【正文】 特殊的存儲(chǔ)區(qū)。（2）在物理和邏輯上的地址空間存儲(chǔ)器上設(shè)有４個(gè)存儲(chǔ)器空間：片內(nèi)程序存儲(chǔ)器、片外程序存儲(chǔ)器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。CPU 根據(jù)程序計(jì)數(shù)器 PC 中的地址將欲執(zhí)行指令的指令碼從存儲(chǔ)器中取出，存放在 IR中，ID 對(duì) IR 中的指令碼進(jìn)行譯碼，定時(shí)控制邏輯在 OSC 配合下對(duì) ID 譯碼后的信號(hào)進(jìn)行分時(shí)，產(chǎn)生執(zhí)行本條指令所需的全部信號(hào)，完成本條指令的執(zhí)行。程序：一系列指令的有序集合稱為程序。（4）RST/V PD：復(fù)位／備用電源線，可以使８０５１處于復(fù)位工作狀態(tài)。（3） PSN：片外ＲＯＭ選通線，在執(zhí)行訪問(wèn)片外ＲＯＭ的指令ＭＯＶＣ時(shí)，8051 自動(dòng)在上產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，用于為片外ＲＯＭ芯片的選通。（2） EA/Vpp：允許訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器／編程電源線，可以控制 8051 使用片內(nèi)ＲＯＭ還是使用片外ＲＯＭ。在不訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，8051 自動(dòng)在 ALE/ P上輸出頻率為 fosc/6 的脈沖序列。 解：控制線一共有 6 條：（1）ALE/ PROG：地址鎖存允許 /編程線，配合 P0 口引腳的第二功能使用。在無(wú)片外擴(kuò)展的存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，這 4 個(gè)端口的每一位都可以作為雙向通用 I/O 端口使用。每個(gè)端口都包括一個(gè)鎖存器（即專用寄存器 P0～P3） 、一個(gè)輸入驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器?？煞譃榇泻筒⑿?I/O 接口。其中，IE 用于控制 5 個(gè)中斷源中哪些中斷請(qǐng)求被允許向 CPU 提出，哪些中斷源的中斷請(qǐng)求被禁止；IP 用于控制 5 個(gè)中斷源的中斷請(qǐng)求的優(yōu)先權(quán)級(jí)別?？蓪?shí)現(xiàn)對(duì) 5 個(gè)中斷源的管理?？捎糜诙〞r(shí)和對(duì)外部輸入脈沖的計(jì)數(shù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。 CPU 根據(jù) PC 中的地址將欲執(zhí)行指令的指令碼從存儲(chǔ)器中取出，存放在 IR 中，ID 對(duì) IR 中的指令碼進(jìn)行譯碼，定時(shí)控制邏輯在 OSC 配合下對(duì) ID 譯碼后的信號(hào)進(jìn)行分時(shí)，以產(chǎn)生執(zhí)行本條指令所需的全部信號(hào)。運(yùn)算器可以完成算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，其操作順序在控制器控制下進(jìn)行。 解：MCS51 單片機(jī)在片內(nèi)集成了中央處理器（CPU ） 、程序存儲(chǔ)器（ROM） 、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM） 、定 時(shí) 器 /計(jì) 數(shù) 器 、 并 行 I/O 接 口 、 串 行 I/O 接 口 和 中 斷 系 統(tǒng) 等 幾 大 單 元 。端口有較強(qiáng)的負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng) LED。其特點(diǎn)是噪聲低，抗干擾能力強(qiáng)，比較適合于工控領(lǐng)域及惡劣的環(huán)境。CPU 采用 RISC 結(jié)構(gòu)，運(yùn)行速度快，價(jià)格低適于用量大、檔次低、價(jià)格敏感的產(chǎn)品。具有優(yōu)越的數(shù)據(jù)處理性能，采用 RISC 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 EM78 系列單片機(jī)采用高速 CMOS 工藝制造，低功耗設(shè)計(jì)為低功耗產(chǎn)品，價(jià)格較低。是一種特低功耗的 Flash 微控制器。第 1 章 解：MCS51 為主流產(chǎn)品。許多半導(dǎo)體廠家、電器公司以 MCS51 系列中的 8051 為基核，推出了許多兼容性的 CHMOS 單片機(jī)80C51 系列。主要用于三表及超低功耗場(chǎng)合。其特點(diǎn)是運(yùn)行速度快，低價(jià)位，適用于量大、檔次低、價(jià)格敏感的產(chǎn)品。Microship 單片機(jī)是市場(chǎng)份額增長(zhǎng)較快的單片機(jī)。