第28章 51系列单片机
51系列单片机5000字
51系列单片机5000字篇一：51系列单片机介绍51系列单片机是基本型，包括8031、8051、8751、8951这四个机种区别，仅在于内程序储存器。
其中8031/8051/8751是Intel公司早期的产品。
8031的特点8031片内不带程序存储器ROM，使用执行程序时手机用户需外接程序存储器和一片逻辑电路373，外接的程序存储器多为EPROM的2764系列。
用户若想对写入到EPROM中的程序进行修改，必须红外线先用一种特殊的紫外线灯将其照射擦除，之后再可写入。
写入到外接程序无线连接存储器的程序代码没有什么保密性可言。
8051的特点8051片内有4k ROM，无须外接外存储器和373，更能体现“单片”的简练。
但是你编的程序你无法烧写到其ROM中，只有将程序交芯片厂代你烧写，并是一次性的，今后你和芯片厂都不能改写其内容。
8751的特点8751与8051基本一样，但8751片内有4k的EPROM，用户可以将自己编写的程序写入单片机的EPROM中会进行现场实验与应用，EPROM的改写同样需要用紫外线灯同样照射一定时间擦除后再烧写。
由于上述类型类型的单片机应用的迟，影响很大，已成为事实上的工业标准。
后来很多芯片生产商以分销商各种方式与Intel公司合作，也推出了同类型的单片机，如同一种单片机的多个版本一样，虽都在不断的改变制造工艺，但内核却一样，也就是说这类单片机指令系统完全兼容，绝大多数管脚也兼容；反之亦然在使用上基本可以直接互换。
人们统称这些与8051内核相同的单片机为“51系列单片机”。
AT89C51、AT89S51的特点在众多的51系列单片机中，要算 ATMEL 公司的AT89C51、AT89S51更实用，因他不但和8051指令、管脚完全兼容，而且其片内的4K程序存储器是FLASH工艺的，这种工艺的存储器用户可以用电的方式瞬间擦除、改写，一般专为 ATMEL AT89xx 做暗含的编程器上均带有这些功能。
实验八 51系列单片机IIC
I2C总线上的所有器件连接在一个公共的总线上，因此，主器件在进行数据传输前选择需要通信的从器件，即进行总线寻址。 I2C总线上所有外围器件都需要有惟一的地址，由器件地址和引脚地址两部分组成，共7位。器件地址是I2C器件固有的地址编码，器件出厂时就已经给定，不可更改。引脚地址是由I2C总线外围器件的地址引脚（A2，A1，A0）决定，根据其在电路中接电源正极、接地或悬空的不同，形成不同的地址代码。引脚地址数也决定了同一种器件可接入总线的最大数目。 地址位与一个方向位共同构成I2C总线器件寻址字节。寻址字节的格式如表所示。方向位（R/）规定了总线上的主器件与外围器件（从器件）的数据传输送方向。当方向位R/=1，表示主器件读取从器件中的数据；R/=0，表示主器件向从器件发送数据。
从地址中读取一个字节的数据
INT8U read_random(INT8U RomAddress) { INT8U Read_data; I_Start(); I_Write8Bit(WriteDeviceAddress); I_TestAck(); I_Write8Bit(RomAddress); I_TestAck(); I_Start(); I_Write8Bit(ReadDeviceAddress); I_TestAck(); Read_data=I_Read8Bit(); I_NoAck(); I_Stop(); return (Read_data); }
8.4.1 串行EEPROM存储器简介
串行EEPROM存储器是一种采用串行总线的存储器，这类存储器具有体积小、功耗低、允许工作电压范围宽等特点。目前，单片机系统中使用较多的EEPROM芯片是24系列串行EEPROM。其具有型号多、容量大、支持I2C总线协议、占用单片机I/O端口少，芯片扩展方便、读写简单等优点。 目前，Atmel、MicroChip、National等公司均提供各种型号的I2C总线接口的串行EEPROM存储器。下面以Atmel公司的产品为例进行介绍。 AT24C01/02/04/08系列是Atmel公司典型的I2C串行总线的EEPROM。这里以AT24C08为例介绍。AT24C08具有1024×8位的存储容量，工作于从器件模式，可重复擦写100万次，数据可以掉电保存100年。8引脚DIP封装的AT24C08的封装结构，如图所示。
51单片机基础入门
单片机基础一、 单片机基础知识1.1 51系列单片机简介：51系列单片机是单片机领域中的一类，也是影响最为深远，使用最为广泛的单片机系列。
51单片机是指Intel的MCS‐51系列及和其具有兼容内核的单片机。
51系列单片机最早由Intel公司发展起来，随后将51内核授权给其他各个厂商。
因此，现在MCS‐51兼容的单片机种类繁多，如：Atmel公司的AT889C系列、AT89S系列、Silicon Laboratories的C8051F 系列以及STC的单片机等。
这些系列的单片机都有着十分接近的指令系统和硬件结构，在开发起来很方便移植。
1.2 STC系列单片机：STC89C51RC系列单片机是STC推出的新一代高速/低功耗/超强抗干扰的单片机，指令代码完全兼容传统的8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟/机器周期可以任意选择，HD版本和90C版本内部集成MAX810专用复位电路。
