单片机原理与应用-第二版初稿-MOOC-戴胜华等-精品文档资料整理.docx

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1、单片机原理与应用（第二版，初稿） 中国大学 MOOC 专用戴胜华等编著北京交通大学2017.4118第 1 章 单片机概述81.1 单片机的历史及发展概况81.2 单片机的发展趋势81.2.1 CPU 的改进91.2.2 存储器的发展91.2.3 片内 I/O 的改进91.2.4 集成更多的外围电路91.2.5 引脚的多功能101.2.6 低功耗101.2.7 专用型单机发展加快101.3 单片机的应用101.3.1 单片机在各类仪器仪表中的应用101.3.2 单片机在工业测控中的应用101.3.3 单片机在计算机网络与通信技术中的应用111.3.4 单片机在日常生活及家电中的应用111.4

2、8 位单片的主要生产厂家和机型111.4.1 单片机主要厂商111.4.2 单片机主要产品12第 2 章 MCS-51 单片机的结构与原理142.1 MCS-51 单片机的硬件功能152.2 MCS-51 硬件系统结构182.2.1 运算部件182.2.2 控制部件192.3 存储器结构192.3.1 程序存储器212.3.2 数据存储器232.4 I/O 端口312.4.1 P0 口322.4.2 P1 口322.4.3 P2 口322.4.4 P3 口322.4.5 I/O 的接口要求与负载能力332.4.6 I/O 口的读一修改写特性332.5 复位电路342.5.1 复位时片内各寄存器

3、的状态342.5.2 复位电路352.6 CPU 时序352.6.1 时钟电路352.6.2 时序362.7 CPU 引脚功能382.7.1 MCS-51 单片机引脚功能412.8 单片机的工作方式422.8.1 复位方式432.8.2 程序执行方式432.8.3 CHMOS 型单片机低功耗工作方式432.8.4 编程和校验方式44习题44第 3 章 MCS-51 系列单片机指令系统463.1 MCS-51 系列单片机指令系统简介463.1.1 汇编指令463.1.2 指令代码的格式473.1.3 指令中的常用符号473.2 寻址方式473.2.1 寄存器寻址方式483.2.2 寄存器间接寻址

4、483.2.3 立即寻址493.2.4 直接寻址493.2.5 基址寄存器+变址寄存器的间接寻址503.2.6 相对寻址503.2.7 位寻址513.3 指令系统513.3.1 数据传送指令513.3.2 算术运算指令573.3.3 逻辑运算指令623.3.4 控制转移指令663.3.5 位操作指令71习题72第 4 章 汇编语言及程序设计754.1 汇编语言及格式754.1.1 汇编语言的特点754.1.2 汇编语言的语句格式764.1.3 伪指令764.1.4 汇编语言程序的汇编784.2 汇编语言程序设计794.2.1 汇编语言程序设计的基本步骤794.2.2 程序的基本结构794.2.

5、3 简单程序设计804.2.4 分支程序设计814.2.5 循环程序设计844.2.6 子程序设计874.3 汇编语言程序设计举例904.3.1 查表程序904.3.2 数制转换程序924.3.3 算术运算程序924.3.4 数字滤波程序954.3.5 排序与检索程序964.3.6 布尔处理程序96习题97第 5 章 C51 语言995.1 C51 语言基础995.1.1 C51 语言概述995.1.2 C51 的数据类型及存储模式1005.1.3C51 变量1015.1.4 C51 中的头文件1035.1.5 C51 函数声明扩展1045.1.6 用C51 编写中断1045.2 C51 语言

6、程序设计1065.2.1 C51 顺序结构程序设计1065.2.2 C51 分支结构程序设计1065.2.3 C51 循环结构程序设计1075.2.4 C51 子函数调用1085.2.5 C51 程序设计举例108习题111第 6 章 定时器/计数器1136.1 定时器/计数器的结构1136.1.1 定时方法概述1136.1.2 定时器/计数器的结构1136.2 定时器/计数器的工作方式1166.2.1 工作方式 01166.2.2 工作方式 11176.2.3 工作方式 21176.2.4 工作方式 31186.3 定时器/计数器 T2 的特殊功能1186.3.1 T2 的特殊功能寄存器11

