任务1.1 初识单片机(课件）-《单片机技术与应用》同步教学（电子工业版）

项目1 智能电子产品开发流程 任务1.1 初识单片机 明确任务 智能电子产品在当今社会生活中被提及越来越多，比如智能冰箱、智能洗衣机、智能手机等等。那究竟什么样的电子产品是智能电子产品，智能化是怎么实现的？ 核心是单片机。那么什么是单片机？有哪些应用？内有哪些基本结构？查阅资料相关资料例举常见单片机型号、常见应用产品。 知识链接 微控制器（Microcontroller Unit，即MCU），就是把中央处理器CPU、存储器、定时/计数器、I/0接口、中断等集成在芯片上的微型。又称为“Single Chip Microcomputer” ，即单片机。 特点：体积小、功耗低、成本低；稳定可靠；高速度、高性能；适应性强，控制功能强，使用方便 。 一 单片机概述 1 单片机的发展 单片机初级阶段（20世纪70午代） Fairchild的F－8，Intel的MCS48。 单片机的完善阶段（1978年至1982年） 增加多级中断、16位定时计数器、串行等 Intel的MCS-51、Motorola的6801、Zilog的Z8 单片机的高级阶段（1982年以后） 特征速度越来越快、功能越来越强、品种越来越多。8位、16位、32位共同发展。 发展趋势 制作工艺CMOS化(全盘CMOS化) 单片化(SOC设计) 工业控制 家电 消费电子 办公领域 智能仪表 人工智能 2 应用领域 二 单片机结构 1 引脚 (1)电源引脚Vcc和GND Vcc(40脚)：电源端，为十5V； GND(20脚)：接地端 。 (2)时钟电路引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1(19脚)为内部振荡电路反相放大器的输入端。 XTAL2(18脚)为内部振荡电路反相放大器的输出端。 (3)输入输出引脚 AT89S51单片机有4组8位可编程输入输出口，分别命名P0、P1、P2、P3口。 P0.0—P0.7(39-32脚)；P1.0—P1.7(1-8脚)； P2.0—P2.7(21-28脚)；P3.0—P3.7(10-17脚)。 (4)控制信号引脚RST、ALE、PSEN和EA ALE／PROG(30脚)：地址锁存允许信号端。 PSEN(29脚)：程序存储允许输出信号端。 RST／Vp(9脚) ：RST是复位信号输入端，高电平有效。 EA／VPP（3l脚)：外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端。 以Atmel公司的FLASH型51单片机AT89S51为蓝本 结构组成 微型计算机 单片机 核心计算部件 CPU CPU 存储部件 硬盘 程序存储器ROM 内存条 数据存储器RAM 外接设备 显示器、键盘、鼠标等 通过4个并行口自行设计 单片机与微机结构比较 2内部结构 2.1 CPU结构 （1）运算器 算术逻辑运算单元ALU,数据算术、逻辑处理，8位； 累加器ACC ， 8位； 寄存器B， 8位； 程序状态字寄存器PSW ， 8位； D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Cy AC F0 RS1 RS0 OV - P 进位 半进位 用户定义 工作寄存器组选择 溢出标志 保留 奇偶位 （2）控制器 程序计数器PC 16位自加一计数器； 存放下一条指令的地址；控制程序流程 指令寄存器IR 用于存放指令代码 指令译码器ID 用于分析指令功能，根据操作码产生相应操作的控制信号 定时与控制逻辑 用于控制取指令、执行指令、存取操作数或运算结果等操作，向其他部件发出各种微操作控制信号，协调各部件工作。 采用哈佛结构，物理上设计成程序存储器和数据存储器两个独立的空间。 2.2 存储结构 存储器 RAM ROM 片内RAM 256B, 编址00H-0FFH MOV访问 可以外扩RAM 64KB, 编址0000H-0FFFFH MOVX访问 片内ROM 4KB, 编址0000H-0FFFH 可以外扩ROM 64KB, 编址0000H-0FFFFH MOC访问 2.2.1 AT89S51单片机ROM 程序存储器 内部 外部 0000H FFFFH (64K) 0000H 0FFFH (4K) 0000H 0001H 0002H (PC) 中断5 中断4 中断3 中断2 中断1 0003H 000BH 0013H 001BH 0023H 002BH 外部中断0 定时器0中断 外部中断1 定时器1中断 串行口中断 8位 ． ． ． 