单片机概述：
单片机是微单片微型计算机的简称，微型计算机的一种。
它把中央处理器（CPU），随机存储器（RAM ）,只读存储器（ROM ），定时器 计数器以及1\\0 接口，串并通信等接口电路的功能集成与一块电路芯片的微型计算机。 字长：在计算机中有一组二进制编码表示一个信息，
这组编码称为计算机的字，组成字的位
数称为 字长”字长标志着精度， MCS-51是8位的微型计算机。
89C51是8位（字长）单片机 （51系列为8位）
单片机硬件系统仍然依照体系结构：包括
CPU（进行运算、控制）、RAM（数据存储器）、
ROM（程序存储器）、输入设备和输出设备、内部总线等。
由于一块尺寸有限的电路芯片实现多种功能，所以制作上要求单片机的高性能，结构简单， 工作可靠稳定。
单片机软件系统包括监控程序，中断、控制、初始化等用户程序。
—般编程语言有汇编语言和 C语言，都是通过编译以后得到机器语言（二进制代码）
。
1.1单片机的半导体工艺
一种是HMOS工艺，高密度短沟道 MOS工艺具有高速度、高密度的特点；
另一种是CHMOS工艺，互补金属氧化物的 HMOS工艺，它兼有HMOS工艺的特点还具有
CMOS的低功耗的特点。例如： 8051的功耗是630mW,80C51的功耗只有110mW左右。 1.2开发步5骤： 1?设计单片机系统的电路 2?利用软件开发工具（如：
的硬软件联合调试。
Keil c51 ）编辑程序，通过编译得到.hex的机器语言。
Protus）对单片机最小系统以及设计的外围电路，进行模拟 STC_ISP下载软件）读写设备将仿真中调试好的
.hex程序
3?利用单片机仿真系统（例如： 4?借助单片机开发工具软件（如：
拷到单片机的程序存储器里面。
5?根据设计实物搭建单片机系统。
2.1MCS-51单片机的组成：（有两个定时器）
CPU（进行运算、控制卜RAM（数据存储器）、ROM（程序存储器）、I/O 口（串口、并口）、内 部总
线 和中断系统等。 工作过程框图如下：
运算器
组成：8位算术逻辑运算单元 ALU （ Arithmetic Logic Un it ）、8位累加器A （ Accumulator ）、 8位寄存器 B、程序状态字寄存器 PSW（ Program Status Word ）、8位暂存寄存器 TMP1和 TMP2 等。 功能：完成算术运算和逻辑运算
控制器
组成：程序计数器 PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、堆栈指针SP、数据指针 DPTR、 定时控制逻辑和振荡器 OSC等电路。
功能：CPU根据PC中的地址将欲执行指令的指令码从存储器中取出，存放在
IR中，ID对
IR中的指令码进行译码，定时控制逻辑在
生执行本条指令所需的全部信号。
OSC配合下对ID译码后的信号进行分时，以产
2.2存储器
MCS-51的存储器可分为程序存储器和数据存储器
（1）程序存储器
一般将只读存储器（ROM ）用做程序存储器。可寻址空间为 数据和表格等信息。 MCS-51单片机按程序存储器可分为内部无
，又有片内和片外之分。
64KB，用于存放用户程序、 ROM型（如8031）和内部
有ROM型（如8051 ）两种，EA连接时 引脚有区别。程序存储器结构如图所示：
FFH 粘殊功陡 寄仆器1冬 (SIR) 时字P d址 办叩瞪刁址 7FH 只繼宁节孑駅 3OI i 2IH 201 r 位寻址区 00U—71 11 金邸可伦j址 火山个字节 1苗付 OFFFH
内部
01■卜 PH
1外部1
I l-l I 3区 KO 1厂也町件 程序
程序
1区 (KX)OH □000} 1 .LA 0J
OOH □展 （2）数据存储器 一
般将随机存储器（ RAM ）用做数据存储器。可寻址空间为 64KB 。 MCS-51数据存储器
可分为片内和片外两部分。片外 RAM :最大范围：0000H?FFFFH , 64KB ;用指令MOVX 访问。片内 RAM :最大范围：00H?FFH , 256B ;用指令 MOV访问。又分为两部分：低 128B （ 00?7FH ）为真正的 RAM区，高128B （ 80?FFH）为特殊功能寄存器（SFR）区。 如图所示。
2.3定时器/计数器（TL0, TH0, TL1 和TH1 ）
MCS-51单片机中有两个16位的定时器/计数器T0和T1 ,它们由4个8位寄存器（TL0, TH0, TL1和TH1 ）组成，2个16位定时器/计数器是完全独立的。可以单独对这 4个寄存器进行 寻址，但不能把 T0和T1当做16位寄存器来使用。
