第2章MCS-51单片机芯片的结构及原理.pptVIP

2.1 单片机的基本结构 单片微型计算机是指集成在一个芯片上的微型计算机，也 就是把组成微型计算机的各种功能部件，包括CPU（Central Processing Unit）、随机存取存储器RAM（Random Access Memory）、只读存储器ROM（Read-only Memory）、基本输 入/输出(Input/Output)接口电路、定时器/计数器等部件都制作 在一块集成芯片上，构成一个完整的微型计算机，从而实现微 型计算机的基本功能。单片机内部结构示意图如图所示。 单片机内部结构示意图 ? 单片机实质上是一个芯片。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、被控对象等硬件和软件，才能构成一个单片机应用系统。 ? ? ?图1.3 单片机应用系统的组成 单片机实质上是一个芯片。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、被控对象等硬件和软件，才能构成一个单片机应用系统。 2.1.1 单片机应用系统及组成 单片机应用系统是以单片机为核心，配以输入、输出、显示、控制等外围电路和软件，能实现一种或多种功能的实用系统。单片机应用系统是由硬件和软件组成的，硬件是应用系统的基础，软件则在硬件的基础上对其资源进行合理调配和使用，从而完成应用系统所要求的任务，二者相互依赖，缺一不可。单片机应用系统的组成如图所示。 单片机应用系统的组成 2.1.2 MCS-51单片机系列 尽管各类单片机很多，但无论是从世界范围或是从全国范围来看，使用最为广泛的应属MCS-51单片机。 基于这一事实，本课以应用最为广泛的MCS-51系列8位单片机（8051）为研究对象，介绍单片机的硬件结构、工作原理及应用系统的设计。 MCS-51单片机系列共有十几种芯片，如表所示。 MCS-51系列单片机分类表 表中列出了MCS-51单片机系列的芯片型号，以及它们的技术性能指标，使我们对它们的基本情况有了一个概括的了解。下面我们就在这个表的基础上对MCS-51系列单片机作进一步说明。 1．51子系列和52子系列 MCS-51系列又分为51和52两个子系列，并以芯片型号的最末位数字作为标志。其中，51子系列是基本型，而52子系列则属增强型。52子系列功能增强的具体方面，从表所列内容中可以看出： (1) 片内ROM从4 KB增加到8 KB。 (2) 片内RAM从128 B增加到256 B。 (3) 定时/计数器从2个增加到3个。 (4) 中断源从5个增加到6个。 在52子系列的内部ROM中，以掩膜方式集成有8 KB BASIC解释程序，这就是通常所说的8052-BASIC。这意味着单片机已可以使用高级语言。该BASIC与基本BASIC相比，增加了一些控制语句，以满足单片机作为控制机的需要。 2．片内ROM存储器配置形式 MCS-51单片机片内程序存储器有三种配置形式，即掩膜ROM、EPROM和无ROM。这三种配置形式对应三种不同的单片机芯片,它们各有特点，也各有其适用场合，在使用时应根据需要进行选择。一般情况下，片内带掩膜型ROM适用于定型大批量应用产品的生产；片内带EPROM适合于研制产品样机；外接EPROM的方式适用于研制新产品。最近，Intel公司又推出片内带EEPROM型的单片机，可以在线写入程序。 2.2 MCS-51单片机结构和原理 2 .2.1 MCS-51单片机的内部组成及信号引脚 MCS-51单片机的典型芯片是8031、8051、8751。8051内部有4 KB ROM，8751内部有4KB EPROM，8031内部无ROM；除此之外，三者的内部结构及引脚完全相同。因此，以8051为例，说明本系列单片机的内部组成及信号引脚。 1．8051单片机的基本组成 8051单片机的基本组成请参见图。下面介绍各部分的基本情况。 1) 中央处理器（CPU） 中央处理器是单片机的核心，完成运算和控制功能。 MCS-51的CPU能处理8位二进制数或代码。 2) 内部数据存储器（内部RAM） 8051芯片中共有256个RAM单元，但其