第2章 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)原理與簡單應(yīng)用

1、第2章 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)原理與 簡單應(yīng)用,（課時：10學(xué)時）,教學(xué)目的,了解單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與主要型號。掌握單片機(jī)引腳信號功能定義。掌握單片機(jī)的存儲器空間分配及各I/O口的特點。掌握單片機(jī)的復(fù)位電路、時鐘電路及指令時序。利用單片機(jī)的I/O口實現(xiàn)循環(huán)燈的控制。,學(xué)習(xí)重點和難點,單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特點。存儲器配置與空間的分布。程序狀態(tài)寄存器(PSW)。單片機(jī)的指令時序。,第2章 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)原理與簡單應(yīng)用,2.1 單片機(jī)

2、的結(jié)構(gòu)與原理 2.2 單片機(jī)的存儲器 2.3 單片機(jī)的輸入/輸出端口 2.4 時鐘電路 2.5 復(fù)位電路 2.6 常用單片機(jī)功能簡介本章小結(jié)習(xí)題,2.1 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與原理,2.1.1 8051單片機(jī)的基本組成 2.1.2 8051單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2.1.3 8051單片機(jī)的引腳及功能 2.1.4 單片機(jī)的工作原理,,2.1.1 8051單片機(jī)的基本組成,MCS-51是美國Intel公司的8位

3、高檔單片機(jī)系列，也是我國目前應(yīng)用最為廣泛的一種單片機(jī)系列。8051/80C51是整個MCS-51系列單片機(jī)的核心，該系列其他型號的單片機(jī)都是在這一內(nèi)核的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。 MCS-51單片機(jī)系列分為51和52子系列，并以芯片型號的末位數(shù)字加以標(biāo)識。其中，51子系列是基本型，而52子系列是增強(qiáng)型。 單片機(jī)型號帶有字母“C”的，表示該單片機(jī)采用的是CHMOS工藝，具有低功耗的特點。 8051的功耗為630mW，而80C51的功耗

4、只有120mW。,MCS-51系列單片機(jī)技術(shù)參數(shù)表,2.1.1 8051單片機(jī)的基本組成,8051單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示，可以看出，在一塊芯片上集成了一個微型計算機(jī)的主要部件，它包括以下幾部分：1個8位微處理器(CPU)。1個時鐘電路。4KB程序存儲器。256B數(shù)據(jù)存儲器。2個16位定時/計數(shù)器。64KB擴(kuò)展總線控制電路。4個8位并行I/O接口P0～P3。1個全雙工串行I/O接口。5個中斷源，其中包括2個優(yōu)先級嵌

5、套中斷。,8051單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖,,2.1.2 8051單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),CPU即中央處理器，是單片機(jī)的核心部件，是計算機(jī)的控制指揮中心。同微型計算機(jī)CPU類似，8051內(nèi)部CPU由運(yùn)算器和控制器兩部分組成。 運(yùn)算器電路以算術(shù)邏輯單元(ALU，Arithmetic Logic Unit)為核心，由暫存器1、暫存器2、累加器(ACC，Accumulator)、寄存器B、程序狀態(tài)寄存器(PSW，Program Status Word)及

6、布爾處理機(jī)共同組成。它的主要任務(wù)是完成算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、位運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等操作，運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)由程序狀態(tài)寄存器(PSW)保存。 控制器電路包括程序計數(shù)器(PC)、PC增1寄存器、指令寄存器(IR)、指令譯碼器(ID)、數(shù)據(jù)指針(DPTR)、堆棧指針(SP)、緩沖器及定時控制電路等?？刂破麟娐吠瓿芍笓]控制工作，協(xié)調(diào)單片機(jī)各部分正常工作。,8051單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,,2.1.3 8051單片機(jī)的引腳及功能,MCS-51

7、單片機(jī)的封裝形式有兩種，一種是雙列直插式(DIP)封裝，另一種是方形封裝。8051的40個引腳可分為：電源引腳2根時鐘引腳2根控制引腳4根I/O引腳32根由于8051單片機(jī)是高性能的單片機(jī)，同時受到引腳數(shù)目的限制，所以有部分引腳具有第二功能。,8051單片機(jī)引腳圖,,DIP引腳圖 邏輯符號,8051引腳的功能描述（一）,電源引腳(2根) VCC(40腳)：電源端，接+5V電

