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单片机系统开发讲义第01章8051单片机基础知识河南机电高等专科学校翟海庆本章要点本章主要内容单片机的发展历史、特点、趋势单片机的应用特点、应用领域8051单片机的主要特点、内部结构8051单片机的引脚特性、存储器组织8051单片机的中断系统8051单片机的定时器/计数器、串行口8051单片机的指令系统教材最终目的：一个USB数据采集系统。主要内容31.1单片机系统概述单片机概念：将CPU、RAM、ROM、I/O口集成在一块芯片上，构成一个最小的计算机系统。现代单片机增加了更多的片内外设：定时器、计数器、串行口、中断、并行I/O口、A/D、PWM等。分类：专用型、通用型。单片机特点：体积小、重量轻、抗干扰能力强，对环境要求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好，开发较为容易。单片机的发展41.1单片机系统概述1、单片机发展历史（略）2、单片机发展特点（1）寿命长（2）8位、16位、32位共同发展（3）运行速度越来越快（4）低电压与低功耗（5）低噪声与可靠性技术（6）OTP与掩膜（7）MTP向OTP挑战单片机的发展51.1单片机系统概述3、单片机发展趋势（1）CPU功能增强：速度、精度提高（2）存储器发展：容量不断增大（3）片内I/O的改进：增加并行口驱动能力（4）片内资源的增加（5）调试方式的改进单片机的发展61.1单片机系统概述应用特点：（1）小巧灵活，（2）可靠性高，（3）使用方便、容易扩展，（4）性价比高、容易产品化。应用领域：（1）智能仪器仪表，（2）工业控制，（3）家用电器，（4）计算机网络与通信，（5）医用设备单片机的应用78051单片机概述MCS－51单片机典型代表：8051、8751、8031主要功能特点：8位CPU片内128字节RAM片内4KBROM特殊功能寄存器区2个优先级5个中断源结构4个8位并行I/O口2个16位定时/计数器全双工串行口布尔处理器64KB外部数据存储器地址空间64KB外部地址存储器地址空间片内振荡器及时钟电路88051单片机8051单片机内部结构哈佛结构：程序存储器与数据存储器独立编址。冯·诺依曼结构：程序存储器与数据存储器统一编址。主要组成部分（P9图1.1）：（1）CPU（2）数据存储器（RAM)（3）程序存储器（ROM)（4）定时/计数器（5）并行输入输出口（6）全双工串行口（7）中断系统（8）时钟电路数据总线、地址总线、控制总线。98051单片机8051单片机引脚特性1、时钟引脚XTAL1和XTAL2（内部方式和外部方式）2、控制引脚（1）复位引脚RST（2）地址锁存信号ALE（3）片外程序存储器读选通（/PSEN)（4）内部/外部存储器选择信号（/EA）（5）/WR和/RD3、I/O引脚P0、P1、P2、P3口4、引脚应用特性P0口需要上拉电阻P1~P3口无须上拉电阻108051单片机8051单片机存储器组织1、程序存储器片内、片外，由/EA引脚电平决定，当超出片内空间时，自动转向片外。2、数据存储器片内：00~0FFH（高地址为SFR），片外：64K，由不同的指令（MOV和MOVX）区分。片内（1）通用寄存器组（00~1FH）（2）位寻址区（20~2FH）（3）用户RAM区（30~7FH）3、特殊功能寄存器参见P17页表118051单片机8051单片机中断系统中断概念：当CPU正在处理某个事件时外界发生了紧急事件请求，要求CPU暂停当前的工作，转而去处理这个紧急事件，处理完成之后再回到原来被中断的地方，继续原来的工作，这个过程叫做中断。中断优点：分时解决、实时处理、故障处理。１、中断的一般功能（１）中断的屏蔽与开放（２）中断响应和中断返回（３）中断优先（４）中断嵌套128051单片机8051单片机存储器组织２、中断请求源（１）定时/计数器控制寄存器TCONTF1、TF0、IE1、IE0、IT1、IT0。（２）串行口控制寄存器TI、RI３、中断控制（１）中断允许控制器IEEA、ES、ET1、EX1、ET0、EX0。（２）中断优先级寄存器IPPS、PT1、PX1、PT0、PX0。内部中断优先级：外部０、定时器０、外部１、定时１、串行口中断。138051单片机8051单片机存储器组织４、中断响应过程中断响应条件：CPU不是正在处理同级或高优先级中断现行机器周期是所执行指令的最后一个机器周期正在处理的指令不是RETI或访问IE、IP中断响应过程：置位相应的优先级状态寄存器自动清除相应的中断标志（TI和RI除外）自动保护断点中断服务程序的最后一条指令应为RETI。148051单片机8051单片机存储器组织５、中断响应时间与触发方式（１）外部中断的响应时间３~８个时钟周期（２）中断触发方式低电平有效或下降沿有效。158051单片机8051定时器/计数器定时器/计数器配置确定工作方式是定时还是计数确定定时/计数的具体方式预置定时或计数初值当定时时间到或计数终止时，要不要发中断请求确定启动定时或计数器工作的条件和时机１、寄存器说明（１）方式寄存器TMODGATE：门控位；C/T：计数/定时选择；M1、M０：方式选择。168051单片机8051定时器/计数器（２）控制寄存器TCONTF1、TF0：中断标志。TR1、TR0：启动和停止２、定时/计数器工作方式方式０：13位定时/计数器方式１：16位定时/计数器方式２：自动重新装载的８位计数器方式３：T0分为两个独立的８位计数器，T1停止计数。３、定时/计数器初值的计算（略）178051单片机8051单片机串行口１、串行通信的两种方式异步传送方式（起始位、数据位、校验位、停止位）同步传送方式（同步字符SYNC）２、串行口寄存器（１）串行口控制寄存器SCONSM0、SM1、SM2、REN、TB8、RB8、TI、RI３、串行口工作方式方式０、方式１、方式２、方式３（P30页）４、波特率设计（略）188051单片机8051单片机指令系统７种寻址方式：立即数寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、基址寄存器加变址、相对寻址、位寻址。１１１条指令：数据传送指令29条算术运算指令24条逻辑运算指令24条控制转换指令17条布尔处理指令17条具体指令从略。