单片机及基本结构
单片机的基本结构
单片机的基本结构单片机（Microcontroller）是一种集成了中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入/输出接口（I/O）以及各种外设功能于一体的微型计算机系统。
它广泛应用于各个领域，如家电、汽车、工业控制等。
本文将介绍单片机的基本结构。
一、CPU（Central Processing Unit）单片机的核心部分是CPU，它负责计算和控制指令的执行。
CPU包含运算器、控制器和时钟等部分。
1. 运算器：负责对数据进行运算和逻辑处理。
它包含算术逻辑单元（ALU），用于执行加减乘除等算术运算，以及逻辑运算器，用于执行与、或、非等逻辑运算。
2. 控制器：负责对指令的解析和执行。
它包含指令寄存器（IR）、程序计数器（PC）和控制逻辑等部分。
指令寄存器用于存储当前执行的指令，程序计数器用于存储下一条指令的地址，控制逻辑则根据指令类型和结果判断下一步操作。
3. 时钟：提供CPU运行所需的时序信号。
时钟信号用于同步各个部件的工作，确保指令的顺序执行和数据的准确处理。
二、存储器（Memory）存储器是单片机存储数据和程序的地方，包括随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
1. RAM：用于临时存储程序和数据。
它可以读取和写入数据，但是在断电或复位后，数据会丢失。
RAM的容量通常较小，常用于存储临时变量和中间结果。
2. ROM：用于存储固定的程序和数据。
ROM的内容在出厂时被烧录，用户无法修改。
它具有非易失性，即使断电或复位，数据也不会丢失。
ROM的容量较大，用于存储系统的固件和常用的数据表。
三、输入/输出接口（I/O）单片机需要与外界进行数据的交互，输入/输出接口就是实现这一功能的部分。
1. 输入接口：用于将外部信号输入到单片机中。
常见的输入设备包括按键、开关、传感器等。
输入接口负责将这些信号转换成数字信号，供CPU处理。
2. 输出接口：用于将单片机处理后的信号输出到外部设备。
常见的输出设备包括LED灯、液晶显示屏、电机等。
51单片机的基本结构
51单片机的基本结构51单片机是一种高性能、低功耗的微控制器，是嵌入式系统中常用的一种芯片。
它具有集成度高、易编程、可编程性强等特点，在各种电子设备中广泛应用，包括家电、工业控制、汽车电子、智能仪器等领域。
51单片机的基本结构主要包括CPU、存储器、输入输出端口、定时计数器和串口通信等部分。
1.CPU51单片机的CPU是其核心部分，负责执行指令、进行运算处理。
它通常采用哈佛结构，即指令和数据分开存储。
51单片机的CPU主要由ALU （算术逻辑单元）、寄存器组、指令寄存器、程序计数器等部分组成，能够完成基本的运算和控制功能。
2.存储器51单片机的存储器包括ROM（只读存储器）和RAM（随机存储器）。
ROM用于存储程序代码和常量数据，是只读的；RAM用于存储变量数据和临时结果，是可读写的。
在51单片机中，通常ROM用于存储程序代码和初始化数据，RAM用于存储运行时数据和临时结果。
3.输入输出端口51单片机的输入输出端口用于与外部设备进行数据交换。
它可以通过不同的接口与外部设备连接，比如并行口、串行口、通用输入输出口等。
通过输入输出端口，51单片机可以与外部设备进行数据传输和通信，实现各种功能。
4.定时计数器51单片机的定时计数器可以用于计时和计数，通常用于控制时序和频率。
在51单片机中，定时计数器可以生成各种定时中断，实现定时控制功能。
定时计数器可以根据需要设定不同的时钟源和计数模式，实现灵活的定时控制。
5.串口通信51单片机的串口通信功能可以用于与外部设备进行串行通信，比如与PC机、外围设备等进行数据传输。
串口通信包括串行口和UART（通用异步收发器），可以通过串行口进行双向数据传输。
串口通信在51单片机中广泛应用于各种通信设备和控制系统中。
总的来说，51单片机的基本结构包括CPU、存储器、输入输出端口、定时计数器和串口通信等部分，通过这些部分的组合和协作，可以实现各种功能和应用。
