汽车单片机与车载网络技术第2章 mcs51单片机介绍
项目 一 汽车单片机原理应用(任务五 MCS-51单片机系统扩展)
（3） MCS-51单片机系统地址空间的分配 系统空间分配：通过适当的地址线产生各外部扩展器件的片 选/使能等信号就是系统空间分配。
编址：编址就是利用系统提供的地址总线，通过适当的连接， 实现一个编址惟一地对应系统中的一个外围芯片的过程。编 址就是研究系统地址空间的分配问题。
片内寻址：若某芯片内部还有多个可寻址单元，则称为片内 寻址。
2）全地址译码法
利用译码器对系统地址总线中未被外扩芯片用到的高位 地址线进行译码，以译码器的输出作为外围芯片的片选信 号。常用的译码器有：74LS139，74LS138，74LS154等。 优点是存储器的每个存储单元只有惟一的一个系统空间地 址，不存在地址重叠现象；对存储空间的使用是连续的， 能有效地利用系统的存储空间。缺点是所需地址译码电路 较多，。全地址译码法是单片机应用系统设计中经常采用 的方法。
1。程序和数据之和不大于 存储器总容量。 2。程序必须存放在低地址，
数据存放在高地址。
三、并行I/O口扩展 MCS-51单片机具有四个并行8位I/O口原理均可用做双向并行 I/O接口，但在实际应用中，可提供给用户使用的I/O口只有P1 口和部分P3口线及作为数据总线用的P0口。在单片机的I/O口 线不够用的情况下，可以借助外部器件对I/O口进行扩展 （1）概述 1）单片机I/O口扩展方法 并行I/O口扩展的目的：为外围设备提供一个输入输出通道。 ①并行总线扩展的方法 ②串行口扩展方法（只介绍总线扩展方式下I/O接口扩展方法） ③I/O端口模拟串行方法
二、存储器的扩展 存储器是计算机系统中的记忆装置，用来存放要运行的程 序和程序运行所需要的数据。单片机系统扩展的存储器可分为 程序存储器和数据存储器两种类型。
（1）MCS-51单片机对外部存储器的扩展应考虑的问题
第1节MCS51单片机介绍
第1节MCS51单片机介绍MCS51单片机是一种非常常见且广泛应用于嵌入式系统中的微控制器，它也是全球最流行的8位单片机之一。
本文将对MCS51单片机进行介绍，包括其起源、特点、应用领域以及未来的发展趋势等。
一、起源MCS51单片机最初由英特尔公司于1980年推出，其核心是Intel 8051微控制器。
当时，随着计算机技术的不断发展，市场对于小型化、低成本、低功耗的嵌入式系统需求日益增加。
MCS51单片机的出现填补了市场空白，迅速成为业界的热点。
二、特点1. 8位结构：MCS51单片机采用8位结构，这意味着处理器的每条指令都可以操作8位的数据。
这种结构在相对低成本和功耗的同时，提供了足够的计算和存储能力，适用于大多数嵌入式应用场景。
2. 可编程性：MCS51单片机具备高度的可编程性，开发者可以使用汇编语言或高级语言（如C语言）来编写程序，实现对系统的控制和管理。
这种可编程性使得MCS51单片机极其灵活和适应性强，适用于各种应用领域。
3. 存储能力：MCS51单片机具备内部存储器和外部存储器扩展能力。
内部存储器包括ROM和RAM，用于存放程序和数据。
而外部存储器可以通过扩展接口来连接更大容量的存储器，满足更高要求的应用场景。
4. 周边接口：MCS51单片机提供了大量的周边接口，包括通用输入输出引脚、串行口、定时器/计数器、中断控制器等。
这些接口可以为外围设备的连接提供便利，实现对其他硬件的控制和通信。
三、应用领域MCS51单片机广泛应用于各个领域的嵌入式系统中，包括但不限于以下几个方面：1. 家电控制：MCS51单片机的低功耗、可编程性和丰富的接口特点使得它非常适用于家电控制领域。
例如，电视、空调、洗衣机等家电产品中都可以采用MCS51单片机来实现智能控制和用户交互。
2. 工业自动化：在工业自动化领域，MCS51单片机可用于实现各种控制任务，如数据采集、温度控制、机器人控制等。
其稳定性和可靠性使得它成为工业环境中的理想选择。
MCS51单片机原理及嵌入式系统应用课程设计 (2)
MCS51单片机原理及嵌入式系统应用课程设计一、课程设计背景嵌入式系统是一个以计算机技术为基础，集成了计算机硬件和软件系统的设备。
随着信息技术的飞速发展，嵌入式系统已经成为各种各样产品的重要组成部分，如家电、汽车、医疗器械等。
因此，对嵌入式系统的研究和开发也变得越来越重要。
MCS51是一种被广泛应用于嵌入式系统设计的单片机。
MCS51拥有稳定的性能和丰富的硬件资源，同时使用起来也非常方便。
在本课程设计中，我们将探究MCS51单片机的原理以及其在嵌入式系统中的应用，旨在帮助学生更好地理解嵌入式系统，提高其技能水平，为未来就业做好准备。
二、课程设计内容2.1 MCS51单片机原理MCS51单片机由CPU、存储器、输入输出接口及其它外设组成。
本部分内容主要包括以下几个方面：•MCS51的CPU结构和工作原理•存储器及存储器扩展方式•输入输出接口及其应用•定时器和中断控制器的原理2.2 嵌入式系统应用MCS51单片机在嵌入式系统中的应用非常广泛，包括控制电路、仪器设备、工业控制等领域。
