单片机基础知识

nullnull第二章 单片机基本结构单片机的内部结构单片机的内部结构null单片机的引脚定义单片机的引脚单片机的引脚MCS-51单片机40脚 Vcc, GND 2 XTAL1, XTAL2 2 RESET 1 EA/Vpp 1 ALE/PROG 1 PSEN 1P0.0—P0.7 8 P1.0—P1.7 8 P2.0—P2.7 8 P3.0—P3.7 8单片机的引脚（电源端）单片机的引脚（电源端）Vcc, GND: 正电源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V)不同的单片机可以允许不同的工作电压，不同的单片机 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现出的功耗也不同。单片机的引脚（晶振端）单片机的引脚（晶振端）Vcc, GND: 正电源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V)不同的单片机可以允许不同的工作电压，不同的单片机表现出的功耗也不同。 XTAL1, XTAL2: 片内振荡 电路 模拟电路李宁答案12数字电路仿真实验电路与电子学第1章单片机复位电路图组合逻辑电路课后答案 输入/输出端单片机的引脚（晶振端）单片机的引脚（晶振端）Vcc, GND:正电源端与接地端 (+5V/3.3V/2.7V) XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入/输出端15～45pfx21～12MHz（MCS-51） 0～24MHz（Atmel-89C）XTAL1XTAL2也可以由 XTAL1端接入外部时钟，此时应将 XTAL2接地：XTAL2XTAL1外部时钟通常外接一个晶振两个电容单片机的引脚（晶振端）单片机的引脚（晶振端）Vcc, GND:正电源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V) XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端CPU总是按照一定的时钟节拍与时序工作： 1个机器周期 = 12个振荡周期； 1个指令周期 = 1、2、4个机器周期振荡周期/时钟周期： Tc=晶振频率fosc（或外加频率）的倒数 状态周期：Ts=2个时钟周期(Tc)（很少用到此概念） 机器周期：Tm=6个状态周期(Ts)=12个振荡周期(Tc) 指令周期: Ti:执行一条指令所需的机器周期(Tm)数单片机的引脚（复位端）单片机的引脚（复位端）Vcc, GND: 电源端 （+5V/3.3V/2.7V) XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端 RESET: 复位端（正脉冲有效，宽度8 mS）单片机的引脚（复位端）复位使单片机进入某种确定的初始状态： ▼ PC值归零（0000H）； ▼ 各个SFR被赋予初始值（见P.42）： P0～P3 = 0FFH，Acc = 0，B = 0，TH0=0，TL0=0，TH1=0，TL0=0，SP=7，PSW=0 …… ▼退出处于节电工作方式的停顿状态、退出一切程序进程、退出程序的死循环，从头开始。单片机的引脚（复位端）Vcc, GND: 电源端 （+5V/3.3V/2.7V) XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端 RESET: 复位端（正脉冲有效，宽度8 mS）PC与SFR复位状态表PC与SFR复位状态表单片机的引脚（复位端）+5V10uF10KVccRSTGND上电复位10uF10KVccRSTGND手动&上电复位1K+5V单片机的引脚（复位端）Vcc, GND: 电源端 （+5V/3.3V/2.7V) XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端 RESET: 复位端 （正脉冲有效，宽度8 mS）单片机的引脚（EA端）单片机的引脚（EA端）Vcc, GND: 电源端 （+5V/3.3V/2.7V) XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端 RESET: 复位端 （正脉冲有效，宽度8 mS） EA/Vpp: 寻址外部ROM控制端/编程电源输入端。 低有效，片内无ROM时必须接地； 片内有ROM时应当接高电平； 对片内ROM编程时编程正电源加到此端。