7、96.3.2 T2 的工作方式1206.4 定时器/计数器的编程和应用1226.4.1 定时器/计数器对输入信号的要求1226.4.2 定时器/计数器初值的求法1226.4.3 运行中读定时器/计数器1246.4.4 门控制位GATE 的功能和使用方法1246.4.5 定时器/计数器的应用125习题128第 7 章 串行通信接口1297.1 串行通信基础1297.1.1 基本通信方式1297.1.2 异步通信和同步通信1307.1.3 串行接口芯片1327.2 串行通信总线标准及其接口1337.3 SST89E58 的串行接口1337.3.1 串行口的结构1337.3.2 串行口的工作方式 0

8、1377.3.3 串行口的工作方式 11387.3.4 串行口的工作方式 21397.3.5 串行口的工作方式 31417.3.6 串行通信的波特率1417.3.7 自动地址识别1427.4 异步单工通信应用举例143习题150第 8 章 中断系统1518.1 中断的定义和作用1518.1.1 中断的作用1518.1.2中断源1528.1.3中断系统的功能1528.2 SST89E58 单片机中断系统1538.2.1 SST89E58 单片机的中断系统结构1538.2.2 中断管理1568.2.3 外部中断方式的选择1588.2.4 中断响应时间1598.2.5 中断请求的撤除1598.2.6

9、 SST89E58 中断系统的初始化1598.3 扩充外中断源1608.3.1 利用定时器扩充中断源1608.3.2 中断和查询相结合1618.3.3 用优先权编码器扩展外部中断源1628.3.4 采用 8259 扩展外部中断源1628.4 中断系统应用举例163习题165第 9 章单片机系统扩展设计1669.1 系统接口扩展方法概述1669.1.1 并行接口扩展设计基础1669.1.2 串行接口扩展设计基础1709.2 存储器扩展技术1789.2.1 存储器扩展概述1789.2.2 存储器的并行扩展1799.2.3 存储器的串行扩展1839.3 键盘接口技术1889.3.1 键盘的特点和常用

10、接口设计1899.3.2 独立式按键接口设计1909.4 显示器接口技术1929.4.1 LED 显示器接口设计1929.4.2 LCD 显示器接口设计1949.5 其它外设的扩展2019.5.1 温度传感器DS18B202019.5.2 红外传感器 1838204习题207第 10 章 JD51 单片机开发板简介及使用说明2081010.1 JD51 单片机开发板组成20810.2 JD51 单片机开发板资源20910.2.1 硬件资源说明20910.2.2 软件资源说明21310.2.3 接口扩展说明21310.3 JD51 单片机开发板使用说明21510.3.1 Keil C51 简介2

11、1510.3.2 应用程序的建立21610.3.3 应用程序的编译、连接21710.3.4 应用程序的下载21810.3.5 应用程序的调试22010.3.6 使用 keil 环境恢复MCU 的BSL 程序224第 11 章 JD51 基本课程设计22611.1 电子时钟22611.1.1 实验要求22611.1.2 实验原理22611.1.3 应用程序22611.2 电子音调发声器23011.2.1 实验目的23011.2.2 实验原理23011.2.3 应用程序23111.3 交通灯控制23411.3.1 实验目的23411.3.2 实验原理23411.3.3 应用程序23411.4 单片

12、机间串行通信23611.4.1 实验目的23611.4.2 实验原理23611.4.3 应用程序23711.5 单片机与PC 机的通信23911.5.1 实验目的23911.5.2 实验原理23911.5.3 应用程序23911.6 温度显示与报警24111.6.1 实验目的24111.6.2 实验原理24111.6.3 应用程序24111.7 红外接收与控制24711.7.1 实验目的24711.7.2 实验原理24711.7.3 应用程序24711.8 答辩倒计时25011.8.1 实验要求25011.8.2 实验原理25011.8.3 应用程序250第 1 章 单片机概述提要单片微型计算

13、机简称单片机或微控制器。它将中央处理单元 CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种 I/O，甚至 A/D、D/A 转换器件集成在一块大规模集成电路芯片上，这样一个芯片即为一台具有一定规模、功能的计算机。单片机种类已有几百种，从一位、四位、八位发展到十六位、三十二位，集成度越来越高， 功能越来越强，应用也越来越广。单片机可分为专用和通用两类，其中最常用的是 MCS-51 系列单片机，8051单片机是 MCS-51 系列单片机的基本型，SST89E58 单片机与 8051 单片机是兼容的。 单片微型计算机是微型计算机的一个重要分支，是一种非常活跃和颇具生命力的机种。单片微型计算机简称单片机，特别

