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1、第二章MCS-51系列 單片機(jī)的硬件 結(jié)構(gòu)與工作原理微型計(jì)算機(jī)的基本組成有三部分，即CPU+存儲(chǔ)器+I/O接口。80C51內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2－1所示。CPU(算術(shù)邏輯單元ALU、控制器)存儲(chǔ)器-程序存儲(chǔ)器ROM、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM定時(shí)器/計(jì)數(shù)器并行I/O口P0～P3串行口中斷系統(tǒng)定時(shí)控制邏輯電路等2.180C51單片微機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)的基本組成有三部分，即CPU+存儲(chǔ)器+I/O接口。80C51內(nèi)部結(jié)構(gòu)：圖2－1CPU(算術(shù)邏輯單元ALU、控制器)存儲(chǔ)器-程序存儲(chǔ)器ROM、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM定時(shí)器/計(jì)數(shù)器并
2、行I/O口P0～P3串行口中斷系統(tǒng)定時(shí)控制邏輯電路等這些部件通過(guò)內(nèi)部總線(xiàn)連接起來(lái)，基本結(jié)構(gòu)仍然是通用CPU加上外圍芯片的結(jié)構(gòu)模式，但采用了特殊功能寄存器(SFR)進(jìn)行集中控制的方法。1.中央處理器單片微機(jī)的核心，主要完成運(yùn)算和控制功能，又增設(shè)了“面向控制”的處理功能，增強(qiáng)了實(shí)時(shí)性。2.程序存儲(chǔ)器80C31：內(nèi)部沒(méi)有程序存儲(chǔ)器80C51：內(nèi)部帶ROM87C51：內(nèi)部帶EPROM單片微機(jī)的程序存儲(chǔ)器有以下幾種結(jié)構(gòu)形式：⑴片內(nèi)只讀存儲(chǔ)器程序必須在制作單片微機(jī)時(shí)寫(xiě)入，一次性固化。只適用于程序已成熟、定型，且批量
3、很大的場(chǎng)合。并且只能在廠家定制完成。⑵片內(nèi)可編程的ROM片內(nèi)可編程的ROM可直接由用戶(hù)進(jìn)行編程?！ぷ贤饩€(xiàn)可擦除型ROM：EPROM型單片微機(jī)(如87C51)。EPROM需用紫外線(xiàn)擦除，必須脫機(jī)固化，不能在線(xiàn)改寫(xiě)?！る娍刹脸蚏OM：EEPROM，稱(chēng)為Flash單片微機(jī)(如89C51)。應(yīng)用系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。EPROM和EEPROM都是可以多次擦除和編程的，或稱(chēng)MTP的ROM。·OTP的ROM，僅允許用戶(hù)一次編程。⑶片外只讀存儲(chǔ)器由于受芯片集成度的限制，片內(nèi)只讀存儲(chǔ)器一般存儲(chǔ)容量較小。利用單片微機(jī)的并行擴(kuò)展
4、技術(shù)可以外擴(kuò)片外只讀存儲(chǔ)器。3.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）存儲(chǔ)程序在運(yùn)行期間的工作變量和數(shù)據(jù)，稱(chēng)為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。一般在單片微機(jī)內(nèi)部設(shè)置一定容量（64B～384B或更大容量）的RAM，以加快單片微機(jī)運(yùn)行的速度，還可以使存儲(chǔ)器的功耗下降很多。常把寄存器（如工作寄存器、特殊功能寄存器、堆棧等）在邏輯上劃分在片內(nèi)RAM空間中，可將單片微機(jī)內(nèi)部RAM看成是寄存器堆，有利于提高運(yùn)行速度。4.并行I/O口提供許多功能強(qiáng)、使用靈活的并行輸入/輸出引腳，用于檢測(cè)與控制?！裼行㊣/O引腳還具有多種功能，比如可以作為數(shù)據(jù)總線(xiàn)的數(shù)據(jù)線(xiàn)
5、、地址總線(xiàn)的地址線(xiàn)、控制總線(xiàn)的控制線(xiàn)等?！駟纹C(jī)I/O引腳的驅(qū)動(dòng)能力也逐漸增大，甚至可以直接驅(qū)動(dòng)外擴(kuò)的LED顯示器。5.串行I/O口實(shí)現(xiàn)與某些終端設(shè)備進(jìn)行串行通信，或者和一些特殊功能的器件相連的能力，甚至用多個(gè)單片微機(jī)相連構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)。6.定時(shí)器/計(jì)數(shù)器用于精確的定時(shí)，或者需對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)80C51有兩個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，80C52有三個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。7.中斷系統(tǒng)具有內(nèi)、外共五個(gè)中斷源，兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)。8．定時(shí)電路及元件計(jì)算機(jī)的整個(gè)工作是在時(shí)鐘信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，按照嚴(yán)格的時(shí)序有規(guī)律地一
6、個(gè)節(jié)拍一個(gè)節(jié)拍地執(zhí)行各種操作。單片微機(jī)內(nèi)部設(shè)有定時(shí)電路，只需外接振蕩元件即可工作。外接振蕩元件一般選用晶體振蕩器，或用價(jià)廉的RC振蕩器，也可用外部時(shí)鐘源，作為振蕩元件。有的單片微機(jī)將振蕩元件也集成在芯片內(nèi)部。MCS-51CPU中的位處理器，是一個(gè)完整的1位微計(jì)算機(jī)，它有自己的CPU、位寄存器、I/O口和指令集。這個(gè)1位機(jī)在開(kāi)關(guān)決策、邏輯電路仿真、工業(yè)控制方面很有效；而8位機(jī)在數(shù)據(jù)采集、運(yùn)算處理有優(yōu)勢(shì)。二者相輔相成，是單片機(jī)技術(shù)上的1個(gè)突破。80C51／80C52的封裝及邏輯圖如圖2－2所示。若不需要通過(guò)
7、并行總線(xiàn)擴(kuò)展芯片，常采用20引腳甚至僅14引腳的單片微機(jī)，如Atmel公司的89C1051/2051/4051，或Philips公司的P87LPC764。它們的封裝及引腳見(jiàn)圖2–3。2.280C51單片微機(jī)的引腳及其功能3.I/O口引腳：P0、P1、P2、P3為4個(gè)8位I/O口的外部引腳.40只引腳按其功能來(lái)分，可分為三部分：1.電源及時(shí)鐘引腳：Vcc、Vss；XTAL1、XTAL22.控制引腳PSEN、ALE、EA、RESET（即RST).單片機(jī)開(kāi)發(fā)板自制單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)1、電源及時(shí)鐘引腳電源引腳:Vc
8、c（40腳）：＋5V電源；Vss（20腳）：接地。(2)時(shí)鐘引腳:時(shí)鐘引腳外接晶體與片內(nèi)的反相放大器構(gòu)成了一個(gè)振蕩器，它提供單片機(jī)的時(shí)鐘控制信號(hào)。時(shí)鐘引腳也可外接晶體振蕩器。XTAL2（18腳）：接外部晶體的另一端，在單片機(jī)內(nèi)部，接至內(nèi)部反相放大器的輸出端。當(dāng)采用外接晶體振蕩器時(shí)，該引腳接收振蕩器的信號(hào)。XTAL1（19腳）：接外部晶體的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端。這個(gè)放大器構(gòu)成片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外接晶體振蕩器時(shí)，此
