单片机第二章
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单片机第一章第二章第三章
码的大小、执行效率，部分型号FLASH非常大，特别适用于使
用高级语言进行开发；
·作输出时与PIC的HI/LOW相同，可输出40mA（单一输
出），作输入时可设置为三态高阻抗输入或带上拉电阻输入，具
备10mA-20mA灌电流的能力；
·片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、
启动延时等功能，外围电路更加简单，系统更加稳定可靠；
整理课件
属于RISC结构的有Microchip公司的PIC系列、 Atmel的AT90S系列、 Zilog的Z86系列、韩国三星 公司的KS57C系列4位单片机、台湾义隆的EM-78系 列等。
一般来说，控制关系较简单的小家电，可以采用 RISC型单片机；控制关系较复杂的场合，如通讯产品、 工业控制系统应采用CISC单片机。
整理课件
三、 单片机的特点、分类、及应用
1. 单片机的特点
（1）性价比高 （2）控制功能强 （3）高集成度、高可靠性、体积小 （4）低电压、低功耗
2. 单片机的分类
（1）按单片机内部程序存储器分类 片内无ROM型 片内带掩膜ROM（QTP）型、片内EPROM型、
片内一次可编写型（OTP型）和片内带Flash型等。 整理课件
（4）按单片机字长分类 4位、8位、16位、32位整理、课件和64位机
3. 单片机均可用单片机实现
四、MCS-51和8051、8031、89C51等的关系
MCS-51是指INTEL公司生产的一系列单片机的总称。
此系列包括好多品种，如8031，8051，8751， 8032，8052，8752等等。
系统。
单片机片内的各功能部件 通过内部总线相互连接，
集成在单片机内的这 些部件如何连接和进
第2章 MCS-51单片机结构与时序_110905
2.3.1 运算部件及专用寄存器组 2.3.2 控制部件及振荡器 2.3.3 单片机工作的基本时序
2.3.1 运算部件及专用寄存器组
运算部件以算术逻辑单元ALU为核心，包括一个位处理器和 两个8位暂存寄存器（不对外开放），它能实现数据的算术运 算、逻辑运算、位变量处理和数据传输操作。 累加器ACC 寄存器B 专用寄存器组 程序状态字PSW 程序计数器PC 堆栈指针SP 数据指针寄存器DPTR
锁 存 器
A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 VCC VSS
地 址 总 线 (AB)
数 据 总 线 (DB)
VCC VSS
ห้องสมุดไป่ตู้(a)
(b)
MCS-51系列单片机引脚及总线结构
2.3 微 处 理 器
Program State Word
accumulator
ALU －－Arithmetic and Logic Unit
图2.1 MCS-51单片机内部结构框图
1．算术逻辑单元ALU与累加器ACC、寄存器B
算术逻辑单元不仅能完成8位二进制的加、减、乘、除、加 1、减1及BCD加法的十进制调整等算术运算，还能对8位变量进 行逻辑"与"、"或"、"异或"、循环移位、求补、清零等逻辑运 算，并具有数据传输、程序转移等功能。 累加器(ACC，简称累加器A，地址E0H)为一个8位寄存器， 它是CPU中使用最频繁的寄存器。进入ALU作算术和逻辑运算的 操作数多来自于A，运算结果也常送回A保存。 寄存器B（地址F0H ）是为ALU进行乘除法运算而设置的。 若不作乘除运算时，则可作为通用寄存器使用。
2.3.1 运算部件及专用寄存器组
运算部件以算术逻辑单元ALU为核心，包括一个位处理器和 两个8位暂存寄存器（不对外开放），它能实现数据的算术运 算、逻辑运算、位变量处理和数据传输操作。 累加器ACC 寄存器B 专用寄存器组 程序状态字PSW 程序计数器PC 堆栈指针SP 数据指针寄存器DPTR
锁 存 器
A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 VCC VSS
地 址 总 线 (AB)
数 据 总 线 (DB)
VCC VSS
ห้องสมุดไป่ตู้(a)
(b)
MCS-51系列单片机引脚及总线结构
2.3 微 处 理 器
Program State Word
accumulator
ALU －－Arithmetic and Logic Unit
图2.1 MCS-51单片机内部结构框图
