第1章单片机概论.doc

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1、第1章 单片机概论1.1 单片机的特点及发展概况单片机MCU（Micro Controller Unit）是一个以单芯片形态面对测控对象的嵌入式应用计算机系统。它的出现及发展使计算机技术从通用型数值计算领域进入到了智能化的控制领域，从此计算机技术在两个重要领域通用计算机领域和嵌入式计算机领域都得到了极其重要的发展，并正在深深地改变着当今社会。1.1.1 单片机微控制器嵌入式应用的概念1单片机概述所谓单片机，是指把组成微型计算机的各个功能部件（中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、输入/输出接口电路、定时器/计数器以及串行通信接口等）集成在一块芯片中构成的一个完整的微型计算机。因

2、此单片机早期的含义为单片微型计算机（Single Chip Microcomputer），中文直译为单片机，并一直沿用至今。由于单片机面对的是测控对象，突出的是控制功能，所以它从功能和形态上来说都是应控制领域应用的要求而诞生的。随着单片机技术的发展，人们可以在芯片内集成许多面对测控对象的接口电路，如ADC、DAC、高速I/O口、PWM和WDT等。这些对外电路及外设接口已经突破了微型计算机（Microcomputer）传统的体系结构，所以，更能确切反映单片机本质的叫法应是微控制器MCU（Micro Controller Unit）。单片机是以单芯片形态进行嵌入式应用的计算机，它有唯一的专门为嵌入

3、式应用而设计的体系结构和指令系统，加上它的芯片级体积的优点和在现场环境下可高速可靠地运行的特点，因此单片机又称为嵌入式微控制器（Embedded Micro controller）。在国内，“单片机”的叫法仍然有着普遍的意义。可以把单片机理解为一个单芯片形态的微控制器，是一个典型的嵌入式应用计算机系统。目前按单片机内部数据通道的宽度，可以分为4位、8位、16位及32位单片机。2单片机和微处理器随着大规模与超大规模集成电路技术的快速发展，微计算机技术形成了两大分支：微处理器MPU（Micro Processor Unit）和单片机MCU（Micro Controller Unit）。微处理器MP

4、U是微型计算机的核心部件，它的性能决定了微型计算机的性能。通用型的计算机已从早期的数值计算、数据处理发展到当今的人工智能阶段。它不仅可以处理文字、字符、图形和图像等信息，而且还可以处理音频、视频等信息，并正向多媒体、人工智能、数字模拟和仿真、网络通信等方向发展。它的存储容量和运算速度正在以惊人的速度发展。高性能的32位、64位微型计算机系统正在向中、大型计算机挑战。单片机MCU主要用于控制领域。它构成的检测控制系统能实时、快速地进行外部响应，能迅速采集到大量数据，能在做出正确的逻辑推理和判断后实现对被控制对象参数的调整与控制。单片机的发展直接利用了MPU的成果，也发展了16位、32位的机型。但

5、它的发展方向是高性能、高可靠性、低功耗、低电压、低噪音和低成本。目前主流的单片机仍然是以8位机为主，16位、32位机为辅。单片机的发展主要还是表现在其接口和性能能不断地满足多种多样检测控制对象的要求上，突出表现在它的控制功能上，例如，构成各种专用的控制器和多机控制系统。3单片机和嵌入式系统面向检测控制对象、嵌入到应用系统中去的计算机系统称之为嵌入式系统。实时性是它的主要特征，对系统的物理尺寸、可靠性、重启动和故障恢复方面也有特殊的要求。由于被嵌入对象的体系结构、应用环境等的要求，嵌入式计算机系统比通用的计算机系统应用设计更为复杂，涉及面也更为广泛。从形式上可将嵌入式系统分为系统级、板级和芯片级