品種全、選擇余地大、新產(chǎn)品多。MCS51 為主流產(chǎn)品。單片機(jī)從體系結(jié)構(gòu)到指令系統(tǒng)都是按照嵌入式應(yīng)用特點(diǎn)專門(mén)設(shè)計(jì)的，能最好的滿足對(duì)控制對(duì)象、應(yīng)用系統(tǒng)的嵌入、現(xiàn)場(chǎng)的可靠運(yùn)行以及非凡的控制品質(zhì)要求。代表產(chǎn)品有Motorola 公司的 M68300 系列和 Hitachi（日立）公司的 SH 系列、ARM 等。然而，由于 16 位單片機(jī)價(jià)格比較貴，銷售量不大，大量應(yīng)用領(lǐng)域需要的是高性能、大容量和多功能的新型 8 位單片機(jī)。16位機(jī)的工藝先進(jìn)，集成度高，內(nèi)部功能強(qiáng)，運(yùn)算速度快，而且允許用戶采用面向工業(yè)控制的專用語(yǔ)言，其特點(diǎn)是，片內(nèi)包括了 16 位的 CPU，8KB 的 ROM，232B 的 RAM，具有串/并行接口，4 個(gè) 16 位的定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器，有 8 個(gè)中斷源，具有看門(mén)狗（Watchdog） ，總線控制部件，增加了 D/A 和 A/D 轉(zhuǎn)換電路，片外尋址范圍可達(dá) 64KB。代表產(chǎn)品有 Intel 公司的 MCS51 系列，Motorola 公司的 MC6805 系列，TI 公司的 TMS7000系列，Zilog 公司的 Z8 系列等。其特點(diǎn)是，片內(nèi)包括了 8 位的 CPU，4KB 或 8KB 的 ROM，128B 或 256B 的 RAM，具有串/并行接口，2 個(gè)或 3個(gè) 16 位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，有 5～7 個(gè)中斷源。其存儲(chǔ)容量和尋址范圍增大，而且中斷源、并行 I/O 口和定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器個(gè)數(shù)都有了不同程度的增加，并且集成有全雙工串行通信接口。片外尋址范圍為 4KB，芯片引腳為 40 個(gè)。典型的產(chǎn)品有 Intel公司的 MCS48 系列。其特點(diǎn)是：片內(nèi)只包括了 8 位 CPU，64B 的RAM 和兩個(gè)并行口，需要外加一塊 3851 芯片（內(nèi)部具有 1KB 的 ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和兩個(gè)并行口）才能組成一臺(tái)完整的單片機(jī)。 解：（1）第一階段（1974—1976 年）：制造工藝落后，集成度低，而且采用了雙片形式。W78 系列與標(biāo)準(zhǔn)的 8051 兼容，W77 系列為增強(qiáng)型 51 系列，對(duì) 8051 的時(shí)序作了改進(jìn)，在同樣時(shí)鐘頻率下，速度提高 倍。COP8 單片機(jī)片內(nèi)集成了 16 位 A/D，內(nèi)部使用了抗電磁干擾 EMI（Electro Magic Interference）電路，在看門(mén)狗電路及單片機(jī)的喚醒方式上都有獨(dú)到之處。Z8 單片機(jī)是 Zilog 公司的主要產(chǎn)品，采用多累加器結(jié)構(gòu)，有較強(qiáng)的中斷處理能力。Epson 單片機(jī)主要為日本愛(ài)普生科技公司生產(chǎn)的 LCD 配套。Scenix 單片機(jī)除傳統(tǒng)的 I/O 功能模塊如并行I/O、UART、SPI 、I 2C、A/D 、PWM、PLL 、DTMF 等，增加了新的 I/O 模塊（如USB、CAN、J 1850、 虛 擬 I/O 等 ） 。端口有較強(qiáng)的負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動(dòng) LED。其特點(diǎn)是噪聲低，抗干擾能力強(qiáng)，比較適合于工控領(lǐng)域及惡劣的環(huán)境。CPU 采用 RISC 結(jié)構(gòu)，運(yùn)行速度快，價(jià)格低適于用量大、檔次低、價(jià)格敏感的產(chǎn)品。Microship 單片機(jī)是市場(chǎng)份額增長(zhǎng)較快的單片機(jī)。具有三個(gè)中斷源、ROPTION 功能、I/O 喚醒功能、多功能 I/O 口等。主要用于三表及超低功耗場(chǎng)合。 MSP430 的功能較強(qiáng)。