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常用单片机及其性能

2016-11-10 10:14:58 | 人围观 | 评论:

    MCS-51单片机的典型芯片是8031、8051、8751。8051内部有4 KB ROM,8751内部有4KB EPROM,8031内部无ROM;除此之外,三者的内部结构及引脚完全相同。因此,以8051为例,说明本系列单片机的内部组成及信号引脚。


     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。CPU由算术逻辑运算部件(ALU)、寄存器、程序计数器、控制器、内部总线等组成。它采用大规模集成电路(LSI)和超大规模集成电路(VLSI)制作,具有体积小、功能强等特点。
     2) 内部数据存储器(内部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。因此通常所说的内部数据存储器就是指前128单元,简称内部RAM。
     3) 内部程序存储器(内部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,简称内 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。
     6) 串行口
     MCS-51单片机有一个全双工的串行口,以实现单片机和其它设备之间的串行数据传送。该串行口功能较强,既可作为全双工异步通信收发器使用,也可作为同步移位器使用。
     7) 中断控制系统
     MCS-51单片机的中断功能较强,以满足控制应用的需要。8051共有5个中断源,即外中断两个,定时/计数中断两个,串行中断一个。全部中断分为高级和低级共两个优先级别。
     8) 时钟电路
     MCS-51芯片的内部有时钟电路,但石英晶体和微调电容需外接。时钟电路为单片机产生时钟  脉冲序列。系统允许的晶振频率一般为6 MHz和12 MHz。
     从上述内容可以看出,MCS-51虽然是一个单片机芯片,但作为计算机应该具有的基本部件它  都包括,因此,实际上它已是一个简单的微型计算机系统了。
     下面介绍 MCS-51的信号引脚
     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。
     1) 信号引脚介绍
     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。


图2 40引脚双列直插式集成电路芯片,引脚排列
     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的读操作是从内部程序存储器开始,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。当使用芯片内部时钟时,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。
     2) 信号引脚的第二功能
      由于工艺及标准化等原因,芯片的引脚数目是有限制的。例如,MCS-51系列把芯片引脚数目限定为40条,但单片机为实现其功能所需要的信号数目却远远超过此数,因此就出现了需要与可能的矛盾。如何解决这个矛盾?“兼职”是惟一可行的办法,即给一些信号引脚赋以双重功能。如果把前述的信号定义为引脚第一功能的话,则根据需要再定义的信号就是它的第二功能。如P0口既可以作为通用的I/O口进行数据的输入/输出,也可以作为单片机系统的地址/数据线使用,为此在P0口的电路中有一个多路转接电路。





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