(完整版)单片机的基本组成

单片机的基本组成

在讲单片机的组成之前我们先来说一下大家都熟知的计算机

一、计算机的经典结构

在设计计算机时匈牙利籍数学家冯.诺依曼提出的“程序存储”和“二进制运算”的思想。

1、二进制运算决定了计算机的硬件结构。

二进制运算包括二进制算术运算和逻辑运算（逻辑运算的基础是逻辑代数，又称布尔代数）。逻辑量只表示两种不同的状态，可以对应电子线路中的电阻高低、二极管、三极管的通断等。因此，二进制运算决定了计算机可以由电子元器件，特别是集成电路组成。

2、程序存储决定了软件控制硬件工作。因此，计算机的基本结构包括硬件和软件两部分。计算机的工作原理：由输入设备将软件送入存储器，然后由控制器逐条取出存储器中的控制软件，并运行，再将运行结果送到输出设备。

3、计算机的经典结构

根据以上思路，计算机由运算器、控制器、存储器和输入设备、输出设备组成。

图1.1.1 计算机经典结构图

对经典结构中各部分有机组合，就构成了微型计算机。由于各部分的具体电路（元器件及元器件的组合方式）不同，又形成了各种应用形态。

二、微型计算机（Microcomputer）组成及应用形态

1、微型计算机组成

将经典结构中的运算器、控制器组合在一起，再增加一些寄存器等，集成为一个芯片，这个芯片称为微处理器（Microcontroller），即CPU(Center Processing Unit )。这样微型计算机就由CPU、存储器、输入/输出（I/O）接口组成。再配以输入/输出（I/O）设备和软件，就构成了微型计算机应用系统，简称微型计算机。

图1.1.2 微型计算机系统结构图

2、应用形态

（1）系统机（多版机）

微处理器CPU、存储器、I/O端口电路和总线接口等组装在一块主板上，再通过系统总线和外设适配卡连接键盘、显示器、打印机等，再配上系统软件就构成了一个完整的计算机系统。

图1.1.3 微型计算机结构图

这就是办公室、家庭使用的PC机的典型形态。由于较大的存储容量（存储器、硬盘、软盘、光盘等），输入、输出设备齐全，而且软件丰富（系统软件和应用软件），能够进行海量计算和应用系统开发。

(2)单板机

将CPU、存储器、I/O接口芯片和简单的I/O设备等装配在一块线路板上，再配上监控程序（固化在ROM中）就构成了单板机。

图1.1.4 单板机结构图

实验开发系统就是单板机的典型形态：由于有硬件和软件，能独立运行，但I/O设备简单，特别是软件资源少（只有监控程序），不能应用于海量计算和大型应用程序的开发，主要用于计算机原理教学和简单的测试（调试）系统。

三单片机

将CPU、存储器、I/O接口电路集成到一块芯片上，这个芯片称为单片机。

图1.1.5 单片机结构图

单片机作为一片集成了微型计算机基本部件的集成电路芯片，与通用计算机相比，自身不带软件，不能独立运行；存储容量小，没有输入、输出设备，不能将系统软件和应用软件存储到自身的存储器中并加以运行，它自身没有开发功能。所以，必须借助开发机（一种特殊的计算机系统）来完成开发任务。即相应的软、硬件设计和调试以及将调试好的程序固化到自身的存储器中。

完成单片机的硬件和软件设计、调试，把软件固化（下载）到单片机应用系统中，是《单片机原理与应用》课程的主要学习任务，也是检查这门课程学习效果的基本标准。

1、单片机开发系统和单片机应用系统开发

单片机开发系统又称为开发机或仿真机。

单片机的实质仍然是计算机，其工作的基本条件就是软件配合硬件才能正常工作。但单片机自身没有开发能力。即不能用自身系统检查硬件故障和软件错误；也不能用自身的系统将软件程序写入自己的存储器中。在设计计算机应用系统时，完成软件、硬件设计后，必须使用开发系统（其它设备）完成软件、硬件的测试和程序写入。完成这一目标的过程，称为单片机应用系统的开发。完成开发的设备，称开发系统（仿真器）

2、单片机应用系统开发方式

（1）、仿真：利用开发机的资源（CPU、存储器、I/O设备等）来模拟欲开发的单片机应用系统（即目标机）的CPU、存储器和I/O操作，并跟踪目标机的运行情况。然后再将调试好的程序固化到目标机中。即把开发机上的单片机出借给目标机，因为开发机本身具有开发能力，通过开发机调试目标机，调试完成后，再把程序固化到目标机，目标机就可以独立运行了。

1）、独立型仿真机开发

独立型仿真器采用与单片机应用系统相同类型的单片机做成单板机形式，板上配有LED显示器和简单键盘，，可以进行源程序的编辑、汇编、运行调试。

2）利用非独立型仿真器开发

独立式仿真器还配有串行按口，能与普通微机系统连接，利用普通微机系统配备的组合软件进行源程序的编辑、汇编和联机仿真器，用仿真器进行程序固化。

（2）在系统与在应用仿真

将单片机先安装到印制线路板上，然后通过PC机将程序下载到目标系统，实现在系统和在应用编程功能。具有这种功能的单片机内部必须具有EPROM或FLAS侦测逻辑电路，调试器和烧写器。如：SST公司的SST89E54，89E58；MICROCHIP公司PIC16F87X；ATMEL公司的A T89S5X等单片机芯片均有此功能。

3）MCS—51是美国INTEL公司生产的一个高档8位单片机系统的总称。属于这一系列，即以51为核心的单片机芯片主要有：8031/8051，8751；8032/8052；80C51/87C51/80C31；还有ATMEL公司的AT89S51，AT89S51等品种，它们的工作原理和内部构架相同，引脚和指令系统相互兼容，主要在内部功能单元数量，存储器类型和容量以及应用上有些区别。一、单片机内部结构

从功能上划分，MCS－51内部结构可以分为5个部分：CPU、存储器、I/O端口、定时/计时器、中断系统。

概述：

MCS－51结构图

1、CPU结构

8051内部CPU是一个字长为8位的中央处理单元（center processing unit）它对数据的处理是按资字节为单位的。

CPU包括三部分：运算器、控制器和专用寄存器。

(1)运算器：由一个算术逻辑单元ALL、一个布尔处理器和两个8位暂存器组成。能给

实现数据的四则运算（加、减、乘、除），逻辑运算（与、或、非、异或等），数据

传递，移位，判断，程序转移等功能。

(2)控制器：由指令寄存器IR，指令译码器ID，定时及控制逻辑电路等组成。

指令寄存器IR保存当前正在执行的一条指令。指令的内容含指令操作码和地址码。

操作码送往指令译码器ID，经译码后形成相应的微操作信号，地址码送往操作数地

址形成电路，以形成实际的操作数地址。定时与控制部件完成取指令、执行指令、

存取操作数和运算结果，向其它部件发出各种控制信号，协调各部件的工作。（3）专用寄存器：主要用来指示当前要执行指令的内存地址，存放操作数和指示指令执

行后的状态。包括程序计数器PC、累加器A、程序状态字PSW寄存器，堆栈指示器SP。数据指针DPTR寄存器和通用寄存器B。

1）程序计数器PC（program counter）

a)定义：程序计数器PC是一个二进制16位的程序地址寄存器，是由16个触发器构成

的计数器。寻址范围216＝64K。是MCS-51单片机中唯一一个16位寄存器。

b）功能：用来存放将要执行指令的内存地址，CPU既可以对它并行存取，又可自动加“1”。

迄今为止，世界上的所有电子计算机仍然是冯.诺依曼式的。这就是说，计算机的程序是以二进制形式存放在内存储器中，CPU的任务是自动逐条执行已放入内存中的指令，以完成某项任务。为了确保CPU能自动连续执行程序，芯片设计师专门在CPU中集成了一个程序计数器PC，在程序执行前用来存放程序在内存中的起始地址。

