第2章 51单片机的结构及原理.ppt

第2章　51单片机的结构及原理 §2　51单片机的　　　结构及原理 学习目标 ※了解51单片机的基本结构。 ※熟悉51单片机的引脚。 ※掌握51单片机的存储空间。 ※掌握4个并行I/O口的结构、特点和用途。 ※熟悉单片机的时钟和复位。 目录 2.1　51单片机的基本结构及引脚功能 2.1.1　8051单片机的基本结构 　　单片机的时钟信号由两种方式产生， 一种是内部时钟方式，另一种是外部时钟 方式。 （1）内部时钟方式 　　用石英晶体振荡器和两 个约30pF的电容构成自激振 荡电路，其中晶振的频率范 围为1.2～12MHz。 　　HMOS和CHMOS工艺的单片 机都可以使用这种接法。　 （2）外部时钟方式 　　外部时钟方式是把外部已有的时钟信号引入到 单片机内，这种方式对于HMOS工艺和CHMOS工艺的 单片机接法不同。 2.2　51单片机的存储器配置 2.2.1　程序存储器 程序存储器的6个特殊单元 2.2.2　数据存储器 1.内部RAM低128B 　　片内RAM有256B，用户能使用的是低128B（地 址00H～FFH）。这128B分为三个区：工作寄存器 区、位寻址区、用户RAM区。 2.2.3　特殊功能寄存器 　　内部RAM的高128B中分散分布着18个（共21 个字节，其中T0、T1、DPTR为16位寄存器）特殊 功能寄存器（SFR），它们用于反映单片机的状 态，存储器对定时器、中断、串行口、I/O接口 等的控制设定，这些控制具有可编程性。 　　位地址能被8整除的SFR可以位寻址。具体见 课本P19表2－2，P20表2-3。 （1）累加器ACC 　　又称为寄存器A，是一个8位寄存器，地址为 E0H，是最常用的寄存器。在做运算时，用于存 放一个操作数，计算后用于存放结果，和外存储 器进行数据传送时，也要用到它。 （2）B寄存器 （3）堆栈指针SP （4）数据指针DPTR （5）程序状态寄存器PSW PSW中各位的定义及使用 （6）程序计数器PC 　　PC是一个16位的计数器，其作用是控制程序 的执行顺序。其内容为将要取出并执行的指令的 地址，寻址范围为64KB。PC有自动加1功能，本 身没有地址，用户无法对它进行读写（如MOV类 指令），但可以通过转移、调用、返回等指令改 变其内容，来实现程序的转移。 2.3　并行双向I/O口 　　8051单片机有P0、P1、P2和P3共4个 并行I/O口，32根口线。它们实际上是4个 特殊功能寄存器。 　　则4个口使用的侧重点不一样，所以其 结构也有所不同。 2.3.1　P0口 2.3.2　P1口 2.3.3　P2口 2.3.4　P3口 2.4　时钟电路与时序 2.4.1　时钟电路（已介绍） 2.4.2　时序定时单位 2.5　复位状态与复位电路 2.5.1　单片机复位状态 2.5.1　单片机复位电路 简单复位电路 简单复位电路 简单复位电路 作业 P30 2-4 2-5 2-10 P2口使用注意事项： ⑴ 不必接上拉电阻； ⑵ 读引脚时应先向口线写“1” P3口有两个用途： ① 作为准双向I/O口使用； 内部硬件将第二输出功能线W置1。 ② 第二功能的输入输/出口。 　内部硬件将锁存器Q端输出置1； 　作第二功能输入口时，W=1，Q=1。 　　时序是表达指令执行中各控制信号在 时间上的相互关系。 　　51单片机的时序定时单位有拍、状态、 机器周期和指令周期4种。 　　拍（P）：振荡脉冲的周期，对于内部 时钟方式，是指晶振周期。是最小时序单 位。 　　状态（S）：又称为时钟周期，是振荡 脉冲的二分频，一个状态包含P1、P2两个 拍。 　　机器周期：CPU完成一个基本操作所需 要的时间。一个机器周期包含6个状态或12 拍，按顺序分别表示为：S1P1、S1P2、 S2P1、S2P2、S3P1、S3P2、S4P1、S4P2、 S5P1、S5P2、S6P1、S6P2。 　　指令周期：CPU执行一条所需要的时 间，是单片机最大时序单位。不同指令所 需机器周期不一样，一般为1～4个。 　　例如：MUL AB和DIV AB都需要4个机器 周期，是耗时最长的指令。 　　MOV A Rn、INC A、ADD A Rn等只需要 1个机器周期。 　　单片机在启动时，系统进入复位状态。 在复位状态，CPU和系统都处于初始状态， 所有专用寄存器都被赋予默认值。 　　单片机靠外部复位电路实现复位操作。 在单片机的RST(9)脚施加两个机器周期的高 电平，就可以使单片机复位。为了保证可靠 复位，复位电平一般设置为10ms以上。 　　用于存放程序、表格和常数。8051单片机的 内部和外部程序存储器统一编址，用 来区分 内、外ROM 的公用地址区0000H～1000H。 　0000H