在实际应用中，设计人员可以根据需要对这些部分进行配置和扩展，实现更丰富的功能和性能要求。
单片机的基本组成
单片机的基本组成单片机是一种集成电路，具有微处理器、存储器、输入输出接口以及时钟电路等基本组成部分。
它被广泛应用于各种电子设备中，如手机、电视、汽车等。
本文将从以下几个方面介绍单片机的基本组成。
一、微处理器微处理器是单片机的核心部件，它负责处理各种指令和数据。
微处理器通常由控制单元和算术逻辑单元组成。
控制单元负责从存储器中获取指令，并根据指令控制执行的操作。
算术逻辑单元则负责执行各种运算和逻辑操作。
微处理器的性能通常由其主频、指令集和位数决定。
二、存储器存储器用于存储程序和数据。
单片机的存储器分为程序存储器和数据存储器两种。
程序存储器用于存储程序代码，常见的有闪存和EEPROM。
数据存储器则用于存储数据，包括RAM和寄存器。
RAM 是一种易失性存储器，用于临时存储数据。
而寄存器则是一种特殊的存储器，用于存储微处理器的状态和临时数据。
三、输入输出接口输入输出接口用于与外部设备进行数据交互。
单片机的输入输出接口可以连接各种传感器、执行器和其他外部设备。
常见的输入接口有模拟输入和数字输入，常见的输出接口有数字输出和模拟输出。
输入输出接口通常由引脚和相关电路组成，可以通过编程控制引脚的状态和电平，实现与外部设备的通信。
四、时钟电路时钟电路用于提供单片机的时钟信号，控制单片机的运行速度。
时钟信号可以是外部时钟源输入，也可以是内部时钟源产生。
时钟信号的频率决定了单片机的工作速度，常见的频率有8MHz、16MHz 等。
时钟电路还可以包括定时器和计数器，用于实现定时、计数等功能。
五、其他辅助电路除了上述基本组成部分，单片机还可能包括其他辅助电路，如复位电路、电源管理电路等。
复位电路用于在上电或复位时将单片机恢复到初始状态，以确保可靠的启动。
电源管理电路用于管理单片机的电源供给，包括电源开关、电源监测和电源管理等功能。
单片机的基本组成包括微处理器、存储器、输入输出接口、时钟电路以及其他辅助电路。
这些组成部分协同工作，实现了单片机的各种功能和应用。
单片机的基本组成
单片机的基本组成单片机，又称微控制器，是一种将所有计算机的功能集成在一个芯片上的小型设备。
它具有体积小、价格低、通用性强、可靠性高、易使用等优点，广泛应用于智能仪表、工业控制、家电、通信设备等领域。
一、单片机的核心单片机的核心是一块中央处理器（CPU），它是整个单片机的控制中心。
CPU的主要功能是执行算术和逻辑运算，以及对数据进行处理和控制。
不同类型的单片机，其CPU的型号和性能也不同。
二、单片机的存储器单片机的存储器包括程序存储器和数据存储器。
程序存储器用于存储程序代码和常量，而数据存储器用于存储临时数据和变量。
单片机的存储器结构通常是冯·诺依曼式的，即程序和数据存储器共享同一组线。
三、单片机的输入/输出接口单片机的输入/输出接口是用于连接外部设备的接口。
输入接口用于接收外部设备的信号，输出接口用于向外部设备发送信号。
常见的输入/输出接口有数字I/O接口、模拟I/O接口、定时器/计数器接口等。
四、单片机的其他组成部分除了上述核心部件外，单片机还包括电源电路、时钟电路、复位电路等其他组成部分。
电源电路为单片机提供电力，时钟电路为单片机提供时钟信号，复位电路用于使单片机恢复初始状态。
单片机的组成结构紧凑，功能强大，应用广泛。
了解单片机的组成结构有助于更好地理解和使用单片机。
计算机系统是一种复杂的电子系统，它由多个不同的部分组成，这些部分协同工作，使计算机能够执行各种任务。
以下是计算机系统的基本组成：1、硬件系统硬件系统是计算机系统的物理组成部分，包括中央处理器（CPU），内存，硬盘，显卡，声卡，网卡，电源，主板，显示器，键盘，鼠标等。
这些硬件组件通过各种接口和线路连接在一起，形成一个完整的计算机系统。
中央处理器（CPU）是计算机系统的核心，它负责执行程序中的指令，处理数据和执行计算。
内存是计算机的临时存储区域，它可以让CPU 快速地访问数据和指令。
