AT89S51单片机串行口的内部结构及工作原理介绍
AT89S51单片机串行口的内部结构如下图所示。它有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF(属于特殊功能寄存器)，可同时发送、接收数据。发送缓冲器只能写入不能读出，接收缓冲器只能读出不能写入，两个缓冲器共用一个特殊功能寄存器字节地址(99H)。
串行口的控制寄存器共有两个：特殊功能寄存器SCON 和PCON。下面介绍这两个特殊功能寄存器各位的功能。
1、串行口控制寄存器SCON
一、摘要 本文给出了一个简单51单片机开发板的电路设计，完成了其原理图的绘制和PCB图的制作。着重介绍使用protel99SE画出的电路设计原理图，接着是对电路各个模块功能的分析，然后是电路所用主要芯片和其他重要元件的功能介绍以及内部封装和引脚分布，最后介绍用protel99SE画出的PCB板。此开发板具有串口通信、液晶显示、流水灯、扩展、RTC 时钟、复位、外部中断、外部存储、A/D D/A转换、报警、继电器控制等开发功能。 关键字：51单片机开发板 protel99 PCB 二、实验所用元器件及其介绍 、清单
SW-SPDT1自制封装1KΩ电阻150805 2KΩ电阻50805 三极管90152TO-18 HRS4-S-DC5V继电器1自制封装跳线6 LED110805 9针串口1DB9/M 极性电容10uF1.6 104电容40805 30pF电容50805 电池Battery1自制封装响铃1 n口排针4SIP n 晶振12MHZ1XTAL1 外接晶振1XTAL1 主要芯片引脚图和实物图 STC89C52
图(1) STC89C52引脚图 图(2) STC89C52实物图 8255
图 8255引脚图 DS1302 图(1) DS1302引脚图 表 DS1302引脚描述 引脚号符号描述引脚号符号描述 1VCC2备用电源5复位 2X1晶振引脚6 I/O数据输入/输
24C08 图(1) 24C08引脚图 表 24C08功能表
图(2) 24C08 实物图 MAX232 图(1)MAX232引脚图 表各引脚功能及推荐工作条件
AT89C51单片机的主要工作特性： ·内含4KB的FLASH存储器，擦写次数1000次； ·内含28字节的RAM； ·具有32根可编程I/O线； ·具有2个16位可编程定时器； ·具有6个中断源、5个中断矢量、2级优先权的中断结构； ·具有1个全双工的可编程串行通信接口； ·具有一个数据指针DPTR; ·两种低功耗工作模式，即空闲模式和掉电模式； ·具有可编程的3级程序锁定定位； AT89C51的工作电源电压为5（1±0.2）V且典型值为5V,最高工作频率为24MHz. AT89C51各部分的组成及功能： 1.单片机的中央处理器（CPU）是单片机的核心，完成运算和操作控制，主要包括运算器和控制器两部分。
（1）运算器 运算器主要用来实现算术、逻辑运算和位操作。其中包括算术和逻辑运算单元ALU、累加器ACC、B寄存器、程序状态字PSW和两个暂存器等。 ALU是运算电路的核心，实质上是一个全加器，完成基本的算术和逻辑运算。算术运算包括加、减、乘、除、增量、减量、BCD码运算；逻辑运算包括“与”、“或”、“异或”、左移位、右移位和半字节交换，以及位操作中的位置位、位复位等。 暂存器1和暂存器2是ALU的两个输入，用于暂存参与运算的数据。ALU的输出也是两个：一个是累加器，数据经运算后，其结果又通过内部总线返回到累加器；另一个是程序状态字PSW，用于存储运算和操作结果的状态。 累加器是CPU使用最频繁的一个寄存器。ACC既是ALU处理数据的来源，又是ALU运算结果的存放单元。单片机与片外RAM或I/O扩展口进行数据交换必须通过ACC来进行。 B寄存器在乘法和除法指令中作为ALU的输入之一，另一个输入来自ACC。运算结果存于AB寄存器中。 （2）控制器 控制器是识别指令并根据指令性质协调计算机内各组成单元进行工作的部件，主要包括程序计数器PC、PC增量器、指令寄存器、指令译码器、定时及控制逻辑电路等，其功能是控制指令的读入、译码和执行，并对指令执行过程进行定时和逻辑控制。AT89C51单片机中，PC是一个16位的计数器，可对64KB程序存储器进行寻址。复位时PC的内容是0000H. (3)存储器 单片机内部的存储器分为程序存储器和数据存储器。AT89C51单片机的程序存储器采用4KB的快速擦写存储器Flash Memory,编程和擦除完全是电器实现。 （4）外围接口电路 AT89C51单片机的外围接口电路主要包括：4个可编程并行I/O口,1个可编程串行口，2个16位的可编程定时器以及中断系统等。 AT89C51的工作原理： 1.引脚排列及功能 AT89C51的封装形式有PDIP,TQFP,PLCC等，现以PDIP为例。 （1）I/O口线 ·P0口 8位、漏极开路的双向I/O口。 当使用片外存储器及外扩I/O口时，P0口作为低字节地址/数据复用线。在编程时，P0口可用于接收指令代码字节；程序校验时，可输出指令字节。