6、3大类。系统级嵌入式系统为各种类型的工控机，包括进行机械加固和电气加固的通用计算机系统，各种总线方式工作的工控机和模块组成的工控机。它们大都有丰富的通用计算机软件及周边外设的支持，有很强的数据处理能力，应用软件的开发也很方便。但由于体积庞大，适用于具有大空间的嵌入式应用环境，如大型实验装置、船舶以及分布式测控系统等。板级嵌入式系统则有各种类型的带CPU的主板及OEM产品。与系统级相比，板级的嵌入式系统体积较小，可以满足较小空间的嵌入应用环境。芯片级的嵌入式系统则以单片机最为经典。单片机嵌入到对象的环境、结构体系中，作为其中的一个智能化控制单元使用，是最典型的嵌入式计算机系统。它有唯一的专门为嵌

7、入式应用而设计的体系结构和指令系统，加上它的芯片级的体积和在现场运行环境下的高可靠性，使得它最能满足各种中、小型对象的嵌入式应用要求。因此，单片机是目前发展最快、品种最多、数量最大的嵌入式计算机系统。但是一般的单片机目前还没有通用的系统管理软件或监控程序，只放置由用户调试好的应用程序。它本身不具备开发能力，常常需要专门的开发工具。1.1.2 单片机的特点和应用1单片机的基本组成单片机的结构特征是将组成计算机的基本部件集成在一块晶体芯片上，构成一台功能独特、完整的单片微型计算机。图1-1为单片机的典型结构框图。下面对单片机的各个组成部分进行简单的介绍。（1）中央处理器单片机中的中央处理器CPU和

8、通用微处理器基本相同，由运算器和控制器组成。另外增设了“面向控制”的处理功能，如位处理、查表、多种跳转、乘除法运算、状态检测以及中断处理等，增强了实时性。图1-1 单片机的典型结构框图（2）存储器单片机的存储空间有两种基本结构：普林斯顿结构和哈佛结构。普林斯顿结构（Princeton）中，程序和数据合用一个存储器空间，即ROM和RAM的地址同在一个空间里分配不同的地址。CPU访问存储器时，一个地址对应唯一的一个存储单元，可以是ROM，也可以是RAM，用同类的访问指令。哈佛（Harvard）结构中，程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址，CPU用不同的指令访问不同的存储器空间。由于单片机实际应

9、用中具有“面向控制”的特点，一般需要较大的程序存储器，目前，包括MCS-51和80C51系列的单片机均采用程序存储器和数据存储器截然分开的哈佛结构。 数据存储器（RAM）在单片机中，用随机存取存储器（RAM）来存储数据（运行期间的数据、中间结果、缓冲和标志位等），所以称之为数据存储器。一般在单片机内部设置一定容量（64256B）的RAM，并以高速RAM的形式集成在单片机内，以加快单片机的运行速度。同时，单片机内还把专用的寄存器和通用的寄存器在同一片RAM内统一编址，以利于运行速度的提高。对于某些应用系统，还可以外部扩展数据存储器。 程序存储器（ROM）单片机中，通常将开发调试成功后的应用程序存

10、储在程序存储器中。因为不会再发生改变，所以程序存储器通常采用只读存储器ROM的形式。单片机内部的程序存储器主要有以下几种形式：l 掩膜ROM（Mask ROM）。它是由半导体厂家在芯片生产封装时，将用户的应用程序代码通过掩膜工艺制作到单片机的ROM区中，一旦写入后用户不能修改。所以它适合于程序已定型，需要大批量使用的场合。8051就是采用掩膜ROM（Mask ROM）的单片机型号。l EPROM。此种芯片带有透明窗口，可通过紫外线擦除程序擦除存储器中的内容。应用程序可通过专门的写入器脱机写入到单片机中，需要更改时可通过紫外线擦除后重新写入。8751就是采用EPROM的单片机型号。l ROMLE

11、SS。这种单片机内部没有程序存储器，使用时必须在外部并行扩展一片EPROM作为程序存储器。8031就是采用ROMLESS的单片机型号。l OTP（One Time Programmable）ROM。这是用户一次性编程写入的程序存储器。用户可通过专用的写入器将应用程序写入OTPROM中，但只允许写入一次。l Flash ROM（MTP ROM）闪速存储器。这是一种可由用户多次编程写入的程序存储器。它不需紫外线擦除，编程与擦除完全通过电来实现，数据不易挥发，可保存10年。编程/擦除速度快，4KB编程只需数秒，擦除时只需10毫秒。例如AT89系列单片机，可实现在线编程，也可下载。这是目前大力发展的一