單片機(jī)的主要特點(diǎn)有：（1）可靠性高（2）便于擴(kuò)展（3）控制功能強(qiáng)（4）低電壓、低功耗（5）片內(nèi)存儲(chǔ)容量較小，除此之外，單片機(jī)還具有集成度高、體積小、性價(jià)比高、應(yīng)用廣泛、易于產(chǎn)品化等特點(diǎn) 解：當(dāng)前單片機(jī)的主要產(chǎn)品有：Intel 的 8051 系列、Motorola 的 M68HC 系列、Philips（飛利浦）的 80C51 系列、臺(tái)灣義隆公司（ EMC）EM78 系列單片機(jī)、美國(guó) Microchip 公司的PIC 單片機(jī)系列、 Atmel 公司的 AT90 系列單片機(jī) Ubi 公司的 Scenix 單片機(jī)、日本愛(ài)普生科技公司的 Epson 單片機(jī)、Zilog 公司的 Z86 系列、美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司 NSCOP8 單片機(jī)、臺(tái)灣 Winbond（華邦）的 W78 系列等?！秵纹瑱C(jī)原理及應(yīng)用》思考題與習(xí)題參考答案緒論 解：?jiǎn)纹⑿陀?jì)算機(jī)（SingleChip Microputer） ，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。就是將微處理器（CPU） 、存儲(chǔ)器（存放程序或數(shù)據(jù)的 ROM 和 RAM） 、總線、定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器、輸入/ 輸出接口（I/O 口）和其他多種功能器件集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)。MCS51 為主流產(chǎn)品。是一種特低功耗的 Flash 微控制器。 EM78 系列單片機(jī)采用高速 CMOS 工藝制造，低功耗設(shè)計(jì)為低功耗產(chǎn)品，價(jià)格較低。具有優(yōu)越的數(shù)據(jù)處理性能，采用 RISC 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。它的主要產(chǎn)品是 PIC 系列 8 位單片機(jī)。 Motorola 是世界上最大的單片機(jī)生產(chǎn)廠家之一，品種全、選擇余地大、新產(chǎn)品多。 AVR 是增強(qiáng) RISC 內(nèi)載 Flash 的單片機(jī)，單片機(jī)內(nèi)部 32 個(gè)寄存器全部與 ALU 直接連接，突破瓶頸限制，每 1MHz 可實(shí)現(xiàn) 1MIPS 的處理能力，為高速、低功耗產(chǎn)品。支持 ISP、IAP，I/O 口驅(qū)動(dòng)能力較強(qiáng)。 其特點(diǎn)是雙時(shí)鐘設(shè)置，指令運(yùn)行速度較快，具有虛擬外設(shè)功能，柔性化 I/O 端口，所有的 I/O 端口都可單獨(dú)編程設(shè)定。其單片機(jī)的特點(diǎn)是 LCD 驅(qū)動(dòng)部分性能較好，低電壓、低功耗。價(jià)格低。程序加密控制功能也比較好。Flash ROM 容量從 4KB 到 64KB，有 ISP 功能。典型的代表產(chǎn)品有 Fairchild 公司的 F8 系列。（2）第二階段（1977—1978 年）：在單片芯片內(nèi)集成 CPU、并行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、RAM 和 ROM 等功能部件，但性能低，品種少，應(yīng)用范圍也不是很廣。其特點(diǎn)是，片內(nèi)集成有 8 位的 CPU，1KB 或 2KB 的 ROM，64B 或128B 的 RAM，只有并行接口，無(wú)串行接口，有 1 個(gè) 8 位的定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器，中斷源有 2 個(gè)。（3）第三階段（1979—1982 年）： 8 位單片機(jī)成熟的階段。在指令系統(tǒng)方面增設(shè)了乘除法、位操作和比較指令。片外尋址范圍可達(dá) 64KB，芯片引腳為 40 個(gè)。（4）第四階段（1983 年至今）： 16 位單片機(jī)和 8 位高性能單片機(jī)并行發(fā)展的時(shí)代。代表產(chǎn)品有 Intel 公司的 MCS96 系列，Motorola 公司的 MC68HC16 系列，TI 公司的 TMS9900 系列，NEC 公司的783系列和 NS 公司的 HPC16040 等。近年來(lái)出現(xiàn)的 32 位單片機(jī)，是單片機(jī)的頂級(jí)產(chǎn)品，具有較高的運(yùn)算速度。 解：面對(duì)工控領(lǐng)域?qū)ο螅度氲焦た貞?yīng)用系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計(jì)算機(jī)稱之為嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱嵌入式系統(tǒng)。 解：選擇原則：主要從指令結(jié)構(gòu)、運(yùn)行速度、程序存儲(chǔ)方式和功能等幾個(gè)方面選擇單片機(jī)。Motorola 是世界上最大的單片機(jī)廠商。其特點(diǎn)是噪聲低，抗干擾能力強(qiáng)，比較適合于工控領(lǐng)域及惡劣的環(huán)境。它的主要產(chǎn)品是 PIC 系列 8 位單片機(jī)。 美國(guó)德州儀器（TI）公司生產(chǎn)的 MSP430 系列單片機(jī)是一種特低功耗的 Flash 微控制器。 