1、医学单片机全册配套最完整医学单片机全册配套最完整 精品课件精品课件1 单片机原理单片机原理 Principle of Micro Controller 2 课程教学目的和要求 教学方法: 理论课 习题作业 考核办法 作业 占总成绩 20% 考勤 占总成绩 20%（抽勤） 考试 占总成绩 60% 第第1 1章章 单片机概述单片机概述 在半导体硅片上集成了微处理器在半导体硅片上集成了微处理器(CPU)(CPU)，存储器，存储器 (RAM(RAM、ROMROM、EPROM)EPROM)和各种输入、输出接口。和各种输入、输出接口。 2020世纪世纪7070年代问世。年代问世。 已广泛应用在：已广泛应用
2、在： 工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用 电器、电力电子、机电一体化设备等方面。电器、电力电子、机电一体化设备等方面。 1.1 1.1 什么是单片机什么是单片机 可开发的内部资源：可开发的内部资源：RAMRAM、ROMROM、I/OI/O等功能部件，等功能部件， 全部提供给用户全部提供给用户。用户根据需要，设计一个以通用单。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。片机芯片为核心的测控系统。 具有具有一台计算机的属性一台计算机的属性。也称为：。也称为： 嵌入式控制器嵌入式控制器 EMCUEMCU （Embedded Micr
3、oController UnitEmbedded MicroController Unit）。）。 我国，习惯使用我国，习惯使用“单片机单片机”这一名称。这一名称。 按用途可分为按用途可分为通用型通用型和和专用型专用型两大类：两大类： （1 1）通用型）通用型 微控制器微控制器 MCU(MCU(MicroController Unit)MicroController Unit) （2 2）专用型）专用型 专门针对某些产品的专门针对某些产品的特定用途特定用途而制作的单片机而制作的单片机 ， 针对性强且数量巨大。针对性强且数量巨大。 对对系统结构的最简化、可靠性和成本的最佳化系统结构的最简化、可靠
4、性和成本的最佳化等等 方面都作了全面的考虑方面都作了全面的考虑 。 “专用专用”单片机具有十分单片机具有十分明显的综合优势。明显的综合优势。 1.2 1.2 单片机的历史及发展概况单片机的历史及发展概况 四个阶段四个阶段: : 第一阶段第一阶段(1974(1974年年19761976年年) )：单片机：单片机初级初级阶段。双片阶段。双片 的形式，且功能比较简单。的形式，且功能比较简单。 第二阶段（第二阶段（19761976年年19781978年）年）: :低性能低性能单片机阶段。单片机阶段。 以以Intel Intel 公司制造的公司制造的MCS-48MCS-48单片机为代表。单片机为代表。
5、第三阶段第三阶段(1978(1978年现在年现在) )：高性能高性能单片机阶段。单片机阶段。 IntelIntel公司的公司的MCS-51MCS-51系列、系列、MortorolaMortorola公司的公司的68016801系列系列 等。等。 第四阶段第四阶段(1982(1982年现在年现在) )：8 8位单片机巩固发展及位单片机巩固发展及 1616 位单片机、位单片机、3232位单片机推出阶段。位单片机推出阶段。 1.3 81.3 8位单片机的主要生产厂家和机型位单片机的主要生产厂家和机型 （1 1）美国）美国IntelIntel公司公司 MCS-51MCS-51系列及其增强型、扩展型系列
6、及其增强型、扩展型 系列。系列。 （2 2）美国）美国ATMELATMEL公司公司89C5189C51、89C5289C52、89C5589C55、89S5289S52等。等。 （3 3）荷兰）荷兰PHILIPSPHILIPS（菲力浦）公司（菲力浦）公司 8xC5528xC552系列系列 。 MCS-51MCS-51系列单片机在我国得到了广泛的应用，系列单片机在我国得到了广泛的应用，主流主流 系列系列, ,软、硬件设计软、硬件设计资料丰富齐全。资料丰富齐全。 1.4 1.4 单片机的发展趋势单片机的发展趋势 1. CPU1. CPU的改进的改进 （1 1）采用双）采用双CPUCPU结构，提高处