12、种ROM，大有取代EPROM型产品之势。（3）并行I/O口单片机为了突出控制的功能，提供了大量功能强、使用灵活的并行I/O口。这些并行的I/O口不仅可灵活地选作输入或输出口，又可作为系统总线或是控制信号线，从而为扩展外部存储器和I/O接口提供了方便。（4）串行I/O口高速的8位单片机都可提供全双工串行I/O口，因而能和某些终端设备进行串行通信，或者和一些特殊功能的器件相连接。（5）定时器/计数器单片机在实际的应用中，往往需要精确地定时，或者需对外部事件进行计数，因而在单片机内部设置了定时器/计数器电路，通过中断控制，实现定时/计数的自动处理。2单片机的特点单片机独特的结构决定了它具有如下4个特

13、点。（1）高集成度，高可靠性单片机将各个功能部件集成在一块晶体芯片上，集成度很高，体积非常小。芯片本身是按工业测控环境要求设计的，内部布线很短，其抗工业噪声优于一般通用的CPU。单片机程序指令、常数及表格等固化在ROM中，不易破坏，许多信号通道均在一个芯片内，故可靠性高。（2）控制功能强为了满足对对象的控制要求，单片机的指令系统具有分支转移能力、I/O口的逻辑操作及位处理能力，非常适合于专门的控制功能场合。（3）低电压，低功耗为了满足广泛使用的便携式系统，许多单片机内的工作电压仅为1.8V3.6V，而工作电流仅为数百微安。（4）优异的性能价格比单片机的性能极高，为了提高速度和运行效率，单片机已

14、开始使用RISC流水线和DSP等技术。其寻址能力也已突破64KB的限制，有的已达到1MB和16MB，片内的ROM容量可达62MB，RAM容量则可达2MB。由于单片机应用广泛，因此销量极大，但各大公司的商业竞争使其价格十分低廉，其性价比极高。3单片机的应用由于单片机技术的飞速发展，它的应用范围日益广泛，已远远超出了计算机科学的领域。小到玩具、信用卡，大到航天器、机器人，从实现数据采集、过程控制、模糊控制等智能系统到人类的日常生活，到处都离不开单片机。其主要的应用领域如下。（1）在测控系统中的应用单片机可以用于构成各种工业控制系统、自适应控制系统和数据采集系统等，如工业上的锅炉控制、电机控制、车辆

15、检测系统、水闸自动控制、数控机床及军事上的雷达、导弹系统等。（2）在智能化仪器仪表中的应用单片机应用于仪器仪表设备中促使仪器仪表向数字化、智能化、多功能化、综合化等方向发展。单片机的软件编程技术使长期以来测量仪表中的误差得以修正，线性化处理等难题也迎刃而解。（3）在机电一体化中的使用单片机与传统的机械产品结合，能使传统的机械产品结构更加简化，控制更加智能化，形成新一代的机电一体化产品。这是机械工业未来的发展方向。（4）在智能接口中的应用计算机系统特别是较大型的工业测控系统中，采用单片机进行接口的控制管理，单片机与主机并行工作，可大大提高系统的运行速度。例如，在大型数据采集系统中用单片机对模/数

16、转换接口进行控制，不仅可提高采集速度，还可以对数据进行预处理，如数字滤波、误差修正、线性化处理等。（5）在人类生活中的应用单片机由于价格低、体积小，被广泛应用于人类生活的很多场合，如洗衣机、电冰箱、空调器、电饭煲、视听音响设备、大屏幕显示系统、电子玩具、信用卡以及楼宇防盗系统等。单片机将使人类的生活更加方便舒适和丰富多彩。1.1.3 单片机的历史与发展1单片机的发展概况单片机的历史并不长，它的产生与发展和微处理器的产生与发展大体上是同步的。1970年微型计算机研制成功后，美国Intel公司随即在1971年生产出了4位单片机4004，它的特点是结构简单，功能单一，控制能力较弱，但价格低廉。197

