硬件结构和原理补充灌电流与拉电流PPT学习教案

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1、会计学1硬件结构和原理补充灌电流与拉电流硬件结构和原理补充灌电流与拉电流第1页/共94页第2页/共94页89C51单片机的组成 ：1. 8位CPU;2.片内256字节RAM;3.片内4KB的Flash ROM;4. 4个8位并行 I/O接口；5. 片内2个16位定时器/计数器6. 片内5个中断源、2个中断优先级的中断处理系统7.片内1个全双工串行I/O口8.具有节电工作方式9.最高允许振荡频率为24MHz（8051为12MHz）第3页/共94页运算器控制器振荡器第4页/共94页CPU是单片机的核心，是计算机的控制和指挥中心，由运算器和控制器等部件组成。第5页/共94页1.运算器有：1个能进行8

2、位算术运算和逻辑运算的单元ALU；8位的暂存器1、暂存器2；8位的累加器ACC；寄存器B；程序状态寄存器PSW；布尔处理器C等组成。ALU：可对4位（半字节）、8位（一字节）和16位（双字节）数据进行算术和逻辑操作。第6页/共94页 ACC：累加器累加器 PSW：程序状态寄存器（8位）。是一个标志寄存器，用来指示指令执行后的状态信息。PSW中的各位状态可供程序查询和判别。 B：寄存器（8位）。在乘、除运算时，运算前B用来存放一个操作数，运算完后用来存放一部分运算结果；当不做乘、除运算时，则作为一般的寄存器使用。 C：布尔处理器（1位）。它是以PSW中的进位标志位CY作为它的累加器，专门用于处理

3、位操作。第7页/共94页程序计数器PC：16位，由两个8位的计数器PCH（高8位）和PCL（低8 位）组成。它是程序的字节地址计数器。PC存放的内容是即将要执行的下一条指令的地址。故，改变PC的内容就可以改变程序执行的方向。 PC可对64KB的ROM直接寻址，也可对89C51片内RAM寻址。指令寄存器IR、指令译码器ID ：由PC中的内容指定ROM（程序存储器）的地址，取出来的指令经IR送至ID，由ID对指令译码并送PLA产生一定序列的控制信号，以执行指令所规定的操作。振荡器及时钟电路：89C51片内有振荡电路，只需外接晶振和频率微调电容（2个30皮法左右），频率为： 024MHz.(8051

4、为12MHz)。第8页/共94页 89C51片内有：4KFlash程序存储器（ROM），它只能读不能写；数据存储器（RAM），它可以读、写。2.数据存储器（RAM） 8031、89C51、8751的片内RAM容量为128B，地址从00H开始，到7FH。用于存放运算的中间结果、数据暂存及数据缓冲等。 另外，在RAM的128B单元中还有特殊功能寄存器（SFR），地址为80HFFH.详细内容将在后面介绍。第9页/共94页送).nP0P3口的4个锁存器同RAM统一编址，可以把I/O作为一般特殊功能寄存器来寻址（所谓“寻址”，就是寻找指令中操作数或操作数所在的地址）。第10页/共94页图2-3 89C5

5、1的引脚结构第11页/共94页只有熟悉单片机的引脚功能，才能进行硬件电路的设计！第12页/共94页8751编程写入时的编程脉冲输入端。用示波器查看ALE端，若有脉冲信号输出，则说明89C51基本上是好的。第13页/共94页能否正常工作，可用示波器查看该引脚有无脉冲输出，若有，则说明基本上工作正常。EA/VPP： EA程序存储器选择信号端。VPP固化编程电源输入端(12V)。第14页/共94页当EA引脚接低电平（接地，EA=0）时，CPU只访问片外ROM/EPROM，并执行片外程序存储器中的指令，而不管片内是否有ROM。故对于无片内ROMR 的8031、8032，需要外扩EPROM，此时，EA引

6、脚必须接地。第15页/共94页3. 复位：复位：复位电路：1）上电复位 2）外部信号复位4.电源 工作电源：VCC（+5V）VSS（即GND端为接地端）。第16页/共94页5. 外接晶外接晶振引脚振引脚第17页/共94页6. 输入输入/输出端口输出端口在Proteus ISIS中做实验：1）未加上拉电阻，观察LED；2）加入上拉电阻，观察LED。1、若P0.1为高电平时：LED1亮2、若P0.5为低电平时:LED2不亮第18页/共94页;上拉电阻实验程序 ORG 0000H ;ORG是汇编伪指令，通电后单片机从0000H单元开始取指令 AJMP L1 ;跳转到标号为L1的指令 ORG 0030

7、H ;从0030H单元放第1条指令L1:SETB P0.1;P0.1为高电平 SETB P0.5; P0.5为高电平 SJMP $;程序在此处原地等待，防止程序跑飞 END;汇编伪指令，意思是（机器）汇编结束在Proteus ISIS中做个实验1）未加上拉电阻，观察LED；2）加入上拉电阻，观察LED。第19页/共94页6. 输入输入/输出端口输出端口第20页/共94页6. 输入输入/输出端口输出端口P2口（P2.0P2.7）：P2口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O端口。每一位口线能驱动4个LS型TTL负载。当P2口作为输入口使用时，要先向端口写“1”。而作为输出口使用时则不需要。当CP