7、理能力结构，提高处理能力 （2 2）增加数据总线宽度，内部采用）增加数据总线宽度，内部采用1616位数据总线。位数据总线。 （3 3）串行总线结构，菲利浦公司的）串行总线结构，菲利浦公司的I I2 2C C总线总线（InterInter IcbusIcbus）。用两根信号线代替现行的）。用两根信号线代替现行的8 8位数据总线。位数据总线。 2 2存储器的发展存储器的发展 （1 1）加大存储容量。）加大存储容量。 （2 2）片内）片内EPROMEPROM采用采用E E2 2PROMPROM或或闪烁（闪烁（FlashFlash）存储器）存储器 （3 3）程序保密化。）程序保密化。 3 3片内片内I
8、/OI/O的改进的改进 （1 1）增加并行口的驱动能力，能直接输出）增加并行口的驱动能力，能直接输出大电流和大电流和 高电压高电压。 （2 2）增加）增加I/OI/O口的逻辑控制功能口的逻辑控制功能。 （3 3）设置了一些）设置了一些特殊的串行接口功能特殊的串行接口功能，构成，构成分布式、分布式、 网络化网络化系统系统 。 4 4外围电路内装化外围电路内装化 器件集成度的不断提高，把众多的外围功能部件集器件集成度的不断提高，把众多的外围功能部件集 成在片内成在片内系统的单片化系统的单片化。 5 5低功耗化低功耗化 CMOSCMOS化化 CHMOSCHMOS工艺。工艺。 总之，总之，向向高性能、
9、高速、低压、低功耗、低价格、高性能、高速、低压、低功耗、低价格、 外围电路内装化外围电路内装化方向发展方向发展。 1.5 1.5 单片机的应用单片机的应用 单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入 到各个领域。到各个领域。 使用温度：使用温度： 民品 民品： ： 0 0C C +70+70C C 工业品：工业品： -40-40C C +85+85C C 军品：军品： -65 -65C C +125+125C C。 在下述的各个领域广泛的应用：在下述的各个领域广泛的应用： 1. 1. 工业自动化工业自动化 2. 2. 智能仪器仪表智能仪器仪表 3 3消
10、费类电子产品消费类电子产品 4. 4. 通讯通讯 5 5武器装备武器装备 6 6终端及外部设备控制终端及外部设备控制 7 7多机分布式系统多机分布式系统 单片机技术的应用遍布国民经济与人民生活的各个领域单片机技术的应用遍布国民经济与人民生活的各个领域 这些厂家生产的这些厂家生产的兼容单片机兼容单片机，与，与80518051的系统结构（主的系统结构（主 要是指令系统）相同，采用要是指令系统）相同，采用CMOSCMOS工艺。工艺。 如：如：AMTELAMTEL、PHILIPSPHILIPS、ANALOG DEVICESANALOG DEVICES、DALLASDALLAS公司。公司。 不应直接称为
11、不应直接称为MCS-51MCS-51系列单片机，系列单片机，MCSMCS只是只是IntelIntel公司公司 专用的单片机系列符号。专用的单片机系列符号。 MCS-51MCS-51系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类： 80C5180C51系列：系列：所有具有所有具有80518051指令系统的单片机指令系统的单片机 1.6 MCS-511.6 MCS-51系列单片机系列单片机 2020世纪世纪8080年代后期年代后期: :IntelIntel公司以专利的形式把公司以专利的形式把 80518051内核技术转让给厂家内核技术转让给厂家。 （1 1）基本型）基
12、本型 典型产品：典型产品：8031/8051/87518031/8051/8751 内部内部RAMRAM增到增到256256字节，字节，80528052、87528752的内部程序存储器的内部程序存储器 扩展到扩展到8KB8KB，1616位定时器位定时器/ /计数器增至计数器增至3 3个。个。 （3 3）低功耗型）低功耗型 典型产品：典型产品：80C31/87C51/80C5180C31/87C51/80C51。采用。采用CMOSCMOS工艺工艺 适于电池供电或其它要求低功耗的场合。适于电池供电或其它要求低功耗的场合。 （4 4）专用型）专用型 8044/87448044/8744，用于总线分
13、布式多机测控系统。美国，用于总线分布式多机测控系统。美国 CypressCypress公司的公司的EZU SR-2100EZU SR-2100单片机单片机USBUSB接口。接口。 （2 2）增强型）增强型 典型产品：典型产品：8032/8052/87528032/8052/8752 （5 5）超）超8 8位型位型 典型产品典型产品：PHILIPSPHILIPS公司公司80C552/87C552/83C55280C552/87C552/83C552系系 列列单片机。单片机。 将将MCS-96MCS-96系列（系列（1616位单片机）位单片机）I/OI/O部件部件如：高速输如：高速输 入入/ /输