本部分内容将侧重于MCS51单片机在嵌入式系统中的具体应用，主要包括以下几个方面：•定时器的应用•中断的应用•A/D转换的应用•串口通信的应用•基于MCS51的嵌入式系统设计案例2.3 课程设计实践课程设计实践环节是本设计的重点部分。
学生将按照以下流程完成实践：•组建小组，编写嵌入式系统设计方案•搭建硬件平台，包括MCS51单片机和相关外设•编写程序，完成设计方案的实现•测试程序，调试错误并进行优化三、课程设计评估本课程设计采用绩效考核制度。
学生将分小组完成课程设计，小组成员之间责任明确，根据完成情况和实现效果，将对小组进行绩效评估。
评估方案主要从以下方面考虑：•设计方案的合理性•实现方案的正确性及完整性•程序的优化程度及代码质量四、总结本课程设计旨在通过MCS51单片机的原理和应用让学生更好地理解嵌入式系统的设计和开发过程。
课题一 汽车车载网络技术基础
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任务二
掌握MCS-51单片机的结构和 原理
(二)MCS-51单片机的中央处理器 1.运算器 运算器主要用来对操作数进行算术、逻辑运算和位操作。运 算器主要包括算术/逻辑运算单元(ALU) ,累加器A、程序状态字寄 存器(PST)以及BCD码修正电路等 (1)算术/逻辑运算单元 ALU的功能十分强大，它不仅可对8位变量进行逻辑“与”、 “或”、“异或”、循环、求补和清0等基本操作，还可以进行加、 减、乘、除等基本算术运算。MCS-51单片机的ALU还具有位处理 操作功能，它可对位(bit)变量进行位处理，如置位、清0、求补、 测试转移及逻辑“与”、“或”等操作
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任务二
掌握ＭＣＳ-５１单片机的结 构和原理
１第一阶段（１９７１—１９７４年） 这是单片机发展的起步阶段。１９７１年１１月，美国Ｉｎ ｔｅｌ公司推出了４００４微处理器，这是最早出现的微处理器。 ２第二阶段（１９７４—１９７８年） 这是初级单片机阶段，此阶段以Ｉｎｔｅｌ公司的ＭＣＳ ４８为代表，该系列单片机无串行口，其寻址范围不大于４Ｋ。 这个阶段生产的单片机已经能够在单块芯片内集成有８位中央处 理器、随机存取存储器、只读存储器、并行输入／输出接口、８ 位定时器／计数器等功能部件，但性能低、品种少，应用范围也 不广。
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任务二
掌握ＭＣＳ-５１单片机的结 构和原理
４第四阶段（１９８３年以后） 此阶段为８位单片机和１６位单片机并行发展的时代。最早 的１６位微处理器出现在１９７４年，现在１６位微处理芯片已 经进入超大规模集成电路行列，如Ｉｎｔｅｌ８０２８６就包含 了１３００个器件。此阶段一方面发展１６位单片机及专用单片 机，另一方面不断完善高档８位单片机以满足不同的用户需要。 １６位单片机的特点是工艺先进、集成度高和内部功能强、运算 速度快，而且允许用户采用面向工业控制的专用语言，如ＰＬ／ Ｍ、ＰＬＵＳＣ和Ｆｏｒｔｈ语言等，具有代表性的产品有ＭＣ Ｓ９６系列、ＴＩ公司的ＴＭ９９００、ＮＥＣ公司的７８３ 系列和ＮＳ公司的ＨＰＣ１６０４０等。
51单片机介绍
51系列单片机指令快速记忆法2007年10月25日工控吧-;随着微电子技术和超大规模集成电路技术的发展，单片微型计算机以其体积小、性价比高、功能强、可靠性高等独有的特点，在各个领域（如工业控制、家电产品、汽车电子、通信、智能仪器仪表）得到了广泛的应用。
学习、使用单片机的人越来越多，而生产单片机的厂家很多，单片机种类繁杂，不知如何选择。
据统计，八位单片机占全球单片机销量的65％。
在八位单片机中，Intel公司的8051单片机内核已成为8位单片机事实上的标准。
因此，对初学者而言，选择8051单片机来学习不失为明智的选择。
学习单片机，除了搞清单片机内部功能、存储空间分配及I/O接口外，还应掌握其指令系统。
MCS－51共有111条指令，现介绍我们总结出的快速记忆MCS－51指令的方法，供大家参考。
大家都知道，汇编语言指令由操作码、操作数两部分组成。
MCS－51使用汇编语言指令，它共有44个操作码助记符，33种功能，其操作数有＃data、direct、Rn、@Ri等。
这里先介绍指令助记符及其相关符号的记忆方法。
一、助记符号的记忆方法1 表格列举法把44个指令助记符按功能分为五类，每类列表记忆。
此处从略，请读者自己总结。
2 英文还原法单片机的操作码助记符是该指令功能的英文缩写，将缩写还原成英语原文，再对照汉语有助于理解其助记符含义，从而加强记忆。
