MCS-51系列单片机的特点及应用

MCS-51系列单片机的特点及应用

1-1 单片机及其特点

单片微型计算机(Single-Chip Microcomputer),简称单片计算机.就是将CPU,RAM,ROM,定时/计时器和多种接口集成在一块芯片上的微型计算机.

※其主要特点如下:

片内存储容量较小:

原因是受集成度的限制.ROM一般小于8KB,RAM一般小于256B,但可以在外部扩展.通常ROM,RAM可分别扩展至64KB.

可靠性高:

因为芯片是按工业测控环境要求设计的,故抗干扰的能力优于PC 机.

系统软件(如:程序指令,常数,表格)固化在ROM中,不易受病毒破坏.

许多信号的通道均在一个芯片内,故运作时系统稳定可靠.

便于扩展:

片内具有计算机正常运行所必需的部件,片外有很多供扩展用的(总线,并行和串行的输入/输出)管脚,很容易组成一定规模的计算机应用系统.

控制功能强:

具有丰富的控制指令:如:条件分支转移指令,I/O口的逻辑操作指令,位处理指令.

实用性好:

体积小,功耗低,价格便宜,易于产品化.

1-2 单片机的发展

第1阶段(1971年—1978年),以MCS-48系列为代表,称4位单片机.

在片内:

CPU有4位或8位;ROM有1KB或2KB;RAM有64B或128B;只有并行接口,无串行接口;只有1个8位的定时/计时器;中断源只有2个.

在片外:

寻址范围只有4KB;芯片引脚有40个.

第2阶段(1978年—1983年),以MCS-51系列为代表,称8位单片机.

在片内:

CPU有8位;ROM有4KB或8KB;RAM有128B或256B;有串/并行接口;有2个或3个16位的定时/计时器;中断源有5至7个.

在片外:

寻址范围有64KB;芯片引脚有40个.

第3阶段(1983年以后),以MCS-96系列为代表,称16位单片机.

在片内:

CPU有16位;ROM有8KB;RAM有232B;有串/并行接口;有4个16位的定时/计时器;中断源有8个;增加了D/A和A/D转换电路.

在片外:

寻址范围有64KB;芯片引脚有48个或68个.

※以上MCS-51系列以其优良的性价比,在我国得到了广泛的应用.

1-3 单片机的应用

单片机主要有单机应用和多机应用.

单机应用:(一个系统使用一块单片机——普通应用模式)

家用电器:

如高档的洗衣机,空调器,电冰箱,彩电,DVD,音响,手机,高档电子玩具等电器,用单片机做自动控制.

智能设备:

用单片机改造普通仪器,仪表,读卡机等,使其(集测量,处理,控制功能为一体)智能化,微型化.

网络与通信的智能接口:

在大型计算机控制的网络或通信电路与外围设备的接口电路中,用单片机来控制或管理,可大大提高系统的运行速度和接口的管理水平.

工业测控:

对工业设备(如机床,汽车,高档中西餐厨具,锅炉,供水系统,生产自动

化,自动报警系统,卫星信号接收等)进行智能测控,大大地降低了劳动强度和生产成本,提高了产品质量的稳定性. 多机应用:(一个系统使用多块单片机——高科技应用模式)

功能弥散系统:

并行多机处理系统:

局域网络系统:

单片机的发展趋势

单片机从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地。

纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有：

1.低功耗CMOS化

MCS-51系列的8031推出时的功耗达630mW，而现在的单片机普遍都在100mW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。象80C51就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体工艺)和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。

2.微型单片化

现在常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW(脉宽调制电路)、WDT(看门狗)、有些单片机将LCD(液晶)驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。

此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有

多种封装形式，其中SMD(表面封装)越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。

3.主流与多品种共存

现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品，ATMEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。所以C8051为核心的单片机占据了半壁江山。而Microchip公司的PIC精简指令集(RISC)也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOLTEK公司近年的单片机产量与日俱增，与其低价质优的优势，占据一定的市场分额。此外还有MOTOROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补，相辅相成、共同发展的道路。

MCS-51单片机原理

一、 MCS-51单片机的基本组成（以AT89C51为例）

1．单片机内部有几个并行I/O端口名称是什么（答：4个,是P0～P3 ）

2．内部程序存储器ROM空间是多大六个特定单元的作用是什么（答：内部集成了4K的程序存储器ROM.

在ROM中有六个单元具有特定作用:

0000H单元：复位时程序计数器PC所指向的单元；

0003H单元：外部中断/INT0的程序入口地址；

000BH单元：定时器T0溢出中断的程序入口地址；

0013H单元：外部中断/INT1的程序入口地址；

001BH单元：定时器T1的溢出中断的程序入口地址；

0023H单元：串行口的中断程序入口地址。）

3．内部的数据存储器RAM空间多大普通数据存储区和SFR各自的位置

（答：内部具有256B的数据存储器RAM.

内部RAM从功能上将256B空间分为二个不同的块：低128B的普通数据存储区RAM块,特殊功能寄存器SFR在256B字节中的高