[信息与通信]第三章MCS-51单片机的结构和原理3.ppt

第三章MCS-51单片机的结构与原理 MCS-51是Intel公司的一种单片机系列的名称，属于这一系列的单片机芯片有许多种。后来，Intel公司将MCS-51 的核心技术授权给了很多公司，从而产生了许多以MCS-51为核心的单片机。所以，现在MCS-51已经不仅仅是一种单片机系列的名称，而是一种典型的单片机结构的名称。这些单片机的具体功能会有很多不同，但它们的基本组成和基本性能都是相同的。 第三章MCS-51单片机的结构与原理 3.1 MCS-51系列单片机的结构 3.2 8051单片机的引脚及其功能 3.3 MCS-51单片机的工作方式 3.4 MCS-51单片机的时序 3.5 MCS-51单片机外部存储器的扩展 3.1 MCS-51系列单片机的结构 一、 MCS-51单片机的基本组成 一、 MCS-51单片机的基本组成 中央处理器 ；内部数据存储器(RAM)；内部程序存储器(ROM) ；4个8位的并行输入／输出端口； 一、 MCS-51单片机的基本组成 一、 MCS-51单片机的基本组成 二、 MCS-51系列产品与性能 二、 MCS-51系列产品与性能 三、 8051单片机的内部结构 和一般微处理机相比，除了增加了接口部分外，基本结构是相似的，有的只是部件名称不同。 1、中央处理器CPU（8位） 由运算器、控制器和若干个特殊功能寄存器组成。 运算器可以完成加、减及各种逻辑运算，还可以直接完成乘、除运算。 8051的位操作功能也很强，包括传送、运算以及转移等多项功能。 8051的控制器在单片机内部协调各功能部件之间的数据传送并，对单片机外发出若干控制信息，如PSEN，ALE，RD，WR等。（时序节详解） CPU中使用的特殊功能寄存器有ACC、B、PSW、SP和DPTR。 CPU中的特殊功能寄存器 （1）A——累加器。 （2）B——B寄存器，主要乘、除法运算用，通用寄存器。 （3）PSW——程序状态字：相当于一般的标志寄存器，包含程序运行状态、信息。 CPU中的特殊功能寄存器 CPU中的特殊功能寄存器 CPU中的特殊功能寄存器 CPU中的特殊功能寄存器 CPU中的特殊功能寄存器 2．定时／计数器 8051内部有两个16位可编程定时／计数器，记为定时器To和T1。 在定时工作时，时钟由单片机内部提供，即系统时钟经过12分频后作为定时器的时钟。 计数工作作时，两个计数器的时钟脉冲(计数脉冲)由T0和T1(即P3．4和P3．5)两个引脚输入。 可以产生中断。 3．串行口 8051单片机内部有一个可编程的、全双工的串行接口。 使得数据可以一位一位串行地在计算机和外设之间传送。 四、51单片机存储器配置（结构） 1、物理、逻辑上的分区 2、程序存储器 3、数据存储器 (1)工作寄存器区 (3)特殊功能寄存器 51子系列SFR一览表 五、并行I / O 端口 8051有4个8位并行输入／输出端口，记作P0、P1、P2和P3，共32条I／O线，实际它们就是特殊功能寄存器中的4个。它们都是双向通道，每一条I／O线都能独立地用做输入或输出。 作输出时数据可以锁存； 作输入时数据可以缓冲； 但这4个通道的功能不完全相同。 4个通道特性上的差别主要是通道0、通道2和通道3都还有第二功能，而通道1则只能用做I／O口。 51的并行I / O 口逻辑图 作为IO方式时基本特性相同 读引脚输入操作时的附加准备动作 P0 口逻辑图 P1 口逻辑图 P2 口逻辑图 P3 口逻辑图 P3口的第二功能 在系统需要外部扩展时 外接上拉问题及负载能力 3.2 8051单片机的引脚及其功能 引脚分类： 1、主电源引脚 Vss、Vcc 2、外接晶振引脚 XTAL1、XTAL2 3、输入/输出引脚 P0.0 ~ P0.7 ； P1.0 ~ P1.7 ； P2.0 ~ P2.7 ； P3.0 ~ P3.7 四个I / O口，每个八条线；还兼作地址/数据线。第二功能。 4、控制与复位引脚 复位引脚 RST / VPD —— 复位/备用电源输入。 当出现两个机器周期高电平时，单片机复位 。 复位后，P0 ~ P3 输出高电平；SP寄存器为07H； 其它寄存器全部清0；不影响RAM状态。 参考复位电路如下 MCS-51对外三总线的形成 3.3 MCS-51单片机的工作方式 3.3.1 复位方式 3.3.2 程序执行方式 3.3.3 单步执行方式 3.3.4 掉电和节电方式 3.3.5 编程和校验方式 3.4 MCS-51单片机的时序 3.4.1 机器周期和指令周期 51单片机的 机器周期和指令周期 机器周期的计算 3.4.2 MCS-51指令的取指／执行时序 3.4.3 访问外部ROM和