模块一 单片机内部资源与最小系统主要内容: 1、最小系统构成的彩灯控制系统 2、彩灯控制程序 3、仿真器和实验装置介绍及使用 4、最小系统内部资源 5、最小系统外部构成1、最小系统构成的彩灯控制器单片机最小应用系统主要由 单片机芯片、晶振和复位电路、开单片机芯片、晶振和复位电路、开 关输入电路及输出显示电路关输入电路及输出显示电路四部分 构成，缺一不可，具体见下图。 1）、单片机最小系统部分 2）、彩灯控制器部分图中单片机的P1口连接八个位 的拨码开关S1S8，作为输入电路；P0 口接8个LED发光二极管LD1LD8，作 为输出显示。（ P口的概念） 对于输入电路：S1S4用来控制LED亮的个数。S5S8用来控制LED的切换速度 。S5最快，S8最慢。 概念：高低电平、逻辑1/0、输入/ 出2、彩灯控制程序（汇编等概念）vMAIN: MOV P1,#0FFHv NOPv MOV A,P1v CPL Av ANL A,#0FHvLP1: MOV P0,Av RL Av JNB P1.7,YSHI1v JNB P1.6,YSHI2v JNB P1.5,YSHI3v JNB P1.4,YSHI4v SJMP MAINYSHI1: MOV R7,#40H YSH12: MOV R6,#0FFH YSH13: MOV R5,#0FFH YSH14: NOPNOPNOPDJNZ R5,YSH14DJNZ R6,YSH13DJNZ R7,YSH12SJMP LP1 YSHI2: MOV R7,#10H YSH22: MOV R6,#0FFH YSH23: MOV R5,#0FFH YSH24: NOPNOPNOPDJNZ R5,YSH24DJNZ R6,YSH23DJNZ R7,YSH22SJMP LP1YSHI3: MOV R7,#04H YSH32: MOV R6,#0FFH YSH33: MOV R5,#0FFH YSH34: NOPNOPNOPDJNZ R5,YSH34DJNZ R6,YSH33DJNZ R7,YSH32SJMP LP1YSHI4: MOV R7,#01H YSH42: MOV R6,#0FFH YSH43: MOV R5,#0FFH YSH44: NOPNOPNOPDJNZ R5,YSH44DJNZ R6,YSH43DJNZ R7,YSH42SJMP LP1END3、程序中涉及的相关知识 1）、指令的相关概念 指令、指令的一般格式、指令系统 2）、部分指令的寻址方式 立即寻址、寄存器寻址、I/O操作 3）、指令功能的理解MOV DJNZ JNB NOP SJMP 4）、程序结构简介4、仿真器和实验装置介绍及使用 1）、仿真器的认识和连接伟福H51/L仿真器、H8X5X仿真头 、直流电源、通信电缆。 2）、实验装置的认识和连接自主开发的实验箱、多路稳压电 源、数据线 3）、仿真软件的认识和简单使用5、最小系统内部存储资源内部资源包括：程序存储器 ROM、数据存储器RAM、特殊功能 寄存器。数据存储器有两种：片内RAM 和片外RAM。 概念：地址（线）、字节、单元、 译码、1）、程序存储器 （1）、程序存储器的概念、特点 （2）、8C051单片机程序存储器地址空间2）、数据存储器片内RAM单片机的片内数据存储器共有128个字节， 地址范围是00H7FH，分成工作寄存器区、 可位寻址区、通用RAM区三部分，如图所示 。 工作寄存器区： 地址范围在00H1FH的32个字节,可分成4个工 作寄存器组，每组占8个字节。 第0组工作寄存器：地址范围为00H07H第1组工作寄存器：地址范围为08H0FH第2组工作寄存器：地址范围为10H17H第3组工作寄存器：地址范围为18H1FH每个工作寄存器组都有8个寄存器，它们分别 称为R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7。但 在程序运行时，只允许有一个工作寄存器组工作 ，把这组工作寄存器称为当前工作寄存器组。位寻址区：片内RAM20H2FH地址范围共16个 字节称位寻址区。该区的16个字节，既可作为一 般的RAM使用，进行字节操作，也可以对单元中 的每一位进行位操作。16个字节共128位，每位有 位地址，地址范围是00H07H。位寻址区中的每 一位地址有两种表示形式：一是表中位地址形式， 另一种是单元地址位序形式。通用RAM区：内RAM中,30H-7FH的80个单元只能 以存储单元的形式来使用，没有其它规定或限制。