例如：增量INC－Incremect 减量DNC－Decrement 短转移SJMP－Short jump 长转移LJMP －Long jump 比较转移CJNE－Compare jump not equality 绝对转移AJMP－Absolute jump 空操作NOP－No operation 交换XCH－Exchange 加法ADD－Addition 乘法MUL－Multiplication 除法DIV－Division 左环移RL－Rotate left 进位左环移RLC－Rotate left carry 右环移RR－Rotate right 进位右环移RRC－Rotate right carry3 功能模块记忆法单片机的44个指令助记符，按所属指令功能可分为五大类，每类又可以按功能相似原则为2～3组。
第一章 汽车单片机原理
4.并行I/O口
8051共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2、P3），以实现数据的并行输入/ 输出。 P0口：P0.0 ～ P0.7 (39～32脚)，8位双向I/O口线。此口在CPU的控制 下，可以选为双向数据总线口，可以输出或输入数据；也可选为地址总 线的低8位输出线口。 P1口：P1.0 ～ P1.7 (1～8脚)，8位双向I/O口线。仅有双向数据总线 口功能。 P2口：P2.0 ～ P2.7 (28～21脚)，8位双向I/O口线。此口在CPU的控制 下，可以选为双向数据总线口；也可选为地址总线的高8位输出线口。 P3口：P3.0 ～ P3.7 (10～17脚)，8位双向I/O口线。双向数据总线口 和第二功能口。第二功能口见表1-1。
控制器是计算机的指挥控制部件，它 控制计算机各部分自动、协调地工作。 其包括：指令寄存器（IR）、指令 译码器（ID）、数据指针寄存器（ DPTR）、程序指针寄存器（PC）、堆 栈指针（SP）；
1.取指令，并指出下一指令位置，传递到控制 总线上，与ALU协调工作。 2.译指令 3.指挥并控制数据流向
存储器和地址空间
表1-2 特殊功能寄存器(SFR)的名称、符号和地址 特殊功能寄存器名称 累加器 B寄存器 程序状态字 堆栈指针 数据寄存器指针（低8位） 数据寄存器指针（高8位） P0口锁存器 SFR符号 ACC B PSW SP DPL DPH P0 地址 E0H F0H D0H 81H 82H 83H 80H
计算机控制技术
（1）计算机控制技术（概念、控制过程） （2）计算机控制（分类、特点）
开环控制
闭环控制
快 速 性
稳定性
微机控制三步骤：
数据采集 实时决策 实时控制
第二节 微型计算机基础
第1节MCS51单片机介绍
第1章MCS51单片机介绍1.1 数字集成电路的发展历程从20世纪60年代开始，数字集成电路在集成度方面的发展经历了以下4个阶段：包含几十到几百个逻辑门的小规模集成电路（Small Scale Integration，SSI）；包含几百到几千个逻辑门的中规模集成电路（Medium Scale Integration，MSI）；包含几千到几万个逻辑门的大规模集成电路（Large Scale Integration，LSI）；包含几万个以上逻辑门的超大规模集成电路（Very Large Scale Integration，VLSI）。
在工作原理方面，数字集成电路可以划分为标准逻辑器件、微处理器和专用集成电路。
1.1.1 标准逻辑器件标准逻辑器件在集成度方面属于中小规模集成电路，它包括基于TTL工艺的54/74系列和基于CMOS工艺的4000系列的各种逻辑门、触发器、译码器、多路选择器、计数器等器件。
这些器件的工作原理和应用在《数字电路逻辑设计》课程中有详细的介绍。
作为传统数字系统设计中使用的主要器件，标准逻辑器件的产量很大，因此它们的生产成本低廉、价格便宜。
由于这些器件的功能确定，芯片设计时主要考虑如何提高器件的性能，因此标准逻辑器件的工作速度快，但是由于集成度较低，采用它们设计的数字系统需要较多的器件，这就使得电路连线复杂，系统的可靠性降低。
由于用户无法修改这类器件的功能，修改系统设计必须通过对电路重新设计和组装来实现。
1.1.2 微处理器微处理器，包括在本书中将要学习的单片机，在集成度方面属于大规模集成电路。
它们被应用于数字系统的设计起始于20世纪70年代。
这类器件可以通过编写程序来实现系统功能。
基于微处理器所设计电路的逻辑功能可由软件配置，这个特点使得设计灵活性得到提高，当修改系统设计时，设计者不需要，或者较少需要修改电路连线。
相对于由标准逻辑器件构成的数字系统，基于微处理器设计的系统工作速度较低；其次，微处理器的工作仍需要一些标准逻辑器件或者相关逻辑器件构成的外围电路的支持。
MCS-51单片机的基本组成 - 单片机
MCS-51单片机的基本组成 - 单片机MCS-51 单片机的基本组成单片机单片机，这个在现代电子技术领域中扮演着重要角色的小家伙，其中 MCS-51 单片机更是具有代表性。
要了解 MCS-51 单片机，咱们得先从它的基本组成说起。
MCS-51 单片机就像是一个小巧而精密的“大脑”，主要由以下几个关键部分构成。
首先是中央处理器（CPU），这可是单片机的核心。
它就像是整个系统的指挥官，负责控制和协调各个部分的工作。
通过执行指令，对数据进行运算和处理，让单片机能够有条不紊地完成各种任务。
