第1章MCS51系列单片机基础.PDF

－ 第 1 章 MCS 51 系列单片机基础 单片机，也称单片微控制器(MCU)，是把一个计算机系统集成在一块芯片上的微机。 片内含有微处理器(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器 RAM 、并行 I/O 口、串行 I/O 口、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。 1.1 单片机概述 单片机按内部数据通道的宽度，可分为 4 位、8 位、16 位及 32 位单片机。因此，单片 机的发展先后经历了 4 位、8 位、16 位和 32 位等阶段。虽然如此，从实际使用情况看，却 并没有出现推陈出新、以新代旧的局面。4 位、8 位、16 位和 32 位单片机仍各有应用领域， 8 位单片机由于功能强，被广泛用于工业控制、智能接口、仪器仪表等各个领域，8 位单片 机在中、小规模应用场合仍占主流地位，代表 了单片机的发展方向，在单片机应用领域发 挥着越来越大的作用。本书主要以 MCS－51 系列单片机中的 8051 单片机为主，讲述单片 机的原理及应用。 1.1.1 单片机的特点 单片机的特点可归纳为以下几个方面： 1) 集成度高 单片机尽可能把实际应用所需要的 CPU、RAM 、ROM 、I/O 口及定时器/计数器都集成 在一块芯片内，使之成为名副其实的单片机。 内部采用总线结构，减少了各芯片之间的连 接，大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力 。与常规的计算机系统相比，具有体积小、 集成度高的特点。 2) 存储容量大 采用了 16 位地址总线的 8 位单片机 8051 可寻址外部 64KB 数据存储器和 64KB 程序 存储器。有的单片机为了提高速度和执行效率，采用了 RISC 流水线和 DSP 的设计技术， 使单片机的性能明显优于同类微处理器，单片机的寻址已突破 64KB 的限制，8 位和 16 位 单片机寻址可达 1MB 和 16MB。 3) 外部扩展能力强 在单片机内部的各种功能部分不能满足应用需求时，均可在外部进行扩展(如扩展 ROM 、RAM 、I/O 口、定时/计数器，中断系统等) ，给应用系统设计带来极大的方便和灵 活性。 4) 控制功能强 采用面向控制的指令系统，能针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务。为满足控 制的需要，单片机有很强的逻辑控制能力，特别是具有很强的位处理能力。单片机的逻辑 控制功能及运行速度均高于同一档次的微型计算机。可以方便地实现多机和分布式控制， ·6 · 单片机原理及应用 使整个控制系统的效率和可靠性大为提高。 5) 低电压、低功耗 单片机大量应用于便携式产品和家用电器产品，低电压和低功耗的特性尤为重要。采 用 CHMOS 制造工艺，集 HMOS 的高速、高集成度和 CMOS 的低功耗技术于一体，使单 片机的功耗进一步降低，适应电压范围更宽(2.6～6V) 。 6) 性能价格比高 单片机另一个显著特点是成本低，运用灵活，易于产品化，能方便地组成各种智能化 的控制设备和仪器，做到机电一体化。因此世界上各大公司在提高单片机性能的同时，进 一步降低价格，提高性能价格比是各公司竞争的主要策略。 7) 可靠性高 抗干扰能力强，适用温度范围宽，在各种恶劣的环境下都能可靠地工作，这是其他类 型计算机无法比拟的。 1.1.2 单片机的主要技术指标 MCS－51 系列单片机品种很多，一般采用 40 引脚的双列直插式塑料封装。 1) 按片内程序存储器配置分： (1) 片内 ROM ：80(C)3X 8031 (2) 片内有 ROM ：80(C)5X 8051 4KB(0000H～0FFFH) (4) 片内有 EPROM ：87(C)5X 8751 4KB(0000H～0FFFH) (4) 片内有 FLASH E2PROM ：89C5X 89C51 4KB(0000H～0FFFH) 2) 按制造工艺分： (1) HMOS ：高密度短沟道 MOS 工艺，与 TTL 电平兼容。 (2) CHMOS ：互补