《单片机原理与应用》课件1.ppt

第一个阶段 第二个阶段 第三个阶段 第四个阶段 MCS-51单片机的内部结构分析 MCS-51单片机的基本结构图 8位的中央处理器CPU 片内数据数据存储器RAM 片内程序存储器 四个8位并行输入输出接口 两个定时器/计数器 MCS-51系列单片机的中断源 全双工的串行通信接口 片内振荡器和时钟产生电路 总结 1、 单片机的发展历史 2 、单片机的基本硬件结构 3、 MCS-51单片机的内部结构分析 电子工程系 刘颖 单片机的基本硬件结构 认识单片机 什么是单片机？ 在一块集成电路芯片上集成了中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）和输入/输出接口（并行I/O，串行接口）、振荡电路、计数器等电路，从而构成了单芯片微型计算机。这样一块集成电路具有一台计算机的基本功能，因而被称为单片微型计算机(SingleChipMicrocomputer)，简称单片机，也被称为微控制单元或者微控制器（MCU）。 单片机体积小、价格低、可靠性高，其非凡的嵌入式应用形态对于满足嵌入式应用需求具有独特的优势。目前，单片机应用技术已经成为电子应用系统设计的最为常用的技术手段，学习和掌握单片机应用技术具有极其重要的现实意义。 单片机的特点 单片机的发展过程 单片机的发展历史可以分成四个阶段： 第一个阶段是1971年到1974年。 第二个阶段是1974年到1978年。 第三个阶段是1978年到1982年。 第四个阶段是1982年到现在。 1971年11月美国Intel公司首先设计成集成度为2000只晶体管的4位的微处理器Intel40004，并且配有随机存储器RAM，只读存储器ROM和移位寄存器等芯片，构成第一台MCS-4微型计算机。 1972年4月Intel公司又研制了功能齐全的8位微处理器Intel80000，这种微处理器虽然还算不上单片机，但从此拉开了研制单片机的序幕。 这是单片机研制的初级阶段，以Intel公司的MCS-48为代表，这种单片机内集成有8位CPU、并行I/O、8位定时器/计数器，寻址空间为4KB，这时单片机技术进入了现场应用的阶段。 这是单片机推广运用的阶段，也是高性能单片机研制阶段。在这一阶段出现的单片机普遍带有串行口，有多级中断的处理系统、16位定时器/计数器，片内RAM、ROM容量加大，且寻址范围可达64KB，有的片内还带有A/D转换器接口。 在这个阶段中，8位单片机已经得到了广泛的应用，16位单片机也已经进入到实际应用的阶段。一方面出现的各种类型的单片机，另一方面EDA技术和ARM技术也在不断地完善。尽管如此，单片机技术仍然是EDA技术和ARM技术基础。 AT89S51的外形及封装形式 8051单片机包含中央处理器、程序存储器ROM、数据存储器RAM、定时器/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几个单元，以及数据总线、地址总线和控制总线三个总线。 1、一个8位的CPU。 2、具有布尔代数的运算能力。 3、32条双向可被独立寻址的I/O。 4、片内有128字节的数据存储器。 5、内部有两组16位的定时/计数器。 6、具有全双工的传输信号。 7、5个中断源，两层优先级的中断结构。 8、外部程序存储器可扩充到64K。 这是单片机的核心部件，它的数据总线一次能处理8位二进制数，CPU的作用是控制、指挥和协调整个单元系统的协调工作，完成运算和控制输入输出数据的操作。 8051内部有128个8位的用户数据存储单元，还有128个专用寄存器，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，用户使用的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。 片内程序存储器有ROM（掩膜型）、 EPROM（红外线擦除式）和EEPROM（电擦除式）等常用形式。 主要是用来存放程序的，也可以用来存放一些原始数据或表格。但要注意8031和8032单片机内部没有程序存储器。 MCS-51单片机有三种类型的基本产品 8031、8051和8751。这3个产品只是片内程序存储器的制造工艺不同。8051的片内程序存储器ROM为掩膜型的，在制造芯片时就已经将程序固化到程序存储器中去了，因此这种单片机具有某种专用的功能。 四个8位并行输入输出接口（I/O）P0~P3，每个口既可以用于输入数据，也可以用于输出数据。 两个定时器/计数器，既可以用于定时器，也可以用于