单片机论文.doc

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)4KBROM(80C51有4KB掩膜ROM,87C51有4KBEPROM,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b80C51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。、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。,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两次有效输出。PSEN可作为外ROM芯片输出允许OE的选通信号。在读内ROM或读外RAM时,PSEN无效。PSEN可驱动8个LSTTL门电路。(3)RST/Vpd——复位/备用电源。①正常工作时,RS