第二章 单片机基础知识

硬件环境 ——单片机最小系统

硬件环境——单片机最小系统

软件环境 ——keil应用程序 Keil μVision集成开发环境的准备 启动μVision并创建一个项目 新建一个源文件并把它加入到项目中 编译项目并生成可以编程到程序存储器的HEX文件 利用ISP工具将程序下载到单片机中验证程序 将用户程序下载到单片机内部 运行程序

计算机模型的结构

计算机模型的结构 模型机主要由通过三总线（地址总线、数据总线和控制总 线）连接在一起的中央处理器（CPU）和存储器构成。 作为完整的计算机，还应包含与外部设备交换数据的I/O 接口。

中央处理器的组成 中央处理器（CPU）由运算器和控制器组成。 运算器： 1）算术逻辑单元（Arithmetic Logical Unit，ALU）： 主要完成算术、逻辑运算。 2）累加寄存器（简称累加器）A：用于存放操作数或运算 结果。 3）寄存器组：由其他寄存器组成，主要用于存放操作数 或运算结果。 4）标志寄存器F：存放运算结果的标志（零、正负、进位、 溢出等）。

中央处理器的组成 控制器 1）程序计数器（Program Counter，PC） 2）指令寄存器（Instruction Register，IR） 3）指令译码器（Instruction Decoder，ID） 4）微操作信号发生器（Micro-operation Signal Generator，MOSG） 5）地址寄存器（Address Register，AR） 6）数据寄存器（Data Register，DR）

存储器的结构 存储器是计算机系统中具有“记忆”功能的器件，用来存 放程序和数据。 存储器的几个重要概念如下： 存储位、存储字节、存储单元地址、字节编址、寻址 存储器的访问过程 读操作、写操作 让我们结合模型机结构图讲解

模型机的工作过程 计算机的计算和控制等功能是通过执行指令实现的。 计算机的指令执行过程可以分为读取指令、分析指令、执 行指令和保存结果四个阶段。 举例说明计算机程序的具体执行过程 例如，计算7+10=?，结果在A中。

模型机的工作过程 汇编语言语句 机 器 码 注 释 MOV A，07H B0H 07H 07送入累加器A ADD A，0AH 04H 0AH 机 器 码 注 释 MOV A，07H B0H 07H 07送入累加器A ADD A，0AH 04H 0AH A与10中内容相加，结果在A中 HLT F4H 暂停

IAP15W4K58S4单片机的基本组成

IAP15W4K58S4单片机的主要性能 58KB Flash程序存储器 5个16位可自动重装载的定时/计数器 至多62根I/O（输入/输出）口线 4个全双工异步串行口（UART） 1个高速同步通信端口（SPI） 中断控制系统 8通道10位高速ADC 6通道PWM和2通道可编程计数器阵列（CCP）

IAP15W4K58S4的引脚

IAP15W4K58S4的引脚 1．电源和复位引脚（VCC\GND\RST） 2．外接晶体引脚(XTAL1\XTAL2) 3．控制和复位引脚(ALE\RST) 4．输入/输出（I/O）引脚 I/O口线四种模式：准双向口/弱上拉、推挽/强上拉、输 入/高阻和开漏模式。

存储结构的特点 程序存储器和数据存储器的寻址空间是分开的，片内集成 有3个物理上相互独立的存储器空间：程序Flash存储器、 内部数据存储器和扩展数据存储器

存储空间 程序Flash存储器用于存放用户程序、数据和表格等信息。 程序Flash存储器中包含了中断地址区，即中断服务程序 的入口地址 内部数据存储器（简称内部RAM）共有256个单元，通常按 其功能划分为两部分：低128单元（单元地址范围00H～ 7FH）和高128单元（单元地址范围80H～FFH）

内部数据存储器低128单元 低128单元按其用途划分为三个区域： 1）寄存器区 2）位寻址区 3）用户RAM区 30H～7FH 数据缓冲区 工作寄存器3区（R7～R0） 10H～17H 工作寄存器2区（R7～R0） 08H～0FH 工作寄存器1区（R7～R0） 00H～07H 工作寄存器0区（R7～R0） 低128单元按其用途划分为三个区域： 1）寄存器区 2）位寻址区 3）用户RAM区

内部数据存储器高128单元和特殊功能寄存器 对于IAP15W4K58S4单片机来说，80H～FFH既为高128字节 RAM区的地址范围，又为特殊功能寄存器区的地址范围， 地址空间重叠，但物理上是独立的

某些特殊功能寄存器的介绍 ① 程序计数器 ② 累加器 ③ B寄存器 ④ 程序状态字 ⑤ 数据指针 ⑥ 堆栈指针 IAP15W4K58S4单片机的特殊功能寄存器及其在单片机复位时的值（简称复位值）见教材35页表2-5。其中，可以进行位寻址的特殊功能寄存器见教材38页表2-6。

I/O口的复用功能 下面以P0口为例进行讲解！ IAP15W4K58S4单片机最多可以有62根I/O口线，大多数I/O 口线具有复用功能 用户可以通过程序设置相关寄存器，选择相应的功能 下面以P0口为例进行讲解！

P0口的复用功能 引脚 复用功能 P0.0 AD0/RXD3（串口3数据接收端） P0.1 AD1/TXD3（串口3数据发送端） P0.2 AD4/T3CLKO（T3时钟输出） P0.5 AD5/T3（T3的外部输入）/PWMFLT_2（PWM异常停机控制第二切换引脚） P0.6 AD6/T4CLKO（T4时钟输出）/PWM7_2（PWM输出通道7第二切换引脚， 上电后默认为高阻输入） P0.7 AD7/T4（T4外部输入）/ PWM6_2（PWM输出通道6第二切换引脚，上电 后默认为高阻输入）

I/O口复用功能设置 各个I/O口的复用功能是通过设置下面的特殊功能 寄存器实现的： （1）辅助寄存器AUXR1（也称为P_SW1） （3）时钟分频控制寄存器CLK_DIV （4）外部中断使能和时钟输出寄存器INT_CLKO 各位定义及使用方法参见教材41页

I/O口模式设置 IAP15W4K58S4单片机的I/O口线均可由软件配置成4种工作模式：准双 向口/弱上拉、推挽/强上拉、输入/高阻和开漏模式。 PnM1[7:0] PnM0[7:0] I/O口模式 准双向口（传统8051单片机I/O口模式），灌电流可 达20mA，拉电流为270μA，由于制造误差，实际为 270uA～150uA 1 推挽输出（强上拉输出，可达20mA，要加限流电阻） 仅为输入（高阻） 开漏（Open Drain），内部上拉电阻断开，要外加 上拉电阻

准双向口模式的I/O结构

推挽输出工作模式的I/O结构

仅为输入（高阻）工作模式的I/O结构

开漏输出工作模式的结构

万丈高楼平地起， 打好基础，方能高远