微机原理课程设计

单片机与80C51单片机

摘要

单片机作为一种特殊的微型计算机，与我们常用的个人计算机不同，其只包含一个电路芯片，但是它却包含了CPU，内存储器，输入输出接口，是微型计算机的功能部件的集成体。单片机系统是硬件和软件结合的产物。软件即指根据单片机应满足的功能编写的汇编程序。对具体的单片机系统的设计就应包含对硬件和软件的设计。单片机中较为典型的是80C51,它是由美国Intel公司生产的MCS-51的典型产品之一。通过对其硬件和指令系统的介绍，了解其是怎样工作的，以及他的工作特点。

关键词：单片机，单片机系统，80C51单片机

Abstract

SCM as a special miniature computer, and we used a personal computer, it contains only one circuit chip, but it contains a CPU, memory, input and output interfaces, is the function of the microcomputer component integration. SCM system is a combination of hardware and software products. According to the SCM software refers to the function of compilation. On the specific MCU system design should include the design of software and hardware’s is the more typical of 80C51, it is by American Intel company MCS-51 production of typical products of. Through the hardware and the instruction system is presented, which is to understand how to work, as well as the hallmark of his work.

Key words: single chip, microcomputer system 80C51

引言

科技的进步需要技术不断的提升。一块大而复杂的模拟电路花费了您巨大的精力，繁多的元器件增加了您的成本。而现在，只需要一块几厘米见方的单片机，写入简单的程序，就可以使您以前的电路简单很多。相信您在使用并掌握了单片机技术后，不管在您今后开发或是工作上，一定会带来意想不到的惊喜。

单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出端口（I/0）等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。微计算机（单片机）在这种情况下诞生了，它为我们改变了什么？纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC 卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。所以，它的魔力不仅是在现在，在将来将会有更多的人来接受它、使用它。

第一章单片机

1.1 单片机的概述

1.1.1 单片机的定义

单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8为单片机，发展到现在的32位300M的高速单片机。

1.1.2 单片机的历史及发展概况

单片微型计算机，简称“单片机”，也叫“MCU”(Micro Controller Unit，微控制器)，她不是一台机器，而是一块集成电路芯片。单片机是采用超大规模集成电路把中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、冲断系统、定时器/计数器、AD转换器、通信接口和普通I/O口等集成到一块硅片上，构成的一个微型的、完整的计算机系统。单片机的CPU相当于PC机的CPU，单片机的数据存储器RAM相当于PC机的内存，单片机的程序存储器ROM相当于PC机的硬盘，单片机的I/O口相当于PC机的显卡、网卡、扩展卡等的插槽……可见，麻雀虽小五脏俱全。

单片机的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)是单片机的核心部件，由控制单元、算术逻辑单元和寄存器单元等部分组成，实现逻辑运算。根据数据总线的宽度和一次可处理的数据字节长度可分为8位CPU、16位CPU和32位CPU等。单片机的位数也是根据单片机内部的CPU位数决定的，如8位单片机使用的8位CPU，16位单片机使用的是16位CPU，以此类推。笔者看到有些书都把单片机称作微处理器是不准确的，微处理器只是计算机系统里的一个核心部件而已。而单片机是一个完整的计算机系统，把它称为微控制器更准确些。

单片机自诞生以来，以其性能稳定、低电压低功耗、经久耐用、体积小、性价比高、控制能力强、易于扩展等优点，广泛应用于各个领域。先后出现了4位单片机、8位单片机、16位单片机、32位单片机，在这几类单片机里最受追捧的是8位单片机，仍是目前单片机应用的主流。随着电子技术的迅速发展，单片机的功能也越来越强大。

1975年，美国德州仪器公司(TI公司)首次推出4位单片机——TMS-1000单片机，标志着单片机诞生。

1976年Intel公司研制出MCS-48系列8位的单片机，使单片机发展进入一个新阶段。MCS-48系列单片机内部集成了8位CPU、多个并行I/O口、8位定时器/计数器、小容量的RAM和ROM等，没有串行通信接口，操作简单。

1980年，Intel公司在MCS-48系列单片机的基础上，推出了MCS-51系列8位高档单片机，这就是当前大名鼎鼎的“51单片机”的祖先。MCS-51系列单片机比MCS-48系列单片机有明显提高，内部增加了串行通信接口，具备多级中断处理系统，定时器/计数器由8位扩展为16位，扩大了RAM和ROM的容量。MCS-51系列8位单片机因为性能可靠、简单实用、性价比高而深受欢迎，被誉为“最经典的单片机”。各高校单片机教材都是以MCS-51系列8位单片机为内容教授单片机课程。

1983年，16为单片机问世，因为性价比不理想并未得到普及应用，主要应用于比较复杂的控制系统以及早期嵌入式系统。

进入90年代之后，随着集成电路技术的高速发展， 32位单片机应运而生，嵌入式系统因此而得到推广。

单片机的诞生和应用，是控制电路设计的一次革命，让复杂的控制电路变得简单，让使用传统电路设计方法不可行的控制电路变成可行，让傻瓜产品变成智能产品……，当前热门的DSP技术和ARM技术都是单片机发展的产物。

应用单片机，就得先学会单片机编程。单片机编程包括两项内容：一是在开发软件上将C语言代码或汇编语言代码编译成hex文件;二是使用相应的单片机程序下载软件和下载线(编程器)将hex文件下载到单片机上。单片机编程语言有两种：汇编语言和C语言。目前最流行的是C语言。不同的单片机其开发软件是不一样的，如51单片机使用的是Kiel软件;PIC单片机使用的是MPLAB IDE软