第2章 單片機的結(jié)構(gòu)原理與簡單應(yīng)用

1、第2章 單片機的結(jié)構(gòu)原理與 簡單應(yīng)用,（課時：10學(xué)時）,教學(xué)目的,了解單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與主要型號。掌握單片機引腳信號功能定義。掌握單片機的存儲器空間分配及各I/O口的特點。掌握單片機的復(fù)位電路、時鐘電路及指令時序。利用單片機的I/O口實現(xiàn)循環(huán)燈的控制。,學(xué)習(xí)重點和難點,單片機的結(jié)構(gòu)特點。存儲器配置與空間的分布。程序狀態(tài)寄存器(PSW)。單片機的指令時序。,第2章 單片機的結(jié)構(gòu)原理與簡單應(yīng)用,2.1 單片機

2、的結(jié)構(gòu)與原理 2.2 單片機的存儲器 2.3 單片機的輸入/輸出端口 2.4 時鐘電路 2.5 復(fù)位電路 2.6 常用單片機功能簡介本章小結(jié)習(xí)題,2.1 單片機的結(jié)構(gòu)與原理,2.1.1 8051單片機的基本組成 2.1.2 8051單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2.1.3 8051單片機的引腳及功能 2.1.4 單片機的工作原理,,2.1.1 8051單片機的基本組成,MCS-51是美國Intel公司的8位

3、高檔單片機系列，也是我國目前應(yīng)用最為廣泛的一種單片機系列。8051/80C51是整個MCS-51系列單片機的核心，該系列其他型號的單片機都是在這一內(nèi)核的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。 MCS-51單片機系列分為51和52子系列，并以芯片型號的末位數(shù)字加以標(biāo)識。其中，51子系列是基本型，而52子系列是增強型。 單片機型號帶有字母“C”的，表示該單片機采用的是CHMOS工藝，具有低功耗的特點。 8051的功耗為630mW，而80C51的功耗

4、只有120mW。,MCS-51系列單片機技術(shù)參數(shù)表,2.1.1 8051單片機的基本組成,8051單片機的結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示，可以看出，在一塊芯片上集成了一個微型計算機的主要部件，它包括以下幾部分：1個8位微處理器(CPU)。1個時鐘電路。4KB程序存儲器。256B數(shù)據(jù)存儲器。2個16位定時/計數(shù)器。64KB擴展總線控制電路。4個8位并行I/O接口P0～P3。1個全雙工串行I/O接口。5個中斷源，其中包括2個優(yōu)先級嵌

5、套中斷。,8051單片機結(jié)構(gòu)框圖,,2.1.2 8051單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu),CPU即中央處理器，是單片機的核心部件，是計算機的控制指揮中心。同微型計算機CPU類似，8051內(nèi)部CPU由運算器和控制器兩部分組成。 運算器電路以算術(shù)邏輯單元(ALU，Arithmetic Logic Unit)為核心，由暫存器1、暫存器2、累加器(ACC，Accumulator)、寄存器B、程序狀態(tài)寄存器(PSW，Program Status Word)及

6、布爾處理機共同組成。它的主要任務(wù)是完成算術(shù)運算、邏輯運算、位運算和數(shù)據(jù)傳送等操作，運算結(jié)果的狀態(tài)由程序狀態(tài)寄存器(PSW)保存。 控制器電路包括程序計數(shù)器(PC)、PC增1寄存器、指令寄存器(IR)、指令譯碼器(ID)、數(shù)據(jù)指針(DPTR)、堆棧指針(SP)、緩沖器及定時控制電路等?？刂破麟娐吠瓿芍笓]控制工作，協(xié)調(diào)單片機各部分正常工作。,8051單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖,,2.1.3 8051單片機的引腳及功能,MCS-51

7、單片機的封裝形式有兩種，一種是雙列直插式(DIP)封裝，另一種是方形封裝。8051的40個引腳可分為：電源引腳2根時鐘引腳2根控制引腳4根I/O引腳32根由于8051單片機是高性能的單片機，同時受到引腳數(shù)目的限制，所以有部分引腳具有第二功能。,8051單片機引腳圖,,DIP引腳圖 邏輯符號,8051引腳的功能描述（一）,電源引腳(2根) VCC(40腳)：電源端，接+5V電

