对51单片机的认识

5 51 1 单单片片机机的的认认识识 何谓单片机 一台能够工作的计算机要有这样几个部份构成 CPU 进行运算 控制 RAM 数据存储 ROM 程序存储 输入 输出设备 例如 串行口 并行输出口等 在个人计算机上 这些部份被分成若干块芯片 安装一个称之为主板的印刷线路板上 而在单片机中 这些部份 全部被做到一块集成电路芯片中了 所 以就称为单片 单芯片 机 而且有一些单片机中除了上述部份外 还集成了其它部份如 A D D A 等 早期的单片机都是 8 位或 4 位的 其中最成功的是 INTEL 的 8031 因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评 此后在 8031 上发展出了 MCS51 系列单片机系统 基于这一系统的单片 机系统直到现在还在广泛使用 随着工业控制领域要求的提高 开始出现了 16 位单片机 但因为性价比不理想并未得到很广泛的 应用 90 年代后随着消费电子产品 大发展 单片机技术得到了巨 大提高 随着 INTEL i960 系列特别是后来的 ARM 系列的广泛应 用 32 位单片机迅速取代 16 位单片机的高端地位 并且进入主 流市场 而传统的 8 位单片机的性能也得到了飞速提高 处理能 力比起 80 年代提高了数百倍 MCS51 是指由美国 INTEL 公司 对了 就是大名鼎鼎的 INTEL 生产的一系列单片机的总称 这一系列单片机包括了好些 品种 如 8031 8051 8751 8032 8052 8752 等 其中 8051 是 最早最典型的产品 该系列其它单片机都是在 8051 的基础上进行功 能的增 减 改变而来的 所以人们习惯于用 8051 来称呼 MCS51 系列单片机 而 8031 是前些年在我国最流行的单片机 所以很多场 合会看到 8031 的名称 INTEL 公司将 MCS51 的核心技术授权给了 很多其它公司 所以有很多公司在做以 8051 为核心的单片机 当然 功能或多或少有些改变 以满足不同的需求 其中 89C51 就是这几 年在我国非常流行的单片机 它是由美国 ATMEL 公司开发生产的 以后我们将用 89C51 来完成一系列的实验 51 单片机是对目前所有兼容 Intel 8031 指令系统的单片机的 统称 该系列单片机的始祖是 Intel 的 8031 单片机 后来随着 Flash rom 技术的发展 8031 单片机取得了长足的进展 成为目 前应用最广泛的 8 位单片机之一 其代表型号是 ATMEL 公司的 AT89 系列 它广泛应用于工业测控系统之中 目前很多公司都有 51 系列的兼容机型推出 在目前乃至今后很长的一段时间内将占 有大量市场 51 单片机即是基础入门的一个单片机 还是应用最 广泛的一种 需要注意的是 52 系列的单片机一般不具备自编程 能力 一 一 单片机的外部结构单片机的外部结构 拿到一块芯片 想要使用它 首先必须要知道怎样连线 我们 用的一块称之为 89C51 的芯片 下面我们就看一下如何给它连线 1 电源 这当然是必不可少的了 单片机使用的是 5V 电源 其 中正极接 40 引脚 负极 地 接 20 引脚 2 振蒎电路 单片机 是一种时序电路 必须提供脉冲信号才能正常工作 在单片机内部 已集成了振荡器 使用晶体振荡器 接 18 19 脚 只要买来晶振 电容 连上就可以了 3 复位引脚 至于复位是何含义及为何需 要复要复位 在单片机功能中介绍 4 EA 引脚 EA 引脚接到 正电源端 至此 一个单片机就接好 通上电 单片机就开始工作 了 40 个引脚大致可分为 4 类 电源 时钟 控制和 I O 引脚 电源 VCC 芯片电源 接 5V VSS 接地端 时钟 XTAL1 XTAL2 晶体振荡电路反相输入端和输出端 控制线 控制线共有 4 根 ALE PROG 地址锁存允许 片内 EPROM 编程脉冲 ALE 功能 用来锁存 P0 口送出的低 8 位地址 PROG 功能 片内有 EPROM 的芯片 在 EPROM 编程期间 此 引脚输入编程脉冲 