8、源。VSS(20腳)：接地端。時鐘引腳(2根) XTAL1(19腳)：接外部晶振和微調(diào)電容的一端。采用外部時鐘電路時，對HMOS型工藝的單片機(jī)，此引腳應(yīng)接地；對CHMOS型而言，此引腳應(yīng)接外部時鐘的輸入端。XTAL2(18腳)：接外部晶振和微調(diào)電容的另一端。使用外部時鐘時，對HMOS型工藝的單片機(jī)，此引腳應(yīng)接外部時鐘的輸入端；對CHMOS型而言，此引腳懸空。,8051引腳的功能描述 （二）,控制引腳(4根) RST/VPD(9

9、腳)：復(fù)位信號/備用電源輸入引腳。 當(dāng)RST引腳保持兩個機(jī)器周期的高電平后，就可以使8051完成復(fù)位操作。該引腳的第二功能是VPD，即備用電源的輸入端，具有掉電保護(hù)功能。若在該引腳接+5V備用電源，在使用中若主電源VCC掉電，可保護(hù)片內(nèi)RAM中的信息不丟失。 ALE/PROG (30腳)：地址鎖存允許信號輸出/編程脈沖輸入引腳。當(dāng)CPU訪問片外存儲器時，ALE輸出信號控制鎖存P0口輸出的低8位地址，從而實現(xiàn)P0口數(shù)據(jù)與低

10、位地址的分時復(fù)用。當(dāng)8051上電正常工作后，自動在ALE端輸出頻率為fosc/6的脈沖序列(fosc代表振蕩器的頻率)。 該引腳的第二功能PROG是對8751內(nèi)部4KB EPROM編程寫入時，作為編程脈沖的輸入端。 EA/VPP(31腳)：外部程序存儲器地址允許輸入端/編程電壓輸入端。 當(dāng)EA接高電平時，CPU執(zhí)行片內(nèi)ROM指令，但當(dāng)PC值超過0FFFH時，將自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外ROM指令；當(dāng)EA接低電平時，C

11、PU只執(zhí)行片外ROM指令。對于8031，由于其無片內(nèi)ROM，故其EA必須接低電平。 該引腳的第二功能VPP是對8751片內(nèi)EPROM編程寫入時，作為21V編程電壓的輸入端。PSEN(29腳)：片外ROM讀選通信號端。 在讀片外ROM時，PSEN有效，為低電平，以實現(xiàn)對片外ROM的讀操作。,,,,,,,,8051引腳的功能描述 （三）,I/O引腳(4×8=32根) P0.0～P0.7(39～32

12、腳)：P0口的8位雙向I/O口線。 P0口即可作地址/數(shù)據(jù)總線使用，又可作通用的I/O口使用。當(dāng)CPU訪問片外存儲器時，P0口分時先作低8位地址總線，后作雙向數(shù)據(jù)總線，此時，P0口就不能再作I/O口使用了。P1.0～P1.7(1～8腳)：P1口的8位準(zhǔn)雙向I/O口線。 P1口作為通用的I/O口使用。P2.0～P2.7(21～28腳)：P2口的8位準(zhǔn)雙向I/O口線。 P2口即可作為通用的I/O口使用，也可作為片

13、外存儲器的高8位地址總線，與P0口配合，組成16位片外存儲器單元地址。P3.0～P3.7(10～17腳)：P3口的8位準(zhǔn)雙向I/O口線。 P3口除了作為通用的I/O口使用之外，每個引腳還具有第二功能。,2.1.4 單片機(jī)的工作原理,單片機(jī)執(zhí)行程序的過程，就是逐條執(zhí)行指令的過程。單片機(jī)每執(zhí)行一條指令都可分為三個階段，即取指令——分析指令——執(zhí)行指令。 取指令的任務(wù)是根據(jù)程序計數(shù)器PC中的值從程序存儲器讀出下一條要執(zhí)行的指令，

