MCS-51单片机应用教程1.1.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单片机原理与接口技术,主 讲：关晓丹,第一章,MCS-51,单片机,系统结构,第二章,MSC-51,单片机的指令系统,第三章汇编语言程序设计,第六,章模拟量输入,/,输出通道,第四章,单片机的,中断系统,和,定时/计数器,单片机原理与接口技术,第五章,单片机的,串行通信,第七,章,8255A,可编程并行接口芯片,第八,章,8279,可编程键盘,/,显示接口芯片,自寻迹小车的设计,LED,显示控制,电子琴设计,贪食蛇游戏的实现,主要内容,概述,单片机的内部结构和外部引脚,MCS-51,单片机的存储器配置,单片机输入,/,输出接口电路,单片机的外围电路,第一章,MCS-51,单片机系统结构,一、嵌入式系统与单片机,计算机的发展经历了四个发展阶段：电子管、晶体管、集成电路和大规模集成电路阶段。,微型计算机属于第四代计算机，于,1971,年问世以来，随着大规模集成电路技术的不断发展导致微型计算机向两个主要的方向发展：,1,.1,概述,一方面是向高速度、高性能的通用计算机方向发展；,另一方面向稳定可靠，小而廉的嵌入式计算机方向发展。,通用计算机是指具有数值计算、信息处理、多媒体和网络应用等功能的计算机。常用的,PC,机就属于此类计算机。,嵌入式计算机是指具有对象交互、嵌入式应用、,I/O,管理功能的计算机。这类计算机又叫专用计算机，如单片机、,DSP,、,MCU,等。,1.,嵌入式系统,（,1,）概念,嵌入式系统是实现嵌入式应用，无通用计算机形态和功能的专用计算机系统。,（,2,）特点,嵌入性，专用性，计算机系统,（,3,）种类,按存在形态可分为：,系统级工控机：将通用计算机加固而成，具有通用计算机的形态、操作系统，开发方便但造价高。,系统级工控机,板级,芯片级,CPU,CPU,芯片,内存条,存储器接口,存储器芯片,输入输出接口,输入输出接口,芯片,定时计数器,芯片,A/D、D/A,芯片,单板机,印,刷,电,路,板,板级：以通用微处理器为核心构成功能模块。,芯片级：真正的嵌入式系统。,单,硅,晶,片,CPU,存储器,控制电路,定时器,时钟电路,I/O,口,单片机,2.,单片机（,Single Chip Microcomputer,）,(1),概念,所谓单片机，就是把中央处理器,CPU,，存储器（,RAM,，,ROM,），定时器,/,计数器以及,I/O,接口电路等主要的计算机部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。,（,2,）内部结构,虽然单片机只是一个芯片，但从其组成和功能上可看，它已经具有了微型计算机系统的含义。,(3),单片机的特点,单片机具有嵌入式系统的所有特点：,单片机集成有存储器，存储器的容量和它所占用的芯片面积成比例。由于集成度的限制，单片机内存贮器容量不会很大，但可以根据需要在片外扩展存贮器。,单片机内的,ROM,和,RAM,严格分工：,ROM,为程序存贮器，只存放程序指令，常数及数据表格；,RAM,则为数据存贮器。,为满足工业控制的需要，有很强的位处理能力。其逻辑控制功能，在许多方面也都优于现在流行的通用微处理器，计算机的运行速度也较高。,引脚,的分时复用功能。,通用微处理器的引线功能，一般都是固定的，如有的作地址总线，有的则作为数据总线或控制总线。单片机上带有接口电路，需要的引脚就较多，但由于工艺和成品率的关系，芯片上的引脚不能太多，如,8,位单片机的芯片引脚为,40,条。为了解决实际引脚数和需要的引出线数的矛盾，单片机的引脚一般都是多功能的。每条线在一定时刻起到什么作用，由指令及机器状态来区分。,单片机内一般只存放用户调试好的应用程序，而不存放通用的系统软件，如监控程序、汇编程序。但近年来也开始出现了在片内固化有,BASIC,语言、,FORTH,语言的单片机。,系列齐全，功能扩展性强。可从外部对,ROM,、,RAM,及,I/O,接口进行扩充，与许多微机通用接口芯片兼容。,单片机把微型计算机的各个部分集成在一块芯片上，大大缩短了系统内信号传送距离，从而提高了系统的可靠性及运行速度。因而，在工业测控领域中，单片机系统是最理想的控制系统。,单片机编程过程,PLAY,1974,年，美国仙童公司首先推出第一款单片机,F-8,，由此单片机开始迅速发展。通常可以把单片机的发展历史划分为四个阶段：,第一阶段（19761978年）：低性能单片机的探索阶段。以,Intel,公司的,MCS-48,为代表，采用了单片结构，即在一块芯片内含有8位,CPU、,定时/计数器、并行,I/O,口、,RAM,和,ROM,等。