂鸣器停止发声。
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第2章 单片机原理及应用
编写程序可以实现数据的并行输入/输出，从而实现接收外 部信号或输出控制信号。
（6）串行接口 MCS-51单片机有一个全双工的串行口，以实现单片机 和 其他设备之间的串行数据传送。该串行口功能较强，既可以 作为全双工异步通信收发器使用，也可以作为同步移位器使 用。 （7）中断控制系统 当CPU执行正常的程序时，如果收到一个中断请求（如
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第2章 单片机原理及应用
2.2 单片机应用系统的结构及其工作过程 1.系统结构 单独一块单片机集成电路是无法工作的，必须添加一些
外围电路，构成单片机应用系统才能工作。如下图所示是基 于单片机的抢答器结构简图。按下按键S，发光二极管VD1
点 亮，同时蜂鸣器SPK发出声音。从图中可以看出，一个典型 的单片机应用系统应该包括输入电路、单片机和输出电路。
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MCS-51的内部结构如图1.3所示。下面介绍各个组成部 分的基本功能。
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（1）中央处理器（CPU） 中央处理器是单片机的核心，完成运算和控制功能。它 的结构非常复杂，但由于采用C语言设计程序，在编写程序 时无须过多的了解它的结构和原理。MCS-51单片机的CPU 能 处理8位二进制数或代码的运算。 （2）内部数据存储器（128 RAM） MCS-51芯片中共有256个RAM单元。其中，后128个 单元 被专用寄存器占用，通常称为特殊功能存储器。供用户使用
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定时时间到，需要鸣笛报警），中断控制系统马上会让CPU 停止正在执行的程序，转而去执行程序存储器ROM中特定
的 某段程序，执行完成该段程序后再继续执行先前中断的程序。
MCS-51单片机共有5个中断源，即两个外中断源、两 个 定时/计数中断源和一个串行中断源。
（8）时钟电路 时钟电路产生时钟信号送给单片机内部各电路，以控制 这些电路，使它们有节拍地工作。时钟信号频率越高，内部
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常所说的内部数据存储器是指前128个单元，简称内部RAM。 （3）内部程序存储器（4K ROM） MCS-51共有4KB 的掩膜ROM，用于存放程序或原始
数据, 因此成为程序存储器，简称内部ROM。
（4）定时/计数器 MCS-51共有两个16位定时/计数器，以实现定时或计 数 功能，并以定时或计数结果对计方式），常用于构成低功耗的应用系统。 （2）按片内不同容量的存储器配置划分，可以分为51
子系列和52子系列单片机。51子系列单片机最后一位数字以 “1”作为标志，片内带有4KB ROM/EPROM、128B RAM、
两个 16位定时器/计数器和5个中断源等；52子系列单片机最后一 位数字以“2”作为标志，片内带有8KB ROM/EPROM、
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在8051下开发的软件完全可以在80C51上应用。 80C51系列单片机也包含多个品种，其中AT89C51单片
机 近年来在我国非常流行。然而，由于89C51不支持在线更新 程序功能，在市场化方面受到限制。在此背景下，89S51开 始取代89C51。
3.单片机的外形及内部组成 如图2.1所示为AT89S51单片机的外形。它有40个引脚， 内部集成了CPU、存储器和输入/输出接口电路，其引脚排 列
片机 包括8051、8751、8052、8032；CHMOS工艺性单片机
80C51、 83C51、87C51、80C31、80C32和80C52。这两类器件在
功能
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外，CHMOS器件比HMOS器件多了两种节电的工作方式 （掉电
方式和待机方式），常用于构成低功耗的应用系统。 按片内不同容量的存储器配置划分，可以分为51子系列
西京学院工程技术系电子信息教研室《单片机原理与应用》课程
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2.1 单片机分类及内部组成 1.51系列单片机的分类 51系列单片机有一下两种分类方法：
（1）按芯片的半导体制造工艺划分，可以分为HMOS工 艺性单片机和CHMOS工艺性单片机两种。HMOS工艺性单
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2.3 单片机I/O口的使用 对单片机的控制，其实就是对I/O口的控制，无论单片
机对外界进行何种控制，亦或接受外部的控制，都是通过 I/O口进行的。单片机总共有P0、P1、P2、P3四个8位双向
和52子系列单片机。51子系列单片机最后一位数字以“1” 作为标志，片内带有4KB ROM/EPROM、128B RAM、两
个16位 定时器/计数器和5个中断源等；52子系列单片机最后一位数 字以“2”作为标志，片内带有8KB ROM/EPROM、256B
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外，CHMOS器件比HMOS器件多了两种节电的工作方式 （掉电
