单片机第二章硬件基础研讨.ppt

第2章 硬件基础 教学目标 1. 总体了解51单片机内部结构。 2. 熟悉51单片机40个引脚及其功能。 3. 熟悉51三个不同存储空间配置及地址范 围，了解不同存储空间的操作指令和控制信号。 4. 熟悉51片内RAM低128B分区结构和作用。 5. 了解特殊功能寄存器地址分布范围，理解ACC、 B、SP、DPTR的作用和功能，重点掌握PSW结构 组成和各位作用。 6. 理解程序计数器PC的功能。 7. 了解51 4个I/O端口结构及工作原理。 8. 理解在扩展外存储器情况下，P0、P2及 P3口的功能作用。 9. 了解堆栈指针SP及堆栈的作用； 10. 掌握堆栈的设置及使用方式； 11. 熟悉C51复位条件、复位电路和复位后 常用的SFR的状态。 12. 理解时钟电路组成、时钟和机器周期的概念。 2.1 体系结构 2.1 AT89C51单片机的结构 2.1.1 中央处理器(CPU) CPU是单片机内部的核心部件，是一个8位二进制数的中央处理单元，主要由运算器、控制器和寄存器阵列构成。 1. 运算器 运算器用来完成算术运算和逻辑运算功能，它是AT89C51内部处理各种信息的主要部件。运算器主要由算术逻辑单元(ALU)、累加器(ACC)、暂存寄存器(TMP1、TMP2)和状态寄存器(PSW)组成。 1. 运算器 表2.1 PSW各位定义表 1. 运算器 表2.2 工作寄存器组R0～R7的物理地址 2.1.2 存储器 2.1.4 定时器/计数器 AT89C51内部有两个16位可编程定时器/计数器，简称为定时器0(T0)和定时器1(T1)。 2.1.5 中断系统 单片机中的中断是指CPU暂停正在执行的原程序转而为中断源服务(执行中断服务程序)，在执行完中断服务程序后再回到原程序继续执行。 中断系统是指能够处理上述中断过程所需要的部分电路。 51单片机共有5个中断源。 2.1.6 内部总线 2.2 引脚功能 AT89C51有40条引脚，与其他51系列单片机引脚是兼容的。这40条引脚可分为I/O端口线、电源线、控制线、外接晶体线四部分。如图2.2所示。 封装 有双列直插DIP40（Dual In-line Package）, 贴片封装LCC40（Lead Chip Carrier）, 扁平封装QFP44(Quad Flat Package)。 管脚功能： 4个8位并行I/O口P0-P3； 电源/地Vcc/Vss （40 20） 振荡器输入输出XTAL1/XTAL2 （18 19） 地址锁存及编程脉冲输入ALE/PROG （30） 复位RST （9） 片内/外ROM选择及编程电源EA/Vpp （31） 外部程序存储器选通PSEN(读程序) （29） 1．P0口 P0口有八条端口线，命名为P0.0～P0.7，其中P0.0为低位，P0.7为高位。如图2.3所示。 它由一个输出锁存器，两个三态缓冲器，输出驱动电路和输出控制电路组成。P0口是一个三态双向I/O口，它有两种不同的功能，用于不同的工作环境。 P1口有八条端口线，命名为P1.0～P1.7，如图2.4所示。P1口是一个准双向口，只作普通的I/O口使用，其功能与P0口的第一功能相同。 作输出口使用时，由于其内部有上拉电阻，所以不需外接上拉电阻； 作输入口使用时，必须先向锁存器写入“1”，使场效应管T截止，然后才能读取数据。 P2口也是一个准双向口，它有两种使用功能：一种是当系统不扩展外部存储器时，作普通I/O口使用，其功能和原理与P0口第一功能相同，只是作为输出口时不需外接上拉电阻； 另一种是当系统外扩存储器时，P2口作系统扩展的地址总线口使用，输出高8位的地址A7～A15，与P0口第二功能输出的低8位地址相配合，共同访问外部程序或数据存储器(64 KB)，但它只确定地址并不能像P0口那样还可以传送存储器的读写数据。