[信息与通信]第2章-单片机硬件结构和原理.pptVIP

第2章 单片机的硬件结构和原理 本章内容 2.1 MCS-51单片机的内部结构 2.2 MCS-51单片机的引脚及功能 2.3 CPU 2.4 存储器 2.5 时钟电路与指令的时序 2.6 单片机的复位方式及电路 2.7 I/O端口电路与电气特性 2.8 单片机的低功耗工作方式 2.9 单片机的最小系统 2.1 MCS-51单片机的内部结构 MCS-51单片机内部的基本结构框图 2.1 MCS-51单片机的内部结构 MCS-51硬件基本配置 8位CPU，片内振荡器 4KB/8KB字节程序存储器ROM 128B/256B字节数据存储器RAM 2/3个16位定时器/计数器 32个可编程的I/O线（四个8位并行I/O端口） 一个可编程全双工串行口 5/6个中断源，两个中断优先级 可寻址64KB外部数据存储器空间、64KB外部程序存储器空间的控制电路 有位寻址功能，适于布尔处理机的位处理机 2.2 MCS-51单片机的引脚及功能 2.2.1 主电源引脚 2.2.2 外接晶体振荡器引脚 XTAL1：芯片内部振荡电路输入端 XTAL2：芯片内部振荡电路输出端 振荡频率为晶振频率（1.2～12MHz），另外需两个30pF左右的电容以微调频率 2.2.3 I/O引脚 P0口 作普通I/O 8位准双向I/O 输入时，先写“1” 扩展片外RAM或ROM 标准的双向I/O接口 分时复用，作低8位地址线和8位双向数据总线 P2口 作普通I/O 8位准双向I/O接口 输入时，先写“1” 扩展片外RAM或ROM 作高8位地址线 P3口 8位准双向I/O接口 输入时，先写“1” 每个引脚有第二功能（多使用第二功能） MCS-51配有 2/3个16位定时器/计数器 一个可编程全双工串行口 5/6个中断源，两个中断优先级 P1口 仅用作I/O 8位准双向I/O接口 输入时，先写“1” 2.2.4. 控制信号引脚4个 ALE：地址锁存允许信号端 /PSEN:外部程序存储器读选通信号端； EA/VPP：程序存储器选择信号端和编程电源输入端； EA=0:只访问片外程序存储器； EA=1:先访问片内程序存储器再片外; RST/VPD：复位信号端和后备电源输入端。 引脚总图——三总线 MCS-51的总线 数据总线(8位) P0 地址总线(16位) A0～A7：P0（经地址锁存器） A8～A15：P2 外部存储单元直接寻址范围： 控制总线 P3口的第二功能状态 4根独立控制线RST、ALE、/EA和/PSEN [例] 80C31对片外ROM的扩展 [例] 80C31对片外RAM的扩展 2.3 CPU 核心部件（8位数据宽度） 控制、指挥和调度、运算和控制输入输出 组成 运算器 ALU、累加器A、寄存器B、暂存器、PSW等 控制器 PC、IR、ID、DPTR、SP、RAM地址寄存器、时钟发生器、定时控制逻辑等 位处理器（布尔处理器） 每次处理一位数据 2.4 存储器 存储器空间存放…… 程序、数据 存储器空间分类 根据作用分类 程序存储器ROM、数据存储器RAM 根据位置分类 片内存储器、片外存储器 存储器编址方法 2种 冯.诺依曼结构 程序存储器和数据存储器统一编址 哈佛结构 程序存储器和数据存储器分别编址 程序存储器配置图 数据存储器配置图 2.4.1 程序存储器(ROM) 存放程序和常数（如：原始数据或表格） MCS-51对外程序存储器寻址能力：64KB（216B） 中断向量表（1） 中断向量表（2） 复位时，PC=0000H，从该处执行程序 中断向量表（中断向量） 0003H～002BH：中断服务程序入口 存放一条无条件转移指令进行跳转 不要占用 程序书写 ORG 0000H LJMP MAIN ;只写一条跳转指令 ??? ORG 0030H ;开始写主程序 MAIN： ??? 2.4.2 数据存储器(RAM)—— (1)数据存储器的配置 (2)工作寄存器区 (3)位寻址区 20H～2FH，共16个单元，128位。 为布尔处理区 各有自己的位地址，统一编址为00H～7FH（1个地址代表1位） 既可以字节寻址，也可以位寻址 有17条位操作指令，常用：置位（SETB）、清零（CLR）、取反（CPL） (4)内部数据存储器高128B(80H～FFH) 组成 通用数据RAM区 51子系列无该区 特殊功能寄存器SFR 区别的方法 访问通用数据RAM区，用寄存器间接寻址 MOV A， @R0 访问特殊功能寄存器，用直接寻址 MOV A， 80H ① SFR 地址表(1) ① SFR 地址表(2) 特殊功能寄存器位地址 ② 程序状态字 PSW ③