单片机AT89C51简介PPT资料.ppt

单片机AT89C51简介PPT资料.ppt

《单片机AT89C51简介PPT资料.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机AT89C51简介PPT资料.ppt（83页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

,课前预习和复习检测,温故知新检测,微机中常用的进制有哪些？

各有何特点？

温故知新检测,什么是BCD码和BCD数？

BCD数的加减运算有何特点？

温故知新检测,什么是原码、反码和补码？

温故知新检测,1101101.1011B=？

H,温故知新检测,AT89C51系列单片机内部包含哪些主要功能部件？

温故知新检测,程序计数器PC的作用是什么？

温故知新检测,AT89C51的CPU主要由哪几部分组成?

温故知新检测,单片机CPU运算器的核心部件是什么？

其主要功能有哪些？

温故知新检测,AT89C51单片机内部有多少字节的RAM和FlashROM？

2.1AT89C51单片机的结构,AT89系列单片机在内部结构上基本相同，其中不同型号的单片机只不过在个别模块和功能方面有些区别。

AT89C51单片机内部硬件结构框图如图2.1所示。

它由一个8位中央处理器（CPU）、一个256B片内RAM及4KBFlashROM、21个特殊功能寄存器、4个8位并行I/O口、两个16位定时/计数器、一个串行I/O口以及中断系统等部分组成，各功能部件通过片内单一总线联成一个整体，集成在一块芯片上。

2.1AT89C51单片机的结构,图2.1AT89C51单片机内部结构框图,RAM128B,RAM地址寄存器,P3口,P1口,P2口,P0口,锁存器,锁存器,锁存器,锁存器,中断定时/计数器串行口,SP,B,ACC,暂存器1,暂存器2,PSW,指令寄存器IR,指令译码器ID,DPL,缓冲器,程序计数器PC,PC增量器,地址寄存器AR,定时与控制,4KROM,ALU,DPH,运算器,控制器,存储器,I/O接口,图2.2AT89C51单片机的内部结构示意,2.1.1中央处理器（CPU）,CPU是单片机内部的核心部件，是一个8位二进制数的中央处理单元，主要由运算器、控制器和寄存器阵列构成。

1.运算器运算器用来完成算术运算和逻辑运算功能，它是AT89C51内部处理各种信息的主要部件。

运算器主要由算术逻辑单元（ALU）、累加器（ACC）、暂存寄存器（TMP1、TMP2）和状态寄存器（PSW）组成。

1.运算器,

（1）算术逻辑单元（ALU）：

AT89C51中的ALU由加法器和一个布尔处理器组成。

（2）累加器（ACC）：

用来存放参与算术运算和逻辑运算的一个操作数或运算的结果。

（3）暂存寄存器（TMP1、TMP2）：

用来存放参与算术运算和逻辑运算的另一个操作数，它对用户不开放。

（4）状态寄存器（PSW）：

PSW是一个8位标志寄存器，用来存放ALU操作结果的有关状态。

表2.1PSW各位定义表,进位标志位CY：

表示累加器A在加减运算过程中其最高位A7有无进位或借位。

辅助进位位AC：

表示累加器A在加减运算时低4位（A3）有无向高4位（A4）进位或借位。

用户标志位F0：

是用户定义的一个状态标志位，根据需要可以用软件来使它置位或清除。

1.运算器,寄存器选择位RS1、RS0：

AT89C51共有四组，每组八个工作寄存器R0R7。

编程时用于存放数据或地址。

但每组工作寄存器在内部RAM中的物理地址不同。

RS1和RS0的四种状态组合就是用来确定四组工作寄存器的实际物理地址的。

RS1、RS0状态与工作寄存器R0R7的物理地址关系如表2.2所示。

表2.2工作寄存器组R0R7的物理地址,RS1RS0,工作寄存器组号,R0R1的物理地址,00011011,0123,00H07H08H0FH10H17H18H1FH,溢出标志位OV：

