文档介绍：MCS-51系列单片机
李曦
******@ustc.
内容
单片机概述
51单片机
51单片机的应用特性
51单片机的内部结构
51单片机的储存结构
51单片机的时序
51单片机的中断系统
51单片机的指令系统
51单片机的定时计数器
51单片机的输入输出口
51单片机的串行通信口
单片机应用
参考书:《微型计算机技术及应用》,清华大学出版社,戴梅萼等
背景
单片机
在一个芯片中集成了CPU、ROM、RAM、T/C、I/O等。
主要用于控制等领域。
我国的单片机年容量已达1-3亿片,且年增长约16%
但相对于世界市场,我国的占有率还不到1%。
体系结构
CISC结构
Intel推出MCS-48、MCS-51(1980)、MCS-96系列
20世纪80年代中期以后,Intel以专利转让的形式把8051内核给了许多半导体厂家,
如AMTEL、PHILIPS、ANALOG DEVICES、DALLAS等。
这些厂家生产的芯片是MCS-51系列的兼容产品,准确地说是与MCS-51指令系统兼容的单片机。
应用:控制关系较复杂的场合,如通讯产品、工业控制系统
RISC结构
Microchip的PIC系列、Zilog的Z86系列、Atmel的AT90S系列、韩国三星公司的KS57C系列4位单片机
应用:控制关系较简单的小家电
PIC单片机
初档8位单片机:PIC12C5XXX/16C5X系列
最早在市场上得到发展的系列,价格较低,有较完善的开发手段,在国内应用最广;
PIC12C5XX:世界第一个8引脚低价位单片机
512字节ROM、25字节RAM、一个8位定时器、一根输入线、5根I/O线
应用:摩托车点火器。售价3~6元/片。
可用于简单的智能控制等一些对单片机体积要求较高的地方,前景十分广阔。
中档8位单片机:PIC12C6XX/PIC16CXXX系列
近年来重点发展的系列产品,品种最为丰富。
增加了中断功能,指令周期达到200ns,含A/D,内部E2PROM数据存储器,双时钟工作,I2C和SPI接口,异步串行通讯(UART),模拟电压比较器、LCD驱动等。封装从8~68脚;
可用于高、中、低档的电子产品设计。价格适中。
PIC16C74:40引脚。含: 4K ROM、192字节RAM、8路A/D、3个8位定时器、P模块、三个串行口、1个并行口、11个中断源、33个I/O脚。
高档8位单片机:PIC17CXX系列PIC17CXX
是适合高级复杂系统开发的系列产品,增加了硬件乘法器,指令周期可达成160ns,性价比最高;
可用于高、中档产品的开发,如马达控制、音调合成。
8051特征
8位CPU
111条指令,大部分为单字节指令
21个专用寄存器
逻辑操作位寻址功能
4kbytes 程序存储器(ROM)
128bytes的数据存储器(RAM)
5个中断源,2个优先级
两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断
2个可编程定时/计数器(16位)
32条I/O口线(4*8bits并口(P0、 P1、P2或P3) )
一个全双工串行通信口
外部ROM:程序存储器寻址空间64kB
外部RAM:数据存储器寻址空间64kB
双列直插40PinDIP封装
单一+5V电源供电    
工作频率为2~12MHz
普林斯顿(Princeton)结构——
程序存储器与数据存储器合二为一
通用计算机广泛使用
哈佛(Harvard)结构——8051
程序存储器和数据存储器分开
MCS-51系列单片机的内部结构
8051引脚
串口
RXD/TXD
外部中断
INT0/INT1
T/C
T0/T1,外部输入
时钟电路
Pin19:时钟XTAL1脚,片内振荡电路的输入端。
Pin18:时钟XTAL2脚,片内振荡电路的输出端
片内时钟振荡方式
需在18和19脚外接石英晶体(2-12MHz)和振荡电容,振荡电容的值一般取10p-30p。
外部时钟方式
即将XTAL1接地,外部时钟信号从XTAL2脚输入。