P0口也可做通用I/O口使用，但需加上拉电阻。作为普通输入时，应输出锁存器配置1。P0口可驱动8个TTL负载。 ·P1口 8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。 P1口是为用户准备的I/O双向口。在编程和校验时，可用作输入低8位地址。用作输入时，应先将输出锁存器置1。P1口可驱动4个TTL负载。 ·P2 8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。 当使用外存储器或外扩I/O口时，P2口输出高8位地址。在编程和校验时，P2口接收高字节地址和某些控制信号。 ·P3 8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。 P3口可作为普通I/O口。用作输入时，应先将输出锁存器置1。在编程/校验时，P3口接收某些控制信号。它可驱动4个TTL负载。 （2）控制信号线
8051是MCS-51系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。 8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明： 中央处理器(CPU)是整个单片机的核心 部件，是8位数据宽度的处理器，能处理 8位二进制数据或代码，CPU负责控制、 指挥和调度整个单元系统协调的工作，完 成运算和控制输入输出功能等操作。 ·数据存储器(RAM)： 8051内部有128个8位用户数据存储 单元和128个专用寄存器单元，它们是统 一编址的，专用寄存器只能用于存放控制 指令数据，用户只能访问，而不能用于存 放用户数据，所以，用户能使用的的RAM 只有128个，可存放读写的数据，运算的 中间结果或用户定义的字型表。 ·程序存储器(ROM)： 8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。 ·定时/计数器(ROM)： 8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。 ·并行输入输出(I/O)口： 8051共有4组8位I/O口(P0、P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。 ·全双工串行口： 8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以 用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。 ·中断系统： 8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可 满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。 ·时钟电路： 8051内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8051 单片机需外置振荡电容。
STC89C52单片机开发板 一、方案设计 1.1 方案论证 在科技广泛发展的今天，计算机的发展已经越来越快，他的应用已经越来越广泛。二单片机的发展和应用是其中的重要一方面。单片机在工业生产（机电、化工、轻纺、自控等)和民用家电方面有广泛的应用。其中，单片机在工业生产中的应用尤其广泛。 单片机具有集成度高，处理能力强，可靠性高，系统结构简单，价格低廉的优点，因此被广泛应用。目前，单片机在工业控制系统诸多领域得到了极为广泛的应用。特别是C51系列的单片机稳定性好，运算精度高，推动了工业生产，影响着人们的工作和学习。而本次设计就是要通过对C52系列单片机最小系统进行开发板的设计。有助于当代大学生及涉及单片机领域的工作者们更深入的了解和学习单片机的开发机应用。 1.2 设计思路 （1）本设计采用STC89C52单片机为主控制核心。 （2）选择PCF8951实现A/D、D/A转换装置，与单片机接口为P2.1口和P2.0口。 （3）此外，还选择了NRF905无线通信模块及4*4矩阵键盘等模块进行开发与学习设计。 二、硬件设计 本设计由8部分组成：STC89C52单片机最小系统、PCF8951A/D转换电路、报警器模块、NRF905无线模块、矩阵键盘模块、温度传感器电路、红外接收模块、LED流水灯模块。电路原理图见附录。 2.1 STC89C52单片机最小系统模块 STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系统可编程Flash 存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外STC89X52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU 停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35Mhz，6T/12T可选。
