第二章 结构 单片机.ppt

第2章 MCS-51单片机硬件结构和原理 2.1 MCS-51单片机概述 MCS-51系列单片机是Intel 公司在MCS-48系列单片机的基础上于20世纪80年代初推出的高档8位单片机。MCS-51系列及其兼容单片机有许多种型号的芯片可供选择，有Intel 公司生产的8051、8052基本型单片机系列产品，还有Philips、Dallas、Siemens、ATMEL、华邦和LG等公司生产的80C51系列兼容单片机。它们都以8051为内核，具有相同的指令系统，为了便于介绍不同型号单片机的内部结构，根据其内部结构和功能的不同分为两个子系列：51子系列和52子系列。 2.1.1 51、52子系列单片机基本特性 51子系列 （1） 一个8位的CPU中央处理器 （2） 片内的振荡器及时钟电路 （3） 4KB的应用程序存储器（8031、80C31没有片内OM） （4） 128个字节的片内数据存储器 （5） 64KB程序存储器可寻址的地址空 间 （6） 64KB数据存储器可寻址的地址空间 （7） 2个16位可编程的定时器/计数器 （8） 一个可编程的全双工通用异步接收/发送器UART （9） 32条可按位寻址的双向I/O线 （10）两个优先级嵌套，5个中断源的中断结构 （11）有很强的布尔处理能力，即按位处理能力 52子系列 （1） 一个8位的CPU中央处理器 （2） 片内的振荡器及时钟电路 （3） 8KB的应用程序存储器（8032、80C32没有片内ROM） （4） 256个字节的片内数据存储器 （5） 64KB程序存储器可寻址的地址空间 （6） 64KB数据存储器可寻址的地址空间 （7） 3个16位可编程的定时器/计数器 （8） 一个可编程的全双工通用异步接收/发送器UART （9） 32条可按位寻址的双向I/O线 （10）两个优先级嵌套，6个中断源的中断结构 （11）有很强的布尔处理能力，即按位处理能力 2.2 89C51单片机引脚及功能 1．电源引脚Vcc和Vss (1) VCC：电源端，接+5V电源。 (2) VSS：接地端。 2．外接晶体引脚XTALl和XTAL2 (1) XTAL1：片内振荡电路的输入端，是外接晶体的一端。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部时钟电路时，此引脚为振荡信号的输入端。 (2) XTAL2：片内振荡电路的输出端，是外接晶体的另一端。在单片机内部，它是反相放大器的输出端，振荡电路的频率就是晶体的固有频率。当采用外部时钟电路时，此引脚应悬空。 3．控制信号引脚RST、ALE、PSEN和EA (1) RST/VPD：RST是复位信号输入端，高电平有效，在此引脚上出现两个机器周期以上的高电平将使单片机复位。RST引脚的第2功能是备用电源VPD的输入端。当主电源VCC发生故障，降低到低电平的规定值时，此引脚可接备用电源，由VPD向内部RAM提供备用电源，以保持片内RAM中的数据。 (2) ALE/PROG：地址锁存允许信号端。当访问外部存储器时，地址锁存允许ALE信号的输出用于锁存低8位地址的控制信号，此信号频率为振荡器的1/6，当不访问片外存储器时，ALE信号可用作对外输出时钟或定时信号。ALE端可以驱动8个TTL负载。在对Flash存储器编程期间，此引脚用于输入编程脉冲信号(PROG)。 (3) PSEN：片外程序存储器读选通信号输出端。此端每个机器周期输出2次负脉冲作为读片外程序存储器的选通信号，此引脚接EPROM的OE端。当片内取指时PSEN端为高电平状态。PSEN端同样可驱动8个TTL负载。 (4) EA/VPP：片内、片外程序存储器选择端/编程电压输入端。当EA端保持高电平时，单片机复位后访问片内程序存储器。当程序计数器PC的值超过4KB时，将自动转去执行片外程序存储器内的程序。EA端接地保持低电平时，则只访问片外程序存储器，而不管内部是否有程序存储器。 在Flash存储器编程期间，使用该引脚的第2功能，用于提供编程电压。 2.2.2 外部总线 (1) 地址总线(AB)：宽度为16位，因此，对外接存储器可直接寻址范围是64KB。16位地址的高8位由P2口直接输出(A15～A8)，P0口输出低8位地址(A7～A0)，在允许地址锁存信号ALE作用下，将该低8位地址锁存到外部地址锁存器中，从而让P0口做好接收数据的准备。P0是地址/数据共用的端口。 (2) 数据总线(DB)：宽度为8位，由P0口提供(D7～D0)。 (3) 控制总线(CB)：由上述4条控制线和P3口的第二功能状态组成。 2.3 89C51单片机内部结构 2.3.1 89C51单片机基本结构 2.3.2 CPU CPU是单片机的核