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单片机技术及应用. 课程要求 :应用 MCS - 51 汇编语言进行 软件设计。 应用 MCS - 51 及有关芯片进 行硬件接口设计。. 教 材: 单片微型机原理、应用与实 验 张友德等 复旦大学出版社. 课程安排:. 第一章: MCS - 51 系统结构 3 学时
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单片机技术及应用 课程要求:应用MCS-51汇编语言进行 软件设计。 应用MCS-51及有关芯片进 行硬件接口设计。 教 材:单片微型机原理、应用与实 验 张友德等 复旦大学出版社
课程安排: 第一章:MCS-51系统结构 3学时 第二章: MCS-51存储器组织1学时 第三章: MCS-51 指令系统 12学时 第四章: MCS-51 定时器/计数器 2学时 第五章: MCS-51 中断系统 2学时 第六章: MCS-51 串行接口 3学时 第七章: MCS-51 系统扩展 5学时 第八章: MCS-51 数码显示器和键盘接口 8学时
单片机技术及应用 单片微机又称微控制器 Single-Chip Microcomputer 它在一块芯片上集成了CPU、存储器、I/O接口等各种功能部件,以构成一种最基本的微型计算机。 单片机具有集成度高、体积小、可靠性高、价格低、面向控制等特点,因而在工业控制、智能仪表 和家用电器等领域得到了广泛的应用。 MCS-51系列单片机典型代表是8051、8751、8031 8051:内部含一个8位CPU,128个字节RAM,21个特 殊功能寄存器,4K字节ROM,4个8位并行口, 1个全双工串行口,2个16位定时器。它是一 个完整的计算机。 8751:它以4K字节的EPROM代替8051的4K字节ROM。 8031:它是内部无ROM的8051。
微处理器 运算器 控制器 数据存储器 (RAM) 程序存储器 (ROM) 定时器 P0 P2 中断控 制 P1 特殊功能寄存器 串 口 第一章 MCS-51系统结构一、MCS-51的总体结构MCS-51的总体结构框图如图所示。 P2
二、微处理器微处理器由运算器和定时控制逻辑等部件构成, 它是单片机内的核心部件。1.运算器 由算术逻辑部件ALU、累加器A、寄存器B、暂 存器、程序状态字PSW、十进制调整电路以及 布尔处理器等组成。 运算器用来实现数据的算术逻辑运算、位处理 和数据传送等操作。
2.定时控制逻辑定时控制逻辑用来产生操作时序信号,它是单片 机的心脏。A.时钟电路:MCS-51芯片内有一个由反向放大器所构成的振荡 电路。XTAL1为振荡电路的输入端,XTAL2为输出 端。通常晶振频率为1·2MHZ~12MHZ
B.时序:a.机器周期机器周期是指CPU与存储器进行一次通信所需的时 间。MCS-51的每个机器周期由6个S状态组成,每 个状态周期由2个P节拍组成,每个节拍持续一个 振荡器周期。b.指令周期 指令周期是指执行一条指令所需的时间。
3.复位和复位电路A.复位 在复位输入端加上高电平,MCS-51将被初始化复位, 此时有关寄存器状态如下:PC:0000HSP:07H PO-P3:FFH A.B.PSW.IP.IE:00H TMOD.TCON.TH0.TL0.TH1.TL1.SCON:00H DPTR:0000HRES端由高变低后,MCS-51将退出复位,从0000H开始 执行程序。
B.复位电路 上电复位电路: 手动复位电路:
C.看门狗电路 看门狗电路是一个定时产生复位信号的电路。在正 常工作情况下,软件不断产生复位定时器信号,看 门狗电路无输出;一旦单片机由于干扰进入程序死 循环后,看门狗电路将定时输出一RES信号,使系统 复位,从而使程序脱离死循环。
三、存储器 单片机的程序存储器、内部数据存储器、外部数据 存储器的空间是相互独立的。 程序存储器用于存放编好的程序和数据表格。数据 存储器用来作为数据缓冲器、堆栈、工作寄存器以 及软件标志等。四、输入/输出(I/O)口MCS-51有四个双向的8位I/O口P0-P3。
1.P1口P1口为准双向口,每一位的结构如图所示。它可独 立地用作输入线或输出线,作为输入线,必须将1写 入口锁存器,使T1截止。
2.P3口P3口为准双向口,每一位的结构如图所示。P3口为双功能口。2.P3口P3口为准双向口,每一位的结构如图所示。P3口为双功能口。
3.P2口P2口为准双向口,每一位锁存器驱动的结构如图所示。 P2口可以作为I/O口使用,也可作为扩展系统的地址总 线口使用,输出高8位地址。
4.P0口P0口为三态双向口,每一位的结构如图所示。4.P0口P0口为三态双向口,每一位的结构如图所示。 对于8051/8751,它可作I/O口用,也可作地址、数 据总线口;对于8031,它只能作地址、数据总线口。
五、MCS-51的引脚说明MCS-51单片机采用40引脚双列直插方式封装,其引脚信号功能如下:1.电源引脚Vcc:(40)+5V Vss:(20)接地2.外接晶体引脚XTAL1(19) XTAL2(18)3.I/O引脚P0.0 - P0.7 (39-32) P1.0 - P1.7 (1-8) P2.0 - P2.7 (21-28) P3.0 - P3.7 (10-17)
4.控制引脚RST(9):复位信号,输入、高电平有效。ALE(30):允许地址锁存信号,输出,高电平有效。 用于锁存外存地址的低8位字节,它还可 作为外输出的时钟,其频率约为振荡器晶 振频率的1/6。PSEN(29):外程序存储器读选通信号,输出,低电 平有效。EA(31):程序存储器内外选择信号,输入。EA为高时:PC值为0000~0FFFH:访内部程序存储器。PC值为1000~FFFFH:访外部程序存储器EA为低时:只访外部程序存储器
附:P0, P2口作为地址/数据总线口使用时,其总线结 构如图所示