单片机的引脚（ALE端）单片机的引脚（ALE端）Vcc, GND: 电源端 （+5V/3.3V/2.7V) XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端 RESET: 复位端 （正脉冲有效，宽度8 mS） EA/Vpp: 寻址外部ROM控制端/编程电源输入端。 ALE/PROG: 地址锁存允许/编程脉冲输入端。 P0口寻址外部低8位地址时接外部锁存器 G端； ALE端平时会输出周期正脉冲：f  fosc/6 ； 对片内ROM编程时编程脉冲由此端加入。 单片机的引脚（PSEN端）单片机的引脚（PSEN端）PSEN：寻址外部程序存储器时选通外部EPROM的 读控制端（OE）低有效。单片机的引脚（PSEN端）单片机锁存器74LS373P0.0-P0.7ALEPSENP2.0-P2.48D8QOEA8-A12A0-A7D0-D7GEAOECEEPROM单片机的引脚（PSEN端）PSEN：寻址外部程序存储器时选通外部EPROM的 读控制端（OE）低有效。null单片机的I/O引脚结构单片机的引脚（P1口）单片机的引脚（P1口）P1.0—P1.7: 准双向I/O口（内置了上拉电阻） 输出时一切照常，仅在作输入口用时要先对其 写“1”。21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线Vcc引脚P1.X内部上拉电阻单片机的引脚（P1口）21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线Vcc引脚P1.X内部上拉电阻输出数据 = 1 时110截止=1单片机的引脚（P1口）P1.0—P1.7: 准双向I/O口（内置了上拉电阻） 输出时一切照常，仅在作输入口用时要先对其 写“1”。单片机的引脚（P1口）21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线Vcc引脚P1.X内部上拉电阻输出数据 = 0 时001=0导通单片机的引脚（P1口）P1.0—P1.7: 准双向I/O口（内置了上拉电阻） 输出时一切照常，仅在作输入口用时要先对其 写“1”。单片机的引脚（P1口）21DQCK/Q读引脚 =1读锁存器写锁存器内部总线Vcc引脚P1.X内部上拉电阻输入数据时，要先对其写“1”110截止单片机的引脚（P1口）P1.0—P1.7: 准双向I/O口（内置了上拉电阻） 输出时一切照常，仅在作输入口用时要先对其 写“1”。单片机的引脚（P0口）单片机的引脚（P0口）P0.0—P0.7: 双向I/O （内置场效应管上拉） 寻址外部程序存储器时分时作为双向8位数据口和输出低8位地址复用口；不接外部程序存储器时可作为8位准双向I/O口使用。21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线地址/数据控制引脚P0.X34Vcc单片机的引脚（P0口）21DQCK/Q读引脚 =1读锁存器写锁存器内部总线地址/数据控制引脚P0.X34控制=0 时，此脚作输入口（事先必须对它写“1”）00100截止截止=0Vcc单片机的引脚（P0口）P0.0—P0.7: 双向I/O （内置场效应管上拉） 寻址外部程序存储器时分时作为双向8位数据口和输出低8位地址复用口；不接外部程序存储器时可作为8位准双向I/O口使用。单片机的引脚（P0口）21DQCK/Q读引脚 =0读锁存器写锁存器内部总线地址/数据控制=1引脚P0.X34控制=1时，此脚作地址/数据复用口：（1）输出地址/数据 =0 时1011=0导通截止=0Vcc单片机的引脚（P0口）P0.0—P0.7: 双向I/O （内置场效应管上拉） 寻址外部程序存储器时分时作为双向8位数据口和输出低8位地址复用口；不接外部程序存储器时可作为8位准双向I/O口使用。单片机的引脚（P0口）21DQCK/Q读引脚 =0读锁存器写锁存器内部总线地址/数据控制=1引脚P0.X34控制=1时，此脚作地址/数据复用口：（2）输出地址/数据 =1 时1100=1截止导通=1Vcc单片机的引脚（P0口）P0.0—P0.7: 双向I/O （内置场效应管上拉） 寻址外部程序存储器时分时作为双向8位数据口和输出低8位地址复用口；不接外部程序存储器时可作为8位准双向I/O口使用。