MCS-51单片机系统及其应用

1、MCS-51单片机系统及其应用,本课程是学习和掌握 单片机 硬件知识和汇编语言程序设计入门课程，也是一门重要的专业技术基础课程。 学习和掌握微型单芯片计算机的基本组成、工作原理、接口电路、硬件连接及汇编语言程序设计方法，建立单片机系统的整体概念，培养初步的单片机系统硬、件软设计能力。,课程性质、目的和任务,本课程的基本情况,课程性质: 专业课程 先修课程: 数字电路，模拟电路，微机原理。 后续课程: 机电装备设计 教材: MCS-51系列单片机系统及应用高教出版社 考核: 五级记分 闭卷笔试70 平时成绩30,学单片机需要具备的条件,与以前所学的知识关联较少； 对器件的概念基本上是从“0”开始

2、； 所有同学都站在同一起跑线上；,课程主要内容,单片机的基础知识及结构原理（8学时） 单片机的指令系统及程序设计（8学时） 单片机的扩展技术及应用 （8学时） 机电一体化技术及应用 （2学时） 实验 （6学时）,2.掌握软件设计与调试的基本技能 1)汇编语言 指令功能 2)程序 设计与调试,本课程的重点 1.掌握单片机应用系统硬件结构及原理 1)芯片内部 编程结构 2)芯片引脚 外部特性,3.掌握单片机的扩展技术及应用 1) 存储器扩展 译码电路与地址译码 2) I/O 扩展,什么是单片机,单片机的应用,绪 论,单片机的结构特点,微型计算机的应用形态 从应用形态上，微机可以分成三种：,多板机（

3、系统机） 将CPU、存储器、I/O接口电路和总线接口等组装在一块主机板（即微机主板）。各种适配板卡插在主机板的扩展槽上并与电源、软/硬盘驱动器及光驱等装在同一机箱内，再配上系统软件，就构成了一台完整的微型计算机系统（简称系统机）。 工业PC机 也属于多板机。,单板机 将CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片和简单的I/O设备（小键盘、LED显示器）等装配在一块印刷电路板上，再配上监控程序（固化在ROM中），就构成了一台单板微型计算机（简称单板机）。,单片机 在一片集成电路芯片上集成微处理器、存储器、I/O接口电路，从而构成了单芯片微型计算机，即单片机。 三种应用形态的比较 ：,单板机,单片机,

4、系统机（多板机）,一、什么是单片机,1.微型计算机硬件结构,2、单片微型计算机（单芯片微型计算机）,把 CPU、RAM、ROM、I/O 接口电路、定时器/计数器等器件集成在一个芯片上的微型计算机。 Single Chip Microcomputer,3、单片微型计算机应用系统,1）单片机硬件系统 单片机、输入设备、输出设备。,汇编语言编写 二进制机器语言 源程序 目标程序 ADD A , #08H 00100100 00001000,2）单片机软件系统 （1）监控程序（操作系统 OS） （2）应用程序（二进制目标代码）,二、单片机的结构特点,1、存储结构 采用ROM和RAM严格分开的哈佛结构，

5、 可分为内部ROM、RAM，外部ROM、RAM。,2、引脚采用分时复用技术 由于芯片集成度高，而引脚又不宜过多， 因此将部分引脚设计为多功能的。例如， 地址总线和数据总线采用分时复用。,3、特殊(专用)功能寄存器 采用特殊功能寄存器(SFR)来控制单片机的 功能状态。,4、全双工串行接口 内部具有全双工串行接口，可实现单机或多 机通讯，为实现分布式控制系统提供了可能。,5、布尔处理器 内部具有布尔处理器，可十分方便的进行 二进制位逻辑运算，进行组合逻辑设计。,三、单片机的特点及应用,1. 单片机的特点,1）体积小，重量轻,电源单一，功耗低,功能强，价格低,2）运行速度快，抗干扰能力强，可靠性高

