【文章內(nèi)容簡介】 領域 不同領域可選用不同品種、不同檔次的微機。 ?一般的工業(yè)控制設備、數(shù)控機床、交通與能源管理等可使用 8位或 16位微機系統(tǒng)； ?控制系統(tǒng)與被控對象分離時，可使用單板機、微機系統(tǒng)； ?微機裝在產(chǎn)品內(nèi)時 (如家用電器、計算器等 )可采用4位或 8位單片機。 ?復雜實時控制及過程控制 (如智能機器人、導航系統(tǒng)等 ),主要使用 16位與 32位微機。 總之， 4位機常用于較簡單、規(guī)模較小的系統(tǒng)(或產(chǎn)品 )， 16位與 32位機及 64位機主要用于較復雜的大系統(tǒng)， 8位機則用于中等規(guī)模的系統(tǒng) 。 2. 選用要點 第八節(jié) 單片機的結(jié)構特點及其最小應用系統(tǒng) 一、單片機概述 單片微機是 單片微型計算機 SCMC（ Single Chip Micro Computer）的譯名簡稱，常簡稱為 單片機 。由于主要面向控制，也叫 微控制器 （ MicroController Unit— MCU），嵌入到專用系統(tǒng)中就叫 嵌入式微控制器 （ Embedded Microcontroller）它包括中央處理器 CPU、隨機存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、中斷系統(tǒng)、定時器 /計數(shù)器、串行口和并行 I/O等等。 除了工業(yè)控制領域，單片微機在家用電器、電子玩具、通信、高級音響、圖形處理、語言設備、機器人、計算機等各個領域迅速發(fā)展。目前單片微機的世界年產(chǎn)量已達 100億片，而在中國大陸地區(qū)單片微機的年應用量已達 6億片左右。由此可見單片微機的廣泛用途和發(fā)展前景！ 1970年微型計算機研制成功之后，隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展又出現(xiàn)了單片微機。 ? MCS51系列單片機： 8051單片微機是美國 INTEL公司在 1980年 推出的 MCS51系列單片微機的第一個成員， MCS是 INTEL公司的注冊商標。凡 INTEL公司生產(chǎn)的以 8051為核心單元的其它派生單片微機都可稱為 MCS51系列單片機（ 8位機），有時簡稱為 51系列 。 INTEL公司將 MCS51的核心技術授權給了很多其它公司，所以有很多公司在做以 8051為核心的單片機，當然，功能或多或少有些改變，以滿足不同的需求。 Intel公司的 MCS51單片微機，和以 8051為核心單元的世界許多公司生產(chǎn)的單片微機，比如PHILIPS(飛利浦公司 ) 的 83C552及 51LPC系列等、SIEMENS(西門子公司 ) 的 SAB80512等、 AMD(先進微器件公司 ) 的 8053等、 ATMEL（愛特梅爾公司）的 89C51等 統(tǒng)稱為 80C51系列單片微機 。 二、 MCS51系列單片機的結(jié)構特點 MCS51系列單片機包括 805l、 8751和 8031三種產(chǎn)品 ， 其硬件設計簡單靈活 。 8051片內(nèi)有 4KB的 ROM。 用戶將已開發(fā)好的程序交給芯片制造廠商 ， 在制造芯片時用 掩膜工序 將用戶程序?qū)懭?ROM。顯然用戶本身是無法將自己的程序?qū)懭?8051芯片的 。 程序一經(jīng)寫入片內(nèi) ROM， 用戶也無法改變程序 。 所以 8051用在批量較大 (1000片以上 )時 ， 經(jīng)濟上才合算 。 8751片內(nèi)有 4KB的 EPROM。 用戶可以用 高壓脈沖 將用戶程序?qū)懭肫瑑?nèi) EPROM。 所以當用戶的程序不長時使用這種芯片可簡化電路 ， 也可以作為開發(fā)系統(tǒng)片內(nèi) 8051ROM單片機的代用芯片 。 