14、送到指令寄存器。分析指令的任務(wù)是將指令寄存器中的指令操作碼取出后進(jìn)行譯碼，分析其指令性質(zhì)。如指令要求操作數(shù)，則尋找操作數(shù)地址。接下來，就是執(zhí)行指令。單片機(jī)中的程序一般事先都已通過寫入器(編程器)固化在片內(nèi)或片外程序存儲器中，因而一開機(jī)即可執(zhí)行指令。,2.2 單片機(jī)的存儲器,2.2.1 程序存儲器ROM 2.2.2 數(shù)據(jù)存儲器RAM 2.2.3 數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)讀寫應(yīng)用實例,,8051的存儲器結(jié)構(gòu),8051的存儲器結(jié)構(gòu)與常見的

15、微型計算機(jī)的配置方式不同，它把程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開，有各自的尋址系統(tǒng)、控制信號和功能。 8051的存儲器在物理結(jié)構(gòu)上分為片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器、片內(nèi)程序存儲器、片外數(shù)據(jù)存儲器和片外程序存儲器4個存儲空間。但從用戶使用的角度看，8051的存儲器分為3個邏輯空間。,存儲空間分布圖,片內(nèi)外統(tǒng)一尋址的64KB程序存儲器空間，地址范圍為0000H～FFFFH。64KB的片外數(shù)據(jù)存儲器空間，地址范圍也為0000H～FFFFH。256B的片內(nèi)數(shù)

16、據(jù)存儲器空間，地址范圍為00H～FFH。,,2.2.1 程序存儲器ROM,程序存儲器ROM用來存放程序、常數(shù)或表格等。在8051中，其存儲空間分布如下：片內(nèi)有4KB的ROM存儲單元，地址為0000H～0FFFH。片外最多可擴(kuò)至64KB的ROM，地址為1000H～FFFFH。片內(nèi)外ROM統(tǒng)一編址。 當(dāng)EA引腳接高電平時，CPU將首先訪問片內(nèi)ROM，當(dāng)指令地址超過0FFFH時，自動轉(zhuǎn)向片外ROM取指令。當(dāng)EA引腳接低電平時，C

17、PU只訪問片外ROM。片外ROM的地址從0000H開始編址。對于8031，由于其片內(nèi)無ROM，所以使用時必須使EA接低電平，以便能夠從片外擴(kuò)展的EPROM中取指令。,,,2.2.1 程序存儲器ROM,在程序存儲器中，以下6個單元具有特殊含義。0000H：單片機(jī)復(fù)位后的程序入口地址。 0003H：外部中斷0的中斷服務(wù)程序入口地址。 000BH：定時器0的中斷服務(wù)程序入口地址。 0013H：外部中斷1的中斷服務(wù)程序入口地址。 0

18、01BH：定時器1的中斷服務(wù)程序入口地址。 0023H：串行口的中斷服務(wù)程序入口地址。,2.2.2 數(shù)據(jù)存儲器RAM,數(shù)據(jù)存儲器RAM主要用來存放運(yùn)算的中間結(jié)果和數(shù)據(jù)等。在8051中，其存儲空間分布如下：片外RAM最多可擴(kuò)至64KB存儲單元，地址范圍為0000H～FFFFH。片內(nèi)RAM為256B存儲單元，地址范圍為00H～FFH。片內(nèi)RAM地址空間共有256B，又分為兩個部分：低128B(00H～7FH)為真正的RAM區(qū)，

19、如下圖所示 。高128B(80H～FFH)為特殊功能寄存器(SFR)區(qū)，如下表所示 。,片內(nèi)RAM地址空間,SFR中位地址分布表,2.2.3 數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)讀寫應(yīng)用實例 【程序1】 工作寄存器的讀寫,,【程序2】位尋址區(qū)的讀寫,,【程序3】一般RAM區(qū)和特殊功能寄存器區(qū)的讀和寫,,2.3 單片機(jī)的輸入/輸出端口,2.3.1 輸入/輸出端口結(jié)構(gòu) 2.3.2 輸入/輸出端口負(fù)載能力 2.3.3 P

20、1口輸出功能應(yīng)用實例 2.3.4 P3口輸入功能應(yīng)用實例,,2.3.1 輸入/輸出端口結(jié)構(gòu),8051單片機(jī)有4個8位并行I/O端口，稱為P0、P1、P2和P3口，每個端口都各有8條I/O口線，每條I/O口線都能獨立地用作輸入或輸出。在無片外擴(kuò)展存儲器的系統(tǒng)中，這四個I/O口都可以作為通用I/O口使用。在有片外擴(kuò)展存儲器的系統(tǒng)中，P2口送出高8位地址，P0口分時送出低8位地址和8位數(shù)據(jù)。,1. P0口,P0口某一位的結(jié)構(gòu)圖如