1．算术逻辑单元ALU与累加器ACC、寄存器B
算术逻辑单元不仅能完成8位二进制的加、减、乘、除、加 1、减1及BCD加法的十进制调整等算术运算，还能对8位变量进 行逻辑"与"、"或"、"异或"、循环移位、求补、清零等逻辑运 算，并具有数据传输、程序转移等功能。 累加器(ACC，简称累加器A，地址E0H)为一个8位寄存器， 它是CPU中使用最频繁的寄存器。进入ALU作算术和逻辑运算的 操作数多来自于A，运算结果也常送回A保存。 寄存器B（地址F0H ）是为ALU进行乘除法运算而设置的。 若不作乘除运算时，则可作为通用寄存器使用。
单片机课件第二章 ARM体系结构
2.5
ARM微处理器指令系统
2.5.1 基本寻址方式
寻址方式是根据指令中给出的地址码字段来实现寻找真实操作数地 址的方式，ARM处理器有9 种基本寻址方式。
1.寄存器寻址
操作数的值在寄存器中，指令中的地址码字段给出的是寄存器编 号，指令执行时直接取出寄存器值操作。
例如指令： MOV R1,R2 SUB R0,R1,R2
11111
系统模式
PC，R14～R0，CPSR（ARM v4及以上版本）
并非所有的模式位组合都能定义一种有效的处理器模式。其他组合的 结果不可预知。
2.2 ARM微处理器的寄存器结构
2.2.4 Thumb状态的寄存器集
2.2 ARM微处理器的寄存器结构
2.2.4 Thumb状态的寄存器集
Thumb 状态的寄存器在ARM 状态的寄存器上的映射
在Thumb状态下，程序计数器PC（Program Counter）使用位[1]选 择另一个半字。ARM处理器在两种工作状态之间可以切换。
Thumb状态：当操作数PSR控制位T为1时，执行BX指令进入Thumb 状态。如果处理器在Thumb状态进入异常，则当异常处理（IRQ、 FIQ、Undef、Abort和SWI）返回时，自动转换到Thumb状态。（异 常都是在ARM 状态中执行） ARM状态：当操作数PSR控制位T为0时，执行BX指令进入ARM状态 ；处理器发生异常（IRQ、FIQ、Reset、Undef、Abort和SWI）。在 此情况下，把PC内容复制到异常模式的链接寄存器中，并且异常处 理将从异常向量地址开始。
sys（系统模式）：运行具有特权的操作系统任务。
und（未定义指令中止模式）：当未定义的指令执行时进入该 模式，可用于支持硬件协处理器的软件仿真。
第2章 MCS-51单片机
（4）可寻址外部程序存储器和数据存储器，各64KB；
（5）两个16位定时器／计数器； （6）32位可编程并行I／O口； （7）一个可编程全双工串行I／O口； （8）二十多个特殊功能寄存器； （9）5个中断源，两个优先级嵌套中断结构。
2. 微处理器 8051微处理器的组成如下所示：
累 加 器 ACC（ Accumulator） 程 序 状 态 字 寄 存 器 PSW（ Program Status Word） 运算器 暂存寄存器 CPU 寄存器B 指 令 寄 存 器 IR 控制器 指 令 译 码 器 ID 程 序 计 数 器 PC
(2)位寻址区
内部RAM的0x20～0x2F为位寻址区，这16个字节的每
一位都对应一个8位地址，位地址范围为0x00～0x7F。该区 域可按字节读写，也可按位读写，位地址从0x20单元最低位 开始，共有16×8位，即128个位地址。 如果系统需要位操作，最好保留0x20～0x2F单元的部分
或全部，作为位存储区，以支持位处理操作。位寻址区的每
一位都可以直接进行位操作。通常把各种程序状态标志位控 制变量，设在位寻址区内，同时，位寻址区的RAM单元也 可以作一般的数据缓冲器使用。RAM寻址区位地址映象如 表2-5所示。
位 寻 址 区 地 址 映 象
(3)缓冲器区
内部RAM的0x30～0x7F的地址区，可作为数据缓冲器 使用，存放数据，由于该区有丰富的操作指令，使用十分 方便。 2.外部数据存储器 在51系列中，允许用户扩展外部数据存储器和I/O接口， 用户可以通过P0、P2口最多扩展连接64K个外部单元（每
片机系统。
MCS-51的典型产品是8051、8031、8751。8051是ROM型单片 机，内部有 4KB 掩膜 ROM ； 8031 无片内 ROM ， 8751 片内有
第2章(第5版)李朝青-单片机原理及接口技术(第5版)课件
包括数据定义伪指令、符号定义伪指令、段定义伪指令等，用于辅 助汇编程序的设计。
顺序程序设计方法
01
02
03
顺序程序结构
按照程序中的指令顺序， 逐条执行，不改变执行流 程。
