4. ОДНОКРИСТАЛЬНЫЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ

ФИРМЫ INTEL

4.1 Микроконтроллеры семейства MCS-51

4.1.1 Общая характеристика семейства MCS-51

Семейство MCS-51 однокристальных 8-разрядных микроконтроллеров фирмы Intel является одним из наиболее развитых в данном классе устройств. Основные характеристики некоторых представителей семейства приведены в табл.4.1.

Табл. 4.1

Характеристики МК семейства MCS-51

МК	Память программ (байт)	Память данных (байт)	Таймеры / счетчики	Аналоговые входы	Тактовая частота
8751BH 8752BH 87C51 87C52 87C54 87C51FA 87C51FB 87C51FC 87C51GB	4K 8K 4K 8K 16K 8K 16K 32K 8K	128 256 128 256 256 256 256 256 256	2 3 2 3 3 3 3 3 3	0 0 0 0 0 0 0 0 8	12 12 12,16,20,24 12,16,20,24 12,16,20,24 12,16,20,24 12,16,20,24 12,16,20,24 12,16

Базовое ядро МК семейства MCS-51 включат следующие устройства:

• центральное процессорное устройство (ЦПУ);

• память данных и память программ;

• 4 параллельных порта ввода/вывода;

• 2 таймера/счетчика;

• блок прерываний;

• последовательный порт.

На рис. 4.1. представлена обобщенная структурная схема базового МК. Старшие модели контроллеров содержат три таймера, шесть параллельных портов, АЦП с 8 входными каналами, массив программируемых счетчиков.

4.1.2 Организация памяти

МК семейства MCS-51 выпускаются в следующих вариантах:

• без встроенного ПЗУ программ (маркировка 80xxx);

• со встроенным масочным ПЗУ (маркировка 83xxx);

• со встроенным ПЗУ, программируемым пользователем (маркировка 87xxx).

Память программ и память данных физически и логически разделены, имеют различные механизмы адресации и работают под управлением различных сигналов.

Резидентная память программ (РПП) имеет емкость от 4K до 32K и предназначена для хранения команд, констант, управляющих слов инициализации, таблиц перекодировки входных и выходных данных и т.п. РПП имеет 16-разрядную шину адреса, который формируется в счетчике команд (PC) или в регистре-указателе (DPTR). Последний выполняет функции базового регистра при косвенных переходах в программе и используется в командах, оперирующих с таблицами. Память данных (ОЗУ) предназначена для хранения переменных в процессе выполнения программы и имеет емкость 128 или 256 байт. К адресному пространству резидентной памяти данных примыкают адреса регистров специального назначения. Как память программ, так и память данных могут быть расширены до 64K байт путем подключения внешних БИС.

Слово состояния программы (PSW) хранит признаки, вырабатываемые АЛУ при выполнении различных команд, а также биты управления выбором регистрового банка.

ACC

B

PSW

SP

DPTR

PC

Память

данных

(1288, 2568)

Память

программ

(4K8, 32K8)

ЦПУ

Параллельные порты ввода/вывода

P1

P2

P3

Схема приоритетных

прерываний

IP

IE

P0

THO

TL0

TH1

TL1

TMOD

TCON

Блок таймеров/ счетчиков

Последовательный порт

SBUF

PCON

SCON

Рис. 4.1. Структура базового МК семейства MCS-51.

4.1.3. Параллельные порты ввода/вывода.

Параллельные порты P0-P3 предназначены для побайтного ввода или вывода информации. Каждый порт содержит управляемые регистр-защелку, входной буфер и выходной драйвер. Порт 0 является двунаправленным, а порты 1, 2 и 3 – квазидвунаправленными. Каждая линия портов может быть использована независимо для ввода или вывода информации. Чтобы некоторая линия порта использовалась для ввода, в D-триггер регистра-защелки порта должна быть записана 1, которая закрывает МОП-транзистор выходной цепи. По сигналу сброса в регистры-защелки всех портов записываются единицы, настраивающие их тем самым на режим ввода.

Порты P0 и P2 используются при обращении к внешней памяти. При этом через P0 в режиме временного мультиплексирования сначала выводится младший байт адреса, а затем выдается или принимается байт данных. Через порт P2 выводится старший байт адреса в тех случаях, когда разрядность адреса равна 16 бит. Таким образом при наличии внешней памяти порты P0 и P2 не могут использоваться для ввода/вывода данных от внешних устройств.

Выводы порта P3, как правило, используются для реализации альтернативных функций: выдачи сигналов чтения (RD) и записи (WR) при обращении к внешней памяти данных, приема входных сигналов таймеров/счетчиков (T0, T1) и сигналов внешних прерываний (INT0, INT1), а также приема и выдачи данных последовательного порта (RxD, TxD). Альтернативные функции могут быть задействованы путем записи 1 в соответствующие разряды регистра защелки порта P3.

Линия порта P0 может быть нагружена на два ТТЛ-входа, а выходные линии портов P1-P3 могут работать на одну ТТЛ-схему.