接着是存储器。
这又分为程序存储器和数据存储器。
程序存储器用来存放单片机运行所需的程序代码，就好像是预先设定好的操作指南。
而数据存储器呢，则用于存储运行过程中的临时数据，比如计算的中间结果、输入输出的数据等等。
然后是输入/输出（I/O）端口。
这相当于单片机与外部世界沟通的“嘴巴”和“耳朵”。
通过这些端口，单片机可以接收外部的信号，比如各种传感器的数据，也可以向外部设备输出控制信号，驱动电机、显示屏等工作。
还有定时器/计数器。
它们能为单片机提供精确的定时和计数功能。
想象一下，需要在特定的时间间隔内执行某项操作，或者对外部事件进行计数，这时候定时器/计数器就派上用场啦。
中断系统也是重要的组成部分。
当有紧急或重要的事件发生时，比如外部设备请求数据传输，中断系统能让单片机暂停当前的工作，优先处理这些紧急事件，处理完后再回到原来的工作，大大提高了系统的响应能力和效率。
在 MCS-51 单片机中，还有一个特殊功能寄存器（SFR）区域。
这些寄存器用于控制和配置单片机的各种功能，比如设置 I/O 端口的工作模式、控制定时器/计数器的运行等。
下面咱们详细说一说这些组成部分。
中央处理器（CPU）由运算器和控制器组成。
运算器能够进行算术运算和逻辑运算，保证数据的处理和计算准确无误。
控制器则根据程序的指令，控制整个单片机的工作流程，决定什么时候读取数据、什么时候执行运算、什么时候进行数据存储等等。
单片机（MCS-51）简述
单片机（MCS-51）简述钱堃收集整理本文简要地介绍单片机技术并以MCS-51单片机为例,介绍其结构组成特点及应用，感兴趣的同学可以进一步阅读相关文献（如参考文献）了解更多技术性细节知识。
通用微处理器和单片机是计算机技术发展中的两个主要分支，它们适用于各种不同的应用领域。
单片机（Microcontroller Unit, MCU）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/计数器等功能（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转换器等电路等）集成到一块芯片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。
从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。
MCS-51系列单片机是以8051为核心发展起来的，具有基本的硬件结构和通用的软件特性，图1为MCS-51系列单片机基本组成框图。
图1 单片机组成框图构成计算机的主要组成部分(CPU、存储器、可编程I/O口等)，通过地址总线、数据总线和控制总线连接在一起，这种芯片叫单片机。
单片机的功能结构如图2所示，MCS-51单片机的内部结构包含下列几个部件（新的单片机在以下指标方面更为先进）：(1)一个8位CPU；(2)一个片内振荡器及时钟电路(3)4 ROM程序存储器；(4)128字节RAM数据存储器，(5)两个16位定时器/计数器；(6)可寻址64x字节外部数据存储器和64K字节外部程序存储器空间的控制电路；(7)32条可编程的I/O线(四个8位并行I/O端口)；(8)一个可编程全双工串行口；(9)具有5个中断源、2个优先级嵌套中断结构。
图2 MCS-51单片机功能方框图单片机作为嵌入式应用的微型计算机，从硬件结构到软件指令系统都是针对测控领域的广泛需要和特点而设计的，因此单片机也称之为微控制器(MCU)，它适用于嵌入电子系统中作为核心部件。
第二章.MCS-51单片机结构和原理
* 由于T1的作用，不需外接上拉电阻。
②输入数据
类似于读引线
控制：C=0，MUX下通，与门4输出为0。T1截止，预臵Q=1， T2截止。 P0.X→三态门2→内总线
二、P1口
通用8位准双向端口。 ⑴ 输出：Q→FET（反相）→P1.X
* 有内部上拉电阻，不必外接。
⑵ 输入： 读引线：预臵Q=1，FET截止，P1.X→下三态门→内部总线 读锁存器：Q→上三态门→内部总线
3
ATmega8 RISC,SPEED,power,a/d,spi,i2c,uart,pwm,内时钟 C8051F310 debug,speed,power,ram,外设 PIC16F87X 指令，存储器，外设，a/d
MC68HC908JB16 i/o,usb,mul&div
ADuC812 12bit a/d 凌阳SPCE061A
㈢.P2.0－P2.7：P2端口
⑴.无外存：通用准8位双向I／O口（有内部上拉电阻）
⑵.有外存：地址总线高8位
*EPROM编程时，接收地址高8位
㈣.P3.0－3.7：P3端口
⑴.通用8位准双向I／O口（有内部上拉电阻）
⑵.专用功能：
串行口： P3.0－RXD，接收 P3.1－TXD， 发送 中断申请：P3.2－ INT0 P3.3－INT1 CTC： P3.4－T0 ， CTC0时钟输入 P3.5－T1 ， CTC1时钟输入 读写控制： P3.6－ WR， 外部RAM写 P3.7－ RD， 外部RAM读.
