《单片机工程实践》讲稿（初级）

单片机工程实践讲稿(初级) 第一讲微型计算机的组成及工作过程 、基本组成 控制总线 数据总线 PU 外部 设备 地址总线 1.中央处理器CPU CPU( Central Processing Unit)是计算机的核心部件,它由运算器和控制器组成,完 成计算机的运算和控制功能 运算器又称算术逻辑部件(ALU, Aithmctieal Logic Unit),主要完成对数据的算术运算和 逻辑运算 控制器( Controller)是整个计算机的指挥中心,它负责从内部存储器中取出指令并对指令 进行分析、判断,并根据指令发出控制信号,使计算机的有关部件及设备有条不紊地协调工作, 保证计算机能自动、连续地运行 寄存器( Register):其作用是存放运算过程中的各种数据、地址或其它信息。寄存器种类很多,主 要有 通用寄存器:向ALU提供运算数据,或保留运算中间或最终的结果 累加器A:这是 一个使用相对频繁的特殊的通用寄存器,有重复累加数据的功能 程序计数器PC:存放将要执行的指令地址。 指令存储器IR:存放根据PC的内容从存储器中取出的指令。 在微型计算机中,CPU一般集成在一块被称为微处理器(MPU, Micro Process ing Unit)的芯 2.存储器M 存储器( Memory)是具有记忆功能的部件,用来存储数据和程序。存储器根据其位置不 同可分为两类:内存储器和外存储器。内存储器(简称内存)和CPU直接相连,存放当前要运 行的程序和数据,故也称主存储器(简称主存)。它的特点是存取速度快,基本上可与CPU处 理速度相匹配,但价格较贵,能存储的信息量较小。外存储器(简称外存)又称辅助存储器,主 要用于保存暂时不用但又需长期保留的程序和数据。存放在外存的程序必须调入内存才能进 行。外存的存取速度相对较慢,但价格较便宜,可保存的信息量大 (1)ROM和RAM (2)读出和写入 (3)位、字节、地址、字长 (4)外存储器

单片机工程实践讲稿（初级） 第一讲 微型计算机的组成及工作过程 一、基本组成 1. 中央处理器 CPU CPU（Central Processing Unit）是计算机的核心部件, 它由运算器和控制器组成, 完 成计算机的运算和控制功能。 运算器又称算术逻辑部件（ALU, Aithmctieal Logic Unit）, 主要完成对数据的算术运算和 逻辑运算。 控制器（Controller）是整个计算机的指挥中心, 它负责从内部存储器中取出指令并对指令 进行分析、判断, 并根据指令发出控制信号, 使计算机的有关部件及设备有条不紊地协调工作, 保证计算机能自动、连续地运行。 寄存器(Register)：其作用是存放运算过程中的各种数据、地址或其它信息。寄存器种类很多, 主 要有: 通用寄存器: 向 ALU 提供运算数据, 或保留运算中间或最终的结果。 累加器 A: 这是 一个使用相对频繁的特殊的通用寄存器, 有重复累加数据的功能。 程序计数器 PC: 存放将要执行的指令地址。 指令存储器 IR: 存放根据 PC 的内容从存储器中取出的指令。 在微型计算机中, CPU 一般集成在一块被称为微处理器（MPU, Micro Processing Unit）的芯 片上。 2. 存储器 M 存储器（Memory）是具有记忆功能的部件, 用来存储数据和程序。存储器根据其位置不 同可分为两类: 内存储器和外存储器。内存储器（简称内存）和 CPU 直接相连, 存放当前要运 行的程序和数据, 故也称主存储器（简称主存）。它的特点是存取速度快, 基本上可与 CPU 处 理速度相匹配, 但价格较贵, 能存储的信息量较小。外存储器（简称外存）又称辅助存储器, 主 要用于保存暂时不用但又需长期保留的程序和数据。 存放在外存的程序必须调入内存才能进 行。外存的存取速度相对较慢, 但价格较便宜, 可保存的信息量大。 （1）ROM 和 RAM （2）读出和写入 （3）位、字节、地址、字长 （4）外存储器