主要用于工业领域。,第二阶段（19781982年）：高性能单片机阶段，这一类单片机带有串行,I/O,口，8位数据线、16位地址线可以寻址的范围达到64,K,字节、控制总线、较丰富的指令系统等。这类单片机的应用范围较广，并在不断的改进和发展。,二、单片机的发展,第三阶段（19821990年）：16位单片机阶段。16位单片机除,CPU,为16位外，片内,RAM,和,ROM,容量进一步增大，实时处理能力更强，体现了微控制器的特征。例如,Intel,公司的,MCS-96,主振频率为12,M，,片内,RAM,为232字节，,ROM,为8,K,字节，中断处理能力为8级，片内带有10位,A/D,转换器和高速输入/输出部件等。,第四阶段（1990年）：微控制器的全面发展阶段，各公司的产品在尽量兼容的同时，向高速、强运算能力、寻址范围大以及小型廉价方面发展。,三、,MCS-51,系列单片机,单片机的制造商很多，如美国的,Intel,公司，荷兰的,Philip,公司，德国的,Siemens,公司，日本的,NEC,公司等等。尽管各类单片机很多，但无论是从世界范围或是从全国范围来看，使用最为广泛的应属,MCS-51,单片机。,MCS-51,单片机系列共有十几种芯片，如表1-1所示。,表1-1,MCS-51,系列单片机分类表,子系列,片内,ROM,形式,片内,ROM,容量,片内,RAM,容量,寻址,范围,I/O,特性,中断源,无,ROM,EP,ROM,计数器,并行口,串行口,51子系列,8031,8051,8751,4,KB,128,B,264,KB,2,16,48,1,5,80,C31,80,C51,87,C51,4,KB,128,B,264,KB,2,16,48,1,5,52子系统,8032,8052,8752,8,KB,256,B,264,KB,3,16,48,1,6,80,C32,80,C52,87,C52,8,KB,256,B,264,KB,3,16,48,1,6,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,51,子系列和,52,子系列相比：,(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。,1,、,51,子系列和52子系列,MCS-51,系列单片机采用两种半导体工艺生产：,HMOS,工艺和,CHMOS,工艺。表1,-1,中，芯片型号中带有字母“,C”,的，为,CHMOS,芯片，其余均为一般的,HMOS,芯片。,CHMOS,是,CMOS,和,HMOS,的结合，除保持了,HMOS,高速度和高密度的特点之外，还具有,CMOS,低功耗的特点。例如,8051,的功耗为,630mW,，而,80C51,的功耗只有,120mW,。在便携式、手提式或野外作业仪器设备上，低功耗是非常有意义的，因此，在这些产品中必须使用,CHMOS,的单片机芯片。,2,、单片机芯片半导体工艺,MCS-51,单片机片内程序存储器有多种配置形式,：,3,、片内,ROM,存储器配置形式,这几种配置形式对应三种不同的单片机芯片，它们各有特点，也各有其适用场合，在使用时应根据需要进行选择。,没有,掩膜,ROM,EPROM,EEPROM,由厂家一次性写入，适用于定型大批量应用产品的生产,紫外线擦除，适合于研制产品样机,可以实现在线编程,以单片机为核心的应用系统广泛应用于：,家用电器；,工业过程控制；,仪器仪表；,智能武器；,航空、汽车等领域。,四、单片机的应用和发展趋势,1,、单片机的应用,2,、发展趋势,制作工艺,CMOS,化（全盘,CMOS,化）,出于对低功耗的普遍要求，目前各大厂商推出的各类单片机产品都采用了,CHMOS,工艺。,尽量实现单片化,由于工艺和其它方面的原因，很多功能部件并为集成在单片机芯片内部。于是，用户通常的做法是根据系统设计的需要在外围扩展功能芯片。,低功耗,高集成度,共性与个性共存,如今的市场上为我们提供了丰富多彩的单片机产品。从宏观上讲，有,RISC,和,CISC,两大类型，在未来相当长的时间内，都将维持这种群雄并起、共性与个性共存的局面。究其原因，主要有以下几点：首先，以,80C51,为代表的单片机的基础地位不会动摇。这是因为,80C51,的架构和指令系统为后来的单片机提供了参考基准和强大支持。其次，个性化的产品如专用单片机等在满足用户需求方面得到了大家的认可，在应用领域大有后来赶上的架势。,高性能,本节小结,嵌入式系统与单片机,单片机的发展,MCS-51,系列单片机,单片机的发展趋势,单片机的基本概念,代表机型,51,单片机特点,