第二章51系列单片机应用基础PPT

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1. 第二章 51系列单片机应用基础
2. 2.1.1 单片机的典型结构2.1.2 单片机引脚2.1.3 程序存储器ROM2.1.4 数据存储器RAM单片机基本结构与工作原理2.1.5 输入输出端口§2.1 单片机基本结构与工作原理
3. 2.1.1 单片机典型结构ROM (程序存储器)RAM (数据存储器) (包括特殊功能寄存器SFR Special Function Reg.)CPU外围单元外围扩展单元定时器/计数器中断系统串行口基本功能单元CPU总线控制逻辑时钟、复位电路CPU系统单片机最小系统：CPU系统，CPU外围单元、基本功能单元哈佛（Harvard）结构：ROM和RAM分开冯. 诺伊曼结构：ROM和RAM共用同一个空间，如8086微机单片机典型结构返回
4. 2.1.2 单片机引脚及功能14 15 1617 18 19 20 40 39 38 37 36 1 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12 13 P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RXD/P3.0TXD/P3.1INT0(平)/P3.2INT1(平)/P3.3T0/P3.4T1/P3.5WR(平)/P3.6RD(平)/P3.780C31 80C51 87C5135 34 33 32 3130 29 28 27 26 25 24 23 22 21 RST/VPDXTAL2XTAL1Vss(地)Vcc(+5V电源)EA(平)/VppALE/PROG(平)PSEN(平)P0.1/AD1P0.0/AD0P0.3/AD3P0.2/AD2P0.5/AD5P0.4/AD4P0.7/AD7P0.6/AD6P2.7/A15P2.6/A14P2.5/A13P2.4/A12P2.3/A11P2.2/A10P2.1/A9P2.0/A8晶振单片机引脚P1口P3口P0口P2口
5. 2）4个端口 a. P0.0-0.7/AD0-7端口：若单片机不带片外存储器，则作为通用I/O口使用，用于传送CPU的输入/输出数据；若单片机带片外存储器，则作为片外存储器的低八位地址线和数据线口。对于8751单片机，该口可作为EPROM编程数据的输入口。1）电源线 Vcc：+5V主电源线； Vss：接地线单片机引脚
6. b. P1.0-1.7端口：作为通用I/O口使用。对于8751单片机，用于输入EPROM的低八位地址。 c. P2.0-2.7/A8-15端口：若单片机不带片外存储器，则作为通用I/O口使用；若单片机带片外存储器，则作为片外存储器的高八位地址。对于8751单片机，该口用于输入EPROM的高八位地址。 d. P3.0-3.7端口：作为通用I/O口使用单片机引脚
7. 第二功能 P3.0 RXD （Receive）串行数据接收口 P3.1 TXD (Transmit) 串行数据发送口 P3.2 INT0 (平) (Interrupt)外中断0输入 P3.3 INT1(平)外中断1输入 P3.4 T0 计时器0 P3.5 T1计时器1 P3.6 WR(平)外部RAM写选通信号 P3.7 RD(平)外部RAM读选通信号单片机引脚
8. 3）控制引脚 a. RST/VPD：RST为复位线，VPD备用电源，即复位电源作为Vcc的备用电源。 b. 振荡电路输入线（时钟） XTAL2（接高电平端），XTAL1（接低电平端） c. PSEN(平)：片外ROM选通线 d. ALE/PROG(平)：ALE（Address Latch Enable）为P0口所外接的地址锁存器74373的地址锁存允许信号， e. EA(平)/VPP：EA（平）（Enable Access）为允许访问片外ROM存储器。EA（平）为低电平表示只访问片外ROM，不访问片内ROM。VPP输入可擦写ROM（EPROM）的编程电源，如8751单片机。单片机引脚返回
9. 2.1.3 程序存储器ROM（Read Only Memory）1）ROM的类型单片机程序存储器a. MaskROM：掩膜ROM，厂家在单片机掩膜工艺阶段将程序代码和数据掩膜到程序存储器中，（用于批量生产） b. 可编程序存储器（PROM Programmable Read Only Memory）（只能编写一次）
10. 由于FlashROM环境适应性差，所以，开发调试时常用FlashROM型单片机，实际应用中常采用PROM型单片机单片机程序存储器c. EPROM：可擦写可编程序存储器（Erasable Programmable Read Only Memory），紫外线照射擦除，专门的写入装置写入。 d. E2PROM: 新型EPROM，与RAM类似 e. FlashROM：用户可多次写入。快速闪存储器（FlashMemory）课1
11. 2）ROM容量及访问思考：若采用片内ROM，又采用片外ROM，则片外ROM的编址范围？单片机程序存储器a.8031无片内ROM，8051有4KB片内ROM，编址：0000H-1000H b.片内外ROM最多共64KB （因为16根地址线，216=64K） c.通过EA（平）信号来控制访问片内、片外ROM。EA(平)为低电平，只访问片外ROM，不访问片内ROM d. 若使用片内ROM，因片内ROM为4KB，片外ROM可扩展60KB，统一编地址。 e. PSEN(平)选通片外ROM返回
12. 2.1.4 数据存储器RAM片内RAM共256 Byte，编址范围00H-FFH 片外RAM最多64KB （因为16根地址线），编址范围0000H-FFFFH思考： 1）片内RAM和片外RAM均通过地址访问，各自的地址范围？单片机如何区分两者的访问？ 2）片外ROM和片外RAM各自的地址范围？单片机如何区分两者的访问？单片机数据存储器