硬盘是计算机的永久存储器，它存储了计算机的操作系统，应用程序和用户数据。
单片机——程序的基本结构
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ORG 0000H LJMP STRAT ORG 0100H STRAT：MOV R1,#0 ; R1用于计数，R1清零 MOV DPTR,#TAB ; 设置表地址指针 GO：MOV A, R1 LOOP: MOVC A,@A+DPTR ；查表取显示码 CJNE A,#0FFH,OK ；不是结束码显示码送P0口 SJMP STRAT ；是结束码，重新开始 OK：MOV P0,A LCALL DEL ；延时1s INC R1 ；循环左移一次 SJMP GO （此处略延时程序DEL） TAB：DB 0FEH,0FDH,0FBH,0F7H,0EFH DB 0DFH,0BFH,7FH,0FFH ；LED点亮码，0FFH为结束码 .......... END
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子程序
可以被调用的程序段称为子程序。在实际问题中，常常 会遇到在一个程序中有许多相同的运算或操作，例如多字节 的加、减、字符处理等。如果每遇到这些运算和操作，都从 头做起，则使程序非常繁琐且浪费内存。因此在实际应用中 ，通常把这些多次使用的程序段，按一定结构编好，存放在 内存中，当需要时，程序可以去调用这些独立的程序段。因
； IN为主程序或调用程序标号
┇
┇ SUB： PUSH PSW ；现场保护
PUSH ACC
子程序处理程序段 POP POP RET ACC PSW ；最后一条指令必须为RET ；现场恢复
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【例4】编写一个通用子程序，实现N个单字节无符号数
之和(N < 100H)。调用该子程序完成将片内部30H～5FH 中存放的单字节无符号数求和，结果存入60H、61H单元 中(高位在前)。
addr11
addr16
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单片机基础知识点全攻略
单片机基础知识点全攻略单片机 (Microcontroller) 是一种内含的微处理器、存储器以及各种输入输出接口的集成电路芯片。
它广泛应用于各种嵌入式系统中，如家电、汽车、电子设备等。
单片机的基础知识点主要包括以下几个方面：1.单片机的基本结构：单片机由中央处理器单元(CPU)、存储器、输入输出(I/O)接口和定时器/计数器等组成。
其中，CPU是单片机最重要的部件，负责执行程序指令。
存储器可分为随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)，其中ROM存储着程序代码和常量数据，RAM用于存储运行时的数据。
2.单片机的工作原理：单片机通过执行存储在ROM中的程序指令，完成各种任务。
CPU从ROM中读取指令并执行，将结果存储在RAM中。
由于单片机通常工作在时钟信号的控制下，故CPU在时钟的辅佐下工作。
3.单片机的编程语言：单片机的编程语言通常采用汇编语言或高级语言(如C语言)。
汇编语言是一种机器指令的助记符，编程复杂、灵活、直接，通常用于对程序执行效率要求较高的场合；而C语言则具有语法简洁、易读易写的特点，适合快速开发程序。
4.单片机的输入输出接口：单片机通过输入输出接口与外部设备进行数据交互。
常见的输入接口有开关、按钮、传感器等；常见的输出接口有LED灯、蜂鸣器、电机等。
通过编程，用户可以控制这些接口的状态，与外设实现数据的输入和输出。
5.单片机的定时器/计数器：单片机的定时器/计数器模块用于生成精确的时间间隔或计数外部事件。
它可以被用来实现定时中断、测量脉冲宽度、计数等功能，是单片机中非常重要的功能模块之一6.单片机的中断和中断服务程序：单片机在执行程序的过程中，可以接收和响应外部的中断信号。
