89C51单片机硬件结构及原理.pptVIP

§2.1 89C51单片机芯片内部结构及特点 §2.2 89C51单片机引脚及其功能 §2.3 89C51单片机存储器配置 §2.4 时钟电路及89C51CPU时序 §2.5 复位操作 §2.6 89C51单片机的低功耗工作方式 返回 第2章 89C51单片机的结构和原理 §2.7 输出/输入端口结构 §2.1 89C51单片机芯片内部结构及特点 返回 89C51单片机结构框图 A89C51 CPU 振荡器和时钟 OSC 64KB 总线 扩展控制器 数据存储器 256B RAM/SFR 2×16位 定时器/计数器 可编程I/O 程序存储器 4KB FLASH ROM 可编程全双工 串行口 内外中断源 控制 并行口 串行通信 外部时钟源 外部事件计数 二、89C51系列单片机的性能 1） 89C51单片机与8051相比，具有节电工作方式，即休闲方式及掉电方式。 2）89C51是用静态逻辑来设计的，其工作频率可下降到0 Hz。在空闲方式中，CPU停止工作，而RAM、定时器/计数器、串行口和中断系统都继续工作。此时的电流可降到大约为正常工作方式的15%。在掉电方式中，片内振荡器停止工作，由于时钟被“冻结”，使一切功能都暂停，故只保存片内RAM中的内容，直到下一次硬件复位为止。这种方式下的电流可降到15 μA以下，最小可降到0.6 μA。 3）89C51单片机还有一种低电压的型号，即89LV51，除了电压范围有区别之外，其余特性与89C51完全一致。 89C51 采用5V电源， 89LV采用51 2.7~6V电源。 4）89C51/LV51是一种低功耗/低电压、高性能的8位单片机。它采用了CMOS工艺和高密度非易失性存储器（NURAM）技术，而且其输出引脚和指令系统都与MCS51兼容；片内的Flash ROM允许在系统内改编程序或用常规的非易失性存储器编程器来编程。因此89C51/LV51是一种功能强、灵活性高，且价格合理的单片机，可方便地应用在各种控制领域。 返回 §2.1.2 89C51单片机芯片内部结构 一、结构图 二、结构组成 返回 P0驱动器 P2驱动器 P0锁存器 P2锁存器 RAM地址寄存器 128BRAM 4KBROM B寄存器 暂存器1 暂存器2 ACC SP 程序地址寄存器 缓冲器 PC增1 PC DPTR 中断、串行口和定时器 PSW P1锁存器 P1驱动器 P3锁存器 P3驱动器 定时控制 指令寄存器 指令译码器 OSC ALU P0.0-P0.7 P2.0-P2.7 P3.0-P3.7 P1.0-P1.7 XTAL1 XTAL2 PSEN ALE EA RESET 89C51单片机 内部结构图 返回 运算器 控制器 存储器 I/O接口 1、中央处理单元（89C51CPU）：运算器+控制器 返回 1）8位的ALU：可对4位、8位、16位数据进行操作。 2）8位累加器ACC（A）：它经常作为一个运算数经暂存器2进入ALU的输入端，与另一个来自暂存器1的运算数进行运算，运算结果又送回ACC。 3）8位程序状态寄存器PSW：指示指令执行后的状态信息供程序查询和判别用。 4）8位寄存器B：在乘除运算时，用来存放一个操作数也用来存放运算后的一部分结果；如不能做乘除运算时，作为通用寄存器。 5）布尔处理器：专门用于处理位操作的，以PSW中的C为其累加器。 6）2个8位暂存器： ALU的两个入口处。 （1）运算器 二、结构组成：CPU+存储器+ I/O接口 2）控制器 （1）程序计数器PC（16位）： PC是程序的字节地址计数器，PC内容为将要执行的指令地址。 改变PC内容，改变执行的流向。 PC可对64KB的ROM和片外RAM直接寻址，不可对89C51片内RAM寻址。 由两个8位计数器PCH、PCL组成。 （2）指令寄存器IR及指令译码器ID 由PC中的内容指定ROM地址。 取出来的指令经IR送至ID。 由ID对指令译码产生一定序列的控制信号，以执行指令所规定的操作。 （3）振荡器和定时电路 89C51单片机片内有振荡电路，只需外接石英晶体和频率微调电容（2个30pF左右），其频率范围为1.2MHz-12MHz。该信号作为89C51工作的基本节拍，即时间的最小单位。 返回 2、存储器 1）程序存储器（ROM） 89C51片内为4kB Flash ROM。 地址从0000H开始。 用于存放程序和表格常数。 2）数据存储器（RAM） 89C51RAM均为128B，地址为00H～7FH。 用于存放运算的中间结果、数据暂存以及数据缓冲等。 128B的RAM=工作寄存器组+位寻址空间+普通RAM+堆栈。 片内还有21个特殊功能寄存器（SFR），它们同128字节RAM统一编址，地址为80H～FFH。 3、I/