14、适用于控制领域，故又称为微控制器（Microcontroller 或 MCU）。单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器 RAM、只读存储器ROM、多种 I/O 口和中断系统、定时器/计数器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。因此，单片机只需要有适当的软件和外部设备，便可组成为一个单片机控制系统。1.1 单片机的历史及发展概况单片机作为微型计算机的一个分支，它的产生与发展和微处理器的产生与发展大体同步，主要分为三个阶段。第一阶段（19741978）：初级单片机阶段。以 Intel 公司的 MCS-48 为代表，这

15、个系列的单片机在片内集成了 8 位 CPU、并行 I/O 口、8 位定时器/计数器、RAM 等，无串行 I/O 口，寻址范围不大于 4KB。第二阶段（19781982）：高性能单片机阶段。以 MCS-51 系列为代表，这个阶段的单片机均带有串行 I/O,具有多级中断处理系统，定时器/计数器为 16 位，片内 RAM 和ROM 容量相对增大，且寻址范围可达 64K。这类单片机的应用领域极其广泛，由于其优良的性价比，特别适合我国的国情，故在我国得到广泛的应用。第三阶段（19821990）：8 位单片机巩固、完善及 16 位单片机、32 位单片机推出阶段。以 MCS-96系列为代表，16 位单片机除

16、了CPU 为 16 位以外，片内 RAM 和ROM 的容量进一步增大，片内 RAM 增加为 232 字节，ROM 为 8K 字节，且片内带有高速输入/输出部件、多通道 10 位A/D 转换器，具有 8 级中断等。第四阶段（1990现在）单片机全面发展阶段。随着单片机在各个领域的全面发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的 8 位/16 位/32 位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机。1.2 单片机的发展趋势早期 MCS-51 典型时钟频率为 12MHz，目前与 MCS-51 单片机兼容的一些单片机的时钟频率达到40MHz 或更高的工作频率；现在已有更快的 32 位 400MHz

17、的单片机产品出现。SST89E58 的时钟频率为 11.0592MHz, 每个机器周期包含 12 个时钟周期，也可以选择每个机器周期包含 6 个时钟周期，使速度加倍。单片机的发展趋势将是向大容量、高性能化，外围电路内装化等方面发展。为满足不同的用户要求， 各公司竞相推出能满足不同需要的产品。1.2.1 CPU 的改进CPU 功能增强主要表现在运算速度和精度的提高方面。l 采用双 CPU 结构，以提高处理能力。l 增加数据总线宽度，单片机内部采用 16 位或 32 位数据总线，其数据处理能力明显优于一般 8 位单片机。l 采用流水线结构。指令以队列形式出现在 CPU 中，且具有很快的运算速度。1

18、.2.2 存储器的发展l 加大存储容量。新型单片机片内 ROM 一般可达 4KB 至 64KB，RAM 为 2K。有的单片机片内 ROM容量可达 256KB。SST89E58 单片机片内ROM 一般可达 8K 字节至 32K 字节，RAM 为 1K 字节。l 片内 EPROM 开始 E2PROM 或 FLASH 化。片内 EPROM 由于需要高压编程写入，紫外线擦除给用户带来不便。采用电改写的 E2PROM 后，不需紫外线擦除，只需重新写入。特别是能在+5V 下读写的 E2PROM，既有静态RAM 读写操作简便，又有在掉电时数据不会丢失的优点，片内E2PROM 的使用不仅会对单片机结构产生影响

19、，而且会大在简化应用系统结构。SST89E58 采用的是 Flash 化的E2PROM。l 程序保密化。一般 EPROM 中的程序很容易被复制。为防止复制，有的单片机设有对片内 ROM 中信息的读取保护，这就达到了程序保密的目的。SST89E58 设有不同类型的防盗锁：硬件锁和软件锁。1.2.3 片内 I/O 的改进一般单片机都有较多的并行口，以满足外围设备、芯片扩展的需要，并配有串行口，以满足多机通信功能的要求。l 增加并行口的驱动能力。这样可减少外部驱动芯片。有的单片机能直接输出大电流和高电压，以便能直接驱动LED 和VFD（荧光显示器）。l 增加 I/O 口的逻辑控制功能。大部分单片机的