21、下圖所示，它由一個輸出鎖存器、兩個三態(tài)輸入緩沖器、一個轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX、一個輸出驅(qū)動電路(T1和T2)和一個與門及一個非門組成。,(1) P0口用作通用I/O口,MUX與鎖存器的Q端接通，與門輸出為0，T1截止，輸出驅(qū)動級就工作在需外接上拉電阻的漏極開路方式。 ① P0口用作輸出口 CPU在執(zhí)行輸出指令時，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)在“寫鎖存器”信號的作用下，由D端進(jìn)入鎖存器，取反后出現(xiàn)在Q端，再經(jīng)過T2反向，則P0.X引腳

22、上的數(shù)據(jù)就是內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)。由于T2為漏極開路輸出，故此時必須外接上拉電阻。② P0口用作輸入口 數(shù)據(jù)可以讀自端口的鎖存器，也可以讀自端口的引腳，這要看輸入操作執(zhí)行的是“讀鎖存器”指令還是“讀引腳”指令。方式1：讀引腳。CPU在執(zhí)行“MOV”類輸入指令時(如：MOV A , P0)，內(nèi)部產(chǎn)生的操作信號是“讀引腳”。P0.X引腳上的數(shù)據(jù)經(jīng)過緩沖器2讀入到內(nèi)部總線。注意，在讀引腳時，必須先向電路中的鎖存器寫入1，使T2截

23、止，P0.X引腳處于懸浮狀態(tài)，可作為高阻抗輸入。方式2：讀鎖存器。CPU在執(zhí)行“讀-改-寫”類輸入指令時(如：ANL P0, A )，內(nèi)部產(chǎn)生的操作信號是“讀鎖存器”，鎖存器中的數(shù)據(jù)經(jīng)過緩沖器1送到內(nèi)部總線，然后與A的內(nèi)容進(jìn)行邏輯“與”，結(jié)果送回P0的端口鎖存器并出現(xiàn)在引腳。除了MOV類指令外，其他的讀口操作指令都屬于這種情況。,(2) P0口用作地址/數(shù)據(jù)總線,MUX將地址/數(shù)據(jù)線與T2接通，同時與門輸出有效。若地址/數(shù)據(jù)線

24、為1，則T1導(dǎo)通，T2截止，P0口輸出為1；反之T1截止，T2導(dǎo)通，P0口輸出為0。當(dāng)數(shù)據(jù)從P0口輸入時，讀引腳使三態(tài)緩沖器2打開，端口上的數(shù)據(jù)經(jīng)緩沖器2送到內(nèi)部總線。,（3）P0口小結(jié),① P0口既可作地址/數(shù)據(jù)總線使用，也可作通用I/O口使用。當(dāng)P0口作地址/數(shù)據(jù)總線使用時，就不能再作通用I/O口使用了。 ② P0口作輸出口使用時，輸出級屬漏極開路，必須外接上拉電阻，才有高電平輸出。 ③ P0口作輸入口讀引腳時

25、，應(yīng)先向鎖存器寫1，使T2截止，不影響輸入電平。,2. P1口,P1口是唯一的單功能口，僅能作為通用I/O口使用。由于在其輸出端接有上拉電阻，故可以直接輸出而無需外接上拉電阻。同P0口一樣，當(dāng)作輸入口時，必須先向鎖存器寫“1”，使場效應(yīng)管T截止。,,,3. P2口,圖中的控制信號C決定轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX的位置：當(dāng)C=0時，MUX撥向下方，P0口為通用I/O口；當(dāng)控制信號C=1時，MUX撥向上方，P0口作為地址總線使用。在實際應(yīng)用中，P2

26、口通常作為高8位地址總線使用。,,4. P3口,P3口用作通用I/O口時，第二輸出功能信號W=1，P3口的每一位都可定義為輸入或輸出，其工作原理同P1口類似。在真正的應(yīng)用電路中，P3口的第二功能顯得更為重要 。,,P3口的第二功能,,,,2.3.2 輸入/輸出端口負(fù)載能力,P0口的輸出級與P1～P3口的輸出級在結(jié)構(gòu)上不同，其輸出級無上拉電阻，因此它們的負(fù)載能力和接口要求也不相同。P0口的每一位能驅(qū)動8個LSTTL負(fù)載。在作為通用I

