单片机控制装置与调试任务一单片机概述及应用

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1、第一部分全国中职学校单片机控制装置与调试技能大赛模块分析制作人：付少华2013年10月《单片机控制装置与调试》重庆大学出版社任务一单片机概论及应用一、单片机概念及基本结构1、单片机概念：单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位

2、单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机。单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit）。图1.1芯片实物图2．单片机基本结构MCS-51系列单片机的内部功能模块图如图1.2所示。从图1.2中可看出，MCS-51单片机组成结构中包含运算器、控制器、片内存储器、4个I/O口、串行口、定时器/计数器、中断系统、振荡器等功能部件。其中还包括堆栈指针寄存器SP，程序计数器PC，程序状态字寄存器PSW，数据指针寄存器DPTR。具体功能如下：图1.2单片机内部功能模块图（1）.运算器运算器由运算部件——

3、算术逻辑单元（Arithmetic&LogicalUnit，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。

4、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。从逻辑功能上看，计算机网络可以分成两个子网：资源子网和通信子网。1.资源子网：提供资源共享所需的硬件、软件及数据等资源，提供访问计算机网络和处理数据的能力。主要由主机系统、终端和终端控制器组成。2、通信子网：完成数据的传输、交换以及控制，提供计算机网络的功能。包括传输线路、节点交换机、网控中心等设备，是一个计算机网络性能优劣的关键。（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

5、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。（3）.主要寄存器①累加器A累加器A是微处理器中使用最频繁的寄存器。在算术和逻辑运算时它有双功能：运算前，用于保存一个操作数；运算后，用于保存所得的和、差或逻辑运算结果。②数据寄存器DR数据寄存器通过数据总线向存储器和输入/输出设备送（写）或取（读）数据的暂存单元。它可以保存一条正在译码的指令

6、，也可以保存正在送往存储器中存储的一个数据字节等等。③指令寄存器IR和指令译码器ID指令包括操作码和操作数。指令寄存器是用来保存当前正在执行的一条指令。当执行一条指令时，先把它从内存中取到数据寄存器中，然后再传送到指令寄存器。当系统执行给定的指令时，必须对操作码进行译码，以确定所要求的操作，指令译码器就是负责这项工作的。其中，指令寄存器中操作码字段的输出就是指令④程序计数器PCPC用于确定下一条指令的地址，以保证程序能够连续地执行下去，因此通常又被称为指令地址计数器。在程序开始执行前必须将程序的第一条指令的内存单元地址（即程序的首地址）送入

7、PC，使它总是指向下一条要执行指令的地址。⑤地址寄存器AR地址寄存器用于保存当前CPU所要访问的内存单元或I/O设备的地址。由于内存与CPU之间存在着速度上的差异，所以必须使用地址寄存器来保持地址信息，直到内存读/写操作完成为止。二、单片机外部引脚51系列和52系列单片机有40个引脚，其引脚图和各个引脚功能如下讲解。外部引脚示意图如图1.3所示。2、主电源引脚VCC(40脚)：接+5V电源正端。VSS(20脚)：接+5V电源地端。3、外接晶体引脚XTAL1(19脚)：接外部石英晶体的一端。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器

8、构成了片内振荡器。当采用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚接地；对于CHMOS单片机，该引脚作为外部振荡信号的输入端。4、输入/输出引脚(1)P0口(39~32脚)：P0.0