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单片机备课笔记

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第一章 绪 论

计算机组成

1946年由美国宾夕法尼亚大学研制 ENIAC（Electronic

Numerical Integrator And calculator），运算速度 5000次/秒，功耗150kw/h，占地170m2 ，造价100万美元。

1.1 单片微型计算机

计算机的组成结构

单片机的应用

单片机价格低廉、功能完善，面向实时控制。

单片机主要为工业测控而设计，具有三高优势(集成度高、可靠性高、性价比高)。应用于工业检测与控制、计算机外设、智能仪器仪表、通讯设备、家用电器等，特别适合于嵌入式微型机应用系统。

1.1 单片微型计算机

•单片机开发系统有单片单板机和仿真器。实现单片机应用系统的硬、软件开发。

•单片机的发展概况

–1976 8位单片机（Intel MCS-48 系列）

 片内存储器容量、寻址空间较小(ROM<2K、RAM<128、寻址空间<4K) ，只有并行I/O接口，指令功能较弱

–1980 高档8位单片机(Intel MCS-51系列)

 片内存储器容量增大(ROM:4-8K、RAM:128-256、寻址空间:64K) ，增设了全双工串行口，扩充了中断源和优先级，指令功能增强

 51子系列：8031/8051/8751

 52子系列：8032/8052/8752

 低功耗型80C31

 高性能型80C252

 廉价型89C2051/1051

•单片机的发展概况

–1983- 16位单片机(Intel MCS-96 系列)

8098/8096、80C198/80C196

16位的CPU，采用寄存器—寄存器结构，ROM:8K，RAM:232，5个I/O，一个全双工串行I/O，高速I/O，10位A/D转换器，脉宽调制输出，8个中断源等。

–32位单片机(MCS-80960)

主频可达33MHZ，一般运算速度达20MIPS，设有DMA总线、中断控制器等

•单片机的发展趋势

–不断推出高档、高性能单片机

32位单片机可以应用于复杂的控制系统，如汽车发动机、航天航空、高级机器人、通信系统等。

– 高新技术下移，重点提高8位单片机的性能

8位单片机已能基本满足一般实时测控系统的需要，所以各家公司把16位单片机的功能下移，增强和提高8位单片机的性能。

–不断采用新工艺，实现低功耗、宽电压、高速度和高可靠性

–日趋单片使用

1.2 INTEL MCS 系列单片机简介

•MCS-48系列单片机见表1.1

•MCS-51系列单片机见表1.2

•8051、8031、8751称为 51子系列。

不同型号MCS-51单片机CPU处理能力和指令系统完全兼容，只是存储器和I/O接口的配置有所不同。

– 8031、8051和8751的主要区别：8031片内无ROM，8051片内有4K ROM，8751片内有4K EPROM

– 8051和8052的主要区别： 8052片内有8K ROM，256RAM

– 8031/51和80C31/C51的区别：是否低功耗

1.3 单片机工业产品的概念

•民用、军用和工业级产品的特点：

– 温度范围不同。民用0-70℃，军用-65-125 ℃ ，工业-40-85 ℃ 。

– 可靠性和售价不同。工业级产品的可靠性比民用高，售价较军用低。

第 二 章 MCS-51单片机系统结构

2.1 MCS-51单片机硬件组成结构

2.2 8051单片机引脚功能说明

2.3 中央处理器CPU

2.4 并行I/O口结构2.5 RST/VPD引脚功能

2.1 MCS-51单片机硬件结构

 MCS-51硬件配置基本配置：

 8 位CPU

 振荡器和时钟电路

 片内4K/8K字节ROM/EPROM、128/256字节RAM

 可寻址外部程序存储器和数据存储器各64K字节

 二十多个特殊功能寄存器

 片内32 线并行 I/O 接口

 2/3个片内16位定时器/计数器

 片内中断处理系统（5/6个中断源，2个优先级）

 1个片内全双工串行I/O口

 位处理功能

 MCS-51单片机内部硬件结构

2.2 8051单片机引脚功能说明

 采用HMOS工艺的8051单片机采用40条引脚双列直插式封装(DIP)方式，采用CHMOS工艺的80C51单片机还采用方形封装方式。

 主电源：  Vss(20)—电路地电平

 Vcc(40)—正常运行和编程校验时为+5V电源

 控制、选通或电源复用引脚

 RST/VPD (9)— 复位信号输入端和备用电源输入端

 ALE(30)— 地址锁存允许信号端

 PSEN(29)— 外部程序存储器读选通信号端

 EA/VPP (31)— 程序存储器选择信号端和编程电源输入端

 外接晶振或振荡器引脚：

 XTAL1(19)— 片内振荡器反向放大器的输入端，采用外部振荡器时接地。

 XTAL2(18)— 片内振荡器反向放大器的输出端和内部时钟发生器的输入端。采用外部振荡器时的输入端。

 外部时钟方式： 外部振荡器输入振荡信号。

 内部时钟方式：内部一个高增益反相放大器与片外石英晶体(C=30±10PF)或陶瓷谐振器(C=40±10PF)构成了一个自激振荡器。晶体振荡器的振荡频率决定单片机的时钟频率。