第7章 AT89C51单片机的串行口 1．帧格式为1个起始位，8个数据位和1个停止位的异步串行通信方式是方式。 答：1。 2．在串行通信中，收发双方对波特率的设定应该是的。 答：相等。 3．下列选项中，是正确的。 A．串行口通信的第9数据位的功能可由用户定义 B．发送数据的第9数据位的内容是在SCON寄存器的TB8位中预先准备好的C．串行通信帧发送时，指令把TB8位的状态送入发送SBUF中 D．串行通信接收到的第9位数据送SCON寄存器的RB8中保存 E．串行口方式1的波特率是可变的，通过定时器/计数器T1的溢出率设定 答：（A）对（B）对（C）错（D）对（E）对。 4．通过串行口发送或接收数据时，在程序中应使用。 A．MOVC指令B．MOVX指令C．MOV指令D．XCHD指令 答：（C）MOV指令。 5．串行口工作方式1的波特率是。 A．固定的，为f osc/32 B．固定的，为f osc/16 C．可变的，通过定时器/计数器T1的溢出率设定D．固定的，为f osc/64 答：（C）。 6．在异步串行通信中，接收方是如何知道发送方开始发送数据的？ 答：当接收方检测到RXD引脚上的有效的负跳变时，即可知道发送方开始发送数据。 7．串行口有几种工作方式？有几种帧格式？各种工作方式的波特率如何确定？答：串行口有4种工作方式：方式0、方式1、方式2、方式3。 有3种帧格式，方式2和3具有相同的帧格式。 方式0的发送和接收都以fosc/12为固定波特率。 方式1的波特率=2SMOD/32×定时器T1的溢出率。 方式2的波特率=2SMOD/64×fosc。 方式3的波特率=2SMOD/32×定时器T1的溢出率。 8．假定串行口串行发送的字符格式为1个起始位、8个数据位、1个奇校验位、1个停止位，请画出传送字符“B”（42H）的帧格式。 答：传送的字符“B”的帧格式如图所示（先低位后高位）。 起始位0 1 0 0 0 0 1 0 校验位停止位
第7章MCS-51的串行口 1．串行数据传送的主要优点和用途是什么？ 答：串行数据传送的主要优点是硬件接口简单，接口端口少（2个）。主要用于多个单片机系统之间的数据通信。 2．简述串行口接收和发送数据的过程。 答：以方式一为例。发送：数据位由TXT端输出，发送1帧信息为10为，当CPU执行1条数据写发送缓冲器SBUF的指令，就启动发送。发送开始时，内部发送控制信号/SEND 变为有效，将起始位想TXD输出，此后，每经过1个TX时钟周期，便产生1个移位脉冲，并由TXD输出1个数据位。8位数据位全部完毕后，置1中断标志位TI，然后/SEND信号失效。接收：当检测到起始位的负跳变时，则开始接收。接受时，定时控制信号有2种，一种是位检测器采样脉冲，它的频率是RX时钟的16倍。也就是在1位数据期间，有16个采样脉冲，以波特率的16倍的速率采样RXD引脚状态，当采样到RXD端从1到0的跳变时就启动检测器，接收的值是3次连续采样，取其中2次相同的值，以确认是否是真正的起始位的开始，这样能较好地消除干扰引起的影响，以保证可靠无误的开始接受数据。 3．帧格式为1个起始位，8个数据位和1个停止位的异步串行通信方式是方式（1 ）。 4．串行口有几种工作方式？有几种帧格式？各种工作方式的波特率如何确定？ 答：串行口有3种工作方式：方式0、方式1、方式2、方式3；有3种帧格式：方式0为8位数据，方式1为8位数据、起始位、终止位，方式2和3具有相同的帧格式，为9位数据、起始位、终止位；方式0的发送和接收都以fosc/12为固定波特率，方式1的波特率=2SMOD/32×定时器T1的溢出率，方式2的波特率=2SMOD/64×fosc，方式3的波特率=2SMOD/32×定时器T1的溢出率。 5．假定串行口串行发送的字符格式为1个起始位，8个数据位，1个奇校验位，1个停止位，请画出传送字符“A”的帧格式。 答：“A”的AS CⅡ码为“01000001” 从左向右：0，1，0，0，0，0，0，1，0，0， 1 起始位低位高位奇偶位终止位 6．判断下列说法是否正确： 答：（A）串行口通讯的第9数据位的功能可由用户定义。（对） （B）发送数据的第9数据位的内容在SCON寄存器的TB8位中预先准备好的。（对）（C）串行通讯帧发送时，指令把TB8位的状态送入发送SBUF中。（错） （D）串行通讯接收到的第9位数据送SCON寄存器的RB8中保存。（对） （E）串行口方式1的波特率是可变的，通过定时器/计数器T1的溢出率设定。（对） 7．通过串行口发送或接收数据时，在程序中应使用：
