单片机最小系统.ppt
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1、1-1 单片机最小系统,让单片机动起来!,项目引入,一辆汽车中有上百个单片机控制系统保证着汽车的正常运行。尾灯系统就是一个最典型、最简单的例子,课堂任务:,单片机控制8个发光二极管点亮,跟我想,1、单片机“动起来”的基本条件有哪些?2、如何制作一个单片机最小系统?3、怎样用LED灯检测单片机的输出电平?,跟我学,第2章 AT89C51单片机结构和原理,2.1 AT89C51单片机的结构 2.2 AT89C51单片机引脚及其功能2.3 AT89C51最小系统 习题与思考题,2.1 AT89C51单片机的结构,AT89系列单片机在结构上基本相同,只是在个别模块和功能上有些区别。AT89C51单片机
2、的内部结构框图包含了作为微型计算机所必需的基本功能部件,各功能部件通过片内单一总线连成一个整体,集成在一块芯片上。,AT89C51内部结构框图,AT89C51内部结构,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)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(图
3、中未具体画出)。(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2-1 PSW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。,寄存器选择位RS1、RS0:AT89C51
4、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,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P
5、C、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。,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
6、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64 KB外部RAM存储器和64 KB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。,2.1.3 I/O端口 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
7、/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串行I/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。,2.1.4 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
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