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单片机硬件知识点汇总.doc
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第一章 绪论
第一节 单片机
单片机即单片机微型计算机,是将计算机主机(CPU、存和 I/O 接口)集成在一小块硅
片上的微型机。
第二节 单片机的历史与现状
第一阶段(1976~1978 年):低性能单片机的探索阶段。以 Intel 公司的 MCS-48 为代
表,采用了单片结构,即在一块芯片含有 8 位 CPU、定时/计数器、并行 I/O 口、RAM 和 ROM
等。主要用于工业领域。
第二阶段(1978~1982 年):高性能单片机阶段,这一类单片机带有串行 I/O 口,8
位数据线、16 位地址线可以寻址的围达到 64K 字节、控制总线、较丰富的指令系统等。
这类单片机的应用围较广,并在不断的改进和发展。
第三阶段(1982~1990 年):16 位单片机阶段。16 位单片机除 CPU 为 16 位外,片 RAM
和 ROM 容量进一步增大,实时处理能力更强,表达了微控制器的特征。例如 Intel 公司
的 MCS-96 主振频率为 12M,片 RAM 为 232 字节,ROM 为 8K 字节,中断处理能力为 8 级,
片带有 10 位 A/D 转换器和高速输入/输出部件等。
第四阶段(1990 年~):微控制器的全面发展阶段,各公司的产品在尽量兼容的同时,
向高速、强运算能力、寻址围大以与小型廉价方面发展。
第三节 单片机的应用领域
一、单片机在仪器仪表中的应用
二、单片机在机电一体化中的应用
三、单片机在智能接口和多机系统中的应用
四、单片机在生活中的应用
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第二章 硬件结构
第一节 MCS-51 单片机与其演变
特点
(1)一个 8 位微处理器 CPU。
(2)数据存储器 RAM 和特殊功能寄存器 SFR。
(3)部程序存储器 ROM。
(4)两个定时/计数器,用以对外部事件进行计数,也可用作定时器。
(5)四个 8 位可编程的 I/O(输入/输出)并行端口,每个端口既可做输入,也可做输出。
(6)一个串行端口,用于数据的串行通信。
(7)中断控制系统。
(8)部时钟电路。
第二节 80C51 单片机的基本结构
1) 中央处理器(CPU)
中央处理器是单片机的核心,完成运算和控制功能。MCS-51 的 CPU 能处理 8 位二进制数
或代码。
2) 部数据存储器(部 RAM)
8051 芯片中共有 256 个 RAM 单元,但其中后 128 单元被专用寄存器占用,能作为寄存器
供用户使用的只是前 128 单元,用于存放可读写的数据。因此通常所说的部数据存储器
C P U
时钟电路
P 0 P 3P 2P 1 T X D R X D I N T 0 I N T 1
并行接口 串行接口 中断系统
定时/计数器
R A MR O M
T 0 T 1
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就是指前 128 单元,简称部 RAM。
3) 部程序存储器(部 ROM)
8051 共有 4 KB 掩膜 ROM,用于存放程序、原始数据或表格,因此,称之为程序存储器,
简称部 ROM。
4) 定时/计数器
8051 共有两个 16 位的定时/计数器,以实现定时或计数功能,并以其定时或计数结果对
计算机进行控制。
5) 并行 I/O 口
MCS-51 共有 4 个 8 位的 I/O 口(P0、P1、P2、P3),以实现数据的并行输入/输出。在实
训中我们已经使用了 P1 口,通过 P1 口连接 8 个发光二极管。
第三节 80C51 单片机的引脚功能
MCS-51 是标准的 40 引脚双列直插式集成电路芯片,引脚排列请参见图
P0.0 ~ P0.7: P0 口 8 位双向口线。
P1.0 ~ P1.7 :P1 口 8 位双向口线。
P2.0 ~ P2.7 :P2 口 8 位双向口线。
P3.0 ~ P3.7 :P3 口 8 位双向口线。
ALE:地址锁存控制信号。在系统扩展时,ALE 用于控制把 P0
口输出的低 8 位地址锁存起来,以实现低位地址和数据
的隔离。此外,由于 ALE 是以晶振 1/6 的固定频率输出
的正脉冲,因此,可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。
PSEN:外部程序存储器读选通信号。在读外部 ROM 时,PSEN
有效(低电平),以实现外部 ROM 单元的读操作。
EA:访问程序存储控制信号。当信号为低电平时,对 ROM
的读操作限定在外部程序存储器;当信号为高电平时,
对 ROM 的读操作是从部程序存储器开始,并可延至外部
程序存储器。
RST:复位信号。当输入的复位信号延续两个机器周期以
上的高电平时即为有效,用以完成单片机的复位初始化
操作。
XTAL1 和 XTAL2:外接晶体引线端。当使用芯片部时钟时,此二引线端用于外接石英
晶体和微调电容;当使用外部时钟时,用于接外部时钟脉冲信号。
VSS:地线。
VCC:+5 V 电源。
以上是 MCS-51 单片机芯片 40 条引脚的定义与简单功能说明,读者可以对照实训电路找
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R S T / V P D
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R X D P 3 .0
1 0
T X D P 3 .1
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I N T 0 P 3 .2
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I N T 1 P 3 .3
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T 0 P 3 .4
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T 1 P 3 .5
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W R P 3 .6
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R D P 3 .7
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X T A L 2
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X T A L 1
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V S S
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P S E N
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A L E / P R O G
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E A / V P P
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V C C
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