第2章 mcs-51单片机硬件结构和原理1.ppt

共103 本章教学要求 熟悉MCS-51单片机CPU内部组成结构和各功能部件的作用。 掌握MCS-51单片机引脚功能。 掌握存储器的组织结构。程序存储器、数据存储器、内部特殊功能寄存器（SFR）的配置情况，熟悉程序状态寄存器（PSW）各位的含义。 掌握P0～P3并行I/O口结构及其特点，掌握时钟电路、CPU时序和复位电路。 本 章 目 录 2.1 MCS-51系列单片机分类 2.2 MCS-51单片机引脚及硬件结构 2.3 MCS-51单片机CPU 2.4 存储器 2.5 并行输入/输出端口 2.6 时钟电路和时序 2.7 单片机的工作方式 2.1 MCS-51系列单片机的分类 自Intel公司推出MCS-51系列单片机以后，所有的51系列单片机都是以Intel公司最早的典型产品8051为核心，增加一定的功能部件后构成的。本课程以8051为主阐述MCS-51系列单片机的系统结构、工作原理和应用中的一些技术问题。 MCS-51系列可分为两大系列：51子系列和52子系列。 表2-1 MCS-51系列单片机的性能一览表 2.2 MCS-51单片机引脚及硬件结构 2.2.1 单片机的引脚功能 不同型号MCS-51单片机CPU处理能力和指令系统是完全兼容的，只是存储器和I/O接口的配置有所不同。基本配置如下： 1. 8位CPU 2. 片内ROM、RAM 3. 片内并行 I/O接口 4. 片内16位定时器/计数器 5. 片内中断处理系统 6. 片内全双工串行I/O口。 MCS-51系列单片机有40个引脚，外形尺寸有双列直插封装（DIP）或LCC/QFP封装，每个引脚有规定的序号和名称。DIP封装的引脚排列和逻辑符号如图2-1所示。 芯片引脚按功能分为3类，即： 1. 电源引脚Vcc和Vss Vcc（+5V） 电源输入端 Vss（GND） 共用接地端 2. 时钟振荡电路引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1和XTAL2分别用做晶体振荡电路的反相器输入端和输出端。在使用内部振荡电路时，这两个引脚用来外接石英晶体；当使用外部振荡器时， XTAL2接收振荡器信号， XTAL1接地 。 复位信号输入端RST RST端出现两个机器周期以上的高电平时，完成复位操作。 VPD为内部RAM的备用电源输入端。当Vcc发生断电或电压降到一定值时，可通过VPD为单片机内部RAM提供电源，以保护片内RAM中的信息不丢失。 访问外部ROM时，在每个机器周期，PSEN有效时，程序存储器的内容出现在P0口。 外部程序存储器访问允许信号EA EA=0： 访问外部程序存储器。 EA=1： 访问片内与片外程序存储器。 VPP为8751 EPROM的21V编程电源输入端。 ----P0端口 P0端口（P0.0～P0.7） 第一功能：是一个8位漏极开路型准双向I/O口。访问外部存储器时，分时作为低8位地址和8位双向数据总线。先送出地址再送出数据。 P1口（P1.0～P1.7） 内部带上拉电阻的8位准双向I/O口。 P2口（P2.0～P2.7） 第一功能：内部带上拉电阻的8位准双向I/O口。 第二功能：在访问外部存储器时，输出高8位地址。 P3口（P3.0～P3.7） 第一功能：内部带上拉电阻的8位准双向I/O口。 8个引脚都有各自的第二功能。 2.3 MCS-51单片机CPU 运算器——包括算术逻辑单元ALU、累加器ACC、寄存器B、暂存器TMP1和TMP2、程序状态字PSW寄存器。 1. 累加器 ----算术/逻辑部件 作用:在控制器的控制下进行算术运算和逻辑运算。进行运算的两个数据存入暂存器1和暂存器2等待ALU接收。 ----程序状态字寄存器 Cy（PSW.7）：进位标志位。在执行加、减法指令时，若运算结果的最高位（D7位）有进位或借位，则Cy位被置1，否则清零。 AC（PSW.6）：半进位标志位。在执行加、减法指令时，如果其低半字节向高半字节有进位或借位（D3位向D4位），则AC位被置1，否则清零。 F0（PSW.5）：用户自定义标志位。用户可用软件对F0赋以一定的含义，决定程序的执行转向。 OV（PSW.2）：溢出标志位。 当运算的结果超出范围（-128～＋127）时，产生溢出 OV= 1，否则无溢出OV=0。 PSW.1：未定义位。 P（PSW.0）：奇偶校验标志位。单片机在指令执行后，根据ACC中1的个数的奇偶性，自动将该标志位置1或清零。若1的