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单芯片微电脑简介1-1微电脑硬件结构微电脑硬件结构包含中央处理单元、内存单元、输入单元与输出单元等四个主要单元，其结构关系则如下图所示。中央處理單元CPU(運算單元+控制單元)輸出單元輸入單元記憶體單元其中，中央处理单元则是由运算单元与控制单元两部分所组成的单元，即是一般所通称的CPU(Center Processing Unit)，此为微电脑最重要的部分。以下就微电脑中各单元的功能做简单介绍：1. 运算单元(Arithmetic Logic Unit，简称ALU)运算单元又称为算数逻辑单元，在中央处理单元中可用于执行算术运算，(如：加、减、乘、除等)，以及逻辑运算(如：AND、OR、NOT等)，能将内存单元或输入单元送至中央处理单元的数据执行各种运算。当运算完成后再由控制单元将结果数据送至内存单元或输出单元。2. 控制单元(Control Unit，简称CU)此单元在中央处理单元中，负责协调与指挥各单元间的数据传送与运作，使得微电脑可依照指令的要求完成工作。在执行一个指令时，控制单元先予以译码(Decode)，了解指令的动作意义后再执行(Execute)该指令，因此控制单元将指令逐一执行，直到做完整个程序的所有指令为止。3. 输入单元(Input Unit，简称IU)此单元是用以将外部的信息传送到CPU做运算处理或存入内存单元，一般在为计算机的输入单元有键盘、磁盘驱动器、光驱、鼠标、光笔、扫描仪或卡片阅读机等外围设备。4. 输出单元(Output Unit，简称OU)此单元是用以将CPU处理过的数据输出或储存传送外部外围设备，一般在为计算机的输出单元有显示器、打印机、绘图机、刻录机或磁盘驱动器等外围设备。5. 内存单元(Memory Unit，简称MU)内存单元是用来储存输入单元传送来的数据，或储存经过中央处理单元处理完成的数据。内存单元之内存可分为主存储器(Main Memory)与辅助内存(Auxiliary Memory)两种，而主存储器依存取方式不同，又可分为只读存储器(Read Only Memory，简称ROM)与随机存取内存(Random Access Memory，简称RAM)。ROM所储存的数据，在微电脑中只能被读出但不能被写入，也不会因为关机断电而使数据流失；至于RAM在微电脑中，则可被读出或写入数据，但在关机断电后储存于RAM中的数据将会流失。辅助内存则是指磁盘、硬盘或磁带等外围硬件，一般亦为输出入单元，主要用来弥补主存储器的不足，其容量可无限制扩充。1-28051单片的内部结构：8051 是由 INTEL 公司所设计的单芯片 , 一般是以 MSC-51 来做一个总称 . 不过在业界习惯上仍是称为 8051 . 而它的结构是由 8048 的延伸 , 也就是说单芯片中的老大哥之一 . 由于它的发展工具很容易取得 , 参考用书随处可得因此它也被广泛的使用 . 学习单芯片仍是以 8051 做基础及起点 , 近日年来因为被广泛的运用 , 基本的功能似乎不够满足需要 . 因此各 IC 大厂纷纷出现所谓 Second Source 的 8051以满足业界的需求 , 不过 8051 的基本精神仍是不变 . 虽然 8051 已经是老大哥了 , 学会如何使用它之后 , 面对其他的芯片便会即刻的上手 .以下列出 MSC-51单芯片的基本功能 : 为控制应用所设计的 8 位 CPU 具有布尔代数的运算指令 有32条(4个Port)双向且每条都可以被单独寻址的 I/O 内部有128Byte可供储存数据存储器RAM (8052 : 256 Bytes) 内部有两个16位Timer/Counter (8052 有 3 个) 有全多任务传输信号 UART (串行端口) 5个中断源 , 有两层优先权顺序之中断结构 内部有4K字节的程序内存 内部有频率振荡器线路 程序内存可扩充至64K字节 数据存储器可扩充至64K字节 8051为Intel公司所推出的MCS-51系列产品之一，其内部结构如下：Address/DataP3P1P2P0時脈產生器4K bytesROM128bytesRAM4個 8bits I/O portsCPUUART匯流排控制器Timer 0Timer 1T 0T 1Timer 1Timer 0中斷控制器PSENALEWRRDTXDRXDUARTINT 0INT 11-38051单芯片的接脚：VccP0.0./AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7ALEP2.7A15P2.6/A14P2.5/A13P2.4/A12P2.3/A11P2.2/A10P2.1/A9P2.0/A8P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7R5TRXD/p3.0TXD/P3.1/P3.2/P3.3T0/P3.4T1/P3.5/P3.6/P3.7XTAL2XTAL1GND403938373635343332313029282726252423222112345678910111213141516171819208051为40支接脚之单芯片，其接脚图与功能说明如下：8051單晶片1 Vcc：+5电源供应接脚。2 GND：接地接脚。3 P0.0P0.7：埠0，为开泄极(Open Drain)双向I/O埠。在做为外部扩展内存时，可低八位地址线(A0A7 address line)与数据总线(data bus)双重功能。在做为一般I/O埠时必须加上如下之外部提升电路。4 P1.0P1.7：端口1，为具有内部提升电路的双向I/O端口。5 P2.0P2.7：端口2，为具有内部提升电路的双向I/O端口。在做为外部扩展内存时，可为高八位地址线(A8A15 address line)。6 P3.0P3.7：端口3，为具有内部提升电路的双向I/O端口。此外，埠3的每支接脚都具有另一特殊功能，其功能如下：RXD(P3.0)：串行传输的接收端。TXD(P3.1)：串行传输的输出端。(P3.2)：外部中断输入端。(P3.3)：外部中断输入端。T0(P3.4)：计时/计数器外部输入端。T1(P3.5)：计时/计数器外部输入端。(P3.6)：外部数据存储器写入激发信号(Strobe)。(P3.7)：外部数据存储器读取激发信号(Strobe)。7 RST：重置信号(Reset)输入端。在单芯片工作时，将此脚保持在“Hi”两个机械周期，CPU将重置。8 ALE：地址锁住致能(Address Latch Enable)，在每个机械周期都会出现，可做为外部电路的频率源。9 ：程序激发致能(Program Strobe Enable)，可输入外部程序内存的读取信号。10 ：外部存取致能(External Access Enable)，当EA接脚为“L0”时，则读取外部程序内存执行。11 TAL1：反相振荡放大器的输入端。12 TAL2：反相振荡放大器的输出端。其基本电路连接如下： Vcc1912MHz311898051XTAL1XTAL2RST2-1 程序编写流程8051单芯片应用于控制上时，整体系统的设计包括软件程序及硬件电路两方面。硬件电路设计是依受控系统之不同而异，虽然有时候系统的某些功能可以采用软件或硬件来完成，但在考虑硬件成本及8051单芯片运算能力所及程度，以软件程序来完成为较佳方法。对于8051单芯片之编译流程如下： 2-2 8051汇编程序的格式 8051汇编程序是由一列一列的叙述(statement)所组成，而程序的执行则须先经8051组译器编译后，并经刻录器刻录至8051单芯片中方可执行。而8051汇编语言的格式则是由4个字段所构成，其格式如下：Label Mnemonic Operand Comment 标记栏 指令栏 操作数栏 批注栏. 标记栏（Label）标记的功用是用以替代繁复的内存地址计算，以方便程序的编写、分析与维护。标记的编写必须从文书编辑软件的第一格开始，标记可以由英文字母、阿拉伯数字、问号及底线字符组合而成，长度最多可以达32个位，最后必须以冒号来结束。. 指令栏（Mnemonic