特征：1） 增强型8051单片机，6时钟/机器周期和12时钟/机器周期可任意选择，指令代码完全兼容传统80512）工作电压：5.5V ‐ 3.3V (5V单片机) / 3.8V ‐ 2.0V (3V单片机)3） 工作频率范围：0～40MHz，相当于普通8051的 0～80MHz，实际工作频率可达48MHz.4）用户应用程序空间：4K / 8K / 13K / 16K / 32K / 64K字节5）片上集成1280字节或512字节RAM6）通用I/O口(35/39个)，复位后为：P1/P2/P3/P4是准双向口/弱上拉(普通8051传统I/O 口)；P0口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻，作为I/O口用时，需加上拉电阻。
7）ISP（在系统可编程）/ IAP（在应用可编程），无需专用编程器，无需专用仿真器 可通过串口（RxD/P3.0, TxD/P3.1）直接下载用户程序，数秒即可完成一片8）有EEPROM功能9）看门狗10）内部集成MAX810专用复位电路(HD版本和90C版本才有)，外部晶体20M以下时，可省外部复位电路。
简述51系列单片机的内部组成结构
简述51系列单片机的内部组成结构51系列单片机是一种常见的微控制器，由一系列功能模块组成，包括中央处理器、存储器、输入输出接口以及时钟和定时器等。
下面将对51系列单片机的内部组成结构进行简要描述。
1. 中央处理器（CPU）：中央处理器是51系列单片机的核心部件，负责执行指令、进行运算和控制外围设备。
51系列单片机采用经典的8051架构，拥有8位数据总线和16位地址总线。
其指令集包括丰富的算术、逻辑、移位和控制指令，可以满足各种应用需求。
2. 存储器：51系列单片机具有不同类型的存储器，包括程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）。
ROM用于存储用户程序和常量数据，可以是内部ROM或外部扩展的ROM芯片。
RAM用于存储变量和临时数据，可以是内部RAM或外部扩展的RAM芯片。
3. 输入输出接口：51系列单片机提供了多个通用输入输出引脚，用于与外部设备进行数据交互。
这些引脚可以配置为输入模式或输出模式，并具有上拉电阻和输入/输出缓冲器等功能。
通过这些引脚，单片机可以与各种传感器、执行器、显示器和通信接口等外部设备进行连接，实现与外界的数据交换。
4. 时钟和定时器：51系列单片机内部集成了时钟电路和多个定时器/计数器模块。
时钟电路提供基准时钟信号，用于同步CPU和其他模块的操作。
定时器/计数器模块可以生成精确的时间延迟、定时和计数功能，广泛应用于定时控制、脉冲计数、PWM输出等场景。
5. 中断系统：51系列单片机支持多级中断系统，可以响应外部中断请求和内部定时器中断。
通过中断系统，单片机可以实现对实时事件的快速响应，提高系统的实时性和可靠性。
6. 串行通信接口：51系列单片机内部集成了串行通信接口，支持多种通信协议，如UART、SPI和I2C。
通过这些接口，单片机可以与其他设备进行数据交换，实现数据采集、通信和控制等功能。
7. 外部扩展接口：51系列单片机提供了多个外部扩展接口，如总线接口和片选引脚等。
2 51系列单片机硬件结构和功能
30H 2FH 20H 1FH
用户RAM区 位寻址区 第3寄存器组(RB3) 第2寄存器组(RB2) 第1寄存器组(RB1) 第0寄存器组(RB0) RS1=1 RS0=1 RS1=1 RS0=0 RS1=0 RS0=1 RS1=0 RS0=0
00H
存贮器的组织结构及功能
2.2.2 内部数据存贮器 1、低128字节的RAM块（00H～7FH） ①工作寄存器区：00H～1FH
寄存器和RAM地址映照表 0区 地址 寄存器 00H R0 01H R1 1区 地址 寄存器 08H R0 09H R1 2区 地址 寄存器 10H R0 11H R1 3区 地址 寄存器 18H R0 19H R1
02H
03H 04H 05H 06H 07H
R2
R3 R4 R5 R6 R7
0AH
0BH 0CH 0DH 0EH 0FH
D1 79H 71H 69H 61H 59H 51H 49H 41H 39H 31H 29H 21H 19H 11H 09H 01H
D0 78H 70H 68H 60H 58H 50H 48H 40H 38H 30H 28H 20H 18H 10H 08H 00H
存贮器的组织结构及功能
2.2.2 内部数据存贮器
2.2.1 程序存贮器
0FFFFH
0FFFFH
片 外 ROM
片 外 ROM
PC值 >0FFFH 0FFFH 片 内 ROM 4K （ /EA=1） 0000H
1000H 0FFFH 片 外 ROM （ /EA=0） 0000H /PSEN
PC值 >1FFFH 1FFFH 片 内 ROM 8K （ /EA=1） 0000H
CPU当前使用的工作寄存器区是由程序状态字 PSW的第3位（RS0）和第4位（RS1）指示的 PSW.4 PSW.3 当前使用的工作寄存器区 R0~R7 （RS1） （RS0） 0 0 0区（00H~07H） 0 1 1区（08H~0FH） 1 0 2区（10H~17H） 1 1 3区（18H~1FH）
51单片机系统.