0FFFH 0FFEH EA=1 EA=0 程序存储器资源分布 中断入口地址 2.2.2 AT89S51单片机RAM 0000H FFFFH (64K) 内部 外部 数据存储器 00H FFH 7FH 80H (高128B) (低128B) RAM 专用 寄存器 00H 07H 08H 0FH 10H 17H 18H 1FH 0区 R0 R7 R0 R7 R0 R7 R0 R7 1区 2区 3区 工作寄存器区 可位寻址区 20H 2FH 7F 78 07 00 30H 7FH 数据缓冲区/堆栈区 内部RAM存储器 1 1 第 3 区 18H~1FH 0 1 第 1 区 08H~0FH RS1 RS0 寄存器区 片内RAM地址 0 0 第 0 区 00H~07H 1 0 第 2 区 10H~17H 工作寄存器区选择位RS0、RS1 MCS-51单片机的内部数据存储器有以下几个部分： 工作寄存器区（00H—1FH） 位寻址区（20H—2FH） 16个字节单元可位寻址共128个位，位地址：00H—7FH ) （X-20H）*8+Y其中X为字节地址，Y为位号，十六进制运算 用户区（30H—7FH） 该区域的80个字节单元，主要用于用户的数据存储，在该区域的单元只能以地址单元的形式进行操作。 特殊功能寄存器SFR(80H—0FFH) 51系列有18个特殊功能寄存器，其中3个双字节，共占21字节，离散的分部在SEF区。其中地址能被8整除的可以进行位寻址 51单片机设有4个8位双向IO口，称为P0、P1、P2和P3口，共32条可编程的IO口线，每一条都能独立地用作输入或输出。P0口为三态双向口，能带8个LSTTL电路。P1、P2、P3口为准双向口（用作输入线时，必须先向锁存器写“1”），负载能力为4个LSTTL电路。关于并行输入输出端口具体结构及用法请参考“项目二”。 2.3 并行输入输出口 51单片机共有2个16位的可编程定时器计数器，用于实现定时或计数功能，并可以定时计数中断对系统进行控制。关于定时器结构及用法请参照“项目三“。 51单片机具有比较完善的中断功能，共设有5个中断源，分别是2个外部中断、2个定时计数器中断、1个串行口中断。中断可以编程配置，实现不同的控制需求，并且具备两级优先级别，可以实现二级嵌套。关于中断控制系统参照“项目四”。 2.4 定时器/计数器。 2.5 中断控制系统。 51单片机内置一个全双工串行口，用于实现单片机与外部设备之间的串行数据传递。该串口功能较强，既可作为异步通信收发器，也可以作为同步移位器。关于串行口知识参照“项目四”。 2.6 全双工串行口 任务实施 本次任务主要是学生利用课余时间完成任务。 1.到图书馆借阅相关书籍或上网搜索常见单片机型号。 2.到图书馆借阅相关书籍或上网搜索常见应用产品并配带简要产品说明。 3.填写任务实施评价单。 知识总结 1.单片机基本概念及发展历程趋势； 2.单片机内部结构包含CPU、存储器、IO口、定时计数器、中断系统、串行通信等。 3.CPU有运算器、控制器及部分寄存器构成，存储器分RAM和ROM. � P3��������� � P1��������� � P2��������� � P0��������� � RAM���������� AR� � RAM 128 ����� � � P0�� ������� � P2�� ������� � P1�� ������� � P3�� ������� � �������� SP� � SCON� SBUF� PCON� TCON� TMOD� TL0� TL1� TH0� TH1� IE� IP� ROM 4K����� � ������1� � ������2� � ACC� � B� � PSW� ALU� � ����������IR� � ����������ID� � ����������� � DPH� DPL� � � PC������� ����������PC� � ����������AR� � ������� � � ������� RST� EA� ALE� PSEN� XTAL1� XTAL2� VSS� VCC� $$