汽车单片机与车载网络技术第2章 mcs51单片机介绍

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。
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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。
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(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。
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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。
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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。
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。
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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。
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第2章 MCS-51单பைடு நூலகம்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
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2.1 单 片 机 概 述
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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。
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、定时计数器等功能电 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。
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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。