MCS－51系列单片机（一）
MCS-51系列单片机是美国Intel公司1980年以后 推出的新产品。其性能超过了MCS-48系列单片机。该 系列有三种形式，根据片内的程序存储器的不同有以下
三种产品型号，8051（片内有4KBROM），8751 （片内有4KB EPROM）和8031（片内无ROM和
中断系统 定时/计数系统
中断系统（一）
所谓中断控制，指的是在通常情况下，单片机 执行自己的主程序，只有当外设发出中断请求时， 单片机才停止执行主程序，而去执行处理中断子程 序，在中断子程序结束后，又回到原来执行的主程 序。
MCS-51单片机共提供5个中断源。其中2个为 外部中断请求INT0和INT1；2个为片内定时/计数 器溢出中断请求TF0和TF1；1个为片内串行口中断 请求TI或RI。
44脚的封装有四个NC(空）引脚。
对外有40条引脚线，其中2条专用于主电源的引脚， 2条外接晶体的引脚，4条复用的引脚，32条I/O引 脚。
主电源引脚 :Vcc(+5V--- 40脚)和Vss(GND 20 脚);
外接晶体引脚：XTAL1（19脚）、XTAL2（18脚）， 只要在这两个引脚之间接入一个晶体振荡器，单片 机就可以以此晶体的频率开始工作。常用的晶体频 率有0-24MHZ，频率越高，单片机的工作速度就越 快，但单片机的功耗就要增加。
MCS－51系列单片机（二）
除此之外，MCS-51系列还有CMOS型产品， 例如：80C51，87C51，80C31BH等。其功能 与8051完全兼容，特点是功耗低，抗干扰能 强，得到了广泛应用。
51单片机的主要资源
内部程序存储器ROM ( 以89C51为例 )：4K的存储容量； 内部数据存储器RAM：256B(128B的RAM+21B的SFR) ； 寄存器区：设有4组寄存器，每组有R0-R7八个工作寄存器； 8位并行输入输出端口：P0、P1、P2和P3； 定时/计数器：2个16位的定时/计数器； 串行口： 全双工的端口（RXD：接收端，TXD发送端）； 中断系统：设有5个中断源； 系统扩展能力：可外接64K的 ROM 和64K的 RAM；
51单片机超详细教程PPT(绝对值)
00
3区
外部
FFH 80H 7FH (低128B) 00H (高128B) 专用 寄存器 内部 RAM 0000H
1FH 18H 17H 10H 0FH 08H 07H 00H
2区
工作寄存器区
1区 0区
数据存储器
内部RAM存储器
RAM位寻址区位地址表
单元地址 MSB
2FH 2EH 2DH 2CH 2BH 2AH 29H 28H 27H 26H 25H 24H 23H 22H 21H 20H 7F 77 6F 67 5F 57 4F 47 3F 37 2F 27 1F 17 0F 07 7E 76 6E 66 5E 56 4E 46 3E 36 2E 26 1E 16 0E 06 7D 75 6D 65 5D 55 4D 45 3D 35 2D 25 1D 15 0D 05
MCS51系列单片机芯片结构
控制器电路包括程序计数器PC、PC加1寄存器、指令寄 存器、指令译码器、数据指针DPTR、堆栈指针SP、缓冲器以 及定时与控制电路等。控制电路完成指挥控制工作，协调单 片机各部分正常工作。
2. 定时器/计数器
MCS－51单片机片内有两个16位的定时/计数器，即定 时器0和定时器1。它们可以用于定时控制、延时以及对外 部事件的计数和检测等。
电源引脚Vcc和Vss
Vcc：电源端，接＋5V。
Vss：接地端。
时钟电路引脚XTAL1和XTAL2
XTAL1：接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是振荡 器倒相放大器的输入，若使用外部TTL时钟时，该引脚必须接 地。
XTAL2：接外部晶振和微调电容的另一端，在片内它是振 荡器倒相放大器的输出，若使用外部TTL时钟时，该引脚为外 部时钟的输入端。
5. 串行I/O口
MCS－51单片机具有一个采用通用异步工作方式的全双 工串行通信接口，可以同时发送和接收数据。
6. 中断控制系统
8051共有5个中断源，即外中断2个，定时/计数中断2个 ，串行中断1个。
7. 时钟电路
MCS－51芯片内部有时钟电路，但晶体振荡器和微调电 容必须外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列，振荡器 的频率范围为1.2MHz～12MHz，典型取值为6MHz。
地址锁存允许ALE
系统扩展时，ALE用于控制地址锁存器锁存P0口输出的低 8位地址，从而实现数据与低位地址的复用。
外部程序存储器读选通信号
是读外部程序存储器的选通信号，低电平有效。
程序存储器地址允许输入端 /VPP 当为高电平时，CPU执行片内程序存储器指令，但当PC 中的值超过0FFFH时，将自动转向执行片外程序存储器指令 。当为低电平时，CPU只执行片外程序存储器指令。
51单片机教学ppt精选全文完整版
全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K。
片上还有8路10位ADC、1路PWM输出及高速I/O部件 等。
80C51系列单片机产品繁多，主流地位已经形成，近 年来推出的与80C51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。 *ARM公司
EXIT: RET
返
1）编程扫描方式(查询方式） 2）定时扫描方式 3）中断方式
返
1）取得键值的方法 ◆扫描法 ◆线反转法
2）键值与键号的对应
3）通过程序得到键号 分析：
返
中断结构图
返
中
断
处
理
中断请求
流
程
图
中断响应
中断服务
中断返回 返
1.中断源及矢量地址 2.与中断控制相关的寄存器 3.中断处理过程 4.中断请求源的撤销 5.中断服务程序设计（汇编）
IE1
P1.3
25H
