MCS-51系列单片微计算机-1

1. 单片微型计算机概述
仿真过程：将开发机（系统） 仿真过程：将开发机（系统）的CPU和RAM暂时出借给 和 暂时出借给 单片机控制系统， 单片机控制系统，利用开发系统及通用调试程序进行 调试， 调试，然后把调试好的程序固化到单片机控制系统的 EPROM中。 中
图1-2 单片机的开发过程
1. 单片微型计算机概述
开发工具分类： 开发工具分类
a. 单板机式开发 。 江苏启东计算机厂的 江苏启东计算机厂的DVCC-51系列 系列 b. 专用仿真器。 复旦大学 专用仿真器。 复旦大学DSG-51 c. PC机上增强型开发 插入开发板（在线仿真器 机上增强型开发—插入开发板 机上增强型开发 插入开发板（在线仿真器ICE）。 ）。 d. 模拟开发系统 模拟开发系统—PC机上配置专用模拟开发软件。 机上配置专用模拟开发软件。 机上配置专用模拟开发软件 不能实现硬件系统的诊断与实时仿真） （不能实现硬件系统的诊断与实时仿真）
2. MCS-51单片机的组成及结构分析
2) 布尔处理机 指令系统、进位位C、 个寻址位、 空间 空间。 指令系统、进位位 、RAM中128个寻址位、I/O空间。 中 个寻址位 3）控制器 ） 控制器是控制整个单片机系统各种操作的部件， 控制器是控制整个单片机系统各种操作的部件，它包 时钟发生器、定时控制逻辑、指令寄存器、译码器、 括时钟发生器、定时控制逻辑、指令寄存器、译码器、 RAM地址寄存器、16位地址缓冲器、程序计数器指针 地址寄存器、 位地址缓冲器、 地址寄存器 位地址缓冲器 PC、数据指针 、数据指针DPTR、堆栈指针 等。 、堆栈指针SP等 8051内部有一个反相放大器，XTALl、XTAL2分别为 内部有一个反相放大器， 内部有一个反相放大器 、 分别为 反相放大器输入和输出端， 反相放大器输入和输出端，外接定时反馈元件以后就 组成振荡器，产生时钟送至单片机内部的各个部件。 组成振荡器，产生时钟送至单片机内部的各个部件。
1. 单片微型计算机概述
世界上生产单片机的主要厂家有： 公司、 公司、 世界上生产单片机的主要厂家有：Intel公司、Motorola公司、 公司 公司 Mitsubishi（三菱）公司、NEC公司、Toshiba(东芝 公司、 公司、 东芝)公司 （三菱）公司、 公司 东芝 公司、 Hitachi (日立 公司、ATMEL 公司、Phlips 公司、 日立)公司 公司、 公司、 日立 公司、 SIEMENS公司等。 公司等。 公司等 通常按单片机数据总线的位数将单片机分为4位 位 通常按单片机数据总线的位数将单片机分为 位、8位、16位、 位 32位机。 位机。 位机 8位单片机是目前品种最为丰富、应用最为广泛的单片机 位单片机是目前品种最为丰富 位单片机是目前品种最为丰富、 市场占有率39%），有着体积小、功耗低、功能强、 ），有着体积小 （市场占有率 ），有着体积小、功耗低、功能强、 性能价格比高、易于推广应用等显著优点。 性能价格比高、易于推广应用等显著优点。 8位单片机在工业控制产品（自动化装置、智能仪器仪表、 位单片机在工业控制产品 位单片机在工业控制产品（自动化装置、智能仪器仪表、 过程控制）、通信（电话机、手机） 家用电器（ ）、通信 过程控制）、通信（电话机、手机） 、家用电器（洗衣 电冰箱、空调器、电饭锅、电视机、音响、影碟机、 机、电冰箱、空调器、电饭锅、电视机、音响、影碟机、 照相机） 办公自动化产品（打印机、复印机、绘图仪、 照相机）、办公自动化产品（打印机、复印机、绘图仪、 传真机）等许多领域得到广泛应用。 传真机）等许多领域得到广泛应用。
2. MCS-51单片机的组成及结构分析
2-1 MCS-51单片机的内部结构框图 单片机的内部结构框图
图2-1 8051结构框图 结构框图
2. MCS-51单片机的组成及结构分析
2-2 CPU的结构 的结构
算术逻辑运算部件ALU、布尔处理器、控制器和工作寄 、布尔处理器、 算术逻辑运算部件 存器组成。 存器组成。 1）运算器 ） PSW: CY AC FO RS1 RS2 OV -- P
章节安排
1. 单片计算机概述 2. MCS-51单片机的组成及结构分析 单片机的组成及结构分析 3. 指令系统 4. 定时器/计数器 定时器/计数器 5. 串行通讯及接口 6. 中断 7. 常用接口芯片 8. 单片机系统的扩展 9. 汇编语言及程序设计 10. MCS-51单片机应用举例 -51单片机应用举例
1. 单片微型计算机概述
1-3 MCS-51单片机的结构特点 单片机的结构特点
1）在RAM区有一个寄存器工作区（4×8个工作寄存器）， ） 区有一个寄存器工作区 个工作寄存器）， 区有一个寄存器工作区（ × 个工作寄存器 有21个专门功能寄存器 个专门功能寄存器SFR（完成定时器、串行口、中 （完成定时器、串行口、 断逻辑的控制）。 断逻辑的控制）。 2）程序存储器与数据存储器在空间上分开。 存储器与数据存储器在空间上分开 ）程序存储器与数据存储器在空间上分开。 有不同的地址指针PC、 有不同的地址指针 、DPTR。 。 3）I/O接口的通道口引线在程序控制下有第二功能。 接口的通道口引线在程序控制下有第二功能 ） 接口的通道口引线在程序控制下有第二功能。 串行接口， 4）内部有一个全双工的串行接口，可同时发送和接收， ）内部有一个全双工的串行接口 可同时发送和接收， 以实现双机和多机通讯。 以实现双机和多机通讯。 5）内部有专门的位处理机。 位处理机。 ）内部有专门的位处理机பைடு நூலகம்