今天我们学习8051单片机的引脚及其功能。 8051系列各种芯片的引脚是互相兼容的，8051，8751和8031均采用40脚双列直播封装型式。当然，不同芯片之间引脚功能也略有差异。8051单片机是高性能的单片机，因为受到引脚数目的限制，所以有不少引脚具有第二功能，其中有些功能是8751芯片所专有的。各引脚功能简要说明如下： Vcc（40脚）：电源端，为＋5V。 Vss（20脚）：接地端。 时钟电路引脚XLAL2(18脚)：接外部晶体和微调电容的一端。若需采用外部时钟电路时，该引脚输入外时钟脉冲，要检查8051的振荡电路是否正确工作，可用示波器查看XLAL2端是否有脉冲信号输出。 时钟电路引脚XLAL1(19脚)：接外部晶体的微调电容的另一端。在片内它是振荡电路方相放大器的输入端。在采用外部时钟时，该引脚必须接地。 RST(9脚)：RST是复位信号输入端，高电平有效。当此输入端保持两个机器周期，即24个时钟振荡周期的高电平时，就可以完成复位操作。RST引脚的第二功能是VPD,即备用电源的输入端。当主电源Vcc发生故障降低到低电平规定值时，将＋5V电源自动接入RST端，为RAM 提供备用电源，以保证存储在RAM中的信息不丢失，以使电源正常后能继续正常运行。 ALE（30脚）：地址锁存允许信号端。当8051上电正常工作后，ALE引脚不断向外输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率fosc的1/6。CPU访问片外存储器时，ALE输出信号作为锁存低8位地址的控制信号。在CPU访问片外数据存储器时，会丢失一个脉冲。平时不访问外存储器时，ALE端也可1/6的振荡频率固定输出正脉冲，因而ALE也可以用作对外输出时钟或定时信号。如果你想看一下8051芯片的好坏，可用示波器查看ALE端是否有脉冲信号输出，如有，则8051基本上是好的。ALE端的负载驱动能力为8个LS型TTL。此引脚的第二功能PROG是对片内带有4K EPROM的8751固化程序时，作为编程脉冲输入端。 PSCN（29脚）：程序存储器允许输出信号端。在访问片外程序存储器时，此端口定时输出脉冲作为读片外程序存储器的选通信号。此引脚EPROM的OE端，PSCN端有效，即允许读出片
第七章MCS-51单片机串行接口 第一节串行通信的基本概念 (一)学习要求 1．掌握串行通信的基本概念。 2. 掌握异步通信和同步通信的区别。 （二）内容提要 一：基本概念及分类 串行通信是将数据的各位一位一位地依次传送。适合于计算机之间、计算机与外部设备之间的远距离通信。 串行通信从传输方式分为： 单工方式、半双工方式、全双工方式。 从接收方式来说，串行通信有两种方式： 异步通信方式、同步通信方式。 二：串行口的功能 MCS－51单片机中的异步通信串行接口能方便地与其他计算机或传送信息的外围设备（如串行打印机、CPU终端等）实现双机、多机通信。 串行口有4种工作方式，见表7－1。方式0并不用于通信，而是通过外接移位寄存器芯片实现扩展并行I／O接口的功能。该方式又称为移位寄存器方式。方式1、方式2、方式3都是异步通信方式。方式1是8位异步通信接口。一帧信息由10位组成，其格式见图7－2a。方式1用于双机串行通信。方式2、方式3都是9位异步通信接口、一帧信息中包括9位数据，1位起始位，1位停止位，其格式见图７－2b。方式2、方式3的区别在于波特率不同，方式2、方式3主要用于多机通信，也可用于双机通信。 表7-1 （三）习题与思考题 １、什么是并行通信？什么是串行通信？各有何优缺点？ 答：并行通信指数据的各位同时传输的通信方式，串行通信是指各位数据逐位顺序传输的通信方式。 ２、什么是异步通信？什么是同步通信？各有何优缺点？ ３、什么是波特率？某异步串行通信接口每分钟传送1800个字符，每个字符由11位组成，请计算出传送波特率。 第二节MCS-51串行接口的组成 (一)学习要求
单片机开发板的制作步骤 单片机技术自发展以来已走过了近20年的发展路程。单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。小到遥控电子玩具，大到航空航天技术等电子行业都有单片机应用的影子。针对单片机技术在电子行业自动化方面的重要应用，为满足广大学生、爱好者、产品开发者迅速学会掌握单片机这门技术，于是产生单片机实验板普遍称为单片机开发板、也有单片机学习板的称呼。比较有名的例如电子人DZR-01A单片机开发板。 单片机开发板是用于学习51、STC、AVR型号的单片机实验设备。根据单片机使用的型号又有51单片机开发板、STC单片机开发板、AVR单片机开发板。常见配套有硬件、实验程序源码、电路原理图、电路PCB图等学习资料。例如电子人单片机开发板，针对部分学者需要特别配套有VB上位机软件开发,游戏开发等教程学习资料。开发此类单片机开发板的公司一般提供完善的售后服务与技术支持。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。 单片机（Microcontrollers）诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段，早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上发展出了MCS51系列MCU系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。 而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。高端的32位Soc单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。 常见配套资源如下：