单片机的引脚（P0口）21DQCK/Q读引脚 =1读锁存器写锁存器内部总线地址/数据控制=1引脚P0.X34Vcc单片机的引脚（P0口）P0.0—P0.7: 双向I/O （内置场效应管上拉） 寻址外部程序存储器时分时作为双向8位数据口和输出低8位地址复用口；不接外部程序存储器时可作为8位准双向I/O口使用。控制=1时，此脚作地址/数据复用口： （3）输入数据时，输入指令将使引脚与内部总线直通nullP2.0—P2.7: 双向I/O （内置了上拉电阻） 寻址外部程序存储器时输出高8位地址；不接外部程序存储器时可作为8位准双向I/O口使用。21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线地址高8位控制引脚 P2.X3内部上拉电阻Vcc单片机的引脚（P2口）21DQCK/Q读引脚 =0读锁存器写锁存器内部总线地址高8位控制 引脚P2.X控制=0时，此脚作通用输出口： 输出=1时110截止3内部上拉电阻11Vcc=1=0单片机的引脚（P2口）P2.0—P2.7: 双向I/O （内置了上拉电阻） 寻址外部程序存储器时输出高8位地址；不接外部程序存储器时可作为8位准双向I/O口使用。单片机的引脚（P2口）21DQCK/Q读引脚 =0读锁存器写锁存器内部总线地址高8位控制 引脚P2.X控制=0时，此脚作通用输出口：输出=0时001导通3内部上拉电阻00Vcc=0=0单片机的引脚（P2口）P2.0—P2.7: 双向I/O （内置了上拉电阻） 寻址外部程序存储器时输出高8位地址；不接外部程序存储器时可作为8位准双向I/O口使用。单片机的引脚（P2口）21DQCK/Q读引脚 =0读锁存器写锁存器内部总线地址高8位控制=1 引脚P2.X控制=1 时，此脚作高8位地址A8—A15输出口：当输出 =1 时10截止3内部上拉电阻1=1Vcc=1单片机的引脚（P2口）P2.0—P2.7: 双向I/O （内置了上拉电阻） 寻址外部程序存储器时输出高8位地址；不接外部程序存储器时可作为8位准双向I/O口使用。单片机的引脚（P2口）21DQCK/Q读引脚 =0读锁存器写锁存器内部总线地址高8位控制=1 引脚P2.X01导通3内部上拉电阻0=0Vcc=0控制=1 时，此脚作高8位地址A8—A15输出口：当输出 =0 时单片机的引脚（P2口）P2.0—P2.7: 双向I/O （内置了上拉电阻） 寻址外部程序存储器时输出高8位地址；不接外部程序存储器时可作为8位准双向I/O口使用。单片机的引脚（P2口）21DQCK/Q读引脚 =0读锁存器写锁存器内部总线地址高8位控制=1 引脚P2.X01导通3内部上拉电阻0=0Vcc=0控制=1 时，此脚作高8位地址A8—A15输出口：当输出 =0 时单片机的引脚（P2口）P2.0—P2.7: 双向I/O （内置了上拉电阻） 寻址外部程序存储器时输出高8位地址；不接外部程序存储器时可作为8位准双向I/O口使用。单片机的引脚（P3口）单片机的引脚（P3口）P3.0—P3.7: 双功能口（内置了上拉电阻） 它具有特定的第二功能。在不使用它的第二功能时它就是普通的通用准双向I/O口。21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线第二功能输出引脚 P3.X3内部上拉电阻Vcc第二功能输入4单片机的引脚（P3口）21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线第二功能输出 （WR，RD，TxD）引脚 P3.X3内部上拉电阻Vcc4第二功能输出时，内部自动 D=1111反相器单片机的引脚（P3口）P3.0—P3.7: 双功能口（内置了上拉电阻） 它具有特定的第二功能。在不使用它的第二功能时它就是普通的通用准双向I/O口。单片机的引脚（P3口）21DQCK/Q读引脚读锁存器写锁存器内部总线此端自动＝1引脚 P3.X3内部上拉电阻Vcc 第二功能输入（RxD，T0，T1，INT0，INT1）4第二功能输入时，信号经缓冲器4 直接进入内总线1110截止单片机的引脚（P3口）P3.0—P3.7: 双功能口（内置了上拉电阻） 它具有特定的第二功能。在不使用它的第二功能时它就是普通的通用准双向I/O口。