MCS-51系列单片微计算机-1

1、MCS-51系列单片微型计算机及其应用 上课地点：中3-3310上课时间：周二（5、6节）、周四（3、4节）考核方式：平时30%，考试70%使用教材：薛钧义、张彦斌，MCS-51/96系列单片微型计算机及其应用，西安交通大学出版社，1997目的：1）熟悉典型的8位单片机的基本结构及指令系统；2）初步掌握单片机应用系统的软、硬件设计，为今后在工作中的实际应用打下较为坚实的基础。 教学基本要求：1）掌握MCS-51系列单片机的系统结构，主要包括：处理器、存贮器、串/并行口、定时/计数器及中断系统等；了解MCS-51系列单片机的内部资源。2）掌握MCS-51指令系统和简单的程序设计。3）掌握系统扩展

2、技术。主要包括：程序存贮器、数据存贮器、定时/计数器、串/并行口的扩展等。 课程要求章节安排1. 单片计算机概述2. MCS-51单片机的组成及结构分析3.汇编语言指令系统4. 定时器/计数器5. 串行通讯及接口6. 中断7. 常用接口芯片8. 单片机系统的扩展9. MCS-51单片机应用举例1. 单片微型计算机概述1-1 微型计算机与单片微型计算机1）定义 微型计算机（Microcomputer）：具有完整运算机控制功能的计算机。它包括微处理器（CPU）、存储器（ RAM和ROM ）、输入/ 输出（ I/O）接口适配器、输入/ 输出（ I/O）设备等。一般为主板+多块功能板结构。 单片机全称

3、为单片微型计算机（Single Chip Micro-computer）,又称微控制器（Microcontroller Unit）或嵌入式控制器（Embedded Controller）。它是将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上的微型计算机，通常片内都含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。 单板机：单板、多芯片的微型计算机系统。1. 单片微型计算机概述世界上生产单片机的主要厂家有：Intel公司、Motorola公司、Mitsubishi（三菱）公司、NEC公司、Toshiba(东芝)公司、Hitachi (日立)公司、ATM

4、EL 公司、Phlips 公司、SIEMENS公司等。通常按单片机数据总线的位数将单片机分为4位、8位、16位、32位机。8位单片机是目前品种最为丰富、应用最为广泛的单片机（市场占有率39%），有着体积小、功耗低、功能强、性能价格比高、易于推广应用等显著优点。8位单片机在工业控制产品（自动化装置、智能仪器仪表、过程控制）、通信（电话机、手机） 、家用电器（洗衣机、电冰箱、空调器、电饭锅、电视机、音响、影碟机、照相机）、办公自动化产品（打印机、复印机、绘图仪、传真机）等许多领域得到广泛应用。 1. 单片微型计算机概述2）MCS-51系列8位单片机 以Intel公司的8位单片机产品MCS-51系列

5、为例： ROM RAM 8051 4k ROM 128字节 8052 8k ROM 256字节 8031 无 ROM 128字节 8032 无 ROM 256字节 8751 4K EPROM 128字节其中8051是这一系列的典型产品。1. 单片微型计算机概述图1-1 MCS-51系列三种典型产品的引脚图及逻辑符号图1. 单片微型计算机概述1-2 单片机的开发与开发工具1）单片机的开发过程脱机运行调试技术论证和制定总体方案进行软、硬件设计系统仿真调试单片机应用系统的硬件设计： 系统扩展（存储器、I/O、定时器/计数器等的扩展） 系统配置（配置外围设备：打印机、键盘、显示器、 A/D、D/A)单

6、片机应用系统的软件设计： 软件结构设计 划分不同模块 模块化编程1. 单片微型计算机概述系统仿真是软、硬件结合进行单片机控制系统排错调试的一种手段。必须借助于开发工具微机开发系统 MDS (Microcomputer Development System)。2）单片机开发工具基本功能：a. 系统硬件电路的诊断与检查； b. 用户程序的输入与修改； c. 程序的运行与调试、单步运行、设断点运 行等； d. 程序能固化到EPROM芯片上。1. 单片微型计算机概述仿真过程：将开发机（系统）的CPU和RAM暂时出借给单片机控制系统，利用开发系统及通用调试程序进行调试，然后把调试好的程序固化到单片机控制

7、系统的EPROM中。 图1-2 单片机的开发过程1. 单片微型计算机概述开发工具分类： a. 单板机式开发 。 江苏启东计算机厂的DVCC-51系列 b. 专用仿真器。 复旦大学DSG-51 c. PC机上增强型开发插入开发板（在线仿真器ICE）。 d. 模拟开发系统PC机上配置专用模拟开发软件。 （不能实现硬件系统的诊断与实时仿真）1. 单片微型计算机概述1-3 MCS-51单片机的结构特点1）在RAM区有一个寄存器工作区（48个工作寄存器）， 有21个专门功能寄存器SFR（完成定时器、串行口、中断逻辑的控制）。2）程序存储器与数据存储器在空间上分开。 有不同的地址指针PC、DPTR。3）I

8、/O接口的通道口引线在程序控制下有第二功能。4）内部有一个全双工的串行接口，可同时发送和接收，以实现双机和多机通讯。5）内部有专门的位处理机。1. 单片微型计算机概述1-4 MCS-51单片机的应用特点MCS-51单片机集成度高、系统结构简单、应用灵活、功能强、速度快。1）可靠性高、价格低 商用品（070C） 工业品（-40+85C） 军用品（-50+125C）2）位处理功能3）8751 价格贵、适于开发样机。 8051 低成本、大批量生产，但ROM程序由Intel固化， 很难在我国推广。 8031 价格低、使用灵活，适于在我国推广。2. MCS-51单片机的组成及结构分析2-1 MCS-51单片机的内部结构框图图2-1 8051结构框图2. MCS-51单片机的组成及结构分析2-2 CPU的结构算术逻辑运算部件ALU、布尔处理器、控制器和工作寄存器组成。1）运算器 PSW: CY AC FO RS1 RS2 OV - P2) 布尔处理机 指令系统、进位位C、RAM中128个寻址位、I/O空间。3）控制器 控制器是控制整个单片机系统各种操作的部件，它包括时钟发生器、定时控制逻辑、指令寄存器、译码器、RAM地