8、U访问片外存储器时，P2口输出地址的高8位。 P3口（P3.0P3.7）：P3口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O端口。每一位口线能驱动4个LS型TTL负载。P3口作为输入口使用时，要先向端口写“1”。而作为输出口使用时则不需要。P3口还具有第二功能。第21页/共94页第22页/共94页端口引脚端口引脚 复复 用用 功功 能能 P3.0RXD （串行口输入）（串行口输入） P3.1TXD（串行口输出）（串行口输出） P3.2INT0 （外部中断（外部中断0的输入端）的输入端） P3.3INT1 （外部中断（外部中断1的输入端）的输入端） P3.4T0 （定时器（定时器0的外部输入端）的外部

9、输入端） P3.5T1（定时器（定时器1的外部输入端）的外部输入端） P3.6WR（外部（外部RAM的的“写写”选通端）选通端） P3.7RD（外部（外部RAM的的“读读”选通端）选通端）第23页/共94页89C51存储器程序存储器ROM数据存储器RAM片内程序存储器片外程序存储器片内数据存储器片外数据存储器第24页/共94页这三个存储空间的地址是重叠的，用指令来区别这三个不同的逻辑空间：当CPU访问片内、片外ROM时，用“MOVC”指令；当访问片外RAM时，用“MOVX”指令；访问片内RAM时，用“MOV”指令。第25页/共94页第26页/共94页第27页/共94页第28页/共94页2、当

10、EA=”0”时：89C51片内ROM不起作用，CPU只能从片ROM中取指令。可以从 0000H 开始寻址。由于8031片内不带ROM ，所以使用时必须 EA=”0”。3、89C51从片内ROM和片外ROM取指的速度相同。第29页/共94页P26. 表2-2 保留的存储单元 存储单元存储单元 保留目的保留目的 0000H0002H复位后初始化引导程序复位后初始化引导程序 0003H000AH外部中断外部中断0 000BH0012H定时器定时器0溢出中断溢出中断 0013H001AH外部中断外部中断1 001BH0022H定时器定时器1溢出中断溢出中断 0023H002AH串行口中断串行口中断 0

11、02BH定时器定时器2中断（中断（89C52才有）才有）第30页/共94页放“跳转指令”第31页/共94页 中断源中断源中断服务程序入口地址中断服务程序入口地址外部中断外部中断0（INT0，即，即P3.2引脚）引脚） 0003H定时器定时器/计数器计数器0溢出溢出 000BH外部中断外部中断1（INT1，即，即P3.3引脚）引脚） 0013H定时器定时器/计数器计数器1溢出溢出 001BH 串行口串行口 0023H第32页/共94页第33页/共94页图中，单片机EA引脚接地代表何意？第34页/共94页第35页/共94页低128B第36页/共94页2. 片外片外RAM图中，89C51的引脚EA接

12、高电平（即电源+Vcc）是何含义？第37页/共94页3. 特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFR I/O接口寄存器：P0、P1、P2、P3、SBUF、TMOD、TCON、SCON 高128B访问SFR只能用直接寻址方式。第38页/共94页CYACF0RS1RS0OV_ P进位位标志位半进位标志位用户标志位工作寄存器组选择控制位奇偶校验标志位未定义溢出标志位第39页/共94页第40页/共94页nF0 (PSW.5)可由用户定义的标志位。第41页/共94页累加器在进行有符号数(-128+127)运算时即进行补码运算时有溢出（超出-128+127范围）时，OV自动置1；无溢出时OV自动清0 。在MCS-

13、51中，无符号数进行乘法运算时，若两数的乘积超过255时，OV=1，否则为0；当执行除法运算时，若除数为0时，则OV=1，否则OV为时0。（P66.）第42页/共94页例如：有符号数:+105+(+50)=+155。 69H+32H=9BH第43页/共94页A,#32H ;69H+32H的结果存入到A中SJMP $ ;原地踏步END 第44页/共94页第45页/共94页 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0050HMAIN:SETB P1.1 SETB P1.5 MOV A,#XXH ADD A,#XXH JB OV,L1 ;若OV=1，转L1 CLR P1.5 ;OV=0，0P

14、1.5,即绿LED亮 AJMP L2 L1:CLR P1.1 ;溢出， 0P1.1,即黄LED亮 L2:SJMP $ END 如：69H+32H，即真值：+150（+50）； 53H+21H，即真值：+83+（+33）； 7AH+0B2H，即真值：+122+（-78）。第46页/共94页若要将计算结果（16进制）显示出来。则需把计算值进行拆字（P95例4-3），再由7段LDE数码管显示（P241）。第47页/共94页,PSW第48页/共94页 RS1 RS0 寄存器组寄存器组片内片内RAM地址地址 0 0 第第0组组00H07H 0 1 第第1组组08H0FH 1 0 第第2组组10H17H