3）、特殊功能寄存器单片机内集成了一些常用的I/O接口电路，如并 行I/O端口、串行口、定时器/计数器、中断控制器 等，这些I/O接口单元电路内的寄存器也在CPU内 部， 统称为特殊功能寄存器(SFR)。21个特殊功能寄存器,它们不连续地分布在地址 为80H-FFH的128个字节的存储空间中。在这21个SFR中，16进制的地址码尾数为0或8 的11个单元均具有位寻址能力,有效的位地址共有 82个。6、最小系统外部构成外部构成包括：单片机引脚、复 位电路和晶振电路。1）、单片机引脚及P0-P3结构MCS-51单片机结构P0结构1个输出锁存器，输出数据的锁存；2个三态输 入缓冲器，分别用于锁存器和引脚数据的输入缓冲 ；1个多路开关MUX，它的一个输入来自锁存器，另 一个输入是地址/数据信号的反相输出。在控制信号 的的控制下能实现对锁存器输出端和地址/数据线之 间的切换；由两只场效应管组成的输出驱动电路。P0口的特点： P0口是一个双功能的端口：地址/数据分时复 用口和通用I/O口； 具有高电平、低电平和高阻抗3种状态的I/O 端口称为双向I/O端口。P0口作地址/数据总线复用 口时，相当于一个真正的双向I/O口。而用作通用 I/O口时，由于引脚上需要外接上拉电阻，端口不 存在高阻（悬空）状态，此时P0口只是一个准双 向口； 为保证引脚上的信号能正确读入，在读入操 作前应首先向锁存器写1； 单片机复位后，锁存器自动被置1； 一般情况下，如果P0口已作为地址/数据复用 口时，就不能再用作通用I/O口使用； P0口能驱动8个TTL负载。(2)P1 结构P1口是一个准双向口，作通用输入/输出口使用 。P1口的位电路结构：一个数据输出锁存器， 用于输出数据的锁存； 两个三态输入缓冲器 ，BUF1用于读锁存器，BUF2用于读引脚；数 据输出驱动电路，由场效应管VT和片内上拉 电阻R组成。P1口的特点： P1口由于有内部上拉电阻，没有高阻 抗输入状态，所以称为准双向口。作为输出 口时，不需要再在片外拉接上拉电阻； P1口读引脚输入时，必须先向锁存器 写入1，其原理与P0口相同； P1口能驱动4个TTL负载。（3） P2口结构一个数据输出锁存器，用于输出数据的锁存； 两个三态输入缓冲器，BUF1用于读锁存器，BUF2用 于读引脚；一个多路开关MUX，它的一个输入来自锁 存器的Q端，另一个输入来自内部地址的高8位；数 据输出驱动电路由非门M，场效应管VT和片内上拉电 阻R组成。P2口的特点 P2口用作高8位地址输出线应用时，与 P0口输出的低8位地址一起构成16位的地址总 线，可以寻址64KB地址空间。 当P2口作高8位地址输出口时，其输出 锁存器原锁存的内容保持不变。 作为通用I/O口使用时，P2口为准双向 口，功能与P1口一样。 P2口能驱动4个TTL负载。（3） P3口结构 一个数据输出锁存器，用于输出数据的锁存；3个三 态输入缓冲器，BUF1用于读锁存器，BUF2、BUF3用于 读引脚和第二功能数据的缓冲输入；数据输出驱动电 路，由与非门M，场效应管VT和片内上拉电阻R组成。2）、复位电路 PC初始化为0000H，单片机从0单元执行程序。 P0P3的端口被设置成FFH；堆栈指针SP设置成 07H；串行口的SBUF无确定值；其它各专用寄存 器均被设置成00H；片内RAM不受影响，上电后 RAM中的内容随机。3）、晶振电路时钟频率: 范围要求在1.2MHz12MHz之间。一般从外部振荡器输入时钟信号。机器周期: 完成一个基本操作所需要的时间。一个机器周期由12个时钟周期组成。 指令周期: 一条指令的执行时间。以机器周期为单位：单周期、双周期和四周期指令。 思考题：设应用单片机晶振频率为12MHz，问机器周期为多少？指令周期分别为多少？XTAL1 单片机 XTAL2 时序与时序定时单位时序，是指在执行指令过程中，CPU的控制器所发出的一系列特定 的控制信号在时间上的相互关系。拍节：振荡脉冲的周期（晶振周期）定义为拍节（用“P”表示） 。状态：振荡脉冲经过两分频后，就是单片机的时钟信号，把时钟 信号的周期定义为状态（用“S”来表示）。这样，一个状态包含两个拍 节，前半周期为拍节1（P1），后半周期为拍节2（P2）。机器周期：一个机器周期为6个状态，于12个拍节，即12个振荡脉 冲周期，分别用S1S6来表示状态，S1P1、S1P2、S2P1来表示拍节。指令周期：执行一条指令所需要的时间,以机器周期的数目来表示 。