当执行算术指令时，由硬件自动置位或清零，表示累加器A的溢出状态。

奇偶标志位P：

用于指示运算结果中1的个数的奇偶性，若累加器A中1的个数为奇数，则P=1；

若1的个数为偶数，则P=0。

2.控制器,控制器是单片机内部按一定时序协调工作的控制核心，是分析和执行指令的部件。

控制器主要由程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID和定时控制逻辑电路等构成。

程序计数器PC是专门用于存放现行指令的16位地址的。

CPU就是根据PC中的地址到ROM中去读取程序指令码和数据，并送给指令寄存器IR进行分析。

2.控制器,指令寄存器IR用于存放CPU根据PC地址从ROM中读出的指令操作码。

指令译码器ID是用于分析指令操作的部件，指令操作码经译码后产生相应于某一特定操作的信号。

定时控制逻辑中定时部件用来产生脉冲序列和多种节拍脉冲。

3寄存器阵列,寄存器阵列是单片机内部的临时存储单元或固定用途单元，包括通用寄存器组和专用寄存器组。

通用寄存器组用来存放过渡性的数据和地址，提高CPU的运行速度。

专用寄存器组主要用来指示当前要执行指令的内存地址，存放特定的操作数，指示指令运行的状态等。

2.1.2存储器,AT89C51单片机内部有256个字节的RAM数据存储器和4KB的闪存程序存储器（Flash），当不够使用时，可分别扩展为64KB外部RAM存储器和64KB外部程序存储器。

它们的逻辑空间是分开的，并有各自的寻址机构和寻址方式。

这种结构的单片机称为哈佛型结构单片机。

程序存储器是可读不可写的，用于存放编好的程序和表格常数。

数据存储器是既可读也可写的，用于存放运算的中间结果，进行数据暂存及数据缓冲等。

AT89C51单片机对外部电路进行控制或交换信息都是通过I/O端口进行的。

单片机的I/O端口分为并行I/O端口和串行I/O端口，它们的结构和作用并不相同。

1并行I/O端口AT89C51有四个8位并行I/O端口，分别命名为P0口、P1口、P2口和P3口，它们都是8位准双向口，每次可以并行输入或输出8位二进制信息。

2.1.3I/O端口,AT89C51有一个全双工的可编程串行I/O端口，它利用了P3口的第二功能，即将P3.1引脚作为串行数据的发送线TXD，将P3.0引脚作为串行数据的接收线RXD。

2串行I/O端口,2.1.4定时器/计数器,AT89C51内部有两个16位可编程定时器/计数器，简称为定时器0（T0）和定时器1（T1），T0和T1分别由两个8位寄存器构成，其中T0由TH0（高8位）和TL0（低8位）构成，T1由TH1（高8位）和TL1（低8位）构成。

TH0、TL0、TH1、TL1都是SFR中的特殊功能寄存器。

T0和T1在TCON和TMOD的控制下可工作在定时器模式或计数器模式下，每种模式下又有不同的工作方式。

当定时或计数溢出时还可申请中断。

详细情况参见第6章。

2.1.5中断系统,单片机中的中断是指CPU暂停正在执行的原程序转而为中断源服务（执行中断服务程序），在执行完中断服务程序后再回到原程序继续执行。

中断系统是指能够处理上述中断过程所需要的部分电路。

AT89C51的中断系统由中断源、中断允许控制器IE、中断优先级控制器IP、定时器控制器TCON（中断标志寄存器）等构成，IE、IP、TCON均为SFR特殊功能寄存器（见表2.2）。