CPU根据PC中的地址就可以到内存中取出第一条指令的第一个字节，PC随后加“1”，自动指向第一条指令的第二个字节；CPU再根据PC就可以取出第一个指令的第二个字节；PC再次自动加“1”指向第一个指令的下一个字节或第二条指令的第一个字节。

以此类推。这样，CPU在执行完第一条指令时，PC实际上已得到了第二条指令的起始地址。因此，人们只要在程序执行前预先把要执行的程序的指令码按照顺序放到程序存储器中，并把要执行的程序的起始地址放入程序计数器PC，CPU就能让程序自动执行。PC的自动加“1”功能确保了存储器中程序的连续执行。

在单片机设计中，在电路结构上设计成单片机复位时PC＝0000h，故，程序的首起始地址通常0000h开始。

2）累加器（accumulator）

a)定义：累加器A又记作ACC，是一个具有特殊用途的二进制8位寄存器。

b)功能：专门用来存放操作数和运算结果。

操作码字段用于指示机器执行何种操作。第一操作数用于指示两个操作数中第一个操作数在内存中的地址；第二操作数可以使机器找到参加运算的第二个操作数；结果操作数用于存放操作结果。下一条指令地址，指示机器按此地址取出下一条要执行指令的指令码。这种指令格式的特点是层次、概念清楚，逻辑关系简单明了。缺点是指令码太长，严重影响了指令的执行速度。

MCS-51单片机采用了地址压缩技术，把四字段地址压缩到一个，故称单地址指令格式。

其中“操作数”相当与四地址中的“第一操作数”。“第二操作数”和“结果操作数”

合二为一，由累加器A充任。物理地址为E0H，且在操作码中隐含。在助记符中写有A等，只是为了便于理解，它的二进制代码是隐含在操作码中的。“下一条指令地址由程序计数器PC充当。PC自动加“1”，就能使MCS-51连续按顺序执行程序。

因此在指令执行前，用户通常必须要安排一条传送指令，预先把第二操作数传送到累加器A。

3)通用寄存器B（General Purpose Register）

a)定义：通用寄存器B也是一个8位二进制的寄存器，是专门为乘法和除法设置的寄存器，但也是可以作为普通寄存器使用。

b)功能：在做乘法和除法之前，用来存放乘数和除数，在乘法和除法完成后，用来存放

积的高八位和除法的余数。

4）程序状态字PSW(program status word)

a)定义：程序状态字PSW也是八位二进制寄存器

b)功能：用来存放指令执行后的状态（程序设计中，可以根据状态来控制程序执行）。PSW

中有的位的值（状态），通常是在执行指令的过程中由硬件电路自动形成的，如：CY,AC,OV,P位，有的也可以根据需要采用位送指令加以改变，如：FO,RSI,RSO位。各位的定义如下：

其中：

CY(carry)：进位标志位，用于表示加减运算过程中最高位（累加器A7）有无进位或借位。有进位或借位CY=1,否则CY=0。

AC(auxiliary carry)：辅助进位标志位，用于表示加减运算中累加器低四位（A3）有无向高四位(A4)进位或借位，有：AC=1,无：AC=0。

F0（FLAG ZERO）：用户标志位。它是用户根据需要通过传送指令确定的，用于决定用户程序的流向。

RS1,RS0：寄存器组选择位，即它控制（选择）了当前使用的寄存器组，也就是它确定了当前使用寄存器组的物理地址。

在MCS-51的片内存储器中，有32个8位寄存器，但这32位寄存器只给出了8个寄存器的地址。R0-----R7(通常用R n表示)。为了用这8个地址表示32个寄存器（存储空间），只能将这32个寄存器进行分组，即分成4组。这样，用R0-----R7，即R n就可以表示这4组中的任意一组中的一个寄存器（均是8位的）。也就是说通过分组后，从逻辑上能用R n把它们区分开来。如R0-代表（第0组的）第一个寄存器，则R5就表示（第0组的）第六个寄存器。故将R n称为这32个工作寄存器的逻辑地址。“逻辑”概念的实质就是各组之间相互区分与屏蔽，达到方便保护其中数据的目的。但是，用R n只能区分某一组中的8个寄存器，具体使用了哪一组，还要其他条件，即RS1 RS0。既然共有四组，可用22表达。故可以通过改变RS1 和RS0的值决定哪一组的R0-----R7。这对我们进行程序设计是非常有利的。

OV（overflow）溢出标志位：提示运算结果是否发生了溢出，即累加器A中运算结果是否超出了其能表示的数的范围，即－128——＋127，由机器执行过程中自动形成。溢出OV=1,否则OV=0。人们可以根据OV的状态判断结果是否正确。

计算公式为：OV＝CP CS＝CP*CS＋CP*CS

其中CP为最高进位位，CS是次高进位位。

P(Pority):奇偶标志位。用于指示运算结果中“1”的个数的奇偶行。机器执行中自动形成。

若“1”的个数为奇数，则P=1 ，为偶，P=0。

5）堆栈指针SP(STACK POINTER)

a)定义：SP是一个8位寄存器，能自动加“1”或减“1”

b)功能：专门用来寄放堆栈的栈顶地址。

MCS－51中，在片内RAM中设置了一个特殊的存储区。CPU对这个区域的数据存取时必须按照“先进后出”或“后进先出”的原则进行。这样的特殊存储区域称为堆栈。为了实现对堆栈中数据的操作，芯片设计者在CPU中设计了一个堆栈指示器SP,存放堆栈元顶地址。SP具有自动加“1”或减“1”功能，使得SP中的数据始终是栈顶地址。

CPU根据SP中的地址对堆栈中的数据进行存取。在SP中地址的变化方向上，MCS-51采用的是上推堆栈的设计方案，即数据入栈时SP中地址增长，故当堆栈中没有数据时，栈顶与栈底地址必定重合。

8051的片内共有128B的RAM存储单位，地址范围为00H～FFH，原则上，这个区域中的任何子域都可以作为堆栈区。实际应用中，常使用30H-7FH中的部分空间作为堆栈区。堆栈在片内RAM中的具体物理位置，由堆底决定。可以用下列指令定义：mov sp,#data

这样就定义了从data+1～7FH为堆栈区

6）数据指针DPTR(DA TA POINTER)

a)定义：DPTR是一个16位寄存器，由两个8位寄存器DPH和DPL拼接而成。

b)功能：用来存放片内ROM的地址，也可用来存放片内外RAM和ROM的地址。

2、存储器

MCS-51的存储器不仅有ROM和RAM之分，而且有片内和片外之分。MCS-51片内存储器集成在芯片内部，是MCS-51的一个组成部分；片外存储器是外按的专用存储器芯片。MCS-51只提供地址和控制命令，需要通过印刷电路板上三总线才能联机工作。

在物理上设有4个存储空间

片内程序存储器

程序存储空间ROM

片外程序存储器

片内数据存储器

数据存储空间RAM

片外数据存储器

MCS-51对这些空间的存取（访问）是通过不同的控制信号和不同的指令进行的。故这4个物理空间在逻辑上，又可以划分为3个逻辑空间，即：

片内，片外统一编址的64KROM

片内128B数据存储空间，＋SFR

片外，64K数据存储空间

MCS-51存储器的地址分配是教材P24,图2.12和图2.13

片内RAM：80C51片内RAM共有128B存储单元，分为工作寄存器区（00H—1FH ）,位寻地址（20H—2FH）和通用寄存器区（30H—7FH）。

工作寄存器用R n(R0-R7)进行逻辑区分，再配合RS1,RS0

位寻地址（P27表2.3）的16个单元具有双重功能，它们既可以进行字节存取，又可以进行位存取。进行位存取时，位地址的表示方法有两种，一种就是直接分配给每一位一个特定的地址（16×8＝128位）故其地址范围为00H—7FH,见P27表2.3；另一种方法是采用字节地址和位数相结合的方法表示某一位地址，如09H这个位可以表示成21H.1。