15、1 1 第第3组组18H1FH第49页/共94页堆栈“先进后出”原则堆栈的操作：PUSH（数据压入）；POP（数据弹出）。在使用堆栈之前，先给SP赋值，即规定堆栈的起始位置，称为“堆底”。89C51的堆栈指针SP是一个双向计数器：进栈时，SP的内容自动+1；出栈时自动 -1。第50页/共94页MOV SP，#60H第51页/共94页用户可以指定内部RAM的最高若干字节做为堆栈区。在初始化程序中，可以对堆栈指针SP写入栈底的地址，于是从SP指定的栈底直到7FH单元都是堆栈区。例如MOV SP ， # 5FH。那么，从60H7FH单元都是堆栈区。第52页/共94页独立的8位寄存器DPH和DPL来使

16、用。DPTR主要用来存放16位的地址，以便对64K片外RAM作间接寻址。第53页/共94页第54页/共94页基本时序单位：1.振荡周期：晶振的振荡周期。 2.状态周期：振荡周期2分频，也称时钟周期。3.机器周期：完成一个基本操作所需要的时间。一个机器周期包括12 个时钟周期。 4.指令周期：执行一条指令的时间。 以机器周期为单位：单周期、双周期和四周期指令。 INTEL对每一条指令都给出了它的指令周期数， MCS-51单片机的所有指令中，有一些完成得比较快，只要一个机器周期就行了，有一些完成得比较慢，得要2个机器周期，还有两条指令要4个机器周期才行。第55页/共94页第56页/共94页第57页

17、/共94页表2-9 一些寄存器的复位状态寄存器寄存器复位状态复位状态寄存器寄存器复位状态复位状态PC0000HTCON00HACC00HTL000HPSW00HTH100HSP07HTL100HDPTR0000HTH100HP0P3FFHSCON00HIPXX000000BSBUF不定不定IE0X000000BPCON0XXX0000BTMOD00H第58页/共94页第59页/共94页第60页/共94页第61页/共94页第62页/共94页如若使89C51进入“停机方式”，则要设置PD=1。指令为：MOV PCON,#0000 0010B或写成：MOV PCON,#02H第63页/共94页第64

18、页/共94页IDL0空闲工作方式；由硬件复位（即按复位键）。89C51进入空闲方式时，CPU此时得不到时钟信号，但中断、串行口、定时器等仍在时钟控制下正常运行。第65页/共94页内容被初始化，但片内RAM区的数据不变。n在停机工作方式下，Vcc可降到2V，退出掉电方式之前，Vcc必须恢复正常的工作电压值。第66页/共94页第67页/共94页第68页/共94页三态缓冲器与门多路开关第69页/共94页第70页/共94页第1步：输入时，先向锁存器“写”1。指令为：SETB P0.n 或：MOV P0，#0FFH1100T2截止第2步：引脚信号“读引脚”信号有效，缓冲器2打开第71页/共94页第72页

19、/共94页锁存器可避免上述可能发生的错误。第73页/共94页准双向口第74页/共94页P0口用作输出地址/数据总线。第75页/共94页 P0 P0引脚引脚输出地址输出地址/ /输入数据输入数据第76页/共94页第77页/共94页第78页/共94页第79页/共94页输入时：先向端口写“1”，即锁存器Q端为“1”。第80页/共94页口线口线 替代的第二功能替代的第二功能P3.0RXD（串行口输入）（串行口输入）P3.1TXD（串行口输出）（串行口输出）P3.2INT0（外部中断（外部中断0输入）输入）P3.3INT1 （外部中断（外部中断1输入）输入）P3.4T0（定时器（定时器0的外部输入）的外

20、部输入）P3.5T1 （定时器（定时器1的外部输入）的外部输入）P3.6WR（片外数据存储器（片外数据存储器“写选通控制写选通控制”输输出）出）P3.7RD （片外数据存储器（片外数据存储器“读选通控制读选通控制”输输出）出）第81页/共94页例如：P3.0作为串行口输入第82页/共94页例如：P3.1作为串行口输出第83页/共94页1. P0口 2. P1P3口P1P3口都是准双向口，作为输入用时，必须向相应的端口写“1”；P1P3口内部有上拉电阻，其每一位口线可驱动4个LS型TTL负载。第84页/共94页第85页/共94页第86页/共94页列。第87页/共94页“灌电流”称为：低电平驱动第88页/共94页“拉电流”称为：高电平驱动第89页/共94页较大的驱动能力，只能用低电平输出(低电平驱动)。P1、P3口的驱动能力有限，在低电平输出时，一般也只能提供不到2mA的“灌电流”。第90页/共94页n记住栈指令SP、堆栈的概念及堆栈操作。n记住PC、DPTR。n记住基本时序定时单位（振荡周期、状态周期、机器周期、指令周期）。n记住各特殊功能寄存器的复位值。n记住输入/输出端口的使用原则。第91页/共94页第92页/共94页第93页/共94页