8、源。VSS(20腳)：接地端。時鐘引腳(2根) XTAL1(19腳)：接外部晶振和微調(diào)電容的一端。采用外部時鐘電路時，對HMOS型工藝的單片機，此引腳應(yīng)接地；對CHMOS型而言，此引腳應(yīng)接外部時鐘的輸入端。XTAL2(18腳)：接外部晶振和微調(diào)電容的另一端。使用外部時鐘時，對HMOS型工藝的單片機，此引腳應(yīng)接外部時鐘的輸入端；對CHMOS型而言，此引腳懸空。,8051引腳的功能描述 （二）,控制引腳(4根) RST/VPD(9

9、腳)：復(fù)位信號/備用電源輸入引腳。 當(dāng)RST引腳保持兩個機器周期的高電平后，就可以使8051完成復(fù)位操作。該引腳的第二功能是VPD，即備用電源的輸入端，具有掉電保護功能。若在該引腳接+5V備用電源，在使用中若主電源VCC掉電，可保護片內(nèi)RAM中的信息不丟失。 ALE/PROG (30腳)：地址鎖存允許信號輸出/編程脈沖輸入引腳。當(dāng)CPU訪問片外存儲器時，ALE輸出信號控制鎖存P0口輸出的低8位地址，從而實現(xiàn)P0口數(shù)據(jù)與低

10、位地址的分時復(fù)用。當(dāng)8051上電正常工作后，自動在ALE端輸出頻率為fosc/6的脈沖序列(fosc代表振蕩器的頻率)。 該引腳的第二功能PROG是對8751內(nèi)部4KB EPROM編程寫入時，作為編程脈沖的輸入端。 EA/VPP(31腳)：外部程序存儲器地址允許輸入端/編程電壓輸入端。 當(dāng)EA接高電平時，CPU執(zhí)行片內(nèi)ROM指令，但當(dāng)PC值超過0FFFH時，將自動轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外ROM指令；當(dāng)EA接低電平時，C

11、PU只執(zhí)行片外ROM指令。對于8031，由于其無片內(nèi)ROM，故其EA必須接低電平。 該引腳的第二功能VPP是對8751片內(nèi)EPROM編程寫入時，作為21V編程電壓的輸入端。PSEN(29腳)：片外ROM讀選通信號端。 在讀片外ROM時，PSEN有效，為低電平，以實現(xiàn)對片外ROM的讀操作。,,,,,,,,8051引腳的功能描述 （三）,I/O引腳(4×8=32根) P0.0～P0.7(39～32

12、腳)：P0口的8位雙向I/O口線。 P0口即可作地址/數(shù)據(jù)總線使用，又可作通用的I/O口使用。當(dāng)CPU訪問片外存儲器時，P0口分時先作低8位地址總線，后作雙向數(shù)據(jù)總線，此時，P0口就不能再作I/O口使用了。P1.0～P1.7(1～8腳)：P1口的8位準(zhǔn)雙向I/O口線。 P1口作為通用的I/O口使用。P2.0～P2.7(21～28腳)：P2口的8位準(zhǔn)雙向I/O口線。 P2口即可作為通用的I/O口使用，也可作為片

13、外存儲器的高8位地址總線，與P0口配合，組成16位片外存儲器單元地址。P3.0～P3.7(10～17腳)：P3口的8位準(zhǔn)雙向I/O口線。 P3口除了作為通用的I/O口使用之外，每個引腳還具有第二功能。,2.1.4 單片機的工作原理,單片機執(zhí)行程序的過程，就是逐條執(zhí)行指令的過程。單片機每執(zhí)行一條指令都可分為三個階段，即取指令——分析指令——執(zhí)行指令。 取指令的任務(wù)是根據(jù)程序計數(shù)器PC中的值從程序存儲器讀出下一條要執(zhí)行的指令，