在MCS-51单片机中，还设置21个特殊功能寄存器(SFR)。特殊功能寄存器（SPECIAL

FUNETIN REGIDTER ）是MCS-51的各功能部件的状态及控制寄存器。SFR 综合的，实际的反映了整个单片机的基本系统内部的工作状态及工作方式。它们与片内RAM 统一编址，它们离散地分布在80H-FFH 的地址空间中，字节地址能被8整除的（即十六进制的地址码尾数为0或8的）单元 可以进行字节寻址或位寻址。

访问SFR 只允许用直接寻址方式，而且地址的表示方法也只能用符号地址或物理地址（即要用寄存器的名称符号，而不是寄存器号。如累加器的名称符号为ACC,它的寄存器号为A ）。P 28表2.4。

3、 I/O 端口

I/O 端口，也称为I/O 接口或I/O 通路

功能：是MCS-51与外部实现控制和交换的通道，分为并行端口和串行端口。

（1）并行I/O 端口

80C51有4个I/O 端口，分别为P 0—P 3,它们都有双向功能 每个端口都有一个

8位数据输出锁存器和一个8位的数据输入缓冲器。4个锁存器与端口名称相同，皆为SFR 中的一个。由于4个端口的结构不同，它们的功能和作用也不同，通常P 0口作为低8位地址输出口，同时又可以用作数据输入/输出口，故其后一般跟一个地址锁存器对低位地址锁存。P 2口作为高8位地址输出口，还可以用作译码控制信号。P 1口常用作通用I/O 口，为CPU 传送用户数据。P 3口除作为通用I/O 端口外，还具有第二功能。P 29表2－5

当4个口作为通用的I/O 口是，共有三种操作方式，其含义为：

写端口：即写到端口，就是把CPU 中的A 或其它寄存器中的数据传送到端口锁存

器中，然后由端口自动输出到引脚线上。

读端口：即读出端口，就是把端口锁存器中的数据输送到累加器A 中。

读引脚：即读出引脚，就是把引脚上的外部数据输送到内部。

读引脚时一定要先关断端口，即先将端口锁存器置位，这样锁存器的输

出使驱动器T 3截止，引脚上的信号就可以通过三态缓冲器输入到内部总

线上。故读引脚时，必须同时有两条指令：ORL P1,#0FFH

MOV A,P1

（2）串行I/O 端口

80C51是具有一个全双工可编程串行I/O 端口。故可以由TXD 串行发出，又

可以由RXD 串行接收。它们都利用了P3口的第二功能：RXD （P3.0）,TXD(P3.1)。 注：串行通信的三种方式：

1）、单工方式：数据只能向一个方向传输。

2）、半双工方式：允许数据向两个方向传输，但不能同时传输，只能交替进

行。因此，可以利用一条传输线进行两个反方向的数据传送。

3） 、全双向传

输，因此，需要两条独立的数据通道分别传送两个相反方向数据。

4、定时/计数器：

80C51中有2个16位的定时/计数器T0,T1，它们有定时和计数两种模式。具体内容在以后章节中专门讨论。

5、中断系统

80C51可以处理5个中断源发出的中断请求，其中2个外部中断请求INT0,INT1，2个内部定时/计数器中断请求T0，T1，一个内部串行口中断请求。具体内容在以后章节中专门讨论。

AT89C51单片机的基本结构和工作原理

AT89C51单片机的主要工作特性： ·内含4KB的FLASH存储器，擦写次数1000次； ·内含28字节的RAM； ·具有32根可编程I/O线； ·具有2个16位可编程定时器； ·具有6个中断源、5个中断矢量、2级优先权的中断结构； ·具有1个全双工的可编程串行通信接口； ·具有一个数据指针DPTR; ·两种低功耗工作模式，即空闲模式和掉电模式； ·具有可编程的3级程序锁定定位； AT89C51的工作电源电压为5（1±0.2）V且典型值为5V,最高工作频率为24MHz. AT89C51各部分的组成及功能： 1.单片机的中央处理器（CPU）是单片机的核心，完成运算和操作控制，主要包括运算器和控制器两部分。

（1）运算器 运算器主要用来实现算术、逻辑运算和位操作。其中包括算术和逻辑运算单元ALU、累加器ACC、B寄存器、程序状态字PSW和两个暂存器等。 ALU是运算电路的核心，实质上是一个全加器，完成基本的算术和逻辑运算。算术运算包括加、减、乘、除、增量、减量、BCD码运算；逻辑运算包括“与”、“或”、“异或”、左移位、右移位和半字节交换，以及位操作中的位置位、位复位等。 暂存器1和暂存器2是ALU的两个输入，用于暂存参与运算的数据。ALU的输出也是两个：一个是累加器，数据经运算后，其结果又通过内部总线返回到累加器；另一个是程序状态字PSW，用于存储运算和操作结果的状态。 累加器是CPU使用最频繁的一个寄存器。ACC既是ALU处理数据的来源，又是ALU运算结果的存放单元。单片机与片外RAM或I/O扩展口进行数据交换必须通过ACC来进行。 B寄存器在乘法和除法指令中作为ALU的输入之一，另一个输入来自ACC。运算结果存于AB寄存器中。 （2）控制器 控制器是识别指令并根据指令性质协调计算机内各组成单元进行工作的部件，主要包括程序计数器PC、PC增量器、指令寄存器、指令译码器、定时及控制逻辑电路等，其功能是控制指令的读入、译码和执行，并对指令执行过程进行定时和逻辑控制。AT89C51单片机中，PC是一个16位的计数器，可对64KB程序存储器进行寻址。复位时PC的内容是0000H. (3)存储器 单片机内部的存储器分为程序存储器和数据存储器。AT89C51单片机的程序存储器采用4KB的快速擦写存储器Flash Memory,编程和擦除完全是电器实现。 （4）外围接口电路 AT89C51单片机的外围接口电路主要包括：4个可编程并行I/O口,1个可编程串行口，2个16位的可编程定时器以及中断系统等。 AT89C51的工作原理： 1.引脚排列及功能 AT89C51的封装形式有PDIP,TQFP,PLCC等，现以PDIP为例。 （1）I/O口线 ·P0口 8位、漏极开路的双向I/O口。 当使用片外存储器及外扩I/O口时，P0口作为低字节地址/数据复用线。在编程时，P0口可用于接收指令代码字节；程序校验时，可输出指令字节。P0口也可做通用I/O口使用，但需加上拉电阻。作为普通输入时，应输出锁存器配置1。P0口可驱动8个TTL负载。 ·P1口 8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。 P1口是为用户准备的I/O双向口。在编程和校验时，可用作输入低8位地址。用作输入时，应先将输出锁存器置1。P1口可驱动4个TTL负载。 ·P2 8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。 当使用外存储器或外扩I/O口时，P2口输出高8位地址。在编程和校验时，P2口接收高字节地址和某些控制信号。 ·P3 8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。 P3口可作为普通I/O口。用作输入时，应先将输出锁存器置1。在编程/校验时，P3口接收某些控制信号。它可驱动4个TTL负载。 （2）控制信号线

单片机最小系统原理图

单片机最小系统 单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的 系统. 对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路. 下面给出一个51单片机的最小系统电路图. 说明