P3口第二功能表P3口第二功能表null存储器、堆栈、SFR单片机的存储器——几个有关的概念：数据存储器——RAM（Random Access Memory） 程序存储器——ROM（Read Only Memory） 闪速存储器——Flash Memory EPROM——（UV）Erazible Programmable ROM EEPROM/E2PROM——Electrical Erasable Programmable ROM 静态存储器 SRAM——Static RAM （动态存储器 DRAM——Dynamic RAM） 按字节寻址：每个字节(8个位)占一个地址 按位寻址：有的存储器每一个位就有一个地址单片机的存储器——几个有关的概念：C51单片机存储器配置C51单片机存储器配置片内RAM 128字节（00H—7FH）； 片内RAM前32个单元是工作寄存器区(00H—1FH) 片内RAM有128个可按位寻址的位，占16个单元。 位地址编号为：00H—7FH，分布在20H—2FH单元 片内21个特殊功能寄存器(SFR)中：地址号能被 8整除的 SFR中的各位也可按位寻址（P.33-34） 可寻址片外RAM 64K字节 （0000H—FFFFH） 可寻址片外ROM 64K字节 （0000H—FFFFH） 片内 Flash ROM 4K字节 （000H—FFFH）存储器配置（片内RAM）存储器配置（片内RAM）片内RAM 128字节（00H—7FH）00H20H2FH7FH1FH30H80HFFH52子系列才有 的RAM区普通RAM区位寻址区工作寄存器区SFR分布在80H-FFH 其中92个位可位寻址80HFFH所有的RAM区(包括位寻址区、工作寄存器区）都可以用于存放数据，故也称为数据缓存寄存器89C51 128字节存储器配置（片内RAM）片内RAM前32个单元是工作寄存器区 (00H—1FH)00H20H2FH7FH1FH30H80HFFH52子系列才有 的RAM区普通RAM区位寻址区工作寄存器区存储器配置（片内RAM）存储器配置（片内RAM）00H20H2FH7FH1FH30H80HFFH52子系列才有 的RAM区普通RAM区位寻址区工作寄存器区R0R2R1R3R4R5R6R707H02H01H00H06H04H05H03H08H1FH工作寄存器区3工作寄存器区2工作寄存器区1工作寄存器区00FH10H17H18H片内RAM前32个单元是工作寄存器区 (00H—1FH)存储器配置（片内RAM）存储器配置（片内RAM）00H20H2FH7FH1FH30H80HFFH52子系列才有 的RAM区普通RAM区位寻址区工作寄存器区片内RAM中有128个可按位寻址的位。 位地址:00H—7FH 分布在:20H—2FH单元存储器配置（片内RAM）存储器配置（片内RAM）00H20H2FH7FH1FH30H80HFFH52子系列才有 的RAM区普通RAM区位寻址区工作寄存器区27H22H21H20H26H24H25H23H28H2FH单元地址07 06 05 04 03 02 01 000F 0E 0D 0C 0B 0A 09 0817 16 15 14 13 12 11 101F 1E 1D 1C 1B 1A 19 1827 26 25 24 23 22 21 202F 2E 2D 2C 2B 2A 29 2837 36 35 34 33 32 31 303F 3E 3D 3C 3B 3A 39 3847 46 45 44 43 42 41 407F 7E 7D 7C 7B 7A 79 78位地址总共128个可按位寻址的位片内RAM中有128个可按位寻址的位。 位地址:00H—7FH 分布在:20H—2FH单元存储器配置（片内RAM）存储器配置（片内RAM）可寻址片外RAM 64K字节 （0000H—FFFFH）； 可寻址片外ROM 64K字节 （0000H—FFFFH）； 片内 Flash ROM 4K字节 （ 000H— FFFH）；FFFFH0000H可寻址片外RAM 64K字节FFFFH0000H可寻址片外ROM 64K字节FFFH000H可寻址片内 Flash ROM4K 字节89C517FH00H片内 RAM 128字节FFH80H存储器配置（片内RAM）null堆栈： 在片内RAM中，常常要指定一个专门的区域来存放某些特别的数据,它遵循顺序存取和后进先出(LIFO/FILO）的原则,这个RAM区叫堆栈。功用： 1）子程序调用和中断服务时CPU自动将当前PC 值压栈保存，返回时自动将PC值弹栈。 2）保护现场/恢复现场 3）数据传输null00H20H2FH7FH1FH30H80HFFH52子系列才有 的RAM区普通RAM区位寻址区工作寄存器区 SP栈顶下一个进栈的数据将存在此数据进栈已经进栈的数据存放在此初始 SP复位后 SP=07H，数据进栈时：首先SP+1指向08H单元，第一个放进堆栈的数据将放进08H单元，然后SP再自动增 1，仍指着栈顶……堆栈区由特殊功能寄存器堆栈指针SP管理 堆栈区可以安排在 RAM区任意位置，一般不安排在工作寄存器区和可按位寻址的RAM区，通常放在RAM区的靠后的位置。