MCS-51系列單片微計算機(jī)-1

1、MCS-51系列單片微型計算機(jī)及其應(yīng)用 上課地點：中3-3310上課時間：周二（5、6節(jié)）、周四（3、4節(jié)）考核方式：平時30%，考試70%使用教材：薛鈞義、張彥斌，MCS-51/96系列單片微型計算機(jī)及其應(yīng)用，西安交通大學(xué)出版社，1997目的：1）熟悉典型的8位單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及指令系統(tǒng)；2）初步掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計，為今后在工作中的實際應(yīng)用打下較為堅實的基礎(chǔ)。 教學(xué)基本要求：1）掌握MCS-51系列單片機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主要包括：處理器、存貯器、串/并行口、定時/計數(shù)器及中斷系統(tǒng)等；了解MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部資源。2）掌握MCS-51指令系統(tǒng)和簡單的程序設(shè)計。3）掌握系統(tǒng)擴(kuò)展

2、技術(shù)。主要包括：程序存貯器、數(shù)據(jù)存貯器、定時/計數(shù)器、串/并行口的擴(kuò)展等。 課程要求章節(jié)安排1. 單片計算機(jī)概述2. MCS-51單片機(jī)的組成及結(jié)構(gòu)分析3.匯編語言指令系統(tǒng)4. 定時器/計數(shù)器5. 串行通訊及接口6. 中斷7. 常用接口芯片8. 單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展9. MCS-51單片機(jī)應(yīng)用舉例1. 單片微型計算機(jī)概述1-1 微型計算機(jī)與單片微型計算機(jī)1）定義 微型計算機(jī)（Microcomputer）：具有完整運算機(jī)控制功能的計算機(jī)。它包括微處理器（CPU）、存儲器（ RAM和ROM ）、輸入/ 輸出（ I/O）接口適配器、輸入/ 輸出（ I/O）設(shè)備等。一般為主板+多塊功能板結(jié)構(gòu)。 單片機(jī)全稱

3、為單片微型計算機(jī)（Single Chip Micro-computer）,又稱微控制器（Microcontroller Unit）或嵌入式控制器（Embedded Controller）。它是將計算機(jī)的基本部件微型化并集成到一塊芯片上的微型計算機(jī)，通常片內(nèi)都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定時器/計數(shù)器、中斷控制、系統(tǒng)時鐘及系統(tǒng)總線等。 單板機(jī)：單板、多芯片的微型計算機(jī)系統(tǒng)。1. 單片微型計算機(jī)概述世界上生產(chǎn)單片機(jī)的主要廠家有：Intel公司、Motorola公司、Mitsubishi（三菱）公司、NEC公司、Toshiba(東芝)公司、Hitachi (日立)公司、ATM

4、EL 公司、Phlips 公司、SIEMENS公司等。通常按單片機(jī)數(shù)據(jù)總線的位數(shù)將單片機(jī)分為4位、8位、16位、32位機(jī)。8位單片機(jī)是目前品種最為豐富、應(yīng)用最為廣泛的單片機(jī)（市場占有率39%），有著體積小、功耗低、功能強(qiáng)、性能價格比高、易于推廣應(yīng)用等顯著優(yōu)點。8位單片機(jī)在工業(yè)控制產(chǎn)品（自動化裝置、智能儀器儀表、過程控制）、通信（電話機(jī)、手機(jī)） 、家用電器（洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)器、電飯鍋、電視機(jī)、音響、影碟機(jī)、照相機(jī)）、辦公自動化產(chǎn)品（打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、繪圖儀、傳真機(jī)）等許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 1. 單片微型計算機(jī)概述2）MCS-51系列8位單片機(jī) 以Intel公司的8位單片機(jī)產(chǎn)品MCS-51系列