复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合"电容电压不能突变"的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位.一般教科书推荐C 取10u,R取8.2K.当然也有其他取法的,原则就是要让R C组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平.至于如何具体定量计算,可以参考电路分析相关书籍. 晶振电路:典型的晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的uS级时歇,方便定时操作) 单片机:一片AT89S51/52或其他51系列兼容单片机 特别注意:对于31脚(EA/Vpp),当接高电平时,单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行;当接低电平时,复位后直接从外部ROM的0000H开始执行.这一点是初学者容易忽略的. 复位电路： 一、复位电路的用途 单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。单片机也一样，当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。 单片机复位电路如下图：

二、复位电路的工作原理 在书本上有介绍，51单片机要复位只需要在第9引脚接个高电平持续2US就可以实现，那这个过程是如何实现的呢？ 在单片机系统中，系统上电启动的时候复位一次，当按键按下的时候系统再次复位，如果释放后再按下，系统还会复位。所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。 开机的时候为什么为复位 在电路图中，电容的的大小是10uF，电阻的大小是10k。所以根据公式，可以算出电容充

单片机系统的设计

单片机系统的设计 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

第4章 单片机系统的设计 引言 用V/F 变换器作A/D 转换时，通常由一些硬件电路如振荡器、二分频器、计数器和门电路组成，而由计数器计得的计数值即A/D 转换结果再通过接口电路送入微计算机进行处理，较为复杂和不便，或者采用F/BCD 变换电路将V/F 变换器输出的频率信号变为BCD 码再通过接口电路送入微计算机，也较为复杂，而且还要对BCD 码进行变换。这些方法成本都较高。 本设计介绍一种以单片机直接与V/F 变换器接口进行A/D 转换的方法，不须额外的硬件电路，完全利用单片机内部的硬件资源，简单方便，成本最低，大大地提高了V/F 变换器作为A/D 转换电路的可行性。 当前，单片机特别是Intel 公司的MCS-51系列单片机已在智能仪器仪表和过程控制等方面得到广泛应用，大有取代Z80之势，因此A/D 转换电路与单片机的接口方法也是人们所关注的。下面将主要介绍MCS-51系列的单片机8031为主控器件的硬件电路。 主控器Intel 8031简介 P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P3.0P3.1P3.2P3.3 P3.4P3.5P3.6P3.7XTAL 1 XTAL 2 V SS RST/VPD RXD TXD T0 T10INT P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7 P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0 1INT WR RD EA /V P P ALE V CC PSEN 4039383736353433323130292827262524232221 2019181716151413121110 987654321 8031P1.0 图4-1 8031引脚图 8031 cite-feet figure

51单片机的结构及其组成

51单片机的结构及其组成 在前面的五节课当中，我们讲述的都是一些基础概念的知识，从这节开始，我们就正式的切入到我们所在学习的对象--51单片机。 学习单片机的内部结构之前，我们先了解下我们现在正在使用的计算机的几大组成部份： 计算机的五个组成部份： 运算器：用于实现算术和逻辑运算。计算机的运算和处理都在这里进行； 控制器：是计算机的控制指挥部件，使计算机各部份能自动协调的工作； 存储器：用于存放程序和数据；（又分为内存储器和外存储器，内存储器就如我们电脑的硬盘，外存储器就如我们的U盘） 输入设备：用于将程序和数据输入到计算机（例如我们电脑的键盘、扫描仪）； 输出设备：输出设备用于把计算机数据计算或加工的结果以用户需要的形式显示或保存（例如我们的打印机）。 注： 1、通常把运算器和控制器合在一起称为中央处理器（Central Processing Unit）,简称CPU。 2、通常把外存储器、输入设备和输出设备合在一起称之为计算机的外部设备。 上面讲的是我们的个人办公计算机，那么51单片机的内部又有些什么部件组成呢？ 1、中央处理单元（8位） 数据处理、测试位，置位，复位位操作 2、只读存储器（4KB或8KB） 永久性存储应用程序，掩模ROM、EPROM、EEPROM 3、随机存取内存（128B、128B SFR） 在程序运行时存储工作变量和资料 4、并行输入/输出口（I / O）（32条） 作系统总线、扩展外存、I / O接口芯片 5、串行输入/输出口（2条） 串行通信、扩展I / O接口芯片 6、定时/计数器（16位、加1计数） 计满溢出、中断标志置位、向CPU提出中断请求，与CPU之间独立工作 7、时钟电路 内振、外振。

单片机复习-单片机的基本概念

一、单片机的基本概念 1.51单片机的组成：P3 CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、基本输入/输出接口电路（并行I/O口）、定时器/计数器，全双工串行口，中断系统，时钟电路。 2. 51单片机是几位机它识别的是几进制数据P34 中央处理器（CPU）是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码。 3. 51单片机的引脚及定义。P42-43 主电源引脚2根：VCC（Pin40）：电源输入，接直流5V电源； GND（Pin40）：电源地。 外接晶振引脚2根：XTAL1:片内振荡电路输入端； XTAL2:片内振荡电路输出端。 ) 控制引脚4根：RST：复位引脚，引脚上出现2个机器周期的高电平将使单片机复位； RSEN:外部存储器读选通信号。 ALE/PROG：地址锁存允许信号。 EA/VPP : 程序存储器的内外部选通脚。 可编程输入/输出引脚32根： P0口：P0口为双向8位三态I/O口，名称为~,每个口可独立控制，无上拉电阻，为高阻状态，不能正常输出高/低电平，使用时务必外加上拉电阻，一般接入10KΩP1口：准双向8位I/O口，内部带上拉电阻，这种就扣输出没高阻态，输入不能锁存P2口：准双向8位I/O口，内部带上拉电阻 P3口：准双向8位I/O口，内部带上拉电阻。第一功能使用时当作普通I/O口与P1 口相似，第二功能时，各引脚定义如下： ①RXD 串行输入口 · ②TXD 串行输出口 ③INTO外部中断0输入 INT外部中断1输入 ④1 ⑤T0 定时器0外部输入 ⑥T1 定时器1外部输入 ⑦WR外部数据存储器写选同 ⑧RD外部数据存储器读选同 4. 51单片机内部RAM和ROM的作用。P35 数据存储器RAM：MCS-51单片机内部共有256个8位数据存储单元，高128个单元被专用寄存器占用，低128个单元供用户使用，用于存放可读/写的数据、运算的中间结果或

(完整版)单片机的基本组成

单片机的基本组成 在讲单片机的组成之前我们先来说一下大家都熟知的计算机 一、计算机的经典结构 在设计计算机时匈牙利籍数学家冯.诺依曼提出的“程序存储”和“二进制运算”的思想。 1、二进制运算决定了计算机的硬件结构。 二进制运算包括二进制算术运算和逻辑运算（逻辑运算的基础是逻辑代数，又称布尔代数）。逻辑量只表示两种不同的状态，可以对应电子线路中的电阻高低、二极管、三极管的通断等。因此，二进制运算决定了计算机可以由电子元器件，特别是集成电路组成。 2、程序存储决定了软件控制硬件工作。因此，计算机的基本结构包括硬件和软件两部分。计算机的工作原理：由输入设备将软件送入存储器，然后由控制器逐条取出存储器中的控制软件，并运行，再将运行结果送到输出设备。 3、计算机的经典结构 根据以上思路，计算机由运算器、控制器、存储器和输入设备、输出设备组成。 图1.1.1 计算机经典结构图 对经典结构中各部分有机组合，就构成了微型计算机。由于各部分的具体电路（元器件及元器件的组合方式）不同，又形成了各种应用形态。 二、微型计算机（Microcomputer）组成及应用形态 1、微型计算机组成 将经典结构中的运算器、控制器组合在一起，再增加一些寄存器等，集成为一个芯片，这个芯片称为微处理器（Microcontroller），即CPU(Center Processing Unit )。这样微型计算机就由CPU、存储器、输入/输出（I/O）接口组成。再配以输入/输出（I/O）设备和软件，就构成了微型计算机应用系统，简称微型计算机。 图1.1.2 微型计算机系统结构图