26H
例15：设累加器的各位ACC.0-ACC.7分别记为X0-X7 编程 实现以下逻辑表达式功能。
Y=X0 X1 X2+X0 X1 X2+X0 X1 X2 X3+X4 X5 X6 X7
返
例16：用程序实现c=a2+b2，设a、b均小于10。a存 放在
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。
MCS-51系列单片机的结构
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2.1 MCS-51单片机的内部结构
3.控制总线
(1)
：ALE为地址锁存允许信号。在访问外部
存储器时，ALE用来把扩展地址低8位锁存到外部锁存器。在
不访问外部存储器时，ALE引脚以不变的频率(时钟振荡器频
率的1/6)周期性地发出正脉冲信号，因而它又可用作外部定
品有8031和87510 8031是一个无ROM的8051，它从外部ROM 获取所用的指令，8751是一个用EPROM代替ROM的8051， 除此之外，三者的内部结构及引脚完全相同。今后，除特另 11说明外，用8051这个名称来代表8031、8051和87510
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2.1 MCS-51单片机的内部结构
二功能是在访问外部存储器时，它分时作为低8位地址线和8 位双向数据线。当P0口作为普通输入口使用时，应先向口锁 存器写“1”。 (2) P1口(P1. 0~P1. 7)是一个内部带上拉电阻的准双向I/O口。 当P1口作为普通输入口使用时，应先向口锁存器写“1” 。
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2.1 MCS-51单片机的内部结构
(1)带进位和不带进位的加法。 (2)带借位减法。 (3) 8位无符号数乘法和除法。 (4)逻辑与、或、异或操作。 (5)加1、减1操作。 (6)按位求反操作。 (7)循环左、右移位操作。 (8)半字节交换。 (9)二一十进制调整。 (10)比较和条件转移的判断等操作。
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2.1 MCS-51单片机的内部结构
2)指令寄存器IR (Instruction Register) 指令寄存器是一个8位寄存器，用于暂存待执行的指令，等
MCS-51单片机的组成
• • • • • •
3) 内部程序存储器（内部ROM） 8051 共有 4KB 掩膜 ROM ，用于存放程序、 原始数据或表格，因此，称之为程序存储器， 简称内部ROM。 4) 定时/计数器 8051 共有两个 16 位的定时 / 计数器，以实 现定时或计数功能，并以其定时或计数结果 对计算机进行控制。 5) 并行I/O口 MCS-51 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。
87C52
8 KB
256 B
2×64 KB
3×16
4×8
1
6
2.2.1 51子系列和52子系列
•
• • • •
MCS-51系列又分为51和52两个子系列，并 以芯片型号的最末位数字作为标志。其中，51 子系列是基本型，而52子系列则属增强型。52 子系列功能增强的具体方面，从表 1-1 所列内 容中可以看出： (1) 片内ROM从4 KB增加到8 KB。 (2) 片内RAM从128 B增加到256 B。 (3) 定时/计数器从2个增加到3个。 (4) 中断源从5个增加到6个。
微型计算机系统
ห้องสมุดไป่ตู้
输 入 设 备
输 入 接 口 电 路
CPU 运 算 器 控 制 器
输 出 接 口 电 路
输 出 设 备
软 件 ＋ 系 统
存 储 器 硬件系统
图1-1 微型计算机硬件系统组成示意图
• 下面把组成计算机的5个基本部件作简单说明。 • 1) 运算器 • 运算器是计算机的运算部件，用于实现算术和逻辑 运算。计算机的数据运算和处理都在这里进行。 • 2) 控制器 • 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。运算器和控制器是计算机的核 心部分，常把它们合在一起称之为中央处理器，简称 CPU。
51单片机教材(免费完整版)
单片机教程原作：进墨者目录单片机教程第一课：单片机概述 (2)单片机教程第二课：单片机的内部、外部结构(一) (2)单片机教程第三课：几个基本概念 (5)单片机教程第四课：第一个小程序 (8)单片机教程第五课：延时程序分析 (10)单片机教程第六课：单片机的内外部结构分析（四） (12)单片机教程第七课：单片机内部结构分析（五） (15)单片机教程第八课（寻址方式与指令系统） (19)单片机教程第九课：数据传递指令 (22)单片机教程第十课数据传递类指令指令 (25)单片机教程第十一课：算术运算类指令 (28)单片机教程第十二课：逻辑运算类指令： (32)单片机教程第十三课：逻辑与指令 (34)单片机教程第十四课：条件转移指令 (38)单片机教程第十五课：位及位操作指令 (41)单片机教程第十六课：计数器与定时器 (44)单片机教程第十七课：定时/计数器的方式控制字 (46)单片机教程第十八课：中断系统 (49)单片机教程第十九课：定时、中断练习一 (52)单片机教程第二十课：定时/计数器实验2 (57)单片机教程第二十一课：串行接口 (60)单片机教程第二十二课：串行口应用编程实例 (65)单片机教程第二十三课：LED数码显示器的连接与编程 (68)单片机教程第二十四课：动态扫描显示接口 (72)单片机教程第二十五课：键盘接口与编程 (78)单片机教程第二十六课：矩阵式键盘接口技术及编程 (83)单片机教程第二十七课：初学单片机几个不易掌握的概念 (87)单片机教程第二十八课：单片机音乐程序的设计与实验 (90)单片机教程第一课：单片机概述1、何谓单片机一台能够工作的计算机要有这样几个部份构成：CPU（进行运算、控制）、RAM（数据存储）、ROM（程序存储）、输入/输出设备（例如：串行口、并行输出口等）。
