51单片机基本概念.docx
上传者：xiaobaizhua
2022-06-19 10:48:59上传
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一、中央处理器（CPU）,随机存储器（RAM）,只读存储器（ROM）, 定时器\计数器以及 I\O 接口，串并通信等接口电路的功能集成与一 块电路芯片的微型计算机。
>单片机硬件系统仍然依照体系结构:包括CPU（进行运算、控制）、
RAM（数据存储器）、ROM（程序存储器）、输入设备和输出设备、 内部总线等。
>由于一块尺寸有限的电路芯片实现多种功能，所以制作上要求 单片机的高性能，结构简单，工作可靠稳定。
单片机软件系统包括监控程序，中断、控制、初始化等用户 程序。
A —般编程语言有汇编语言和C语言，都是通过编译以后得到机 器语言（二进制代码）。
典型单片机有 MCS-51、MSP430、EM78、PIC、Philip、Motorola、
AVR 等。
MCS-51为主流，52系列是增强版；
MSP430为低功耗产品，功能较强；
EM78为低功耗产品，价格较低；
PIC为低电压、低功耗、大电流LCD驱动、低价格产品；
Motorola是世界上最大的单片机生产厂家之一，品种全、选择 余地大、新产品多。其特点是噪声低，抗干扰能力强，比较适 合于工控领域及恶劣的环境。
AVR为高速、低功耗产品，支持ISP、IAP，I/O 口驱动能力较 强。
二、开发步骤：
1.设计单片机系统的电路（最小系统和外围电路）
2.利用软件开发工具（例如：PIC系列的Maplab IDE, MCS-51 系列的Keil c51）编辑程序，通过编译得到.hex的机器语言。
3•利用单片机仿真系统（例如：Protus）对单片机最小系统以 及设计的外围电路，进行模拟的硬软件联合调试。
4.借助单片机开发工具软件烧写设备将仿真中调试好的.hex 程序拷到单片机的程序存储器里面。 （在线下载）
5.根据设计搭建单片机系统。
MCS-51单片机的组成：CPU（进行运算、控制）、RAM（数据存储器）、
R0M（程序存储器）、I/0 口（串口、并口）、内部总线 和中断系统等。 组成框图如下：
3
n
n
定时器/计数器
ro,Ti
P2 P3
TXD RXD
JNTO INTI
SO3t 无 ROM
8051 4KB 掩膜 ROM
8751 -1KB EPROM
特殊功能 寄存器SFR 128B
并疔I/O接11
n
中断系统
n
申行接口
PO；|掘航劭
円.：丨:戟应紳
P0 口钺存器
P2【J绩存器
n
曲別器
XTAI.,
EPHOM /HOM nr
Pl LI锁存器 n
片制
#4K
FSEX 二
Al.I' T
FiKSKT —f
Pi.n-i^.7
XTAL，
待殊功能寄存器
4'®i,串行；1反宜时器
RM地址
寄"器
II 稈序地址 空存器
P3 口锁卩器
f DFTR A ；
1.中央处理器(CPU)
组成：运算器、控制器。
8051的CPU包含以下功能部件:
(1) 8 位 CPU。
2)布尔代数处理器，具有位寻址能力。
128B内部RAM数据存储器，21个专用寄存器。
4KB内部掩膜ROM程序存储器。
5) 2 个 16位可编程定时器/计数器。
32个(4X8位)双向可独立寻址的I/O 口。
1个全双工UART (异步串行通信口)。
8) 5 个中断源、两级中断优先级的中断控制器。
时钟电路，外接晶振和电容可产生1.2MHz〜12 MHz的时钟频率。
外部程序/数据存储器寻址空间均为 64KB。
111 条指令，大部分为单字节指令。
单一+5V电源供电，双列直插40引脚DIP封装。
( 1 )运算器
组成：8 位算术逻辑运算单元 ALU( Arithmetic Logic Unit)、8 位 累加器A (Accumulator)、8位寄存器B、程序状态字寄存器PSW (Program Status Word)、8 位暂存寄存器 TMP1 和 TMP2 等。
功能：完成算术运算和逻辑运算。
( 2)控制器
组成:程序计数器PC(Program Counter)、指令寄存器IR(Instruetion Regis ter)、指令译码器 ID (Ins true tion Decoder)、堆栈指针 SP、 数据指针DPTR、定时控制逻辑和振荡器OSC等电路。
功能:CPU根据PC中的地址将欲执行指令的指令码从存储器中取出， 存放在 IR 中， ID 对 IR 中的指令码进行译码，定时控制逻辑在 OSC 配合下对ID译码后的信号进行分时，以产生 执行本条指令所需的全部信号。