课程名称电路CAD作业项目51单片机开发板作业日期2016-5-12成绩班级14物联网工程XX李延晖学号9 上课地点启智楼4122一．开发板电路原理图 图1 开发板电路原理图 二．电路模块划分及功能简介 1.单片机最小系统模块
图1-1单片机最小系统模块图 简单功能介绍： 单片机最小系统，也叫做单片机最小应用系统，是指用最少的原件组成单片机可以工作的系统。单片机最小系统的三要素就是电源、晶振、复位电路。 型号名称：AT89S52 主要使用方法： 客房控制系统的最大特点是输入、输出开关量多，主控制器单片机已有的I/O口不能满足使用需求，需要进行扩展。为降低成本，采用简单的TTL电路扩展I/O口，即单片机的P2.0、P2.1口地址信号作为译码器74LS139的输入信号，74LS139的输出信号作为总线驱动器 74LS244的片选信号，74LS244的8个输出脚分别接单片机P0口的8位，通过片选74LS244单片机即可把74LS244输入脚上的数据读入，其I/O输入接口电路如图2所示。IG01~IG08是一组弱电端子输入信号线，它们分别和8个弱电开关相连。由于系统有24个开关输入量，因此，电路共用了3个74LS244，当片选信号CS1~CS3中有一个有效时，其对应74LS244上的数据就被读入到单片机中。
典型应用电路： 图1-2 典型应用电路 在本系统中的功能： 作为控制核心原件进行数据的采集分析运算，协调各个管口及原件形成完整的控制系统。
图1-3 AT89S52的实物图 图1-4 AT89S52的外形尺寸图
图1-5 AT89S52元件符号图1-6 PCB电路符号2.A/D、D/A模块 3．显示、指示模块 （1）液晶显示模块： 图3-1-1 液晶显示模块图 简单功能介绍：
51单片机与串口通信代码 2011年04月22日 17:18 本站整理作者：佚名用户评论（0） 关键字：串口通信(35) 串口调试 1. 发送：向总线上发命令 2. 接收：从总线接收命令，并分析是地址还是数据。 3. 定时发送：从内存中取数并向主机发送. 经过调试，以上功能基本实现，目前可以通过上位机对单片机进行实时控制。 程序如下： //这是一个单片机C51串口接收（中断）和发送例程，可以用来测试51单片机的中断接收 //和查询发送，另外我觉得发送没有必要用中断，因为程序的开销是一样的 ＃i nclude
PCON=0x00; ES=1; TMOD=0x21; //定时器工作于方式2，自动装载方式 TH0=(65536-1000)%256; TL0=(65536-1000)/256; TL1=0xfd; TH1=0xfd; ET0=1; TR0=1; TR1=1; // TI=0; EA=1; // TI=1; RAMDATA=0x1F45; } void serial () interrupt 4 using 3 { if(RI) { RI=0; ch=SBUF; TI=1; //置SBUF空 switch(ch) { case 0x01 :printf("A"); TI=0;break; case 0x02 :printf("B"); TI=0;break; case 0x03 :printf("C"); TI=0;break;
51单片机和计算机之间实现串口通信的电路图 串口通讯参考程序如下： 来源：深入浅出AVR单片机 #include
单片机的电路原理 单片机技术自发展以来已走过了近20年的发展路程。单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。小到遥控电子玩具，大到航空航天技术等电子行业都有单片机应用的影子。针对单片机技术在电子行业自动化方面的重要应用，为满足广大学生、爱好者、产品开发者迅速学会掌握单片机这门技术，于是产生单片机实验板普遍称为单片机开发板、也有单片机学习板的称呼。比较有名的例如电子人DZR-01A单片机开发板。 单片机开发板是用于学习51、STC、AVR型号的单片机实验设备。根据单片机使用的型号又有51单片机开发板、STC单片机开发板、AVR单片机开发板。常见配套有硬件、实验程序源码、电路原理图、电路PCB图等学习资料。例如电子人单片机开发板，针对部分学者需要特别配套有VB上位机软件开发,游戏开发等教程学习资料。开发此类单片机开发板的公司一般提供完善的售后服务与技术支持。单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代的功效，常在产品名称前冠以形容词——“智能型”，如智能型洗衣机等。 单片机（Microcontrollers）诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段，早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上发展出了MCS51系列MCU系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。 