14、送到指令寄存器。分析指令的任務(wù)是將指令寄存器中的指令操作碼取出后進行譯碼，分析其指令性質(zhì)。如指令要求操作數(shù)，則尋找操作數(shù)地址。接下來，就是執(zhí)行指令。單片機中的程序一般事先都已通過寫入器(編程器)固化在片內(nèi)或片外程序存儲器中，因而一開機即可執(zhí)行指令。,2.2 單片機的存儲器,2.2.1 程序存儲器ROM 2.2.2 數(shù)據(jù)存儲器RAM 2.2.3 數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)讀寫應(yīng)用實例,,8051的存儲器結(jié)構(gòu),8051的存儲器結(jié)構(gòu)與常見的

15、微型計算機的配置方式不同，它把程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器分開，有各自的尋址系統(tǒng)、控制信號和功能。 8051的存儲器在物理結(jié)構(gòu)上分為片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器、片內(nèi)程序存儲器、片外數(shù)據(jù)存儲器和片外程序存儲器4個存儲空間。但從用戶使用的角度看，8051的存儲器分為3個邏輯空間。,存儲空間分布圖,片內(nèi)外統(tǒng)一尋址的64KB程序存儲器空間，地址范圍為0000H～FFFFH。64KB的片外數(shù)據(jù)存儲器空間，地址范圍也為0000H～FFFFH。256B的片內(nèi)數(shù)

16、據(jù)存儲器空間，地址范圍為00H～FFH。,,2.2.1 程序存儲器ROM,程序存儲器ROM用來存放程序、常數(shù)或表格等。在8051中，其存儲空間分布如下：片內(nèi)有4KB的ROM存儲單元，地址為0000H～0FFFH。片外最多可擴至64KB的ROM，地址為1000H～FFFFH。片內(nèi)外ROM統(tǒng)一編址。 當(dāng)EA引腳接高電平時，CPU將首先訪問片內(nèi)ROM，當(dāng)指令地址超過0FFFH時，自動轉(zhuǎn)向片外ROM取指令。當(dāng)EA引腳接低電平時，C

17、PU只訪問片外ROM。片外ROM的地址從0000H開始編址。對于8031，由于其片內(nèi)無ROM，所以使用時必須使EA接低電平，以便能夠從片外擴展的EPROM中取指令。,,,2.2.1 程序存儲器ROM,在程序存儲器中，以下6個單元具有特殊含義。0000H：單片機復(fù)位后的程序入口地址。 0003H：外部中斷0的中斷服務(wù)程序入口地址。 000BH：定時器0的中斷服務(wù)程序入口地址。 0013H：外部中斷1的中斷服務(wù)程序入口地址。 0

18、01BH：定時器1的中斷服務(wù)程序入口地址。 0023H：串行口的中斷服務(wù)程序入口地址。,2.2.2 數(shù)據(jù)存儲器RAM,數(shù)據(jù)存儲器RAM主要用來存放運算的中間結(jié)果和數(shù)據(jù)等。在8051中，其存儲空間分布如下：片外RAM最多可擴至64KB存儲單元，地址范圍為0000H～FFFFH。片內(nèi)RAM為256B存儲單元，地址范圍為00H～FFH。片內(nèi)RAM地址空間共有256B，又分為兩個部分：低128B(00H～7FH)為真正的RAM區(qū)，

19、如下圖所示 。高128B(80H～FFH)為特殊功能寄存器(SFR)區(qū)，如下表所示 。,片內(nèi)RAM地址空間,SFR中位地址分布表,2.2.3 數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)讀寫應(yīng)用實例 【程序1】 工作寄存器的讀寫,,【程序2】位尋址區(qū)的讀寫,,【程序3】一般RAM區(qū)和特殊功能寄存器區(qū)的讀和寫,,2.3 單片機的輸入/輸出端口,2.3.1 輸入/輸出端口結(jié)構(gòu) 2.3.2 輸入/輸出端口負載能力 2.3.3 P

20、1口輸出功能應(yīng)用實例 2.3.4 P3口輸入功能應(yīng)用實例,,2.3.1 輸入/輸出端口結(jié)構(gòu),8051單片機有4個8位并行I/O端口，稱為P0、P1、P2和P3口，每個端口都各有8條I/O口線，每條I/O口線都能獨立地用作輸入或輸出。在無片外擴展存儲器的系統(tǒng)中，這四個I/O口都可以作為通用I/O口使用。在有片外擴展存儲器的系統(tǒng)中，P2口送出高8位地址，P0口分時送出低8位地址和8位數(shù)據(jù)。,1. P0口,P0口某一位的結(jié)構(gòu)圖如

