第2章 原理与结构 单片机原理与实践指导课件.pptVIP

2 单片机结构与原理 2.1 MCS-51系列单片机的基本组成 一、MCS-51单片机的基本功能特性（以89C52 40个引脚为例） （1）一个8位字长的CPU和指令系统； （2）一个片内振荡器及时钟电路； （3）内部有8KB的E2PROM（程序存储器）； （4）64KB的外部程序存储器寻址空间； （5）64KB的外部数据存储器寻址空间； （6）SRAM数据存储器256字节（分低128字节和高128字节）； （7）两个16位定时器/计数器； （8）一个可编程的全双工串行接口； （9）32条可编程的I/O端口（分4个8位并行I/O端口）； （10）有6个中断源、2个优先级中断控制器； （11）一个布尔处理器； （12）有111条指令。 二、MCS-51单片机的硬件组成 （1）算术逻辑单元ALU （2）累加器ACC （3）寄存器B （4）程序计数器PC （5）数据指针DPTR （6）堆栈指针SP （“先进后出，后进先出”） （7）程序状态寄存器PSW RS0、RS1的设置见表2-1 其中： 0组， 00H～07H = R0～R7 “00” 1组， 08H～0FH = R0～R7 “01” 2组， 10H～17H = R0～R7 “10” 3组， 18H～1FH = R0～R7 “11” 2.2 MCS-51系列单片机的引脚与功能 一、8051型引脚与功能（40脚封装） 其它引脚封装（PLCC、PQFP） 2.3 51单片机存储器的结构 （以89C52为例） 一、程序存储器 标准的51单片机程序存储器地址范围是： 0000H～FFFFH，共64KB空间。 在64KB的程序存储器中0000H～0002AH（地址向量区）区域具有特殊用途，是保留给系统使用的。即： 0000H～0002H，为上电或复位的入口地址； 0003H～000AH，为外部中断0的中断地址区； 000BH～0012H，为定时/计数器0（T0）的中断地址区； 0013H～001AH，为外部中断1的中断地址区； 001BH～0022H，为定时/计数器1（T1）的中断地址区； 0023H～002AH，为串口(TI，RI)中断地址区。 二、 内部数据存储器 1 寄存器组的设置（RS1、RS0） 2 位操作区（20H～2FH=16字节) 3其它SRAM区的划分 片内SRAM区的30H～7FH可用作高速的数据存储区或堆栈区。 片内SRAM区的80H～FFH可用作一般的数据存储区（要间接寻址，8051无这个区域）或堆栈区。 4特殊功能寄存器SFR 在特殊功能寄存器区（80H～FFH）的128字节存放的是51单片机中专用寄存器（SFR）的数据。其名称、符号及字节地址见表2-5所示。 三、外部数据存储器 外部数据存储器（RAM）的地址范围是:0000H～FFFFH。 这个区域既可以作为一般的RAM区，也可扩展I/O口或其它接口。 2.4 单片机I/O端口逻辑结构 8051有4个8位并行I/O端口，记做P0、P1、P2和P3。这四个口都是准双向的I/O口，共占有32条管脚，每一条I/O线都能独立的用作输入或输出。 一、PO口（I/O、总线） 二、P1口（I/O口） 三、P2口（I/O口、总线） 四、P3口（I/O口、复用功能） 五、I/O口的“读－修改－写”操作 从P0～P3口的逻辑电路分析可知，读一个端口的数据有两类：一类是读引脚电平的，另一类是读锁存器的。 “读－修改－写”指令是为了避免误读引脚电平 （见表2-8列出的指令）。 例如，ANL P1, A ;逻辑与指令……. CPL P2.0 ;取反…… INC P3 ;P3的内容增1….. 2.5 单片机的工作时序及时钟电路 一、几个概念 振荡频率-------晶振的频率； 机器周期-------包含12个振荡脉冲，即机器周期就是振荡（频率）脉冲的12分频，显然，如果使用6MHz的时钟频率，一个机器周期就是2μs，而如使用12MHz的时钟频率，一个机器周期就是1μs。 指令周期-------执行一条指令所需要的时间称为指令周期。指令有单字节、双字节和三字节之分，所以它们的指令周期也不相同。 二、 典型时序