51单片机学习01(概述)

第1章单片机概述已广泛应用在：（20世纪70年代问世）工业自动化、自动检测与控制、智能仪器仪表、机电一体化设备、汽车电子、家用电器、消费电子产品等各个方面。1.1什么是单片机?在半导体硅片上集成了微处理器(MPU)，存储器(RAM、ROM)和各种输入、输出接口，称为单片微型计算机。它具有一台计算机的属性。也称为：微控制器MCU(MicroControllerUnit)嵌入式控制器EMCU（EmbeddedMicroControllerUnit）。在我国，习惯使用“单片机”这一名称。PIC单片机——PeripheralInterfaceController“外设接口控制器”P.1单片机主要应用于测试和控制领域按用途可分为通用型和专用型两大类：（1）通用型可开发的内部资源：RAM、ROM、I/O等功能部件，全部提供给用户,根据需要，设计一个以通用单片机芯片为核心的测控系统。（2）专用型专门针对某些产品的特定用途而制作的单片机，针对性强且数量巨大。对系统结构的最简化、可靠性和成本最佳化等方面都作了全面的考虑。“专用”单片机具有十分明显的综合优势。无论“专用”单片机在用途上有多么“专”，其基本结和工作原理都是以通用单片机为基础。P.1微型计算机的结构内存储器I/O接口输入设备I/O接口地址总线AB输出设备微处理器CPU数据总线DB控制总线CBI/O接口微机结构特点：•以微处理器为核心（CPU）•CPU与其他部件间通过三总线连接AB:AddressBusDB:DataBusCB:ControlBus单片机的引脚是面向用户的。除电源、复位、时钟端外基本都是I/O端，多数引脚为多功能复用。/AD0/AD1/AD2/AD3/AD4/AD5/AD6/AD7/A8/A9/A10/A11/A12/A13/A14/A15引脚功能定义PIC单片机PIC—PeripheralInterfaceController（外设接口控制器)MicrochipTechnologyIncorporated（美国微芯科技公司）PIC16F84A单片机PIC8位闪存单片机PIC10F220:•采用6引脚SOT-23封装。•精确的8MHz内置振荡器,•有33条指令及两级堆栈;•1.125ms器件复位定时器(DRT);•可存256条指令(x12位)的程存;•16～23Byte数据RAM存储器;•4个I/O端的拉/灌电流为25mA;•一个8位模数转换器,•休眠电流100nA,工作电压2～5.5V;•8位定时器和看门狗定时器;纯粹单片例8-3采用译码器法扩展2片8KBEPROM，2片8KBRAM。EPROM选用2764，RAM选用6264。共扩展4片芯片。扩展接口电路见图8-21。图8-21A15A14A13A12A11A10A9A8A7...A0D0~D7P3.6/P3.7/MCS-51总线扩展例0000H7FH00H80HFFH0FFFH0FFFH0000H0000HEA0FFFFHSFRRAMEA1ROM4KBFFFFH64KBROMRAM64KB（I/O）RAM片内存储器1000H片外扩展存储器存储空间分布图①片内4KB，可片外扩展至64KB的程序存储器空间，地址为0000H～FFFFH②128B的片内数据存储器空间，地址范围为00H～7FH③21个特殊功能寄存器(SFR),在地址80H～FFH之间分布着21个SFR④可扩展的64KB的片外数据存储器空间，地址范围也为0000H～FFFFH。2.4AT89C51单片机存储器的结构Flash存储器片内数据存储器片内程序存储器片外程序存储器片外数据存储器21个SFR单元128个RAM单元MCS-51存储结构3.4.1数据传送类指令使用最频繁的一类指令通用格式：MOV目的操作数，源操作数属“复制”，而不是“搬家”；MCS-51指令系统汇编语言程序的格式每一语句占一行填写一条指令。每行分6或4段，分别为:地址机器码标号操作码操作数；注释ORG1000H;汇编起始10007400ADDR:MOVA,00H;累加器清零1002F541MOV41H,A;41H、42H单元清零1004F542MOV42H,A10067A0AMOVR2,0AH;设定累加次数10087930MOVR1,30H;设定数据首地址100AE7LOOP：MOVA,@R1;取数100B2541ADDA,41H;累加到41H100D5002JNCNEXT;是否有进位100F0542INC42H;有进位42H加11011F541NEXT:MOV41H,A;将和存入41H101309INCR1;R1指向下一个数1014DAF4DJNZR2,LOOP;未完继续循环1016021016LJMP$;自循环END;汇编结束标号：代表该行指令所在的地址，结尾应加一冒号操作码：助记符或伪指令的符号。操作数：操作所需要的数据或数据的存储位置来源注释：对语句的说明，增强程序可读性返回本章首页汇编语言程序机器语言程序实验板——AT89S51单片单板机实验板基本功能测试程序：TEST2011.asm实验板原理图（主）实验板原理图（I/O接口）实验考核KeiluVision2开发工具KeiluVision2是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，使用接近于传统C语言的语法来开发，同样可以使用汇编语言进行调试及模拟运行。