21、下圖所示，它由一個輸出鎖存器、兩個三態(tài)輸入緩沖器、一個轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX、一個輸出驅(qū)動電路(T1和T2)和一個與門及一個非門組成。,(1) P0口用作通用I/O口,MUX與鎖存器的Q端接通，與門輸出為0，T1截止，輸出驅(qū)動級就工作在需外接上拉電阻的漏極開路方式。 ① P0口用作輸出口 CPU在執(zhí)行輸出指令時，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)在“寫鎖存器”信號的作用下，由D端進入鎖存器，取反后出現(xiàn)在Q端，再經(jīng)過T2反向，則P0.X引腳

22、上的數(shù)據(jù)就是內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)。由于T2為漏極開路輸出，故此時必須外接上拉電阻。② P0口用作輸入口 數(shù)據(jù)可以讀自端口的鎖存器，也可以讀自端口的引腳，這要看輸入操作執(zhí)行的是“讀鎖存器”指令還是“讀引腳”指令。方式1：讀引腳。CPU在執(zhí)行“MOV”類輸入指令時(如：MOV A , P0)，內(nèi)部產(chǎn)生的操作信號是“讀引腳”。P0.X引腳上的數(shù)據(jù)經(jīng)過緩沖器2讀入到內(nèi)部總線。注意，在讀引腳時，必須先向電路中的鎖存器寫入1，使T2截

23、止，P0.X引腳處于懸浮狀態(tài)，可作為高阻抗輸入。方式2：讀鎖存器。CPU在執(zhí)行“讀-改-寫”類輸入指令時(如：ANL P0, A )，內(nèi)部產(chǎn)生的操作信號是“讀鎖存器”，鎖存器中的數(shù)據(jù)經(jīng)過緩沖器1送到內(nèi)部總線，然后與A的內(nèi)容進行邏輯“與”，結(jié)果送回P0的端口鎖存器并出現(xiàn)在引腳。除了MOV類指令外，其他的讀口操作指令都屬于這種情況。,(2) P0口用作地址/數(shù)據(jù)總線,MUX將地址/數(shù)據(jù)線與T2接通，同時與門輸出有效。若地址/數(shù)據(jù)線

24、為1，則T1導(dǎo)通，T2截止，P0口輸出為1；反之T1截止，T2導(dǎo)通，P0口輸出為0。當(dāng)數(shù)據(jù)從P0口輸入時，讀引腳使三態(tài)緩沖器2打開，端口上的數(shù)據(jù)經(jīng)緩沖器2送到內(nèi)部總線。,（3）P0口小結(jié),① P0口既可作地址/數(shù)據(jù)總線使用，也可作通用I/O口使用。當(dāng)P0口作地址/數(shù)據(jù)總線使用時，就不能再作通用I/O口使用了。 ② P0口作輸出口使用時，輸出級屬漏極開路，必須外接上拉電阻，才有高電平輸出。 ③ P0口作輸入口讀引腳時

25、，應(yīng)先向鎖存器寫1，使T2截止，不影響輸入電平。,2. P1口,P1口是唯一的單功能口，僅能作為通用I/O口使用。由于在其輸出端接有上拉電阻，故可以直接輸出而無需外接上拉電阻。同P0口一樣，當(dāng)作輸入口時，必須先向鎖存器寫“1”，使場效應(yīng)管T截止。,,,3. P2口,圖中的控制信號C決定轉(zhuǎn)換開關(guān)MUX的位置：當(dāng)C=0時，MUX撥向下方，P0口為通用I/O口；當(dāng)控制信號C=1時，MUX撥向上方，P0口作為地址總線使用。在實際應(yīng)用中，P2