2、应用形态 （1）系统机（多版机） 微处理器CPU、存储器、I/O端口电路和总线接口等组装在一块主板上，再通过系统总线和外设适配卡连接键盘、显示器、打印机等，再配上系统软件就构成了一个完整的计算机系统。 图1.1.3 微型计算机结构图 这就是办公室、家庭使用的PC机的典型形态。由于较大的存储容量（存储器、硬盘、软盘、光盘等），输入、输出设备齐全，而且软件丰富（系统软件和应用软件），能够进行海量计算和应用系统开发。 (2)单板机 将CPU、存储器、I/O接口芯片和简单的I/O设备等装配在一块线路板上，再配上监控程序（固化在ROM中）就构成了单板机。 图1.1.4 单板机结构图 实验开发系统就是单板机的典型形态：由于有硬件和软件，能独立运行，但I/O设备简单，特别是软件资源少（只有监控程序），不能应用于海量计算和大型应用程序的开发，主要用于计算机原理教学和简单的测试（调试）系统。 三单片机 将CPU、存储器、I/O接口电路集成到一块芯片上，这个芯片称为单片机。

单片机系统的设计

第4章 单片机系统的设计 4.1 引言 用V/F 变换器作A/D 转换时，通常由一些硬件电路如振荡器、二分频器、计数器和门电路组成，而由计数器计得的计数值即A/D 转换结果再通过接口电路送入微计算机进行处理，较为复杂和不便，或者采用F/BCD 变换电路将V/F 变换器输出的频率信号变为BCD 码再通过接口电路送入微计算机，也较为复杂，而且还要对BCD 码进行变换。这些方法成本都较高。 本设计介绍一种以单片机直接与V/F 变换器接口进行A/D 转换的方法，不须额外的硬件电路，完全利用单片机内部的硬件资源，简单方便，成本最低，大大地提高了V/F 变换器作为A/D 转换电路的可行性。 当前，单片机特别是Intel 公司的MCS-51系列单片机已在智能仪器仪表和过程控制等方面得到广泛应用，大有取代Z80之势，因此A/D 转换电路与单片机的接口方法也是人们所关注的。下面将主要介绍MCS-51系列的单片机8031为主控器件的硬件电路。 4.2 主控器Intel 8031简介 P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P3.0P3.1P3.2P3.3 P3.4P3.5P3.6P3.7XTAL 1 XTAL 2 V SS RST/VPD RXD TXD T0 T10INT P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7 P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0 1INT WR RD EA /V P P ALE V CC PSEN 4039383736353433323130292827262524232221 2019181716151413121110 987654321 8031P1.0 图4-1 8031引脚图 Fig.4-1 8031 cite-feet figure 根据应用系统功能要求,考虑低成本、小体积等因素,本设计采用Intel

单片机的组成结构及指令执行过程

单片机的组成结构及指令执行过程单片机结构 单片机结构 常用的单片机以MCS-51系列单片机为例，它的组成框图如图1-2所示。 微处理器由运算器和控制器两个部分组成，还有包括相关的寄存器。 1.运算器 运算器由运算部件——算术逻辑单元（Arithmetic & Logical Unit，简称ALU）、累加器和寄存器等几部分组成。ALU的作用是把传来的数据进行算术或逻辑运算，输入来源为两个8位数据，分别来自累加器和数据寄存器。ALU能完成对这两个数据进行加、减、与、或、比较大小等操作，最后将结果存入累加器。例如，两个数6和7相加，在相加之前，操作数6放在累加器中，7放在数据寄存器中，当执行加法指令时，ALU即把两个数相加并把结果13存入累加器，取代累加器原来的内容6。 运算器有两个功能： (1) 执行各种算术运算。 (2) 执行各种逻辑运算，并进行逻辑测试，如零值测试或两个值的比较。 运算器所执行全部操作都是由控制器发出的控制信号来指挥的，并且，一个算术操作产生一个运算结果，一个逻辑操作产生一个判决。 2.控制器 控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序发生器和操作控制器等组成，是发布命令的“决策机构”，即协调和指挥整个微机系统的操作。其主要功能有： (1) 从内存中取出一条指令，并指出下一条指令在内存中的位置。 (2) 对指令进行译码和测试，并产生相应的操作控制信号，以便于执行规定的动作。 (3) 指挥并控制CPU、内存和输入输出设备之间数据流动的方向。 微处理器内通过内部总线把ALU、计数器、寄存器和控制部分互联，并通过外部总线与外部的存储器、输入输出接口电路联接。外部总线又称为系统总线，分为数据总线DB、地址

单片机的基本组成

时磊5说- 单片机的基本组成 在讲单片机的组成之前我们先来说一下 大家都熟知的计算机 一、计算机的经典结构 在设计计算机时匈牙利籍数学家冯 ?诺依曼提出的“程序存储”和“二进制运算”的思想。 1、 二进制运算决定了计算机的硬件结构。 二进制运算包括二进制算术运算和逻辑运算 （逻辑运算的基础是逻辑代数，又称布尔代数） 逻辑量只表示两种不同的状态， 可以对应电子线路中的电阻高低、 二极管、三极管的通断等。 因此，二进制运算决定了计算机可以由电子元器件，特别是集成电路组成。 2、 程序存储决定了软件控制硬件工作。因此，计算机的基本结构包括硬件和软件两部分。 计算机的工作原理：由输入设备将软件送入存储器， 然后由控制器逐条取出存储器中的控制 软件，并运行，再将运行结果送到输出设备。 3、 计算机的经典结构 根据以上思路，计算机由运算器、控制器、存储器和输入设备、输出设备组成。 图1.1.1计算机经典结构图 对经典结构中各部分有机组合， 就构成了微型计算机。由于各部分的具体电路（元器件及元 器件的组合方式）不同，又形成了各种应用形态。 二、微型计算机（Microcomputer ）组成及应用形态 1、微型计算机组成 将经典结构中的运算器、控制器组合在一起，再增加一些寄存器等，集成为一个芯片， 这个芯片称为微处理器 （Microcontroller ），即CPU （Center Processing Unit ）。这样微型计 算机就由CPU 、存储器、输入/输出（I/O ）接口组成。再配以输入 /输出（I/O ）设备和 软件，就构成了微型计算机应用系统，简称微型计算机。 r CPUS 臂!1 器 ］存储器 晒牛j I I/O 彌 徽 计 设备 机 统 ' 時 图1.1.2 微型计算机系统结构图

单片机最小系统组成和IO输出控制

单片机是一门实践性较强的技术，很多初学者在学习单片机技术开发的时候往往一头雾水，不知何从下手。为此，笔者结合自己使用单片机多年的经验，特意设计了单片机开发所需的Study-c 整机和硬件套件，并结合套件精心编写了单片机从入门到精通系列教程。通过讲述单片机原理、电路设计、应用开发软件工具、编写实验实例让读者全面接触单片机技术。教程编排上由浅入深，循序渐进，容力求完整、实用、趣味并存，使读者在轻松愉快的学习过程中逐步提高单片机软硬件综合设计水平。 一、容提要 本讲主要向大家介绍51 系列单片机的最小系统的实现并通过编写程序来实现对单片机IO 口的输出控制。以点亮外部连接的LED（发光二极管）为例，简要的介绍单片机的原理、最小系统的组成，并通过简单的C51 程序设计来讲述编译软件Keil的使用并下载Hex 文件烧写单片机。 二、原理简介 在了解原理之前，首先让我们思考一个问题，什么是单片机，单片机有什么用？这是一个有意思的问题，因为任何人都不能给出一个被大家都认可的概念，那到底什么是单片机呢？普遍来说，单片机又称单片微控制器，是在一块芯片中集成了CPU（中央处理器）、RAM（数据存储器）、ROM（程序存储器）、定时器/ 计数器和多种功能的I/O（输入/ 输出）接口等一台计算机所需要的基本功能部件，从而可以完成复杂的运算、逻辑控制、通信等功能。在这里，我们没必要去找到明确的概念来解析什么是单片机，特别在使用C 语言编写程序的时，不用太多的去了解单片机的部结构以及运行原理等。从应用的角度来说，通过从简单的程序入手，慢慢的熟悉然后逐步深入精通单片机。 在简单了解了什么是单片机之后，然后我们来构建单片机的最小系统，单片机的最小系统就是让单片机能正常工作并发挥其功能时所必须的组成部分，也可理解为是用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。对51 系列单片机来说，最小系统一般应该包括：单片机、时钟电路、复位电路、输入/ 输出设备等（见图1）。 图1 单片机最小系统框图 三、电路详解 依据上文的容，设计51 系列单片机最小系统见图2。

