文档介绍：HEFEI UNIVERSITY
单片机实训
题目单片机应用技术实验
姓名张乐
班级自动化(1)班
学号 1205031023
指导老师储忠
完成时间 2015-6-12
实验一构建单片机最小系统和实验环境熟悉
一、单片机最小系统的组成原理图
二、单片机的工作原理
运算器
运算器包括算术逻辑运算单元ALU、、寄存器B、暂存器TMP、程序状态字寄存器PSW、十进制调整电路等。它能实现数据的算术逻辑运算、位变量处理和数据传送操作。
算术逻辑单元ALU
ALU在控制器根据指令发出的内部信号控制下,对8位二进制数据进行加、减、乘、除运算和逻辑与、或、非、异或、清零等运算。它具有很强的判跳、转移、丰富的数据传送、提供存放中间结果以及常用数据寄存器的功能。MCS-51中位处理具有位处理功能,特别适用于实时逻辑控制。
(2)
是8位寄存器,是最常用的专用寄存器,它既可存放操作数,又可存放运算的中间结果。MCS
—。累加器非常繁忙,在与外部存储器或I/O接口进行数据传送时,都要经过A来完成。
(3)寄存器B
寄存器B是8位寄存器,主要用于乘、除运算。乘法运算时,B中存放乘数,乘法操作后,高8位结果存于B寄存器中。除法运算时,B中存放除数,除法操作后,余数存于寄存器B中。寄存器B也可作为一般的寄存器用。
(4)程序状态字PSW
程序状态字是8位寄存器,用于指示程序运行状态信息。其中有些位是根据程序执行结果由硬件自动设置的,而有些位可由用户通过指令方法设定。PSW中各标志位名称及定义如下:
位序
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
位标志
CY
AC
F0
RS1
RS0
OV
—
P
CY():进(借)位标志位,也是位处理器的位累加器C。在加减运算中,若操作结果的最高位有进位或有借位时,CY由硬件自动置1,否则清“0”。在位操作中,CY作为位累加器C使用,参于进行位传送、位与、位或等位操作。另外某些控制转移类指令也会影响CY位状态(第三章讨论)。
AC():辅助进(借)位标志位。在加减运算中,当操作结果的低四位向高四位进位或借位时此标志位由硬件自动置1,否则清“0”。
F0():用户标志位,由用户通过软件设定,决定程序的执行方式。
RS1(),RS0():寄存器组选择位。用于设定当前通用寄存器组的组,其对应关系如下:
RS1
RS0
寄存器组
R0~R7地址
0
0
组0
00~07H
0
1
组1
08~0FH
1
0
组2
10~17H
1
1
组3
18~1FH
OV():溢出标志位。它反映运算结果是否溢出,溢出时OV=1;否则OV=0。OV可作为条件转移指令中的条件。
:未定义位。
P():奇偶标志位。P=1,中1的个数为奇数;否则P=0。P也可以作为条件转移指令中的条件。
控制器
控制器包括定时控制逻辑(时钟电路、复位电路),指令寄存器,指令译码器程序计数器PC,堆栈指针SP,数据指针寄存器DPTR以及信息传送控制部件等。
(1)时钟电路
MCS—51系列单片机芯片内部有一个高增益反相放大器,输入端为XTAL1,输出端为XTAL2,一般在XTAL1与XTAL2之间接石英晶体振荡器和微调电容,从而构成一个稳定的自激振荡器,就是单片机的内部时钟电路,如图(A)所示。时钟电路产生的振荡脉冲经过二分频以后,才成为单片机的时钟信号。电容C1和C2为微调电容,可起频率稳定、微调作用,一般取值在5~30pf之间,常取30pf。~12MHz ,典型值取6 MHz。XTAL1接地,XTAL2接外部震荡器,外接信号应是高电平持续时间大于20ns的方波,且脉冲频率应低于12 MHZ。如图(B)所示。
(A)内部时钟电路(B)外部振荡源
(2)复位电路
对于使用12MHZ的晶振的单片机,复位信号持续时间应超过4μs才能完成复位操作。产生复位信号的电路有上电自动复位电路和按键手动复位电路两种方式。
上电自动复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的,该电路通过电容充电在RST引脚上加了一个高电平完成复位操作。上电自动复位电路如图(a)所示。
按键手动复位电路。按键手动复位是通过按键实现人为的复位操作,按键手动复位电路如图(b)所示。
复位后内部暂存器的状态如下:
PC
0000H
TCON
00H
ACC
00H
TL0
00H
PSW
00H
TH0
00H
SP
07H
TL1
00H
DPTR
0000H
TH1
00H
P0~P3