指令的执行过程
取指、分析、执行，每条 指令执行完毕后，自动转 向下一条指令。
示例
通过简单的顺序程序实现 数据的加减运算。
分支程序设计方法
SPI/I2C接口标准
是两种常用的同步串行通信接口标准，具有简单、高速、低功耗等优点。它们被广泛应用 于微控制器、传感器、存储器等芯片之间的通信。
THANKS
感谢观看
其他串行通信接口标准简介
RS-422/485标准
采用差分信号传输方式，因此可以有效抵抗外界干扰，在传输距离较远时仍能保持信号的 稳定性。它们被广泛应用于工业控制、仪器仪表等领域。
USB接口标准
是一种通用串行总线接口标准，采用四线制接线方式，具有热插拔、即插即用、传输速率 快等优点。在计算机与外部设备的连接中得到了广泛应用，如U盘、鼠标、键盘等。
在发送数据时，CPU将数据写 入SBUF，然后启动发送过程。 串行接口将数据从SBUF中一位 一位地发送到传输线上。在接 收数据时，串行接口从传输线 上一位一位地接收数据，并将 其存入SBUF中。CPU可以通过 读取SBUF中的数据来完成接收 操作。
波特率设置
通过设置SCON寄存器中的相 关位以及定时器T1或T2的工作 模式和工作频率，可以实现不 同的波特率设置，以满足不同 串行通信协议的要求。
点处继续执行。
外部中断应用举例
外部中断0应用举例
利用外部中断0实现按键输入功能。当按键按下时，触发外部中断0，在中断服务程序中读取按键值并 进行相应处理。
顺序程序设计方法
01
02
03
顺序程序结构
按照程序中的指令顺序， 逐条执行，不改变执行流 程。
指令的执行过程
取指、分析、执行，每条 指令执行完毕后，自动转 向下一条指令。
示例
通过简单的顺序程序实现 数据的加减运算。
分支程序设计方法
SPI/I2C接口标准
是两种常用的同步串行通信接口标准，具有简单、高速、低功耗等优点。它们被广泛应用 于微控制器、传感器、存储器等芯片之间的通信。
THANKS
感谢观看
其他串行通信接口标准简介
RS-422/485标准
采用差分信号传输方式，因此可以有效抵抗外界干扰，在传输距离较远时仍能保持信号的 稳定性。它们被广泛应用于工业控制、仪器仪表等领域。
USB接口标准
是一种通用串行总线接口标准，采用四线制接线方式，具有热插拔、即插即用、传输速率 快等优点。在计算机与外部设备的连接中得到了广泛应用，如U盘、鼠标、键盘等。
在发送数据时，CPU将数据写 入SBUF，然后启动发送过程。 串行接口将数据从SBUF中一位 一位地发送到传输线上。在接 收数据时，串行接口从传输线 上一位一位地接收数据，并将 其存入SBUF中。CPU可以通过 读取SBUF中的数据来完成接收 操作。
波特率设置
通过设置SCON寄存器中的相 关位以及定时器T1或T2的工作 模式和工作频率，可以实现不 同的波特率设置，以满足不同 串行通信协议的要求。
点处继续执行。
外部中断应用举例
外部中断0应用举例
利用外部中断0实现按键输入功能。当按键按下时，触发外部中断0，在中断服务程序中读取按键值并 进行相应处理。
《单片机原理及应用》第二章 89C51单片机的结构和原理2012
• 片内容量为4KB，地址范围为0000H～0FFFH。 • 片外最多可扩至64KB ROM/EPROM，地址范围为 1000H～FFFFH。 • 片内外统一编址。 • ROM的寻址方式： • 1）当 EA=“1”时：
– 在0000～0FFFH范围内执行片内ROM中的程序，当指令地址超 过0FFFH 后就自动转向片外ROM中取指令。
• 四个8位并行I/O（输入/输出）接口P0~P3 • 两个定时/计数器
– 每个定时/计数器都可以设置成计数或定时方式
• 一个全双工UART的串行I/O口
– 可实现单片机与单片机或其它微机之间串行通信
• 五个中断源的中断控制系统
MCS-51系列单片机的性能
表中型号带“C”表示所用的是CMOS工艺，具有功耗低的优点。
什么是入口地址？
0023H
2 数据存储器 • 一般将随机存储器（RAM）用做数据存储器。可寻址空 间为64KB。MCS-51数据存储器可分为片内和片外两部 分。片内、片外独立编址。 片外RAM： 最大范围：0000H～FFFFH， 64KB；用指令MOVX访问。 片内RAM： 最大范围：00H～FFH，256B； 用指令MOV访问。 又分为两部分：低128B（00～ 7FH）为真正的RAM区，高128B （80～FFH）为特殊功能寄存器 （SFR）区。如右图所示。
第二章 89C51单片机的结构和原理