3.输入输出接口(IO接口) 输入输出(IO)接口由大规模集成电路组成的IAO器件构成,用来连接主机和相应的IO 设备(如:键盘、鼠标、显示器、打印机等),使得这些设备和主机之间传送的数据、信息 在形式上和速度上都能匹配。不同的LO设备必须配置与其相适应的IO接口。 4.总线 总线(BUS)是计算机各部件之间传送信息的公共通道。微机中有内部总线和外部总线两 类。内部总线是CPU内部之间的连线。外部总线是指CPU与其它部件之间的连线。外部总 线有三种数据总线DB( Data bus),地址总线AB( Address Bus)和控制总线 CBControl Bus)。 基本工作过程 根据冯·诺依曼原理构成的现代计算机的工作原理可概括为:存储程序和程序控制。存储 程序是指人们必须事先把计算机的执行步骤序列(即程序)及运行中所需的数据,通过一定的 方式输入并存储在计算机的存储器中。程序控制是指计算机能自动地逐一取出程序中的一条条 指令,加以分析并执行规定的操作 Z=X+Y的执行过程。 假定我们有一个虚拟机SAM,主存储器由4K16位的字组成,CPU中有一个可被程序员使 用的16位累加器A 指令名称机器语言格式 汇编语言格式 功能 加法 0001a ADD A+(A)+(a) 取数 1000a LOAd a 存数 1001a StORe a 假设X和Y均已存放在存储单元中。注意,X是个变量名,可以是某个存储单元的地址 该单元中存放的是X的值。 (1)从地址为X的单元中取出X的值送到累加器中 (2)把累加器中的X与地址为Y的单元的内容相加,结果存放在累加器中。 (3)把累加器中的内容送到地址为Z的单元中。 相应的SAM指令是 LOAD X ADD Y STORE Z 指令被取出后送入指令寄存器IR( Instrction Register),由控制器中的译码器对指令 进行分析,识别不同的指令类别及各种获得操作数的方法。以加法指令ADDY为例,译码器分 析后得到如下结果 (1)这是一个加法指令 (2)一个操作数存放在Y(地址为AOIH)中,另一操作数隐含在累加器A中。接着 操作进入指令执行阶段。仍以ADDY为例,将Y与A中内容送入ALU,进行加法运算 结果送入A。 计算机的基本工作过程:取指令、分析指令、执行指令

3. 输入/输出接口（I/O 接口） 输入/输出（I/O）接口由大规模集成电路组成的 I/O 器件构成, 用来连接主机和相应的 I/O 设备（如: 键盘、 鼠标、显示器、 打印机等）, 使得这些设备和主机之间传送的数据、信息 在形式上和速度上都能匹配。不同的 I/O 设备必须配置与其相适应的 I/O 接口。 4. 总线 总线（BUS）是计算机各部件之间传送信息的公共通道。微机中有内部总线和外部总线两 类。内部总线是 CPU 内部之间的连线。外部总线是指 CPU 与其它部件之间的连线。 外部总 线有三种: 数据总线 DB（Data Bus）, 地址总线 AB（Address Bus）和控制总线 CBControl Bus）。 二、 基本工作过程 根据冯·诺依曼原理构成的现代计算机的工作原理可概括为: 存储程序和程序控制。存储 程序是指人们必须事先把计算机的执行步骤序列（即程序）及运行中所需的数据, 通过一定的 方式输入并存储在计算机的存储器中。程序控制是指计算机能自动地逐一取出程序中的一条条 指令, 加以分析并执行规定的操作。 Z=X+Y 的执行过程。 假定我们有一个虚拟机 SAM, 主存储器由 4K16 位的字组成, CPU 中有一个可被程序员使 用的 16 位累加器 A。 假设 X 和 Y 均已存放在存储单元中。注意, X 是个变量名, 可以是某个存储单元的地址, 该单元中存放的是 X 的值。 (1) 从地址为 X 的单元中取出 X 的值送到累加器中。 (2) 把累加器中的 X 与地址为 Y 的单元的内容相加, 结果存放在累加器中。 (3) 把累加器中的内容送到地址为 Z 的单元中。 相应的 SAM 指令是: LOAD X ADD Y STORE Z 指令被取出后送入指令寄存器 IR（Instrction Register）, 由控制器中的译码器对指令 进行分析, 识别不同的指令类别及各种获得操作数的方法。以加法指令 ADD Y 为例, 译码器分 析后得到如下结果: (1) 这是一个加法指令; (2) 一个操作数存放在 Y（地址为 A01H）中, 另一操作数隐含在累加器 A 中。 接着, 操作进入指令执行阶段。仍以 ADD Y 为例, 将 Y 与 A 中内容送入 ALU, 进行加法运算, 结果送入 A。 计算机的基本工作过程:取指令、分析指令、执行指令