在个人计算机上这些部份被分成若干块芯片，安装一个称之为主板的印刷线路板上。
而在单片机中，这些部份，全部被做到一块集成电路芯片中了，所以就称为单片（单芯片）机，而且有一些单片机中除了上述部份外，还集成了其它部份如A/D，D/A等。
51系列单片机内部组成结构
51系列单片机内部组成结构51系列单片机是一种常用的嵌入式微控制器，广泛应用于各种电子设备中。
本文将从内部组成结构的角度，介绍51系列单片机的各个部分及其功能。
1. CPU核心：51系列单片机的核心部分是一个8位的CPU，它负责执行各种指令，控制整个系统的运行。
CPU核心包括指令寄存器、程序计数器、算术逻辑单元等，它们协同工作，完成各种运算和逻辑判断。
2. 存储器：51系列单片机包含多种存储器，用于存储程序代码、数据和临时变量等。
其中，程序存储器（ROM）用于存储程序代码，数据存储器（RAM）用于存储数据和临时变量。
此外，还有特殊功能寄存器（SFR）用于存储一些特殊功能的控制和状态信息。
3. 输入/输出端口：51系列单片机具有多个输入/输出端口，用于与外部设备进行数据交换。
其中，口线（Port）用于实现通用输入/输出功能，可以连接按键、LED灯、数码管等外部设备。
此外，还有串行口（UART）和并行口（Parallel Port），用于串行通信和并行数据传输。
4. 定时器/计数器：51系列单片机内置了多个定时器/计数器，用于产生精确的时间延迟和计数功能。
定时器可以用于生成定时中断，实现定时任务的调度；计数器可以用于计数外部信号的脉冲个数，实现频率测量和计数功能。
5. 中断系统：51系列单片机具有强大的中断系统，可以处理外部中断和内部中断。
外部中断可以响应外部触发信号，例如按键按下、外部设备请求等；内部中断可以响应特定的事件，例如定时器溢出、串口接收完成等。
中断系统可以在程序执行过程中中断当前任务，执行相应的中断服务程序，处理完后再返回到原来的位置继续执行。
6. 时钟电路：51系列单片机需要一个稳定的时钟源来提供时钟信号，以驱动CPU和其他模块的工作。
时钟电路通常由晶体振荡器和时钟分频电路组成，可以通过设置分频系数来调节时钟频率。
7. 外部扩展接口：51系列单片机还提供了多个外部扩展接口，可以连接外部存储器、外部设备和其他外部模块。
MCS51系列单片机芯片结构
MCS51系列单片机芯片结构MCS51系列单片机是Intel〔英特尔〕于1980年推出的一种8位微控制器，由Intel公司设计并于1981年开始生产。
MCS51系列单片机由几个根本局部组成，包括CPU、内存、IO口、时钟和定时器等，这些组件相互协作来完成微控制器的各种功能。
1. CPU〔中央处理单元〕MCS51系列单片机的CPU是其核心局部，负责整个系统的指令执行和数据处理。
CPU采用哈佛结构，由指令存储器和数据存储器独立组成。
MCS51单片机采用8位体系结构，支持指令级别的并行处理。
CPU在工作时，可以通过片内总线与其他部件进行数据和指令的传输。
2. 内存MCS51系列单片机的内存包括RAM〔随机存取存储器〕和ROM〔只读存储器〕。
2.1. RAMMCS51单片机的RAM主要用于临时存储数据和变量，其容量从几十字节到几百字节不等，取决于具体型号。
RAM通常被分为多个片段，例如通用存放器、特殊功能存放器和堆栈等。
2.2. ROMMCS51单片机的ROM主要用于存储程序和常量数据。
ROM可以是内部ROM或外部ROM。
内部ROM通常具有较小的存储容量，例如2KB或4KB，而外部ROM可以扩展到几十KB或更大。
3. IO口MCS51系列单片机的IO口用于与外部设备进行通信，包括输入和输出操作。
常见的IO口类型包括GPIO〔通用输入/输出口〕、UART 〔通用异步收发器〕和SPI〔串行外设接口〕等。
通过配置相关存放器，可以设置IO口的工作模式和功能。
4. 时钟和定时器MCS51系列单片机需要一个时钟源来同时其操作。
时钟通常由外部晶体振荡器提供，也可以通过内部RC振荡器或外部时钟信号源。
通过配置定时器存放器，可以实现精确的计时和定时功能。
MCS51系列单片机通常有多个定时器，如定时器0和定时器1，用于生成时序信号、延时操作和计数等功能。
这些定时器可以用于测量时间、触发中断和产生PWM〔脉宽调制〕信号。
总结MCS51系列单片机芯片结构由CPU、内存、IO口、时钟和定时器等根本局部组成。
单片机第2章MCS-51系列单片机的资源配置
单片机第2章MCS-51系列单片机的资源配置单片机作为一种集成电路芯片，在现代电子技术领域中发挥着重要作用。
MCS-51 系列单片机是其中应用广泛且具有代表性的一类。
要深入了解和运用 MCS-51 系列单片机，就必须清楚其资源配置。
MCS-51 系列单片机的中央处理器（CPU）是其核心部分。
它负责执行指令、进行运算和控制整个系统的工作。
该 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，而控制器则按照程序的指令顺序，有条不紊地控制单片机的各项操作。
在存储资源方面，MCS-51 系列单片机拥有程序存储器和数据存储器。
程序存储器用于存放用户编写的程序代码，通常采用只读存储器（ROM）。
而数据存储器则用于存储运行过程中的临时数据，一般使用随机存取存储器（RAM）。
程序存储器又分为片内程序存储器和片外程序存储器。
片内程序存储器的容量因具体型号而异，一般为 4KB 或 8KB。
当程序较大，片内存储器无法满足需求时，可以通过扩展片外程序存储器来解决。
数据存储器也分为片内数据存储器和片外数据存储器。
片内数据存储器包括工作寄存器区、位寻址区、用户 RAM 区等。
