第二课-单片机硬件基础-ye.ppt

计算机测控技术第二课 单片机硬件系统基础;本节内容;什么是嵌入式系统？;嵌入式计算机系统的定义;嵌入式系统的主特征;嵌入式系统基本组成要素;嵌入式系统基本组成硬件;计算机组成体系结构——冯·诺依曼体系结构模型;计算机组成结构——哈弗体系结构;计算机系统指令集;嵌入式处理器分类;MCS-51单片机的硬件结构 片内结构如图2-1所示:; ; ;介绍图2-1中的各功能部件： 1.CPU 51CPU是动态CPU 2.数据存储器（RAM） 片内为128个字节（52子系列的为256个字节） 3.程序存储器（ROM/EPROM） 8031:无ROM； 8051:4K字节ROM； 8751:4K字节EPROM ； 89C51/89C52/89C55:4K/8K/20K 字节闪存。 4.中断系统 5.定时器/计数器;6. 串行口 1个全双工的异步串行口，具有四种工作方式。 7. P1口、P2口、P3口、P0口 为4个并行8位I/O口。 8. 特殊功能寄存器（SFR） 共有21个，是一个具有特殊功能的RAM区。 2.2 MCS-51的引脚 40只引脚双列直插封装（DIP）。 ; ;44只引脚方形封装方式（4只无用） ;40只引脚按功能分为3类： （1）电源及时钟引脚: Vcc、Vss；XTAL1、XTAL2。 （2）控制引脚： PSEN*、EA* 、ALE、RESET （即RST）。 （3）I/O口引脚：P0、P1、P2、P3，为4个8位I/O口的外部引脚。 2.2.1 电源及时钟引脚 1．电源引脚 （1）Vcc（40脚）：+5V电源； （2）Vss（20脚）：接地。 ;2．时钟引脚 （1）XTAL1（19脚）：如果采用外接晶体振荡器时，此引脚应接地。 （2）XTAL2（18脚）：接外部晶体的另一端。 2.2.2 控制引脚 提供控制信号，有的引脚还具有复用功能。 (1) RST/VPD(9脚)：复位与备用电源。 (2) ALE/PROG*（30脚）：第一功能ALE为地址锁存允许，可驱动8个LS型TTL负载。 PROG*为本引脚的第二功能。为编程脉冲输入端。; (3) PSEN* （29脚）：外部程序存储器的读选通信号。可以驱动8个LS型TTL负载。 (4) EA*/VPP (Enable Address/Voltage Pulse of Programing，31脚) EA*为内外程序存储器选择控制端。 EA*=1，访问片内程序存储器，但在PC（程序计数器）值超过0FFFH（对于8051、8751）时，即超出片内程序存储器的4K字节地址范围时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。 EA*=0，单片机则只访问外部程序存储器。 ; VPP为本引脚的第二功能。用于施加编程电压（例如+21V或+12V）。对89C51，加在VPP脚的编程电压为+12V或+5V。 2.2.3 I/O口引脚 (1) P0口：开漏双向8位I/O口，此口为地址总线（低8位）及数据总线分时复用口，可驱动8个LS型TTL负载。 (2) P1口：8位准双向I/O口，可驱动4个LS型TTL负载。 (3) P2口：8位准双向I/O口，与地址总线（高8位）复用，可驱动4个LS型TTL负载。; (4) P3口：8位准双向I/O口，双功能复用口，可驱动4个LS型TTL负载。 注意:准双向口与开漏双向三态口的差别。 准双向I/O口作输入口使用时，要向该口先写“1”。 准双向I/O口无高阻的“浮空”状态。 2.3 MCS-51的CPU 由运算器和控制器所构成 2.3.1 运算器 对操作数进行算术、逻辑运算和位操作。;1．算术逻辑运算单元ALU 2．累加器A 使用最频繁的寄存器，可写为Acc。 A的作用： （1）是ALU的输入之一，又是运算结果的存放单元。 （2）数据传送大多都通过累加器A。MCS-51增加了一部分可以不经过累加器的传送指令，即可加快数据的传送速度，又减少A的“瓶颈堵塞”现象。 A的进位标志Cy同时又是位处理机的位累加器。 ;3．程序状态字寄存器PSW （1）Cy（PSW.7）进位标志位 （2）Ac(PSW.6) 辅助进位标志位，用于BCD码的十 进制调整运算。 （3）F0（PSW.5）用户使用的状态标志位。 （4）RS1、RS0（PSW.4、PSW.3）：4组工作寄存器区选择控制位1和位0。; RS1 RS0 所选的4组寄存器 0 0 0区（内部RAM地址00H～