• • • • • 2.1 89C51单片机的结构 2.2 89C51的引脚及其功能 2.3 CPU时序 2.4 复位操作 2.5 89C51单片机的低功耗工作方式
2.1 89C51单片机的结构
89C51单片机内部结构示意图如下所示： 外部时钟源 外部事件计数输入
振荡器和时序 OSC
第2章 STM32单片机结构和最小系统
STM32F10x 处理器总线结构
总线结构中各单元的功能 ICode 总线：将 Flash 存储器指令接口与 Cortex-M3 内核的指令总线相连接，用于指 令预取； DCode 总线：将 Flash 存储器的数据接口与 Cortex-M3 内核的 DCode 总线相连接，用于 常量加载和调试访问； System 总线：将Cortex-M3 内核的 System 总线（外设总线）连接到总线矩阵；
退出
2.2 STM32F103总线和存储器结构
ICode Flash接口 DCode Cortex-M3 System SRAM DMA1 通道1 通道2 Flash接口
总线矩阵
DMA
复位和时钟 控制（RCC）
桥接1
DMA
…
AHB
桥接2
APB2
APB1 DAC SPI3/I2S PWR SPI2/I2S IWDG BKP CAN1 WWDG RTC CAN2 TIM7 I2C2 TIM6 I2C1 UART5 TIM5 UART4 TIM4 USART3 TIM3 USART2 TIM2
嵌入式单片机原理及应用
退出
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
ARM嵌入式系统概述 STM32单片机结构和最小系统 基于标准外设库的C语言程序设计基础 STM32通用输入输出GPIO STM32外部中断 STM32通用定时器 STM32通用同步/异步收发器USART 直接存储器存取DMA STM32的模数转换器ADC STM32的集成电路总线I2C STM32的串行外设接口SPI
总线结构中各单元的功能 DMA 总线：将DMA 的 AHB 主控接口与总线 矩阵相连； 总线矩阵：用于连接三个主动单元部件和三个 被动单元,负责协调和仲裁Cortex-M3 内核和 DMA 对 SRAM 的访问，仲裁采用轮换算法。 AHB/APB 桥：两个 AHB/APB 桥在 AHB 和 2 个 APB 总线之间提供完全同步连接。
第2章_AT89C51单片机的结构a.
21H
0FH 0EH 0DH 0CH 0BH 0AH 09H 08H
20H
07H 06H 05H 04H 03H 02H 01H 00H
2019/7/16
33
用户RAM区
15
T1（定时/计数器1的外部计数输入）
P3.6
16
WR（外部数据存储器写脉冲输出）
P3.7
17
RD（外部数据存储器读脉冲输出）
2019/7/16
19
2.2 AT89C51单片机的存储器配置
一般微机通常是程序和数据共用一个存储空间，属 于“冯．诺依曼”（Von Neumann）结构。而单 片机的存储器组织结构则把程序存储空间和数据存 储空间严格区分开来，属于“哈佛”（Harvard） 结构。
易产生混淆。字节地址单元的数据（内容）是8位二进制数，
而位地址的数据（内容）是1位二进制数。例如，字节地址
2AH单元的数为0，表示位地址50H~57H中8个单元的数均
为0，又例如位地址28H的数为0表示字节地址25H的D0位
（最低位）为0。也可以用“字节地址.位”表示位地址，例
如25H.1（字节地址25H的第1位D1）等于位地址29H。
2019/7/16
17
⒋ I/O线 80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个 引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制 信号（属控制总线）。
P3.0 —— RXD：串行口输入端； P3.1 —— TXD：串行口输出端； P3.2 —— INT0：外部中断0请求输入端； P3.3 —— INT1：外部中断1请求输入端； P3.4 —— T0：定时/计数器0外部信号输入端； P3.5 —— T1：定时/计数器1外部信号输入端； P3.6 —— WR：外RAM写选通信号输出端； P3.7 —— RD：外RAM读选通信号输出端。
第二章 MCS-51系列单片机结构与工作