 频率范围:1.2-12MHZ

 多功能I/O功能

 4个8位并行 I/O 接口引脚

 P0口(32-39脚)—8位漏极开路双向并行I/O端口，访问外部存储器时做低8位地址和数据总线复用。不扩展外部存储器，做普通I/O口使用，可带8个TTL负载。  P1口(1-8脚)—8位准双向并行I/O端口，可带4个TTL负载。

 P2口(21-28脚)—8位准双向并行I/O端口，访问外部存储器时做高8位地址，不扩展外部存储器，做普通I/O口使用，可带4个TTL负载。

 P3口(10-17脚)—具有内部上拉电路的8位准双向并行I/O端口，具有第二特殊功能。

2.3 中央处理器(CPU)

 8051的核心部件是一个8位CPU,它是8051的指挥中心、执行机构，读入和分析每条指令，控制单片机的各个部件执行制定的操作。它是由8位算术/逻辑运算部件ALU、布尔处理器、定时/控制部件和若干寄存器等主要部件组成。

 算术/逻辑运算部件ALU

 ALU 包括运算器、布尔处理器、累加器A、 寄存器B、 暂存器、程序状态字PSW 寄存器等。

 其功能是实现数据的算术/逻辑运算、位变量处理和数据传送等操作。（+、–、×、÷算术运算，与、或、非、异或 逻辑运算、循环移位、位处理）

 8051 的指令代码不超过3 字节，当主频12MHZ 时，指令的执行时间为：1us(64 条) 、2us(45 条) 、乘除法指令为4us。

 专用寄存器

8051内部有工作寄存器、专用寄存器和特殊功能寄存器，本章只介绍专用寄存器。  累加器A(8位)

 8051单片机的结构从总体上说是以累加器为中心的，它的累加器在算术运算中存放和提供操作数和存放运算结果，在逻辑操作和数据传送等指令中作为源操作数或目的操作数。大多数指令要通过累加器进行。

 但是8051在内部机构上采取了措施，对一部分指令将累加器旁路，使数据从片内地址单元直接传送到寄存器，提高指令执行速度。

 寄存器B(8位)

 寄存器B一般用于乘除法指令，与累加器配合，作为第二操作数、乘积的高位字节或余数部分。也可用作一般寄存器。

 数据指针DPTR(16位)

 DPTR可以分为DPH、DPL两个独立的两个8位寄存器

 用来作访问外部数据存储器的地址寄存器。既可寻址64KB的片外存储器，也可寻址64KB程序存储器的固定数据、表格等单元。

 程序状态字PSW(8位)

 程序状态字存放指令执行后的标志状态，其结构及各位标志的含义：

 Cy—高位进位标志。除用于运算结果最高产生进位或借位标志外，还在位处理中作位累加器(C)使用。

 AC—辅助进位标志。运算结果从D3位产生进位或借位时置1，常用于BCD码调整。

 F0—用户标志。可通过软件定义或检测

 RS1、RS0—选择工作寄存器组位。用于选择内部4个工作寄存器组，每个工作寄存器组有8个8位工作寄存器，是内部数据存储器的一部分。

 OV—溢出标志。用于带符号数运算的溢出，当运算结果的绝对值超过允许表示的最大值时产生溢出。即D6或D7位中只有一位产生进位或借位时置1，表示溢出。

 P—奇偶校验位。由硬件置位或清0，根据运算结果中“1”的个数为奇数置1，否则清0。

 堆栈及栈指针SP(8位)

 堆栈是一组编有地址码的特殊存储单元，存储单元的数目称为堆栈深度。MCS-51堆栈可以通过软件设在片内RAM的任一个连续区域。

 堆栈中元素的压入(存放)和弹出(取出)遵循“先进后出”原则，数据入栈时，先入栈的在堆栈底部，后入栈的在顶部；出栈时，先从顶部弹出。

 MCS-51堆栈顶的地址由SP(8位寄存器)指示，复位时SP=07H。入栈时，SP先自动加1，然后将数据放入SP指示的堆栈地址单元；出栈时，先将SP指示的堆栈单元数据弹出，然后SP减1。其内容始终为栈顶地址。

 这种栈底在低地址，栈顶不断向高地址方向生成的称为“向上生成”。

 CPU的时序

 振荡电路已经介绍过，时钟发生器振荡频率的二分频，为芯片提供了一个二相(P1、P2)时钟信号，即1个时钟周期=2个振荡周期。

 CPU的时序规定：1个机器周期由包含12个分频周期(振荡周期)的6个状态(时钟周期)组成。每个状态分为两部分，相位1(P1)在时钟周期的前半周期有效，相位2(P2)在时钟周期的前半周期有效，因此一个机器周期包含编号S1P1---S6P2共12个分频周期.