工作寄存器区可以提高数据处理的速度，位寻址区方便对单个位进行操作，用户 RAM区则用于存放用户自定义的数据。
片外数据存储器的扩展则可以满足更大的数据存储需求。
MCS-51 系列单片机的 I/O 端口是其与外部设备进行信息交换的通道。
它共有 4 个 8 位的并行 I/O 端口，分别为 P0、P1、P2 和 P3 端口。
每个端口都可以作为输入或输出使用。
P0 端口是一个三态双向端口，既可以作为地址/数据总线的低8 位，也可以作为普通的 I/O 端口。
但作为普通 I/O 端口使用时，需要外接上拉电阻。
P1 端口是一个准双向端口，通常作为普通的 I/O 端口使用。
P2 端口既可以作为普通的 I/O 端口，也可以在访问片外存储器时作为高 8 位地址线。
51系列单片机内部结构
51系列单片机内部结构51系列单片机，指的是集成了80C51核心的一系列单片机产品。
80C51核心是一种8位的计算机中央处理器（CPU），它由Intel公司于20世纪80年代初开发，并在全球范围内广泛应用。
本文将对51系列单片机的内部结构进行详细介绍。
1.CPU51系列单片机的核心是80C51CPU，它具有8位宽的数据总线和16位宽的地址总线。
该CPU基于哈佛架构，包含了大约2K到64K字节的ROM或EPROM存储器用于存储程序代码，以及128到256字节的RAM存储器用于存储数据。
2.存储器51系列单片机的存储器包括ROM、EPROM、RAM和特殊功能寄存器（SFR）。
ROM用于存储程序代码，EPROM则可以被重新编程。
RAM用于存储临时数据。
特殊功能寄存器（SFR）用于控制和配置单片机的各种功能，如I/O端口、定时/计数器、串行通信等。
3.I/O端口51系列单片机具有多个I/O端口，用于与外部设备进行数据输入和输出。
每个I/O端口可以通过相应的特殊功能寄存器（SFR）进行控制和配置。
这些I/O端口可以设置为输入模式或输出模式，并且可以通过位操作指令读取或写入数据。
4.定时/计数器5.串行通信51系列单片机通常具有串行通信功能，用于与外部设备进行数据交换。
其中比较常见的串行通信接口包括UART（通用异步收发器）和SPI（串行外围接口）。
UART实现异步串行通信，而SPI则实现同步串行通信。
6.中断系统51系列单片机具有强大的中断系统，用于处理外部中断和内部中断。
外部中断可以由外部设备的信号触发，例如按键、传感器等。
内部中断可以由计时器、串行通信等设备触发。
中断系统通过特殊功能寄存器（SFR）进行配置和控制，并可根据需要进行优先级设置。
7.程序存储器51系列单片机的程序存储器用于存储程序代码。
通常，51系列单片机使用ROM或EPROM作为程序存储器。
这些存储器可以被编程，以从外部设备加载程序。
在程序执行期间，程序计数器（PC）将指向存储器中的当前执行指令。
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
51系列单片机的理解
51系列单片机的理解单片机（Microcontroller Unit，简称MCU）是指一种集成了中央处理器（CPU）、存储器和输入/输出设备等功能于一芯片上的微型计算机系统。
51系列单片机是指深受广大电子爱好者和工程师喜欢的一种基于Intel 8051架构的单片机系列。
一、51系列单片机的概述51系列单片机广泛应用于各个领域，包括家电、通信、汽车、电子游戏等。
其具有成本低、功耗小、易于编程和调试等特点，被称为嵌入式系统设计的首选。
二、51系列单片机的特点和优势1. 强大的处理能力：51系列单片机采用8位的CPU结构，频率可达到几十MHz，能够满足大部分应用的需求。
2. 丰富的外设资源：51系列单片机提供了多个外设接口，包括通用输入输出口（GPIO）、定时器/计数器、串行通信接口等。
这些外设资源能够满足各种外设设备的连接和控制需求。
3. 灵活的扩展性：51系列单片机为用户提供了丰富的扩展接口，可通过外部总线连接各种外部设备，如存储器、显示器、键盘和传感器等。
4. 易于编程和调试：51系列单片机的开发工具丰富，有许多常用的集成开发环境（IDE）可供选择。
同时，由于其广泛使用，社区上有大量的教程和案例可供参考，使得学习和开发变得更加容易。
三、51系列单片机的应用1. 家电控制：51系列单片机可以用于控制各种家电设备，如空调、洗衣机和智能家居系统等。
通过与外部传感器和执行器的连接，实现温度控制、水位检测和电机驱动等功能。
2. 工业控制：51系列单片机因其高可靠性和稳定性，在工业环境中得到广泛应用。
它可以用于控制生产线上的机械设备、监测传感器信号和与上位机进行通信等。
3. 汽车电子系统：51系列单片机被广泛用于汽车电子系统，如发动机控制单元（ECU）、车载娱乐系统和车载安全系统等。
它可以通过CAN总线与其他控制模块进行通信，并执行各种控制和监测任务。
4. 通信设备：51系列单片机可以用于各种通信设备的控制和数据处理，如无线通信模块、调制解调器和路由器等。
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28.3 51单片机读写EEPROM
I2C总线接口器件以体积小,接口简单,读写操作 方便等优点,使其在单片机系统中有着广泛的应 用.目前常用于存储系统必要的参数,如密码, 启动代码,设备标识等.例如,计算机主板中的 BIOS就使用的是一个带有I2C总线的EEPROM,其中 保存了系统得重要信息和系统参数的设置程序. 目前USB接口及其设备越来越被广泛使用,大有取 代其他老式接口的趋势.然而,如何区分计算机 上连接的众多USB外围设备呢?其实绝大部分的 USB接口芯片都通过上电读一个带有I2C总线的串 行EEPROM,来载入该设备的ID(包括Vendor ID, Product ID和Device ID),根据这些ID来区分各 个USB设备,并加载相应的驱动程序.