14、出（输出（HSI/HSOHSI/HSO）、）、A/DA/D转换器、脉冲宽度调制转换器、脉冲宽度调制 （PWMPWM）、看门狗定时器（）、看门狗定时器（WDTWDT）等移植进来构成新）等移植进来构成新 一代一代MCS-51MCS-51产品。产品。 功能介于功能介于MCS-51MCS-51和和MCS-96MCS-96之间之间。目前已得到了较广。目前已得到了较广 泛的使用。泛的使用。 （6 6）片内闪烁存储器型）片内闪烁存储器型 美国美国ATMELATMEL公司的公司的AT89C51AT89C51单片机，受到应用设计单片机，受到应用设计 者的欢迎。者的欢迎。 MCS-51 MCS-51系列以及系列以
15、及80C5180C51系列单片机有多种类型，系列单片机有多种类型， 但但 掌握好掌握好MCS-51MCS-51的基本型（的基本型（80318031、80518051、87518751或或80C3180C31、 80C5180C51、87C5187C51）是十分重要的。）是十分重要的。 它们是具有它们是具有MCS-51MCS-51内核的内核的各种型号单片机的基础，各种型号单片机的基础， 也是也是各种增强型、扩展型等衍生品种的核心。各种增强型、扩展型等衍生品种的核心。 思考题及习题思考题及习题 1 1微处理器、微计算机、微处理机、微处理器、微计算机、微处理机、CPUCPU、单片机、单片机 它们之间
16、有何区别？它们之间有何区别？ 2 2除了单片机这一名称之外，单片机还可称为除了单片机这一名称之外，单片机还可称为 （ ）和（）和（ ）。）。 3 3单片机与普通计算机的不同之处在于其将（单片机与普通计算机的不同之处在于其将（ ）、）、 （ ）、和（）、和（ ）三部分集成于一块芯片上。）三部分集成于一块芯片上。 4 4单片机的发展大致分为哪几个阶段？单片机的发展大致分为哪几个阶段？ 5. 5. 单片机根据其基本操作处理的位数可分为哪单片机根据其基本操作处理的位数可分为哪 几种类型几种类型? ? 6 6MCS-51MCS-51系列单片机的基本型芯片分别为哪几种？系列单片机的基本型芯片分别为哪几种？
17、 它们的差别是什么？它们的差别是什么？ 7 7MCS-51MCS-51系列单片机与系列单片机与80C5180C51系列单片机的异同点是系列单片机的异同点是 什么？什么？ 8 880518051与与87518751的区别是：的区别是： （A A）内部数据存储单元数目的不同；（）内部数据存储单元数目的不同；（B B）内部数）内部数 据存储器的类型不同；（据存储器的类型不同；（C C）内部程序存储器的类型）内部程序存储器的类型 不同；（不同；（D D）内部的寄存器的数目不同。）内部的寄存器的数目不同。 9 9在家用电器中使用单片机应属于微计算机的在家用电器中使用单片机应属于微计算机的 （A A）辅助
18、设计应用（）辅助设计应用（B B）测量、控制应用（）测量、控制应用（C C）数值计）数值计 算应用（算应用（D D）数据处理应用）数据处理应用 1010说明单片机主要应用在哪些领域？说明单片机主要应用在哪些领域？ 单片机原理单片机原理 Principle of Micro Controller 主讲教师：蒋乐伦主讲教师：蒋乐伦 博士博士 QQ：156752690 E-mail： 助教：凌金田助教：凌金田 硕士硕士 2 2 课程教学目的和要求 教学方法: 理论课 习题作业 考核办法 作业 占总成绩 20% 考勤 占总成绩 20%（抽勤） 考试 占总成绩 60% 第第1 1章章 单片机概述单片机概
19、述 在半导体硅片上集成了微处理器在半导体硅片上集成了微处理器(CPU)(CPU)，存储器，存储器 (RAM(RAM、ROMROM、EPROM)EPROM)和各种输入、输出接口。和各种输入、输出接口。 2020世纪世纪7070年代问世。年代问世。 已广泛应用在：已广泛应用在： 工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用 电器、电力电子、机电一体化设备等方面。电器、电力电子、机电一体化设备等方面。 1.1 1.1 什么是单片机什么是单片机 可开发的内部资源：可开发的内部资源：RAMRAM、ROMROM、I/OI/O等功能部件，等功能部件， 全部提供给用