单片机的发展 1、什么单片机 在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、IO接口电路,从而构成了单芯片微型计 算机,即单片机 单片机的发展简史 (1)4位单片机(1971~1974) (2)低档8位单片机(1974~1978) (3)高档8位单片机(1978~1982) (4)16位单片机(1982~1990 (5)新一代单片机(90年代以来) 四单片机的特点及应用 单片机的特点 (1)控制性能和可靠性高 (2)体积小、价格低、易于产品化 (3)功能扩展性强,可以扩展ROM、RAM、IO口等,与许多微 机通用接口芯片兼容 在现代的各种电子器件中,单片机具有良好的性能价格比。是单片机得 以广泛应用的重要原因 2、单片机的应用 单机应用 (1)测控系统 (2)智能仪表 (3)机电一体化产品 (4)智能接口 (5)智能民用产品 多机应用 (1)功能集散系统:为了满足工程系统多种外围及局部网络系统 (2)并行多控制系统:主要解决工程应用系统的快速问题,以便构成大型实时工程应用系统 (3)局部网络系统:用于分布式测控系统 单片机应用案例

三、 单片机的发展 1、 什么单片机 在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O 接口电路，从而构成了单芯片微型计 算机，即单片机 单片机的发展简史 （1）4 位单片机（1971～1974） （2）低档 8 位单片机（1974～1978） （3）高档 8 位单片机（1978～1982） （4）16 位单片机（1982～1990） （5）新一代单片机（90 年代以来） 四 单片机的特点及应用 1、单片机的特点 （1）控制性能和可靠性高 （2）体积小、价格低、易于产品化 （3）功能扩展性强，可以扩展 ROM、RAM、I/O 口等，与许多微 机通用接口芯片兼容。 在现代的各种电子器件中，单片机具有良好的性能价格比。——是单片机得 以广泛应用的重要原因。 2、单片机的应用 单机应用 （1） 测控系统。 （2） 智能仪表。 （3） 机电一体化产品。 （4） 智能接口。 （5） 智能民用产品。 多机应用 （1） 功能集散系统：为了满足工程系统多种外围及局部网络系统。 （2） 并行多控制系统：主要解决工程应用系统的快速问题，以便构成大型实时工程应用系统。 （3） 局部网络系统：用于分布式测控系统。 单片机应用案例

PD 案例 调制冷控制系统 220V 课堂小结 1)数制、编码、带符号数的表示。 2)单片机的发展、特点及应用 3)单片机应用案例

案例二：空 调制冷控制系统 课堂小结 1) 数制、编码、带符号数的表示。 2) 单片机的发展、特点及应用 3) 单片机应用案例

引入新课 5min 简要回顾上次关于单片机概述的有关内容,特别指出其特点,引入本次将学 习MCS-51单片机的结构、CPU的内部组成、存储器的组成及配置 新课教些 80min 第二讲MCS51单片机硬件结构 1.MCS-51系列单片机的分类 (1)51子系列 (2)52子系列 2.MCS-51系列单片机的内部结构 8051的组成: (1)8位CPU (2)128BRAM (3) 4KB ROM 30min (4)4个8位并行口 10min (5)1个串行口 (6)2个16位的定时/计数器 (7)5个中断源、2个优先级嵌套的中断系统 (8)21个SFG (9)片内振荡器和时钟电路。 2.1中央处理器(CPU) 1.运算器 (1)算术逻辑单元ALU:算术运算逻辑单位,完成各种基本的算术逻辑运算 (2)累加器ACC( Accumulator):即可参加运算,又保存结果 (3)寄存器B:专用的乘除法寄存器 (4)程序状态字PSW( Programe State Word)用来反映当前程序的状态 信息 CY一进位标志 ①用来反映8位算术运算产生的进位 ②在移位等逻辑运算时C受影响 ③兼作位累加器 AC一辅助进位 FO一用户自定义的状态标志位 RS1、RS2——工作寄存器区选择控制位 00—一工作寄存器组0 01——工作寄存器组1 10——工作寄存器组2 11——工作寄存器组3 0V——溢出标志位 P—一奇偶标志位 2.控制器

