苏州科技大学电子与信息工程学院单片机原理及应用课件 第2章.pptVIP

第2章 单片机的硬件结构和原理 2.1 MCS-51单片机的硬件组成 MCS-51单片机的组成部件：微处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EPROM）、I/O口（P0口、P1口、P2口、P3口）、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存（SFR） MCS-51单片机片内结构图 各功能部件说明 1.数据存储器（RAM）：片内有128个字节（单元），片外最多可外扩至64K字节。 2.程序存储器（ROM/EPROM/EEPROM）：8031无此部件；8051为4K ROM；8751为4K EPROM。片外最多可外扩至64K字节。 3.中断系统：具有5个中断源，2级中断优先权。 4.定时器/计数器：2个16位的定时器/计数器，具有四种工作方式。 5.串行口：1个全双工的串行口，具有四种工作方式。可用来进行串行通信。 6.P0口、P1口、P2口、P3口：4个并行8位I/O口。 7.特殊功能寄存器（SFR）：共21个，用于对片内各功能模块进行管理、控制、监视。实际上一些控制寄存器和状态寄存器，是一个特殊功能的RAM区。 8.微处理器（CPU）：8位的CPU，且内含一个1位CPU（位处理器）。不仅可处理字节数据，还可进行位变量的处理（位处理、查表、状态检测、中断处理）。 MCS-51 CPU中的位处理器，是一个完整的1位微计算机，它有自己的CPU、位寄存器、I/O口和指令集。这个1位机在开关决策、逻辑电路仿真 、工业控制方面很有效；而8位机在数据采集、运算处理有优势。二者相辅相成，是单片机技术上的1个突破。 2.2 MCS-51的引脚 制造工艺为HMOS的MCS-51的单片机都采用40只引脚的双列直插封装（DIP）方式，目前大多数为此类封装方式。制造工艺为CHMOS的80C51/80C31除采用DIP封装外，还采用方形封装方式，为44只引脚。 40只引脚按其功能来分，可分为三部分： 1.电源及时钟引脚： Vcc，Vss；XTAL1,XTAL2 2.控制引脚: PSEN、ALE、EA、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 电源引脚 : 接入单片机的工作电源 Vcc（40脚）：接＋5V电源； Vss（20脚）：接地。 时钟引脚:时钟引脚外接晶体与片内的反相放大器构成了一个振荡器，它提供单片机的时钟控制信号。时钟引脚也可外接晶体振荡器。 ? 2.2.2 控制引脚 RST/VPD（9脚） RST:单片机刚接上电源时，其内部各寄存器处于随机状态，在此脚输入24个时钟周期宽度以上的高电平将使单片机复位。单片机正常工作时，此脚应为≤0.5V低电平。 VPD:备用电源输入端。当Vcc下降到低于规定 的值，而VPD在其规定的电压范围内（5±0.5V）时，VPD就向内部RAM提供备用 电源以保持内部RAM的数据。 ALE/PROG（30引脚） 访问片外存储器时，ALE(地址锁存允许信号)输出 脉冲的负跳沿用于16位地址的低8位锁存信号。 不访问片外存储器，ALE端以时钟振荡器频率的 1/6固定输出正脉冲。在访问外部数据存储器时 （执行MOVX指令），ALE会丢失一个ALE脉冲。 注：对于EPROM型单片机（8751），在EPROM编程 期间，此引脚用来输入编程脉冲。 PSEN(29引脚） 此脚的输出信号是单片机访问外部ROM的读选通信号，在访问外部ROM取指令（或常数）期间，每个机器周期PSEN两次有效，在访问外部RAM时（即执行MOVX类指令），这两次有效的PSEN不出现。PSEN可驱动8个LSTTL负载。 EA/VPP 2.2.3 I/O口引脚 P0口：双向8位三态I/O口，此口为地址总线（低8位）及数据总线分时复用口，可带8个LSTTL负载。 P1口：8位准双向I/O口，可带4个LSTTTL负载。 P2口：8位准双向I/O口，与地址总线（高8位） 复用。 P3口：8位准双向I/O口，双功能复用口。 提示：当P1、P2、P3口作为输入口使用时，必须 先向该口写1（对应口线置为高电平）. P1口作为输入口 MOV P1,#0FFH 思考：MOV P2,#07H的作用是什么？ 2.3 MCS-51 的CPU 2.3.1 运算器 包含部件：ALU、位处理器、累加器A、寄存器B、暂存器以及程序状态字寄存器PSW以及BCD码修正电路。 功能：实现数据的算术、逻辑运算，位变量处理