而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。高端的32位Soc单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。 常见配套资源如下： 1、硬件实验板及其配件如：连接线、CPU芯片、流水灯、点阵显示、ds18b20温度检测、彩色TFT液晶屏，SD卡，游戏开发（推箱子游戏）、收音机、mp3解码等。 2、实验程序源码，包含汇编源程序、C语言源程序。 3、电路原理图、PCB电路图。 4、实验手册、使用手册。 5、针对单片机开发板的详细讲解视频。 6、附加PCB设计制作、VB软件开发等计算机学习资料 1、8个LED灯，可以练习基本单片机IO操作，在其他程序中可以做指示灯使用。
1 、如何理解51单片机存储空间在物理结构上可分为4个，而逻辑上又可划分为3个？ 答： MCS-51在物理上有四个存储空间： 1、片内程序存储器 2、片外程序存储器、 3、片内数据存储器 4、片外数据存储器。从逻辑上划分有三个存储器地址空间： 1、片内外统一编址的64K字节程序存储器（0000H~0FFFFH） 2、内部256字节数据存储器地址空间（包括 128字节片内RAM和128字节的SFR） 3、外部64K字节数据存储器地址空间（0000H~0FFFFH） 2 、MCS-51片内RAM的容量？8051最大可配置的RAM/ROM容量？答： 1）MCS-51片内RAM的容量： 51子系列：128B 52子系列：256B 2）其ROM最大可扩展到64KB 注：片内数据存储区=片内RAM+SFR，51和52子系列的SFR容量都是128B 3 、8051的/PSEN、/RD、/WR的作用？ 答： 1）/PSEN（外部程序存储器读选通信号）: CPU访问片外ROM时，使/PSEN低电平有效，可实现片外ROM的读操作，其他情况下此引脚为高电平封锁状态。 2）/RD：外部RAM读信号 3）/WR：外部RAM写信号 4 、ALE线的作用？当8051不和RAM/ROM相连时，ALE线的输出频率是多少？ 答： 1）ALE（地址锁存控制信号）： 访问片外ROM,RAM时，ALE用于控制把P0口输出的低8位地址送入锁存器锁存，实现低位地址和数据的分时传送。 不访问片外存储器时，可做为外部时钟使用。 2）当8051不和RAM/ROM相连时，ALE线的输出频率等于时钟周期的倒数
5 、MCS-51的工作寄存区包含几个通用工作寄存器组？每组的地址是什么？如何选用？开机复位后，CPU使用的是哪组工作寄存器？答： 1）MCS-51的工作寄存区包含4个通用工作寄存器组 2）第0组通用寄存器区地址：00H~07H 第1组通用寄存器区地址：08H~0FH 第2组通用寄存器区地址：10H~17H 第3组通用寄存器区地址：18H~1FH 3）选择哪个工作寄存器组是通过软件对程序状态字寄存器PSW的第 4、3位进行设置实现的 4 6、 MCS-51的内部RAM地址空间是如何安排的？共有多少个单元可以位寻址？位地址又是如何排列的？ 答： 1）MCS-51的内部RAM地址的空间安排： 00H~1FH 寄存器区 20H~2FH 位寻址区 30H~7FH 数据缓冲区 80H~FFH 专用寄存器区 2）位寻址的单元个数：16B*8位/B=128位 3）位地址排列方式： 位地址为：00H～7FH 字节地址：20H～2FH 7 、MCS-51的程序计数器PC是几位寄存器？它是否为专用寄存器？PC的内容是什么信息？ 答 1）MCS-51的程序计数器PC是16位寄存器
51单片机开发板 51单片机技术自发展以来已走过了近20年的发展路程。单片机技术的发展以微处理器(MPU)技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展趋势。小到遥电子玩具，大到航空航天技术等电子行业都有单片机应用的影子。针对51单片机技术在电子行业自动化方面的重要应用，为满足广大学生、爱好者、产品开发者迅速学会掌握单片机这门技术，于是产生51单片机开发板。实践表时，8位的单片机仍然占据着市场百分之八十的份量。
功能介绍： 1、8个LED灯，可以练习基本单片机IO操作，在其他程序中可以做指示灯使用。 2、2个四联8段数码管，显示温度数据，HELLO欢迎词、时钟等。 3、高亮8*8点阵，如练习数字，字母，图片显示，或者小游戏的开发如贪吃蛇等。 4、4个独立按键，可以配置为中断键盘，为程序的按键扫描节省更多的时间。 5、8个AD按键，主要设计为游戏开发如推箱子等，去掉了矩阵键盘，AD 键盘在实际中的应用相当广泛，如电视机加减搜台等都是采用AD键盘，一根AD线可以扩展几百个按键，更接近工程。 6、PCF8591具有AD/DA功能，其采用IIC总线协议，可练习IIC总线的操作。 7、DS18B20:单线多点检测支持。 8、光敏电阻测试光线强度，感受白天黑夜的区别。 9、FM收音机：能接收80M到110MHz之间的FM频段。可实现自动搜台和手动搜台。 10、DS1302时钟芯片提供实时时钟，带3V电池，在掉电的情况下，时钟仍然可以继续运行。 11、可读写SD卡文件系统，保存数据显示到TFT液晶屏等。 12、继电器可以控制高电压的设备，高压危险，请小心使用。 13、直流电机接口，控制直流电机。 14、步进电机接口，控制步进电机运行。 15、蜂鸣器，可以做电子琴、音乐发声等。 16、74HC595芯片练习串行转并行数据扩展。 17、74HC573锁存扩展芯片，可以扩展接口。