引入新课 简要回顾上次关于单片机概述的有关内容，特别指出其特点，引入本次将学 习 MCS-51 单片机的结构、CPU 的内部组成、存储器的组成及配置。 新课教学 第二讲 MCS-51 单片机硬件结构 1．MCS-51 系列单片机的分类 (1)51 子系列 (2)52 子系列 2．MCS-51 系列单片机的内部结构 8051 的组成： （1） 8 位 CPU； （2） 128B RAM （3） 4KB ROM； （4） 4 个 8 位并行口； （5） 1 个串行口； （6） 2 个 16 位的定时/计数器； （7） 5 个中断源、2 个优先级嵌套的中断系统； （8） 21 个 SFG； （9） 片内振荡器和时钟电路。 2.1 中央处理器（CPU） 1.运算器 （1）算术逻辑单元 ALU：算术运算逻辑单位，完成各种基本的算术逻辑运算 （2） 累加器 ACC（Accumulator）：即可参加运算，又保存结果 （3） 寄存器 B ：专用的乘除法寄存器 （4） 程序状态字 PSW（Programe State Word）：用来反映当前程序的状态 信息 CY—进位标志 ①用来反映 8 位算术运算产生的进位 ②在移位等逻辑运算时 C 受影响 ③兼作位累加器 AC—辅助进位 F0—用户自定义的状态标志位 RS1、RS2——工作寄存器区选择控制位 00——工作寄存器组 0 01——工作寄存器组 1 10——工作寄存器组 2 11——工作寄存器组 3 OV——溢出标志位 P——奇偶标志位 2．控制器 5min 80min 15’ 30min 10min 5min

(1)时钟电路 TALL 悬空=XTAL2 CL 外部 , OI 振荡源 XTAL2 3n XTAL2 XTAL 振荡源 XTALI (2)复位电路 3n 1)上电复位电路 2)开关复位电路 注意:复位后内部寄存器状态 PC=0000H、SP=07H、P0~P3=0FFH、其他均为00H 7min 3.指令寄存器和指令译码器 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 代码送入指令存储器,经译码器译码后由定时与控制电路发出相应的控制信号, 完成指令所指定的操作。 4.程序计数器PC( Program Counter) 2min PC用于存放CPU下一条要执行的指令地址,是一个16位的专用寄存器,可 寻址范围是0000H- OFFFFH共64KB。程序中的每条指令存放在ROM区的某 单元,并都有自己的存放地址。CPU要执行哪条指令时,就把该条指令所在的单 元的地址送上地址总线。在顺序执行程序中,当PC的内容被送到地址总线后,会 自动加1,即(PC)←(PC)+1,又指向CPU下一条要执行的指令地址。 5.堆栈指针SP( Stack pointer) 35min 堆栈操作是在内存RAM区专门开辟出来的按照先进后出原则进行数据存8min 取的一种工作方式,主要用于子程序调用及返回和中断处理断点的保护及返回 它在完成子程序嵌套和多重中断处理中是必不可少的。为保证逐级正确返回,进入 栈区的断点〃数据应遵循"先进后出〃的原则。SP用来指示堆栈所处的位置,在进 行操作之前,先用指令给SP赋值,以规定栈区在RAM区的起始地址(栈底层)。 当数据推入栈区后,SP的值也自动随之变化。MCS-51系统复位后,SP初始化为 07H。 6.数据指针寄存器DPTR 数据指针DPR是一个16位的专用寄存器,其高位字节寄存器用DPH表1min 示低位字节寄存器用DPL表示。既可作为一个16位寄存器DPIR来处理,也可 作为两个独立的8位寄存器DPH和DPL来处理。 DPIR主要用来存放16位地址,当对64KB外部数据存储器空间寻址时 作为间址寄存器用。在访问程序存储器时,用作基址寄存器。 2.2存储器

(1)时钟电路 (2)复位电路 1) 上电复位电路 2) 开关复位电路 注意：复位后内部寄存器状态 PC=0000H、SP=07H、P0~P3=0FFH、其他均为 00H。 3. 指令寄存器和指令译码器 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 代码送入指令存储器, 经译码器译码后由定时与控制电路发出相应的控制信号, 完成指令所指定的操作。 4. 程序计数器 PC（Program Counter） PC 用于存放 CPU 下一条要执行的指令地址, 是一个 16 位的专用寄存器, 可 寻址范围是 0000H~0FFFFH 共 64 KB。 程序中的每条指令存放在 ROM 区的某一 单元, 并都有自己的存放地址。 CPU 要执行哪条指令时, 就把该条指令所在的单 元的地址送上地址总线。 在顺序执行程序中, 当 PC 的内容被送到地址总线后, 会 自动加 1, 即(PC)← (PC)+1, 又指向 CPU 下一条要执行的指令地址。 5. 堆栈指针 SP（Stack Pointer） 堆栈操作是在内存 RAM 区专门开辟出来的按照“先进后出”原则进行数据存 取的一种工作方式, 主要用于子程序调用及返回和中断处理断点的保护及返回, 它在完成子程序嵌套和多重中断处理中是必不可少的。为保证逐级正确返回, 进入 栈区的“断点”数据应遵循“先进后出”的原则。SP 用来指示堆栈所处的位置, 在进 行操作之前, 先用指令给 SP 赋值, 以规定栈区在 RAM 区的起始地址（栈底层）。 当数据推入栈区后, SP 的值也自动随之变化。MCS - 51 系统复位后, SP 初始化为 07H。 6. 数据指针寄存器 DPTR 数据指针 DPTR 是一个 16 位的专用寄存器, 其高位字节寄存器用 DPH 表 示,低位字节寄存器用 DPL 表示。既可作为一个 16 位寄存器 DPTR 来处理, 也可 作为两个独立的 8 位寄存器 DPH 和 DPL 来处理。 DPTR 主要用来存放 16 位地址, 当对 64 KB 外部数据存储器空间寻址时, 作为间址寄存器用。在访问程序存储器时, 用作基址寄存器。 2.2 存储器 3min 3min 7min 2min 35min 8min 10min