在嵌入式系統(tǒng)低端的單片機(jī)領(lǐng)域，Intel 公司的 MCS51 形成了既具有經(jīng)典性又不乏生命力的一個(gè)單片機(jī)系列。 此外，還有 Zilog、EM7Senix 、NEC、Epson、NS、三星、富士通、華邦、Philips、 ARM 等單片機(jī)。 MSP430 的功能較強(qiáng)。主要用于三表及超低功耗場(chǎng)合。具有三個(gè)中斷源、ROPTION 功能、I/O 喚醒功能、多功能 I/O 口等。PIC 系列 8 位單片機(jī)是 Microship 公司的產(chǎn)品。 Motorola 是世界上最大的單片機(jī)生產(chǎn)廠家之一，品種全、選擇余地大、新產(chǎn)品多。 AVR 是增強(qiáng) RISC 內(nèi)載 Flash 的單片機(jī)，單片機(jī)內(nèi)部 32 個(gè)寄存器全部與 ALU 直接連接，突破瓶頸限制，每 1MHz 可實(shí)現(xiàn) 1MIPS 的處理能力，為高速、低功耗產(chǎn)品。支持 ISP、IAP，I/O 口驅(qū)動(dòng)能力較強(qiáng)。CPU 是整個(gè)單片機(jī)的核心部件，由運(yùn)算器和控制器組成?？刂破魇怯沙绦蛴?jì)數(shù)器 PC（Program Counter） 、指令寄存器 IR（Instruction Register） 、指令譯碼器 ID（Instruction Decoder） 、定時(shí)控制邏輯和振蕩器 OSC 等電路組成。程序存儲(chǔ)器（ROM）用于存儲(chǔ)程序、常數(shù)、表格等。8051 內(nèi)部有兩個(gè) 16 位可編程序的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 T0 和 T1，均為二進(jìn)制加 1 計(jì)數(shù)器。8051 的中斷系統(tǒng)主要由中斷允許控制器 IE 和中斷優(yōu)先級(jí)控制器 IP 等電路組成。8051 的中斷系統(tǒng)主要由中斷允許控制器 IE 和中斷優(yōu)先級(jí)控制器 IP 等電路組成。I/O 接口是 MCS51 單片機(jī)對(duì)外部實(shí)現(xiàn)控制和信息交換的必經(jīng)之路，用于信息傳送過(guò)程中的速度匹配和增加它的負(fù)載能力。 解：80C51 單片機(jī)有 4 個(gè) I/O 端口，每個(gè)端口都是 8 位雙向口，共占 32 根引腳。通常把 4 個(gè)端口稱為 P0～P3。在具有片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，P2 口作為高 8 位地址線，P0 口分時(shí)作為低 8 位地址線和雙向數(shù)據(jù)總線。在訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，8051ＣＰＵ在 ～ 引腳上輸出片外存儲(chǔ)器低８位地址的同時(shí)在 ALE/上輸出一個(gè)高電位脈沖，用于把這個(gè)片外存儲(chǔ)器低８位地址鎖存到外部專用地址鎖存器，以便空出 ～ 引腳線去傳送隨后而來(lái)的片外存儲(chǔ)器讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。該脈沖序列可用作外部時(shí)鐘源或作為定時(shí)脈沖源使用。若 ＝０，則允許使用片內(nèi)ＲＯＭ；若 EA＝１則允許使用片外ＲＯＭ。其他情況下 PSEN線均為高電平封鎖狀態(tài)。： 指令：人為輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)識(shí)別并執(zhí)行一步步操作的命令的形式稱為指令。程序在計(jì)算機(jī)中是按序執(zhí)行的，CPU 通過(guò)程序計(jì)數(shù)器 PC 控制程序的執(zhí)行順序，一般情況下程序是按序執(zhí)行的，當(dāng)執(zhí)行轉(zhuǎn)移、調(diào)用、返回等指令時(shí)，程序轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的目的地址處執(zhí)行。 解：（1）８０Ｃ５１在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)８０Ｃ５１采用將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器截然分開(kāi)，分別尋址的結(jié)構(gòu)，稱為 Harvard結(jié)構(gòu)。在邏輯上有３個(gè)存儲(chǔ)器地址空間：片內(nèi)、片外統(tǒng)一的６４ＫＢ程序存儲(chǔ)器地址空間，片內(nèi)２５６Ｂ數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間，片外６４ＫＢ的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間。主要功能是暫時(shí)存放數(shù)據(jù)和地址，通常用來(lái)保護(hù)斷點(diǎn)和現(xiàn)場(chǎng)。堆棧指針