17、6年，Intel公司推出了MCS-48系列单片机，它以体积小、功能全、价格低等特点赢得了广泛的应用，是单片机发展进程中一个重要阶段，此可谓是第一代单片机。在MCS-48系列单片机的基础上，Intel公司在20世纪80年代初推出了第二代单片机的代表：MCS-51系列单片机。这一代单片机的主要技术特征是为单片机配置了完美的外部并行总线和串行通信接口，规范了特殊功能寄存器的控制模式，以及为增强控制功能而强化布尔处理系统和相关的指令系统，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。近几年出现的许多具有新特点的单片机可称之为第三代单片机。它以新一代的80C51系列单片机为代表。同时16位单片机也

18、有较大发展。尽管单片机的品种繁多，但其中最具典型的仍当属Intel公司的MCS-51系列单片机。它的功能强大，兼容性强，软硬件资料丰富。国内也以此系列的单片机应用最为广泛。直到现在，MCS-51仍然是单片机中的主流机型。在今后相当长的时间内，单片机应用领域中的8位机主流地位还不会改变。2单片机的主要技术发展方向纵观单片机这二十多年来的发展过程，再结合半导体集成电路技术和微电子设计技术的发展趋势，可以预见，未来单片机将朝着大容量高性能化、小容量低价格化、外围电路的内装化以及I/O接口功能的增强、功耗降低等方向发展。（1）单片机的大容量化单片机内存储器容量将进一步扩大。以往片内ROM为1KB8KB

19、，RAM为64B256B。现在片内ROM可达40KB，片内RAM可达4KB，I/O也不再需外加扩展芯片。OTPROM、FLASHROM成为主流供应状态。而随着单片机程序空间的扩大，在空余空间可嵌入实时操作系统RTOS等软件。这将大大提高产品的开发效率和单片机的性能。（2）单片机的高性能化今后单片机内CPU的性能将进一步得到改善，如加快指令运算速度、提高系统控制的可靠性、加强位处理功能、中断与定时控制功能。并采用流水线结构，指令以队列形式出现在CPU中，因而具有很高的运算速度。有的甚至采用多流水线结构，其运算速度比标准的单片机高出10倍以上。单片机的扩展方式从并行总线发展出各种串行总线，并被工业

20、界接受，形成一些工业标准，如I2C总线、DDB总线、USB接口等。它们采用3条数据总线代替现行的8位数据总线，从而也减少了单片机引线，降低了成本。（3）单片机的小容量低廉化容量小、价格低廉的4位、8位机也是单片机的发展方向之一，其用途是把以往用数字逻辑电路组成的控制电路单片化。专用型的单片机将得到大力发展。使用专用单片机可最大限度地简化系统结构，提高可靠性，最大化资源利用率。当大批量使用时，有着可观的经济效益。（4）单片机外围电路的内装化随着单片机集成程度的提高，可以把众多的外围功能器件集成到单片机内。除了CPU、ROM、RAM外，还可把A/D转换器、D/A转换器、DMA控制器、声音发生器、监

21、视定时器、液晶驱动电路以及锁相电路等一并集成在芯片内。为了减少外部的驱动芯片，进一步增强单片机的并行驱动能力，有的单片机可直接输出大电流和高电压，以便于直接驱动显示器。为了进一步加快I/O口的传输速度，有的单片机还设置了高速I/O口，这种I/O口可用最快的速度触动外部设备，也可用最快的速度响应外部事件。（5）单片机将实现全面的低功耗管理单片机的全盘CMOS化，将给单片机技术发展带来广阔的天地。最显著的变革是本身低功耗和低功耗管理技术的飞速发展。低功耗技术会提高单片机的可靠性，降低其工作电压，使抗噪声和抗干扰等各方面性能都得到全面提高。这也是一切电子系统所追求的目标。1.2 常用单片机系列介绍单