• （1）地址总线（AB）：地址总线为16位，可寻址范围为 216=64KB。16位地址总线由并口P0经地址锁存器提供低8位地址 （A0至A7）；并口P2直接提供高8位地址（A8至A15）。由于P0口 还要作数据总线，只能分时用作低8位地址线，所以P0输出的低8位 地址必须用锁存器锁存。锁存器的锁存控制信号为ALE输出信号。P2 口具有输出锁存功能，所以不需外加锁存器。 • （2）数据总线（DB）：数据总线为8位，由并口P0提供，用于单片 机与外部存储器和I/O设备之间传送数据。P0口为三态双向口，可以 进行双方向的数据传送。 • （3）控制总线（CB）：由并口P3的第二功能状态和4根独立控制线 RESET、EA、ALE、PSEN组成。
2.3.1运算器 2.3.1运算器
• 4．程序状态字寄存器PSW • 程序状态字寄存器PSW是8位寄存器，用来存储当前指令执行后的状 态，便于程序查询和判别。程序状态字寄存器各位的定义如表2-2。
• （1）进位标志位C：又名CY，在加法和减法运算时， 表示运算结果 最高位的进位或借位情况。
2.3.1运算器 2.3.1运算器
2.2.1 MCS-51系列单片机的引脚与功能 MCS-51系列单片机的引脚与功能
• （8）XTAL2（18脚）：片内振荡电路反向放大器的输出端，采用外 部时钟时该引脚为振荡信号的输入端。 • （9）P0口：P0.0～P0.7依次为第39～32脚，P0口除了可以作普通 的双向I/O口使用外，也可以在访问外部存储器时用作低8位地址线和 数据总线。 • （10）P1口：P1.0～P1.7依次为第1～8脚，P1口是带内部上拉电 阻的双向I/O口，向P1口写入“1” 时，P1口被内部上拉为高电平， 可用作输入口。当作为输出脚时，被外部拉低的P1口会因为内部上拉 电阻的存在而输出电流。
2.3.1运算器 2.3.1运算器
• 4．程序状态字寄存器PSW • 程序状态字寄存器PSW是8位寄存器，用来存储当前指令执行后的状 态，便于程序查询和判别。程序状态字寄存器各位的定义如表2-2。
• （1）进位标志位C：又名CY，在加法和减法运算时， 表示运算结果 最高位的进位或借位情况。
2.3.1运算器 2.3.1运算器
2.2.1 MCS-51系列单片机的引脚与功能 MCS-51系列单片机的引脚与功能
• （8）XTAL2（18脚）：片内振荡电路反向放大器的输出端，采用外 部时钟时该引脚为振荡信号的输入端。 • （9）P0口：P0.0～P0.7依次为第39～32脚，P0口除了可以作普通 的双向I/O口使用外，也可以在访问外部存储器时用作低8位地址线和 数据总线。 • （10）P1口：P1.0～P1.7依次为第1～8脚，P1口是带内部上拉电 阻的双向I/O口，向P1口写入“1” 时，P1口被内部上拉为高电平， 可用作输入口。当作为输出脚时，被外部拉低的P1口会因为内部上拉 电阻的存在而输出电流。
CC2530单片机原理及应用教学课件第2章1
V-等于R2上的分压
V- = I*R2
③式
将①式和②式带入③式
Vout=Vi*(R1+R2)/R2
返回
3.3.4 LED设计
知识点1：LED电路设计 提问：电池板上有几个LED？如何控制亮灭的？ 知识点2：传感器接口设计 ✓ 提问1：电池板上有几个传感器接口？温度传感器和光敏传感器有什
么作用？ ✓ 提问2：电池板上的温度传感器接口如何设计的？ ✓ 提问3：电池板上的光敏传感器如何设计的？ 知识点3：串口设计电路 提问：串口主要有什么作用？电池板上的串口电路使用什么芯片设计 的？都使用了该芯片的哪些引脚？这些引脚的功能是什么？ 知识点4：JTAG接口 提问：JTAG接口主要功能是什么？使用了哪些引脚设计的？
3.1 ZigBee硬件开发平台认识
一个Zigbee网络由一个协调器节点、多个路由器和多个终端设备节 点组成。
ZigBee硬件开发平台包括ZigBee协调器、ZigBee路由器和ZigBee 终端节点，它们负责的主要功能如下：
ZigBee协调器——主要负责网络的建立、信道的选择以及网络中节点地 址的分配，是整个ZigBee网络的控制中心。
电池 板设 计
-
CC2530概述
C C2 53 0芯片 外围 设计
插接 口设 计 电源 设计 按键 设计 LED设计 传感 器接 口设计 串口 设计 J TAG接口 设计
贯穿 项目 实现
学习目标
知识点
ZigBee硬件开发平台 Zigbee核心模块的认知 Zigbee电池板的认知 CC2530芯片外围设计 电池板插接口设计 电池板电源设计 电池板按键设计 电池板LED设计 电池板串口设计 程序的下载和调试
2个32.768KHz外部晶振引脚