13. 2.1.4.1 片内RAM的结构1）128 Byte基本数据区编址范围00H-7FH0组1组3组2组工作寄存器区00H 08H10H18H20H30H7FH 位寻址区便签区单片机数据存储器低128Byte为基本数据区高128Byte为特殊功能寄存器区基本数据区
14. 21H0F0E0D0C0B0A090820H070605040302010002H可以表示为20H.2 位地址在位寻址指令中使用。例如：a. 工作寄存器区（00H~1FH） 32个单元共4组，每组8个单元，这8个单元称为R0-R7b. 位寻址区（20H~2FH） 16个单元共有16*8=128个位，每位都分配了一个地址，即00H~7FH，或者用单元号.位号表示单片机数据存储器
15. c. 便签区（30H-7FH） 80个单元用于存放用户数据或作堆栈区使用单片机数据存储器2) 21个特殊功能寄存器（Special Function Register SFR）a. 通用寄存器ACC：加法器 (Accumulator)，即A寄存器 B寄存器
16. PSW：程序状态字 Program Status WordPSW7PSW6PSW5PSW4PSW3PSW2PSW1PSW0CyAC F0RS1RS0OV—P进位标志Cy（Carry）辅助进位位AC（Auxiliary Carry）表示A3向A4的进位用户标志位F0（Flag zero）b. 通用控制寄存器单片机数据存储器
17. 寄存器选择位RS0、RS1：决定工作寄存器组R0-R7物理地址在四组片内RAM工作区寄存器中的哪一组，例如RS1RS0=00，则R0-R7的物理地址为片内RAM的00H-07H 溢出标志位OV （OverFlow）奇偶标志位P（Parity）：表示A寄存器中1的个数是否奇数，若为奇数，则P=1单片机数据存储器
18. DPTR：数据指针 Data Pointer，分DPL和DPH（低8位和高8位） PCON：电源控制寄存器 Power Control PC：程序计数器 Program Counter，为16位专用寄存器，存放下一条要读取的指令地址单片机数据存储器
19. 8051指定片内RAM的08H-7FH中的一部分为堆栈，复位后为07H，即第一个堆栈单元由08H开始。因此，编程时需要将堆栈指针设置为2FH以上，即避免工作寄存器区、位寻址区，而从便签区30H开始单片机数据存储器SP：堆栈指针寄存器 Stack Point3FH 3EH 3DH 3CH … 30H SP压入一个字节到堆栈后RAM3FH 3EH 3DH 3CH … 30H SPRAM
20. c. 输入输出寄存器P0 - P3d. 串行口寄存器SCON：串行口控制寄存器 Serial Control SBUF：串行口数据缓冲器 Serial Buffer单片机数据存储器e. 中断寄存器IP：中断优先权寄存器 IE：中断允许寄存器
21. TMOD：定时器方式寄存器 T0：定时/计数寄存器（包括TH0、TL0） T1：同T0（包括TH1、TL1） 3）其他存储区域单片机数据存储器f. 定时/计数寄存器返回注意：大多数特殊功能寄存器可以位寻址，可以直接对位进行操作。可进行位寻址的SFR见教材P36 表2-5课2
22. 2.1.5 输入/输出端口结构单片机输入输出端口读引脚场效应管T2 D Q 锁存器 CLKQ写锁存器内部总线VccP1.n引脚P1端口锁存器BUF1读锁存器（读端口）内部上拉电阻BUF21) P1口(用作输入输出端口)A
23. a. P1口作输出用，若输出1，BUF2输出1，锁存器Q(平)端输出0，T2不导通，A点电位为1。若输出0，BUF2输出0，Q(平)端输出1，T2导通，A点电位为0 b. P1口作输入用，需先使T2不通，即要先输出1。输入数据从BUF1读入。因此，从P1口输入数据，须预先送1，为置P1.n为输入线。单片机输入输出端口
24. 单片机输入输出端口2) P3口(用作输入输出端口或特殊功能输入输出)场效应管TD Q 锁存器 CLK Q写锁存器内部总线VccP3.n引脚P3口锁存器BUF1读锁存器（读端口）读引脚内部上拉电阻BUF2A＆替代输出功能替代输入功能
25. a. P3口用作输出端口。替代输出功能置1。若输出1，锁存器Q端输出1，T2不导通，A点电位为1。若输出0，Q端输出0，T2导通，A点电位为0b. P3口用作输入端口。须预先送1。单片机输入输出端口c. P3口用作替代输出输入。须预先送1。
26. 单片机输入输出端口3) P2口（输入/输出端口、高8位地址输出） D Q 锁存器 CLK Q写锁存器内部总线MUX (多路开关)地址控制VccP0.n引脚P0端口锁存器BUF1读锁存器（读端口）读引脚内部上拉电阻BUF2
27. 1. P2口作输入输出端口时，与P1口相同（输入时需预送1） 2. P2口作地址输出时，PC或DPTR的高8位作为多路开关的地址输入。单片机输入输出端口
28. 单片机输入输出端口4) P0口（输入/输出端口、低8位地址输出，或数据输入输出）T2 D Q 锁存器 CLK Q写锁存器内部总线MUX (多路开关)地址/数据控制&VccP0.n引脚P0端口锁存器BUF1读锁存器（读端口）读引脚场效应管T1外部上拉电阻10Vc外部内部BUF2
29. 单片机输入输出端口地址/数据输出：控制信号为1，T1导通。若地址/数据线信号为1，则T2不导通，引脚输出1；若地址/数据信号为0，则T2导通，引脚输出0。 3. 通用输出：控制信号为0，T1不导通。若输出信号为1，则T2不导通，为漏极开路输出（即外部电路需用上拉电阻）；若输出信号为0，则T2导通，引脚输出0。2. 数据输入/通用输入：与P1口的输入相同。
30. 本章小结1. 掌握单片机的基本组成结构 2. 熟悉80C51/31单片机引脚 3. 掌握单片机ROM容量、分类及访问方式 4. 重点掌握单片机RAM的组成 5. 掌握4个I/O口的工作要求

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