22、片机的品种繁多，就应用情况来看，功能最强的是日立公司的H8/3048系列的16位机，而应用最广的则当属Intel公司的MCS-51系列8位机。在Philips等公司推出新一代80C51系列单片机后，各种型号的80C51单片机层出不穷。ATMEL公司的闪速存储器单片机AT89C51等更有后来者居上之势。1.2.1 MCS-51系列单片机MCS-51系列单片机是Intel公司在总结MCS-48系列单片机的基础上于20世纪80年代初推出的高档8位单片机。MCS-51系列的制成及发展与HMOS工艺的发展密切相关。HMOS是高性能的NMOS工艺。而CMOS与HMOS工艺的结合则产生了C-HMOS工艺的产

23、品，如80C51、80C31等。这类产品既保持了HMOS高速和高封装密度的特点，又具有CMOS低功耗的优点。C-HMOS工艺的单片机具有掉电保护和冻结运行两种独特的处理方式。MCS-51系列的基本产品如表1-1所示。表1-1 MCS-51系列的基本产品80518051AH8052AH80C51BH83C51FA83C51FB83C51GA83C512JA83C512JC83C45183C452无ROM型80318031AH8032AH8031BH80C51FA80C51FB80C51GA80C51JA80C152JC80C45180C452EPROM型87518751BH8752BH87C51

24、87C51FA87C51FB87C51GA87C452PROM字节4K4K8K4K8K16K4K8K8K4K8KRAM字节1281282561282562562561282561282568位I/O口4444444557516位定时器/计数器22323322222可编程计数器（PAC）异步串行口（UART）串行扩展口（SEP）多功能串行口（GSC）DMA通道222A/D转换器8中断源/中断向量6/56/58/66/514/714/78/719/1119/116/59/8掉电和空闲方式18051单片机这是MCS-51系列中最基本的产品，其特点如下。（1）一个8位的CPU中央处理器；（2）一个片内

25、的振荡器及时钟电路；（3）4K字节的应用程序存储器。8051为掩膜型（Mask）ROM；（4）128字节的片内数据存储器；（5）64K字节程序存储器可寻址的地址空间；（6）64K字节数据存储器可寻址的地址空间；（7）两个16位可编程的定时器/计数器；（8）一个可编程的全双工通用异步接收/发送器UART；（9）32条可按位寻址的双向I/O线；（10）两个优先级嵌套，5个中断源的中断结构；（11）有很强的布尔处理能力，即按位处理能力。8051有两个变体，即无片内程序存储器（ROMLess）的8031和有片内可编程可改写的EPROM8751。目前，8751已完全被8751H所取代。28051AH单片

26、机此类型号是采用当时较新的HMOSII工艺技术制造而成。其他方面与8051完全相同。8031AH为无片内ROM的8051AH，8751H是以EPROM取代了Mask ROM的8051AH。38052AH单片机此类型号也是采用HMOSII技术制成的。它与8051向上兼容，其特点如下。（1）有256个字节的片内数据存储器；（2）有8K字节的片内程序存储器；（3）有3个16位可编程定时器/计数器；（4）中断源增加到6个的中断结构。8032AH为无片内ROM的8052AH，8752AH为带片内EPROM的8052AH。480C51BH单片机此类型号是采用CHMOS工艺制造生产的8051，两者功能完全兼

27、容。但它的耗电明显低于8051。80C31为无片内ROM的80C51BH，87C51为带片内EPROM的80C51BH。对于以上芯片，若不特指某一具体型号，则泛称为8051和8052。即8051除包括8051外，还包含8051AH、80C51BH以及相对应的8031、8031AH、80C31AH和8751、8751H及87C51。而8052则泛指8052AH、8032AH和8052BH。1.2.2 80C51系列单片机80C51系列单片机是Intel公司MCS-51系列中采用HCMOS制造工艺制造出的一类产品。自Intel公司将MCS-51系列单片机实行技术开放政策后，许多公司（如Philip