null从堆栈取出数据时：取出的数据是最近放进去的一个数据，也就是当前栈顶的数据。然后SP再自动减1，仍指着栈顶……00H20H2FH7FH1FH30H80HFFH52子系列才有 的RAM区普通RAM区位寻址区工作寄存器区 SP栈顶当前要出栈的数据数据出栈SP-1指向下一个将要出栈的数据初始 SP堆栈区由特殊功能寄存器堆栈指针SP管理 堆栈区可以安排在 RAM区任意位置，一般不安排在工作寄存器区和可按位寻址的RAM区，通常放在RAM区的靠后的位置。null从堆栈取出数据时：取出的数据是最近放进去的一个数据，也就是当前栈顶的数据。然后SP再自动减1，仍指着栈顶……00H20H2FH7FH1FH30H80HFFH52子系列才有 的RAM区普通RAM区位寻址区工作寄存器区SP-1 指向新的栈顶,也就是下一个将要出栈的数据数据出栈初始 SP堆栈区由特殊功能寄存器堆栈指针SP管理 堆栈区可以安排在 RAM区任意位置，一般不安排在工作寄存器区和可按位寻址的RAM区，通常放在RAM区的靠后的位置。89C51特殊功能寄存器(SFR)89C51特殊功能寄存器(SFR)▼特殊功能寄存器SFR（专用寄存器） 专用于控制、选择、管理、存放单片机内部各部分的工作方式、条件、状态、结果的寄存器。▼不同的SFR管理不同的硬件模块，负责不同的功能——各司其职 换言之：要让单片机实现预订的功能，必须有相应的硬件和软件，而软件中最重要的一项工作就是对SFR写命令（要求）。特殊功能寄存器(PC)程序计数器PC（Program Counter） PC 不是一个特殊功能寄存器SFR，但其作 用又十分重要和特殊!!!特点： ▼它是16位的按机器周期自动增1计数器▼一切分支/跳转/调用/中断/复位 等操作的本质就是:改变 PC 值▼总指向下一条指令所在首地址(当前PC值)特殊功能寄存器(PC)特殊功能寄存器(P0—P3,SP,A,B)89C51有21个SFR(89C52有26个) P.33～34 已知的P0、P1、P2、P3等四个8位I/O口分别由名为P0、P1、P2、P3四个SFR代表。堆栈指针寄存器 SP（Stack Pointer): 总是指向栈顶,压栈时先 (SP)+1 然后数据进栈；弹栈时数据先出栈 然后(SP)-1。副累加器 B:一个经常与 ACC 配合在一起使用的特殊功能寄存器(如：乘法、除法)，此外，它也经常当作普通寄存器使用。特殊功能寄存器(P0—P3,SP,A,B)累加器 ACC:一个被众多指令用得最频繁的特殊功能寄存器(如：运算、数据传输…)。特殊功能寄存器(PSW)程序状态字寄存器 PSW：CYACF0RS0OVPRS1PSW.7PSW.0▼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。▼F0 (PSW.5)可由用户定义的标志位。PSW.6PSW.5特殊功能寄存器(PSW)null程序状态字寄存器 PSW（续）：CYACF0RS0OVPRS1PSW.7PSW.0RS1，RS0 = 0 1 则选择了工作寄存器组 1 区R0～R7分别代表08H ～0FH单元。RS1，RS0 = 1 0 则选择了工作寄存器组 2 区 R0～R7分别代表10H ～17H单元。RS1，RS0 = 1 1 则选择了工作寄存器组 3 区R0～R7分别代表18H ～1FH单元。PSW.4 PSW.3RS1，RS0 = 0 0 则选择了工作寄存器组 0 区R0～R7分别代表08H ～0FH单元。null片内RAM前32个单元(00H—1FH)是工作寄存器区 (由PSW中的RS1,RS0决定)00H20H2FH7FH1FH30H80HFFH52子系列才有 的RAM区普通RAM区位寻址区工作寄存器区R0R2R1R3R4R5R6R707H02H01H00H06H04H05H03H08H1FH工作寄存器区3工作寄存器区2工作寄存器区1工作寄存器区0null 程序状态字寄存器 PSW（续）：CYACF0RS0OVPRS1PSW.7PSW.0▼OV (PSW.2)溢出标志位。 OV=1时特指累加器在进行带符号数(-128—+127)运算时出错（超出范围）；OV=0时未出错。▼P (PSW.0)奇偶标志位。 P=1表示累加器中“1”的个数为奇数 P=0表示累加器中“1”的个数为偶数 CPU随时监视着ACC中的“1”的个数,并反映在PSW中PSW.2PSW.1