• 三、单片机的应用
• 单片机的出现是近代计算机技术发展史上的一个重要里程 碑，单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系 统和嵌入式计算机系统两大分支。与巨大体积和高成本的 通用计算机相比，单片机的单芯片的微小体积和极低的成 本，使其可广泛地嵌入到如玩具、家用电器、机器人、仪 器仪表、汽车电子系统、工业控制单元、办公自动化设备、 金融电子系统、舰船、个人信息终端及通信产品中，成为 现代电子系统中最重要的智能化工具。
• 可以看出，这一代单片机主要的技术特征 是为单片机配置了完善的外部并行总线 （地址总线AB、数据总线DB、控制总线 CB）和具有多机识别功能的串行通信接口 （UART），规范了功能单元的特殊功能寄 存器（SFR）控制模式及适应控制器特点 的布尔处理系统和指令系统，为发展具有
良好兼容性的新一代单片机奠定了良好的 基础。80C51为第三代单片机。
• 二、单片机的发展趋势
• 在短短的近三十年间，单片机经历了四次更新换代，其发 展速度大约每二至三年要更新一代，集成度增加一倍、功 能翻一番。目前按内部数据通道的宽度来说，单片机已从 最初的4位发展到32位。纵观近三十年的发展，单片机正 朝多功能、多选择、高速度、低功耗、低价格、扩大存储 容量和加强I/O功能及结构兼容方向发展。
第二节 80C51单片机的硬件结构
• 一、80C51单片机的硬件结构特点 • 80C51系列单片机采用了CMOS技术制造，较之NCS-51系列单片机，
集成度高、速度快、功耗低。其基本硬件结构如图8-1所示，硬件结构 具有如下特点：
图8-1 80C51单 片机的基 本组成结
构
• 1、内部程序存储器（ROM）和内部数据存 储器（RAM）容量
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第八章 单片机原理及控制
• 第一节 单片微型计算机概述 • 第二节 80C51单片机的硬件结构
第一节 单片微型计算机概述
• 一、单片机
• 单片微型计算机简称单片机，它是把组成微型计算机的各 功能部件即中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、I/O 接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等部分制作 在一块集成芯片中，构成一个完整的计算机。
• 3、输入/输出（I/O）口
• 80C51单片机内的I/O口的数量和种类较多且齐全， 尤其是它有一个全双工的串行口。该串口是利用 两根据I/O口线构成的，有四种工作方式，可通过 编程选定，80C51共有32根据口线。
• 4、定时/计数器与寄存器区
• 80C51系列单片机有2个16位定时/计数器，通 过编程可以实现四种工作方式，80C52则有3个16 位定时/计数器。80C51在内部RAM中开设了4个 通用工作寄存器区，共32个通用寄存器，以适应 多种中断或子程序嵌套的要求。
• ③增加了定时器/计数器的个数并扩展了长度；定时器/计 数器由一个变为两个（8052为三个），计数长度由8位增 为16位，肯有4种工作方式，系统：设置有2级中断优先级，可接收5个中 断源的中断请求，中断优先级别可由用户定义。这样，就 使MCS-51单片机很适合用于数据采集与处理，智能仪器 仪表和工业过程控制中。
• 在所有单片机类型中，MCS-51系列单片机和80C51系列 单片机的硬件结构简单明了、特殊功能寄存器功能规范并 且软件指令系统易于掌握，是一种便于学习、理解和掌握 的单片机。该系列单片机在国内介绍较多、资料比较齐全， 其本身性能价格比较高，供货渠道较多，所以本书以 80C51系列为例介绍单片机知识。
• 80C51/87C51/80C52单片机的内部ROM和 内部RAM的容量如表8-1所示：
• 2、外部和谐存储器和外部数据存储器寻址 空间
• 80C51可对64KB的外部数据存储器寻址肯 不受该系列中各种芯片型号的影响，而对 于程序存储器是内外总窨为64KB，所以 80C51外部程序存储器最大寻址范围为 64KB。
• MCS-51系列8位高档单片机是在总结MCS-48系列单片机 的基础上，于20世纪80年代初推出的新产品。其主要的技 术特征是：
• ①扩大了片内存储容量、外部寻址空间：程序存储器和片 外数据存储器的寻址都啬到64KB。
• ②增强了并行口、增设了全双工串行口I/O；4个位并行I/O 接口，可用于地址和数据的传送，也可以与8243、8155、 8255等连接进行外部I/O接口的扩展；1个全双工串行I/O 通信接口，可用于数据的串行接收和发送，为构成串行通 信网络提供了方便。
• 单片机作为最典型的嵌入式系统，它的成功应用推动了嵌 入式系统的发展。近年来，除了各种类型的工控机，各种 以通用微处理器构成的计算机主板模块、以通用微处理为 核心的、片内扩展一些外围功能电路单元构成的嵌入式微 处理器甚至单片形态的PC机等，都实现了嵌入式应用， 成为嵌入式系统的庞大家族。
• 单片机是现代计算机、电子技术的新兴领域，无论是单片 机本身还是单片应用系统设计方法都会随时代的变化而不 断的发生变化。
• ⑤具备较强的指令寻址和运算等功能：有111条指令，可 分为4大类，使用了7种寻址方式。这些指令44%为单字节 指令，41%为双字节指令，15%为三字节指令。若用 12MHZ晶振，50%的指令可在职µs内执行完毕，40%的 指令可在2µs内执行完毕。⑥增设了颇具特色的布尔处理 机：在指令系统中设置有位操作指令，可用于位寻址空间， 这些位操作指令与位寻址空间一起构成布尔处理机，布尔 处理机对于实时逻辑控制处理具有突出的优点。
表8-1 80C51单片机的存储器容量
• 5、中断与堆栈 • 80C51有6个中断源，分为4个优先级，每个中断源的优先
级是编程的。它的堆栈也是可编程的，堆栈深度可达128 字节。
• 6、指令系统 • 80C51系统单片机完全继承了MCS-51的指令系统，共有
111条指令，按其功能可分为五大数：数据传送类指令、 算术运算类指令、逻辑运算类指令、控制转移类指令、布 尔操作。