28、s、Dallas、Siemens、ATMEL、华邦和LG等）都以MCS-51系列中的基础结构8051为内核，推出了具有优异性能但各具特色的单片机。因此，现在的80C51已不局限于Intel公司，而是把所有厂家以8051为内核的各种型号的80C51兼容型单片机统称为80C51系列。因此在本书中所提到的80C51不是专指Intel公司的Mask ROM的80C51，而是泛指80C51系列中的基础结构，它是以8051为内核通过不同资源配置而推出的一系列采用HCMOS工艺制造生产的新一代的单片机系列。180C51内核的不变性80C51系列的单片机的内部资源配置不论是扩展还是删减，其内核结构仍然保持着8

29、0C51的内核结构，即它们普遍采用CMOS工艺，通常都能满足CMOS与TTL的兼容。该系列内的单片机都和MCS-51系列有着相同的指令系统，所有扩展功能的控制、并行扩展总线和串行总线UART都保持不变。系统的管理仍采用SFR模式，而增加的SFR不会和原有的80C51的21个SFR产生地址冲突。同时，最大限度地保持双列直插DIP40封装引脚不变，必须扩展引脚时一般在用户侧进行扩展，对单片机系统扩展内部总线均无影响。上述措施保证了新一代的80C51系列单片机有最佳的兼容性能。在新一代的80C51系列单片机中，各公司也都把型号命名进一步规范成“8XCXXX”。其中，第一个“X”代表了程序存储器的配置

30、。“6”无片内ROM；“3”片内为掩膜Mask ROM；“7”片内为EPROM/OTPROM；“9”片内为Flash ROM。第24个“X”则代表了80C51系列内部资源的扩展或删减的型号。280C51系列内部资源的扩展80C51系列内部资源的扩展主要有运行速度的扩展、CPU外围的扩展、基本功能单元的扩展和外围单元的扩展。（1）大力提高运行速度目前主要为扩展时钟频率。80C51典型时钟频率上限是12MHz，但目前许多型号单片机的时钟频率已扩展到16MHz24MHz，最高甚至达40MHz。有些公司对80C51 CPU总线结构进行改进，降低机器周期来提高指令速度，如Dallas公司的DS80C32

31、0。将80C51的机器周期降低到时钟频率的4分频，即在同样的12MHz时钟频率下单周期指令速度可达每秒300万条指令。（2）CPU外围的扩展CPU外围的扩展主要是不断提高存储器的容量。目前，片内程序存储器已扩展到32KB、64KB，数据存储器已扩展到1024B（如89CE558）。而8XC451则把I/O端口扩展到了7个。（3）基本功能单元的扩展基本功能单元的扩展主要指在中断系统中相应增加中断源、设置高速I/O端口和增加定时器/计数器数量。（4）外围单元的扩展外围单元的扩展包括在片内实现ADC、PWM功能，设置WDT，完善串行总线，增加I2C BUS接口和扩展CAN BUS接口等。380C51

32、系列内部资源的删减资源扩展的同时为了满足构成小型廉价应用系统的要求，80C51将内部资源删减。主要是删减并行总线和部分功能单元，减少封装引脚。大多廉价80C51单片机引脚数在2028之间。同时增强某些功能，如模拟比较器、施密特输入接口或I2C总线接口等。1.2.3 STC系列单片机宏晶科技是新一代增强型8051单片机标准的制定者和领导厂商，现已成长为全球最大的8051单片机设计公司。此公司致力于提供满足中国市场需求的世界级高性能单片机技术。STC89C51RC/RD+系列单片机是宏晶科技推出的新一代超强抗干扰/高速/低功耗的单片机，指令代码完全兼容传统8051单片机，12时钟/机器周期和6时钟

33、/机器周期可供选择，最新的D版本内部集成MAX810专用复位电路。STC89C51RC/RD+系列单片机选型表如表1-2所示，内部结构如图1-2所示。表1-2 STC89C51RC/RD+系列单片机造型一览表型 号最高时钟频率HzFlash程序存储器字节RAM数据存储器字节降低EMI看门狗双倍速P4口ISPIAPEEP ROM字节数据指针串口UART中断源优先级定时器A/D5V3VSTC89C51 RC0-80M4K5122K+21ch843STC89C52 RC0-80M8K5122K+21ch843STC89C53 RC0-80M13K51221ch843STC89C54 RC+0-80M