20、 I/O 都能进行逻辑操作。SST89E58 单片机的位处理系统能够对 I/O 口进行位寻址及位操作，大大的加强了 I/O 口线控制的灵活性。l 配置了一些特殊的串行接口，如菲利浦公司开发的 I2C 总线（Inter-ICbus），该总线是用两条串行总线代替现行的 8 位并行数据总线，从而大大减少了单片机引线，降低了单片机的成本，为单片机的扩展及通信提供了方便。l 通信及网络功能加强。在某些单片机内部还含有局部网络控制模块，因此这类单片机十分容易构成网络。特别是在控制系统较为复杂时，构成一个控制网络十分有用。目前，将单片机系统和 Internet 连接起来已是一种趋势。1.2.4 集成更多的外

21、围电路随着集成度的不断提高，有可能把众多的外围功能器件集成在片内。这也是单片机发展的重要趋势。除了一般必须具有的ROM、RAM、定时/计数器、中断系统外，随着单片机档次的提高，以适应检测、控制功能更高的要求，片内集成的部件还有模/数转换器、数/模转换器、DMA 控制器、锁相环、实时时钟、LCD 控制器、Watchdog 电路等。由于集成工艺在不断发展，能装入片内的外围电路也可以是大规模的，把所需的外围电路全部装入单片机内，即系统的单片化(SOC)是目前单片机发展趋势之一。1.2.5 引脚的多功能随着芯片内部功能的增强和资源的丰富，单片机所需的引脚数也会相应增加，这是不可避免的。例如：一个能寻址

22、 1MB 存储空间的单片机需 20 条地址线和 8 条数据线。太多的引脚不仅会增加加制造时的困难，而且也会使应用单片机更复杂。为了减少引脚数量，提高应用灵活性，单片机中普遍采用一脚多用的设计方案。1.2.6 低功耗8 位单片机中多数产品采用 CHMOS 工艺，CMOS 芯片的单片机具有功耗小的优点，而且为了充分发挥低功耗的特点，这类单片机普遍配置有空闲和掉电两种工作方式。例如采用 CHMOS 工艺的 MCS-51 系列单片机 80C51BH/80C31/87C51 在正常运行（5V, 12MHz）时，工作电流为 20mA，同样条件下空闲方式工作时，工作电流则为 3.7mA，而在掉电（2V）时，

23、工作电流仅为 50A，以致不少单片机实际可采用干电池供电。1.2.7 专用型单机发展加快专用型单片机具有最大程度简化的系统结构，资源利用率最高，大批量使用有可观的经济效益。1.3 单片机的应用单片机是为了实现控制功能而设计的一种微型计算机。它的应用首先是控制功能，即在于实现计算机控制。其实现手段采用嵌入方式，即嵌入到对象环境中作为一个智能控制单元。由于被控对象种类繁多，其应用也非常广泛，下面只介绍一些典型的应用领域和应用特点。MCS-51 系列单片机的应用范围很广，根据使用情况大致可分为如下四大类。1.3.1 单片机在各类仪器仪表中的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强等优点，可广泛应用于

24、各类仪器仪表中（包括温度、温度、流量、流速、电压、频率、功率、厚度、角度、硬度、元素、压力测定等），引入单片机使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能大大提高。例如，精密数字温度计、智能电度表、智能流速仪、微机多功能PH 测试仪等等。1.3.2 单片机在工业测控中的应用用单片机可以构成各种工业测控系统、自适应控制系统、数据采集系统等。例如，SST89E58 单片机控制的铁路车站控制台按钮记录器、交通灯的控制、人防报警系统控制、PC 机和单片机组成的二级计算机控制系统等。1.3.3 单片机在计算机网络与通信技术中的应用MCS-51 系列单片机具有通信接口，为单片机在计算机网络与通信设备中的应用

25、提供了良好的条件。例如，MCS-51 系列单片机控制的小型电话交换机、列车无线通信系统、单片机控制无线遥控系统等。1.3.4 单片机在日常生活及家电中的应用单片机愈来愈广泛地应用于日常生活中的智能电气产品以及家电中，例如，电子秤、银行计息电脑、电脑缝纫机、心率监护仪、电冰箱控制、彩色电视机控制、洗衣机控制等等。目前各种变送器、电气测量仪表普遍使用单片机系统代替传统的测量系统，赋予测量设备以各种智能化功能，如存储、数据处理、查找、判断、联网语音接口等。将单片机与传感器做成一体，构成新一代的智能化集成传感器。它将传感器变换得的电量具做进一步的变换、处理，输出能满足传送、与微机接口的大信号、数字信号

