单 片 机 概述

1. 什么是单片机？ 单片机硬件结构 单片机特点及应用 单片机工作过程 单片机概述 本章内容

2. 立式微机 便携式微机 台式微机 一、什么是单片机 1、微型计算机硬件结构 ——常见的微机外形

3. 微型计算机硬件结构 ——微机硬件组成 显示器 主机 鼠标 键盘

4. CPU 输 入 设 备 输 入 接 口 电路 输 出 接 口 电路 输 出 设 备 运 算 器 控 制 器 存 储 器 硬件系统 内部结构 微型计算机硬件结构 ——

5. 微型计算机系统 软 件 系 统 CPU 输 入 设 备 输 入 接 口 电路 输 出 接 口 电路 输 出 设 备 运 算 器 + 控 制 器 存 储 器 硬件系统 微型计算机系统 硬件系统——构成微机的实体和装置 软件系统——微机系统所使用的各种程序的总称 软件系统与硬件系统共同构成实用的微机系统，两者是相辅相成、缺一不可的。

6. 微型计算机系统 软 件 系 统 CPU 输 入 设 备 输 入 接 口 设 备 输 出 接 口 设 备 输 出 设 备 运 算 器 + 控 制 器 存 储 器 硬件系统 2、单片微型计算机 单片微型计算机是指集成在一个芯片上的微型计算机，简称单片机 —— 单片机实质上就是一个芯片

7. T INT 定 时 器 / 计 数 器 中 断 系 统 并行I/O口 C P U 串行I/O口 P0-P3 TxD RxD 存 储 器 单片机内部结构示意图

8. 单片机应用系统 接口电路及外设等 单片机 软件 ＋ 硬件 单片机应用系统 单片机应用系统由硬件和软件组成 硬件是应用系统的基础 软件是在硬件的基础上对其资源进行合理调配和使用，从而完成应用系统所要求的任务，二者相互依赖，缺一不可 ＋ 注：本课程的重点 1.掌握单片机应用系统硬件原理的分析方法。 2.掌握软件设计与调试的基本技能。

9. 二、单片机的特点及应用 1. 单片机的特点 体积小，重量轻 电源单一，功耗低 功能强，价格低 运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高 可以嵌入到电子产品中——嵌入式应用系统

10. 电讯方面 工业方面 汽车方面 民用方面 数据处理方面 仪表方面 2. 单片机应用

11. 3. 单片机种类 ◆单片机的发展经历了由4位机到8位机,再到16 位机的发展过程 ◆目前8位单片机仍是单片机的主流机型； ◆生产厂商： 美国微芯片公司:PIC16C××系列、PIC17C××系列、PIC1400系列， 美国英特尔公司的MCS-48和MCS-51系列， 美国摩托罗拉公司的MC68HC05系列和MC68HC11系列， 美国齐洛格公司的Z8系列， 日本电气公司的μPD78××系列， 美国莫斯特克公司和仙童公司合作生产的F8（3870）系列等。

12. T0 T1 时钟电路 ROM RAM 定时计数器 CPU 并行接口 串行接口 中断系统 TXD RXD INT0 INT1 P0 P1 P2 P3 三、单片机硬件结构 • 并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。 • 中央处理器CPU：8位，运算和控制功能 • 内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表格。 • 串行口：一个全双工串行口。 • 中断控制系统：5个中断源（外中断2个，定时/计数中断2 个，串行中断1个） • 时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率6MHZ和12MHZ • 内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元，用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。 • 定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。 结构框图

13. 1、8051单片机的基本组成 • 中央处理器CPU：8位，运算和控制功能 • 内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元，用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。 • 内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表格。 • 定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。 • 并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。 • 串行口：一个全双工串行口。 • 中断控制系统：5个中断源（外中断2个，定时/计数中断2 个，串行中断1个） • 时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率6MHZ和12MHZ

