[教学研究]单片机原理与接口技术第2章.ppt

目 录 第一章 微机基础知识 第二章 89C51单片机的结构和原理 第三章 89C51指令系统 第四章 汇编语言程序设计知识 第五章 中断系统 第六章 定时器及应用 第七章 89C51串行口及通信技术 第八章 单片机小系统片外扩展 第九章 应用系统配置及接口技术 附录A 89C51指令系统表 参考资料 第二章 89C51单片机的结构和原理 89C51单片机结构框图 如图2-1所示 一、组成 一、组成 一、组成 二、部分功能简介 （一）、中央处理单元（CPU） 1．运算器 1．运算器 （1）8位的ALU： 1．运算器 可对4位、8位、16位数据进行操作。 1．运算器 （4）8位寄存器B： （5）布尔处理器： （6）2个8位暂存器 2．控制器 （1）程序计数器PC（16位） （1）程序计数器PC（16位） 由两个8位计数器PCH、PCL组成。 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直接寻址，也可对89C51片内RAM寻址。 （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~24MHz。该信号作为89C51工作的基本节拍即时间的最小单位。 （二）、存储器 1、片内程序存储器（ROM） 1、片内程序存储器（片内ROM4KB） 地址从0000H-0FFFH，共4KB。 用于存放程序和表格常数。 2、片内数据存储器（片内RAM256B） 低128字节地址为00H～7FH。 用于存放运算的中间结果、数据暂存以及数据缓冲等。 这128B的RAM中有32个字节单元可指定为工作寄存器。 片内高128字节还有21个特殊功能寄存器（SFR），它们同低128字节RAM统一编址，地址为80H～FFH。后面详细介绍。 （三）、I/O接口 89C51有四个8位并行I/O接口P0～P3。 它们都是双向端口，每个端口各有8条I/O线。 P0-P3口四个锁存器同RAM统一编址，可作为SFR来寻址。 2.2 89C51单片机引脚及其功能 §2.2.1 MCS-51单片机引脚 §2.2.1 89C51单片机引脚 89C51单片机引脚如图2-3所示。 §2.2.2 89C51单片机引脚功能 一、电源引脚：Vcc和Vss 二、时钟电路引脚：XTAL1和XTAL2 三、控制信号引脚RST、ALE、PSEN和EA 四、I/O端口P0、P1、P2和P3 一、电源引脚：Vcc和Vss 1．Vcc(40脚)：电源端，为+5V。 2．Vss(20脚)：接地端。 二、时钟电路引脚：XTAL1和XTAL2 XTAL2（18脚）：接外部晶体和微调电容的一端；在89C51 片内它是振荡电路反向放大器的输出端，振荡电路的频率就是晶体固有频率。若需采用外部时钟电路时，该引脚输入外部时钟脉冲。89C51/8031正常工作时，该引脚应有脉冲信号输出。（参看书P34图2-12） 二、时钟电路引脚：XTAL1和XTAL2 XTAL1（19脚）：接外部晶体和微调电容的另一端；在片内它是振荡电路反向放大器的输入端，在采用外部时钟时，该引脚接地。 三、控制信号引脚： RST、ALE、PSEN和EA RST/VPD（9脚）： RST：复位信号输入端，高电平有效。当此输入端保持两个机器周期（参看书35页）的高电平时，就可以完成复位操作。 RST/VPD（9脚）： VPD ：RST引脚的第二功能，备用电源输入端。当主电源Vcc 发生故障，降低到低电平规定值时，将+5V电源自动接入该引脚，为RAM提供备用电源，以保证RAM中的信息不丢失，使得复位后能继续正常运行。 ALE/PROG（30脚）： ALE：地址锁存允许信号端。正常工作时，该引脚以振荡频率的1/6固定输出正脉冲。CPU访问片外存储器时，该引脚输出信号作为锁存低8位地址的控制信号。它的负载能力为8个LS型TTL负载。 ALE/PROG（30脚）： PROG：是对片内4KB flash ROM的编程写入时的编程脉冲输入端。 PSEN（29脚）： 程序存储器允许信号输出端。 在访问片外ROM时，定时输出负脉冲作为读片外ROM的选通信号，接片外ROM 的OE端。 它的负载能力为8个LS型TTL负载。 EA/Vpp（31脚）： EA： 外部程序存储器地址允许输入端。 当该引脚接高电平时，CPU访问片内EPROM/ROM并