一单片机硬件基础.docVIP

第一章 单片机系统硬件基础 单片机硬件基础是学习单片机系统设计和软件开发的基础知识。本章内容包括单片机基本概念、单片机内部各个部件作用、单片机最小系统的组成、以及单片机的工作模式。 1.1单片机基本原理 本小节以理论叙述为主，通过叙述、举例介绍单片机的基本概念、单片机系统基本原理以及常用单片机的内部资源。学习任务：1．了解单片机的基本感念和应用；2．掌握单片机DIP40封装引脚和应用。 1.1.1 单片机基本概念 一、单片机的定义 日常生活中使用PC机是由CPU、内存、内部功能单元和I/O接口电路等部分组成，每一部分至少需要一片集成电路，如图1-所示。 图1- 微型计算机系统组成示意图 单片机是单片微型计算机（Monolithic Microcomputer或Single Chip Microcomputer）的简称，集成在一个芯片上的微型计算机是微型计算机的一个分支，它结构。把组成微型计算机的各种功能部件，包括CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、基本输入/输出（Input/Output）接口电路、定时/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等部件都集成在一块芯片上，构成一个完整的微型计算机单片机内部结构示意图如图1-2所示。单片机在自动中应用得十分广泛，因此称为微控制器（Microcontroller），。 图1-2 单片机内部结构示意图 Intel公司Intel8031、Intel8051、Intel 8751等型号，该单片机的字长为8位，具有完善的结构和优越的性能，后来多厂商沿用或参考了I公司PHILIPS、Dallas、ATMELATMEL公司的AT89系列、国内品牌STC系列等。 STC单片机为增强51系列，支持串口在线下载（ISP）、内部看门狗和内部E2PROM在应用编程(IAP)，个别型号内部设计有A/D转换器，由于STC单片机功能强且价格低，市场容易购置，实验和研发成本较低，因此本书案例多以STC单片机介绍。 三、单片机应用 单片机的运行与计算机一样，也需要必要的硬件和软件。程序是单片机系统的软件，通过程序下载到单片机内部ROM中，既可以让单片机运行，从而实现微型计算机的基本功能。芯片化的，各功能部件在芯片中的布局和结构达最优化，抗干扰能力加强，工作亦相对稳定。在实际应用中，通常很难将单片机直接和被控对象进行电气连接，必须外加各种扩展接口电路、外部设备、被控对象等硬件以及软件，才能构成一个单片机应用系统。 图1-1-3 校园自动打铃定时器 单片机是一种芯片级计算机系统，具有数据运算和处理的能力，它可以嵌入到，实现智能化控制结合不同类型的传感器，可实现、湿度、温度、流量、压力速度等物理量的测量。具有体积小、功耗低、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，各种仪表机器人、和ALE）以及I/O口引脚（P0—P3）。 （a）μF独立电容。 图1-1-5单片机集成稳压电源 三、控制信号引脚 9脚RST/VPD为复位/备用电源引脚。此引脚上外加两个机器周期的高电平就使单片机复位（Reset）。单片机正常工作时，此引脚应为低电平。在单片机掉电期间，此引脚可接备用电源（＋5V）。在系统工作的过程中，如果Vcc低于规定的电压值，VPD就向片内RAM提供电源，以保持RAM内的信息不丢失。 30脚为锁存信号输出/编程引脚，在扩展了外部存储器的单片机系统中，单片机访问外部存储器时，ALE用于锁存低8位的地址信号。如果系统没有扩展外部存储器，ALE端输出周期性的脉冲信号，频率为时钟振荡频率的1/6，可用于对外输出的时钟。对于EPROM型单片机，此引脚用于输入编程脉冲。 29脚脚为输出访问片外程序存储器的读选通信号引脚。在CPU从外部程序存储器取指令期间，该信号每个机器周期两次有效。在访问片外数据存储器期间，这两次信号将不出现。 31脚用于区分片内外低4KB范围存储器空间。该引脚接高电平时，CPU访问片内程序存储器4KB的地址范围。若PC值超过4KB的地址范围，CPU将自动转向访问片外程序存储器；当此引脚接低电平时，则只访问片外程序存储器，忽略片内程序存储器。8031单片机没有片内程序存储器，此引脚必须接地。对于EPROM型单片机，在编程期间，此引脚用于加较高的编程电压Vpp，一般为＋12V。 1.3.4 单片机的I/O端口引脚 单片机的I/O口是用来输入和控制输出的端口，DIP40封装的51单片机共有P0、P1、P2、P3四组端口，分别与单片机内部P0、P1、P2、P3四个寄存器对应，每组端口有8位，因此DIP40封装的51单片机共有32个I/O端口。 P0口分别占用32～39脚，依次命名为P0.0～P0.7。P0口是漏极开路型双向I/O口。在访问片外存储器时，P0口分时作为低