单片微型计算机原理及接口技术 第二章(1) MCS51单片机的组成结构

◆非51结构单片机新品不断推出，给用户 提供了更为广泛的选择空间 ，产品主要有：
﹡AVR 系列单片机---ATMEL 公司生产的一种8 位
单片机，它采用RISC（精简指令集）的结构，与51 系列不兼容，速度快，一条指令的运行速度可以达 到纳秒级（即每秒1000000000 次），是8 位单片机 中的高端产品。
TI 公司推出 TMS1000单片机 TI 公司高速反雷达导航器
INTEL公司推出了MCS-48单 片机，起到8位机的引领和带 头作用，Zilog公司的Z8系列
在其带领下产生的。
3、80年代初，单片机发展高性能阶段。
➢1980年Intel生产出8051，MCS—5l系列单片机 ➢1982年以后，16位单片机问世，代表产品是INTEL公司1983年推 出的MCS-96系列。
第二章 MCS51单片机的组成结构
• 单片机概述 • MCS-51单片机的引脚和资源（以
AT89C52为例） • 单片机的存储器的组织 • 单片机的时序、复位和省电方式 • 单片机最小系统
单片机概述
单片机的发展史 单片机系统和嵌入式 主流单片机体系
单片机技术的应用遍布国民经济与人民生活的各个领域
5
1
4x8位 2x16位
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1
4x8位 2x16位
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4x8位 2x16位
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4x8位 2x16位
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1
4x8位 2x16位
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1
4x8位 2x16位
6
1
片内 RAM 128字节 128字节 128字节 128字节 256字节 256字节 256字节 256字节
片内ROM
无 4kB掩膜
ROM 4kB EPROM
3、I/O口
MCS-51单片机有 4 个 8 位并行口，1 个全双工串行口 UART， 2 个 16 位的 T/C。
（二）MCS-51单片机的主要 功能特点
⑴ 8位CPU ⑵ 片内128B RAM 8051/8751 ⑶ 片内4KB ROM/EPROM（8031无） ⑷ 特殊功能寄存器区 SFR ⑸ 2个优先级的5个中断源结构
单片机系统和嵌入式
➢ 嵌入式系统的定义 嵌入式系统应定义为：“嵌入到对象体系中的专
用计算机系统”。“嵌入性”、“专用性”与“计算 机系统”是嵌入式系统的三个基本要素。对象系统则 是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。
嵌入式系统按形态可分为设备级（工控机）、板 级（单板、模块）、芯片级（MCU、SoC） ➢ 单片机系统与嵌入式系统的关系
单片机处在初级的发展阶段，元件集成规模还 比较小，功能比较简单，一般均把CPU、RAM 有的还包括了一些简单的I/O口集成到芯片上， 象Farichild公司就属于这一类型，它还需配上 外围的其他处理电路方才构成完整的计算系统。 类似的单片机还有Zilog公司的Z80微处理器。
2、单片机的发展、应用里程碑
(12) 片内时钟电路及振荡器
(13) 指令系统 (111条)
（三） MCS-51系列单片机的差异
系列 51系列 52系列
典型芯 片
80C31 80C51 87C51 89C51 80C32 80C52 87C52 89C52
I/O口 4x8位
定时/计数 器
2x16位
中断源 5
串行通信 口
1
4x8位 2x16位
⑹ 4个8位并行口：P0、P1、P2、P3
⑺ 2个16位定时器/计数器T/C
⑻ 1个全双工串行口UART 通用异步收发器 可同时接收或发送
半双工 —— 即可接受又可发送，但不同时 单工 —— 只接收或只发送
⑼ 布尔处理机 —— 位处理机
(10) 64KB外部RAM地址空间
16条地址线
(11) 64KB外部ROM地址空间
﹡ PIC 系列单片机---美国MICROCHIP （微芯）公 司的生产的8 位单片机，采用RISC 指令集，价格低， 性能出色，目前国内使用的人越来越多，国内也有 很多的公司在推广它，不过它的影响力远没有51 系 列的大，所以作为初学者，51 系列当然是首选。
﹡MC68H系列---MOTOROLA公司
单片机系统是典型的嵌入式系统，是嵌入式系统的 重要组成部分。
主流单片机体系
◆ 51系列单片机产品繁多，近年来推出的与51兼 容的主要产品有：
﹡ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列；
﹡Philips公司的80C51、80C552系列； ﹡华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列； ﹡ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列； ﹡LG公司的GMS90/97低压高速系列； ﹡Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列； ﹡Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机。
﹡MSP430系列---TI公司
MCS-51单片机
➢51单片机的基本结构 ➢5单片机芯片引脚的定义及
功能
MCS-51单片机的基本结 构
(一) MCS-51单片机总体基本结构
T0
T1
ROM
RAM
定时/计数器
CPU
微处理器
内部总线
时钟
并行接口
P0 P1 P2 P3
串ห้องสมุดไป่ตู้接口
中断系统
TXD
RXD
INT0
单片机的发展历史
1、单片机诞生于20世纪70年代。
➢1974: TI公司注册了世界上第一个单片机专利
➢从1974年12月，仙童（Fairchild）公司首先推出8位单片 机F8，采用：双片形式F8（8位CPU＋64RAM＋2个并行I/O口） ＋3851（1K ROM＋定时器/计数器＋2个并行I/O）。
4、九十年代以后，单片机获得了飞速的发展
世界各大半导体公司相继开发了功能更为强大的单片机。美国 Microchip公司发布了一种完全不兼容MCS-51的新一代PIC系列单 片机，引起了业界的广泛关注，特别它的产品只有33条精简指令集吸 引了不少用户，使人们从INTEL的111条复杂指令集中走出来。PIC单 片机获得了快速的发展，在业界中占有一席之地。
INT1
1、中央处理器
由运算器和控制逻辑组成。主要功能是产生各种控制信 号，控制存储器、I/O端口的数据传送、数据运算、及位处 理等操作等。采用SFR集中控制
2、存储器
8051/8751
程序存储器ROM/ EPROM(8031中没有，需外接) ， 存放 程序和编好的表格及常数等。
数据存储器RAM：存放中间结果、数据暂存、缓冲、及存 放标志位等。