27、/O口使用時，輸出驅(qū)動電路是開漏的，所以，驅(qū)動集電極開路(OC門)電路或漏級開路電路需外接上拉電阻。當(dāng)作為地址/數(shù)據(jù)總線使用時(T1可以提供上拉電平)，口線不是開漏的，無需外接上拉電阻。P1～P3口的每一位能驅(qū)動4個LSTTL負(fù)載。它們的輸出驅(qū)動電路有上拉電阻，所以可以方便地由集電極開路(OC門)電路或漏級開路電路所驅(qū)動，而無需外接上拉電阻。對于80C51單片機(jī)(CHMOS)，端口只能提供幾毫安的輸出電流，故當(dāng)作輸出口去驅(qū)動一個普通

28、晶體管的基極時，應(yīng)在端口與晶體管基極間串聯(lián)一個電阻，以限制高電平輸出時的電流。,2.3.3 P1口輸出功能應(yīng)用實例,【例1】 P1口做輸出口，控制八只發(fā)光二極管循環(huán)點亮(P1口輸出低電平時發(fā)光二極管被點亮)。 解： 由于發(fā)光二極管低電平點亮，所以，需要哪個發(fā)光二極管點亮，只需在相應(yīng)的端口輸出邏輯0即可。由于每個發(fā)光二極管點亮后要持續(xù)一段時間才熄滅，再使下個發(fā)光二極管點亮，因此需要編寫延時子程序，供主程序反復(fù)調(diào)用。 本例中，

29、延時子程序采用指令循環(huán)來實現(xiàn)。,,【例2】利用P1.0輸出高低電平，控制繼電器的開合，以實現(xiàn)對外部裝置(如燈L1和L2)的控制。 解：將單片機(jī)的P1.0接繼電器控制端JIN，繼電器的JZ通過K1接地，常開觸點JK接L1，常閉觸點JB接L2。編制程序，使P1.0電平變化，高電平時繼電器吸合，常開觸點閉合，L1點亮，L2熄滅；低電平時繼電器不工作，常閉觸點閉合，L2點亮，L1熄滅。,,,,參考程序：,2.3.4 P3口輸入功能應(yīng)用實例,

30、【例3】 P3口的P3.0連接一個開關(guān)，作為輸入端；P1口的P1.0～P1.7連接八只發(fā)光二極管，作為輸出端。要求用P3.0來控制P1輸出的循環(huán)燈，即當(dāng)P3.0輸出高電平時，控制P1口的發(fā)光二極管左循環(huán)點亮；當(dāng)P3.0輸出低電平時，控制P1口的發(fā)光二極管右循環(huán)點亮(P1口輸出低電平時發(fā)光二極管被點亮)。 解：在主程序中要對P3.0的狀態(tài)進(jìn)行判斷。 如果P3.0為高電平，則使用循環(huán)左移指令。 如果P3.0為低電平

31、，則使用循環(huán)右移指令。 延時子程序同例1。,參考程序：,2.4 時鐘電路,2.4.1 CPU時序 2.4.2 時鐘電路,,2.4.1 CPU時序,CPU時序就是CPU在執(zhí)行指令時所需控制信號的時間順序。單片機(jī)的時序定時單位從小到大依次為：時鐘周期、狀態(tài)周期、機(jī)器周期和指令周期。 MCS-51單片機(jī)共有111條指令，按照指令字節(jié)數(shù)和機(jī)器周期數(shù)可分為六類，即單字節(jié)單周期指令、單字節(jié)雙周期指令、單字節(jié)四周期指令、

32、雙字節(jié)單周期指令、雙字節(jié)雙周期指令和三字節(jié)雙周期指令。,典型指令的取指、執(zhí)行時序,,,時鐘周期為單片機(jī)提供定時信號的振蕩源的周期或外部輸入時鐘信號的周期，也稱為振蕩周期 。狀態(tài)周期(或狀態(tài)S)是振蕩周期的兩倍，它分為P1節(jié)拍和P2節(jié)拍。一條指令的執(zhí)行過程分作幾個基本操作，完成一個基本操作所需的時間稱作機(jī)器周期。執(zhí)行一條指令所需的時間稱為指令周期。,2.4.2 時鐘電路,8051單片機(jī)的時鐘信號通常由兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部振蕩方式