三. I／O接口电路：
并行口：4个8位端口 P0－P3，32根I／O线 串行口：1个
四．CTC：
16位CTC 2个／3个（52）
五.中断功能：
mcs-51单片机原理及应用教程
mcs-51单片机原理及应用教程MCS-51单片机是一种用于嵌入式系统的微处理器，它广泛应用于各种电子设备中。
本教程将介绍MCS-51单片机的原理和应用。
在接下来的内容中，我们将从基本概念开始，逐步深入了解MCS-51单片机的工作原理和常见应用。
1. 概述MCS-51单片机是由Intel公司于20世纪80年代推出的一种8位微处理器。
它包括中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出(I/O)接口和定时器等功能模块，可以完成各种数据处理和控制任务。
2. 架构和指令集MCS-51单片机采用哈佛架构，即指令存储器和数据存储器分开存储的结构。
它的指令集包括基本指令、算术指令、逻辑指令和控制指令等，可以完成各种数据操作和控制流程。
3. 存储器和寄存器MCS-51单片机具有内部存储器和外部扩展存储器。
内部存储器包括程序存储器和数据存储器，用于存储指令和数据。
此外，MCS-51单片机还包括多个特殊功能寄存器，用于存储控制和状态信息。
4. 输入/输出(I/O)MCS-51单片机具有多个I/O口，用于连接外部设备。
通过配置I/O口的输入和输出模式，可以实现与外界的数据交换和控制。
5. 中断和定时器MCS-51单片机支持中断功能，可以在特定条件下中断正在执行的程序，并转向处理中断程序。
此外，MCS-51单片机还包含多个定时器/计数器，用于生成精确的时间控制和测量。
6. 应用领域MCS-51单片机广泛应用于各种嵌入式系统中，包括家电、通信设备、汽车电子和工业控制等。
它的低成本、低功耗和高可靠性使其成为许多应用场景的首选。
综上所述，MCS-51单片机是一种功能强大的嵌入式微处理器，具有丰富的功能和广泛的应用领域。
通过学习MCS-51单片机的原理和应用，我们可以更好地理解和应用该技术，为嵌入式系统的开发和设计提供支持。
汽车单片机与车载网络-2汽车单片机
2）CPU：运算器、控制器合称为中央处理单元。
3）MPU：若将这两部分集成在同一块集成电路硅片上，则称 为微处理器。
4）单板微型计算机：将五大部件（输入/输出）集中在一块 印刷电路板（含MPU)的计算机称为单板微型计算机。
5）单片机：将五大部件集中在一块集成电路硅片上的计算机 称为单片机。 6）微型计算机系统：这五大部件加上对应的系统软件和应用 软件等合称为微型计算机系统。
授人以鱼不如授人以渔
计算机的发展历史
朱明工作室
zhubob@
1）用电子管实现这五大装臵的计算机称为第一代电子计
算机。
2）用晶体管实现这五大装臵的计算机称为第二代电子计 算机。 3）用中小规模集成电路实现这五大装臵的计算机称为第 三代电子计算机。
4）用大规模和超大规模集成电路实现这五大装臵的计算
授人以鱼不如授人以渔
朱明工作室
zhubob@
在8位单片微机之后，16位单片微机也有很大发展。例 如，1983年Intel公司推出的MCS－96系列单片微机。与 MCS－51相比，MCS－96不但字长增加一倍，而且还具有 4 路或 8路的10位 A/D 转换功能，此外，在其它性能方面 也有一定的提高。飞利浦公司推出了与80C51在源码级兼 容性的16位单片微机，即80C51XA(每一条80C51指令可以 1∶1地被翻译成一条XA指令，仅XCHD指令除外)，用户不 需投入很大的软件开销和人员就能较大的提高产品性能。 80C51XA具有的高性能包括：执行速度快、支持高级 语言(比如C语言) 、支持实时多任务执行、易于形成派生 系列产品、地址宽度可变(用户可以方便地将外部地址线 宽度选定为12位、16位、20位、24位等等。在工业控制产 品、高档智能仪表、彩色复印机、录像机等应用领域。
MCS-51
第二章MCS-51单片机的硬件结构和原理重点与难点：本章重点是让学生掌握MCS-51单片机引脚功能、单片机存储器结构和单片机工作方式。
难点是数据存储器结构及内部数据存储器高128位单元专用存储器SFR的工作原理和方式。
教学基本要求：1.熟悉MCS-51单片机40个引脚（DIP封装）及其功能；2.掌握数据存储器结构，熟悉专用存储器SFR的工作原理和方式；3.理解MCS-51单片机工作时序及其基本概念，时钟电路的结构和单片机的工作过程；4.对MCS-51单片机复位、程序执行、单步执行、掉电保护、低功耗以及EPROM编程和校验6种工作方式有所了解，为以后学习指令系统和编写程序打下基础。
教学内容：1．MCS-51单片机的内部结构；2．MCS-51单片机的信号引脚；3．MCS-51单片机的存储器；4．输入/输出端口结构；5．MCS-51单片机的时钟电路与时序；6．MCS-51单片机的工作方式。
§2-1单片机内部结构MCS-51单片机和微型机一样，是由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备5个基本部分组成，如图2-1。