1.程序存储器 (1)程序计数器PC16位,能寻址的程序存储器的范围为64KB (2)程序存储器的编址规律:先片内、再片外,片内、片外二者不重叠 (3)片内片外ROM的选择端EA:EA=1时,CPU将首先访问内部程序存储器 (ROM),当指令地址超过 OFFFH时,会自动跳转到片外ROM去取指令;当EA=0 时,CPU只能访问外部程序存储器(8031只能采用这种接法),片外ROM的地址 从0000H开始编址。 13min (4)7个特殊单元 程序存储器中有7个单元是保留给系统具有特殊用途。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、000BH、001BH、 003和00BH(只有52子系列才有)对应6种中断源的中断服务入口地址。4min 2.内部数据存储器 8051单片机的数据存储器,分为片外RAM和片内RAM两大部分。其中片内 RAM共有128B,地址范围为00H~7FH: (1)通用寄存器区:在低128字节RAM中,00H~1FH共32单元是4个通 用寄存器组,每一组有8个通用寄存器(又称工作寄存器)R0~R7。程序运行时 只能有一个工作寄存器组作为当前工作寄存器组 (2)位寻址区:(20H-2FH),128位 3)数据缓冲区:片内RAM的30H~7FH,一般可用来开辟堆栈区。 堆栈与堆栈指针:在程序实际运行中,往往需要一个后进先出的RAM区,在 子程序调用、中断服务处理等场合用以保护CPU的现场,这种后进先出的缓冲区 称为堆栈。MCS-51单片机堆栈区不是固定的,原则上可设在内部RAM的任意 区域内,但为了避开工作寄存器区和位寻址区,一般设在30H以后的范围内,栈顶 的位置由专门设置的堆栈指针寄存器SP(8位)指出。MCS-51单片机的堆栈属 向上生长型 3.特殊功能寄存器SFR 又称为专用寄存器。它专用于控制、管理单片机内算术逻辑部件、并行LO 口锁存器、串行口数据缓冲器、定时器/计数器、中断系统等。8051将SFR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整除的单元是具有位地址的寄存器。 4外部数据存储器 外部数据存储器一般由静态RAM构成,其容量大小由用户根据需要而定,最 大可扩展到64 KBRAM,地址是00004~0FFFH。注意,外部RAM和扩展的IO 接口是统一编址的,所有的外扩IO口都要占用64KB中的地址单元。 复习巩固 5min 1.MCS-51系列单片机的子系列和内部结构 2.MCS-51单片机的CPU组成 3.MCS-51单片机的存储器组成(程序存储器和数据存储器,特别是数据存储 诈业