26、口通常作為高8位地址總線使用。,,4. P3口,P3口用作通用I/O口時，第二輸出功能信號W=1，P3口的每一位都可定義為輸入或輸出，其工作原理同P1口類似。在真正的應(yīng)用電路中，P3口的第二功能顯得更為重要 。,,P3口的第二功能,,,,2.3.2 輸入/輸出端口負載能力,P0口的輸出級與P1～P3口的輸出級在結(jié)構(gòu)上不同，其輸出級無上拉電阻，因此它們的負載能力和接口要求也不相同。P0口的每一位能驅(qū)動8個LSTTL負載。在作為通用I

27、/O口使用時，輸出驅(qū)動電路是開漏的，所以，驅(qū)動集電極開路(OC門)電路或漏級開路電路需外接上拉電阻。當(dāng)作為地址/數(shù)據(jù)總線使用時(T1可以提供上拉電平)，口線不是開漏的，無需外接上拉電阻。P1～P3口的每一位能驅(qū)動4個LSTTL負載。它們的輸出驅(qū)動電路有上拉電阻，所以可以方便地由集電極開路(OC門)電路或漏級開路電路所驅(qū)動，而無需外接上拉電阻。對于80C51單片機(CHMOS)，端口只能提供幾毫安的輸出電流，故當(dāng)作輸出口去驅(qū)動一個普通

28、晶體管的基極時，應(yīng)在端口與晶體管基極間串聯(lián)一個電阻，以限制高電平輸出時的電流。,2.3.3 P1口輸出功能應(yīng)用實例,【例1】 P1口做輸出口，控制八只發(fā)光二極管循環(huán)點亮(P1口輸出低電平時發(fā)光二極管被點亮)。 解： 由于發(fā)光二極管低電平點亮，所以，需要哪個發(fā)光二極管點亮，只需在相應(yīng)的端口輸出邏輯0即可。由于每個發(fā)光二極管點亮后要持續(xù)一段時間才熄滅，再使下個發(fā)光二極管點亮，因此需要編寫延時子程序，供主程序反復(fù)調(diào)用。 本例中，

29、延時子程序采用指令循環(huán)來實現(xiàn)。,,【例2】利用P1.0輸出高低電平，控制繼電器的開合，以實現(xiàn)對外部裝置(如燈L1和L2)的控制。 解：將單片機的P1.0接繼電器控制端JIN，繼電器的JZ通過K1接地，常開觸點JK接L1，常閉觸點JB接L2。編制程序，使P1.0電平變化，高電平時繼電器吸合，常開觸點閉合，L1點亮，L2熄滅；低電平時繼電器不工作，常閉觸點閉合，L2點亮，L1熄滅。,,,,參考程序：,2.3.4 P3口輸入功能應(yīng)用實例,

30、【例3】 P3口的P3.0連接一個開關(guān)，作為輸入端；P1口的P1.0～P1.7連接八只發(fā)光二極管，作為輸出端。要求用P3.0來控制P1輸出的循環(huán)燈，即當(dāng)P3.0輸出高電平時，控制P1口的發(fā)光二極管左循環(huán)點亮；當(dāng)P3.0輸出低電平時，控制P1口的發(fā)光二極管右循環(huán)點亮(P1口輸出低電平時發(fā)光二極管被點亮)。 解：在主程序中要對P3.0的狀態(tài)進行判斷。 如果P3.0為高電平，則使用循環(huán)左移指令。 如果P3.0為低電平

31、，則使用循環(huán)右移指令。 延時子程序同例1。,參考程序：,2.4 時鐘電路,2.4.1 CPU時序 2.4.2 時鐘電路,,2.4.1 CPU時序,CPU時序就是CPU在執(zhí)行指令時所需控制信號的時間順序。單片機的時序定時單位從小到大依次為：時鐘周期、狀態(tài)周期、機器周期和指令周期。 MCS-51單片機共有111條指令，按照指令字節(jié)數(shù)和機器周期數(shù)可分為六類，即單字節(jié)單周期指令、單字節(jié)雙周期指令、單字節(jié)四周期指令、