28.2.3 应答信号
应答信号用于表明数据传输的结束.I2C总线数据传送时,每传送 一个字节数据后都必须有应答信号.应答信号从主器件产生.主 器件在第9个时钟位上释放数据总线,使其处于高电平状态,此时 从器件输出低电平拉低数据总线为应答信号. 如果采用汇编语言进行程序设计,则发送应答位子程序示例如下: ACK: CLR P1.1 ; P1.1=0,SDA=0 SETB P1.0 ; P1.0=1,SCL=1 NOP NOP CLR P1.0 ; P1.0=0 , SCL=0 NOP NOP SETB P1.1 ; P1.1=1 , SDA=1 RET
28.3.1 串行EEPROM存储器简介
串行EEPROM存储器是一种采用串行总线的存储器,这类存储器具有体积小, 功耗低,允许工作电压范围宽等特点.目前,单片机系统中使用较多的 EEPROM芯片是24系列串行EEPROM.其具有型号多,容量大,支持I2C总线协 议,占用单片机I/O端口少,芯片扩展方便,读写简单等优点. 目前,Atmel,MicroChip,National等公司均提供各种型号的I2C总线接口 的串行EEPROM存储器.下面以Atmel公司的产品为例进行介绍. AT24C01/02/04/08系列是Atmel公司典型的I2C串行总线的EEPROM.这里以 AT24C08为例介绍.AT24C08具有1024×8位的存储容量,工作于从器件模 式,可重复擦写100万次,数据可以掉电保存100年.8引脚DIP封装的 AT24C08的封装结构,如图所示.
28.3.2 电路设计
这里给出单片机AT89S52读写AT24C08的电路图, 如图所示.
28.3.3 程序设计
这里采用Keil C51语言编写程序.具体操作步骤如下:
28.3.4 仿真分析
Keil μVison3集成开发环境提供了很好的信号仿 真功能,下面就利用其进行I2C串行总线的时序仿 真分析.具体操作步骤如下:
28.1.3 I2C总线器件的寻址方式
I2C总线上的所有器件连接在一个公共的总线上,因此,主 器件在进行数据传输前选择需要通信的从器件,即进行总 线寻址. I2C总线上所有外围器件都需要有惟一的地址,由器件地址 和引脚地址两部分组成,共7位.器件地址是I2C器件固有的 地址编码,器件出厂时就已经给定,不可更改.引脚地址 是由I2C总线外围器件的地址引脚(A2,A1,A0)决定,根 据其在电路中接电源正极,接地或悬空的不同,形成不同 的地址代码.引脚地址数也决定了同一种器件可接入总线 的最大数目. 地址位与一个方向位共同构成I2C总线器件寻址字节.寻址 字节的格式如表所示.方向位(R/)规定了总线上的主器 件与外围器件(从器件)的数据传输送方向.当方向位 R/=1,表示主器件读取从器件中的数据;R/=0,表示主器 件向从器件发送数据.
28.2.4 非应答信号
非应答信号用于数据传输出现异常而无法完成时. 在传送完一个字节数据后,在第9个时钟位上从器 件输出高电平为非应答信号.非应答信号的产生 有两种情况. 当从器件正在进行其他处理而无法接收总线上的 数据时,从器件不产生应答,此时从器件释放总 线,将数据线置为高电平.这样,主器件可产生 一个停止信号来终止总线数据传输. 当主器件接收来自从器件的数据时,接收到最后 一个数据字节后,必须给从器件发送一个非应答 信号,使从器件释放数据总线.这样,主器件才 可以发送停止信号,从而终止数据传送.
28.2.6 总线数据位
在I2C总线启动后或应答信号后的第1~8个时钟脉 冲,对应于要传送字节的8位数据,数据位由低到 高传送. I2C总线上的数据是伴随着时钟脉冲,一位一位地 传送的,每位数据占一个时钟脉冲.在时钟线SCL 高电平期间,数据线SDA的状态就表示要传送的数 据,高电平为数据1,低电平为数据0.在数据传 送时,数据线上数据的改变在时钟线为低电平时 完成,而时钟线为高电平时,数据线必须保持稳 定,否则数据线上的任何变化都会被当作起始或 终止信号,而致使数据传输停止.