当中断发生时，单片机会立即暂停当前任务，跳转执行预先定义好的中断服务程序，处理中断事件。
中断机制是实现实时响应和多任务操作的重要手段。
7.单片机的电源与时钟：单片机需要稳定可靠的电源和时钟信号供给。
电源通常由直流电源或电池提供，特别是在嵌入式系统中，通常需要考虑功耗和电池寿命等因素；时钟信号则是单片机正常工作的基础，它通过晶体振荡电路或者外部时钟源提供。
单片机基本知识点总结
单片机基本知识点总结
单片机是一种微处理器，通常被用于控制电子设备和系统中的逻辑操作。
单片机具有计算和控制功能，并能够以无需外部其他器件而单独运行。
以下是单片机的基本知识点：
1. 单片机的结构：由中央处理器(CPU)、存储器、外设和输入/输出(I/O)口组成。
2. 单片机的分类：根据CPU内核类型可分为8051系列、AVR系列、PIC系列等。
3. 单片机的指令系统：单片机指令分为操作指令和数据传输指令。
4. 单片机的存储器：包括ROM(只读存储器)和RAM(随机存储器)，ROM用于储存程序，RAM用于储存变量和临时数据。
5. 外设：可连接到单片机的设备，如LED灯、LCD显示器、电机等。
6. I/O口：单片机用于与外部设备通信的接口，包括输入口和输出口。
7. 中断系统：单片机可快速响应外部事件的能力，通过设置中断自动运行中断服务子程序。
8. 特殊功能寄存器(SFR)：用于控制单片机内部外设的寄存器。
9. 微控制器编程：可用汇编语言或高级语言如C语言来编写单片机程序。
10. 调试工具：用于调试和测试单片机程序的工具，如仿真器、调试器等。
以上是单片机的基本知识点，了解这些内容可以帮助初学者更好地理解和掌握单片机编程技术。
单片机的基本构成
单片机（Microcontroller）是一种包含处理器核心、内存、输入/输出设备以及定时器等基本功能的集成电路。
它通常被用于嵌入式系统中，以执行特定的任务。
以下是单片机的基本构成要素：
1. 中央处理器（CPU）：单片机的核心，负责执行指令和控制计算机的操作。
它可以是不同架构的，如ARM、AVR、PIC等。
2. 存储器：
- 程序存储器（Flash Memory）：用于存储单片机的程序代码。
- 数据存储器（RAM）：用于存储程序执行时的临时数据。
3. 输入/输出设备（I/O Devices）：
- 数字输入/输出口：用于连接数字设备，如开关、LED等。
- 模拟输入/输出口：用于连接模拟传感器或设备。
4. 定时器和计数器（Timers and Counters）：用于产生精确的时间延迟和计数操作。
5. 串行通信接口（Serial Communication Interface）：用于与其他设备进行串行通信，如UART （通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）、I2C（Inter-Integrated Circuit）等。
6. 中断系统（Interrupt System）：用于处理紧急事件和实时响应。
7. 时钟电路（Clock Circuit）：产生单片机的时钟信号，驱动其内部操作。
8. 电源管理电路：用于提供适当的电源电压和电流。
这些基本组件共同构成了单片机系统，使其能够执行特定的任务或控制应用。
不同型号和品牌的单片机具有不同的规格和功能，适用于各种应用领域。
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一、单片机概述
• 单片机内部集成CPU、RAM、并行I/O端口 • 单片机内部集成了串行口、计数器和定时器 • 某些类型的单片机中还有一定容量的ROM
振荡与时钟电路
XTAL1 (1.2M--12MHz)
石英晶体
XTAL2
C1
C2 (5pF--60pF)
石英晶振起振后，应能在XTAL2线上输出一个3V 左右的正弦波，以便使MCS-51片内的OSC电路按与 石英晶振相同频率自激振荡。
复位操作
复位是单片机的初始化操作。 复位的主要功能：
*把PC初始化为0000H，使CPU从0000H单元开始执行 程序；
