[CH02]MCS-51单片机的硬件结构及工作原理课件.pptVIP

第二章 MCS-51单片机的硬件结构及工作原理 2.1 单片机的内部结构 部分单片机实物 单片机内部结构框图 单片机的基本组成 (1) 运算器 用于实现算术和逻辑运算，包括： ALU（算术和逻辑单元） ACC（累加器） PSW（程序状态字） 寄存器B 暂存器1 暂存器2 单片机的基本组成 (2) 控制器 用于控制单片机程序运行和协调各部件正常工作的“指挥中心”，包括: PC（程序计数器） PC+1计数器 指令寄存器 指令译码器 时序及控制电路 单片机的基本组成 (3) 内部数据存储器 内部128字节的RAM(针对MCS-51单片机)； 内部256字节的RAM(针对MCS-52单片机)； (4) 内部程序存储器 早期版本的MCS-51无内部程序存储器； 扩展型MCS-51片内包含容量不等(1K~64K)的程序存储器； 内部程序存储器种类包括ROM、EPROM、Flash等。 单片机的基本组成 (5) 并行I/O端口 MCS-51单片机有四个8位并行I/O端口P0~P3； 这些端口既可按字节操作也可按位操作； P0口可复用为数据总线和低8位地址总线； P2口可作为地址总线的高8位； P3口为多功能口，可作为串行口、中断输入及计数器的外部输入/输出。 单片机的基本组成 (6) 定时器/计数器 51单片机内部有2个16位定时器/计数器T0和T1； 52单片机内部增加了一个16为定时器/计数器T2； (7) 串行通信接口 51单片机内部有1个全双工的UART(通用串行收发器)，可设置为多种工作模式； 单片机的基本组成 (8) 中断控制系统 51单片机内部有5个中断源； 这些中断源可分为2个中断优先级； (9) 时钟电路 51单片机内部振荡电路配合外部晶振或外部输入的时钟信号，可产生时钟脉冲序列，控制CPU内部逻辑电路运行。 单片机的基本组成 除了8位CPU外，MCS-51内部还具备一个很强的位处理器，它实际上是一个完整的1位字长的计算机； 该位处理器包含完整的1位CPU，位RAM、位寻址寄存器、I/O端口控制和指令集； 从严格的意义上说，51是由8位CPU和1位CPU构成的双CPU单片机。 第二章 MCS-51单片机的硬件结构及工作原理 2.2 单片机的封装及 引脚功能说明 2.2.1 单片机的封装 单片机主要有DIP、PLCC和TQFP三种封装形式 2.2.2 单片机的引脚功能说明 所有引脚号均以DIP40封装为例。低有效信号由前缀“n”或“#”表示 1. 电源引脚VCC(40脚)和GND(20脚) VCC：供电，目前有多种供电电压以及一些宽电压范围的单片机。最常用的供电电压为+5V GND：地 特别注意：单片机的供电和电源去耦情况对系统能否正常工作至关重要! 2.2.2 单片机的引脚功能说明 2. 外接晶振引脚XTAL1和XTAL2 XTAL1(第19脚)：单片机内部晶体振荡电路的反相器的输入端； XTAL2(第18脚)：单片机内部晶体振荡电路的反相器的输出端； 2.2.2 单片机的引脚功能说明 3. 控制信号引脚 (1) RST/VPD 第9脚，输入信号。RST为复位信号输入端。单片机正常工作时RST引脚应保持低电平。 在RST引脚上输入两个机器周期(24个时钟周期)以上的高电平时，单片机将进入并保持复位状态，直到RST信号重回低电平。VPD为内部RAM的备用电源输入端。如果主电源VCC发生断电或电压降到一定值时，可通过VPD为单片机内部RAM提供电源，以保证片内RAM中的信息不丢失。 2.2.2 单片机的引脚功能说明 3. 控制信号引脚 (2) ALE/nPROG 第30脚，输出信号； ALE为地址锁存允许信号。在访问外部存储器时，ALE用来锁存P0端口输出的低8位地址信号。在不访问外部存储器时，ALE也以时钟振荡频率的1/6的固定速率输出，可作为时钟输出； nPROG是对8751内部EPROM编程时的编程脉冲输入端。 2.2.2 单片机的引脚功能说明 3. 控制信号引脚 (3) nPSEN 第29脚，输出信号。 外部程序存储器(ROM)的读选通信号。当访问外部ROM时，nPSEN产生负脉冲作为外部ROM的选通信号；在访问外部RAM或片内ROM时，不会产生有效的nPSEN信号。 nPSEN可驱动8个LS TTL负载。 2.2.2 单片机的引脚功能说明 3. 控制信号引脚 (3) nEA/VPP 第31脚，输入信号。 访问外部程序存储器的控制信号。 nEA接地，单片机从外部程序存储器取指令。 nEA接高，单片机首先访问内部程序存储器，当访问地址超过内部程序存储器范围时，自动访问外部程序存储器。 该引脚还用于外部编程器对内部程序存储器编程时输入编程电压。 2.2.2 单片机的引脚功能说明 4. 多功能I/O口P