PSEN 外 ROM 读选通信号 RST VPD 复位 备用电源 RST Reset 功能 复位信号输入端 VPD 功能 在 Vcc 掉电情况下 接备用电源 EA Vpp 内外 ROM 选择 片内 EPROM 编程电源 EA 功能 内外 ROM 选择端 Vpp 功能 片内有 EPROM 的芯片 在 EPROM 编程期间 施加 编程电源 Vpp I O 线 80C51 共有 4 个 8 位并行 I O 端口 P0 P1 P2 P3 口 共 32 个 引脚 P3 口还具有第二功能 用于特殊信号输入输出和控制信号 属控制总线 二 单片机工作的条件二 单片机工作的条件 拿到一块芯片 想要使用它 首先必须要知道怎样连线 我们 用的一块称之为 89C51 的芯片 下面我们就看一下如何给它连线 1 电源 电源 这当然是必不可少的了 单片机使用的是 5V 电源 其中 正极接 40 引脚 负极 地 接 20 引脚 2 振蒎电路 振蒎电路 单片机是一种时序电路 必须提供脉冲信号才能正常 工作 在单片机内部已集成了振荡器 使用晶体振荡器 接 18 19 脚 只要买来晶振 电容 连上就可以了 按图 1 接上即可 3 复位引脚 复位引脚 按图 1 中画法连好 至于复位是何含义及为何需要复 要复位 在单片机功能中介绍 4 EA 引脚 引脚 EA 引脚接到正电源端 至此 一个单片机就接好 通上电 单片机就开始工作了 见图 2 图图 2 二 二 单片机内部结构分析单片机内部结构分析 我们来思考一个问题 当我们在编程器中把一条指令写进单 片要内部 然后取下单片机 单片机就可以执行这条指令 那么这 条指令一定保存在单片机的某个地方 并且这个地方在单片机掉电 后依然可以保持这条指令不会丢失 这是个什么地方呢 这个地方 就是单片机内部的只读存储器即 ROM READ ONLY MEMORY 为什么称它为只读存储器呢 刚才我们不是明明把两个数字写进去 了吗 原来在 89C51 中的 ROM 是一种电可擦除的 ROM 称为 FLASH ROM 刚才我们是用的编程器 在特殊的条件下由外部设 备对 ROM 进行写的操作 在单片机正常工作条件下 只能从那面 读 不能把数据写进去 所以我们还是把它称为 ROM 8051 是 MCS 51 系列单片机的典型产品 我们以这一代表性的 机型进行系统的讲解 8051 单片机包含中央处理器 程序存储器 ROM 数据存储器 RAM 定时 计数器 并行接口 串行接口和中断系统等几大单元 及数据总线 地址总线和控制总线等三大总线 现在我们分别加以 说明 中央处理器 中央处理器 CPU 是整个单片机的核心部件 是 8 位数据 宽度的处理器 能处理 8 位二进制数据或代码 CPU 负 责控制 指挥和调度整个单元系统协调的工作 完成运 算和控制输入输出功能等操作 数据存储器 RAM 8051 内部有 128 个 8 位用户数据存储单元和 128 个专用 寄存器单元 它们是统一编址的 专用寄存器只能用于 存放控制指令数据 用户只能访问 而不能用于存放用 户数据 所以 用户能使用的的 RAM 只有 128 个 可存 放读写的数据 运算的中间结果或用户定义的字型表 程序存储器 ROM 8051 共有 4096 个 8 位掩膜 ROM 用于存放用户程序 原 始数据或表格 定时 计数器 ROM 8051 有两个 16 位的可编程定时 计数器 以实现定时或 计数产生中断用于控制程序转向 并行输入输出 I O 口 8051 共有 4 组 8 位 I O 口 P0 P1 P2 或 P3 用于对 外部数据的传输 全双工串行口 8051 内置一个全双工串行通信口 用于与其它设备间的 串行数据传送 该串行口既可以用作异步通信收发器 也可以当同步移位器使用 中断系统 8051 具备较完善的中断功能 有两个外中断 两个定时 计数器中断和一个串行中断 可满足不同的控制要求 并具有 2 级的优先级别选择 时钟电路 8051 内置最高频率达 12MHz 的时钟电路 用于产生整个 单片机运行的脉冲时序 但 8051 单片机需外置振荡电容 单片机的结构有两种类型 一种