由于 EPROM可通過照射紫外光線抹去原有程序進行改寫 ， 所以這類芯片也可用于程序的開發(fā)工作 。 8031芯片內(nèi)無 ROM或 EPROM， 使用時必須配置外部的程序存儲器 EPROM。 如不使用 805l或 8751芯片片內(nèi)的 ROM或 EPROM即可將其作為 8031芯片使用 。 這三種引腳相容的產(chǎn)品 均可尋址 64KB的外部程序存儲器和 64KB的外部數(shù)據(jù)存儲器 。 ?數(shù)據(jù)存儲器 —— RAM（ Random Access Memory） ?程序存儲器 —— ROM（ Read Only Memory） ?閃速存儲器 —— Flash Memory ?EPROM—— Erazible Programmable ROM ?EEPROM/E2PROM—— Electrical Erasable Programmable ROM (如 winbond公司 W27C系列 ) ?靜態(tài)存儲器 SRAM—— Static RAM(6管 ) 動態(tài)存儲器 DRAM—— Dynamic RAM(4,3,1管 ) ?按字節(jié)尋址：每個字節(jié) (8個位 )占一個地址 ?按位尋址：有的存儲器每一個位就有一個地址 單片機的存儲器 紫外線擦除，如 2716(2Kx8 位 )、 2732(4Kx8位 )、 2764(8Kx8 位 )、 27128(16Kx8位 )、 27256(32Kx8 位 )、 27512(64Kx8位 )等 MCS51單片機基本特性 ? 8 位的 CPU， 片內(nèi)有振蕩器和時鐘電路 ,工作頻率為 1～ 12MHz ? 片內(nèi)有 128/256字節(jié) RAM ? 片內(nèi)有 0K/4K/8K字節(jié) 程序存儲器 ROM ? 可尋址片外 64K字節(jié) 數(shù)據(jù)存儲器 RAM ? 可尋址片外 64K字節(jié) 程序存儲器 ROM ? 片內(nèi) 21/26個 特殊功能寄存器 （ SFR） ? 4個 8位 的并行 I/O口 （ PIO） ? 1個 全雙工串行口 （ SIO/UART） ? 2/3個 16位 定時器 /計數(shù)器 （ TIMER/COUNTER） ? 可處理 5/6個中斷源 ， 兩級中斷優(yōu)先級 ? 內(nèi)置 1個布爾處理器和 1個布爾累加器 （ Cy） ? MCS51指令集含 111條指令 (254個代碼 ) MCS51內(nèi)部結(jié)構圖 MCS51系列單片機的引腳及功能 三． MCS51系列單片機最小應用系統(tǒng)及其擴展 1． 8051/8751最小應用系統(tǒng) ? 8051/8751是片內(nèi)有 ROM/EPROM的單片機 ， 因此 ，用這種芯片構成的最小應用系統(tǒng)結(jié)構簡單 ， 工作可靠 。 2． 8031最小應用系統(tǒng) ? 8031 是 片 內(nèi) 無程序存儲器的單片機芯片 ， 因此 ，其最小應用系統(tǒng)應在 片 外 擴 展EPROM。 右圖為用 8031 外接程序存儲器構成的最小系統(tǒng) 。 四、 MCS51系列單片機存儲空間與存儲器擴展 五、 MCS51系列單片機 I/O擴展 六、實現(xiàn)片選（譯碼）方法 ? 以上內(nèi)容請同學們復習所學過的 《 單片微機原理 》 相關章節(jié)。 第九節(jié) 數(shù)字顯示器及鍵盤的接口電路 一 、 數(shù)字顯示器的結(jié)構及其工作原理 單片機應用系統(tǒng)中 ， 常使用 LED(發(fā)光二極管 ，Light Emitting Diode )、 CRT（ 陰極射線管 Cathode Ray Tube ） 顯示器和 LCD( 液晶顯示器 ， Liquid Crystal Display )等作為顯示器件 。 其中 LED和 LCD成本低 、 配置靈活 、 與單片機接口方便 ， 應用廣泛 。 LED顯示器 LED是由若干個發(fā)光二極管組成的 。 