1.程序存储器 (1)程序计数器 PC16 位，能寻址的程序存储器的范围为 64KB； (2)程序存储器的编址规律：先片内、再片外，片内、片外二者不重叠。 (3)片内片外 ROM 的选择端 EA：EA=1 时，CPU 将首先访问内部程序存储器 （ROM）,当指令地址超过 0FFFH 时，会自动跳转到片外 ROM 去取指令；当 EA=0 时，CPU 只能访问外部程序存储器（8031 只能采用这种接法），片外 ROM 的地址 从 0000H 开始编址。 （4）7 个特殊单元 程序存储器中有 7 个单元是保留给系统具有特殊用途。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、 000BH、001BH、 0023H 和 002BH（只有 52 子系列才有）对应 6 种中断源的中断服务入口地址。 2.内部数据存储器 8051 单片机的数据存储器，分为片外 RAM 和片内 RAM 两大部分。其中片内 RAM 共有 128B，地址范围为 00H~7FH： (1)通用寄存器区：在低 128 字节 RAM 中, 00H~1FH 共 32 单元是 4 个通 用寄存器组，每一组有 8 个通用寄存器（又称工作寄存器）R0~R7。程序运行时， 只能有一个工作寄存器组作为当前工作寄存器组。 (2)位寻址区：（20H---2FH），128 位 (3)数据缓冲区：片内 RAM 的 30H~7FH，一般可用来开辟堆栈区。 *堆栈与堆栈指针：在程序实际运行中, 往往需要一个后进先出的 RAM 区, 在 子程序调用、 中断服务处理等场合用以保护 CPU 的现场, 这种后进先出的缓冲区 称为堆栈。 MCS—51 单片机堆栈区不是固定的, 原则上可设在内部 RAM 的任意 区域内, 但为了避开工作寄存器区和位寻址区, 一般设在 30H 以后的范围内, 栈顶 的位置由专门设置的堆栈指针寄存器 SP（8 位）指出。 MCS—51 单片机的堆栈属 向上生长型。 3.特殊功能寄存器 SFR 又称为专用寄存器。 它专用于控制、 管理单片机内算术逻辑部件、 并行 I/O 口锁存器、 串行口数据缓冲器、 定时器/计数器、 中断系统等。8051 将 SFR 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 整除的单元是具有位地址的寄存器。 4.外部数据存储器 外部数据存储器一般由静态 RAM 构成，其容量大小由用户根据需要而定, 最 大可扩展到 64 KBRAM , 地址是 0000H~0FFFFH。注意, 外部RAM和扩展的I/O 接口是统一编址的, 所有的外扩 I/O 口都要占用 64 KB 中的地址单元。 13min 4min 复习巩固 1．MCS-51 系列单片机的子系列和内部结构 2．MCS-51 单片机的 CPU 组成 3．MCS-51 单片机的存储器组成（程序存储器和数据存储器，特别是数据存储 器）。 作 业 5min

思考题T3,4 课后分析 通过学生信息反馈,本次课的难点在数据存储器的组成及配置,学到这个地方,许多学生 感觉到不太好理解。 堆栈也是一个难点,要注意给学生讲授清楚。 引入新课 5min 简要复习上次课关于MCS-51单片机内部结构、CP、存储器的组成等知识, 特强调关于堆栈、片内RAM的配置以及R0~R7等内容。引入本次课将学习并行I/0 及CPU引脚功能。 新课数学 80min 2.3并行输入/输出接口 30min 1.P0口 10min (1)位结构 (2)PO0作为通用O口:准双向的通用10接口,共有三种操作方式 1)作为输出口 2)作为输入口 3)读一改一写方式 (3)P作为地址数据总线 (4)P0口能驱动8个 LSTTL负载 2.Pl、P2、P3口的组成与功能 P1、P2和P3口为准双向口,在内部差别不大,负载能力相同,都能驱动4|20m 个LSTL负载,但使用功能有所不同。 (1)P1口是用户专用8位准双向O口,具有通用输入输出功能,每一位 都能独立地设定为输入或输出。当有输出方式变为输入方式时,该位的锁存器必 须写入"1〃,然后才能进入输入操作。 (2)P2口是8位准双向IO口。两种用途 1)外接1O设备时,可作为扩展系统的地址总线,输出高8位地址,与P0口 起组成16位地址总线。对于8031而言,P2口一般只作为地址总线使用,而 不作为I/O线直接与外部设备相连。2)通用I/0口 (3)P3口: 1)用作通用双向I/0口 2)用作第二功能,能实现MCS51系列单片机的特殊功能 P3.7P3.6P3.5P3.4P3.3P3.2P3.1P3.0 RD WR TI INTI NTO TXD

