机电一体化概论教学课件作者赵再军5单片机.ppt

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1、机电一体化概论责任编辑：石国华出版日期：2008年9月IDPN：308-2008-016课件章数：14作者：赵再军第二节单片机一、概述：单片机典型硬件结构1、MCS-51单片机的主要组成：①1个8位微处理器CPU；②片内数据存储器RAM；③片内程序存储器ROM或EPROM；④4个8位并行I/O接口P0~P3；⑤2个定时器/计数器；⑥5个中断源的中断控制系统；⑦1个全双工UART串行I/O接口；⑧片内振荡器、时钟产生电路等。2、单片机的主要特点体积小，重量轻，价格低，功能强，电源单一，功耗低，可靠性高，抗干扰能力强；使用方便灵活、通用性强；数据存储器与程序存储器空间相互独立；突出控制功能的

2、指令系统；较低的处理速度和较小的存储容量。二、MCS-51管脚及总线结构：1、8031、8051、8751管脚功能：（1）电源及时钟引脚：VCC：电源端+5V。VSS：接地端。XTAL1、XTAL2：接外部晶体的一个引脚，在片内它是振荡电路反向放大器的输入端、输出端。(2)控制及其他复用引脚PSEN：程序存储允许输出信号。（外部程序存储器的读选通信号。）ALE/PROG：地址锁存信号，ALE用于锁存地址低8位；EPROM编程时输入编程脉冲。EA/Vpp：外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端。RST/VpD：复位信号输入端/备用电源输入端。(3)输入/输出口P0（P0.0~P0

3、.7）：三态双向输入输出口，为数据总线口，直接用于对外部存储器的读/写操作，还用于输出外部存储器的低8位地址。P1：专门供用户使用的输入/输出口，是准双向口。P2：供系统扩展时作高8位地址线用,不扩展时也可作输入/输出口,是准双向口。P3：双功能口。第一功能同P1口，第二功能为：P3口第二功能P3.0：RXD串行输入口P3.1：TXD串行输出口P3.2：INT0外部中断0输入P3.3：INT1外部中断1输入P3.4：T0定时/计数器0外部输入P3.5：T1定时/计数器1输入P3.6：WR外部数据存储器写选通P3.7：RD外部数据存储器读选通I/O口应用特性①I/O口都不能用作用户I/O口

4、线，除8051、8751外，真正可完全为用户使用的I/O口线只有P1口及多功能使用P3口；②I/O口驱动能力：PO口可驱动8个TTL门电路，P1P2P3可驱动4个TTL门电路；③P3口是双重功能口。2、三总线结构（1）地址总线（AB）：用于传送地址信号，存储单元和I/O端口的选择。P0低8位地址线（A0~A7），P2高8位地址线（A8~A15）。（2）数据总线（DB）：传送数据，由P0口担任，8位数据双向总线。（3）控制总线（CB）：由部分P3口的第二功能状态和4根独立控制线RESET、EA、ALE、PSEN组成。三、单片机系统扩展的必要性和主要类型：1、单片机系统扩展的必要性：单片机芯

5、片是一个完整的最小微机系统，如8751、8051，但片内ROM、RAM容量、并行I/O端口、定时器及中断源等内部资源有限，因此需要扩展，特别是廉价8031必须扩展EPROM后才能使用，片内RAM只有128B，也需要扩展；另外虽芯片内有四个8位I/O端口，但使用8031芯片时，可供外部输入/输出设备使用的只有P1一个接口，这对于有众多外部设备（如键盘、显示器、开关、A/D、D/A及执行机构）远远不够，必须扩展I/O口线才行。还有，外设与单片机运行速度上存在较大差异，需建立接口这一桥梁。2、单片机系统扩展的主要内容：1）总线扩展：CPU外部有单独的AB、DB、CB，而MCS-51单片机数据线

6、和地址线复用，与I/O口线兼用。为将其分离出来，在单片机外部增加地址锁存器（如74LS373），构成与一般CPU相类似的片外三总线，即AB、CB、DB。2）程序存储器扩展：对于片内无ROM，必须进行扩展，其容量据应用系统要求随意设置；片内容量不够用时，需扩展外部程序存储器，且片内、片外的空间统一进行编址。EPROM：用紫外线可擦除可编程只读存储器作为单片机外部程序存储器是最为常用扩展方法。EPROM所需地址线决定于EPROM容量。EPROM为2K，2K=211，4K字节时地址线为12根，4K=212，所需高8位地址线由P2口提供。27648K×8位；单一5V电源供电，工作电流75mA，维

7、持电流35mA；读出时间最长250μs；28脚双列直插式封装。五种工作方式：读、维持、编程、编程禁止、编程校验。3）数据存储器扩展：有静态读写存储器RAM和动态读写存储器DRAM、IRAM、EEPROM等。单片机多使用静态（SRAM）只要电源供电，存在其中信息可靠保存。动态DRAM需周期性刷新才能保存信息，集成密度大，功耗小，价格低，但需刷新电路。扩展方法：由P2口提供高8位地址，由P0口分时提供低8位地址。6264：容量8K；采用