8051内部有两个16位可编程序的定时器/计数器，均为二进制加1计数器，分别命名为 T0 和T1。T0和T1均有定时器和计数器两种工作模式。在定时器模式下，
冲可以由单片机时钟脉冲经 寄存器TCON完成
T0和T1的计数脉
T0和T1的计数脉冲可以从
TMOD和定时器控制
12分频后提供。在计数器模式下，
P3.4和P3.5引脚上输入。对T0和T1的控制由定时器方式选择寄存器 2.4中断系统
中断：指CPU暂停原程序执行，转而为外部设备服务（执行中断服务程序） 返回到原程序执行的过程。
中断系统：指能够处理上述中断过程所需要的硬件电路。 中断源：指能产生中断请求信号的源泉。
，并在服务完后
8051可处理5个中断源（2个外部，3个内部）发出的中断请求，并可对其进行优先权处理。
外部中断的请求信号可以从 P3.2, P3.3 （即 INTO和 INT1 ）引脚上输入，有电平或
IE和中断优先级控制器IP等电路组成。
边沿两种触发方式；内部中断源有3个，2个定时器/计数器中断源和1个串行口中断源。8051 的中断系统主要由中断允许控制器
2.5MCS-51单片机外部引脚
8051单片机有40个引脚，分为端口线、电源线和控制线三类。
卩卩囂匚匸匚匚匚匚亡□ □ □ □ □ □ □
Vc(
PliO/AlX* PO, I/ADI
I 3 .4 5 6 7 8 9 L I 1 I I I I I I I 2 C 40OI234567 RST/VRD C
RXD P3.0 C
I XLVP3.1 匚 IN~]Q/P3.2 匚 TNT1/P3 J 匚 TO/P3 4 C T1/P3 5 C WX V3P6 匚 RD/P3 7 C XIAL2 C XTALI
亡 GND C
□ P2.O/A8
电源线 GND :接地引脚20。VCC :正电源引脚40。接+ 5V电源
2.6MCS-51单片机的工作方式：
MCS-51系列单片机的工作方式可分为 ：复位方式、程序执行方式、单片执行方式、掉电保 护方式、节电
工作方式和 EPROM编程/校验方式。 复位电路有两种：上电自动复位和上电
程序执行方式是单片机基本工作方式，可分为连续执行工作方式和单步执行工作方式。
节电工作方式是一种低功耗的工作方式，可分为空闲（等待）方式和掉电（停机）方式。是 针对CHMOS类芯片而设计的，HMOS型单片机不能工作在节电方式，但它有一种掉电保 护功能。
1. HMOS单片机的掉电保护
当VCC突然掉电时，单片机通过中断将必须保护的数据送入内部
VPD可以维持内部RAM中的数据不丢失。 2. CHMOS单片机的节电方式
CHMOS型单片机是一种低功耗器件，正常工作时电流为
掉电方式都是由电源控制寄存器
1.7?5mA，掉电方式为 5?50 A。因此，CHMOS型单片机特别适用于低功耗应用场合， 它的空闲方式和
PCON中相应的位来控制。
CPU进入空闲待机状态，中断系统、串行口、定时器 /
3?空闲工作方式：将 IDL位置为1 （用指令 MOV PCON, #01H ）,则进入空闲工作方式， 其内部控制电
路如右图所示。此时，
计数器，仍有时钟信号，仍继续工作。退出空闲状态有两种方法：一是中断退出，二是硬件 复位退出。
4.掉电工作方式：将PD置为1 （用指令MOV PCON, #02H），可使单片机进入掉电工作 方式。此时振荡
器停振，只有片内的
内的全部电路都将处于停止工作状态。退出掉电工作方式，只能采用硬件复位的方法。 欲使8051从掉电方式退出后继续执行掉电前的程序， 保存到片内RAM中，并在掉电方式退出后恢复
则必须在掉电前预先把 SFR中的内容
2.7单片机的时序
p p p p P 3736353433323130292827262524232221 P0.2/AD2
F*O 3/AD3 PO 4/AD4
PO 5/AD5
二I PU 6/AIXI
□ P0.7/AD7 □ VM> Zl ALE/PROG □ PSTN □ P2.7/A15 Zl P2
□ P2. 5/A 1 3 □ P2.4/A12
二I P2.3/A1 I
ol^-345 6 7KQ-o Zl P2 2/A1O Zl P2.1/AQ
/按键手动复位，如图所示。
RAM，备用电源
11?22mA，空闲状态时为
RAM和SFR中的数据保持不变，而包括中断系统在
SFR掉电前的内容。
单片机原理及应用期末考试必考知识点重点总结