思考题 T3，4 课后分析 通过学生信息反馈，本次课的难点在数据存储器的组成及配置，学到这个地方，许多学生 感觉到不太好理解。 堆栈也是一个难点，要注意给学生讲授清楚。 引入新课 简要复习上次课关于 MCS-51 单片机内部结构、CPU、存储器的组成等知识， 特强调关于堆栈、片内 RAM 的配置以及 R0～R7 等内容。引入本次课将学习并行 I/O 及 CPU 引脚功能。 新课教学 2.3 并行输入/输出接口 1．P0 口 (1) 位结构 (2) P0 作为通用 I/O 口：准双向的通用 I/0 接口，共有三种操作方式 1)作为输出口 2)作为输入口 3)读—改—写方式 (3) P0 作为地址/数据总线 (4) P0 口能驱动 8 个 LSTTL 负载。 2．P1、P2、P3 口的组成与功能 P1、P2 和 P3 口为准双向口, 在内部差别不大，负载能力相同，都能驱动 4 个 LSTTL 负载, 但使用功能有所不同。 （1）P1 口是用户专用 8 位准双向 I/O 口， 具有通用输入/输出功能，每一位 都能独立地设定为输入或输出。当有输出方式变为输入方式时，该位的锁存器必 须写入“1”，然后才能进入输入操作。 （2）P2 口是 8 位准双向 I/O 口。两种用途： 1）外接 I/O 设备时, 可作为扩展系统的地址总线, 输出高 8 位地址, 与 P0 口 一起组成 16 位地址总线。 对于 8031 而言, P2 口一般只作为地址总线使用, 而 不作为 I/O 线直接与外部设备相连。 2）通用 I/0 口 （3）P3 口： 1）用作通用双向 I/0 口 2）用作第二功能，能实现 MCS51 系列单片机的特殊功能。 P3.7 P3.6 P3.5 P3.4 P3.3 P3.2 P3.1 P3.0 RD WR T1 T0 INT1 INT0 TXD RXD 5min 80min 30min 10min 20min

外RAM的R/W计数脉冲输入端中断申请输入端串出串入 24单片机的引脚功能及时序 1.引脚功能 45min (1)电源引脚:vce、vss 20min (2JO总线:P0、P1、P2、P3 (3)时钟: XTAL1:片内振荡器反相放大器的输入端 XTAL2:片内振荡器反相器的输出端,也是内部时钟发生器的输入端 (4)控制总线: 1)ALE/PROG:地址锁存允许/编程信号线,当8051由P0口送出低8位地址 码时,8051由ALE送出一高电平信号,作为外部锁存器的触发信号在单片机(CPU 与外界交换信息的过程中,地址信息必须维持不变,而PO口不能维持低8位地址的 不变,所以应该外接锁存器,将低8位地址锁住。当8051送出低8位地址的时候, 锁存器应该处于送数状态;在低8位地址消失之前,锁存器应该处于锁存状态 当片外存储器存取数据时,ALE为低8位地址输出锁存信号:当片外存储器 不存取数据时,ALE输出固定频率的脉冲信号,频率为1/6的fosc 2)PSEN:外接程序存储器读选通信号 3) EA/VPP:访问内部程序存储器编程电压 4) RST/V:复位输入信号/后备电源输入引脚(5)I/0引脚 1)P0.0-P0.7: ①地址/数据总线,分时使用 ②作为双向I/0接口 2)P1.0-P1.7:准双向Ⅰ/⑩0接口,能驱动4个LSTL负载 3)P2.0-P2.7:高8位地址总线,亦可作为准双向I/0接口 4)P3.0P3.7 ①准双向I/0接口 ②变异功能口:相当于CPU的控制线 P0口能驱动8个 LSTTL负载,其他能驱动4个 LSTTL 2单片机工作的基本时序 (1)时序:CPU总线信号在时间上的顺序关系。CPU的控制器实质上是一个复 杂的同步时序电路,所有都是在时钟信号控制下进行的。CPU的控制信号在时间25min 上的相互关系就是CPU的时序

外 RAM 的 R/W 计数脉冲输入端 中断申请输入端 串出 串入 2.4 单片机的引脚功能及时序 1．引脚功能 (1)电源引脚：VCC、VSS (2)I/O 总线：P0、P1、P2、P3 (3)时钟： XTAL1：片内振荡器反相放大器的输入端 XTAL2：片内振荡器反相器的输出端，也是内部时钟发生器的输入端。 (4)控制总线： 1）ALE/PROG：地址锁存允许/编程信号线，当 8051 由 P0 口送出低 8 位地址 码时,8051 由 ALE 送出一高电平信号,作为外部锁存器的触发信号在单片机(CPU) 与外界交换信息的过程中,地址信息必须维持不变,而 P0 口不能维持低 8 位地址的 不变,所以应该外接锁存器,将低 8 位地址锁住。当 8051 送出低 8 位地址的时候, 锁存器应该处于送数状态;在低 8 位地址消失之前,锁存器应该处于锁存状态。 当片外存储器存取数据时，ALE 为低 8 位地址输出锁存信号；当片外存储器 不存取数据时，ALE 输出固定频率的脉冲信号，频率为 1/6 的 fosc 2）PSEN：外接程序存储器读选通信号 3）EA/VPP：访问内部程序存储器/编程电压 4）RST/VPD：复位输入信号/后备电源输入引脚（5）I/0 引脚 1）P0.0-P0.7： ①地址/数据总线，分时使用 ②作为双向 I/O 接口 2)P1.0-P1.7：准双向 I/O 接口，能驱动 4 个 LSTTL 负载 3)P2.0-P2.7:高 8 位地址总线，亦可作为准双向 I/O 接口 4)P3.0-P3.7: ①准双向 I/0 接口 ②变异功能口：相当于 CPU 的控制线 P0 口能驱动 8 个 LSTTL 负载，其他能驱动 4 个 LSTTL。 2.单片机工作的基本时序 (1)时序：CPU 总线信号在时间上的顺序关系。CPU 的控制器实质上是一个复 杂的同步时序电路，所有都是在时钟信号控制下进行的。CPU 的控制信号在时间 上的相互关系就是 CPU 的时序。 45min 20min 25min