5、為例： ROM RAM 8051 4k ROM 128字節(jié) 8052 8k ROM 256字節(jié) 8031 無 ROM 128字節(jié) 8032 無 ROM 256字節(jié) 8751 4K EPROM 128字節(jié)其中8051是這一系列的典型產(chǎn)品。1. 單片微型計算機(jī)概述圖1-1 MCS-51系列三種典型產(chǎn)品的引腳圖及邏輯符號圖1. 單片微型計算機(jī)概述1-2 單片機(jī)的開發(fā)與開發(fā)工具1）單片機(jī)的開發(fā)過程脫機(jī)運行調(diào)試技術(shù)論證和制定總體方案進(jìn)行軟、硬件設(shè)計系統(tǒng)仿真調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計： 系統(tǒng)擴(kuò)展（存儲器、I/O、定時器/計數(shù)器等的擴(kuò)展） 系統(tǒng)配置（配置外圍設(shè)備：打印機(jī)、鍵盤、顯示器、 A/D、D/A)單

6、片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計： 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計 劃分不同模塊 模塊化編程1. 單片微型計算機(jī)概述系統(tǒng)仿真是軟、硬件結(jié)合進(jìn)行單片機(jī)控制系統(tǒng)排錯調(diào)試的一種手段。必須借助于開發(fā)工具微機(jī)開發(fā)系統(tǒng) MDS (Microcomputer Development System)。2）單片機(jī)開發(fā)工具基本功能：a. 系統(tǒng)硬件電路的診斷與檢查； b. 用戶程序的輸入與修改； c. 程序的運行與調(diào)試、單步運行、設(shè)斷點運 行等； d. 程序能固化到EPROM芯片上。1. 單片微型計算機(jī)概述仿真過程：將開發(fā)機(jī)（系統(tǒng)）的CPU和RAM暫時出借給單片機(jī)控制系統(tǒng)，利用開發(fā)系統(tǒng)及通用調(diào)試程序進(jìn)行調(diào)試，然后把調(diào)試好的程序固化到單片機(jī)控制

7、系統(tǒng)的EPROM中。 圖1-2 單片機(jī)的開發(fā)過程1. 單片微型計算機(jī)概述開發(fā)工具分類： a. 單板機(jī)式開發(fā) 。 江蘇啟東計算機(jī)廠的DVCC-51系列 b. 專用仿真器。 復(fù)旦大學(xué)DSG-51 c. PC機(jī)上增強(qiáng)型開發(fā)插入開發(fā)板（在線仿真器ICE）。 d. 模擬開發(fā)系統(tǒng)PC機(jī)上配置專用模擬開發(fā)軟件。 （不能實現(xiàn)硬件系統(tǒng)的診斷與實時仿真）1. 單片微型計算機(jī)概述1-3 MCS-51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特點1）在RAM區(qū)有一個寄存器工作區(qū)（48個工作寄存器）， 有21個專門功能寄存器SFR（完成定時器、串行口、中斷邏輯的控制）。2）程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器在空間上分開。 有不同的地址指針PC、DPTR。3）I

8、/O接口的通道口引線在程序控制下有第二功能。4）內(nèi)部有一個全雙工的串行接口，可同時發(fā)送和接收，以實現(xiàn)雙機(jī)和多機(jī)通訊。5）內(nèi)部有專門的位處理機(jī)。1. 單片微型計算機(jī)概述1-4 MCS-51單片機(jī)的應(yīng)用特點MCS-51單片機(jī)集成度高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用靈活、功能強(qiáng)、速度快。1）可靠性高、價格低 商用品（070C） 工業(yè)品（-40+85C） 軍用品（-50+125C）2）位處理功能3）8751 價格貴、適于開發(fā)樣機(jī)。 8051 低成本、大批量生產(chǎn)，但ROM程序由Intel固化， 很難在我國推廣。 8031 價格低、使用靈活，適于在我國推廣。2. MCS-51單片機(jī)的組成及結(jié)構(gòu)分析2-1 MCS-51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖圖2-1 8051結(jié)構(gòu)框圖2. MCS-51單片機(jī)的組成及結(jié)構(gòu)分析2-2 CPU的結(jié)構(gòu)算術(shù)邏輯運算部件ALU、布爾處理器、控制器和工作寄存器組成。1）運算器 PSW: CY AC FO RS1 RS2 OV - P2) 布爾處理機(jī) 指令系統(tǒng)、進(jìn)位位C、RAM中128個尋址位、I/O空間。3）控制器 控制器是控制整個單片機(jī)系統(tǒng)各種操作的部件，它包括時鐘發(fā)生器、定時控制邏輯、指令寄存器、譯碼器、RAM地