20、户全部提供给用户。用户根据需要，设计一个以通用单。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。片机芯片为核心的测控系统。 具有具有一台计算机的属性一台计算机的属性。也称为：。也称为： 嵌入式控制器嵌入式控制器 EMCUEMCU （Embedded MicroController UnitEmbedded MicroController Unit）。）。 我国，习惯使用我国，习惯使用“单片机单片机”这一名称。这一名称。 按用途可分为按用途可分为通用型通用型和和专用型专用型两大类：两大类： （1 1）通用型）通用型 微控制器微控制器 MCU(MCU(MicroController U
21、nit)MicroController Unit) （2 2）专用型）专用型 专门针对某些产品的专门针对某些产品的特定用途特定用途而制作的单片机而制作的单片机 ， 针对性强且数量巨大。针对性强且数量巨大。 对对系统结构的最简化、可靠性和成本的最佳化系统结构的最简化、可靠性和成本的最佳化等等 方面都作了全面的考虑方面都作了全面的考虑 。 “专用专用”单片机具有十分单片机具有十分明显的综合优势。明显的综合优势。 1.2 1.2 单片机的历史及发展概况单片机的历史及发展概况 四个阶段四个阶段: : 第一阶段第一阶段(1974(1974年年19761976年年) )：单片机：单片机初级初级阶段。双片阶
22、段。双片 的形式，且功能比较简单。的形式，且功能比较简单。 第二阶段（第二阶段（19761976年年19781978年）年）: :低性能低性能单片机阶段。单片机阶段。 以以Intel Intel 公司制造的公司制造的MCS-48MCS-48单片机为代表。单片机为代表。 第三阶段第三阶段(1978(1978年现在年现在) )：高性能高性能单片机阶段。单片机阶段。 IntelIntel公司的公司的MCS-51MCS-51系列、系列、MortorolaMortorola公司的公司的68016801系列系列 等。等。 第四阶段第四阶段(1982(1982年现在年现在) )：8 8位单片机巩固发展及位单
23、片机巩固发展及 1616 位单片机、位单片机、3232位单片机推出阶段。位单片机推出阶段。 1.3 81.3 8位单片机的主要生产厂家和机型位单片机的主要生产厂家和机型 （1 1）美国）美国IntelIntel公司公司 MCS-51MCS-51系列及其增强型、扩展型系列及其增强型、扩展型 系列。系列。 （2 2）美国）美国ATMELATMEL公司公司89C5189C51、89C5289C52、89C5589C55、89S5289S52等。等。 （3 3）荷兰）荷兰PHILIPSPHILIPS（菲力浦）公司（菲力浦）公司 8xC5528xC552系列系列 。 MCS-51MCS-51系列单片机在
24、我国得到了广泛的应用，系列单片机在我国得到了广泛的应用，主流主流 系列系列, ,软、硬件设计软、硬件设计资料丰富齐全。资料丰富齐全。 1.4 1.4 单片机的发展趋势单片机的发展趋势 1. CPU1. CPU的改进的改进 （1 1）采用双）采用双CPUCPU结构，提高处理能力结构，提高处理能力 （2 2）增加数据总线宽度，内部采用）增加数据总线宽度，内部采用1616位数据总线。位数据总线。 （3 3）串行总线结构，菲利浦公司的）串行总线结构，菲利浦公司的I I2 2C C总线总线（InterInter IcbusIcbus）。用两根信号线代替现行的）。用两根信号线代替现行的8 8位数据总线。位
25、数据总线。 2 2存储器的发展存储器的发展 （1 1）加大存储容量。）加大存储容量。 （2 2）片内）片内EPROMEPROM采用采用E E2 2PROMPROM或或闪烁（闪烁（FlashFlash）存储器）存储器 （3 3）程序保密化。）程序保密化。 3 3片内片内I/OI/O的改进的改进 （1 1）增加并行口的驱动能力，能直接输出）增加并行口的驱动能力，能直接输出大电流和大电流和 高电压高电压。 （2 2）增加）增加I/OI/O口的逻辑控制功能口的逻辑控制功能。 （3 3）设置了一些）设置了一些特殊的串行接口功能特殊的串行接口功能，构成，构成分布式、分布式、 网络化网络化系统系统 。 4