33、，二是外部時鐘方式。 (a) 內(nèi)部方式時鐘電路 (b) 外部方式時鐘電路,,2.4.2 時鐘電路,1. 內(nèi)部振蕩方式 在8051單片機(jī)內(nèi)部有一個高增益的反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器，反相放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2。內(nèi)部振蕩方式是在XTAL1和XTAL2引腳兩端跨接石英晶體振蕩器和兩個電容構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩電路。電容C1和C2通常取30pF，對振蕩頻率有微

34、調(diào)作用。晶振頻率范圍是1.2MHz～12MHz。2. 外部時鐘方式 外部時鐘方式是把外部已有的時鐘信號引入到單片機(jī)內(nèi)。8051：外部時鐘由XTAL2輸入，直接送入內(nèi)部時鐘電路，XTAL1接地；80C51：外部時鐘由XTAL1輸入，XTAL2懸空。外部時鐘信號為高電平持續(xù)時間要大于20ns，且頻率低于12MHz的方波。,2.5 復(fù) 位 電 路,2.5.1 復(fù)位功能 2.5.2 復(fù)位電路,,2.5.1 復(fù)位功能,復(fù)

35、位是單片機(jī)的初始化操作。復(fù)位功能是把PC初始化為0000H，使CPU從0000H單元開始執(zhí)行程序；復(fù)位操作同時還對其他一些寄存器有影響，但內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)是不變的。 除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需要按復(fù)位鍵重新啟動。,部分特殊功能寄存器的復(fù)位狀態(tài),說明：表中符號×狀為隨機(jī)態(tài)。,2.5.2 復(fù)位電路,單片機(jī)的復(fù)位引腳RST出現(xiàn)2個機(jī)器周期以上的高電平時，

36、單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。 常見的復(fù)位操作有上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位兩種方式 。上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。按鍵手動復(fù)位是通過復(fù)位端經(jīng)電阻與電源VCC接通而實現(xiàn)的，它兼?zhèn)渖想姀?fù)位功能。 (a) 上電自動復(fù)位 (b) 按鍵手動復(fù)位,,2.6 常用單片機(jī)功能簡介,2.6.1 Atmel公司的AT89系列單片機(jī)2.6.2 Motorola公司M68HC

37、08系列單片機(jī) 2.6.3 其他系列單片機(jī),,2.6.1 Atmel公司的AT89系列單片機(jī),AT89系列單片機(jī)不但具有一般MCS-51單片機(jī)的所有特性，而且其Flash程序存儲器可以用電擦除方式瞬間擦除、改寫, 寫入單片機(jī)內(nèi)的程序還可以進(jìn)行加密。 Atmel公司的89系列單片機(jī)主要有AT89C51、AT89C2051和AT89C1051等型號。 AT89C2051和AT89C1051算是AT89C51的精簡版。AT89C51

38、最為實用，它不但和8051指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)含有4KB Flash型程序存儲器，性價比遠(yuǎn)高于8751。 AT89C2051去掉了P0口和P2口，內(nèi)部的Flash程序存儲器也只有2K，封裝形式也由40腳改為20腳。AT89C1051在AT89C2051的基礎(chǔ)上，再次精簡掉了串口等功能，程序存儲器減小到1KB。,2.6.2 Motorola公司M68HC08系列單片機(jī),M68HC08系列單片機(jī)，具有速度快、功能強(qiáng)、價格低、

39、功耗低、指令系統(tǒng)豐富等特點，內(nèi)部程序存儲器采用成熟的Flash存儲器技術(shù)。 編程速度快、可靠性高 。單一電源電壓供電——片內(nèi)集成電荷泵，可由單一工作電壓在片內(nèi)產(chǎn)生編程電壓。 支持在線編程 ——允許單片機(jī)內(nèi)部運(yùn)行的程序去改寫Flash存儲器內(nèi)容，這樣可代替外部電可擦除存儲器芯片，減少外圍部件，增加嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的方便性。 高頻噪聲低，抗干擾能力強(qiáng) 。,2.6.3 其他系列單片機(jī),Atmel公司的AVR單片機(jī)，是增強(qiáng)型RISC(