當發(fā)光二極管導通時 ， 相應的一個點或一個筆劃發(fā)亮 。 控制不同組合的二極管導通 ， 就能顯示出各種字符 。 這種 筆劃式的七段顯示器 ，能顯示的字符數(shù)量少 ， 但控制簡單 、 使用方便 。 發(fā)光二極管的陽極連在一起的稱為 共陽極 顯示器，陰極連在一起的稱為 共陰極 顯示器。 共陽極 共陰極 ?通常的七段 LED顯示塊中有八個發(fā)光二極管 ，故也稱之為 八段顯示塊 。 其中七個發(fā)光二極管構成 七筆字形 “ 8”。 一個發(fā)光二極管構成小數(shù)點 。 七段顯示塊與單片機接口非常容易 。只要 將一個 8位并行輸出口與顯示塊的發(fā)光二極管引腳相連 即可 。 8位并行輸出口輸出不同的字節(jié)數(shù)據(jù)即可獲得不同的數(shù)字或字符 。 ?通常將控制發(fā)光二極管的 8位字節(jié)數(shù)據(jù)稱為段選碼 。 共陽極與共陰極的段選碼互為補數(shù) ，二者之和為 FFH。 如： 3FH: 0 0 1 1 1 1 1 1 3 F 7FH： 0 1 1 1 1 1 1 1 7 F 七段 LED的段選碼 顯示器有 靜態(tài) 和 動態(tài) 兩種方法： （ 1） . 靜態(tài)顯示 就是當顯示器顯示某一個字符時，相應的發(fā)光二極管 恒定 地導通或截止。例如七段顯示器的 a、 b、c、 d、 e、 f導通， g截止，顯示 0。 這種顯示方式每一位都需要一個 8位輸出口控制， 三位顯示器的接口邏輯如下圖所示。 靜態(tài)顯示的特點： ? 每一位都需要一個 8位輸出口控制 ，用于顯示位數(shù)較少（僅一、二位）的場合； ? 較小的電流能得到較高的亮度，可以由 8255的輸出口 直接 驅(qū)動。 （ 2） . 動態(tài)顯示 動態(tài)顯示就是 一位一位地輪流點亮 各位顯示器 (掃描 )。 對于每一位顯示器來說，每隔一段時間點亮一次。顯示器的亮度既與導通電流有關，也和點亮時間與間隔時間的比例有關。調(diào) 整電流和時間參數(shù)，可實現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示 ；若顯示器的位數(shù)不大于 8位， 則控制顯示器公共極電位只需一個 8位并行口 (稱為 掃描口 或 位選口 )。 控制各位顯示器所顯示的字形也需一個共用的 8位口 (稱為段數(shù)據(jù)口 )。 用于顯示位數(shù)稍多的場合，需編寫掃描程序。 8位共陰極顯示器和 8155的接口邏輯如下圖所示： 動態(tài)掃描程序流程圖 2． LCD顯示器 ? 液晶顯示器（ LCD）是一種 功耗極低 的顯示器件，它廣泛應用于便攜式電子產(chǎn)品中，它不僅省電，而且能夠顯示大量的信息，如文字、曲線、圖形等，其顯示界面較之數(shù)碼管有了質(zhì)的提高。近年來，液晶顯示技術發(fā)展很快， LCD顯示器已經(jīng)成為僅次于顯像管的第二大顯示產(chǎn)業(yè)。 LCD顯示器由于類型、用途不同，其性能、結(jié)構不可能完全相同，但其基本形態(tài)和結(jié)構卻是大同小異。 實驗一：八段數(shù)碼管顯示 一、實驗要求 ? 利用實驗儀提供的顯示電路，動態(tài)顯示一行數(shù)據(jù) . 二、實驗目的 ? 了解數(shù)碼管動態(tài)顯示的原理。 三、實驗設備與環(huán)境 ? 1．偉福單片機實驗儀 ? 2．配套 PC機及開發(fā)系統(tǒng) Lab2022仿真軟件 四、實驗線路及連線 位選通信號 (0x002H) 段碼輸出 (0x004H) 地址總線 ? 實驗儀提供了 6位 8段碼 LED顯示電路 ， 只要按地址輸出相應數(shù)據(jù) ， 就可實現(xiàn)對顯示器的控制 。顯示共有 6位 ， 用動態(tài)方式顯示 。 8位段碼 、 6位位碼是由兩片 74LS374輸出 。 位碼經(jīng) MC1413或UL