《《单片机原理与应用》03 赵琳2011-2012-01》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《单片机原理与应用》03 赵琳2011-2012-01（118页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、单片机应用技术单片机应用技术 赵赵 琳琳 临沂大学临沂大学汽车学院汽车学院回忆：什么叫单片机回忆：什么叫单片机 它是把组成微型计算机的各功它是把组成微型计算机的各功能部件：中央处理器能部件：中央处理器CPUCPU、随机存取、随机存取存储器存储器RAMRAM、只读存储器、只读存储器ROMROM、I/OI/O接接口电路、定时器口电路、定时器/ /计数器以及串行通计数器以及串行通信接口等制作在一块集成芯片中，构信接口等制作在一块集成芯片中，构成一个完整的微型计算机。成一个完整的微型计算机。 单片机是单片微型计算机的简单片机是单片微型计算机的简称。称。 单片机主要应用于控制单片机主要应用于控制领域，它
2、的结构与指令功能都是按照领域，它的结构与指令功能都是按照工业控制要求设计的，故又称为微控工业控制要求设计的，故又称为微控制器制器Micro Controller UnitMicro Controller Unit。在国际上，在国际上，“微控制器的叫法更通微控制器的叫法更通用些，在我国比较习惯用些，在我国比较习惯“单片机这单片机这一名称。一名称。 由于单片机在应用时通常是被控系统的核心并融入其中，即以嵌入的方式工作，为了强调其“嵌入的特点，也常常将单片机称为嵌入式微控制器。 第第3 3章章单片机结构与原理单片机结构与原理教学目的：了解80C51系列单片机的内部结构、工作原理 、存储器结构、时序及
3、复位电路等硬件内容。 教学重点 1.内部主要组成及工作原理 ； 2.存储器结构特点； 3. I/O 的复用结构,及应用特点； 4 .时序及复位电路的作用。教学难点 1 .特殊功能存放器的作用； 2 .堆栈及堆栈指针的作用。3.180C51单片机的结构单片机的结构1.典型单片机产品简介典型单片机产品简介MCS-51单片机系列单片机系列MCS-51可分为两个子系列和可分为两个子系列和4种类型，如表种类型，如表1-1所示。按资源的所示。按资源的配置数量，配置数量，MCS-51系列分为系列分为51和和52两个子系列，其中两个子系列，其中51子系列是根子系列是根本型，而本型，而52子系列属于增强型。子系
4、列属于增强型。表表1-1MCS-51系列单片机分类系列单片机分类资资源源配配置置子子系系列列片内片内ROM的形式的形式片内片内ROM容量容量片内片内RAM容量容量定时器定时器与与计数器计数器中中断断源源无无ROMEPROME2PROM851系列系列80318051875189514KB128B21658C51系列系列80C3180C5187C5189C514KB128B2165852系列系列80328052875289528KB256B31668C252系列系列80C23280C25287C25289C2528KB256B3167 MCS-51子系列包含4个产品，这4个产品具有不同的应用特性。
5、8051：单片机8051内部包含了4KB的ROM、128B的RAM、21个特殊功能存放器、4个8位并行口、一个全双工串行口、两个16位定时器/计数器以及一个处理功能很强的中央处理器，是一台完整的微型计算机8751：是以4KB的EPROM代替4KB ROM的8051。8951：是以4KB的E2PROM或Flash ROM代替4KB ROM的8051。8031：是内部无ROM的8051。单片机8031不构成完整计算机，必须外接EPROM作为程序存储器。 52子系列也包含4个产品，分别是51子系列的增强型。由于资源数量的增加，芯片的功能有所增强。片内ROM容量从4KB增加到8KB；RAM容量从128
6、B增加到256B；定时器数目从2个增加到3个；中断源从5个增加到6个等。v单片机的制造工艺单片机的制造工艺v 制造单片机的工艺只有两种：制造单片机的工艺只有两种：HMOSHMOS工工艺和艺和CHMOSCHMOS工艺。工艺。 v 早期的早期的MCS-51MCS-51系列芯片都采用系列芯片都采用HMOSHMOS工艺，即高工艺，即高密度、短沟道密度、短沟道MOSMOS工艺。工艺。80518051、87518751、80318031、89518951等产等产品均属于品均属于HMOSHMOS工艺制造的产品。工艺制造的产品。 v CHMOS CHMOS工艺是工艺是CMOSCMOS和和HMOSHMOS的结合
7、，除保持了的结合，除保持了HMOSHMOS工艺的高密度、高速度之外，还具有工艺的高密度、高速度之外，还具有CMOSCMOS工艺低功耗工艺低功耗的特点。例如的特点。例如HMOSHMOS工艺制造的工艺制造的80518051芯片的功耗为芯片的功耗为630mW630mW，而用，而用CHMOSCHMOS工艺制造的工艺制造的80C5180C51芯片的功耗为芯片的功耗为120mW120mW，这，这么低的功耗用一粒钮扣电池就可以工作。单片机型号么低的功耗用一粒钮扣电池就可以工作。单片机型号中包含有中包含有“C“C的产品就是指它的制造工艺是的产品就是指它的制造工艺是CHMOSCHMOS工工艺。艺。v 例如例如8
8、0C5180C51就是指用就是指用CHMOSCHMOS工艺制造的工艺制造的80518051。v80C5180C51单片机系列单片机系列v 80C51 80C51单片机系列是在单片机系列是在MCS-51MCS-51系列的根系列的根底上开展起来的。最早推出底上开展起来的。最早推出80C5180C51系列芯片的是系列芯片的是IntelIntel公司，并且作为公司，并且作为MCS-51MCS-51系列的一局部，按原系列的一局部，按原MCS-51MCS-51系列芯片的规那么命名，例如系列芯片的规那么命名，例如80C5180C51、80C3180C31、87C5187C51等至于等至于89C5189C51
9、，我们把它归入，我们把它归入8989系系列单片机，将在下面介绍。列单片机，将在下面介绍。v 后来越来越多的公司生产后来越来越多的公司生产80C5180C51芯片，而且芯片，而且型号的命名已面目全非，功能上也做了不同程度型号的命名已面目全非，功能上也做了不同程度的改进，如增加了的改进，如增加了A/DA/D转换、高速转换、高速I/OI/O口等。有些口等。有些还在总线结构上做了重大改进，出现了廉价的非还在总线结构上做了重大改进，出现了廉价的非总线型单片机芯片。但是万变不离其宗：总线型单片机芯片。但是万变不离其宗：v CHMOS CHMOS工艺芯片工艺芯片80C51/80C31/87C51/89C51
10、80C51/80C31/87C51/89C51的根本特征是低功耗、允许的电源电压波动范围的根本特征是低功耗、允许的电源电压波动范围较大为较大为5V20%5V20%，并有三种功耗控制方式增，并有三种功耗控制方式增加了待机和掉电保护两种方式。加了待机和掉电保护两种方式。v 习惯上，我们仍然把习惯上，我们仍然把80C5180C51系列作为系列作为MCS-51MCS-51的子系列。的子系列。AT89AT89系列单片机系列单片机 AT89 AT89系列单片机是系列单片机是ATMELATMEL公司的公司的8 8位位FlashFlash单片机系列。单片机系列。这这个个系系列列单单片片机机的的最最大大特特点点
11、是是在在片片内内含含有有FlashFlash存存储储器器，而而其其他他方方面面和和MCS-51MCS-51没没有有太太大大的的区区别别。该该系系列列有有着着十十分分广广泛泛的的用用途途，特特别别是是在在便便携携式式、省省电电和和特特殊殊信信息息保保存存的的仪仪器器和系统中显得更为有用。和系统中显得更为有用。vAT89AT89系列单片机的特点系列单片机的特点v1 1内含有内含有FlashFlash存储器存储器v 由于片内含有由于片内含有FlashFlash存储器，因此在系统开发过程中存储器，因此在系统开发过程中可以十分容易地进行程序的修改。同时，在系统工作过可以十分容易地进行程序的修改。同时，在