MCS-51 的存储器可分为程序存储器和数据存储器,又有片内和片外之 分。
(1)程
>单片机硬件系统仍然依照体系结构:包括CPU（进行运算、控制）、
RAM（数据存储器）、ROM（程序存储器）、输入设备和输出设备、 内部总线等。
>由于一块尺寸有限的电路芯片实现多种功能，所以制作上要求 单片机的高性能，结构简单，工作可靠稳定。
单片机软件系统包括监控程序，中断、控制、初始化等用户 程序。
A —般编程语言有汇编语言和C语言，都是通过编译以后得到机 器语言（二进制代码）。
典型单片机有 MCS-51、MSP430、EM78、PIC、Philip、Motorola、
AVR 等。
MCS-51为主流，52系列是增强版；
MSP430为低功耗产品，功能较强；
EM78为低功耗产品，价格较低；
PIC为低电压、低功耗、大电流LCD驱动、低价格产品；
Motorola是世界上最大的单片机生产厂家之一，品种全、选择 余地大、新产品多。其特点是噪声低，抗干扰能力强，比较适 合于工控领域及恶劣的环境。
AVR为高速、低功耗产品，支持ISP、IAP，I/O 口驱动能力较 强。
二、开发步骤：
1.设计单片机系统的电路（最小系统和外围电路）
2.利用软件开发工具（例如：PIC系列的Maplab IDE, MCS-51 系列的Keil c51）编辑程序，通过编译得到.hex的机器语言。
3•利用单片机仿真系统（例如：Protus）对单片机最小系统以 及设计的外围电路，进行模拟的硬软件联合调试。
4.借助单片机开发工具软件烧写设备将仿真中调试好的.hex 程序拷到单片机的程序存储器里面。 （在线下载）
5.根据设计搭建单片机系统。
MCS-51单片机的组成：CPU（进行运算、控制）、RAM（数据存储器）、
R0M（程序存储器）、I/0 口（串口、并口）、内部总线 和中断系统等。 组成框图如下：
3
n
n
定时器/计数器
ro,Ti
P2 P3
TXD RXD
JNTO INTI
SO3t 无 ROM
8051 4KB 掩膜 ROM
8751 -1KB EPROM
特殊功能 寄存器SFR 128B
并疔I/O接11
n
中断系统
n
申行接口
PO；|掘航劭
円.：丨:戟应紳
P0 口钺存器
P2【J绩存器
n
曲別器
XTAI.,
EPHOM /HOM nr
Pl LI锁存器 n
片制
#4K
FSEX 二
Al.I' T
FiKSKT —f
Pi.n-i^.7
XTAL，
待殊功能寄存器
4'®i,串行；1反宜时器
RM地址
寄"器
II 稈序地址 空存器
P3 口锁卩器
f DFTR A ；
1.中央处理器(CPU)
组成：运算器、控制器。
8051的CPU包含以下功能部件:
(1) 8 位 CPU。
2)布尔代数处理器，具有位寻址能力。
128B内部RAM数据存储器，21个专用寄存器。
4KB内部掩膜ROM程序存储器。
5) 2 个 16位可编程定时器/计数器。
32个(4X8位)双向可独立寻址的I/O 口。
1个全双工UART (异步串行通信口)。
8) 5 个中断源、两级中断优先级的中断控制器。
时钟电路，外接晶振和电容可产生1.2MHz〜12 MHz的时钟频率。
外部程序/数据存储器寻址空间均为 64KB。
111 条指令，大部分为单字节指令。
单一+5V电源供电，双列直插40引脚DIP封装。
( 1 )运算器
组成：8 位算术逻辑运算单元 ALU( Arithmetic Logic Unit)、8 位 累加器A (Accumulator)、8位寄存器B、程序状态字寄存器PSW (Program Status Word)、8 位暂存寄存器 TMP1 和 TMP2 等。
功能：完成算术运算和逻辑运算。
( 2)控制器
组成:程序计数器PC(Program Counter)、指令寄存器IR(Instruetion Regis ter)、指令译码器 ID (Ins true tion Decoder)、堆栈指针 SP、 数据指针DPTR、定时控制逻辑和振荡器OSC等电路。
功能:CPU根据PC中的地址将欲执行指令的指令码从存储器中取出， 存放在 IR 中， ID 对 IR 中的指令码进行译码，定时控制逻辑在 OSC 配合下对ID译码后的信号进行分时，以产生 执行本条指令所需的全部信号。
MCS-51 的存储器可分为程序存储器和数据存储器,又有片内和片外之 分。
(1)程
51单片机基本概念