34、16K128016K+21ch843STC89C55 RC+0-80M20K128016K+21ch843STC89C58 RC+0-80M32K128016K+21ch843STC89C516RC+0-80M63K128021ch843STC89LE51 RC0-80M4K5122K+21ch843STC89LE52 RC0-80M8K5122K+21ch843STC89LE53 RC0-80M13K51221ch843STC89LE54 RD+0-80M16K128016K+21ch843STC89LE58 RD+0-80M32K128016K+21ch843STC89LE516 RD+0

35、-80M63K128021ch843STC89LE516AD0-90M64K51221ch643STC89LE516X20-90M64K51221ch643特点：（1）增强型6时钟/机器周期，12时钟/机器周期8051CPU；（2）工作电压：5.5V3.4V（5V单片机）/3.8V2.0V（3V单片机）；（3）工作频率范围：0MHz40MHz，相当于普通8051的0MHz80MHz，实际工作频率可达48MHz；（4）用户应用程序空间为4K/8K/13K/16K/20K/32K/64K字节；（5）片上集成1280字节/512字节RAM；（6）通用I/O口（32/36个），复位后为：P1/P2/P

36、3/P4是准双向口/弱上拉（普通8051传统I/O口）P0口是开漏输出，作为总线扩展用时，不用加上拉电阻；作为I/O口用时，需要加上拉电阻；图1-2 STC89C51系列内部框图（7）ISP（在系统可编程）/IAP（在应用可编程），无需专用编程器/仿真器可通过串口（P3.0/P3.1）直接下载用户程序，8K程序3秒即可完成一片；（8）E2PROM功能；（9）看门狗；（10）内部集成MAX810专用复位电路（D版本才有），外部晶体20M以下时，可省外部复位电路；（11）共3个16位定时器/计数器，其中定时器0还可以当成2个8位定时器使用；（12）外部中断4路，下降沿中断或低电平触发中断，Powe

37、r Down模式可由外部中断低电平触发中断方式唤醒；（13）通用异步串行口（UART），还可用定时器软件实现多个UART；（14）工作温度范围：075/-40+85；（15）封装：LQFP-44，PDIP-40，PLCC-44和PQFP-44 4种。STC 89C51RC/RD+系列单片机在系统可编程的使用：将用户代码下载进单片机内部，不用编程器。在线编程电路如图1-3（a）、图1-3（b）所示。（a） （b）图1-3 STC在线编程电路STC89系列单片机大部分具有在线系统可编程（ISP）特性，ISP的好处是：省去购买通用编程器，单片机在用户系统上即可下载/烧录用户程序，而无须将单片机从已生

38、产好的产品上拆下，再用通用编程器将程序代码烧录进单片机内部。有些程序尚未定型的产品可以一边生产，一边完善，加快了产品进入市场的速度，降低了新产品由于软件缺陷带来的风险。由于可以将程序直接下载进单片机看运行结果故也可以不用仿真器。大部分STC89系列单片机在销售给用户之前已在单片机内部固化有ISP系统引导程序，配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部，故无需编程器（速度比通用编程器快）。不要用通用编程器编程，否则有可能将单片机内部已固化的ISP系统引导程序擦除，造成无法使用STC提供的ISP软件下载用户的程序代码的后果。获得及使用STC提供的ISP下载工具（软件）的操作步骤如下：

39、（1）获得STC提供的ISP下载工具（软件）。登录网站，从STC半导体专栏下载PC（电脑）端的ISP程序，然后将其解压，再安装即可（执行），注意随时更新软件。（2）使用STC-ISP下载工具（软件），请随时更新。目前已到Ver3.1版本（2005/12/7），支持*.Hex（Intel16进制格式）文件，RC/RD+系列单片机的底层软件版本为Ver3.2C（旧版可更换）。请随时注意升级PC（电脑）端的ISP程序，现在Ver3.1欢迎用户测试。单片机底层软件版本为Ver3.2C的单片机，PC（电脑）端的ISP程序应用Ver3.1以上。（3）已经固化有ISP引导码，并设置为上电复位进入ISP的ST