CPU发出的时序控制信号的类型: 1)用于单片机内部协调控制。 2)通过单片机控制总线送到片外,形成对片外的各种IO接口、RAM、 EPROM 等芯片工作的协调控制 (2)机器周期和指令周期 1)振荡周期:也称时钟周期,是指为单片机提供时钟脉冲信号的振荡源的周 -Tp/s(振荡频率)2)状态周期每个状态周期为时钟周期的2倍 是振荡周期经二分频后得到的。—I2T 3)机器周期:一个机器周期包含6个状态周期S1~S6,也就是12个时钟周 期。在一个机器周期内,CPU可以完成一个独立的操作。一T=6T=12TD=12 例:若fc=1MHz,则Ty=12/0s=12(12*106)=1(μs4)指令周期:它是 指CPU完成一条操作所需的全部时间。每条指令执行时间都是由一个或几个机器 周期组成。MCS-51系统中,有单周期指令、双周期指令和四周期指令 (3MCS-51指令的取指/执行时序 当CPU对外部RAM读写时,ALE不是周期信号,即在第二个机器周期的SIP 无信号。 课堂测验 1.P0~P3的功能 2.ALE、EA、PSEN的功能 3.已知fosc=6Mz,则求机器周期(Tcy) min 课堂小结 5min 说明本节非常重要,注意掌握以下几个问题: 1.P0~P3口的功能 2.MCS-51单片机引脚功能,特别是ALE、EA、PSEN等。 3.时序,特别是机器周期、振荡周期的概念及区别。 作业 思考题T5、7 课后分析 本次课比较关键,如果没有学好,将对以后的学习有很大的影响,因此在授课时应注意调 动学生的学习兴趣。对关键点注意强调,尽量控制时间,预留一定时间进行小测验

CPU 发出的时序控制信号的类型： 1）用于单片机内部协调控制。 2）通过单片机控制总线送到片外，形成对片外的各种 I/O 接口、RAM、EPROM 等芯片工作的协调控制。 ( 2) 机器周期和指令周期 1） 振荡周期: 也称时钟周期, 是指为单片机提供时钟脉冲信号的振荡源的周 期。 ——Tp=1/fosc(振荡频率） 2） 状态周期: 每个状态周期为时钟周期的 2 倍, 是振荡周期经二分频后得到的。——Ts=2Tp 3）机器周期: 一个机器周期包含 6 个状态周期 S1~S6, 也就是 12 个时钟周 期。 在一个机器周期内, CPU 可以完成一个独立的操作。—— Tcy=6Ts = 12Tp =12/ fosc 例： 若 fosc=12MHz，则 Tcy= 12/ fosc=12/(12*106)=1(μs)4） 指令周期: 它是 指 CPU 完成一条操作所需的全部时间。每条指令执行时间都是由一个或几个机器 周期组成。MCS-51 系统中, 有单周期指令、双周期指令和四周期指令。 (3)MCS - 51 指令的取指/执行时序 当 CPU 对外部 RAM 读写时，ALE 不是周期信号，即在第二个机器周期的 S1P 无信号。 课堂测验 1. P0～P3 的功能 2. ALE、EA、PSEN 的功能 3. 已知 fosc=6MHz，则求机器周期（Tcy） 5min 课堂小结 说明本节非常重要，注意掌握以下几个问题： 1．P0～P3 口的功能 2．MCS-51 单片机引脚功能，特别是 ALE、EA、PSEN 等。 3．时序，特别是机器周期、振荡周期的概念及区别。 作 业 思考题 T5、7 5min 课后分析 本次课比较关键，如果没有学好，将对以后的学习有很大的影响，因此在授课时应注意调 动学生的学习兴趣。对关键点注意强调，尽量控制时间，预留一定时间进行小测验