ATC单片机的基本结构和工作原理

A T C单片机的基本结构 和工作原理 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】

AT89C51单片机的主要工作特性： ·内含4KB的FLASH存储器，擦写次数1000次； ·内含28字节的RAM； ·具有32根可编程I/O线； ·具有2个16位可编程定时器； ·具有6个中断源、5个中断矢量、2级优先权的中断结构； ·具有1个全双工的可编程串行通信接口； ·具有一个数据指针DPTR; ·两种低功耗工作模式，即空闲模式和掉电模式； ·具有可编程的3级程序锁定定位； AT89C51的工作电源电压为5（1±）V且典型值为5V,最高工作频率为24MHz. AT89C51各部分的组成及功能：

1.中央处理器 1.单片机的中央处理器（CPU）是单片机的核心，完成运算和操作控制，主要包括运算器和控制器两部分。 以及位操作中的位置位、位复位等。 暂存器1和暂存器2是ALU的两个输入，用于暂存参与运算的数据。ALU的输出也是两个：一个是累加器，数据经运算后，其结果又通过内部总线返回到累加器；另一个是程序状态字PSW，用于存储运算和操作结果的状态。

累加器是CPU使用最频繁的一个寄存器。ACC既是ALU处理数据的来源，又是ALU运算结果的存放单元。单片机与片外RAM或I/O扩展口进行数据交换必须通过ACC来进行。 B寄存器在乘法和除法指令中作为ALU的输入之一，另一个输入来自ACC。运算结果存于AB寄存器中。 （2）控制器 控制器是识别指令并根据指令性质协调计算机内各组成单元进行工作的部件，主要包括程序计数器PC、PC增量器、指令寄存器、指令译码器、定时及控制逻辑电路等，其功能是控制指令的读入、译码和执行，并对指令执行过程进行定时和逻辑控制。AT89C51单片机中，PC是一个16位的计数器，可对64KB程序存储器进行寻址。复位时PC的内容是0000H. (3)存储器 单片机内部的存储器分为程序存储器和数据存储器。AT89C51单片机的程序存储器采用4KB的快速擦写存储器Flash Memory,编程和擦除完全是电器实现。 （4）外围接口电路 AT89C51单片机的外围接口电路主要包括：4个可编程并行I/O 口,1个可编程串行口，2个16位的可编程定时器以及中断系统等。 AT89C51的工作原理： 1.引脚排列及功能 AT89C51的封装形式有PDIP,TQFP,PLCC等，现以PDIP为例。

单片机的基本结构与工作原理

第二章单片机的基本结构与工作原理 2·1 80C51 系列单片机在片内集成了哪些主要逻辑功能都件?各个逻辑部件的主要功能是 什么? 答:80C51 系列单片机在片内集成了以下主要逻辑功能部件及分别有如下的主要功能。 (l)CPU(中央处理器):8 位 功能:中央处理器由中央控制器与运算器一起构成。中央控制器是识别指令，并根据指 令性质控制计算机各组成部件进行工作的部件。 (2)片内RAM:128B 功能:在单片机中，用随机存取存储器(RAM)来存储程序在运行期间的工作变量和数据， 所以称为数据存储器。一般，在单片机内部设置一定容量(64B 至256B)的RAM。这样小容 量的数据存储器以高速RAM 的形式集成在单片机内，以加快单片机运行的速度。同时， 这种结构的RAM 还可以使存储器的功耗下降很多。 (3)特殊功能寄存器:21 个 功能:特殊功能寄存器(SFR)是80C51 单片机中各功能部件所对应的寄存器，用以存放 相 应功能部件的控制命令、状态或数据的区域。这是80C51 系列单片机中最有特色的部分。 现在所有80C51 系列功能的增加和扩展几乎都是通过增加特殊功能寄存器(SFR)来达到的。 80C51 系列单片机设有128B 内部数据RAM 结构的特殊功能寄存器(SFR)空间区。除 程序计数器PC 和 4 个通用工作寄存器组外，其余所有的寄存器都在这个地址空间之内。(4)程序存储器:4KB 功能:80C51 单片机的程序存储器用于存放经调试正确的应用程序和表格之类的固定常 数。由于采用16 位的程序计数器PC 和16 位的地址总线，因而其可扩展的地址空间为 64KB，而且这64KB 地址空间是连续、统一的。 (5)并行I/O 口:8位，4 个 功能:为了满足面向控制实际应用的需要，80C51 系列单片机提供了数量多、功能强、 使用灵活的并行I/O 口。80C51 系列单片机的并行I/O 口，不仅可灵活地选作输人或输出，而且还具有多种功能。例如，它既是I/O 口，又是系统总线或是控制信号线等，从而为扩展外部存储器和I/O 接口提供了方便，大大拓宽了单片机的应用范围。 (6)串行接口:全双工，1 个 功能:全双工串行I/O 口，提供了与某些终端设备进行串行通信，或者和一些特殊功能 的器件相连的能力;甚至可用多个单片机相连构成多机系统，使单片机的功能更强和应用更 广。 (7)定时器/计数器:16 位，2 个 功能:在单片机的实际应用中，定时器/计数器提供精确的定时，或者对外部事件进行 计 数。为了减少软件开销和提高单片机的实时控制能力，因而均在单片机内部设置定时器/计 数器电路，通过中断，实现定时/计数的自动处理。 (8)片内时钟电路:1 个 功能:计算机的整个工作是在时钟信号的驱动下，按照严格的时序有规律地一个节拍一 个节拍地执行各种操作的。各种计算机均有自己的固定时序和定时电路。同样，80C51 系