51单片机的内部结构 MCS-51单片机内部结构 8051是MCS-51系列单片机的典型产品，我们以这一代表性的机型进行系统的讲解。 8051单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、 并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明： ·中央处理器： 中央处理器(CPU)是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位 二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控 制输入输出功能等操作。 ·数据存储器(RAM)： 8051内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据， 所以，用户能使用的的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义 的字型表。 ·程序存储器(ROM)： 8051共有4096个8位掩膜ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。 ·定时/计数器(ROM)： 8051有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。 ·并行输入输出(I/O)口： 8051共有4组8位I/O口(P0、 P1、P2或P3)，用于对外部数据的传输。 ·全双工串行口： 8051内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。 ·中断系统： 8051具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。
80C51单片机的基本结构是由中央处理器CPU、存储器、输入/输出接口电路（I/O口）、定时和中断电路组成。 80C51的组成：微处理器、存储器、外部输入/输出接口电路（I/O接口）、中断系统、时钟电路、系统总线、 80C51的存储器 内部数据存储器：实际上80C51芯片中共有256个RAM单元，但其中后128单元被专用寄存器占用，供用户使用的只是前128单元，用于存放可读写的数据。 内部程序存储器：内部程序存储器是指ROM(4KB×8)。80C51共有4 KB掩膜ROM，用存放程序和原始数据。因此称之为程序存储器，简称“内部ROM”。 I/O口电路：80C51单片机共有4个8位的I／0口(P0-P3)，以实现数据的并行输入输出。还有一个可编程全双工的串行口，它功能强大，可做异步通信收发器使用，也可用作同步移位器使用。 中断系统：80C51单片机的中断功能较强，以满足控制应用的需要。80C51共有5个中断源。即外部中断2个，定时／计数中断2个，串行中断1个。全部中断分为高优先级和低优先级共两级。 时钟电路：80C51单片机的内部具有时钟电路，但石英晶体振荡器和微调电容需外接。 总线：上述这些部件都是通过总线连接起来，才能构成一个完整的单片机系统。总线结构减少了单片机的连线和引脚，提高了集成度和可靠性。 主电源引脚Uss和Ucc ：Vss（20脚）：接地Vcc（40脚）：正常操作、对EPROM编程和验证时为+5V电源。 外接晶振引脚XTALl和XTAL2 XTALl（19脚）：内部振荡电路反相放大器的输入端，是外接晶体的一个引脚。当使用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚必须接地；对于CHMOS单片机，该引脚作为驱动端。XTAL2（18脚）：内部振荡电路反相放大器的输出端，是外接晶体的另一端。若使用外部时钟时，对于HMOS单片机，该引脚输入外部时钟脉冲；对于CHMOS单片机，此引脚应悬浮。 控制和其它电源复用引脚RST／VPD（9脚）：复位信号输入引脚／备用电源输入引脚。ALE／PROG（30脚）：地址锁存允许信号输出引脚／编程脉冲输入引脚。当访问外部存储器时，ALE的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器，ALE仍以不变的频率周期性的出现正脉冲信号，频率为振荡器频率的1/6。EA／VPP（31脚）：当EA端保持电平时，访问内部程序存储器。当PC值超过0FFFH时，将自动转向，执行外部程序存储器的程序。