MCS-51第一章 单片微型计算机概述

SchoolofEngineering&Automation·TianjinPolytechnicUniversity微机原理及应用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：FASiAiBiCi+1Ci全加器真值表SchoolofEngineering&Automation·TianjinPolytechnicUniversity微机原理及应用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★★SchoolofEngineering&Automation·TianjinPolytechnicUniversity微机原理及应用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。SchoolofEngineering&Automation·TianjinPolytechnicUniversity微机原理及应用当执行减法指令时，SUB=1，图中各异或逻辑门均为反相逻辑门，则Si=ai-bi+ci=ai+bi+ci，并且FA0连同SUB的状态一起做加法运算。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；★SchoolofEngineering&Automation·TianjinPolytechnicUniversity微机原理及应用计算机只会做加法运算，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SchoolofEngineering&Automation·TianjinPolytechnicUniversity微机原理及应用第一章单片微型计算机概述SchoolofEngineering&Automation·TianjinPolytechnicUniversity微机原理及应用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Singlechip微控制器（MCU）嵌入式微控制器（EMCU）SchoolofEngineering&Automation·TianjinPolytechnicUniversity微机原理及应用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FairchildF8、Mostek3870等SchoolofEngineering&Automation·TianjinPolytechnicUniversity微机原理及应用（2）第二代（1976-1978）低性能单片机的阶段集成有CPU、并行口、定时器、RAM和ROMIntelMCS-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64KBIntelMCS-51系列Motorola公司6801ZilogZ8TI公司TMS7000等SchoolofEngineering&Automation·TianjinPolytechnicUniversity微机原理及应用（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IntelMCS-9632位单片机集成度高，主频已达20MHz，速度更快，性能更佳。SchoolofEngineering&Automation·TianjinPolytechnicUniversity微机原理及应用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SchoolofEngineering&Automation·TianjinPolytechnicUniversity微机原理及应用（2）存储器的发展A.ROM4KB至8KBRAM256BB.采用E2ROM或FLASHC.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SchoolofEngineering&Automation·TianjinPolytechnicUniversity微机原理及应用（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。SchoolofEngineering&Automation·TianjinPolytechnicUniversity微机原理及应用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SchoolofEngineering&Automation·TianjinPolytechnicUniversity微机原理及应用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Intel公司生产单片机的系列号MCS-48MCS-51MCS-96系列MCS-51系列单片机包括3个基本型80318051875180C3180C5187C51SchoolofEngineering&Automation·TianjinPolytechnicUniversity微机原理及应用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。SchoolofEngineering&Automation·TianjinPolytechnicUniversity微机原理及应用1.基本型8031/8051/87511个8位的CPU128BRAM21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/计数器片内无ROM，需外扩EPROM芯片8031SchoolofEngineering&Automation·TianjinPolytechnicUniversity微机原理及应用8051在8031基础上片内又集成4KBROM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4KBEPROM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。SchoolofEngineering&Automation·TianjinPolytechnicUniversity微机原理及应用Intel公司在MCS-51基础上推出52系列8032/8052/8752256BRAM8052/87528KBROM3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80C31/80C51/87C51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。SchoolofEngineering&Automation·TianjinPolytechnicUniversity微机原理及应用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CypressEIUSR-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。SchoolofEngineering&Automation·TianjinPolytechnicUniversity微机原理及应用6.片内闪烁存储器型美国ATMELAT89C511个低功耗、高性能的含有4KBFLASH8位CMOS单片机20MHz与MCS-51指令系统和引脚完全相同闪烁存储器允许在线（+5V）电擦除、电写入或使用编程器对其重复编程掌握好51的基本型就可以！