2教材张毅刚主编，微机原理及接口技术，人民邮电出版社，2008.11课时与考核课时：64（其中实验14课时）考核：课终（期末）考试占70%平时学习、作业、测验、实验及实验考核占30%学习方法课堂：准时到堂、专注听课、勤做笔记、积极互动、大胆提问课外：广泛阅读、扎实温习、认真练习、多做实践、讨论请教课程设计二周，设计调试，撰写设计说明书，答辩1.2单片机的发展历史根据基本操作处理的位数分为：8位、16位、32位单片机。四个阶段:第一阶段(1974年～1976年)：单片机初级阶段。功能简单。第二阶段（1976年～1978年）：低性能单片机阶段。以Intel公司制造的MCS-48单片机为代表。第三阶段(1978年～现在)：高性能单片机阶段。Intel公司的MCS-51系列、Mortorola公司的6801系列等。第四阶段(1982年～现在)：8位单片机巩固发展及16位单片机、32位单片机推出阶段。近年，不少新型单片机涌现，形成单片机产品丰富多彩的局面.P.21.3单片机的发展趋势1.CPU的改进（1）采用双CPU结构，提高处理能力（2）增加数据总线宽度，内部采用16位数据总线。2．存储器的发展（1）加大存储容量,存储器容量可达128KB。（2）片内EPROM采用E2PROM或闪烁（Flash）存储器3．片内I/O的改进（1）增加并行口的驱动能力，能直接输出大电流和高电压。直接驱动LED和VFD（荧光显示器）。（2）设置特殊的串行接口功能，可构成分布式、网络化系统。4．低功耗化CMOS化，CHMOS工艺。5．外围电路内装化集成度不断提高，把众多的外围功能部件集成在片内－－系统的单片化。P.21.4单片机的特点单片机为什么能够获得大量的应用，原因？（1）功能齐全，应用可靠，抗干扰能力强。（2）简单方便，易于普及（3）发展迅速，前景广阔。（4）嵌入容易，用途广泛总之，单片机软硬件一体化、体积小，价格低，应用方便、稳定可靠，只要在单片机的外部适当增加一些必要的外围扩展接口电路，就可以灵活地构成各种应用系统。P.31.5单片机的应用在下述领域广泛应用：1.工业2.仪器仪表3．消费类电子产品4.通信5．武器装备6．终端及外部设备控制7．汽车电子设备8．多机分布式系统P.41.6MCS-51系列与AT89C5x系列单片机1.6.1MCS-51系列单片机20世纪80年代以来，单片机的发展非常迅速，世界上一些著名厂商投放市场的产品就有几十个系列，数百个品种。其中有：Intel公司的MCS-48、MCS-51Motorola公司的6801、6802Zilog公司的Z8系列Rockwell公司的6501、6502等。PHILIPS公司NEC公司日立公司Microchip公司的PIC系列单片机问世以来，在我国使用最多的还是Intel公司的及其兼容单片机。MCS-51单片机是最早进入我国的单片机主流产品之一。P.5Intel公司生产的MCS-51系列单片机：（1）基本型典型产品：8031/8051/8751（2）增强型典型产品：8032/8052/8752内部RAM增到256字节，8052、8752的内部程序存储器扩展到8KB，16位定时器/计数器增至3个。（3）低功耗型典型产品：80C31/87C51/80C51。采用CMOS工艺，适于电池供电或其它要求低功耗的场合。（4）专用型8044/8744，用于总线分布式多机测控系统。美国Cypress公司的EZUSR-2100单片机－USB接口。P.5表1-1列出了MCS-51系列单片机的内部硬件资源P.61.6.2AT89C5x系列单片机20世纪80年代中期以后，Intel公司已把精力集中在CPU芯片的开发、研制上，并逐渐放弃了单片机芯片的生产。但是以MCS-51为技术核心和主导的单片机已经成为许多厂家、电气公司竞相选用的对象，以此为基核。以专利或技术交换的形式把8051内核技术转让给各厂家。如：AMTEL、PHILIPS、ANALOGDEVICES、DALLAS公司。这些厂家的兼容单片机，与8051的系统结构（主要是指令系统）相同习惯把兼容机等衍生产品统称为51系列单片机或51单片机。P.6世界单片机芯片生产厂商推出的与8051（80C51）兼容的主要产品如表1-2所示。P.6ATMEL公司以E2PROM技术与Intel公司的80C51内核的使用权进行交换。该公司技术优势是其闪烁（Flash）存储器技术，将Flash存储器与80C51内核相结合，形成了AT89C5x系列，在8位单片机应用中占有相当大的市场份额。AT89C5x系列与MCS-51系列单片机在功能、引脚及指令系统方面完全兼容。又增加了一些新的功能，如看门狗定时器WDT、ISP及SPI串行接口等，是取代MCS-51系列单片机的主流芯片之一。P.6表1-3为ATMEL公司生产的AT89系列单片机的主要产品的片内硬件资源。低电压型---“LV”P.7