单片机入门指南：单片机最小系统组成电路及其作用

单片机入门指南：单片机最小系统组成电路及其作用 下面我们首先来简单介绍下51单片机各个管脚的具体作用，然后再重点给大家介绍单片机最小系统的概念、组成及其各部分电路原理图的实际用途。 按照集成电路的管脚识别方法，缺口朝上，逆时针转一圈，单片机的引脚编号从1到40，如图所示。图中同时给出了各个管脚的名称。我们完全不需要刻意去记这些管脚顺序和名称，在需要的时候查一下就好了，如果用的比较多，后来自然就记住了。 按照图中的大括号的提示，我们把P0.0~P0.7这样八个管脚称为一组IO口，叫做P0，同样有P1、P2和P3。IO口(IO = Input / Output)，顾名思义，就是输入输出接口，它是单片机与外界进行信息交流的途径。之后我们主要的学习内容，也是围绕IO口进行的。另外这32个IO口又有一些在括号中标注的管脚名称，叫做第二功能;第二功能在特定的情况下会被启用，没有启用第二功能时，它们就只是起到IO口的作用。例如P3.0和P3.1又叫做RXD和TXD，它们有串口的作用，可以用来给单片机下载程序，也可以用来和电脑进行数据的收发，即串口通信。除32个IO口外，还有八个管脚：其中29~31号脚一般用得不多，暂不做介绍;40脚VCC、20脚GND、9号脚RST以及18、19号脚XTAL1、XTAL2很快就会在下面的单片机最小系统中进行详细讲解。 什么是单片机最小系统呢?最小系统，就是指单片机能正常工作最简单的电路。对51单片机来说，最小系统一般包括：电源、单片机、时钟电路和复位电路。其电路图如下： 现在向大家介绍下这些电路的作用。 电源电路：作为电子器件，51单片机当然少不了电源供电，它一般使用5V电源，我们可以从大家所熟悉的USB接口获取5V电源。在图中，每个VCC符号都是共同连接在5V 电源正极的;而所有的GND符号连接在一起，共同接到电源负极。图中之所以没有把它们连接到一起，而是使用多个VCC和GND符号，是为了让电路图看起来更清晰简洁(VCC = V olt Current Condenser，表示供电电压;GND = Ground，接地的意思，可以简单理解为连接到电源负极，并且我们以GND作为参考电压，GND的电压值始终为0V)。 特别注意，一定不要把单片机接到过高的电压上，或者将电源正负极接反，很可能烧坏单

51单片机最小系统

单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统.对51系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、复位电路. 下面给出一个51单片机的最小系统电路图. 说明 复位电路:由电容串联电阻构成,由图并结合"电容电压不能突变"的性质,可以知道,当系统一上电,RST脚将会出现高电平,并且,这个高电平持续的时间由电路的RC值来决定.典型的51单片机当RST脚的高电平持续两个机器周期以上就将复位,所以,适当组合RC的取值就可以保证可靠的复位.一般教科书推荐C 取10u,R取8.2K.当然也有其他取法的,原则就是要让R C组合可以在RST脚上产生不少于2个机周期的高电平.至于如何具体定量计算,可以参考电路分析相关书籍. 晶振电路:典型的晶振取11.0592MHz(因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率,用于有串口通讯的场合)/12MHz(产生精确的uS级时歇,方便定时操作) 单片机:一片AT89S51/52或其他51系列兼容单片机 特别注意:对于31脚(EA/Vpp),当接高电平时,单片机在复位后从内部ROM的0000H开始执行;当接低电平时,复位后直接从外部ROM的0000H开始执行.这一点是初学者容易忽略的.

复位电路： 一、复位电路的用途 单片机复位电路就好比电脑的重启部分，当电脑在使用中出现死机，按下重启按钮电脑内部的程序从头开始执行。单片机也一样，当单片机系统在运行中，受到环境干扰出现程序跑飞的时候，按下复位按钮内部的程序自动从头开始执行。 单片机复位电路如下图： 二、复位电路的工作原理 在书本上有介绍，51单片机要复位只需要在第9引脚接个高电平持续2US就可以实现，那这个过程是如何实现的呢？ 在单片机系统中，系统上电启动的时候复位一次，当按键按下的时候系统再次复位，如果释放后再按下，系统还会复位。所以可以通过按键的断开和闭合在运行的系统中控制其复位。开机的时候为什么为复位 在电路图中，电容的的大小是10uF，电阻的大小是10k。所以根据公式，可以算出电容充电到电源电压的0.7倍（单片机的电源是5V，所以充电到0.7倍即为3.5V），需要的时间是10K*10UF=0.1S。 也就是说在电脑启动的0.1S内，电容两端的电压时在0~3.5V增加。这个时候10K电阻两端的电压为从5~1.5V减少（串联电路各处电压之和为总电压）。所以在0.1S内，RST引

单片机结构以及开发设计流程

模块一单片机结构及开发设计流程 课题一单片机结构 1、画出89C51单片机的引脚排列图。 2、画出89C51单片机的引脚功能图。 3、画出89C51单片机的基本组成框图。 4、叙述89C51单片机各部分的具体组成情况。 课题二单片机工作条件 1、画出51系列单片机内部时钟和外部时钟电路接线图。 2、画出51系列单片机上电复位和按键复位电路接线图。 3、画出51系列单片机工作条件接线图。 课题三单片机输入/输出端口结构 1、画出51系列单片机P0、P1、P 2、P3口位结构图。 2、叙述51系列单片机P0~P3口使用注意事项。 课题四单片机开发设计流程 1、用Protel软件画出按键左移亮灯电路原理图。 2、用Protel软件设计出按键左移亮灯电路印制电路板图。 3、制作按键左移亮灯电路板。 4、连接仿真器。 5、运行仿真软件，输入按键左移亮灯程序，编译、调试及仿真运行 程序。 6、连接编程器。 7、运行编程器软件，将调试通过的按键左移亮灯程序目标代码写入 89C51单片机。 8、将经过编程的89C51单片机插入电路板上的单片机IC插座中，脱 机运行，观察电路运行情况。 模块二单片机指令系统及汇编语言程序设计 课题一程序设计基础 1、简述单片机存储器总体分配情况。

2、简述单片机片内数据存储器结构。 3、简述单片机七种寻址方式。 4、简述单片机不同存储器空间的寻址方式。 5、回答下列指令的寻址方式： (1) MOV A, #6AH (2) MOV A, #0E#H (3) MOV A, 3FH (4) MOV A, 7BH (5) MOV A, R1 (6) MOV A, R3 (7) MOV A, @R0 (8) MOV A, @R1 (9) MOVX A, @DPTR (10) MOVC A, @A+DPTR (11) MOV A, @A+PC (12) JZ 50H (13) SETB 01H 课题二延时程序 1、将本课题任务二中的R3的值改为01H、02H和08H，观察亮灯的 间隔时间有何变化？ 2、将本课题任务二中的RL A指令改为RR A指令，观察亮灯的顺序 有何变化？ 3、将本课题任务二中的亮灯数据初值改为03H、07H和55H，观察亮 灯规律有何变化？ 4、设计一延时5S的延时程序，并替代任务二中的延时程序，观察亮 灯间隔时间。 5、设单片机振荡频率为6MHz，试精确计算下列延时子程序的延时时间。 DEL: MOV R7, #0FAH

单片机io口工作原理及结构框图

单片机IO口工作原理及结构框图 8051单片机I/O引脚工作原理 一、P0端口的结构及工作原理 P0端口8位中的一位结构图见下图： 由上图可见，P0端口由锁存器、输入缓冲器、切换开关、一个与非门、一个与门及场效应管驱动电路构成。再看图的右边，标号为P0.X引脚的图标，也就是说P0.X引脚可以是P0.0到P0.7的任何一位，即在P0口有8个与上图相同的电路组成。 下面，我们先就组成P0口的每个单元部份跟大家介绍一下： 先看输入缓冲器：在P0口中，有两个三态的缓冲器，在学数字电路时，我们已知道，三态门有三个状态，即在其的输出端可以是高电平、低电平，同时还有一种就是高阻状态（或称为禁止状态），大家看上图，上面一个是读锁存器的缓冲器，也就是说，要读取D锁存器输出端Q的数

