单片机原理与接口技术——第2章.ppt

第2章 80C51 单片机的硬件结构 2.1 单片机的概念 2.2 80C51单片机的逻辑结构及信号引脚 2.3 80C51单片机的内部存储器 2.4 80C51 单片机的并行I/O口 2.5 80C51 单片机的时钟与定时 2.6 80C51 单片机的系统复位 2.7 单片机低功耗工作模式 2.1 单片机的概念 单片微型计算机SCMC(Single Chip Micro-Computer)， 是计算机、自动控制和大规模集成电路相结合的产物。 还有其他的称呼，如：微控制器（MCU），嵌入式微控制 器（EMCU），嵌入式微处理器（EMP）等。 目前使用最多的仍是8位单片机。在8位单片机中80c51的 使用更为广泛。本教材也是以80c51为基础。 2.2 80C51单片机的逻辑结构及信号引脚 2.2.1 80C51单片机的内部逻辑结构 1. 中央处理器CPU （1）运算电路 （2）控制电路 2. 内部数据存储器 3. 内部程序存储器 4. 定时器/计数器 5. 并行I/O口 6. 串行口 7. 中断控制电路 8. 时钟电路 9. 位处理器 10. 内部总线 80C51芯片逻辑结构图 2.2.2 80C51单片机的封装与信号引脚 2.3.1 内部数据存储器低128单元区 2.3.2 内部数据存储器高128单元区 在64K的程序存储器中，有一组保留单元0000H～002AH，其中 0000H～0002H为系统的启动单元。剩下0003H～002AH均匀分为 5个特殊的单元，存放5种中断源的中断地址区： 外部中断0入口地址 0003H 定时器0中断入口地址 000BH 外部中断1入口地址 0013H 定时器1中断入口地址 001BH 串行口中断入口地址 0023H 80C51单片机具有4个8位双向并行端口（P0～P3）， 共32根1/O口线。每一根1/O口线都能独立地用作输入或输 出。这4个端口是单片机与外部设备进行信息（数据、地 址、控制信号）交换的输人或输出通道。可以按字节寻 址外，还可以按位寻址。 2.4.1 P0口逻辑结构 P0口地址为80H，位地址为80H-87H。 2.4.2 P1口逻辑结构 P1口地址为90H，位地址为90H-97H。只能作为通用数据I/O口使用，电路逻辑如下图： 2.4.3 P2口逻辑结构 P2口地址为A0H，位地址为A0H-A7H。 既可做通用I/O口，又可作系统高位地址线，某一位的内部结构与P0类似。 2.4.4 P3口逻辑结构 P3口地址为B0H，位地址为B0H-B7H。 虽然可做通用I/O口，但在实际应用中，它的第二功能信号更为重要，某一位的内部结构如下图： 2.5 80C51 单片机的时钟与定时 单片机本身是一个复杂的同步时序系统，为保证同步工作方式的实现，单片机必须有时钟信号，以使其系统在时钟信号的控制下按时序协调工作。时序是指令执行过程中各信号之间的相互时间关系。 2.5.1 时钟电路 单片机的时钟电路由振荡电路和分频电路组成。 1. 振荡电路 在80C51芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为引脚XTAL2，在芯片的外部通过这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电路，就构成了一个稳定的自激振荡器。如图2.9所示。 2. 分频电路 振荡电路产生的振荡信号并不直接为单片机所用， 要进行分频，以得到单片机各种相关的时钟信号。 3. 晶振频率 1.2~33MHz。 晶振频率高，系统时钟频率就高，单片机运行速度就快。 4. 从外部引入脉冲信号驱动时钟电路 除了由振荡电路产生高频振荡信号外，还可从外部脉冲源直接引入。在由多片单片机组成的系统中，为了各单片机之间时钟信号的同步，引入唯一的外部脉冲信号作为各单片机的振荡脉冲。 2.5.2 定时单位 时序的定时单位共有4个，从小到大依次是：拍节、状 态、机器周期和指令周期。 1.振荡周期 振荡周期指为单片机提供定时信号的振荡源的周期或 外部输入时钟的周期，振荡周期即为拍节（P）。 2.时钟周期 时钟周期又称作状态周期或状态时间S，它是振荡周 期的两倍，它分为P1节拍和P2节拍，通常在P1节拍完成 算术逻辑操作，在