14. 1234567891011121314151617181920 4039383736353433323130292827262524242221 8031 8051 8751 89C51 EA RXD/TXD/INT0/ INT1/ T0/ T1/WR/ RD/ 5、EA：访问程序存储控制信号 PSEN 6、PSEN：外部ROM读选通信号 2、MCS-51单片机信号引脚简介 P1. 0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 VCC 1、电源线：VCC(+5V)、VSS(地) P0. 0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 2、振荡电路：XTAL1、XTAL2 P3口线的第二功能 3、复位引脚：RST 4、并行口：P0、P1、P2、P3 RST P3. 0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 ALE P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0 7、ALE：地址锁存控制信号 XTAL2XTAL1 VSS

15. 1234567891011121314151617181920 4039383736353433323130292827262524242221 1234567891011121314 1234567891011121314 2827262524232221 201918171615 2827262524232221 201918171615 1234567891011121314 1234567891011121314 2827262524232221 201918171615 2827262524232221 201918171615 EPROM EPROM 片内 ROM RAM 6264 RAM 6264 2764 2764 片内 RAM 4K 3.存储器 64K 8031 8751 8051 89C51 64K 256B（字节）

16. 0FFFH 0FFEH ． ． 002BH ． FFFFH 中断5 0023H 中断4 定时器1中断 串行口中断 001BH 中断3 0013H (64K) 定时器0中断 中断2 000BH 0002H 中断1 外部中断0 外部中断1 0003H 0001H 0FFFH 0FFFH 0000H是程序执行的起始单元,在这三个单元存放一条无条件转移指令 外部 内部 0000H (4K) (4K) EA=1 EA=0 0000H 0000H 0000H 8位 (1)程序存储器 中断入口地址 (PC) 程序存储器资源分布 程序存储器

17. 数据缓冲区/堆栈区 可位寻址区 FFFFH 3区 2区 2FH 7F 78 07 00 工作寄存器区 1区 1 1 18H~1FH 第 3 区 20H (64K) 07H 0区 00H 外部 0 1 第 1 区 08H~0FH 1FH 17H 0FH FFH (高128B) 10H 08H 18H 7FH 80H 0 0 1 0 第 2 区 第 0 区 10H~17H 00H~07H 7FH 内部 片内RAM地址 RS1 RS0 寄存器区 30H (低128B) 0000H 00H R7 R7 R7 R7 R0 R0 R0 R0 (2)数据存储器 工作寄存器区选择位RS0、RS1 专用寄存器 RAM 数据存储器 内部RAM存储器

18. MSB位地址LSB 单元地址 2FH 2EH 2DH 2CH 2BH 2AH 29H 28H 27H 26H 25H 24H 23H 22H 21H 20H 7F 77 6F 67 5F 57 4F 47 3F 37 2F 27 1F 17 0F 07 7E 76 6E 66 5E 56 4E 46 3E 36 2E 26 1E 16 0E 06 7D 75 6D 65 5D 55 4D 45 3D 35 2D 25 1D 15 0D 05 7C 74 6C 64 5C 54 4C 44 3C 34 2C 24 1C 14 0C 04 7B 73 6B 63 5B 53 4B 43 3B 33 2B 23 1B 13 0B 03 7A 72 6A 62 5A 52 4A 42 3A 32 2A 22 1A 12 0A 02 79 71 69 61 59 51 49 41 39 31 29 21 19 11 09 01 78 70 68 60 58 50 48 40 38 30 28 20 18 10 08 00 RAM位寻址区位地址表 注意: 一个单元地址对应有8个位地址MSB——Most Significant Bit （最高有效位）LSB ——Least Significant Bit （最低有效位）

19. 高128个单元 ☆离散分布有21个特殊功能寄存器SFR。 ☆11个可以进行位寻址。 ☆特别提示：对SFR只能使用直接寻址方式，书写时可使用寄存器符号，也可用寄存器单元地址。