26、的要求。例如将单片机与 CCD 传感器集成后构成的一体化图像传感器中，单片机将提供CCD 所要求的时序信号，并交CCD 的图像进行采集及预处理。单片机除了上述应用领域之外，还广泛地应用于商业流通领域、汽车电子及航空电子等等。综上所述，单片机的应用领域非常广泛。同时，它的应用也从根本上改变了传统控制系统设计思想和设计方法，代以微控制技术来实现。随着单片机应用技术的推广普及，微控制技术必将不断发展、完善。1.4 8 位单片的主要生产厂家和机型1.4.1 单片机主要厂商1976 年单片机诞生以来，其产品在 20 多年里得到了迅猛的发展，形成了多公司、多系列、多型号的局面。在国际上影响较大的公司及其产

27、品如表 1-1 所示。表 1-1 目前世界上较为著名的 8 位单片机的生产厂家和主要机型如下公司典型产品系列Intel(美国英特尔)公司MCS-51 及其增强型系列MicrochipPIC16 5X 系列SST(硅存储技术公司)公司注SST89E 系列PHILIPS(荷兰菲力浦公司)8C552 系列 89C66XATMEL与 MCS 系列兼容的 51 系列Motorola（盖摩托罗拉）公司6801 系列和 6805 系列Fairchild(美国仙童)公司F8 系列和 3870 系列Rockwell（美国洛克威尔）公司6500/1 系列TI(美国德克萨司仪器仪表)公司TMS7000 系列NS(美

28、国国家半导体)公司NS8070 系列RCA(美国无线电)公司CDP180 系列NEC（日本电气）公司m COM87( m PD7800)系列HITACHI(日本日立)公司HD6301,HD63L05, HD6305Zilog(美国齐洛格)公司Z8 系列及 SUPER8注：SST(硅存储技术公司)公司于 2010 年 4 月被 Microchip 收购。除上述公司及其产品外，还有一些其他公司也生产各种类型的单片机，如 Siemens、OKI、Mostek 公司等等。1.4.2 单片机主要产品1. Intel 公司系列单片机Intel 公司的系列单片机可分为 MCS-48、MCS-96 三个系列。

29、Intel 的单片机每一类芯片的 ROM 根据型号一般有片内掩膜 ROM、片内 EPROM 和外接 EPROM 三种方式，这是 Intel 公司的首创，现已成为单片机的统一规范。最近 Intel 公司又推出了片内带E2PROM 型单片机。片内掩膜 ROM 型单片机适合于已定型的产品，可以大批量生产；片内带EPROM 型、外接 EPROM 型及片内带E2PROM 型单片机适合于研制产品和生产产品样机。表 1-2 MCS-51 系列单片机性能型号程序存储器RAM(B)I/O 口线定时器（个位）中断源晶振（MHz）80518051AH/BH4KB ROM1283221652 128751AH/BH4

30、KB EPROM1283221652 128031 AH无1283221652 1280528052AH8KB ROM2563231662 128752AH8KB EPROM2563231662 128032AH无2563231662 1280C5180C51BH4KB ROM1283221652 1287C51BH4KB EPROM1283221652 1280C31BH无1283221652 1280C5280C528KB ROM2563231662 1280C32无2563231662 1280C5487C5416KB ROM2563231662 2080C5416KB ROM25632

31、31662 2080C5887C5832KB ROM2563231662 202. Microchip 美国微芯科技公司的单片机Microchip 公司推出了PIC16C5X 系列的单片机。它的的典型产品 PIC16C57 具有 8 位CPU、2KB12 位 E2PROM 程序存储器、80B8 RAM、1 个 8 位定时器/计数器、21 根 I/O 口线等硬件资源。指令系统采用RISC 指令，拥有 33 条基本指令，指令长度为 12 位，工作速度较高。主要产品有 PIC16C54、PIC16C56 等。3. PHILIPS 公司单片机PHILIPS 公司生产与 MCS-51 兼容的 80C51

32、 系列单片机，片内具有 I2C 总线、A/转换器、定时监视器、CRT 控制器（OSD）等丰富的外围部件。其主要产品有 80C51、80C52、80C31、80C32、80C528、80C552、80C562、80C751 等，其中 83C552 功能最强，83C751 体积最小。PHILIPS 单征机独特的创造是具有 I2C 总线，这是一种集成电路和集成电路之间的串行通信总线。可以通过总线对系统进行扩展，使单片机系统结构更简单，体积更小。I2C 总线也可以用于多机通信。4. ATMEL51 系列单片机ATMEL 公司生产的CMOS 型 51 系列单片机，具有 MCS-51 内核，用 Flash