 MCS-51取指/执行操作的内部时序见下图。大多数指令的执行时间为1个机器周期，少数为2个，只有乘、除指令需要4个机器周期。

2.4 并行I/O口结构

 8051有4个8位并行 I/O 接口，各具特殊的电路结构，每位具有自己的锁存器、输出驱动和输入缓冲器。这种结构在输出时锁存，即输出新数据之前通道口上的数据保持不变。

 不扩展外部功能时，P0、P1、P2均可做典型I/O口使用，P3作做典型I/O口和第二特殊功能口用；当外部功能扩展时， P0口做低8位地址和数据总线复用， P2口做高8位地址，P1口典型I/O端口

 P0口

 包括一个输出锁存器，两个三态缓冲器，一个输出驱动电路和

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单片机期末复习整理

单片机期末复习整理

复习

期末考试题型：

1、填空题（20%）

2、选择题（20%）

3、分析题（28%）

4、综合编程题（32%）

第一章

1、51单片机内部有哪些功能部件？（具体看课本P20~P21)

例：下面的哪一个功能部件不属于8051单片机的内部硬件。（ B ）

（A）串行口 （B）SPI接口 （C） 定时器 （D）中断系统

2、CPU结构？

1）什么是PC指针？复位时PC指针的值？(见课本P25)

程序计数器PC（Program Counter）:存放下一条要执行的指令在程序存储器中的地址。

复位时PC指针的值 0000H

2）累加器A(见课本P24页），寄存器B(见课本P24页），程序状态字PSW(见课本P24页），堆栈SP（见课本P30）

累加器A :使用最频繁的寄存器，也可写为Acc。是ALU单元的输入之一，又是运算结果的存放单元。A的进位标志Cy是特殊的，同时又是位处理机的位累加器。

寄存器B:运算结果的另一个存放单元。

程序状态字寄存器PSW：

RS1 RS0 所选的4组寄存器

0 0 0区（内部RAM地址00H～07H）

0 1 1区（内部RAM地址08H～0FH）

1 0 2区（内部RAM地址10H～17H）

1 1 3区（内部RAM地址18H～1FH）

（5）OV（PSW.2）溢出标志位

指示运算是否产生溢出。各种算术运算指令对该位的影响情况较复杂，将在第3章介绍。

（6）PSW.1位: 保留位，未用

（7）P(PSW.0)奇偶标志位

P=1，A中“1”的个数为奇数

P=0，A中“1”的个数为偶数

堆栈指针SP ：指示出堆栈区顶部在内部RAM块中的位置

复位后 ，SP中的内容为07H。

堆栈的作用：（1）保护断点（2）现场保护

单片机基础教程课程设计

单片机基础教程课程设计

1 单片机基础教程课程设计

一、前言

单片机是一种集成电路，它集成了处理器、存储器、输入输出接口和定时器等功能模块，具有体积小、功能强大、成本低廉等优点，因此被广泛应用于各个领域。本课程设计旨在让学生掌握单片机的基础知识和实际应用技能，为其未来的工作和学习打下坚实的基础。