26、4外围电路内装化外围电路内装化 器件集成度的不断提高，把众多的外围功能部件集器件集成度的不断提高，把众多的外围功能部件集 成在片内成在片内系统的单片化系统的单片化。 5 5低功耗化低功耗化 CMOSCMOS化化 CHMOSCHMOS工艺。工艺。 总之，总之，向向高性能、高速、低压、低功耗、低价格、高性能、高速、低压、低功耗、低价格、 外围电路内装化外围电路内装化方向发展方向发展。 1.5 1.5 单片机的应用单片机的应用 单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入 到各个领域。到各个领域。 使用温度：使用温度： 民品 民品： ： 0 0C C +70+
27、70C C 工业品：工业品： -40-40C C +85+85C C 军品：军品： -65 -65C C +125+125C C。 在下述的各个领域广泛的应用：在下述的各个领域广泛的应用： 1. 1. 工业自动化工业自动化 2. 2. 智能仪器仪表智能仪器仪表 3 3消费类电子产品消费类电子产品 4. 4. 通讯通讯 5 5武器装备武器装备 6 6终端及外部设备控制终端及外部设备控制 7 7多机分布式系统多机分布式系统 单片机技术的应用遍布国民经济与人民生活的各个领域单片机技术的应用遍布国民经济与人民生活的各个领域 这些厂家生产的这些厂家生产的兼容单片机兼容单片机，与，与80518051的系统
28、结构（主的系统结构（主 要是指令系统）相同，采用要是指令系统）相同，采用CMOSCMOS工艺。工艺。 如：如：AMTELAMTEL、PHILIPSPHILIPS、ANALOG DEVICESANALOG DEVICES、DALLASDALLAS公司。公司。 不应直接称为不应直接称为MCS-51MCS-51系列单片机，系列单片机，MCSMCS只是只是IntelIntel公司公司 专用的单片机系列符号。专用的单片机系列符号。 MCS-51MCS-51系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类系列单片机及其兼容产品通常分成以下几类： 80C5180C51系列：系列：所有具有所有具有80518051指令系
29、统的单片机指令系统的单片机 1.6 MCS-511.6 MCS-51系列单片机系列单片机 2020世纪世纪8080年代后期年代后期: :IntelIntel公司以专利的形式把公司以专利的形式把 80518051内核技术转让给厂家内核技术转让给厂家。 （1 1）基本型）基本型 典型产品：典型产品：8031/8051/87518031/8051/8751 内部内部RAMRAM增到增到256256字节，字节，80528052、87528752的内部程序存储器的内部程序存储器 扩展到扩展到8KB8KB，1616位定时器位定时器/ /计数器增至计数器增至3 3个。个。 （3 3）低功耗型）低功耗型 典型
30、产品：典型产品：80C31/87C51/80C5180C31/87C51/80C51。采用。采用CMOSCMOS工艺工艺 适于电池供电或其它要求低功耗的场合。适于电池供电或其它要求低功耗的场合。 （4 4）专用型）专用型 8044/87448044/8744，用于总线分布式多机测控系统。美国，用于总线分布式多机测控系统。美国 CypressCypress公司的公司的EZU SR-2100EZU SR-2100单片机单片机USBUSB接口。接口。 （2 2）增强型）增强型 典型产品：典型产品：8032/8052/87528032/8052/8752 （5 5）超）超8 8位型位型 典型产品典型产
31、品：PHILIPSPHILIPS公司公司80C552/87C552/83C55280C552/87C552/83C552系系 列列单片机。单片机。 将将MCS-96MCS-96系列（系列（1616位单片机）位单片机）I/OI/O部件部件如：高速输如：高速输 入入/ /输出（输出（HSI/HSOHSI/HSO）、）、A/DA/D转换器、脉冲宽度调制转换器、脉冲宽度调制 （PWMPWM）、看门狗定时器（）、看门狗定时器（WDTWDT）等移植进来构成新）等移植进来构成新 一代一代MCS-51MCS-51产品。产品。 功能介于功能介于MCS-51MCS-51和和MCS-96MCS-96之间之间。目前已
