本科單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用第2章

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1、第2章單片機(jī)基礎(chǔ)第2章單片機(jī)基礎(chǔ)2.1概述2.2MCS—51系列單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)2.3中央處理器CPU2.4MCS—51單片機(jī)存儲(chǔ)器及存儲(chǔ)空間2.5并行輸入/輸出接口第2章單片機(jī)基礎(chǔ)2.1概述2.1.1單片機(jī)的產(chǎn)生與發(fā)展單片機(jī)出現(xiàn)的歷史并不長(zhǎng),但發(fā)展十分迅猛。它的產(chǎn)生與發(fā)展和微處理器的產(chǎn)生與發(fā)展大體同步,自1971年美國(guó)Intel公司首先推出4位微處理器以來(lái),它的發(fā)展到目前為止大致可分為5個(gè)階段:第2章單片機(jī)基礎(chǔ)第1階段（1971～1976）:單片機(jī)發(fā)展的初級(jí)階段。1971年11月Intel公司首先設(shè)計(jì)出集成度為2000只晶體管/片的4位微處理器Intel40

2、04,并配有RAM、ROM和移位寄存器,構(gòu)成了第一臺(tái)MCS—4微處理器,而后又推出了8位微處理器Intel8008,以及其它各公司相繼推出的8位微處理器。第2章單片機(jī)基礎(chǔ)第2階段（1976～1980）:低性能單片機(jī)階段。以1976年Intel公司推出的MCS—48系列為代表,采用將8位CPU、8位并行I/O接口、8位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、RAM和ROM等集成于一塊半導(dǎo)體芯片上的單片結(jié)構(gòu),雖然其尋址范圍有限（不大于4KB）,也沒(méi)有串行I/O,RAM、ROM容量小,中斷系統(tǒng)也較簡(jiǎn)單,但功能可滿足一般工業(yè)控制和智能化儀器、儀表等的需要。第2章單片機(jī)基礎(chǔ)第3階段（1980～

3、1983）:高性能單片機(jī)階段。這一階段推出的高性能8位單片機(jī)普遍帶有串行口,有多級(jí)中斷處理系統(tǒng),多個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。片內(nèi)RAM、ROM的容量加大,且尋址范圍可達(dá)64KB,個(gè)別片內(nèi)還帶有A/D轉(zhuǎn)換接口。第2章單片機(jī)基礎(chǔ)第4階段（1983～80年代末）:16位單片機(jī)階段。1983年Intel公司又推出了高性能的16位單片機(jī)MCS—96系列,由于其采用了最新的制造工藝,使芯片集成度高達(dá)12萬(wàn)只晶體管/片。第5階段（90年代）:單片機(jī)在集成度、功能、速度、可靠性、應(yīng)用領(lǐng)域等全方位向更高水平發(fā)展。第2章單片機(jī)基礎(chǔ)2.1.2單片機(jī)的應(yīng)用由于單片機(jī)具有體積小、重量輕

4、、價(jià)格便宜、功耗低,控制功能強(qiáng)及運(yùn)算速度快等特點(diǎn),因而在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、軍事及家用電器等各個(gè)領(lǐng)域均得到了廣泛的應(yīng)用。按照單片機(jī)的特點(diǎn),其應(yīng)用可分為單機(jī)應(yīng)用與多機(jī)應(yīng)用。1.單機(jī)應(yīng)用在一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中,只使用1片單片機(jī)稱為單機(jī)應(yīng)用,這是目前應(yīng)用最多的一種方式。單片機(jī)應(yīng)用的主要領(lǐng)域有:第2章單片機(jī)基礎(chǔ)(1)測(cè)控系統(tǒng)。用單片機(jī)可以構(gòu)成各種不太復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等,達(dá)到測(cè)量與控制的目的。(2)智能儀表。用單片機(jī)改造原有的測(cè)量、控制儀表,促進(jìn)儀表向數(shù)字化、智能化、多功能化、綜合化、柔性化方向發(fā)展。(3)機(jī)電一體化產(chǎn)品。單片機(jī)與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品相結(jié)

5、合,使傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,控制智能化。第2章單片機(jī)基礎(chǔ)(4)智能接口。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),特別是在較大型的工業(yè)測(cè)、控系統(tǒng)中,用單片機(jī)進(jìn)行接口的控制與管理,加之單片機(jī)與主機(jī)的并行工作,大大提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度。(5)智能民用產(chǎn)品。如在家用電器、玩具、游戲機(jī)、聲像設(shè)備、電子秤、收銀機(jī)、辦公設(shè)備、廚房設(shè)備等許多產(chǎn)品中,單片機(jī)控制器的引入,不僅使產(chǎn)品的功能大大增強(qiáng),性能得到提高,而且獲得了良好的使用效果。第2章單片機(jī)基礎(chǔ)2.多機(jī)應(yīng)用單片機(jī)的多機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可分為功能集散系統(tǒng)、并行多機(jī)處理及局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。(1)功能集散系統(tǒng)。多功能集散系統(tǒng)是為了滿足工程系統(tǒng)多種外圍功能的要

6、求而設(shè)置的多機(jī)系統(tǒng)。(2)并行多機(jī)控制系統(tǒng)。并行多機(jī)控制系統(tǒng)主要解決工程應(yīng)用系統(tǒng)的快速性問(wèn)題,以便構(gòu)成大型實(shí)時(shí)工程應(yīng)用系統(tǒng)。(3)局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。第2章單片機(jī)基礎(chǔ)2.1.3單片機(jī)系列簡(jiǎn)介目前世界上單片機(jī)生產(chǎn)廠商很多,如:Intel、Motorola、Philips、Siemens、NEC、ADM、Zilog等公司,其主流產(chǎn)品有幾十個(gè)系列,幾百個(gè)品種。盡管其各具特色,名稱各異,但作為集CPU、RAM、ROM（或EPROM）、I/O接口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)為一體的單片機(jī),其原理大同小異?，F(xiàn)以Intel公司的系列產(chǎn)品為例,說(shuō)明各系列之間的區(qū)別。Intel公司從

7、其生產(chǎn)單片機(jī)開(kāi)始,發(fā)展到現(xiàn)在,大體上可分為3大系列:MCS—48系列、MCS—51系列、MCS—96系列。該3大系列的性能簡(jiǎn)介見(jiàn)表2―1。第2章單片機(jī)基礎(chǔ)表2―1Intel單片機(jī)系列性能簡(jiǎn)介第2章單片機(jī)基礎(chǔ)2.2MCS—51系列單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)2.2.1MCS—51單片機(jī)系列MCS—51系列單片機(jī)雖已有10多種產(chǎn)品,但可分為兩大系列:MCS—51子系列與MCS—52子系列。MCS—51子系列中主要有8031、8051、8751三種類型。而MCS—52子系列也有3種類型8032、8052、8752。各子系列配置見(jiàn)表2―2所示。第2章單片機(jī)基礎(chǔ)表2―2MCS—51

8、系列單片機(jī)配置一覽表第2章單片機(jī)基礎(chǔ)表2―2中列出了