单片机应用的技术中级的教程2.ppt

第二章 单片机的基本结构与工作原理 １．教学内容：单片机的基本组成、80C51单片机的引脚功能、80C51的结构框图、80C51 CPU的结构、PC、DPTR、PSW、SP功能，时钟电路（内部时钟、外部时钟）、时序概念（振荡周期、时钟周期或称状态周期、机器周期、指令周期）、80C51单片机的存贮器配置、工作寄存器、寄存器的分区结构、特殊功能寄存器、位地址空间、布尔处理器、复位状态和复位电路、低功耗工作方式。 ２．教学要求：掌握MCS-51单片机的组成及其结构特点，掌握MCS-51单片机储存器的配置形式及其地址空间；掌握程序储存器、外部数据储存器、内部数据储存器、特殊功能寄存器在使用时的要求，以及各个储存器空间的功能划分；理解时序概念；了解复位状态和复位电路、低功耗工作方式。 第二章 单片机的基本结构与工作原理2.1 单片机的基本组成 （P13 图2-1） 各组成部分的特点： 1.中央处理器（CPU）：较一般CPU增设了位处理等“面向控制” 的功能。 2.存储器：有程序和数据存储器统一寻址的普林斯顿结构与分别寻址的哈佛结构（2种）。MCS-51采用哈佛结构。程序存储器为ROM，数据存储器RAM。且有片内、片外之分。 3.并行I/O口：有4个8位的I/O口（P0-P3）。部分I/O口还是系统总线或控制信号线。 4.串行口：有1个通用异步接收和发送器（UART）即串行通信口。 5.定时器/计数器：有2个16位的可编程定时器/计数器。 6.时钟电路：时钟是定时的基础，单片机内有一个反相放大器构成振荡电路，可用内部或外部两种方式产生单片机所需的时钟。 7.中断源：有多个可编程的中断源，可设置优先级。 下面我们将以80C51为主，对其功能和结构作详细介绍。 2. 2 80C51单片机的引脚功能和结构框图 2.2.1 80C51的引脚功能 （有40脚DIP和44脚QFP封装2种,P16） 各引脚的功能如下： （1）电源和晶振：Vcc(+5V)，Vss(地)，XTAL1 / 2（接晶振）。 （2）I/O口：4个，32根。其中 P0：8位双向口，地址和数据分时复用，可驱动8个TTL负载。 P1：8位准双向口，可驱动4个TTL负载。 P2：8位准双向口，输出高8位地址，可驱动4个TTL负载。 P3：8位准双向口，具有多功能（见下）,可驱动4个TTL负载。 P3.0—RXT(串行输入），P3.1 —TXD(串行输出）； P3.2—外部中断0 ，/INT0 ，P3.3 —外部中断1 ，/INT1； P3.4 —T0/ 计数器0输入， P3.5 —T1/ 计数器1输入； P3.6 — /WR(片外存写选通），P3.7 — /RD(读选通)； （3）控制线：4根（RST， /EA，ALE，/PSEN） ① 输入： RST——复位输入信号，高电平有效。在振荡器工作时， 在RST上作用两个机器周期以上的高电平，将器件复位。 /EA /VPP——片外程序存储器访问允许信号，低电平有效。在编程时，其上施加21V或12 V的编程电压 ② 输入、输出： ALE /PROG——地址锁存允许信号，输出。 用做片外存储器访问时，低字节地址锁存。ALE以1/6的振荡频率稳定速率输出，可用做对外输出的时钟或用于定时。在EPROM编程期间，作输入。输入编程脉冲/PROG）。ALE可以驱动8个LSTTL负载。 ③ 输出控制线： PSEN——片外程序存储器选通信号，低电平有效。在从片外程序存储器取指期间，在每个机器周期中，当/PSEN有效时，程序存储器的内容被送上P0口（数据总线）。/PSEN可以驱动8个LSTTL负载。 2.2.2 80C51的内部结构框图和组成（见 P18 图2-3） 主要包括算术逻辑部件ALU、累加器ACC(有时也简称为A) 、只读存储器ROM、随机存取存储器RAM、指令寄存器IR、程序地址寄存器、程序计数器PC、数据指针DPTR、定时器／计数器、并行I／O口 P0~P3、串行口、程序状态标志寄存器PSW以及定时控制逻辑电路等。这些部件通过内部总线连接起来，构成一个完整的微型计算机。 2. 3 80C51CPU的结构和特点（P19~28） 这里主要介绍控制器、运算器及时序电路，而工作寄存器放在以后与片内寄存器一起讲。 2.3.1 中央控制器 它是识别指令，并根据指令控制计算机各组成部分进行工作的部件。包括：程序计数器PC、地址寄存器、指令寄存器及译码器、条件转移逻辑电路及定时控制逻辑电