32、得到了较广。目前已得到了较广 泛的使用。泛的使用。 （6 6）片内闪烁存储器型）片内闪烁存储器型 美国美国ATMELATMEL公司的公司的AT89C51AT89C51单片机，受到应用设计单片机，受到应用设计 者的欢迎。者的欢迎。 MCS-51 MCS-51系列以及系列以及80C5180C51系列单片机有多种类型，系列单片机有多种类型， 但但 掌握好掌握好MCS-51MCS-51的基本型（的基本型（80318031、80518051、87518751或或80C3180C31、 80C5180C51、87C5187C51）是十分重要的。）是十分重要的。 它们是具有它们是具有MCS-51MCS-51
33、内核的内核的各种型号单片机的基础，各种型号单片机的基础， 也是也是各种增强型、扩展型等衍生品种的核心。各种增强型、扩展型等衍生品种的核心。 思考题及习题思考题及习题 1 1微处理器、微计算机、微处理机、微处理器、微计算机、微处理机、CPUCPU、单片机、单片机 它们之间有何区别？它们之间有何区别？ 2 2除了单片机这一名称之外，单片机还可称为除了单片机这一名称之外，单片机还可称为 （ ）和（）和（ ）。）。 3 3单片机与普通计算机的不同之处在于其将（单片机与普通计算机的不同之处在于其将（ ）、）、 （ ）、和（）、和（ ）三部分集成于一块芯片上。）三部分集成于一块芯片上。 4 4单片机的发展
34、大致分为哪几个阶段？单片机的发展大致分为哪几个阶段？ 5. 5. 单片机根据其基本操作处理的位数可分为哪单片机根据其基本操作处理的位数可分为哪 几种类型几种类型? ? 6 6MCS-51MCS-51系列单片机的基本型芯片分别为哪几种？系列单片机的基本型芯片分别为哪几种？ 它们的差别是什么？它们的差别是什么？ 7 7MCS-51MCS-51系列单片机与系列单片机与80C5180C51系列单片机的异同点是系列单片机的异同点是 什么？什么？ 8 880518051与与87518751的区别是：的区别是： （A A）内部数据存储单元数目的不同；（）内部数据存储单元数目的不同；（B B）内部数）内部数
35、据存储器的类型不同；（据存储器的类型不同；（C C）内部程序存储器的类型）内部程序存储器的类型 不同；（不同；（D D）内部的寄存器的数目不同。）内部的寄存器的数目不同。 9 9在家用电器中使用单片机应属于微计算机的在家用电器中使用单片机应属于微计算机的 （A A）辅助设计应用（）辅助设计应用（B B）测量、控制应用（）测量、控制应用（C C）数值计）数值计 算应用（算应用（D D）数据处理应用）数据处理应用 1010说明单片机主要应用在哪些领域？说明单片机主要应用在哪些领域？ 第第2 2章章 MCS-51MCS-51单片机的硬件结构单片机的硬件结构 片内结构如图片内结构如图2-12-1所示所
36、示: : 42 介绍图介绍图2-12-1中的各功能部件：中的各功能部件： 1.CPU1.CPU（微处理器）（微处理器） 2.2.数据存储器（数据存储器（RAMRAM） 片内为片内为128128个字节（个字节（5252子系列的为子系列的为256256个字节）个字节） 3.3.程序存储器（程序存储器（ROM/EPROMROM/EPROM） 8031:8031:无此部件；无此部件； 8051:8051:4K4K字节字节ROMROM； 8751:8751:4K4K字节字节EPROM EPROM ； 89C51/89C52/89C55:89C51/89C52/89C55:4K/8K/20K 4K/8K/
37、20K 字节闪存。字节闪存。 4.4.中断系统中断系统 5.5.定时器定时器/ /计数器计数器 43 6. 6. 串行口串行口 1 1个全双工的异步串行口，具有四种工作方式。个全双工的异步串行口，具有四种工作方式。 7. P17. P1口、口、P2P2口、口、P3P3口、口、P0P0口口 为为4 4个并行个并行8 8位位I/OI/O口。口。 8. 8. 特殊功能寄存器（特殊功能寄存器（SFRSFR） 共有共有2121个，是一个具有特殊功能的个，是一个具有特殊功能的RAMRAM区。区。 2.2 MCS-512.2 MCS-51的引脚的引脚 4040只引脚只引脚双列直插封装（双列直插封装（DIPD
38、IP）。）。 44 45 4444只引脚方形封装方式（只引脚方形封装方式（4 4只无用）只无用） 46 4040只引脚只引脚按功能分为按功能分为3 3类类： （1 1）电源及时钟引脚）电源及时钟引脚: Vcc: Vcc、VssVss；XTAL1XTAL1、XTAL2XTAL2。 （2 2）控制引脚：）控制引脚： PSENPSEN* *、EAEA* * 、ALEALE、RESET RESET （即（即 RSTRST）。）。 （3 3）I/OI/O口引脚：口引脚：P0P0、P1P1、P2P2、P3P3，为，为4 4个个8 8位位I/OI/O口口 的外部引脚。的外部引脚。 2.2.1 2.2.1 电