2.1.6内部总线,总线是用于传送信息的公共途径。

总线可分为数据总线、地址总线和控制总线。

单片机内的CPU、存储器、I/O接口等单元部件都是通过总线连接到一起的。

采用总线结构可以减少信息传输线的根数，提高系统可靠性，增强系统灵活性。

AT89C51单片机内部总线是单总线结构，即数据总线和地址总线是公用的。

2.2AT89C51单片机引脚及其功能,AT89C51有40条引脚，与其他51系列单片机引脚是兼容的。

这40条引脚可分为I/O端口线、电源线、控制线、外接晶体线四部分。

其封装形式有两种：

双列直插封装（DIP）形式和方形封装形式，如图2.2所示。

图2.2AT89C51封装和引脚分配图（a）双列直插式封装（b）方形封装,2.2AT89C51单片机引脚及其功能,AT89C51,AT89C51,1P0口P0口有八条端口线，命名为P0.0P0.7，其中P0.0为低位，P0.7为高位。

每条线的结构组成如图2.3所示。

它由一个输出锁存器，两个三态缓冲器，输出驱动电路和输出控制电路组成。

P0口是一个三态双向I/O口，它有两种不同的功能，用于不同的工作环境。

2.2.1I/O端口功能,图2.3P0口位结构图,1P0口,P1口有八条端口线，命名为P1.0P1.7，每条线的结构组成如图2.4所示。

P1口是一个准双向口，只作普通的I/O口使用，其功能与P0口的第一功能相同。

作输出口使用时，由于其内部有上拉电阻，所以不需外接上拉电阻；

作输入口使用时，必须先向锁存器写入“1”，使场效应管T截止，然后才能读取数据。

2.P1口,图2.4P1口位结构图,2.P1口,P2口有八条端口线，命名为P2.0P2.7，每条线的结构如图2.5所示。

P2口也是一个准双向口，它有两种使用功能：

一种是当系统不扩展外部存储器时，作普通I/O口使用，其功能和原理与P0口第一功能相同，只是作为输出口时不需外接上拉电阻；

另一种是当系统外扩存储器时，P2口作系统扩展的地址总线口使用，输出高8位的地址A7A15，与P0口第二功能输出的低8位地址相配合，共同访问外部程序或数据存储器（64KB），但它只确定地址并不能像P0口那样还可以传送存储器的读写数据。

3.P2口,图2.5P2口位结构图,3.P2口,P3口有八条端口线，命名为P3.0P3.7，每条线的结构如图2.6所示。

P3口是一个多用途的准双向口。

第一功能是作普通I/O口使用，其功能和原理与P1口相同。

第二功能是作控制和特殊功能口使用，这时八条端口线所定义的功能各不相同，如表2.3所示。

4.P3口,图2.6P3口位结构图,4.P3口,表2.3P3口各位的第二功能,在单片机中，口是一个集数据输入缓冲、数据输出驱动及锁存等多项功能于一体的I/O电路。

AT89C51的4个口在电路结构上基本相同，P0P3口都可作为普通I/O口来使用。

但又各具特点，因此在功能和使用上各口之间有一定的差异。

各口用作输入时，均须先写入“1”；

P0口用作输出时，应外接上拉电阻。

5I/O口的读写,

（1）VCC：

+5V电源线。

（2）VSS：

接地线。

2.2.2电源线,2.2.3外接晶体引脚

（1）XTAL1：

片内振荡器反相放大器的输入端和内部时钟工作的输入端。

采用内部振荡器时，它接外部石英晶体和微调电容的一个引脚。

（2）XTAL2：

片内振荡器反相放大器的输出端，接外部石英晶体和微调电容的另一端。

采用外部振荡器时，该引脚悬空。

AT89C51单片机的控制线有如下几种：

（1）RST：

复位输入端，高电平有效。

（2）ALE/：

地址锁存允许/编程线。

（3）：

外部程序存储器的读选通线。

（4）/VPP：

片外ROM允许访问端/编程电源端。

2.2.4控制线,2.3AT89C51存储器,AT89C51单片机存储器结构采用哈佛型结构，即将程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）分开，它们有各自独立的存储空间、寻址机构和寻址方式。

其典型结构如图2.7所示。

图2