当EA保持低电平时，则只访问外部数据存储器，不管是否有内部程序存储器。PSEN（29脚）：外部程序存储器读选通信号。在由外部程序存储器取指令期间，每个机器周期两次PSEN有效。 并行I／O口引脚(32个，分成4个8位口) P0.0～P0.7：一般I／O口引脚或数据／低位地址总线复用引脚；P1.0～P1.7：一般I／O口引脚；P2.0～P2.7：一般I／O口引脚或高位地址总线引脚；P3.0～P3.7：一般I／O口引脚或第二功能引脚。 P3口的第二功能：P3.0：RXD 串行数据接收P3.1：TXD 串行数据接收P3.2：/INT0 外部中断0申请P3.3：/INT1 外部中断1申请P3.4：T0 定时器／计数器0计数输入P3.5：T1 定时器／计数器1计数输入P3.6：/WR 外部RAM写选通P3.7：/RD 外部RAM读选通 3.3.2引脚的复用对于各种型号的芯片，其引脚的第一功能信号是相同的，所不同的只在引脚的第二功能信号上。对于9、30和31各引脚，由于第一功能信号与第二功能信号是单片机在不同工作方式下的信号，因此不会发生使用上的矛盾。P3口线的情况却有所不同，它的第二功能信号都是单片机的重要控制信号。因此在实际使用时，总是先按需要优先选用它的第二功能，剩下不用的才作为口线使用。 内部数据存储器80C51单片机的内部数据存储器在物理上分为两个区：00H～7FH单元组成的低128字节单元和高128字节的特殊功能寄存器区（SFR）低128字节单元如图所示。80C51片内RAM共有128 B，分成工作寄存器区、位寻址区、通用用户区。 PSW当前工作寄存器组的选择由特殊功能寄存器中的程序状态字寄存器PSW的RSl、RS0位来选定。 程序状态字PSW 程序状态字是一个8位寄存器，它包含了程序状态信息。此寄存器各位的含义如表所示。其中PSW．1未用。程序状态字PSW 各位定义CY(PSW．7)进位标志。AC(PSW．6)辅助进位标志。F0(PSW．5)用户标志。RSl、RS0(PSW．4、PSW．3)寄存器区选择控制。OV(PSW．2)溢出标志。P(PSW.0)奇偶标志。 栈指针栈指针SP是一个8位特殊功能寄存器。它指示出堆栈顶部在内部RAM中的位置。系统复位后，SP初始化为07H，使得堆栈的存放事实上由08H单元开始。 数据指针数据指针DPTR是一个16位特殊功能寄存器，其高位字节寄存器用DPH表示，低位字节寄器用DPL表示，既可以作为一个16位寄存器DPTR来处理， 堆栈的作用堆栈主要是为子程序调用和中断操作而设立的。其具体功能有两个：保护断点和保护现场。 堆栈指针SP 堆栈共有两种操作：进栈和出栈。但不论是数据进栈还是数据出栈，都是对堆栈的栈顶单元进行的，堆栈使用方式堆栈的使用有两种方式。一种是自动方式,另一种是指令方式。
第2章80C51单片机内部结构和工作原理 本章要点 80C51系列单片机内部结构 外部引脚功能 存储空间配置和功能 片内RAM结构和功能 特殊功能寄存器的用途和功能 程序计数器PC的作用和基本工作方式 I/O端口结构、工作原理及功能 时钟和时序 复位电路、复位条件和复位后状态 低功耗工作方式的作用和进入退出的方法 §2-1 内部结构和引脚功能 一、 二、引脚功能 40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。
⒈电源: ⑴VCC - 芯片电源，接+5V； ⑵VSS - 接地端； ⒉时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 ⒊控制线:控制线共有4根， ⑴ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲 ①ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址 ②PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。 ⑵PSEN:外ROM读选通信号。 ⑶RST/VPD:复位/备用电源。 ①RST（Reset）功能：复位信号输入端。 ②VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。 ⑷EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 ①EA功能：内外ROM选择端。 ②Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。 ⒋I/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。 §2-1 存储空间配置和功能 80C51的存储器组织结构可以分为三个不同的存储空间，分别是： ⑴64KB程序存储器(ROM),包括片内ROM和片外ROM； ⑵64KB外部数据存储器（外RAM）； ⑶256B内部数据存储器(内RAM) (包括特殊功能寄存器）。 80C51存储空间配置图 一、程序存储器（ROM） 地址范围：0000H～FFFFH，共64KB。其中: