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1、单芯片微电脑简介1-1 微电脑硬件结构微电脑硬件结构包含中央处理单元、内存单元、输入单元与输出单元等四个 主要单元，其结构关系则如下图所示。其中，中央处理单元则是由运算单元与控制单元两部分所组成的单元，即是一般所通称的CPU（Center Processing Unit），此为微电脑最重要的部分。以下就微电 脑中各单元的功能做简单介绍：1. 运算单元（Arithmetic Logic Unit，简称 ALU）运算单元又称为算数逻辑单元，在中央处理单元中可用于执行算术运算， （如： 力口、减、乘、除等），以及逻辑运算（如：AND、OR、NOT等），能将内存单 元或输入单元送至中央处理单元的数据执
2、行各种运算。当运算完成后再由控 制单元将结果数据送至内存单元或输出单元。2. 控制单元（Control Unit，简称CU） 此单元在中央处理单元中，负责协调与指挥各单元间的数据传送与运作，使 得微电脑可依照指令的要求完成工作。在执行一个指令时，控制单元先予以 译码（Decode），了解指令的动作意义后再执行（Execute）该指令，因此控制单元 将指令逐一执行，直到做完整个程序的所有指令为止。3. 输入单元（Input Unit，简称IU）此单元是用以将外部的信息传送到CPU做运算处理或存入内存单元，一般在 为计算机的输入单元有键盘、磁盘驱动器、光驱、鼠标、光笔、扫描仪或卡 片阅读机等外围设
3、备。4. 输出单元（Output Unit，简称OU）此单元是用以将CPU处理过的数据输出或储存传送外部外围设备，一般在为计算机的输出单元有显示器、打印机、绘图机、刻录机或磁盘驱动器等外围 设备。5. 内存单元（Memory Unit，简称MU）内存单元是用来储存输入单元传送来的数据，或储存经过中央处理单元处理 完成的数据。内存单元之内存可分为主存储器（Main Memory）与辅助内存 （Auxiliary Memory）两种，而主存储器依存取方式不同，又可分为只读存储器 （Read Only Memory，简称 ROM）与随机存取内存（Random Access Memory，简 称 RA
4、M）。 ROM 所储存的数据，在微电脑中只能被读出但不能被写入，也不 会因为关机断电而使数据流失；至于RAM在微电脑中，则可被读出或写入数 据，但在关机断电后储存于RAM中的数据将会流失。辅助内存则是指磁盘、 硬盘或磁带等外围硬件，一般亦为输出入单元，主要用来弥补主存储器的不 足，其容量可无限制扩充。1-2 8051 单片的内部结构：8051 是由 INTEL 公司所设计的单芯片 , 一般是以 MSC-51 来做一个总 称 . 不过在业界习惯上仍是称为 8051 . 而它的结构是由 8048的延伸 ,也就 是说单芯片中的老大哥之一 . 由于它的发展工具很容易取得 , 参考用书随处可 得因此它也
5、被广泛的使用 . 学习单芯片仍是以 8051 做基础及起点 , 近日年来 因为被广泛的运用 , 基本的功能似乎不够满足需要 . 因此各 IC 大厂纷纷出现 所谓 Second Source 的 8051 以满足业界的需求 , 不过 8051 的基本精神仍是 不变 . 虽然 8051 已经是老大哥了 , 学会如何使用它之后 , 面对其他的芯片 便会即刻的上手 .以下列出 MSC-51 单芯片的基本功能 : 为控制应用所设计的8位CPU具有布尔代数的运算指令 有32条（4个Port）双向且每条都可以被单独寻址的I/O 内部有128Byte可供储存数据存储器RAM （8052 : 256 Bytes
6、） 内部有两个16位Timer/Counter （8052有3个） 有全多任务传输信号 UART （串行端口） 5 个中断源 , 有两层优先权顺序之中断结构内部有4K字节的程序内存 内部有频率振荡器线路 程序内存可扩充至 64K 字节数据存储器可扩充至64K字节8051为Intel公司所推出的MCS-51系列产品之一，其内部结构如下:Address/DataINT 0 INT 11-3 8051 单芯片的接脚:8051 为 40 支接脚之单芯片，其接脚图与功能说明如下P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7R5TRXD/p3.0TXD/P3.1INT0/P3-2INT1
7、23.3T0/P3.4T1/P3.5WR /P3.6RD /P3.7XTAL2XTAL1GND14023933843753668357053481339321031單113012b2913日日2814u271512616251724182319222021VccP0.0./AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7EAALEPSENP2.7A15P2.6/A14P2.5/A13P2.4/A12P2.3/A11P2.2/A10P2.1/A9P2.0/A81 Vcc： +5 电源供应接脚。2 GND：接地接脚。3 P0.0
8、P0.7:埠0,为开泄极(Open Drain)双向I/O埠。在做为外部扩展内 存时，可低八位地址线(A0A7 address line)与数据总线(data bus)双重功 能。在做为一般I/O埠时必须加上如下之外部提升电路。Vcc舟 R1 1K.(B051)叩逹匚二)4 P1.0P1.7:端口 1,为具有内部提升电路的双向I/O端口。5 P2.0P2.7：端口 2,为具有内部提升电路的双向I/O端口。在做为外部 扩展内存时，可为高八位地址线(A8A15 address line)。6 P3.0P3.7：端口 3,为具有内部提升电路的双向I/O端口。此外，埠3 的每支接脚都具有另一特殊功能,
9、其功能如下：RXD(P3.0)：串行传输的接收端。TXD(P3.1)：串行传输的输出端。1NT0 (P3.2):外部中断输入端。1NT1 (P3.3)：外部中断输入端。T0(P3.4)：计时/计数器外部输入端。T1(P3.5)：计时/计数器外部输入端。WR (P3.6)：外部数据存储器写入激发信号(Strobe)。RD (P3.7):外部数据存储器读取激发信号(Strobe)。7 RST：重置信号(Reset)输入端。在单芯片工作时，将此脚保持在“Hi” 两个机械周期, CPU 将重置。8 ALE：地址锁住致能(Address Latch Enable)，在每个机械周期都会出现， 可做为外部电
10、路的频率源。9 PSEN :程序激发致能(Program Strobe Enable)，可输入外部程序内存的 读取信号。10 EA :外部存取致能(External Access Enable)，当EA接脚为“L0时，则 读取外部程序内存执行。11 TAL1：反相振荡放大器的输入端。12 TAL2:反相振荡放大器的输出端。其基本电路连接如下：Vcc2-1 程序编写流程8051 单芯片应用于控制上时，整体系统的设计包括软件程序及硬件电路两 方面。硬件电路设计是依受控系统之不同而异，虽然有时候系统的某些功能可以 采用软件或硬件来完成，但在考虑硬件成本及 8051单芯片运算能力所及程度， 以软件程序
11、来完成为较佳方法。对于8051 单芯片之编译流程如下： 2-2 8051汇编程序的格式8051汇编程序是由一列一列的叙述（statement）所组成，而程序的执行则须先 经8051组译器编译后，并经刻录器刻录至8051单芯片中方可执行。而8051汇 编语言的格式则是由4个字段所构成，其格式如下：LabelMnemonicOperandComment标记栏 指令栏操作数栏批注栏1 .标记栏（Label）标记的功用是用以替代繁复的内存地址计算，以方便程序的编写、分析与维 护。标记的编写必须从文书编辑软件的第一格开始，标记可以由英文字母、 阿拉伯数字、问号及底线字符组合而成，长度最多可以达32个位，最后必须 以冒号来结束。2 .指令栏（Mnemonic）指令可分为两种，一种是 8051 单片指令，另一种则是编译程序的虚指令，用 以通知编译程序对程序作某些特定的处理。如果一列指令开头没有标记时， 则指令前必须保留一个以上的空格。3.操作数栏（Operand） 操作数依指令决定需要与否，且其需要长度亦依指令而异。4 .批注栏（Comment） 批注栏是以分号起头的一段说明文字，直到该行结束。可提供程序设计师批 注说明。