二、课程设计目标

本课程设计旨在：

1. 帮助学生掌握单片机的基础原理和运行方式；

2. 帮助学生掌握单片机的程序设计和调试技能；

3. 帮助学生了解单片机在各个领域的应用，如工业控制、仪器仪表、嵌入式系统等。

三、课程设计安排

本课程设计包含以下几个部分：

1. 单片机基础原理

本部分旨在介绍单片机的基本构成和运行原理，包括单片机的主要功能模块、工作原理、程序的编写和调试方法等。内容包括：

• 单片机的基本构成和工作方式；

• 单片机的指令系统和寻址方式；

• 单片机的I/O口和定时器；

• C语言程序设计方法和工具介绍。 2 2. 单片机程序设计

本部分旨在介绍单片机程序设计的基本流程和方法，并通过实例介绍各种程序设计技巧。内容包括：

• 单片机程序设计的基本流程；

• 单片机程序调试的方法；

• 基本输入输出操作和控制语句；

• 数码管显示程序设计、LED闪烁程序设计等实例。

3. 单片机在工业控制中的应用

本部分主要介绍单片机在工业控制中的应用，包括单片机在PLC、DCS等控制系统中的应用、单片机在PID控制中的应用、单片机在通信系统中的应用等。内容包括：

• 工业控制系统的基本概念；

• 单片机在工业控制系统中的应用；

• 单片机在PID控制中的应用；

• 单片机在通信系统中的应用。

4. 单片机在嵌入式系统中的应用

本部分主要介绍单片机在嵌入式系统中的应用，包括单片机在汽车电子、医疗仪器、家电等领域中的应用。内容包括：

• 嵌入式系统的基本概念；

• 单片机在汽车电子中的应用；

• 单片机在医疗仪器中的应用；

51单片机自学笔记(基础部分)

51单片机自学笔记(基础部分)

一、51单片机的硬件结构

1. 硬件结构框图

说明：○1微处理器(CPU)：51单片机含一个8位CPU，与通用的CPU功能基本相同，含运算器和控制器， 不仅可以字节处理，还可以位处理。例如：未处理、查表、状态检测、中断处理等。

○2数据存储器(RAM)：51为128B，52为256B；片外最大可扩展到64K。

○3程序存储器(ROM/EPROM)：8031没有，8051有4K的ROM，8751有4K的EPROM；片外可扩展至64K。

○4中断系统：5个中断源，2级优先权。

○5定时器/计数器：2个16位定时/计数器，四种工作方式。

○6串行口：1个全双工串行口，四种工作方式。可进行串口通信，扩展并行I/O口，多机通信等。

○7 P1、P2、P3、P0口：四个8位并行I/O口。

○8特殊功能寄存器(SFR):共21个，对片内部件进行管理、控制、监视；实际上是一些控制寄存器和状态寄存器，是一个具有特殊功能的RAM区。

2. 引脚排列

(1)电源及时钟引脚

○1电源引脚：Vcc(40脚)解5V电源、Vss(20脚)接地。

○2时钟引脚：两个始终引脚XTAL1、XTAL2外接晶振，或接晶体与片内反相放大器构成振荡器。XTAL1(19脚)：内部反相放大器的输入端。若接晶振则应接地；XTAL2(18脚)：内部反相放大器的输出端。若采用外部时钟振荡器，该引脚接收时钟振荡信号。

(2)控制引脚

○1RST/Vpd(9脚)：复位信号输入，高电平有效。单片机运行时，此脚持续2个机器周期(24个时钟振荡周期)的高电平，就可复位。平时应为0.5V低电平；Vpd为第二功能，备用电源输入端。

○2:ALE为地址锁存允许，正常

工作时，ALE不断输出正脉冲信号。当访问外部存储器时，ALE输出信号的负跳变沿用作低8位地址的锁存信号；PROG’为编程脉冲输入端。

○3PSEN’(Program Strobe Enable,29脚)：程序存储器允许输出控制端。低电平是外部程序存储器选通。

单片机学习笔记

单片机学习笔记

MC51单片机学习笔记

一准备知识：

1.内部结构：4K Rom 程序存储器（硬件） 128节Ram随机存储器（软件）

8位cpu，4个8位并口，1个全双串行口，2个16位定时器/计数器；

寻址范围64k 布尔处理器

CPU：由运算和控制逻辑组成，同时还包括中断系统和部分外部特殊功能寄存器；

RAM：用以存放可以读写的数据，如运算的中间结果、最终结果以及欲显示的数据；

ROM：用以存放程序、一些原始数据和表格；

I/O口：四个8位并行I/O口，既可用作输入，也可用作输出；

T/C：两个定时/记数器，既可以工作在定时模式，也可以工作在记数模式

五个中断源的中断控制系统；

一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；

片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。最高振荡频率取决于单片机型号及性能。

2.分类：arm（快）凌阳（处理声音较好）

3.型号说明：STC (公司名) 89（系列） C（CMOS；CAD:自带AD转换；S：串行下载 无需专门的编程器；lv:工作电压为3v）

51(1*4=4K) RC 40(晶振最高频率)

C（商业级：温度0--85，I工业级温度-40--125） ----PDIP （双列直插式）0721（07年 第21周）.........

4.电平：TTL:高：+5v--低0v；

RS232:计算机串口：+12v--低-12v，故计算机和单片机通信需要电平转换芯片

5.二进制与十六进制之间的转换：每4位转变一次

6.二进制转换逻辑符号：&与，//或，---非，异或

7. P3第二功能各引脚功能定义：

P3.0：RXD串行口输入

P3.1：TXD串行口输出

P3.2：INT0外部中断0输入

P3.3：INT1外部中断1输入

P3.4：T0定时器0外部输入

P3.5：T1定时器1外部输入