单片机硬件系统

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1、第1章单片机硬件系统1.1概述1.1.1什么是单片机1.1.2MCS-51单片机系列尽管各类单片机很多，但无论是从世界范围或是从全国范围来看，使用最为广泛的应属MCS-51单片机。基于这一事实，本书以应用最为广泛的MCS-51系列8位单片机（8031、8051、8751等）为研究对象，介绍单片机的硬件结构、工作原理及应用系统的设计。MCS-51单片机系列共有十几种芯片，如表1.1所示。表1.1MCS-51系列单片机分类表子系列片内ROM形式片内ROM容量片内RAM容量寻址范围I/O特性中断源无ROMEPROM计数器并行口串行口51子系列8031805187

2、514KB128B2×64KB2×164×81580C3180C5187C514KB128B2×64KB2×164×81552子系统8032805287528KB256B2×64KB3×164×81680C3280C5287C528KB256B2×64KB3×164×816表中列出了MCS-51单片机系列的芯片型号，以及它们的技术性能指标，使我们对它们的基本情况有了一个概括的了解。下面我们就在这个表的基础上对MCS-51系列单片机作进一步说明。1．51子系列和52子系列MCS-51系列又分为51和52两个子系列，并以芯片型号的最末位数字作为标志。其中，51

3、子系列是基本型，而52子系列则属增强型。52子系列功能增强的具体方面，从表1.1所列内容中可以看出：(1)片内ROM从4KB增加到8KB。(2)片内RAM从128B增加到256B。(3)定时/计数器从2个增加到3个。(4)中断源从5个增加到6个。在52子系列的内部ROM中，以掩膜方式集成有8KBBASIC解释程序，这就是通常所说的8052-BASIC。这意味着单片机已可以使用高级语言。该BASIC与基本BASIC相比，增加了一些控制语句，以满足单片机作为控制机的需要。1.2MCS-51单片机结构和原理1.2.1MCS-51单片机的内部组成及信号引脚MCS-

4、51单片机的典型芯片是8031、8051、8751。8051内部有4KBROM，8751内部有4KBEPROM，8031内部无ROM；除此之外，三者的内部结构及引脚完全相同。因此，以8051为例，说明本系列单片机的内部组成及信号引脚。1．8051单片机的基本组成8051单片机的基本组成请参见图1.4。下面介绍各部分的基本情况。1)中央处理器（CPU）中央处理器是单片机的核心，完成运算和控制功能。MCS-51的CPU能处理8位二进制数或代码。2)内部数据存储器（内部RAM）8051芯片中共有256个RAM单元，但其中后128单元被专用寄存器占用，能作为寄存器

5、供用户使用的只是前128单元，用于存放可读写的数据。因此通常所说的内部数据存储器就是指前128单元，简称内部RAM。图1.4MCS-51单片机结构框图3)内部程序存储器（内部ROM）8051共有4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据或表格，因此，称之为程序存储器，简称内部ROM。4)定时/计数器8051共有两个16位的定时/计数器，以实现定时或计数功能，并以其定时或计数结果对计算机进行控制。5)并行I/O口MCS-51共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3），以实现数据的并行输入/输出。在实训中我们已经使用了P1口，通过P1口连接8个发光二极管。

6、6)串行口MCS-51单片机有一个全双工的串行口，以实现单片机和其它设备之间的串行数据传送。该串行口功能较强，既可作为全双工异步通信收发器使用，也可作为同步移位器使用。7)中断控制系统MCS-51单片机的中断功能较强，以满足控制应用的需要。8051共有5个中断源，即外中断两个，定时/计数中断两个，串行中断一个。全部中断分为高级和低级共两个优先级别。8)时钟电路MCS-51芯片的内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。系统允许的晶振频率一般为6MHz和12MHz。从上述内容可以看出，MCS-51虽然是一个单片机芯片，但作

7、为计算机应该具有的基本部件它都包括，因此，实际上它已是一个简单的微型计算机系统了。2. MCS-51的信号引脚MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片，引脚排列请参见图1.5。1)信号引脚介绍P0.0～P0.7：P0口8位双向口线。P1.0～P1.7：P1口8位双向口线。P2.0～P2.7：P2口8位双向口线。P3.0～P3.7：P3口8位双向口线。图1.5MCS-51引脚图ALE：地址锁存控制信号。在系统扩展时，ALE用于控制把P0口输出的低8位地址锁存起来，以实现低位地址和数据的隔离。此外，由于ALE是以晶振1/6的固定频率输出的正脉冲，因此

8、,可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。：外部程序存储器读选通信号。在