12、系统工作过程中，能有效地保存数据信息，即使外界电源损坏也不程中，能有效地保存数据信息，即使外界电源损坏也不影响信息的保存。影响信息的保存。v2 2和和AT80C51AT80C51插座兼容插座兼容v AT89 AT89系列单片机的引脚和系列单片机的引脚和MCS-51MCS-51系列单片机的引脚系列单片机的引脚是一样的。只要用相同引脚的是一样的。只要用相同引脚的AT89AT89系列单片机就可以取系列单片机就可以取代代MCS-51MCS-51系列单片机。系列单片机。v3 3静态时钟方式静态时钟方式v AT89 AT89系列单片机采用静态时钟方式，节省电能，这系列单片机采用静态时钟方式，节省电能，这对
13、于降低便携式产品的功耗十分有用。对于降低便携式产品的功耗十分有用。v 图图图图3 31AT89S51/S521AT89S51/S52的根本组成功能框图的根本组成功能框图的根本组成功能框图的根本组成功能框图3.1.1 80C513.1.1 80C51单片机的组成及结构单片机的组成及结构一、根本组成一、根本组成中央处理器中央处理器CPU：8位，位，运算和控制运算和控制功能。功能。CPU由运算器和由运算器和控制器两局控制器两局部电路组成。部电路组成。内部内部RAM：共：共256个个RAM单单元，用户使用元，用户使用前前128个单元，个单元，用于存放可读用于存放可读写数据，后写数据，后128个单元被个
14、单元被专用存放器占专用存放器占用。用。内部内部ROM：AT89S51/C514KB闪存，用闪存，用于存放程序、于存放程序、原始数据和表原始数据和表格。格。定时定时/计数器计数器：两三个两三个16位的位的定时定时/计数器，计数器，即定时器即定时器0和和定时器定时器1。它。它们可以用于定们可以用于定时控制、延时时控制、延时以及对外部事以及对外部事件的计数和检件的计数和检测等。测等。并行并行I/O口口：4个个8位的位的I/O口口P0、P1、P2、P3。每一条每一条I/O口都口都能独立地用作输能独立地用作输入或输出。有些入或输出。有些I/O口口还具有其还具有其它功能。每个口它功能。每个口都由一个锁存器
15、都由一个锁存器和一个驱动器组和一个驱动器组成。成。串行口：串行口：AT89S51/S52单片机具有单片机具有一个一个UART通通用异步工作方用异步工作方式的全双工串式的全双工串行通信接口，行通信接口，可以同时发送可以同时发送和接收数据。和接收数据。串行口：串行口：AT89S51/S52单片机具有单片机具有一个一个ISP串行串行通信接口，用通信接口，用于实现串行在于实现串行在线下载程序。线下载程序。时钟电路：时钟电路：可可产生单片机所产生单片机所需的时钟脉冲需的时钟脉冲序列，允许晶序列，允许晶振频率振频率6MHZ和和12MHZ中断控制系统：中断控制系统：5个中断源外个中断源外中断中断2个，定时个
16、，定时/计数中断计数中断2个，串行中断个，串行中断1个个80C5180C5180C5180C51单片机信号引脚简介单片机信号引脚简介单片机信号引脚简介单片机信号引脚简介P3口线的第二功能为多功能引脚，口线的第二功能为多功能引脚，可自动切换用作数据总线、可自动切换用作数据总线、地址总线、控制总线和或地址总线、控制总线和或I/O接口外部引脚。接口外部引脚。VCCVSSXTAL2XTAL1RSTP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0ALEP3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7(2)(2)、时钟电路：、时钟电路：、时钟电路：、时钟电路：XTAL1XTAL1、XTAL2XTAL2(3)(3)、复位引脚：、复位引脚：、复位引脚：、复位引脚：RSTRST(4)(4)、并行口：、并行口：、并行口：、并行口：P0P0、P1P1、P2P2、P3P3(7)(7)、ALEALE：地址锁存控制信号：地址锁存控制信号：地址锁存控制信号：
