MCS-51单片机的基本结构及工作原理精品课件.pptxVIP

内容

§2-1MCS－51单片机的基本结构

§2-2MCS－51的存储器结构

§2-3专用功能寄存器的SFR

§2-4单片机的工作方式与最小应用系统;●了解单片机内部基本结构

●掌握单片机存储器分布和使用

●掌握常用的特殊功能寄存器SFR的使用

●了解单片机的工作方式

●掌握单片机的引脚及引脚功能;第一节MCS-51单片机的基本结构;MCS-51系列单片机配置一览表;;二、CPU;（二）控制器

组成：由程序计数器PC、指令寄存器、指令译码器、定时控制与条件转移逻辑电路等组成。

功能：对来自存储器中的指令进行译码，通过定时控制电路，在规定的时刻发出各种操作所需的全部内部和外部控制信号，协调各功能元件的工作，完成指令所规定的功能。;特点：

▼它是16位的按机器周期自动增1计数器;CPU执行程序的简要过程：

1)PC给出当前指令的存储地址。;2．指令寄存器

一个8位的寄存器，用于暂存待执行的指令，等待译码。

3．指令译码器

对指令寄存器中的指令进行译码，分析它的功能，并根据功能产生相应的电信号。

4．数据指针DPTR

是一个16位的专用地址指针寄存器。它主要用来存放16位地址。DPTR也可以拆成两个独立8位寄存器，即DPH(高8位字节)和DPL(低8位字节)，分别占据83H和82H两个地址。;5.定时控制部件与时序;图2.2MCS-51单片机内部结构;（1）时钟电路设计;（1）时钟电路设计;;在XTALl和XTAL2两端接晶体或陶瓷谐振器，与内部反向器构成稳定的自激振荡器。

参数选取：C1、C2起稳定振荡频率，快速起振的作用。;设计印刷电路板时，晶体和电容应尽可能安装在单片机芯片附近，以减少寄生电容，保证振荡器稳定和可靠工作。;;时序：CPU在执行指令时所需控制信号的时间顺序称为时序。

时序是用定时单位来描述的，MCS-51的时序单位有四个，分别是时钟周期（节拍）、状态、机器周期和指令周期。;1.时钟周期：又称为振荡周期、节拍（用P表示），定义为单片机提供时钟信号的振荡源（OSC）的周期。晶振频率fosc（或外加频率）的倒数.

2.状态（用S表示）：振荡脉冲经过二分频后得到整个单片机工作系统的状态。一个状态有两个节拍，前半周期对应的节拍定义为P1，后半周???对应的节拍定义为P2。

3.机器周期：完成一个基本操作所需的时间。一个机器周期含有6个状态，分别表示为S1～S6。每个状态周期有两拍，分别为S1P1、S1P2、S2P1、S2P2…，S6P1、S6P2;80C51的片内振荡器及时钟发生器;振荡信号经一个二分频触发器向芯片提供了一个2节拍的状态信号。

状态周期是振荡周期（时钟周期）的2倍。

每个状态周期有两个节拍P1和P2。在每个状态的前半周期，节拍P1有效，在每个状态的后半周期，节拍P2有效。

CPU就以两相时钟P1和P2为基本节拍指挥51单片机各个部件协调地工作。;牢记：

振荡周期(时钟周期)=晶振频率fosc的倒数；;通常，每个机器周期中，ALE两次有效，第一次出现在S1P2和S2P1期间，第二次出现在S4P2和S5P1期间。;CPU取指、执行时序;;单字节单周期指令;

指令

寄存器

译码;五、MCS-51单片机的引脚及其功能;认识单片机的引脚;单片机的引脚（电源端）;单片机的引脚（晶振端）;单片机的引脚（晶振端）;对AT89S51/S52单片机，通常外接一个晶振两个20或30pf电容，一个12M或11.0592MHz的晶振;RST/VPD：复位（正脉冲有效）/备用电源引脚

复位使单片机进入某种确定的初始状态

退出处于节电工作方式的停顿状态、退出一切程序进程、退出程序的死循环，从头开始。

Vcc掉电期间，此引脚可接备用电源，能保护片内RAM中的内容不丢失。;PC与SFR复位状态表;无论是HMOS型还是CHMOS型的单片机，在振荡器正在运行的情况下，复位是靠在RST引脚上施加持续2个机器周期的高电平来实现的。

MCS-51单片机通常采用的简单复位电路有：上电自动复位、外部脉冲复位、上电+按钮电平复位、程序运行监视复位等方式。;简单复位电路;;程序运行监视复位

程序运行监视复位通常是由各种类型的程序监视定时器WDT（WatchdogTimer）俗称为“看门狗”实现。WDT可保证程序非正常运行（如程序“飞逸”、“死机”）时，能及时进入复位状态，恢复程序正常运行。;“看门狗”工作原理：

在规定时间内必须至少“喂狗”一次，即复位“看门狗”。否则“看门狗”电路将复位单片机。

实现：

可在软件的合适地方加一条“喂狗”指令，使看门狗的定时时间永远达不到预置。;WDT通常有几种实现方法供用户选择：

1）单片机内部带有