6、,2. 单片机应用,工业方面,民用方面,仪表方面,电讯方面,数据处理方面,汽车方面,3. 单片机种类,生产厂商（P5）,美国微芯片公司:PIC16C系列、PIC17C系列、PIC1400系列， 美国英特尔公司的MCS-48和 MCS-51 系列， 美国摩托罗拉公司的MC68HC05系列和MC68HC11系列， 美国齐洛格公司的Z8系列， 日本电气公司的PD78系列， 美国莫斯特克公司和仙童公司合作生产的F8（3870）系列 ATMEL公司的AT89系列等。,1-1 MCS-51系列单片机介绍 1-2 MCS-51系列单片机结构和原理 1-3 MCS-51系列单片机的内部资源 1-4 MCS-5

7、1系列单片机的工作方式 1-5 MCS-51系列单片机的时序 1-6 MCS-51单片机外部扩展常用芯片,第一章 MCS51单片机的结构和原理,一、MCS-51系列型号,1-1 MCS-51系列单片机介绍,在功能上，该系列单片机有基本型和增强型两大类：,增强型： 8052/8752/8032 80C52/87C52/80C32,基本型： 8051/8751/8031 80C51/87C51/80C31,二、MCS-51系列单片机基本配置,1、子系列配置,4、型号标记中有 C 的与无 C 芯片其制造工艺不同, 有 C （CHMOS工艺）的是低功耗型。 MOS: Metal-Oxide-Semic

8、onductor即半导体金属氧化物 HMOS:高密度短沟道MOS工艺 CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor 指互补金属氧化物 CHMOS:是CMOS和HMOS的结合,2、31（32）片内无 ROM , 51(52)片内有 ROM ；,3、80 有普通 ROM , 87 有 EPROM ，89 有 E2PROM,1-2 MCS-51系列单片机结构原理,一、8051 内部组成（ P11）,CPU,ROM,RAM,定时/计数,并行口,串行口,中断源,总线,P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1,T0 T1,控制电路,128 +

9、 64 + 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1 = 255 可处理数据： 128 127,十进制 0,十进制 255,1、中央处理器CPU：8位，运算和控制功能,3、内部掩膜ROM ： 4KB（41024字节）,4、定时/计数器 ： 2个16位 的 加一 计数器,2、内部 RAM ：256B（字节）,高 128B 设置专用寄存器,低 128 B 用户可使用,5、并行I /O 口 ：P0 、P1、P2、P3 ，48位共32线,6、串行口：一个全双工串行口,半双工：分时收发,单 工：只能收或发,全双工：同时收发,7、中断源 5个：,2 个外中断 : INT0 , INT1,2 个定时/

10、计时中断,1 个串行中断,8、时钟电路： 可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率1.2MHZ-12MHZ,9、控制电路： 可寻址64KB外部ROM 和64KB外部 RAM 的,1、MCS-51单片机信号引脚简介 (P9 图2-1),P3口线的第二功能（P15）,VSS,XTAL2XTAL1,P0. 0P0.1P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7,P1. 0P1.1P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7,P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0,ALE,P3. 0P3.1P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6

11、P3.7,(2)、振荡电路：XTAL1、XTAL2,(3)、复位引脚：RST,(4)、并行口：P0、P1、P2、P3,(7)、ALE：地址锁存控制信号,(1)、电源线：VCC(+5V)、VSS(地),1、管脚图,二、 MCS-51系列单片机引脚,VCC,RST,2、引脚的二功能,2）EPROM 存储器程序固化时需要的信号:,3）备用电源输入引脚：RST / VPD 。,三、片外三总线结构 (P9 图2-1),小结： 什么是单片机,把 CPU、RAM、ROM、I/O 接口电路、 定时器/计数器等器件集成在一个芯片上 的微型计算机。 Single Chip Microcomputer,中央处理器CPU：8位，运算和控制功能。 内部RAM：共 256 个RAM单元，用户使用前 128 个单元，用于存放可读写数据，后 128 个单元被专用寄存器占用。 内部ROM：4KB 掩膜ROM，用于存放程序、原始数据表格。 定时/计数器：两个16位定时/计数器，实现定时或计数功能。 并行I/O口：4