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2. 51单片机的兼容性 MCS-51系列单片机以优异的性价比使它从面世以来就 获 得了广大用户的认可，Intel公司把这种单片机的内核，即 8051内核，以出售或互换专利的方式授权给一些公司，如 Atmel、Philips等。这些公司在保持与8051单片机兼容的基 础上，改造了8051单片机的许多性能。例如，80C51单片机 就是在8051的基础上发展起来的更低功耗的单片机，两者外 形完全相同，其指令系统、引脚信号、总线等也都完全相同, 其指令系统、引脚信号、总线等也都完全一致。也就是说，
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2.工作过程 下面以上图抢答器的单片机控制电路为例，介绍单片机 应用系统的工作过程。 当按下抢答键S后，按钮接地，发光二极管VD1亮。同 时, 单片机输入低电平，经单片机内部的数据传输后，马上输出 控制信号（这里为低电平），该信号经过R2送到驱动三极管 的基极，三极管导通，有电流通过蜂鸣器，蜂鸣器发声。一 旦松开抢答键，单片机输入信号为高电平，经过内部数据传 输，马上输出高电平，三极管截止，蜂鸣器停止发声。
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第2章 单片机原理及应用
编写程序可以实现数据的并行输入/输出，从而实现接收外 部信号或输出控制信号。
（6）串行接口 MCS-51单片机有一个全双工的串行口，以实现单片机 和 其他设备之间的串行数据传送。该串行口功能较强，既可以 作为全双工异步通信收发器使用，也可以作为同步移位器使 用。 （7）中断控制系统 当CPU执行正常的程序时，如果收到一个中断请求（如
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第2章 单片机原理及应用
2.2 单片机应用系统的结构及其工作过程 1.系统结构 单独一块单片机集成电路是无法工作的，必须添加一些
外围电路，构成单片机应用系统才能工作。如下图所示是基 于单片机的抢答器结构简图。按下按键S，发光二极管VD1
点 亮，同时蜂鸣器SPK发出声音。从图中可以看出，一个典型 的单片机应用系统应该包括输入电路、单片机和输出电路。
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MCS-51的内部结构如图1.3所示。下面介绍各个组成部 分的基本功能。
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第2章 单片机原理及应用
（1）中央处理器（CPU） 中央处理器是单片机的核心，完成运算和控制功能。它 的结构非常复杂，但由于采用C语言设计程序，在编写程序 时无须过多的了解它的结构和原理。MCS-51单片机的CPU 能 处理8位二进制数或代码的运算。 （2）内部数据存储器（128 RAM） MCS-51芯片中共有256个RAM单元。其中，后128个 单元 被专用寄存器占用，通常称为特殊功能存储器。供用户使用
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第2章 单片机原理及应用
定时时间到，需要鸣笛报警），中断控制系统马上会让CPU 停止正在执行的程序，转而去执行程序存储器ROM中特定
的 某段程序，执行完成该段程序后再继续执行先前中断的程序。
MCS-51单片机共有5个中断源，即两个外中断源、两 个 定时/计数中断源和一个串行中断源。
（8）时钟电路 时钟电路产生时钟信号送给单片机内部各电路，以控制 这些电路，使它们有节拍地工作。时钟信号频率越高，内部
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第2章 单片机原理及应用
常所说的内部数据存储器是指前128个单元，简称内部RAM。 （3）内部程序存储器（4K ROM） MCS-51共有4KB 的掩膜ROM，用于存放程序或原始
数据, 因此成为程序存储器，简称内部ROM。
（4）定时/计数器 MCS-51共有两个16位定时/计数器，以实现定时或计 数 功能，并以定时或计数结果对计方式），常用于构成低功耗的应用系统。 （2）按片内不同容量的存储器配置划分，可以分为51
子系列和52子系列单片机。51子系列单片机最后一位数字以 “1”作为标志，片内带有4KB ROM/EPROM、128B RAM、
两个 16位定时器/计数器和5个中断源等；52子系列单片机最后一 位数字以“2”作为标志，片内带有8KB ROM/EPROM、
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第2章 单片机原理及应用
在8051下开发的软件完全可以在80C51上应用。 80C51系列单片机也包含多个品种，其中AT89C51单片
机 近年来在我国非常流行。然而，由于89C51不支持在线更新 程序功能，在市场化方面受到限制。在此背景下，89S51开 始取代89C51。
3.单片机的外形及内部组成 如图2.1所示为AT89S51单片机的外形。它有40个引脚， 内部集成了CPU、存储器和输入/输出接口电路，其引脚排 列
片机 包括8051、8751、8052、8032；CHMOS工艺性单片机
80C51、 83C51、87C51、80C31、80C32和80C52。这两类器件在
功能
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第2章 单片机原理及应用
外，CHMOS器件比HMOS器件多了两种节电的工作方式 （掉电
方式和待机方式），常用于构成低功耗的应用系统。 按片内不同容量的存储器配置划分，可以分为51子系列