32、雙字節(jié)單周期指令、雙字節(jié)雙周期指令和三字節(jié)雙周期指令。,典型指令的取指、執(zhí)行時序,,,時鐘周期為單片機提供定時信號的振蕩源的周期或外部輸入時鐘信號的周期，也稱為振蕩周期 。狀態(tài)周期(或狀態(tài)S)是振蕩周期的兩倍，它分為P1節(jié)拍和P2節(jié)拍。一條指令的執(zhí)行過程分作幾個基本操作，完成一個基本操作所需的時間稱作機器周期。執(zhí)行一條指令所需的時間稱為指令周期。,2.4.2 時鐘電路,8051單片機的時鐘信號通常由兩種方式產(chǎn)生：一是內(nèi)部振蕩方式

33、，二是外部時鐘方式。 (a) 內(nèi)部方式時鐘電路 (b) 外部方式時鐘電路,,2.4.2 時鐘電路,1. 內(nèi)部振蕩方式 在8051單片機內(nèi)部有一個高增益的反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器，反相放大器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2。內(nèi)部振蕩方式是在XTAL1和XTAL2引腳兩端跨接石英晶體振蕩器和兩個電容構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩電路。電容C1和C2通常取30pF，對振蕩頻率有微

34、調(diào)作用。晶振頻率范圍是1.2MHz～12MHz。2. 外部時鐘方式 外部時鐘方式是把外部已有的時鐘信號引入到單片機內(nèi)。8051：外部時鐘由XTAL2輸入，直接送入內(nèi)部時鐘電路，XTAL1接地；80C51：外部時鐘由XTAL1輸入，XTAL2懸空。外部時鐘信號為高電平持續(xù)時間要大于20ns，且頻率低于12MHz的方波。,2.5 復(fù) 位 電 路,2.5.1 復(fù)位功能 2.5.2 復(fù)位電路,,2.5.1 復(fù)位功能,復(fù)

35、位是單片機的初始化操作。復(fù)位功能是把PC初始化為0000H，使CPU從0000H單元開始執(zhí)行程序；復(fù)位操作同時還對其他一些寄存器有影響，但內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)是不變的。 除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需要按復(fù)位鍵重新啟動。,部分特殊功能寄存器的復(fù)位狀態(tài),說明：表中符號×狀為隨機態(tài)。,2.5.2 復(fù)位電路,單片機的復(fù)位引腳RST出現(xiàn)2個機器周期以上的高電平時，

36、單片機就執(zhí)行復(fù)位操作。 常見的復(fù)位操作有上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位兩種方式 。上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。按鍵手動復(fù)位是通過復(fù)位端經(jīng)電阻與電源VCC接通而實現(xiàn)的，它兼?zhèn)渖想姀?fù)位功能。 (a) 上電自動復(fù)位 (b) 按鍵手動復(fù)位,,2.6 常用單片機功能簡介,2.6.1 Atmel公司的AT89系列單片機2.6.2 Motorola公司M68HC

37、08系列單片機 2.6.3 其他系列單片機,,2.6.1 Atmel公司的AT89系列單片機,AT89系列單片機不但具有一般MCS-51單片機的所有特性，而且其Flash程序存儲器可以用電擦除方式瞬間擦除、改寫, 寫入單片機內(nèi)的程序還可以進行加密。 Atmel公司的89系列單片機主要有AT89C51、AT89C2051和AT89C1051等型號。 AT89C2051和AT89C1051算是AT89C51的精簡版。AT89C51

38、最為實用，它不但和8051指令、管腳完全兼容，而且其片內(nèi)含有4KB Flash型程序存儲器，性價比遠高于8751。 AT89C2051去掉了P0口和P2口，內(nèi)部的Flash程序存儲器也只有2K，封裝形式也由40腳改為20腳。AT89C1051在AT89C2051的基礎(chǔ)上，再次精簡掉了串口等功能，程序存儲器減小到1KB。,2.6.2 Motorola公司M68HC08系列單片機,M68HC08系列單片機，具有速度快、功能強、價格低、

39、功耗低、指令系統(tǒng)豐富等特點，內(nèi)部程序存儲器采用成熟的Flash存儲器技術(shù)。 編程速度快、可靠性高 。單一電源電壓供電——片內(nèi)集成電荷泵，可由單一工作電壓在片內(nèi)產(chǎn)生編程電壓。 支持在線編程 ——允許單片機內(nèi)部運行的程序去改寫Flash存儲器內(nèi)容，這樣可代替外部電可擦除存儲器芯片，減少外圍部件，增加嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的方便性。 高頻噪聲低，抗干擾能力強 。,2.6.3 其他系列單片機,Atmel公司的AVR單片機，是增強型RISC(

