MCS-51第一章 单片微型计算机概述

1、计算机中的运算电路及补码运算,1.计算机中的运算电路 计算机中的运算都是在运算器中运行的，运算器是由加法器构成的，只会做二进制加法运算，二进制一位全加器电路如图所示：,全加器真值表,组成八位二进制数加法器电路如图所示,八位机加减法运算电路,a0a1a2a3a4a5a6a7 为被加数/被减数；,b0b1b2b3b4b5b6b7 为加数/减数；,S0S1S2S3S4S5S6S7 为和或差；,C1C2C3C4C5C6C7C8 为加法运算中低位向高位的进位；,SUB为加减控制信号。,当执行加法运算指令时，SUB=0，图中各异或 逻辑门均为同相逻辑门，对加数没有任何影响则 Si=ai+bi+ci；,计算

2、机只会做加法运算，当需要作减法运算时，其运算过程是：被减数减去减数，等于被减数加上 减数的补码，这个运算过程称为补码运算。,结 论,第一章 单片微型计算机概述,单片微型计算机是微型计算机的一个重要分支，由单片集成电路芯片构成。,CPU,存储器,定时器/计数器,I/O接口,单片机,Single chip,微控制器（MCU）,嵌入式微控制器（EMCU）,1.单片机的发展历史,1974年 美国仙童 F8 民用电器和仪器仪表,（1）第一代（1974-1976）,单片机的初级阶段,工艺落后、集成度低、采用双片,Fairchild F8、Mostek 3870等,（2）第二代（1976-1978）,低性能

3、单片机的阶段,集成有CPU、并行口、定时器、RAM和ROM,Intel MCS-48 缺点是无串行口,（3）第三代（1978-现在）,高性能单片机的阶段,CPU、并行口、16位定时器/计数器、RAM和ROM、串行口、多级中断系统且寻址范围可达64KB,Intel MCS-51系列,Motorola公司6801,Zilog Z8,TI公司TMS7000等,（4）第四代（1982-现在）,8位单片机巩固发展及16位单片机及32单片机推出阶段,16位单片机 、32位单片机及专用型单片机发展， 不断完善高档8位单片机，改善其结构以满足不同用 户需要。,16位单片机 Intel MCS-96,32位单片

4、机 集成度高，主频已达20MHz，速度更快，性能更佳。,2.单片机的发展趋势,大容量、高性能化、外围电路内装化,（1）CPU的改进,A.采用双CPU结构，以提高处理能力,B.数据总线宽度增加,C.串行总线结构,飞利浦 I2C总线 2根代替8根,（2）存储器的发展,A. ROM 4KB至8KB RAM 256B,B.采用E2ROM或FLASH,C.程序保密化,（3）片内I/O的改进,A.增加并行口的驱动能力，减少外部 驱动芯片,B.增加I/O口的逻辑控制功能,C.特殊的串行接口功能 分布式 网络化,（4）外围电路内装化,（5）低功耗化,综观单片机的发展历程，单片机将向多功能、高速度、低电压、低功

5、耗、低价格，外围电路内装化以及片内存储器容量增加和FLASH存储器方向发展，专用化也是一个方向。,3.单片机的应用,A.工业自动化 机电一体化、机器人,B.智能化仪器仪表 简化结构、 减小体积 、加速仪器仪 表向数字化、智能化、多功能化方向发展。,C.消费类电子产品,家电领域 智能化 洗衣机 电冰箱 空调机 电视机 微波炉 手机 IC卡,D.通信方面 调制解调器 程控交换,E.武器装备 飞机、导航、坦克、导弹、鱼雷制导、 智能武器装备、航天飞机导航系统,F.终端及外部控制 打印机、硬盘驱动、绘图机、传真机、 复印机,G.多机分布系统 分布式测控 新水平,4.MCS-51系列单片机,MCS 是I

6、ntel公司生产单片机的系列号,MCS-48 MCS-51 MCS-96系列,MCS-51 系列单片机包括3个基本型,8031 8051 8751,80C31 80C51 87C51,MCS-51 系列特指 Intel公司,20世纪80年代中期以后，Intel公司以专利形式将8051以技术转让的给许多半导体厂家 ATMEL、PHILIPS、ANALOG 、DEVICE、DALLAS等与MCS-51系列单片机兼容。,1.基本型 8031 /8051 /8751,1个8位的CPU 128B RAM 21个特殊功能寄存器（SFR） 4个8位并行I/O口 一个全双工串行口 2个16位定时器/计数器 片

7、内无ROM，需外扩EPROM芯片,8 0 3 1,8051 在8031基础上片内又集成4KB ROM做为程序存储器,ROM 内的程序是公司制作芯片时为用户加入的,出厂的都是有固定用途的单片机,8051应用在程序固定,批量生产的产品。,8751 在8031基础上增加4KB EPROM做为程序存储器, 程序可修改,价格相对贵。8031外扩4KB相当于8751。,Intel 公司在MCS-51基础上推出52系列 8032 /8052 /8752 256B RAM 8052 / 8752 8KB ROM 3个16位定时器/计数器 6个中断源 串行口通信速率提高5倍,2.增强型,3.低功耗型,80C31

8、 /80C51 /87C51,低功耗便携式产品或航天技术,掉电方式CPU停止工作,其他部分仍继续。,另一种掉电方式RAM继续保持,其他部分停止。,4.专用型,Intel 公司8044/8744在8051基础上加上一个串行接口部件主要利用串行口进行通信的总线分布式多机测控系统。美国Cypress EIU SR-1200 它是在8051单片机内核的基础上增加了USB接口部件，可专门用于USB串行接口通信。,5.超8位型,在8052基础上采用CHMOS工艺，并将MCS-96系列（16位单片机）中的一些I/O部件如：高速输入输出（HIS/HSO）、A/D转换器、脉宽调制（PWM）、看门狗（WDT）等移植进来构成新一代的MCS-51产品。,6.片