39、源及时钟引脚电源及时钟引脚 1 1电源引脚电源引脚 （1 1）VccVcc（4040脚）脚）：+5V+5V电源；电源； （2 2）VssVss（2020脚）脚）：接地。：接地。 47 2 2时钟引脚时钟引脚 （1 1）XTAL1XTAL1（1919脚）脚）：如果采用外接晶体振荡器时，：如果采用外接晶体振荡器时， 此引脚应接地。此引脚应接地。 （2 2）XTAL2XTAL2（1818脚）脚）：接外部晶体的另一端。：接外部晶体的另一端。 2.2.2 2.2.2 控制引脚控制引脚 提供控制信号，有的引脚还具有复用功能。提供控制信号，有的引脚还具有复用功能。 (1) RST/V(1) RST/VPD
40、PD(9 (9脚脚) )：复位与备用电源。：复位与备用电源。 (2) ALE/PROG(2) ALE/PROG* *（3030脚）：脚）：第一功能第一功能: :ALEALE为地址锁存为地址锁存 允许，可驱动允许，可驱动8 8个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。 第二功能第二功能: :PROGPROG* *为编程脉冲输入端。为编程脉冲输入端。 48 (3) PSEN(3) PSEN* * （2929脚）：脚）：外部程序存储器的外部程序存储器的读选通读选通信号。信号。 可以驱动可以驱动8 8个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。 (4) EA(4) EA* */V/VPPPP (Enable
41、 Address/Voltage Pulse of (Enable Address/Voltage Pulse of ProgramingPrograming，3131脚脚) ) EAEA* *为内外程序存储器选择控制端。为内外程序存储器选择控制端。 EAEA* *=1=1，访问片内程序存储器，但在访问片内程序存储器，但在PCPC（程序计数（程序计数 器）值器）值超过超过0FFFH0FFFH（对于（对于80518051、87518751）时，即）时，即超出片超出片 内程序存储器的内程序存储器的4K4K字节地址范围字节地址范围时，将自动转向执时，将自动转向执 行外部程序存储器内的程序行外部程序存
42、储器内的程序。 EAEA* *=0=0，单片机则只访问外部程序存储器。单片机则只访问外部程序存储器。 49 V VPPPP为本引脚的第二功能。用于为本引脚的第二功能。用于施加编程电压施加编程电压（例如（例如 +21V+21V或或+12V+12V）。对）。对89C5189C51，加在，加在V VPPPP脚的编程电压为脚的编程电压为 +12V+12V或或+5V+5V。 2.2.3 I/O2.2.3 I/O口引脚口引脚 (1) (1) P0P0口口：双向双向8 8位三态位三态I/OI/O口，此口为地址总线口，此口为地址总线 （低（低8 8位）及数据总线分时复用口，可驱动位）及数据总线分时复用口，可驱
43、动8 8个个LSLS 型型TTLTTL负载。负载。 (2) (2) P1P1口口：8 8位位准双向准双向I/OI/O口，可驱动口，可驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL 负载。负载。 (3) (3) P2P2口口：8 8位位准双向准双向I/OI/O口，与地址总线（高口，与地址总线（高8 8 位）复用，可驱动位）复用，可驱动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。 50 (4) (4) P3P3口口：8 8位位准双向准双向I/OI/O口，口，双功能双功能复用口，可驱复用口，可驱 动动4 4个个LSLS型型TTLTTL负载。负载。 注意注意: :准双向口与双向三态口的差别准双向口与双向三态
44、口的差别。 当当3 3个准双向个准双向I/OI/O口作输入口使用时，要向该口先写 口作输入口使用时，要向该口先写 “1 1”。 准双向准双向I/OI/O口无高阻的口无高阻的“浮空浮空”状态。状态。 2.3 MCS-512.3 MCS-51的的CPU CPU 由由运算器运算器和和控制器控制器所构成所构成 2.3.1 2.3.1 运算器运算器 对操作数进行对操作数进行算术、逻辑运算和位操作算术、逻辑运算和位操作。 51 1 1算术逻辑运算单元算术逻辑运算单元ALUALU 2 2累加器累加器A A 使用最频繁的寄存器，使用最频繁的寄存器，可写为可写为AccAcc。 A A的作用：的作用： （1 1）
