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单片机论文8937803870单片机的硬件设计
随着材料科学、工艺技术、计算机技术的发展与进步,电路系统向着集成度极高的方向发展。CPU的生产制造技术,也朝着综合性、技术性、实用性发展。可以说是日新月异的发展着。其中单片机在控制系统中的应用是越来越普遍了。所谓的单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。它广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域。是当今社会必不可少的。我们这主要是针对他的硬件设计来讨论。
单片机的硬件也就是单片机的主要组成部分及单片机的主要支架。在这就以80C51为例。我们要知道如何设计它,那就首先了解它内部结构及功能。现在我们先了解了解80C51的内部结构及它的引脚结构和功能。如下图是单片机的内部结构:
80C51 芯片内部集成了 CPU、RAM、ROM、定时/计数器和I/O口
等各功能部件,并由内部总线把这些不见连接在一起。
80C51单片机内部包含以下一些功能部件:
(1) 一个8位CPU;
(2) 一个片内振荡器和时钟电路;
(3) 4KB ROM(80C51有4KB掩膜ROM,87C51有4KB EPROM,80C31片内有无ROM);
(4) 128B内RAM;
(5) 可寻址64KB的外ROM和外RAM控制电路;
(6) 两个16位定时/计数器;
(7) 21个特许功能寄存器;
(8) 4个8位并行I/O口,共32条可编程I/O端线;
(9) 一个可编程全双工串行口;
(10) 5个中断源,可设置成2个优先级。
了解单片机内部结构我们再了解其引脚,下图为单片机的引角结构及功能:
图 a 图 b
80C51单片机一般采用双列直插DIP封装,共40个引脚,图a为引脚排列图。图b为逻辑符号图。40个引脚大致可分为4类:电源、时钟、控制和I/O引脚。

(1)Vcc——芯片电源,接+5V;
(2)Vss——接地端。

XTAL1、XTAL2——晶体振荡电路反相输入端和输出端。使用内部振荡电路时外接石英晶体。

控制线共有4根,其中3根是复用线。所谓复用线是指具有两种功能,正常使用时是一种功能,在某种条件下是另一种功能。
(1)ALE/PROG——地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲。
①ALE功能:用来锁存P0口送出的低8位地址。
如80C51在并行扩展外存储器时,P0口用于分时传送低8位地址和数据信号,且均为二进制数。那么如何区分是低8位地址还是8位数据信号呢?当ALE信号有效时,P0口传送的是低8位地址信号;ALE信号无效时,P0口传送的是8位数据信号。在ALE信号的下降沿,锁定P0口传送的内容,即低8位地址信号。
需要指出的是,当CPU不执行访问外RAM指令(MOVX)时,ALE以时钟振荡频率1 / 6的固定频率输出,因此ALE信号也可作为外部芯片CLK时钟或其他需要。但是,当CPU执行MOVX指令时,ALE将跳过一个ALE脉冲。
ALE端可驱动8个LSTTL门电路。
②PROG功能:片内有EPROM的芯片,在EPROM编程期间,此引脚输入编程脉冲。
(2)PSEN——外ROM读选通信号。
80C51读外ROM时,没个机器周期内PSEN两次