计算机控制原理与技术课件：第3章 MCS-51单片机.ppt

**计算机控制原理与技术——MCS-51单片机详解** MCS-51单片机是微控制器的一种，由美国英特尔公司开发，广泛应用于工业控制、家用电器、汽车电子等多个领域。本章主要围绕MCS-51单片机进行深入探讨，包括其概述、基本组成、指令系统、工作时序以及存储器扩展等内容。 **1. 概述** 单片机，又称微控制器，是将中央处理器CPU、只读存储器ROM、随机访问存储器RAM以及I/O接口等集成在同一块集成电路芯片上的计算机。MCS-51系列是其中的一个典型代表，如Intel 8051、8096等。单片机的特点包括： - 内置ROM和RAM容量相对较小，但可以通过外部扩展来增加存储空间。 - 具有良好的可靠性和抗干扰能力，适合于恶劣环境的应用。 - 易于扩展，可以构建各种规模的微型计算机应用系统。 - 控制能力强，能处理复杂的实时控制任务。 - 通常不包含监控程序和系统管理软件，只存放用户的应用程序。 **2. MCS-51单片机的基本组成** - **3.2.1 MCS-51单片机基本结构** MCS-51单片机的核心是8位CPU，它包含4KB的程序存储器（8051和8751型号），256B的RAM和特殊功能寄存器（SFR）。此外，还有2个16位的定时器/计数器，一个全双工的串行接口，支持同步和异步通信，以及2个外部中断、2个定时计数器中断和1个串行中断。单片机的最高时钟频率可达12MHz。它拥有4个8位的I/O接口（P0、P1、P2、P3），其中P0口在访问外部存储器时会分时复用为低8位地址和数据总线，而P2口则输出高8位地址。 **3. MCS-51引脚功能描述** MCS-51单片机有40个引脚，其中包括2个电源线（Vcc和Vss），2个时钟线（XTAL1和XTAL2），32条输入/输出线，3条控制线（如ALE、PSEN和EA），1条复位线（RST/VPD）。引脚功能多样，如P0-P3口作为I/O口，XTAL1和XTAL2用于外接晶体振荡器，RST/VPD用于复位和备用电源输入，EA控制片外存储器的访问等。 **4. 工作时序** MCS-51单片机的工作时序涉及到机器周期和指令周期。机器周期是CPU执行操作的基础时间单位，等于12个振荡周期，而指令周期则是执行一条指令所需的时间，根据指令类型不同，可能为1、2或4个机器周期。 **5. 存储器扩展** MCS-51单片机的内部存储资源有限，但可以通过扩展来增加存储容量。例如，通过EA引脚控制，可以选择访问片内还是片外的程序存储器，而P0口在访问外部存储器时分时复用为地址和数据总线。此外，还可以通过扩展接口增加RAM和I/O资源。 总结来说，MCS-51单片机因其小巧、灵活、易于扩展和控制强大等特点，成为许多嵌入式系统设计的首选。通过深入理解其结构、引脚功能和工作原理，开发者能够更有效地利用这款单片机进行系统设计和应用开发。