汽车单片机与车载网络技术第2章MCS-51单片机介绍

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1、第2章MCS-51单片机介绍2.1单片机概述2.2MCS-51单片机的基本结构2.3MCS-51单片机的指令2.4MCS-51单片机的并行接口2.5中断2.6定时/计数器2.7串行接口2.8模拟通道接口2.1单 片 机 概 述2.1.1单片机的含义单片机(SingleChipMicroComputer)也称为微控制器MCU(MicroControllerUnit)。它是采用超大规模集成电路技术把中央处理器(CPU)、一定容量的存储器(RAM/ROM等)、多种输入/输出(I/O)接口和中断系统、定时计数器等功能电路(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、A/D转换器等电路

2、)集成到一块硅片上而构成的一个小而完善的计算机处理系统。简单地说，一个单片机就相当于一个微型的计算机。与计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。单片机具有功能强、体积小、成本低、功耗小、配置灵活等特点。以单片机为核心构成的控制系统，成本低廉且能够适应各种现场环境，具有实时、快速的外部响应，因而被广泛应用在工业控制、智能化仪器仪表、通信、家电、汽车等领域中。事实上，单片机是世界上数量最多的计算机。现代人类生活中，几乎所用的每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中会有1～2部单片机；汽车上一般会配备40多部单片机；复杂的工业

3、控制系统上甚至可能会有数百台单片机同时工作。2.1.2单片机的产品分类根据应用范围的不同，单片机可分为通用型单片机和专用型单片机两种。1.通用型单片机通用型单片机是由单片机厂家生产的、供广大用户选择使用的、具有基本功能的芯片，其性能全面、适应性强、能够满足多种控制的需要。但使用时用户必须进行二次开发设计，即根据需要以通用单片机为核心配以其他外围电路、芯片，从而构成控制系统，同时还需要编写控制程序。目前，世界上通用型单片机芯片的主要生产厂家有美国Intel公司、Motorola公司、荷兰Philips公司、德国Siemens公司、日本Toshiba公司、韩国的Samsun

4、g公司等。其中，Intel公司的单片机最具有代表性，应用也最广。自1976年起，Intel公司相继开发了MCS-48、MCS-51、MCS-96三大系列产品。此三大系列产品是我国目前的主流系列。在Intel公司对MCS-51系列单片机实行技术开放政策之后，许多公司，如Philips、Siemens、Atmel、华邦、LG等都以MCS-51中的8051为基核推出了许多各具特色且具有优异性能的单片机。以8051为基核推出的各种型号的兼容型单片机统称为51系列单片机。Intel公司MCS-51系列单片机中的8051是最基础的单片机型号。2.专用型单片机专用型单片机是专门针对某

5、一类产品甚至是某一个产品而设计制造的单片机。此类型的单片机即不需要进行二次设计，也不用进行功能开发，一般由厂家与芯片制造商合作生产设计。例如全自动洗衣机、来电显示电话上的单片机都是专用型单片机。专用型单片机通用性差，但由于是专门针对某一控制系统设计的，因此其结构紧凑、资源优化、成本低，在其应用领域具有明显的综合优势。2.1.3单片机在汽车电子控制系统中的应用在现代的汽车中，电子设备比比皆是，均已涉及汽车的各主要部件(见表1-1)。其控制装置中的单片机既有功能强大的16位机或32位机，也有低性能的8位机。　　例如，现代汽车发动机的功能越来越完善，其控制系统也越来越复杂。

6、控制系统需要不断地采集各个传感器的信息，并按照预定的程序进行实时计算，所以对单片机的运算速度、数据字长、与外部设备的接口等方面不断提出新的要求。目前，发动机控制系统内单片机的总线频率已经提高到几十兆赫，机型多为16位机或32位机。Motorola公司生产的MC68HC912DG128A单片机就被德尔福等汽车电子企业选用在自己的电控单元的产品中。再如，车身电子系统大量采用电子技术，其目标是提高驾驶舒适程度并为驾驶员提供车况信息。如空调系统、座椅调节系统、电动车窗、电动后视镜等，这些应用系统通常以较低的速率进行数据传输，但要求有大电流驱动模块来驱动电动机和执行机构。由于控制

7、对象的数目众多，必须考虑成本，因而廉价的8位控制器就成了首选。　　另外，随着汽车上电子控制单元的增多，为节省导线、易于布线以及在各控制单元之间快速地传输信息，网络技术便成为了有效的手段。2.2MCS-51单片机的基本结构2.2.1MCS-51单片机的性能介绍MCS-51单片机的基本结构如图2-1所示。其内部具有以下硬件资源：(1) 8位的中央处理器(CPU)。CPU是单片机的核心，由运算器和控制器组成。MCS-51单片机的CPU能同时处理8位二进制数或代码，故称为8位机。(2) 256个字节的内部RAM(包括21个SFR)。RAM主要用