33、 ROM 代替 ROM 作为程序存储器，具有价格低、编程方便等优点。例如 89C51 就是拥有 4KB Flash ROM 的单片机。ATMEL 公司生产的单片机主要有 89C51、89F51、89C52、89LV52、89C55 等。5. Motorola 公司单片机Motorola 公司的单片机从应用角度可以分成两类：高性能的通用型单片机和面向家用消费领域的专用型单片机。表 1-3 MC68HC05 系列单片机特性型号片内 ROM片内RAMI/O 接口监视定时器输入捕捉输出比较A/D引脚系数ROME2PROM并行 I/O计数器串行 I/O68HC05B66KB2561763216 位SCI

34、2248/5268HC05C55KB1763216 位SIOP1140/4468HC05C88KB1763116 位SPISCI1140/44通用型单片机具有代表性的是 MC68HC11 系列，有几十种型号。其典型产品为 MC68HC11A8,具有准 16 位的CPU、8KB ROM、256 B RAM、512B E2PROM、16 位 9 功能定时器、38 位 I/O 口线、2 个串行口、8 位脉冲累加器、8 路 8 位 A/D 转换器、Watchdog、17 个中断向量等功能，可单片工作，也可以扩展方式工作。除上述系列之外，还有 MC68HC16 系列，典型产品为 MC68HC16Z1,具

35、有高速 16 位CPU、20 根外部地址总线、16 位数据总线、IKB RAM、9 功能 16 位定时器、2 路PWM、串行通信口、高速 8 路 10 位A/D 转换器，46 根 I/O 口线、200 多个中断矢量、Watchdog 等功能。M68HC16 系列单片机采用模块化设计，由 16 位 CPU 模块、内部总线模块、系统集成模块、各种 I/O 模块、各种存储器模块等组成。改变存储器模块或 I/O 模块可形成不同的 MC68HC16 系列单片机。专用型单片机性能价格比高，应用时一般采用“单片”形式，原则上一块单片机就是整个控制系统。这类单片机无法外接存储，如 MC68HC05/MC68H

36、C04 系列。6. Zilog 公司的单片机Zilog 公司推出的 Z8 系列单片机是一种中档 8 位单片机。它的典型产品为 Z8601,具有 8 位 CPU、2 KB ROM、124 B RAM、2 个 8 位定时器/计数器、32 位 I/O 口线、1 个异步串行通信口、6 个中断向量等。主要产品型号有 Z8600/10、Z8601/11、Z86C06、Z86C21、Z86C40、Z86C93 等。7、SST 公司的 SST89E 系列单片机美国 SST 公司推出的以 SST89 系列单片机为标准的 51 系列单片机,包括 SST89E/V52RD2,SST89E/V54RD2,SST89E

37、/V58RD2,SST89E/V554RC,SST89E/V564RD 等，SST 所有 MCU 的设计和制造都是用了 SST 公司特有的 SuperFlash 工艺，并且和 8051 完全相同的指令集，是脚到脚兼容标准的 8051 微控制器，并且它与 8052 系列单片机兼容。提供系统在线编程(ISP 功能)。内部 flash 擦写次数 1 万次以上,程序保存时间可达 100 年。SST89E58 是一款 8 位 Flash 类型的 51 单位机芯片，内部集成 40k 字节E2PROM 存储器和 1k 字节 RAM，工作频率最高可到 40MHz，工作电压为 5V。该芯片支持串口在线调试，所以

38、借用该功能可制作简易的 51 单片机仿真器。（1）器件一般特点l 与 ATMEL、PHILIPS、WINBOND 等公司的 8 位标准 8051 系列单片机完全兼容：软件完全兼容； 开发工具兼容；封装和引脚（Pin-Pin）完全兼容。l 工作频率SST89E554/564：040MHz，4.55.0V SST89V554/564：033MHz，2.7V3.3VSST89E54、SST89E58：040MHZ，2.7V5.5Vl 1K 字节内部 SRAMl 三个高电流驱动端口（每端口 16mA）l 三个 16 位定时器/计数器l 全双工、增强型串口l 8 个中断源，4 级中断优先级l 可编程看门

