第9章单片微型计算机技术讲述.ppt

单片机MCU主要用于控制领域。它构成的检测控制系统应该有实时的、快速的外部响应，能迅速采集到大量数据，能在做出正确的逻辑推理和判断后实现对被控制对象参数的调整与控制。单片机的发展直接利用了MPU的成果，也发展了16位、32位的机型，但它的发展方向是高性能、高可靠性、低功耗、低电压、低噪音和低成本。目前，单片机的主流仍然是以8位机为主，4位、16位、32位机为辅。单片机的发展主要还是表现在其接口和性能不断满足多种多样检测控制对象的要求上，尤其突出表现在它的控制功能上，构成各种专用的控制器和多机控制系统。 在MCS-48系列单片机的基础上，Intel公司在20世纪80年代初推出了第二代单片机的代表MCS-51系列单片机。这一代单片机的主要技术特征是为单片机配置了完美的外部并行总线和串行通信接口，规范了特殊功能寄存器的控制模式，以及为增强控制功能而强化布尔处理系统和相关的指令系统，为发展具有良好兼容性的新一代单片机奠定了良好的基础。 近几年出现了具有许多新特点的单片机，可称之为第三代单片机，它以新一代的80C51系列单片机为代表。同时16位单片机也有很大发展。 （4）单片机的外围电路内装化 随着单片机集成度的提高，可以把众多的外围功能器件集成到单片机内。除了CPU、ROM、RAM外，还可把A/D、D/A转换器、DMA控制器、声音发生器、监视定时器、液晶驱动电路、锁相电路等一并集成在芯片内。为了减少外部的驱动芯片，进一步增强单片机的并行驱动能力，有的单片机可直接输出大电流和高电压，以便直接驱动显示器。 中断系统：具备较完善的中断功能，共有五个中断源，分别为两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，并具有2级的优先级别选择。 时钟电路：用于产生整个单片机运行的脉冲时序，MCS-51系列单片机多数须外接振荡电容，但部分MCS-51系列单片机内置了时钟电路，此时片外不须配置振荡电容。 数据存储器（RAM）：有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，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。 EA/Vpp：片外程序存储器的选用端，该引脚EA为低电平，则读取外部程序存储器指令。当EA为高电平并且程序地址小于4 KB时，读取内部程序存储器指令数据，而超过4 KB地址则读取外部指令数据。对内部无程序存储器的8031芯片，EA接地。另外，在对单片机内部EPROM进行编程时，EA/Vpp脚还须加上12 V的编程电压。 由图9.5可见，MCS-51单片机的存储器结构体系在物理上设有四个存储器空间，即片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器和片外数据存储器。但由于片内、外程序存储器统一寻址，故事实上只有三个逻辑空间，即片内、外统一寻址的64 KB程序存储器地址空间，片内256 B数据存储器地址空间和片外64 KB的数据存储器地址空间不重复，通过指令区分访问片内数据存储器还是片外数据存储器。在访问这三个不同的逻辑空间时，应分别采用不同形式的指令如MOVC（访问程序存储器）、MOV（访问片内数据存储器）和MOVX（访问片外数据存储器）等。片内数据存储器空间在物理上又包含两部分：对于51子系列单片机（如8031），从00H～7FH共128字节是真正的片内RAM空间，而80H～FFH仅其中20余个字节用作特殊功能寄存器（SFR）空间，访问其他字节是无意义的；对于52子系列的单片机（如8032或8052），00Ｈ～7FH的含义与51子系列相同，而从80H～FFH这128地址是片内数据存储器高端地址和特殊功能寄存器（SFR）端口地址的重叠区域。 （1）程序存储器 程序存储器（Program Memory）主要用于存放应用程序和表格常数。由于MCS-51系列单片机采用16位的程序计数器PC和16位的地址总线，因而程序存储器可扩展的地址空间为64 KB，并且这64 KB地址在空间分布范围上是连续和统一的。 单片机应用系统中的程序存储器一般用半导体只读存储器即ROM。这种存储器在计算机运行时只能对其执行读操作，即使整机掉电后存于其中的信息也不会丢失，显然适合于存放用户程序、常数和表格等。 MCS-51片内程序存储器为固定的只读存储器ROM。如8051中含有4 KB容量的掩膜ROM，8751中含有4 KB容量的EPROM，89C51中含有4 KB容量的FlashROM。而8031/8032中不设程序存储器，使用过程中必须外扩ROM。 MCS-51单片机的整个程序存储器可以分为片内和片外两部分，CPU访问外部ROM时，PSEN脚上产