40、C89C51RC/RD+系列单片机出厂时就已完全加密，需要单片机内部的电放光后上电复位（冷起动）才运行系统ISP程序。（4）用户板上P3.0/RxD，P3.1/Txd除了接RS-232转换器外，还接了RS-485等电路，需要将其断开。用户系统接了RS-485电路的，推荐在选项中选择下次冷启动时需P1.0/P1.1=0.0才判断是否下载程序。1.2.4 CY7C680XX系列单片机Cypress的EZ-USBFX2TM是世界上第一款集成了USB2.0接口的微控制器。通过集成USB 2.0收发器、SIE（串行接口引擎，Serial Interface Engine）、增强的8051微控制器以及可编

41、程的外部接口于一个单片中，Cypress为决策者获取产品快速上市利益建立了一个真正的高效解决方案。虽然在小到56脚SSOP封装内仍然使用低成本的8051微控制器，但由于FX2独特的体系结构，使数据传输速率可以达到USB 2.0允许的最大带宽每秒56Mbytes。因为组合了USB 2.0收发器，FX2比USB 2.0 SIE和使用外部收发器在实现上更经济、提供了更小封装尺寸的解决方案。由于有EZ-USB FX2、Cypress灵巧的SIE可以在硬件中处理最多的USB 1.1 和 2.0协议，将嵌入式控制器从特殊的应用功能中解脱出来，并且可以减少为确保USB兼容性所花费的开发时间。GPIF（通用可

42、编程接口，The General Programmable Interface）、主从端点FIFO（8位或16位数据总线）提供了一种容易而且是无缝的与流行的接口进行连接的方法，如ATA、UTOPIA、EPP、PCMCIA以及大部分的DSP/处理器。本系列产品定义了4种封装形式：56脚SSOP，56脚QFN，100脚TQFP以及128脚TQFP。单片集成USB2.0收发器、SIE和增强型8051微处理器。如图1-4所示是CY7C68013的内部框图。它的一些特性如下。（1）软件：从内部RAM运行的8051程序来自于：通过USB接口下载；从E2PROM下载；外部储存器设备（仅对128脚配置）。（2

43、）4个可编程的批量/中断/同步端点：缓冲器可选：双倍、3倍和4倍。（3）8位或16位外部数据接口。（4）GPIF：允许直接连接到大部分并行接口：8位或16位；通过可编程的波形描述器和配置寄存器来定义波形；支持多就绪（RDY）和控制（CTL）输出；高达48 MHz的时钟速率；每指令周期4个时钟；两个UARTS；3个定时器/计数器；扩展的中断系统；两个数据指针。（5）通过枚举支持总线供电应用。图1-4 CY7C68013内部框图（6）3.3V操作电压。（7）灵巧的串行接口引擎。（8）USB中断向量。（9）对控制传输的设置（SETUP）和数据（DATA）部分使用独立的数据缓冲器。（10）集成的I2C

44、兼容控制器，运行速率为100kHz或400kHz。（11）8051的时钟频率为48MHz，24MHz或12MHz。（12）4个集成的FIFO：以更低的系统开销组合FIFO；自动转换到/自16位总线；支持主或从操作；FIFO可以使用外部提供的时钟或异步选通；容易与ASIC和DSP芯片接口。（13）对FIFO和GPIF接口的特殊自动中断向量。（14）多达40个通用I/O接口。（15）4种封装可选：128脚TQFP，100脚TQFP，56脚QFN和56脚SSOP。SLAVE FIFO Mode：FX2的从FIFO体系结构在端点RAM中有8个512字节的块，它们直接服务于FIFO存储器，并且受控于FIFO控制信号（如IFCLK，SLCS#，SLRD，SLWR，SLOE，PKTEND以及标志）。操作时，8个RAM块中的一些从SIE填充或清空，其他的块被连接到I/O传输逻辑，传输逻辑具有两种形式，供内部通用控制信号