28.2 I2C总线数据传输协议及其程序详解
I2C总线规定了严格的数据通信格式,所有具有 I2C总线接口的器件都必须遵守.另外,对于应用 最广的51系列单片机,却没有提供I2C总线接口. 实际上,利用这些单片机的普通I/O口,采用软件 模拟I2C总线SCL和SDA上的数据传送时序,完全可 以实现对I2C总线器件的读,写操作. 下面就分别介绍数据传输过程中的格式以及如何 使用8051单片机来实现.这里假设51系列单片机 的外接晶振频率为6MHz,单片机的机器周期为2s, 采用P1.0作为时钟线SCL,P1.1作为数据线SDA.
28.2.5 应答位检查
应答位检查用于检测接收的是否为正常的应答信号,以便于判断数据接收是否正常, 方便后期处理.如果采用汇编语言进行程序设计,则检查应答位子程序示例如下: CACK: SETB P1.1 ; P1.1=1,SDA=1 NOP SETB P1.0 ; P1.0=1,SCL=1 NOP CLR F0 ;预设F0=0,表示 正常应答信号 MOV A, P1 ;读端口P1,输入 P1.1/ SDA引脚状态 JNB ACC.1, CND ;检查SDA状态,正 常状态转向CND SETB F0 ;无正常应答, F0=1,表示非应答信号 CND: CLR P1.0 ;结束子程序,使P1.0=0 NOP RET
第28章 51系列单片机读写I2C总线
I2C总线是Philips公司推出的一种双向二线制总线,全称为 芯片间总线(Inter Integrate Circuit BUS).其在芯片 间使用两根连线实现全双工同步数据传送,一条数据线 (SDA)和一条串行时钟线(SCL),可以很方便地构成外 围器件扩展系统. I2C总线是很简单方便的芯片间串行扩展总线.使用I2C总线 可以直接和具有I2C总线接口的单片机通信,也可以和各种 类型的外围器件进行通信,如存储器,A/D,D/A,键盘, LCD等.目前Philips,Atmel,Maxim以及其他集成电路制 造商推出了很多基于I2C总线的单片机和外围器件,如24系 列E2PROM,串行实时时钟芯片DS1302,USB2.0芯片 CY7C68013A等. 本章主要介绍了I2C总线的工作原理,结构以及寻址方式, 并重点介绍了数据传输协议以及程序实现.这些程序均以 子程序的形式提供,便于读者调用.最后通过具体的实例, 介绍如何使用单片机读写具有I2C总线接口的E2PROM.
28.2.1 起始信号
起始信号用于开始I2C总线通信.在时钟线SCL为高电平期间,数 据线SDA上出现由高电平向低电平变化的下降沿时,被认为是起始 信号.起始信号出现以后,才可以进行寻址或数据传输等. 如果采用汇编语言进行程序设计,则其程序示例如下: START: SETB P1.1 ; P1.1=1,SDA=1 SETB P1.0 ; P1.0=1,SCL=1 NOP ;延时 NOP CLR P1.1 ; P1.1=0,SDA=0 NOP NOP CLR P1.0 ; P1.0=0 , SCL=0 RET
28.2.2 终止信号
终止信号用于终止I2C总线通信.在时钟线SCL为高电平期间,数 据线SDA上出现由低电平到高电平变化的上升沿时,被认为是终止 信号.终止信号一出现,所有总线操作都结束,主从器件释放总 线控制权. 如果采用汇编语言进行程序设计,则其程序示例如下: STOP: CLR P1.1 ; P1.1=0,SDA=0 SETB P1.0 ; P1.0=1,SCL=1 NOP NOP SETB P1.1 ; P1.1=1,SDA=1 NOP NOP CLR P1.0 ; P1.0=0,SCL=0 RET
28.2.8 读数据
I2C总线进行读数据时,数据传输的开始以主器件 发出起始信号为准,然后发送寻址字节.寻址字 节共8位,高7位是被寻址的从器件地址,最低一 位是方向位,方向位表示主器件与从器件之间的 数据传送方向,方向位为"1"时表示主器件从从 器件中接收数据(读).在寻址字节后是将要传 送的数据字节与应答位,数据可以多字节连续发 送.在数据传送完毕后,主器件必须发送终止信 号已释放总线控制权.如果主器件希望继续占用 总线,则可以不产生终止信号,马上再次发送起 始信号,并对另一从器件进行寻址,便可进行新 的数据传送.
28.2.7 写数据
I2C总线协议规定了完整的数据传送格式.按照协 议规定,数据传输的开始以主器件发出起始信号 为准,然后发送寻址字节.寻址字节共8位,高7 位是被寻址的从器件地址,最低一位是方向位, 方向位表示主器件与从器件之间的数据传送方向, 方向位为"0"时表示主器件向从器件发送数据 (写).在寻址字节后是将要传送的数据字节与 应答位,数据可以多字节连续发送.在数据传送 完毕后,主器件必须发送终止信号已释放总线控 制权.如果主器件希望继续占用总线,则可以不 产生终止信号,马上再次发送起始信号,并对另 一从器件进行寻址,便可进行新的数据传送.
28.4 小结
本章详细介绍了I2C串行总线的工作原理,结构以 及寻址方式等,并对I2C串行总线的数据传输进行 了详细的介绍.本章还给出了采用普通的51系列 单片机模拟读写I2C串行总线的汇编语言和C语言 的代码.最后通过一个具体的实例,讲解了单片 机读写I2C总线外围器件的电路设计以及程序设计. I2C串行总线具有接口简单,体积小等优点,在实 际电路设计中经常使用.熟练掌握本章,可以控 制大部分的I2C总线外围器件,大大扩展了51系列 单片机的使用范围.