ALU
/PSEN ALE /EA RST
定时和控 指令寄 制逻辑 存器
PSW 通道 1 锁存器
通道 1 驱动器
XTAL1
XTAL2
P1.0 —— P1.7
P2.0 —— P2.7 通道 2 驱动器
CPU
通道 2 锁存器
ROM/EPROM
程序地址寄存器
堆栈指针
缓冲器
PCON SCON TMOD TCON TH0 TL0 TH1 TL1 SBUF(TX,RX) IE IP 中断、串行通信和定时器逻辑
(两个16位可编程定时/计数器，分别由两个8位寄 存器拼装而成。最大计数值为216-1,即65535。)
P3.6——WR（外部数据存储器写控制） P3.7——RD（外部数据存储器读控制）
8051管脚的说明
XTAL1
:振荡器输入端（单片机内部反向放大器 的输入端）
XTAL2
:振荡器输出端（单片机内部反向放大器 的输出端）
MOV A，#05H ；A←5 MOV B，#03H ；B←3
MUL AB
; BA ←A*B
程序状态寄存器(Program Status Word)
• PSW 是一个8位标志寄存器，用来存放指令执行 后的有关状态。
• PSW的格式：
PSW7
PSW0
CY AC F0 RS1 RS0 OV — P
P ——奇偶标志位 AC——半进位位
(8096,8098,8798等) *
M68300系列 32位
(M68331,M68332) *
MCS-48系列单片机
是低性能单片机阶段的代表产品，内部集 成了8位CPU、并行I/O口、8位定时器/计数 器、RAM和ROM等。 无串行口，中断处理比较简单，片内RAM （64个字节）和ROM（1K字节）容量较小， 且寻址范围不大于4K。
256字节 4＊8位
1
6
3个
8752 EPROM8K 256字节 4＊8位
1
6
3个
*8
8032
无
256字节 4＊8位
1
6
3个
二、MCS-51系列单片机内部结构
P 0.0 —— P 0.7
内部RAM
Vcc 通道 0 驱动器
RAM
地址
Vss
锁存器
RAM M
通道 0 锁存器
B 寄存器
ACC TMP2
TMP1
时钟周期：
由单片机内振荡电路OSC产生，常定义为时钟脉冲频 率的倒数，是时序中最小的时间单位。
2、51系列单片机时序
机器周期： 实现特定功能所需的时间，通常有若干时钟周期T 构成。 指令周期： 执行一条指令所需的时间，是时序中的最大时间 单位。 51系列单片机的机器周期时间是固定不变的，均有 12个时钟周期T组成，分为6个状态（S1~S6）。
2、51系列单片机时序
1个状态含有2个振荡周期（时钟周期），称为P1和 P2两拍。 1个指令周期 = 1~4个机器周期 1个机器周期 = 6个状态 1个状态 = 2个振荡周期（时钟周期）
• 51系列单片机指令：
单周期指令(单字节单周期、双字节单周期） 双周期指令（单字节、双字节、三字节双周期） 四周期指令（单字节四周期）（乘法和除法指令）
PSW
00H
TL0
00H
SP
07H
TH1
00H
DPTR
0000H
TL1
00H
P0—P3 IP
FFH xxx0 0000B
SCON SBUF
00H xxxx xxxxB
IE
0xx0 0000B PCON 0xxx 0000B
复位电路
+5V C
R
VCC RST/VPD VSS
+5V C
R
VCC RST/VPD VSS
*当程序运行出错或操作错误系统处于死锁状态时， 为摆脱困境，也需要按复位键重新启动。
除PC之外，复位操作还对其它一些寄存器有影 响，但复位不影响内部RAM状态。
复位后的内部寄存器状态
专用寄存器 复位状态 专用寄存器 复位状态
PC
0000H
TMOD
00H
Acc
00H
TCON
00H
B
00H
TH0
00H
第一章 单片机及基本结构
一、单片机概述* 二、 MCS-51系列单片机内部结构* 三、存储器* 四、 I/O口一位锁存器和缓冲器结构* 五、定时器/计数器的结构* 六、串行口的结构* 七、单片机中断系统* 八、单片机的工作方式*
一、单片机概述
