片机原理及其接口技术第1章.ppt

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主要内容：
典型单片机（ MCS-51, MSP430, EM78, PIC, Motorola, AVR ）的性能，MCS-51内部结构、特点、工作方式、时序和最小应用系统。为学生后续学习单片机应用系统设计、利用单片机解决工程实际问题打下坚实的基础。重点在于基本概念、组成原理、特点及MCS-51的最小应用系统，难点在于时序。
典型单片机有MCS-51、MSP430、EM78、PIC、Motorola、AVR等。
MCS-51为主流产品，。
MSP430为低功耗产品，功能较强，。
EM78为低功耗产品，价格较低，。
PIC为低电压、低功耗、大电流LCD驱动、低价格产品，。
Motorola是世界上最大的单片机生产厂家之一，品种全、选择余地大、新产品多。其特点是噪声低，抗干扰能力强，比较适合于工控领域及恶劣的环境。。
AVR为高速、低功耗产品，支持ISP、IAP，I/O口驱动能力较强。。
典型单片机性能概览
MCS-51单片机硬件结构及引脚
MCS-51系列单片机都是以Intel公司最早的典型产品8051为核心，增加了一定的功能部件后构成的，因此，本章以8051为主介绍MCS-51系列单片机 。
MCS-51单片机的内部结构
MCS-51单片机的组成： CPU(进行运算、控制)、RAM(数据存储器)、ROM(程序存储器）、I/O口(串口、并口）、内部总线 和中断系统等。组成框图如下：
内部结构如下：
组成：运算器、控制器。8051的CPU包含以下功能部件：
（1）8位CPU。
（2）布尔代数处理器，具有位寻址能力。
（3）128B内部RAM数据存储器，21个专用寄存器。
（4）4KB内部掩膜ROM程序存储器。
（5）2个16位可编程定时器/计数器。
（6）32个（4×8位）双向可独立寻址的I/O口。
（7）1个全双工UART（异步串行通信口）。
（8）5个中断源、两级中断优先级的中断控制器。
（9）时钟电路，～12 MHz的时钟频率。
（10）外部程序/数据存储器寻址空间均为64KB。
（11）111条指令，大部分为单字节指令。
（12）单一+5V电源供电，双列直插40引脚DIP封装。
1. 中央处理器（CPU）
组成：程序计数器PC（Program Counter）、指令寄存器IR（Instruction Register）、指令译码器ID（Instruction Decoder）、堆栈指针SP、数据指针DPTR、定时控制逻辑和振荡器OSC等电路。
功能：CPU根据PC中的地址将欲执行指令的指令码从存储器中取出，存放在IR中，ID对IR中的指令码进行译码，定时控制逻辑在OSC配合下对ID译码后的信号进行分时，以产生执行本条指令所需的全部信号。
控制器
运算器
组成：8位算术逻辑运算单元ALU（Arithmetic Logic Unit）、8位累加器A（Accumulator）、8位寄存器B、程序状态字寄存器PSW（Program Status Word）、8位暂存寄存器TMP1和TMP2等。
功能：完成算术运算和逻辑运算。
MCS-51系列单片机配置一览表
系列
片内存储器（字节）
定时器计数器
并行I/O
串行I/O
中断源
片内ROM
片内RAM
无
有ROM
有EPROM
Intel
51
子系列
8031
80C31
8051
80C51
(4K字节)
8751
87C51
(4K字节)
128
字节
2x16
4x8位
1
5
Intel
52
子系列
8032
80C32
8052
80C52
(8K字节)
8752
87C52
(8K字节)
256
字节
3x16
4x8位
1
6
ATEML89C系列(常用型)
1051(1K)/2051(2K)/4051(4K)
（20条引脚DIP封装）
128
2
15
1
5
89C51(4K)/89C52(8K)（40条引脚DIP封装）
128/256
2/3
32
1
5/6
存储器
MCS-51的存储器可分为程序存储器和数据存储器,又有片内和片外之分。
程序存储器
一般将只读存储器（ROM）用做程序存储器。可寻址空间为64KB，用于存放用户程序、数据和表格等信息。
MCS-51单片机按程序存储器可分为内部无ROM型（如8031）和内部有ROM型（如8051）两种，连接时 引脚有区别。程序存储器结构如右图所示：
数据存储器
一般将随机存储器（RAM）用做数据存储器。可寻址空间为64KB。MCS-51数据存储器可分为片内和片外两部分。
最大范围：00H～FFH，256B；用指令MOV访问。又分为两部分：低128B（00～7FH）为真正的RAM区，高128B（80～FFH）为特殊功能寄存器（SFR）区。如右图所示。
片内RAM：
片外RAM：
最大范围：0000H～FFFFH，64KB；用指令MOVX访问。
内部RAM的20H～2FH单元为位寻址区，既可作为一般单元用字节寻址，也可对它们的位进行寻址。位地址为00H～7FH。 CPU能直接寻址这些位（称MCS-51具有布尔处理功能），位地址分配如右表所示。