单片机原理及其应用课件.ppt

第2章 MCS-51单片机硬件结构 2.1 MCS-51单片机基本结构 2.2 MCS-51的引脚功能 2.3 MCS-51的CPU 2.4 MCS-51的存储器结构 2.5 并行I／O口结构 2.6 时钟电路与时序 2.7 复位操作与复位电路 8位CPU； 振荡器和时钟电路； 4K／8K字节的程序存储器ROM或EPROM； 128／256字节的数据存储器RAM； 可寻址外部程序存储器和数据存储器各64K字节； 二十多个特殊功能寄存器； 4个并行I／O口 1个全双工串行I／O口； 2／3个16位定时／计数器； 5／6个中断源，有2个优先级，同级中断则按优先 顺序查询 具有较强功能的位处理(布尔)能力。 介绍图2-1中的各功能部件： 1.CPU（微处理器）：运算器，控制器。含位处理 2.数据存储器（RAM） 片内为128个字节（52子系列的为256个字节） 3.程序存储器（ROM/EPROM） 8031: 无此部件； 8051: 4K字节ROM； 8751: 4K字节EPROM ； 89C51: 4K字节闪存。 4.中断系统 : 5个中断源，2级优先级 5.定时器/计数器 2个16位定时计数器，有四种工作方式 6.串行口 1个全双工的异步串行口，具有四种工作方式。 7. P1口、P2口、P3口、P0口 为4个并行8位I/O口。 8. 特殊功能寄存器（SFR） 共有21个，是一个具有特殊功能的RAM区。 2.2 MCS-51的引脚功能 40只引脚按功能分为3类： （1）电源及时钟引脚: Vcc、Vss；XTAL1、XTAL2。 （2）控制引脚：/PSEN、/EA 、ALE、RESET（RST）。 （3）I/O口引脚：P0、P1、P2、P3，为4个8位I/O口的 外部引脚。 2.2.1 电源及时钟引脚 1．电源引脚 （1）Vcc（40脚）：+5V电源； （2）Vss（20脚）：接地。 2．时钟引脚 （1）XTAL1（19脚）：接外接晶振引脚。如果采用外接时钟振荡器时，此引脚应接地。 （2）XTAL2（18脚）：接外部晶振的另一端。如果采用外接时钟振荡器时，此引脚接收时钟。 2.2.2 控制引脚 提供控制信号，有的引脚还具有复用功能。 (1) RST/VPD(9脚)： 复位与备用电源。 (2) ALE//PROG（30脚）：第一功能ALE为地址锁存允许。（可驱动8个LS型TTL负载。） /PROG为本引脚的第二功能。为编程脉冲输入端。 (3) PSEN（29脚）：读外部程序存储器的选通信号。(可以驱动8个LS型TTL负载。) (4) /EA/VPP (31脚) /EA为内外程序存储器选择控制端。 /EA=1，访问片内程序存储器。但在PC（程序计数器）值超过0FFFH（对于8051、8751片内程序存储器的4K字节地址范围）时，将自动转向执行外部程序存储器的程序。 /EA=0，单片机只访问外部程序存储器。 VPP为本引脚的第二功能。用于施加编程电压（例如+21V或+12V）。对89C51，加在VPP脚的编程电压为+12V或+5V。 2.2.3 I/O口引脚 (1) P0口：双向8位三态I/O口，此口为地址总线 （低8位）及数据总线分时复用口，可驱动8个LS 型TTL负载。 (2) P1口：8位准双向I/O口，可驱动4个LS型TTL负 载。 (3) P2口：8位准双向I/O口，与地址总线（高8位） 复用，可驱动4个LS型TTL负载。 (4) P3口：8位准双向I/O口，双功能复用口，可驱动4个LS型TTL负载。 要特别注意准双向口与双向三态口的差 别。 准双向I/O口作输入口使用时，要向该口先 写“1”，另外准双向I/O口无高阻的“浮 空”状态。 2.3 MCS-51的CPU 由运算器和控制器所构成 2.3.1 运算器 对操作数进行算术、逻辑运算和位操作。 1．算术逻辑运算单元ALU 进行加、减；与、或、异或；循环移位，求补等运算。 2．累加器 A 使用最频繁的寄存器，有时也可写为Acc。 A的作用： （1）是ALU单元的输入之一，又是运算结果的存放 单元。 （2）数据传送大多都通过累加器A。 3．程序状态字寄存器PSW （1）Cy（PSW.7）： A的高位进位标志。 Cy又是位处理机的位累加器。 （2）Ac(PSW.6)： A的辅助进位标志位，又称半字节进位标志位。当运算结果从A的D3位产生进位或借位时Ac＝1