45、是）是ALUALU的输入之一，又是运算结果的存放单元。的输入之一，又是运算结果的存放单元。 （2 2）数据传送大多都通过累加器）数据传送大多都通过累加器A A。MCS-51MCS-51增加了一增加了一 部分可以不经过累加器的传送指令，即可加快数据的部分可以不经过累加器的传送指令，即可加快数据的 传送速度，又减少传送速度，又减少A A的的“瓶颈堵塞瓶颈堵塞”现象。现象。 A A的进位的进位标志标志CyCy同时又是同时又是位处理机的位累加器。位处理机的位累加器。 52 3 3程序状态字寄存器程序状态字寄存器PSWPSW （1 1）CyCy（PSW.7PSW.7）进位标志位进位标志位 （2 2）Ac
46、(PSW.6) Ac(PSW.6) 辅助进位标志位，用于辅助进位标志位，用于BCDBCD码的十码的十 进制调整运算。进制调整运算。 （3 3）F0F0（PSW.5PSW.5）用户使用的状态标志位。用户使用的状态标志位。 （4 4）RS1RS1、RS0RS0（PSW.4PSW.4、PSW.3PSW.3）：4 4组工作寄存器组工作寄存器 区选择控制位区选择控制位1 1和位和位0 0。 53 54 RS1 RS0 RS1 RS0 所选的所选的4 4组寄存器组寄存器 0 0 00 0 0区（内部区（内部RAMRAM地址地址00H00H07H07H） 0 1 10 1 1区（内部区（内部RAMRAM地址
47、地址08H08H0FH0FH） 1 0 21 0 2区（内部区（内部RAMRAM地址地址10H10H17H17H） 1 1 31 1 3区（内部区（内部RAMRAM地址地址18H18H1FH1FH） （5 5）OVOV（PSW.2PSW.2）溢出标志位）溢出标志位 指示运算是否产生溢出。各种算术运算指令指示运算是否产生溢出。各种算术运算指令 对该位的影响情况较复杂，将在第对该位的影响情况较复杂，将在第3 3章介绍。章介绍。 （6 6）PSW.1PSW.1位位: : 保留位，未用保留位，未用 （7 7）P(PSW.0)P(PSW.0)奇偶标志位奇偶标志位 P=1P=1，A A中中“1 1”的个数
48、为的个数为奇数奇数 P=0P=0，A A中中“1 1”的个数为的个数为偶数偶数 55 2.3.2 2.3.2 控制器控制器 1 1程序计数器程序计数器PCPC（Program CounterProgram Counter） 存放下一条要执行的指令在程序存储器中的地址。存放下一条要执行的指令在程序存储器中的地址。 基本工作方式有以下几种：基本工作方式有以下几种： （1 1）程序计数器）程序计数器自动加自动加1 1 （2 2）执行）执行有条件转移有条件转移或或无条件转移无条件转移指令时，指令时，PCPC将将 被置入新的数值，从而使程序的流向发生变化。被置入新的数值，从而使程序的流向发生变化。 （3
49、 3）执行）执行子程序调用或中断调用子程序调用或中断调用，完成下列操作：，完成下列操作： PCPC的现行值保护的现行值保护 将子程序入口地址或中断向量的地址送入将子程序入口地址或中断向量的地址送入PCPC。 56 2 2指令寄存器指令寄存器IRIR、指令译码器及控制逻辑电路、指令译码器及控制逻辑电路 2.4 MCS-512.4 MCS-51存储器的结构存储器的结构 哈佛（哈佛（Har-vardHar-vard）结构）结构 存储器空间可划分为存储器空间可划分为5 5类：类： 1.1.程序存储器空间程序存储器空间 80318031无内部程序存储器。无内部程序存储器。 2.2.内部数据存储器空间内部
50、数据存储器空间 3.3.特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFRSFR-Special Function Register-Special Function Register 4.4.位地址空间位地址空间: : 211211个个可寻址位。可寻址位。 5.5.外部数据寄存器空间外部数据寄存器空间: :片外可扩展片外可扩展64K64K字节字节RAMRAM。 57 2.4.1 2.4.1 程序存储器程序存储器 存放存放应用程序应用程序和和表格表格之类的固定常数。之类的固定常数。 分为片内和片外两部分，由分为片内和片外两部分，由EAEA* *引脚上所接的电平确定。引脚上所接的电平确定。 程序存储器中的程序存