MCS-51单片机的主要资源如下：①8位CPU，即MCS-51单片机的CPU能处理8位二进制数或代码。
②片内带振荡器，其振荡频率为f osc = 1.2～12MHz，MCS-51芯片的内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需外接，时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列，系统允许的最高晶振频率为12MHz。
③128B片内数据存储器RAM。
内部数据存储器RAM低128字节用以存放可以读/写的数据，如运算的中间结果、最终及欲显示的数据等。
高128字节被特殊功能寄存器占用。
能作为寄存器供用户使用的只有前128字节。
④4KB片内程序存储器ROM。
8051有4KB的存储单元，用以存放程序、一些原始表格，简称为内部ROM，但也有一些单片机内部不带ROM/EPROM，如8031、8032、80C31等。
汽车单片机及局域网技术
汽车单片机及局域网技术在现代汽车中，单片机及局域网技术的应用已经成为了不可或缺的一部分。
它们就像是汽车的“大脑”和“神经系统”，使得汽车的性能、安全性、舒适性以及智能化水平得到了极大的提升。
首先，我们来了解一下汽车单片机。
简单来说，汽车单片机就是一种集成在汽车内部的微型计算机。
它能够接收来自各种传感器的信息，例如车速、发动机转速、油温、水温等等。
然后，根据预先设定的程序和算法，对这些信息进行处理和分析，并发出相应的控制指令，以实现对汽车各个部件的精确控制。
比如说，在发动机控制系统中，单片机可以根据进气量、节气门开度、氧传感器反馈等信息，精确计算出最佳的燃油喷射量和点火时机，从而提高发动机的燃烧效率，降低油耗和排放。
在制动系统中，单片机可以通过监测车轮转速和制动踏板的压力，实现防抱死制动（ABS）和电子制动力分配（EBD）等功能，提高制动的稳定性和安全性。
而汽车局域网技术，则是将汽车内部各个电子控制单元（ECU）连接起来，实现信息共享和协同工作的一种技术。
在过去，汽车的各个系统，如发动机、变速器、制动、空调等，都是相对独立的，各自有自己的控制单元和传感器。
这种分散式的控制方式不仅增加了成本和复杂度，而且各个系统之间的信息交流也非常有限。
有了局域网技术之后，情况就大不一样了。
汽车内部的各个 ECU可以通过总线（如 CAN 总线、LIN 总线等）连接在一起，形成一个网络。
这样，各个系统之间就可以实时地交换信息，实现更加高效和智能的控制。
举个例子，当驾驶员踩下油门踏板时，发动机 ECU 会接收到加速的请求，并将相关信息通过局域网发送给变速器 ECU。
变速器 ECU 会根据当前的车速、发动机转速等信息，选择合适的挡位，以实现最佳的动力输出。
同时，制动 ECU 也会收到加速的信息，调整制动系统的工作状态，以提供更好的制动支持。
除了提高汽车的性能和安全性，汽车单片机及局域网技术还为汽车的智能化发展提供了有力的支持。
MCS-51单片机(完整版)
智能仪表
单机应用 机电一体化产品
智能接口
单片机应用
智能民用产品 功能集散系统
多机应用 并行多控制系统
局部网络系统 是指在一个应用系统中，使用多个单片机。
2 单片机芯片的硬件结构
2.1 MCS-51单片机的逻辑结构及信号引脚
2.1.1 MCS-51单片机基本结构框图
输入输出接口 （I/O）
控制与运算单元 （CPU）
1.2 单片机的发展 1.2.1 单片机的发展概述
1946 第一台计算机诞生 1971 第一个微处理器诞生 1976 MCS-48(8位) 1980 MCS-51(8位) 1983 MCS-96(16位) 80年代末 Motorola 680X
Zilog Z-8
Rockwell 650X•••
当前： (1) MCS-51、MCS-96系列发 展(2。) PIC (Microchip公司) (3) ARM (4) 凌阳单片机 (5) AVR
1.3.1 单片机的特点
长寿命 体积小 低电压与低功耗
低噪声与高可靠性技术
总而言之，单片机具有集成度高、功能强、体 积小、功耗低、使用方便、价格低廉等优点。
第一章 单片机概述
1.1 单片机的概念
1.2 单片机的发展
1.3 单片机的应用
1.3.1 单片机的特点 1.3.2 单片机的应用领域
是指在一个应用系统中，只用一个单片机。 测控系统
外接晶体引线端
2.1.3 MCS-51的信号引脚 1. 信号引脚介绍 2. 信号引脚的第二功能
• P3口线的第二功能
口线
P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7
第二功能 RXD TXD INT0 INT1 T0 T1 WR RD
mcs-51单片机原理
mcs-51单片机原理
MCS-51单片机原理概述
MCS-51单片机是一种经典的8位单片机，由Intel公司于20
世纪80年代开发。
它采用CISC（复杂指令集计算机）架构，内置了大量的功能模块，如中央处理器、内存、输入输出接口等。
MCS-51单片机广泛应用于嵌入式系统中，可用于控制、
