第二章 MCS-51系列单片机结构与工作.ppt

第二章 MCS-51系列单片机结构与工作原理 2.1 单片机的内部结构 2.2 单片机的引脚及其功能 2.3单片机的中央处理器 2.4 存储器的结构 2.5单片机的时钟电路与时序 2.6 单片机的堆栈 2.7 单片机的复位操作及复位电路 2.1 单片机的内部结构 ?80C51是MCS-51系列单片机的典型产品，我们以其作为代表进行系统的讲解。??80C51单片机具有中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时/计数器、并行接口、串行接口、中断系统和振荡电路八大系统。MCS-51系列单片机通过数据总线、地址总线和控制总线三大总线结构与单片机外围电路交换信息。?其内部结构框图如图2-1所示。 2.1 单片机的内部结构 2.2 单片机的引脚及其功能 2.2.1 MCS-51系列单片机的引脚与功能 2.2.2 MCS-51系列单片机的片外三总线结构 2.2.1 MCS-51系列单片机的引脚与功能 MCS-51系列单片机有双列直插式的DIP封装和方形封装两种封装形式。HMOS工艺的单片机采用40脚的DIP封装形式，其引脚排列如图2-2所示。 2.2.1 MCS-51系列单片机的引脚与功能 （1）Vcc（40脚）：电源端，正常+5V工作电压。 （2）Vss（20脚）：接地端。 （3）RST/ VPD（9脚）：复位信号输入端。 晶振在运行状态中只要复位引脚出现2个机器周期的高电平，即可复位。该引脚的第二功能是备用电源输入端，接上+5V备用电源当芯片突然断电时，能保护片内RAM数据，使复电后能正常运行。 （4）ALE/ （30脚）：ALE是地址锁存允许信号。 它的作用是把CPU从P0口分时输出的低八位地址锁存在锁存器中。在正常情况下ALE 输出信号恒定为1/6 振荡频率，并可用作外部时钟或定时。该引脚的第二功能是对EPROM编程时的编程脉冲输入端。 2.2.1 MCS-51系列单片机的引脚与功能 （5） （29脚）：读片外程序存储器选通信号输出端。 执行外部程序存储器数据时，将产生负脉冲作为外部程序存储器的读选通信号。在访问外部数据存储器和内部程序存储器时无效。 （6） / Vpp（31脚）：读片内与片外程序存储器的选择端。 高电平时，低4KB的地址为片内程序存储器，高于4KB以上的地址时，为片外程序存储器；低电平时，则只能读片外程序存储器； 该引脚的第二功能Vpp是对片内EPROM编程时的电压输入端。 （7）XTAL1（19脚）：片内振荡电路反向放大器的输入端，采用外部时钟时该引脚接地。 2.2.1 MCS-51系列单片机的引脚与功能 （8）XTAL2（18脚）：片内振荡电路反向放大器的输出端，采用外部时钟时该引脚为振荡信号的输入端。 （9）P0口：P0.0～P0.7依次为第39～32脚，P0口除了可以作普通的双向I/O口使用外，也可以在访问外部存储器时用作低8位地址线和数据总线。 （10）P1口：P1.0～P1.7依次为第1～8脚，P1口是带内部上拉电阻的双向I/O口，向P1口写入“1” 时，P1口被内部上拉为高电平，可用作输入口。当作为输出脚时，被外部拉低的P1口会因为内部上拉电阻的存在而输出电流。 2.2.1 MCS-51系列单片机的引脚与功能 （11）P2口：P2.0～P2.7依次为第21～28脚，P2口也是带内部上拉电阻的双向I/O口，向P2口写入“1” 时，P2口被内部上拉为高电平，可用作输入口。当作为输出脚时，被外部拉低的P2口会因为内部上拉电阻的存在而输出电流。在访问外部程序存储器和外部数据存储器时，P2口可作为地址总线的高八位地址线。 （12）P3口：P3.0～P3.7依次为第10～17脚，也是带内部上拉电阻的双向I/O口，向P3口写入“1” 时，P3口被内部上拉为高电平，可用作输入口。当作为输出脚时，被外部拉低的P3口会因为内部上拉电阻的存在而输出电流。同时，P3口也具有第二功能，其第二功能如表2-1所示。 2.2.1 MCS-51系列单片机的引脚与功能 2.2.2 MCS-51系列单片机的片外三总线结构 片外三总线结构如图2-3所示。 2.2.2 MCS-51系列单片机的片外三总线结构 （1）地址总线（AB）：地址总线为16位，可寻址范围为216=64KB。16位地址总线由并口P0经地址锁存器提供低8位地址（A0至A7）；并口P2直接提供高8位地址（A8至A15）。由于P0口还要作数据总线，只能分时用作低8位地址线，所以P0输出的低8位地址必须用锁存器锁存。锁存器的锁存控制信号为ALE输出信号。P2口具有输出锁存功能，所以不需外加锁存器。 （2）数据总线（DB）：数据总线为8位，由并口P0提供，用于单片机与外部存储器和I