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单片机知识简介——单片机的分类与结构

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发表于 2015-1-24 10:24:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
在计算机出现以前,有不少能工巧匠做出了不少精巧的机械。 进入电器时代后,人们借助电气技术实现了自动控制机械,自动生 产线甚至自动工厂,并且大大地发展了控制理论。然而,在一些大 中型系统中自动化结果均不理想。只有在计算机出现后,人们才见 到了希望的曙光。如今借助计算机逐渐实现了人类的梦想。但是, 计算机出现后的相当长的时间里,计算机作为科学武器,在科学的 神圣殿堂里默默地工作,而工业现场的测控领域并没有得到真正的 应用。只有在单片机(Microcontroller)出现后,计算机才真正 地从科学的神圣殿堂走入寻常百姓家,成为广大工程技术人员现代 化技术革新,技术革命的有利武器。目前,单片机在民用和工业测 控领域得到最广泛的应用。彩电,冰箱,空调,录像机,VCD,遥 控器,游戏机,电饭煲等无处不见单片机的影子,单片机早已深深 地溶入我们每个人的生活之中。
单片机能大大地提高这些产品的智能性,易用性及节能性等主 要性能指标,给我们的生活带来舒适和方便的同时,在工农业生产 上也极大地提高了生产效率和产品质量。

单片机按用途大体上可分为两大类:
1、通用型单片机      
2、专用型单片机

专用型单片机是指用途比较专一,出厂时程序已经一次性固化好, 不能再修该的单片机。例如电子表里的单片机就是其中的一种。 其生产成本很低。

通用型单片机的用途很广泛,使用不同的接口电路及编制不同的应 用程序就可完成不同的功能。小到家用电器仪器仪表,大到机器设 备和整套生产线都可用单片机来实现自动化控制。
通用型单片机按位数分有4位机,8位机,16位机和32位机等等.按厂 家分种类就更多,我国目前最常用的单片机有如下几家:
  Intel--------- (MCS51系列,MCS96系列)
  Atmel------- (AT89系列,MCS51内核)
  Microchip--- (PIC系列)
  Motorola---- (68HCXX系列)
  Zilog-------- (Z86系列)
  Philips------ (87,80系列,MCS51内核)
  Siemens----- (SAB80系列,MCS51内核)
  NEC--------- (78系列)
  Epson-------- (系列)

A、中央处理器
中央处理器是由运算部件和控制部件组成。
a、运算部件包括:算术逻辑部件ALU,布尔处理器,累加器ACC,寄存器B,程序状态字PSW等等,该部件实现的功能是:数据的算术,逻辑运算,位变量的处理和数据传送。
b、控制部件包括:定时控制逻辑,指令寄存器,译码器以及信息传送控制部件等等。

B、存储器
存储器包括:程序存储器和数据存储器。
1、MCS51内部有4K的程序存储器,如果在实际运用中内存不够的话,可以在此基础上扩展到64K大小,对于程序员来讲,无论是内部的EPROM,还是扩展的程序存储器是没有什么区别的,在MCU内部有一个十六位的程序记数器PC可以寻址片内及片外的EPROM。

2、MCU51有128字节的RAM,也可以外接RAM电路,是数据存储器的容量达到64K字节如图:

数据存储器的容量达到64K字节

数据存储器的容量达到64K字节
                                                   
在00H--1FH单元:共32字节的缓冲区,分为四组,每组为8个工作寄存器R0--R7,由PSW.3和PSW.4决定使用哪个组。若在实际使用中,不需要四组工作寄存器的话,那么这个区域的多余的单元可以作为一般的数据缓冲器使用。

在20H--2FH单元:共16字节的缓冲区,其中每一个字节的每一位都有一个位地址,他们占据地址空间0--7FH,一般在这个16*8位的单元里,用于存放各种程序标志,位控制变量。

在30H--7FH单元:是数据缓冲区,在中断系统中,往往需要一个堆栈来保护CPU的现场,这个堆栈一般设在30--7FH单元里,并且栈指针SP指出栈顶的位置。但是复位以后(SP)为07H,所以一般应对SP初始化。

总结:内部RAM中,除了作为工作寄存器,位标志和堆栈区以外的单元,都可以数据缓冲区使用,存放输入的
数据或运算的结果。

C、特殊功能寄存器(如图)

特殊功能寄存器

特殊功能寄存器

特殊功能寄存器包括:I/O锁存器,串口数据缓冲器,定时/记数器,以及各种控制寄存器和状态寄存器。
以上图中可以看到特殊功能寄存器是离散的分布在80--FFH中,其中凡是字节地址能被8整除的特殊功能寄存器都具有位地址,CPU可以对他们进行位操作。
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