40、精簡指令集)、內(nèi)載Flash的單片機。由于采用增強的RISC結(jié)構(gòu)，使其具有高速處理能力，在一個時鐘周期內(nèi)可執(zhí)行復(fù)雜的指令。AVR單片機工作電壓為2.7~6.0V，可以實現(xiàn)耗電最優(yōu)化。MicroChip公司的主要產(chǎn)品是PIC16C系列和PIC17C系列8位單片機，CPU采用RISC結(jié)構(gòu)，分別僅有33、35、58條指令，采用Harvard雙總線結(jié)構(gòu)，運行速度快，工作電壓低，低功耗，有較大的輸入/輸出直接驅(qū)動能力，價格低，能一次性編程，體

41、積小，適用于用量大、檔次低、價格敏感的產(chǎn)品。,本章小結(jié),Intel公司MCS-51系列單片機是我國目前應(yīng)用最為廣泛的單片機。8051/80C51是整個MCS-51系列單片機的核心，該系列其他型號的單片機都是在這一內(nèi)核的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。8051單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括中央處理器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、并行I/O接口、定時器/計數(shù)器、時鐘電路、中斷系統(tǒng)、串行口。中央處理器是單片機的核心部件，是計算機的控制指揮中心。8051的程序存儲器和數(shù)

42、據(jù)存儲器是各自獨立的，各有各的尋址系統(tǒng)、控制信號和功能。在物理結(jié)構(gòu)上可分為片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器、片內(nèi)程序存儲器、片外數(shù)據(jù)存儲器和片外程序存儲器4個存儲空間。片內(nèi)RAM共256B，分為兩大功能區(qū)，低128B為真正的RAM區(qū)；高128B為特殊功能寄存器(SFR)區(qū)。低128B RAM又分為工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)和用戶RAM區(qū)。,本章小結(jié),8051單片機有P0、P1、P2和P3 4個8位并行I/O端口，每個端口各有8條I/O口線，每條I/O口線都

43、能獨立地用作輸入或輸出。各端口的功能不同，且結(jié)構(gòu)上也有差異，通常P2口作為高8位地址線，P0口分時復(fù)用作為低8位地址線和8位數(shù)據(jù)線，P3口使用第二功能，P1口只能作為通用I/O口使用。P0口的輸出級與P1～P3口的輸出級在結(jié)構(gòu)上不同，其輸出級無上拉電阻，因此它們的負載能力和接口要求也不相同。時序就是CPU在執(zhí)行指令時所需控制信號的時間順序，其單位有振蕩周期、時鐘周期、機器周期和指令周期。時鐘信號產(chǎn)生方式有內(nèi)部振蕩方式和外部時鐘方式兩種

44、。復(fù)位是單片機的初始化操作，復(fù)位操作對PC和部分特殊功能寄存器有影響，但對內(nèi)部RAM沒有影響。,,習(xí) 題,1. 請結(jié)合MCS-51系列單片機的結(jié)構(gòu)框圖，闡明其組成。2. 綜述MCS-51系列單片機各引腳的作用，并試分類。3. 程序計數(shù)器的符號是什么？MCS-51系列單片機的程序計數(shù)器有幾位?4. 何謂程序狀態(tài)字？它的符號是什么？它各位的含義是什么？5. 何謂振蕩周期、時鐘周期、機器周期和指令周期？針對MCS-5l系列單

45、片機，如采用12MHz晶振，它們的周期各是什么值？6. 引腳的作用是什么？在下列三種情況下，引腳各應(yīng)接何種電平? (1) 只有片內(nèi)ROM； (2) 有片內(nèi)ROM和片外ROM； (3) 有片內(nèi)ROM和片外ROM，片外ROM所存為調(diào)試程序。7. MCS-51系列單片機存儲器的地址空間是如何劃分的？各地址空間的地址范圍和容量如何？8. MCS-5l怎樣實現(xiàn)上電自動復(fù)位與按鍵手動復(fù)位？并請綜述各專用寄存器復(fù)位后的狀