20. 1234567891011121314151617181920 4039383736353433323130292827262524242221 8031 8051 8751 89C51 4、并行输入/输出电路结构 (1)特点： P1. 0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P0. 0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 • 4个8位并行I/O口：P0，P1，P2，P3； • 均可作为双向I/O端口使用。 P3. 0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7 • P0：访问片外扩展存储器时， 复用为低8位地址线和数据线 P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0 P2：高8位地址线。 P1：双向I/O端口 P3：第二功能

21. 1 P1. 0 0 1 0 0 1 1 P1. 1 1 0 1 0 1 P1. 2 1 1 1 0 P1. 3 1 1 0 0 P1. 4 0 P1. 5 1 1 1 P1. 6 1 0 1 0 0 1 P1. 7 1 1 WR RD (2)输出举例 +5V 指令1：MOV P1,#00H ALE 0 指令2：MOV P1,#0FFH 指令3：MOV P1,#0AAH 指令4：CLR P1.0 指令5：SETB P1.0

22. P3.4 1 P3. 0 1 1 P3. 1 1 1 P3. 2 1 1 × 1 × × 1 1 × 1 × 1 × × 1 1 × +5 V S0 1 1 P3. 3 1 P3. 4 1 P3. 5 1 1 P3. 6 1 1 W 4.7 k 1 1 P3. 7 WR RD (3)输入举例 你知道P3.4对应寄存器A哪一位吗？ 读端口： MOV P3, #11111111B MOV A, P3 89C51 ALE 0 1 寄存器A 注：当I/O端口作为输入使用时，需先向端口写入“1”，使内部的FET截止，再读入引脚的状态。 你知道这是为什么吗？

23. 5、时钟电路与复位电路(1)时钟振荡电路

24. 谁知道 复位电路怎么起到复位的作用? (2)复位电路 单片机复位条件: 必须使RST引脚持续2微秒高电平(外部时钟12MHz)

25. 地址寄存器 程序计数器 外部地址总线AB 内部数据总线 0002H (PC) (PC) (PC) 0001H 0000H 存 储 器 运算器 ①② 累加器A 地址 译码 寄存器区 数据缓冲器 外部数据总线DB 内部控制信号 指令 寄存器 译码 时钟及清零 外部控制总线CB 四、单片机的工作过程 例: MOV A,#09H 74H09H ;把09H送到累加器A中 取指过程 取指过程 PC= 0000H 0000H 0002H 0001H 执行过程 执行过程 你知道PC的作用吗？ 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 0 外部控制总线CB

26. 课堂练习 1、CPU主要的组成部部分为( )。 A．运算器，控制器 B．加法器，寄存器 D．运算器，指令译码器 C．运算器,寄存器

27. 课堂练习 2、8031有四个工作寄存器区，由PSW状态字中的RS1、RS0两位的状态来决定，单片机复位后，若执行 SETB RS1 指令，此时只能使用（ ）区的工作寄存器。 A．0区 B．1区 C．2区 D．3区

28. 课堂练习 3.09H位所在的单元地址是（ ） A． 02H B． 21H D．20H C． 08H

29. 课堂练习 4.单片机在进行取指令操作时，指令的地址是由（ ）的内容决定。 A． SP C． DPTR D． PSEN和ALE B．PC

30. 课堂练习 5. P0,P1口作输入用途之前必须( )。 A．外接高电平 B．外接上拉电阻 C．相应端口先置0 D．相应端口先置1

31. 课堂练习 6.程序计数器PC用来( )。 A．存放指令 B．存放上一条的指令地址 C．存放下一条的指令地址 D．存放正在执行的指令地址

32. 思 考 题 1.数123可能是( )。 A. 二进制数 B. 八进制数 C. 十六进制数 D． 四进制数 E.十进制数 2. 8031单片机内部RAM包括( ) 。 A.程序存储区 B．堆栈区 C．工作寄存器及特殊功能区 D．位寻址区 E. 中断入口地址区 3. 8051单片机CPU的主要功能有( )。 A.产生控制信号 B．存储数据 C.算术、逻辑运算及位操作 D．I/O端口数据传送 E.驱动LED

