单片机原理及应用课件教学作者韩峻峰2(必威体育精装版全套课件.pptVIP

2. 单片机的硬件结构 2. 单片机的硬件结构 本章要点： MCS-51单片机主要功能特点和内部结构 MCS-51单片机的引脚功能与I/O口 MCS-51单片机的存储器结构 MCS-51单片机的CPU时序 MCS-51单片机的低功耗运行方式 2.1 MCS-51单片机主要功能特点和内部结构 MCS-51系列单片机的典型代表是8051、8751、8031，它们的指令完全兼容，仅在内部结构和应用特性方面稍有差异。 主要功能特点如下： 8位CPU 128B数据存储器RAM(52系列有256字节) 4KB 程序存储器ROM/EPROM(8051/ 8751) 特殊功能寄存器区 5个中断源，2个中断优先级 32根I/O线(4个8位并行口) 2个16位定时/计数器(52系列为3个) 1个全双工异步串行口 1位布尔处理机 片外可扩展64KB程序存储器ROM和64KB数据存储器RAM 片内振荡器及时钟电路 说明： 8051片内程序存储器为掩膜ROM，可根据特殊要求和用途在制造芯片时将专用程序固化进去，成为专用计算机。 8031单片机内部没有ROM，使用时需外接程序存储器芯片，其它与8051完全一样。 8751内部为EPROM，其它与8051无差别。 MCS-51单片机的内部结构: 2.2 MCS-51单片机的引脚功能与I/O口 HMOS制造工艺的单片机大部分采用双列直插式（Dual In-line Package，DIP）封装，共40条引脚，如图所示。 CHMOS制造工艺的单片机除采用DIP封装方式外，还采用方形封装，共44条引脚，其中4只引脚为无用引脚NC，有PLCC（Plastic Leaded Chip Carrier, PLCC）封装和PQFQ（Plastic Quard Flat Package，PQFQ）封装2种形式，如教材图2-3（b）和（c）所示。 2.2.1 电源引脚 电源引脚提供芯片的工作电源，MCS-51系列单片机采用单一+5V供电。 1．Vcc（40号引脚） Vcc接+5V电压。 2．GND（20号引脚） 2.2.2 时钟部分 MCS-51单片机的定时器控制功能是由片内的时钟电路和振荡电路完成的，而根据硬件电路的不同，片内的时钟产生有两种方式：内部时钟方式和外部时钟方式。 单片机内部有一个反相放大器，XTAL1、XTAL2分别为反相放大器的输入端和输出端，外接定时反馈元件组成振荡器（内部时钟方式）或通过外部输入时钟（外部时钟方式）的方法，产生的时钟送至单片机内部的各个部件。时钟频率越高，单片机控制器的控制节拍越快，运算速度也就越快。 1．内时钟方式 利用芯片内部振荡电路，在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡器便能产生自激振荡。 定时元件可以采用石英晶体和电容组成的并联谐振电路。 晶体可以在1.2MHz~12MHz之间选择； 电容可以在20~60pF之间选择，对时钟频率有微调作用，通常为30pF左右。 2. 外时钟方式 XTAL1接地，XTAL2接外部振荡器，对外部振荡信号无特殊要求。 由于XTAL2端的电平不是TTL电平，故应接一上拉电阻。 外部振荡器的频率应低于12MHZ。 2.2.3 控制引脚 1．RST/VPD复位信号（9号引脚） 复位的目的是使单片机和系统中的其它部件处于某种确定的初始状态。 时钟电路工作后，在RST引脚上出现两个机器周期的高电平，单片机内部进行初始复位，复位后片内寄存器状态如表2-2所示。 只要该引脚保持高电平，单片机将循环复位。当该引脚从高电平变成低电平时，单片机将从0000H单元开始执行程序。 说明： 复位不影响片内RAM状态，只要该引脚保持高电平，单片机将循环复位。 当该引脚从高电平变成低电平时，单片机将0000H单元开始执行程序。 该引脚还有复用功能。接+5V备用电源，一旦Vcc电位突然下降或断电，能保护片内RAM中的信息不会丢失，复电后能正常工作。 复位有两种：上电复位和开关复位。 上电复位：在通电瞬间，由于电容两端电压不能突变，电容通过电阻充电，在RESET端出现高电平，随着时间推移，RESET端逐渐变成低电平。 开关复位：在程序运行期间，如果有必要也可通过开关使系统复位。 2． 信号（30号引脚）(30脚)：地址锁存信号/编程脉冲输入端 低电平有效，8051访问片外程序存储器时，程序计数器PC通过P2口和P0口输出十六位地址，PSEN作为程序存储器读信号，输出负脉冲将相应存储单元的指令读出并送到P0口上。 PSEN同样可以驱动8个TTL门输入。 4.EA/Vpp(31脚)：内部和外部程序存储器选择信号 当EA为高电平时，CPU从片内程序存储器取指执行，地址超过0FFFH后自动