单片机即单片微型计算机，由单块集成电路 芯片构成，内部集成了计算机的基本功能部件 CPU（Central Processing Unit)、存储器和I/O 接口电路等。
PC 增量器 PC+1 程序计数器 PC
并行口
通道 3 锁存器 通道 3 驱动器
DPTR
特殊寄存器
P3.0 —— P3.7
1、8051/8031系列CPU管脚
8 位 双 向 三 态 I/O 口 ，
8位准双向I/O口， 用于传送输入/输出 数据。
P1.0 1 P1.1 2 P1.2 3 P1.3 4
8位单片机
CPU是8位的，片内资源丰富且功能强大。 主要用于工业控制、智能仪表、家用电器和办公自 动化系统中。
单片机家族
16位单片机
CPU是16位的，运算速度普遍高于8位机，有的寻址 能力高达1MB，片内含有A/D和D/A转换电路，支持 高级语言。 主要用于过程控制、智能仪表、家用电器以及计算 机外设的控制器中。
MCS-51系列单片机
8031内含1个8位CPU、128个字节的RAM、4个 8位并行I/O口、1个全双工的串行口、2个16位 的定时器/计数器。
8051在8031基础上，增加了4K字节的ROM作为 程序存储器。常用于程序一定、批量大的单片 机产品中。
8751在8031基础上，增加了4K字节的EPROM， 用户可反复修改程序。
上电复位电路
开关复位电路
4、特殊功能寄存器（SFR）
特殊功能寄存器是指有特殊用途的寄存器集 合。 8051有21个SFR ，每个SFR占有一个RAM单 元，他们离散地分布在80H~FFH地址范围内。 8051的专用寄存器通常包括：程序计数器PC、 累加器A、程序状态字PSW、堆栈指示器SP、 数据指针DPTR和通用寄存器B等。
8031外扩一片EPROM就相当于8751，价格低。
MCS-96系列单片机
• 内含1个可以直接面向256字节寄存器空间的16位CPU； • 16位乘16位和32位除以16位的指令，速度为6.25us； • 8路10位A/D转换器； • 可供用户使用的8个中断源； • 5个8位并行I/O口，一个8KB的ROM存储器； • 一个全双工串行口，一个专用串行口； • 两个16位定时器/计数器，一个16位监视定时器，4个
P1.4 5
P1.5 6
P1.6 7
P1.7 8
RST/VPD 9
Vcc 40 39 38 37 36 35 34 33 32
P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7
有较大的负载能力。 ①8051不带片外存 储器时，为通用 I/O 口 ， 传 送 输 入 / 输出数据。②带片 外存储器并访问时， 先传送低8位地址后 传送数据。
程序计数器PC
PC是一个二进制16位的程序地址寄存器，专 门用来存放下一条需要执行指令的内存地址， 能自动加1。 8051程序计数器PC由16个触发器构成，其编 码范围为0000H~FFFFH，共64K。 可见，8051的寻址范围是64KB。
累加器A（Accumulator）
ACC是一个二进制8位寄存器，专门用于存 放操作数或运算结果。
8位准双向I/O口。
XTAL2 18
可作普通I/O口和专 XTAL1 19
27 P2.6 26 P2.5 25 P2.4 24 P2.3 23 P2.2 22 P2.1
口，传送输入/输出 数据。 ②带片外存 储器并访问时，传 送高8位地址。
用口。
VSS 20
21 P2.0
P3口的第二功能
P3.0——RXD（串行输入口） P3.1——TXD（串行输出口） P3.2——INT0（外部中断0） P3.3——INT1（外部中断1） P3.4——T0（定时器0外部输入） P3.5——T1（定时器1外部输入）
RXD P3.0 10 TXD P3.1 11 INT0 P3.2 12 INT1 P3.3 13
31 30 29
EAPASLEE/N/VPPRPOG8①位8准05双1 不向带I/O片口外。存
28 P2.7 储器时，为通用I/O
T0 P3.4 14
T1 P3.5 15
WR P3.6 16