33. 思 考 题 4.单片机能够直接运行的程序是（ ）。 A. 汇编源程序 B. C语言源程序 C. 高级语言程序 D. 机器语言源程序 5. 十进制数126其对应的十六进制可表示为( )。 A．8F B．8E C．FE D. 7E 6. 十进制数89.75其对应的二进制可表示为( ). A.10001001.01110101 B．1001001.10 C.1011001.11 D.1001001.11 7.二进制数110010010对应的十六进制数可表示为( ) A.192H B．C90H C． 1A2H D. CA0H 8.二进制数110110110对应的十六进制数可表示为( )。 A． 1D3H B， 1B6H C． DBOH D. 666H 9. -3的补码是( )。 A． 10000011 B. 11111100 C．11111110 D． 11111101

34. 思 考 题 10. CPU主要的组成部部分为( )。 A．运算器，控制器 B．加法器，寄存器 C. 运算器,寄存器 D. 运算器，指令译码器 11. INTEL 8051 CPU是( )位的单片机。 A． 16 B．4 C．8 D.准16位 12. 对于INTEL 8031来说，/EA脚总是( ) A.接地 B.接电源 C. 悬空 D.不用 13.在单片机中，通常将一些中间计算结果放在( ）中 A.累加器 B．控制器 C. 程序存储器 D.数据存储器 14. 程序计数器PC用来( )。 A．存放指令 B．存放正在执行的指令地址 C. 存放下一条的指令地址 D．存放上一条的指令地址

35. 思 考 题 15. 指令和程序是以( )形式存放在程序存储器中。 A. 源程序 B. 汇编程序 C. 二进制编码 D．BCD码 16.单片机应用程序一般存放在( )中。 A. RAM B．ROM C. 寄存器 D．CPU 17. 单片机上电后或复但后，工作寄存器R0是在( )。 A. 0区00H单元 B．0区01H单元 C. 1区09H单元 D．SFR 18. 进位标志CY在( )中。 A. 累加器A B．算术逻辑运算部件ALU C．程序状态字寄存器PSW D. DPDR 19. 单片机8051的XTALl和XTAL2引脚是（ ）引脚 A. 外接定时器 B．外接串行口 C. 外接中断 D.外接晶振

36. 思 考 题 20. 8031复位后，PC与SP的值为( )。 A．0000H，00H B．0000H，07H C．0003H，07H D. 0800H，00H 21. P0,P1口作输入用途之前必须( )。 A. 相应端口先置1 B．相应端口先置0 C．外接高电平 D．外接上拉电阻 22. 8031单片机中既可位寻址，又可字节寻址的单元是（ ）。 A．20H B．30H C．00H D．70H 23. 8031单片机中片内RAM共有( )字节。 A．128 B．256 C．4K D．64K 24.当标志寄存器PSW的RS0、RS1分别为1和0时，系统选用的工作寄存器组为( )。 A. 组0 B．组1 C．组2 D. 组3

37. 思 考 题 25. 8051的内部RAM中，可以进行位寻址的地址空间为( )。 A. 00H~2FH B． 20H~2FH C． 00H~FFH D. 20H~FFH 110. 26. 8051的程序计数器PC为16位计数器，其寻址范围是( ) 。 A. 8K B. 16K C． 32K D． 64K 27. 8051单片机中，唯一一个用户不能直接使用的寄存器是( )。 A．PSW B. DPTR C．PC D. B 28.对MCS-51单片机来说，其内部RAM( )。 A.只能位寻址 D．只能字节寻址 C．既能位寻又能字节寻址 D．少部分能位寻址 29. 所谓系统总线，指的是( )。 A. 数据总线 B．地址总线 C. 内部总线 D．外部总线 E．控制总线