教学基本要求： 教学基本要求：
1）掌握MCS-51系列单片机的系统结构，主要包括：处 掌握MCS-51系列单片机的系统结构，主要包括： MCS 系列单片机的系统结构 理器、存贮器、 并行口、定时/ 理器、存贮器、串/并行口、定时/计数器及中断系统 灵活使用MCS 51系列单片机的内部资源 MCS- 系列单片机的内部资源。 等；灵活使用MCS-51系列单片机的内部资源。 掌握MCS 51指令系统和程序设计 MCS- 指令系统和程序设计。 2）掌握MCS-51指令系统和程序设计。 掌握系统扩展技术。主要包括：程序存贮器、 3）掌握系统扩展技术。主要包括：程序存贮器、数据 存贮器、定时/计数器、 并行口的扩展等 存贮器、定时/计数器、串/并行口的扩展等。
1. 单片微型计算机概述
2）MCS-51系列 位单片机 ） 系列8位单片机 系列
以Intel公司的 位单片机产品MCS-51系列为例： 公司的8位单片机产品 系列为例： 公司的 位单片机产品 系列为例 ROM RAM 8051 4k ROM 128字节 字节 8052 8k ROM 256字节 字节 8031 无 ROM 128字节 字节 8032 无 ROM 256字节 字节 8751 4K EPROM 128字节 字节 是这一系列的典型产品。 其中8051是这一系列的典型产品。 是这一系列的典型产品 其中
2. MCS-51单片机的组成及结构分析
2-3 存储器
8051有5个独立的存贮 有 个独立的存贮 空间： 空间： a. 64K字节程序存贮 字节程序存贮 器空间(0—FFFFH)， 器空间 ， b. 128字节内部 字节内部RAM 字节内部 空间(0—7FH)， 空间 ， c. 128字节内部特殊功 字节内部特殊功 能寄存器空间(80— 能寄存器空间 FFH) d. 位寻址空间 位寻址空间(0— FFH)； ； e. 64K字节外部数据 字节外部数据 存贮器(RAM／IO) 存贮器 ／ 空间(0—FFFFH) 空间
1. 单片微型计算机概述
图1-1 MCS-51系列三种典型产品的引脚图及逻辑符号图 系列三种典型产品的引脚图及逻辑符号图
1. 单片微型计算机概述
1-2 单片机的开发与开发工具
1）单片机的开发过程 ）
技术论证和 制定总体方案 进行软、 进行软、 硬件设计 系统仿 真调试 脱机运 行调试
单片机应用系统的硬件设计： 单片机应用系统的硬件设计： 硬件设计 系统扩展（存储器、 、定时器/计数器等的扩展 计数器等的扩展） 系统扩展（存储器、I/O、定时器 计数器等的扩展） 系统配置（配置外围设备：打印机、键盘、显示器、 系统配置（配置外围设备：打印机、键盘、显示器、 A/D、D/A) 、 单片机应用系统的软件设计 软件设计： 单片机应用系统的软件设计： 软件结构设计 划分不同模块 模块化编程
1. 单片微型计算机概述
系统仿真是软、 系统仿真是软、硬件结合进行单片机控制系统排错调试 是软 的一种手段。必须借助于开发工具——微机开发系统 的一种手段。必须借助于开发工具 微机开发系统 MDS (Microcomputer Development System)。 。
2）单片机开发工具 ）
基本功能： 系统硬件电路的诊断与检查； 基本功能：a. 系统硬件电路的诊断与检查； b. 用户程序的输入与修改； 用户程序的输入与修改； c. 程序的运行与调试、单步运行、设断点运 程序的运行与调试、单步运行、 行等； 行等； d. 程序能固化到 程序能固化到EPROM芯片上。 芯片上。 芯片上
MCS-51系列单片微型 计算机及其应用
2004年8月
课程要求
目的： 目的：
1）熟悉典型的8位单片机的基本结构及指令系统； 熟悉典型的8位单片机的基本结构及指令系统； 基本结构 初步掌握单片机应用系统的软 硬件设计， 2）初步掌握单片机应用系统的软、硬件设计，为今后 在工作中的实际应用打下较为坚实的基础。 在工作中的实际应用打下较为坚实的基础。
2. MCS-51单片机的组成及结构分析
1）程序存储器 ） 主程序由30H开始 开始 主程序由
1. 单片微型计算机概述
1-4 MCS-51单片机的应用特点 单片机的应用特点
MCS-51单片机集成度高、系统结构简单、应用灵活、功 单片机集成度高、系统结构简单、应用灵活、 单片机集成度高 能强、速度快。 能强、速度快。 1）可靠性高、价格低 ）可靠性高、 商用品（ 商用品（0~70C） ） 工业品（ 工业品（-40~+85C） ） 军用品（ 军用品（-50~+125C） ） 2）位处理功能 ） 3）8751 价格贵、适于开发样机。 价格贵、适于开发样机。 ） 8051 低成本、大批量生产，但ROM程序由 低成本、大批量生产， 程序由Intel固化， 固化， 程序由 固化 很难在我国推广。 很难在我国推广。 8031 价格低、使用灵活，适于在我国推广。 价格低、使用灵活，适于在我国推广。