监测、通信等各种应用场景。
MCS-51单片机的核心是8051系列的中央处理器，它是一个8
位的寄存器-累加器结构，具有128字节的内部RAM和4KB
的内部ROM。
8051中央处理器支持多种指令集，包括数据传
输指令、逻辑运算指令、算术指令等，使得程序编写更加灵活和高效。
除了中央处理器，MCS-51单片机还包括一些重要的外设模块。
其中，I/O口模块用于与外部设备进行数据交互，可以输入、
输出数字信号。
定时器模块通过产生定时信号来进行时间控制。
串行通信接口模块可用于与其他设备进行串行通信，如UART （通用异步收发器）。
此外，MCS-51单片机还可以连接外部
存储器，使得处理器的存储容量得到扩展。
MCS-51单片机的工作原理是根据程序存储在ROM中的指令
依次执行。
程序的执行过程由基于中央处理器的控制器和各个外设模块共同完成。
控制器从ROM中获取指令，将其解码为
相应的动作，并通过总线系统与各个外设模块进行数据传输。
通过不断执行指令，单片机可以实现各种功能。
总之，MCS-51单片机是一种高度集成的8位单片机，具有强
大的功能和灵活性。
它通过中央处理器和外设模块的协同工作，实现了各种嵌入式系统的控制和通信功能。
MCS51单片机基础知识
MCS-51单片机的基本结构XTAL1XTAL2VCC VSSMCS-51单片机的基本结构:1、微处理器CPU ：为8位的CPU ，且内含一个1位CPU （布尔处理器），不仅可以处理字节数据，还可以进行位变量的处理。
2、内部数据存储器（RAM ）：128字节片内RAM 。
（8052系列为256字节）3、内部程序存储器（ROM/EPROM/）:8031无此器件，8051为4KROM ，8751为4KEPROM 。
4、定时器/计数器：内含2个16位定时/计数器，具有四种工作方式。
5、串行口：1个全双工的串行口，具有四种工作方式。
6、中断控制系统：具有5个中断源，2级中断优先权。
7、P0、P1、P2、P3：为4个并行8位I/O 口。
8、特殊功能寄存器（SFR ）：共有21个，用于对片内各功能模块进行管理、控制、监视。
实际上是一些控制寄存器和状态寄存器，是一个特殊功能的RAM 区。
12346758910111213144039383735343633323130292827P1.0P1.1P1.4P1.3P1.2P1.5RST/VPD P1.7P1.6RXD P3.0TXD P3.1T0 P3.4T1 P3.5Vcc P0.0P0.3P0.2P0.1P0.4P0.6P0.5P0.7P2.7PSEN P2.6EA/VPP ALE/PROG 151617181920WR P3.6RD P3.7XTAL1XTAL2VSS262524232121P2.5P2.1P2.2P2.0P2.4P2.3INTO P3.2INT1 P3.389C511、电源、时钟电路VCC（40脚）—+5V电源VSS（20脚）—地XTAL1（19脚）—芯片内部振荡电路（单级反相放大器）输入端。
XTAL2（18脚）—芯片内部振荡电路（单级反相放大器）输出端。
MCS-51的时钟可由内部方式或外部方式产生。
1）内时钟方式利用芯片内部的振荡电路，在XTAL1、XTAL2的引脚上外接定时元件，内部振荡器便能产生自激振荡，用示波器便可以观察到XTAL2输入的正弦波，定时元件可以采用石英晶体和电容组成的并联谐振电路，连接方法如图2.2（a）所示。
MCS-51单片机
D8H D0H C8H C0H
PSW
未使用
B8H
IP
B0H P3
A8H
IE
A0H P2
98H SCON SBUF
90H
P1
88H TCON TMOD TL0 TL1 TH0 TH1
80H
P0
SP DPL DPH
PCON
FFH F7H EFH E7H DFH D7H CFH C7H BFH B7H AFH A7H 9FH 97H 8FH 87H
I/O端口引脚
P0、P1、P2、P3
封装：PLCC44、TQFP44
一、MCS-51单片机的外特性
2、外部总线：
封装：DIP40
内部 资源
内部 资源
内部 资源
外部资源
8位 CPU
总线
时钟源
内部 资源
内部 资源
内部 资源
外部总线
外部资源
一、MCS-51单片机的外特性
2、外部总线：
地址总线（AB）
00H
供用户程序使用的普通RAM， 大部分用户自定义变量都存放在 这个地址范围。
按字节寻址：20H – 2FH 按位寻址： 00H – 7FH （表2-5）
4组x8字节，每组8个字节记为
R0-R7，由PSW中的RS0和RS1来
确定当前使用哪一组。
（表2-3）
MOV
片内RAM地址空间
AT89S51
SFR举例
地址：80H 功能：P0口端口输出寄存器
MSB
LSB
向该地址写入数据： 设置P0.0~P0.7引脚的输出状态
从该地址读取数据： 获取P0.0~P0.7引脚的当前输出状态 或 获取P0.0~P0.7引脚的当前输入状态
单片机与车载网络技术课程标准
了解车载网络发展简史，理解CAN总线协议结构及主要控制器结构，LIN、MOST总线体系结构
