单片机-02-结构原理

• 可靠性：选用经过稳定测试、质量可靠的 外围设备。
外围设备配置原则与选型建议
常用外围设备类型
如键盘、显示器、打印机、A/D和D/A转换器等。
选型注意事项
关注设备的性能指标、接口类型、尺寸大小及价格等因素。
典型外围设备配置案例分析
案例一
基于单片机的温度监控系统
外围设备配置
温度传感器、A/D转换器、LCD 显示器等。
典型应用系统设计案例分析
智能家居控制系统
以单片机为核心，实现对家居 环境的监测和控制，如温度、
湿度、光照等。
工业自动化控制系统
通过单片机实现对工业设备的 自动化控制，提高生产效率和 产品质量。
物联网终端设备
将单片机作为物联网终端设备 的核心控制器，实现数据采集 、处理和传输等功能。
医疗电子设备
利用单片机实现医疗电子设备 的智能化和便携化，如血压计
子程序的定义、参数传递、局部 变量与全局变量的使用等。
典型汇编语言程序实例分析
逻辑运算程序
与、或、非等基本逻辑运算的 汇编实现。
控制转移程序
条件转移、无条件转移等控制 转移的汇编实现。
算术运算程序
加法、减法、乘法、除法等基 本算术运算的汇编实现。
数据传送程序
内存与寄存器之间、寄存器与 寄存器之间数据传送的汇编实 现。
如医疗监护仪、便携 式医疗设备等。
作为物联网终端设备 的核心控制器，实现 数据采集、传输和控 制等功能。
常见单片机类型及特点
8051系列
PIC系列
具有高性能、低功耗、易于编程和调试等 特点，广泛应用于工业控制和智能家居等 领域。
具有高性能、低功耗、丰富的外设接口和 强大的中断处理能力等特点，适用于各种 复杂的应用场景。

8051单片机的内RAM共有128个单元，应用最为灵活，用于 存放变量的值、运算结果和标志位等信息。按其用途可分为三个 区域。
2.4.2 MCS-51单片机数据存储器
2.4.2 MCS-51单片机数据存储器
1. 工作寄存器区
字节地址为00H~1FH的32个单元是4组通用工作寄存器区，每组占用8个 字节，都标记为R0~R7。在某一时刻，CPU只能使用其中的一组工作寄存 器，工作寄存器的选择由程序状态字寄存器PSW中RS1、RS0两位来确定 ，如表2-3所示。
2. 数据总线DB 数据总线宽度为8位（D0~D7），由P0提供。
3. 控制总线CB 控制总线由P3口的第二功能状态和4根独立控制线RESET、 和ALE组成。
2.3 MCS-51单片机的中央处理器
• 8051系列单片机的中央处理器CPU是单片机 的指挥中心和执行机构，它的作用是产生合适的 时序，读入和分析每条指令代码，根据每条指令 代码的功能要求，指挥并控制单片机的有关部件 和器件，具体执行指定的操作。
2.2.3 并行I/O引脚
3. P2口
P2口，为准双向I/O口，具有内部上拉电阻。一共8位，有P2.0～P2.7共8 条引脚。当8051系列单片机扩展外部存储器及I/O接口芯片时，P2口作为 地址总线（高8位），和P0输出的低8位地址一起构成16位地址，可以寻址 64KB的地址空间。
P2口位结构图如图2-3 （c）所示，它比P1口多了 一个转换控制部分，当P2 与P0配合作为“地址/数据总 线”方式下的高8位数据线 （A8~A15）时，CPU将写 控制信号“1”使MUX切换到 右边，在“地址/数据总线” 方式下，无论P2口剩余多 少地址线，均不能被用于 普通I/O操作。
（2）控制引脚—— 、

件都集成在一个尺寸有限的集成电路芯片上。
图2-1 AT89S52单片机片内结构
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片内各外围功能部件通过片内单一总线连接而成（见图2-1），基本结 构依旧是CPU 加上外围芯片的传统微机结构。
CPU对各种功能部件的控制是采用特殊功能寄存器（SFR，Special Function Register）的集中控制方式。
入引脚。
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注意：AT89S51与AT89S52引脚的差别仅仅是在1脚（P1.0）与2脚（ P1.1）上，AT89S52的1脚（P1.0）与2脚（P1.1）分别增加了定时器/计数 器T2的两个外部引脚T2和T2EX的复用功能。
当AT89S52单片机不使用片内的T2的两个引脚T2（P1.0）和T2EX（ P1.1）的复用功能时，AT89S51以及各种8051兼容机与AT89S52的引脚功 能则完全相同，它们的外设硬件接口电路是完全相互通用的。
但是如果使用定时器T2的外部计数输入T2（P1.0）和“捕捉”输入 T2EX （P1.1）的功能时，则AT89S52的P1.0脚和P1.1脚就不能作为通用 I/O使用，这是AT89S52与AT89S51（或AT89C51）在外围接口电路设计上 的微小差别。
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（3）P2口：P2.7～P2.0引脚 准双向I/O口，引脚内部接有上拉电阻，可驱动4个LS型TTL负载。 当AT89S52访问外部存储器及I/O口时，P2口作为高8位地址总线使用，
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2.7 复位操作和复位电路 2.7.1 复位操作 2.7.2 复位电路设计
2.8 AT89S52单片机的最小应用系统
2.9 看门狗定时器（WDT）功能及应用
2.10 低功耗节电模式 2.10.1 空闲模式 2.10.2 掉电运行模式

OC门
频率低于 12MHz
外时钟方式电路图
MCS-51 CPU时序
一、机器周期、状态、相位
· 一个机器周期包括6个S 状态S1～S6，每个S状态
分为2 (拍)个振荡周期（相位P1，相位P2）。 · 1个机器周期＝ 6个S状态＝12 (拍)个振荡周期 · 采用主频为 12MHz 振荡源，每个机器周期为1µ S
定时元件采用由石英晶体和电容组成并联谐振 电路。晶体和电容尽可能靠近单片机芯片。
振荡频率 1.2MHz~12MHz
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电容通常 选择为 30PF 左右
XTAL1
C1 C2
晶 振
单 片 机
XTAL2
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内时钟方式电路图
⑵ 控制信号 名称 功
PSEN
能
片外取指信号（片外程序存储器读）输出端 低电平有效。通过P0口读回指令或常数。
一、51单片机的管脚功能 1、按功能分类 I/O口线 控制口线 电 时 源 钟 P0 、 P1 、 P2 、 P3 共32条
PSEN、ALE、EA/VPP、RESET 共4条
Vcc、 Vss
共2条
XTAL1、 XTAL2 共2条
2、管脚的功能
（1）电源与时钟 Vcc：接+5V电源端 Vss：接地端 XTAL1：片内振荡电路输入端 XTAL2：片内振荡电路输出端 内时钟方式 时钟电路： 外时钟方式 在XTAL1、XTAL2上外接定时 内时钟方式： 元件，使其形成自激振荡器。
定时元件采用由石英晶体和电容组成并联谐振 电路。晶体和电容尽可能靠近单片机芯片。
振荡频率 1.2MHz~12MHz
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电容通常 选择为 30PF 左右
XTAL1
C1 C2