单片机应用技术实例教程第1章 51单片机基础

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1.1.1 51单片机的发展历史
单片机的发展史可以大致的分为如下３个阶段。 （１）从20世纪70年代后期开始，单片机从功能简单的4 位逻辑控制器件发展到了功能比较强 大的 8 位单片机，片内有8位微处理器、8位并行数据总线、8位定时计数器及一定容量的存储 器，并且有了简单的中断功能。这个时期，8位单片机的代表是Intel公司推出的MCS-48系列单 片机（MCS即Micro Computer System，是微型计算机系统的缩写）、GI公司的PIC1650系列 单片机。 （２）1980~1981年，Intel公司在MSC-48系列单片机的基础上增加了串行接口，定时计数器 扩展到16位，增强了中断系统的功能并且扩大了存储器，推出了MCS-51系列单片机。同时期， Motorola公司推出了M6800系列单片机，Zilog公司推出了Z8系列单片机。 （３）从20世纪80年代中期开始，Intel公司在MSC-51系列单片机的基础上将内部数据总线扩 展为16位，外部I/O总线仍保持8位，推出了MCS-96系列单片机。 进入20世纪90年代后，随着微电子技术的发展，MCS-51系列单片机的发展呈现以下的趋势。 ●集成度提高：多种功能都集成在一块51单片机上，能够不用扩展外部资源或者扩展很少的外 部资源就可以完成系统的功能。 ●扩展方式增多：MCS-51系列单片机不仅仅使用并行端口和串行端口进行扩展，还出现了SPI、 I2C等多种总线扩展接口。 ●工作电压降低： MCS-51系列单片机的工作电压从开始的5V降低到3.3V和1.8V，低功耗带来 了更加稳定的系统可靠性获得了在便携系统中更加持久使用时间。
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1.2.3 外部引脚
51单片机常见的封装形式有双列直插（DIP）封装、带引线的塑料芯片载体（PLCC）封装和 贴片封装等，通常的外部引脚40根可以分为以下4种用途，其中某些引脚使用了引脚复用技术， 有第二功能，下图所示是DIP-40封装的51单片机实际封装引脚图和电路逻辑符号对应示意。
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1.3.1 复位工作方式 1.3.2 程序执行方式 1.3.3 低功耗工作方式 1.3.4 其他工作

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1.3.1 复位工作方式
当单片机的RST引脚上被加上2个机器周期以上的高电平之后单片机进入复位方式，复位之后 单片机的内部各个寄存器进入一个初始化状态。 MCS-51系列单片机的复位可以分为上电复位和外部电路复位两种方式，下图所示是这两种复 位方式的电路结构示意。
《单片机应用技术实例教程（C51版）》
--高等院校嵌入式人才培养规划教材
第1章 51单片机基础
本章主要内容
1.1 51单片机的发展和常见型号 1.2 51单片机的内核结构介绍 1.3 51单片机的工作方式 1.4 本章总结

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1.1 51单片机的发展和常见型号
1.1.1 51单片机的发展历史 1.1.2 常见的51单片机
STC89C52RHale Waihona Puke Baidu是大陆的单片机设计公司宏基科技的基础单片机型号之一，其最大的特 点是支持串口下载，可以很方便地修改内部软件，非常适合制作开发板和系统原 型；此外其提供了大量拥有不同扩展功能的型号以供用户选择。
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1.2 51单片机的内核结构介绍
1.2.1 中央处理器 1.2.2 存储器 1.2.3 外部引脚 1.2.4 时钟模块
2. P87C51x2 NXP（恩智浦）是2006年末从飞利浦公司独立出来的半导体公司，其业务已拥有50年 的悠久历史，主要提供各种半导体产品与软件，其提供了大量MCS-51系列单片机， 包括Flash、OTP（一次性编程）、ROM和无ROM器件，其中最常用的型号是 P87C51x2。 3. STC89C52RC

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1.2.1 中央处理器
51单片机系统通常由8位中央处理器，时钟模块、I/O端口、内部程序存储器、内部数据存储器、 2个16位定时计数器、中断系统和一个串行通信模块组成。
8位处理器是单片机的核心模块，由运算逻辑模块和控制逻辑模块组成。运算逻辑模块由算术 逻辑运算单元ALU、累加器A、寄存器B、暂存寄存器TR、程序计数器PC、程序状态字寄存器 PSW、堆栈指针SP、数据指针寄存器DPRT以及布尔处理器组成。控制逻辑模块则由指令寄 存器、指令译码器和定时控制逻辑电路等组成。
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1.1.2 常见的51单片机
目前在市场上有超过100种具体的51单片机型号，其中被使用的最多分别是ATMEL公 司的AT89S52、NXP（原飞利浦半导体）公司的P87C51x2和中国本土宏晶科技的 STC89C52。 1. AT89S52
AT89S52是其推出的一款在系统可编程单片机，通过相应的ISP软件和一根并行接口 或者串行接口下载线，用户可以对单片机进行编程操作，图1.3所示是AT89S52单片 机的实物示意，有DIP-40、PLCC-44等多种封装形式。
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1.2.2 存储器
51系列单片机中有部分单片机型号的内部数据存储器的高位部分地址和SFR寄存器的地址重合， 但是用户可以使用不同的指令来区分是否访问特殊寄存器区。从列表中可以看到，特殊寄存器 区的地址编码并没有完全占用完0x00~0xFF的地址空间，所以51系列单片机的某些扩展功能模 块的相应控制寄存器地址也被分配到这个区，具体的可以参考对应的相关手册。 受到16位地址总线的限制，51单片机的片外数据存储器最大为64K字节，这些地址空间通过寄 存器DPTR或者是R0、R1间接寻址访问。
1.2.4 时钟模块
时钟模块用于产生51单片机工作所需的各个时钟信号，单片机在这些时钟信号的驱动下工作， 在工作过程中的各个信号之间的关系称为单片机的时序。 1. 51单片机的时钟源 51单片机的时钟源电路如下图。
2. 51单片机的时序 51单片机的时序图如上图。
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1.3 51单片机的工作方式
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1.3.2 程序执行方式
程序执行方式是51单片机最常见的工作方式，单片机在复位后将正常执行放置在单 片机程序存储器中的程序，当EA = 1的时候从内部程序存储器开始执行，当EA = 0时 从外部程序存储器开始执行。