39、狗（WDT）l 可编程计数器阵列（PCA）l 四个 8 位 I/O 端口（32 个 I/O 引脚）l 双 DPTR，提高块数据交换速度l 低的 EMI（可禁止 ALE）l SPI 接口l 增强的双倍速模式和标准模式l 兼容 TTL 和 CMOS 逻辑电平l 掉电检测l 低功耗模式l 休眠模式与其他 MCS-51 系列单片机相比，其突出特点：（1）内部嵌入 SuperFlash 存储器：提高器件抗干扰性能，SST 的 MCU 在 51 系列中抗干扰性能最好的；（2）可编程计数器阵列（PCA）：产生 PWM 输出；（3）IAP 功能：能够支持远程在线下载和修改程序；（4）增强的双倍速模式：比其他

40、51 单片机执行速度快一倍。本教材将以由单片机 SST89E58、接口芯片及实验单元、外设接口和系统电源组成的JD51 单片机开发板进行单片机开发实践的学习，所以各章节会针对 SST89E58 进行专门的说明。第 2 章 MCS-51 单片机的结构与原理提要 本章介绍 MCS-51 单片机的硬件结构与工作原理。熟悉并掌握硬件结构对于应用设计者是十分重要的，因为它是单片机应用系统设计的基础。通过本章的学习，可以使读者对 MCS-51 单片机的硬件结构、系统结构、存储器结构、I/O 端口、复位电路、CPU 时序、CPU 引脚功能及单片机的工作方式有较为全面的了解。从程序员和应用系统设计的角度，牢记

41、它向我们提供了哪些硬件资源，如何去应用它们。 MCS-51 系列单片机是 Intel 公司生产的一系列单片机的总称，是非常成功的产品，这一系列单片机包括了很多品种，如 8031，8051，8751，8032，8052，8752 等，其中 8051 是最早最典型的产品，该系列其它单片机都是在 8051 的基础上进行功能的增、减、改变而来的，所以人们习惯于用 8051 来称呼MCS-51 系列单片机，而 8031 是前些年在我国最流行的单片机，所以很多场合会看到 8031 的名称。MCS-51 具有性能价格比高、稳定、可靠、高效等特点。自从 Intel 公司将 MCS-51 的核心技术授权给了很多

42、其它公司以来，不断有其他公司生产各种与 MCS-51 兼容或者具有 MCS-51 内核的单片机，如 AT89C51 就是这几年在我国非常流行的单片机，它是由美国 ATMEL 公司开发生产的。SST89E58 属于 8 位微控制 FlashFlex51，是 SST 公司利用其专利快闪CMOS 半导体处理技术设计和生产的。该器件使用 8051 指令集，与标准 8051 微控制器件的引脚是兼容的。2.1 MCS-51 单片机的硬件功能MCS-51 已成为当今 8 位单片机中具有事实上的“标准”意味的单片机，应用很广泛。本书以 8051为核心，讲述 MCS-51 系列单片机。在 MCS-51 系列里，

43、所有产品都是以 8051 为核心电路发展起来的，具有 8051 的基本结构和软件特征。从制造工艺来看，MCS-51 系列中的器件基本上可分为 HMOS 和 CMOS 两类。 CMOS 器件的特点是电流小和功耗低（掉电方式下消耗 10A 电流），但对电平要求高（高电平大于 4.5V，低电平小于 0.45V），HMOS 对电平要求低（高电平大于 2.0V，低电平小于 0.8V），但功耗大。SST89E58 属于 CMOS 类单片机。表 2-1 MCS-51 系列单片机性能表ROM 形式片 内片 内寻址范圈IO中断源片 内ROM片 内EPROM外 接EPROMROM (字节)RAM (字节)计数器并

44、行口串行口8051875180314K128264K21648158OC5l87C5180C314K128264K21648l58052875280328K256264K31648l680C5287C5280C328K256264K31648l6MCS-51 系列单片机的温度适用范围： 民品(商业用)070工业品-4085军用品-55125SST89E58 单片机的温度适用范围： 商用(0C 到+70C)工业用(-40C 到+85C)8051 系列单片机的主要功能如图 2-1： 外时钟源或晶振外部事件计数内中断源可 编 程全双工串行口振荡器和时序OSC48位可编程并行I/O口64K总线扩展控制器8051CPU216位定时器