[信息与通信]第1章 51系列单片机基本硬件系统及开发环境.ppt

第 1 章51系列单片机基本硬件系统及开发环境 北京航空航天大学出版社 第 1 章 51系列单片机基本硬件系统及开发环境 1.1 单片机的内部结构和工作原理 1.1.1单片机的内部结构 51子系列的典型结构 MCS-51系列单片机各种型号的资源配置 AT89S51的主要特性如下： 1、由Flash存储器取带了原来的ROM，程序存储器的内容至少可以改写1000次。 2、ISP在线编程功能，也就是串行编程。 3、工作频率最高为33MHz，就是说S51具有更高工作频率，从而具有了更快的计算速度。 4、内部集成看门狗计时器，不再需要像8051那样外接看门狗计时器单元电路。 5、双数据指示器DPTR，方便应用。 6、电源关闭标识。便于在单片机复位时区别原因。 7、全新的加密算法，这使得对于89S51的解密变为不可能，程序的必威体育官网网址性大大加强，这样就可以有效的保护知识产权不被侵犯。 8、兼容性方面：向下完全兼容51全部子系列产品。 1.1.2 单片机的工作原理 CPU根据程序计数器PC的指示，从存储器某一地址取出程序的第一条指令的操作码，送到CPU里面的指令寄存器并立即开始译码，译码的结果是产生一系列控制信号，指挥其他部件工作，完成指令规定的具体任务；然后，CPU又取第二条指令，执行，… … 直到程序结束。 1.2 封装形式与引脚定义 各个引脚的功能如下： 1．电源 Vcc：（40）工作电源输入，运行和程序检验时接+5V； Vss：地；（20） 2．晶振 XTALl：（19）输入到振荡器的反相放大器； XTAL2：（18）反相放大器的输出，输入到内部时钟发生器。 1.2 封装形式与引脚定义 4．控制线(共4根) RST:(9)复位输入(Reset),高电平有效。在振荡器起振后，RST引脚上维持两个机器周期以上的高电平，使单片机可靠复位,RST引脚上电平变低，复位结束,单片机进入程序运行状态. EA／Vpp(External AccessEnable):(31)片外程序存储器访问允许输入信号，低电平有效。第二功能为在编程时，其上施加编程电压(仅对EPROM型单片机有效)。 1.2 封装形式与引脚定义 ALE／PROG(Address Latch Enable)：（30）地址锁存允许输出信号。第二功能为在编程时输入编程脉冲。 PSEN(Program Store Enable)：（29）片外程序存储器选通信号输出，低电平有效。 1.3 单片机存储器结构 单片机存储器结构说明： 8051的存储器在物理结构上有四个存储器空间： 片内数据存储器和片外数据存储器； 片内程序存储器和片外程序存储器。 但程序存储器片内和片外是统一编址的，使用方法也是一样的。 而数据存储器片内有256B，用8位地址。 片外为64KB的数据存储器空间，地址为16位 它们所用的指令是不一样。 所以对用户来讲把存储器看成三个不同的逻辑空间。 1.3.1 程序存储器 8051片内有4KB的ROM，片外有16条地址线可扩展64KB的程序存储器，最低的4KB(0000H~0FFFH)是公用的，CPU提供一个控制信号EA来区分片内ROM和片外ROM，当EA接高电平时，单片机从片内取指令，当地址超过0FFFH后，则自动转向片外ROM取指令。 当EA接低电平时，单片机只从片外取指令。 单片机复位后，程序地址寄存器PC的内容为0000H，单片机自动从0000H单元取指令执行。 注意：从0003H~0023H有五个中断入口地址，主程序一定要放在0023H之后的存储单元中。因此，一般都在0000H单元放一条绝对跳转指令。 个中断入口地址： 0003H：外部中断0入口。 000BH：定时器T0溢出中断入口。 0013H：外部中断1入口。 001BH：定时器T1溢出中断入口。 0023H：串行口中断入口。 1.3.2 数据存储器 数据存储器分为片内和片外两部分。8051片内有128B的RAM，片外可扩充64KB的RAM。 1、片外数据存储器 片外最多可以扩展64KB的RAM数据存储器，在地址上，与片外程序存储器ROM的地址完全相同，即接相同的16位地址线，P2口为高8位地址，P0口为低8位地址，8051通过不同的信号来选通RAM和ROM。 当对片外RAM读、写数据时，用读、写信号RD或WR来选通：当从片外ROM取指令时，则用选通信号PSEN。 片外数据存储器的访问要使用MOVX指令。 2、片内数据存储器 片内数据存储器功能多样，使用灵活。在片内RAM的128B单元中,根据其特性可以分为3个区域：工作寄存器区、位寻址区和一般数据存储区。此外，片内数据存储器区内还必须安排堆栈区。片内数据存储器的3个区域见右表。 （1）工作寄存器区 在片内RAM区的128B单元中，00H~1