据，那就得使读锁存器的这个缓冲器的三态控制端（上图中标号为‘读锁存器’端）有效。下面一个是读引脚的缓冲器，要读取P0.X引脚上的数据，也要使标号为‘读引脚’的这个三态缓冲器的控制端有效，引脚上的数据才会传输到我们单片机的内部数据总线上。 D锁存器：构成一个锁存器，通常要用一个时序电路，时序的单元电路在学数字电路时我们已知道，一个触发器可以保存一位的二进制数（即具有保持功能），在51单片机的32根I/O口线中都是用一个D触发器来构成锁存器的。大家看上图中的D锁存器，D端是数据输入端，CP是控制端（也就是时序控制信号输入端），Q是输出端，Q非是反向输出端。 对于D触发器来讲，当D输入端有一个输入信号，如果这时控制端CP 没有信号（也就是时序脉冲没有到来），这时输入端D的数据是无法传输到输出端Q及反向输出端Q非的。如果时序控制端CP的时序脉冲一旦到了，这时D端输入的数据就会传输到Q及Q非端。数据传送过来后，当CP时序控制端的时序信号消失了，这时，输出端还会保持着上次输入端D的数据（即把上次的数据锁存起来了）。如果下一个时序控制脉冲信号来了，这时D端的数据才再次传送到Q端，从而改变Q端的状态。多路开关：在51单片机中，当内部的存储器够用（也就是不需要外扩展存储器时，这里讲的存储器包括数据存储器及程序存储器）时，P0 口可以作为通用的输入输出端口（即I/O）使用，对于8031（内部没有ROM）的单片机或者编写的程序超过了单片机内部的存储器容量，需要外扩存储器时，P0口就作为‘地址/数据’总线使用。那么这个多路选

嵌入式系统的组成

嵌入式系统的组成 一个嵌入式系统装置一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。执行装置也称为被控对象，它可以接受嵌入式计算机系统发出的控制命令，执行所规定的操作或任务。执行装置可以很简单，如手机上的一个微小型的电机，当手机处于震动接收状态时打开；也可以很复杂，如ＳＯＮＹ智能机器狗，上面集成了多个微上控制电机和多种传感器，从而可以执行各种复杂的动作和感受种状态信息。 下面对嵌入式计算机系统的组成进行介绍。 一、硬件层 硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器（SDRAM、ROM、Flash等）、通用 设备接口和I/O接口（A/D、D/A、I/O等）。在一嵌入式处理器基础上添 加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模 块。其中操作系统和应用程序都可以固化在ＲＯＭ中。 二、中间层 硬件层与软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层（Hardware Abstract Layer,HAL）或者板级支持包（Board Support Package,BSP），它半系统 上层软件与底层硬件分离开来，使系统的底层驱动程序与硬件无关，上 层软件开发人员无需关心底层硬件的具体情况，根据BSP层提供的接口 即可进行开发。该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出 操作和硬件设备的配置功能。 实际上,BSP是一个介于操作系统和底层硬件之间的软件层次，包括了系 统中大部分与硬件联系紧密的软件模块。设计一个完整的BSP需要完成 两部分工作：嵌入工系统的硬件初始化的BSP功能，设计硬件相关的设 备驱动。 三、系统软件层 系统软件层由实时多任务操作系统（Real-time Operation System,RTOS）、

单片机内部结构详解

单片机内部结构详解 MCS-51单片机结构 MCS-51系列单片机产品有8051，8031，8751，80C51，80C31等型号（前三种为CMOS芯片，后两种为CHMOS芯片）。它们的结构基本相同，其主要差别反映在存储器的配置上。8051内部设有4K字节的掩模ROM程序存储器，8031片内没有程序存储器，而8751是将8051片内的ROM换成EPROM。由ATMEL公司生产的89C51将EPROM改成了4K的闪速存储器，他们的结构大同小异，本章将对8051单片机的结构作一介绍。 MCS-51单片机组成 MCS-51单片机是在一块芯片中集成了CPU，RAM，ROM、定时器/计数器和多种功能的I/O线等一台计算机所需要的基本功能部件。MCS-51单片机内包含下列几个部件： ◆ 一个8位CPU； ◆ 一个片内振荡器及时钟电路； ◆ 4K字节ROM程序存储器； ◆ 128字节RAM数据存储器； ◆ 两个16位定时器/计数器； ◆ 可寻址64K外部数据存储器和64K外部程序存储器空间的控制电路； ◆ 32条可编程的I/O线（四个8位并行I/O端口）； ◆ 一个可编程全双工串行口； ◆ 具有五个中断源、两个优先级嵌套中断结构。

8051单片机框图如图所示。各功能部件由内部总线联接在一起。图中4K（4096）字节的ROM存储器部分用EPROM替换就成为8751；图中去掉ROM部分就成为8031的结构图。 CPU CPU是单片机的核心部件。它由运算器和控制器等部件组成。 1. 运算器 运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算。可以对半字节（4位）、单字节等数据进行操作。例如能完成加、减、乘、除、加1、减1、BCD码十进制调整、比较等算术运算和与、或、异或、求补、循环等逻辑操作，操作结果的状态信息送至状态寄存器。 8051运算器还包含有一个布尔处理器，用来处理位操作。它是以进位标志位C为累加器的， 可执行置位、复位、取反、等于1转移、等于0转移、等于1转移且清0以及进位标志位与其 他可寻址的位之间进行数据传送等位操作。也能使进位标志位与其他可位寻址的位之间进行逻 辑与、或操作。 2. 程序计数器PC 程序计数器PC用来存放即将要执行的指令地址，共16位，可对64K程序存储器直接寻址。执行指令时，PC内容的低8位经P0口输出，高8位经P2口输出。 ?指令寄存器 指令寄存器中存放指令代码。CPU执行指令时，由程序存储器中读取的指令代码送入指令 寄存器，经译码后由定时与控制电路发出相应的控制信号，完成指令功能。 ?定时与控制部件 ①时钟电路 8051片内设有一个由反向放大器所构成的振荡电路，X TAL1和 X TAL2分别为振荡电路的输入和输出端，时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。内部方式时钟电路如图2-2所示。 在X TAL1和 X TAL2引脚上外接定时元件，内部振荡电路就产生自激振荡。定时元件通常采用 石英晶体和电容组成的并联谐振回路。晶振可以在1.2MH z到12MH z之间选择，电容值在5-30P F之间选择，电容的大小可起频率微调作用。

单片机应用系统及其组成及其分类

单片机应用系统及其组成及其分类 1.组成虽然单片机已经是一个微型计算机，但实质上它只是一个芯片，仅 有这样一个芯片还不能完成任何工作。在实际应用中，要让单片机去完成相应 的工作，需将单片机和被控对象进行电气连接，外加各种扩展接口电路、外部 设备、被控对象的硬件和软件，构成单片机应用系统，如图所示。图1 单片机 应用系统的组成同微型计算机系统一样，单片机应用系统也是由硬件和软件组 成的，硬件是应用系统的基础，软件则在硬件的基础上对其资源进行合理调配，从而完成应用系统所要求的任务，是功能的体现者，二者相互依赖，缺一不可。 2.分类单片机应用系统可按处理器的位数、实时性和软件结构等原则进行分类。 ①按处理器的位数来分类。目前，应用于单片机系统的处理器有4 位、8 位和 16 位以及少量32 位。其中4 位逐渐被淘汰，市场上8 位和16 位占据主导地位。 ②按实时性分类。实时可以理解为及时，但并不一定是快，更多的是反映速 度和处理时间的可预测性问题。就是说：每当有某个外部事件发生时，系统必 须能在预定的、可以为具体程序所接受的时间内做出反应，并完成所需的处理。例如，在听MP3 时，负责解压缩MP3 程序的任务，在多任务情况下被设计成 至少每0.1 秒就要执行一次，这个时间可以看作是该任务的执行周期（period），也可以看成是该任务的执行时限（deadline），在这个期限内，该任务就必须执行，并解压缩出足够的数据，不然MP3 听起来就会像跳针一样，不是连贯的。 单片机应用系统可分为单片机实时系统和单片机非实时系统。前者如果响应时 间不能满足，就要引起系统崩溃甚至死机；后者的响应时间如果不能满足也不 会出现致命的错误。如一台喷墨打印机平均处理周期从2ms 延长到6ms，只不 过是打印速降至正常的1/3 而已。 tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。仅供参阅！