[专业能力目标]
主要车载网络结构特点的理解及分析能力，简单故障的判断能力
[职业素质目标]
具备CAN总线车载网络系统理解和故障分析技能
【教学内容】
项目201车载网络发展及主要类型；
项目202 CAN总线协议体系结构及控制器原理；
44
24
20
单元2车载网络协议、控制器结构
10
单元3大众车系车载网络系统
6
4
2
单元教学内容要求与教学组织
教学场所及条件
教学单元（项目）1.单片机结构原理及应用
【教学目标】
掌握使用MCS-51单片机进行应用开发的基本方法和能力
[专业知识目标]
掌握MCS-51单片机内部结构和原理、MCS-51单片机指令系统与程序设计MCS-51单片机中断、定时系统及串行数据通信、MCS-51单片机接口技术
理解大众车系网关、诊断总线及故障管理方式；
了解车系总线典型故障特点及波形特征；
[专业能力目标]
大众车系车载网络结构原理的理解及分析能力，简单故障的判断能力
[职业素质目标]
具备大众车系总线车载网络系统理解和故障分析及专业仪器操作技能
【教学内容】
项目301动力系统CAN总线组成及工作原理；
项目302舒适系统CAN总线组成、工作原理及工作模式；
1、卷面成绩占30%；
2、综合作业成绩占10%（主要为车载网络部分综合作业）。
选用教材
1、李勇主编，《汽车单片机与车载网络技术》，电子工业出版社，2013年11月
2、刘鸿健主编，《汽车单片机与车载网络技术》，化学工业出版社，2011年10月
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第2章 MCS-51单片机介绍
(4) 2个可编程的16位定时/计数器T0、T1，用于对外部 脉冲进行计数，也可用来实现定时操作。
(5) 4个8位的并行I/O口P0、P1、P2、P3，可用来实现 数据的并行输入与输出。
(6) 1个全双工异步串行接口，可用来实现单片机与其 他设备之间的串行数据通信。该串行口功能较强，既可作为 全双工异步通信收发器使用，也可作为同步移位器使用。
第2章 MCS-51单片机介绍
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。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。
第2章 MCS-51单片机介绍
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；复杂的工业控制系统上甚至可能会有数百台单片机 同时工作。
第2章 MCS-51单片机介绍
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Samsung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。
第2章 MCS-51单片机介绍
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。
2.1.1 单片机的含义 单片机(Single Chip Micro Computer)也称为微控制器
MCU(Micro Controller Unit)。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பைடு நூலகம்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)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。
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。
第2章 MCS-51单片机介绍
2.2 MCS-51单片机的基本结构
2.2.1 MCS-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 于存储可读写的数据，因此又称为数据存储器。 (3) 内部ROM。由于ROM通常用于存放程序、原始数据、 表格等，所以又称为程序存储器。8051的内部有4 K字节的掩 膜ROM和4 K字节的EPROM，而8031无片内ROM。
第2章 MCS-51单片机介绍
2. 专用型单片机 专用型单片机是专门针对某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。
第2章 MCS-51单片机介绍
第2章 MCS-51单片机介绍
2.1 单片机概述 2.2 MCS-51单片机的基本结构 2.3 MCS-51单片机的指令 2.4 MCS-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
第2章 MCS-51单片机介绍
2.1 单 片 机 概 述
第2章 MCS-51单片机介绍
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。