40、精簡指令集)、內(nèi)載Flash的單片機(jī)。由于采用增強(qiáng)的RISC結(jié)構(gòu)，使其具有高速處理能力，在一個時鐘周期內(nèi)可執(zhí)行復(fù)雜的指令。AVR單片機(jī)工作電壓為2.7~6.0V，可以實現(xiàn)耗電最優(yōu)化。MicroChip公司的主要產(chǎn)品是PIC16C系列和PIC17C系列8位單片機(jī)，CPU采用RISC結(jié)構(gòu)，分別僅有33、35、58條指令，采用Harvard雙總線結(jié)構(gòu)，運(yùn)行速度快，工作電壓低，低功耗，有較大的輸入/輸出直接驅(qū)動能力，價格低，能一次性編程，體

41、積小，適用于用量大、檔次低、價格敏感的產(chǎn)品。,本章小結(jié),Intel公司MCS-51系列單片機(jī)是我國目前應(yīng)用最為廣泛的單片機(jī)。8051/80C51是整個MCS-51系列單片機(jī)的核心，該系列其他型號的單片機(jī)都是在這一內(nèi)核的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。8051單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括中央處理器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、并行I/O接口、定時器/計數(shù)器、時鐘電路、中斷系統(tǒng)、串行口。中央處理器是單片機(jī)的核心部件，是計算機(jī)的控制指揮中心。8051的程序存儲器和數(shù)

42、據(jù)存儲器是各自獨立的，各有各的尋址系統(tǒng)、控制信號和功能。在物理結(jié)構(gòu)上可分為片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器、片內(nèi)程序存儲器、片外數(shù)據(jù)存儲器和片外程序存儲器4個存儲空間。片內(nèi)RAM共256B，分為兩大功能區(qū)，低128B為真正的RAM區(qū)；高128B為特殊功能寄存器(SFR)區(qū)。低128B RAM又分為工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)和用戶RAM區(qū)。,本章小結(jié),8051單片機(jī)有P0、P1、P2和P3 4個8位并行I/O端口，每個端口各有8條I/O口線，每條I/O口線都

43、能獨立地用作輸入或輸出。各端口的功能不同，且結(jié)構(gòu)上也有差異，通常P2口作為高8位地址線，P0口分時復(fù)用作為低8位地址線和8位數(shù)據(jù)線，P3口使用第二功能，P1口只能作為通用I/O口使用。P0口的輸出級與P1～P3口的輸出級在結(jié)構(gòu)上不同，其輸出級無上拉電阻，因此它們的負(fù)載能力和接口要求也不相同。時序就是CPU在執(zhí)行指令時所需控制信號的時間順序，其單位有振蕩周期、時鐘周期、機(jī)器周期和指令周期。時鐘信號產(chǎn)生方式有內(nèi)部振蕩方式和外部時鐘方式兩種

44、。復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，復(fù)位操作對PC和部分特殊功能寄存器有影響，但對內(nèi)部RAM沒有影響。,,習(xí) 題,1. 請結(jié)合MCS-51系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖，闡明其組成。2. 綜述MCS-51系列單片機(jī)各引腳的作用，并試分類。3. 程序計數(shù)器的符號是什么？MCS-51系列單片機(jī)的程序計數(shù)器有幾位?4. 何謂程序狀態(tài)字？它的符號是什么？它各位的含義是什么？5. 何謂振蕩周期、時鐘周期、機(jī)器周期和指令周期？針對MCS-5l系列單

45、片機(jī)，如采用12MHz晶振，它們的周期各是什么值？6. 引腳的作用是什么？在下列三種情況下，引腳各應(yīng)接何種電平? (1) 只有片內(nèi)ROM； (2) 有片內(nèi)ROM和片外ROM； (3) 有片內(nèi)ROM和片外ROM，片外ROM所存為調(diào)試程序。7. MCS-51系列單片機(jī)存儲器的地址空間是如何劃分的？各地址空間的地址范圍和容量如何？8. MCS-5l怎樣實現(xiàn)上電自動復(fù)位與按鍵手動復(fù)位？并請綜述各專用寄存器復(fù)位后的狀