411-单片机原理及应用 课程讲义第一章：单片机的硬件结构与工作原理.ppt

本章内容 1.0 单片机的基本结构 1.1 存储器 1.2 定时器/计数器 1.3 中断系统 1.4 输入/输出端口 1.5 时钟电路与复位电路 1.6 引脚功能 1.7 单片机最小系统 MCS-51单片机的基本结构（另一画法） 一、组成说明 （1）一个8位微处理器CPU。 （2）数据存储器RAM和特殊功能寄存器SFR。 （3）内部程序存储器ROM。 （4）两个定时/计数器，用以对外部事件进行计数，也可用作定时器。 （5）四个8位可编程的I/O（输入/输出）并行端口，每个端口既可做输入，也可做输出。 （6）一个串行端口，用于数据的串行通信。 （7）中断控制系统。 （8）内部时钟电路。 二、MCS-51单片机硬件结构特点 1．内部程序存储器（ROM）和内部数据存储器（RAM）容量（如序中表所示）。 2．输入/输出（I/O）端口 3．外部程序存储器和外部数据存储器寻址空间 4．中断与堆栈 5．定时/计数器与寄存器区 6．指令系统 1.1 存储器 1.1.1 内部数据存储器 1.1.2 特殊功能存储器 1.1.3 程序存储器 1.1.4 外部数据存储器 1.1.5 存储器的数据操作 1.1.1 内部数据存储器 片内数据存储器结构如图1-1-1（a）所示；其具体位地址单元如表1-1-1所示；专用寄存器的地址映像如表1-1-3所示。 1．累加器 累加器是一个最常用的专用寄存器，其自身带有全零标志Z，若A=0则Z=1；若A≠0则Z＝0。该标志常用作程序分支的判断条件。 2．寄存器 （1）PSW：程序状态字寄存器。定义格式如右上边。其中，CY：进借位标志；AC：辅助进借位标志； F0：用户标志； RS1、RS0：工作寄存器组选择（如表1-1-2所示）。 （2）SP：堆栈指针。 （3）DPTR：数据地址指针寄存器。 1.1.3 程序存储器 程序存储器的结构：如图1-1-1（c）所示，包括片内和片外程序存储器两个部分。其主要用来存放编好的用户程序和表格常数，它以16位的程序计数器PC作为地址指针，故寻址空间为64KB。 6 个特殊单元地址：8031 最多可外扩 64 KB程序存储器, 其中 6 个单元地址具有特殊用途, 是保留给系统使用的。0000H是系统的启动地址, 一般在该单元中存放一条绝对跳转指令。0003H、000BH、 00013H、001BH和 0023H对应 5 种中断源的中断服务入口地址。 1.1.4 外部数据存储器 外部数据存储器又称外部RAM，当片内RAM不能满足数量上的要求时，可通过总线端口和其他I/O口扩展外部数据RAM，其最大容量可达64K字节，其结构如图1-1-1（b）所示。 在片外数据存储器中，数据区和扩展的I/O口是统一编址的，使用的指令也完全相同，因此，用户在应用系统设计时，必须合理地进行外部RAM和I/O端口的地址分配，并保证译码的唯一性。 1.1.5 存储器的数据操作 8031存储器的特点及数据操作 1.2 定时/计数器结构特点及控制 1.2.1 定时/计数器结构 1.2.2 定时/计数器工作方式 1.2.3 定时/计数器控制寄存器 1.2.4 定时/计数器常数的计算 1.2.1 定时/计数器结构 定时/计数器：简称定时器，8031单片机有2个16位的定时/计数器：定时器0（T0）和定时器1（T1）。它们都有定时器或事件计数的功能， 作用：产生各种时标间隔，记录外部事件的数量等。（可用于定时控制、延时、对外部事件计数和检测等场合。） 构成：T0由2个特殊功能寄存器TH0和TL0构成，T1则由TH1和TL1构成。作计数器时，通过引脚T0（P3.4）和T1（P3.5）对外部脉冲信号计数，当输入脉冲信号从1到0的负跳变时，计数器就自动加1。计数的最高频率一般为振荡频率的1/24。 1.2.2 定时/计数器工作方式 工作模式：每个定时/计数器还有4种工作模式，也就是每个定时器可构成4种电路结构模式。 在模式0、1和2，T0和T1的工作模式相同 在模式3，两个定时器的模式不同。 下面以T1为例，分述各种工作模式的特点和用法。 1．模式0 2．模式1 3．模式2 4．模式3 1.2.3 定时/计数器控制寄存器 定时器共有2个控制寄存器TMOD和TCON，由软件写入TMOD和TCON 两个8位寄存器，设置各个定时器的操作模式和控制功能。 1．工作模式控制寄存器—TMOD（89H） 2．定时器控制寄存器—TCON（88H） 1.2.4 定时/计数器常数的计算 1．计数/定时初值的计算 2. [例]： T0运行于计数器状态，工作于方式1（16位方式），要求外部引脚出现3个脉冲后，TH0,TL0全回零（以便申请中断），求计数初值C。 解：C= 2n -计数