89C51单片机硬件结构和原理 (3).ppt

89C51单片机的结构和原理 教学目标 掌握单片机的主要功能部件，掌握单片机的引脚及其功能定义 ； 掌握单片机的复位电路、时钟电路； 理解单片机的指令周期 ； 掌握存储空间结构及操作指令 ； 掌握内部RAM功能分区、 记忆部分SFR ； 了解： 存储器的容量、 中断入口地址 、位寻址区 . 教学内容 §2.1 89C51单片机的结构 §2.1.1 89C51组成结构与性能 89C51单片机结构框图 如图2-1所示 二、89C51系列单片机的性能 如表2-1所示。表中型号带“C”表示所用的是CMOS工艺，具有功耗低的优点。 51系列单片机性能表 §2.1.2 89C51单片机内部结构 一、结构图 一、结构图 由 中央处理单元（CPU）、存储器（ROM及RAM）和I/O接口组成。 MCS-51单片机内部结构如 图2-2所示。 二、结构组成 （一）、中央处理单元（CPU） 1．运算器 1．运算器 （1）8位的ALU： 可对4位、8位、16位数据进行操作。 （2）8位累加器ACC（A）： （4）8位寄存器B： 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。 复位后PC的值为0 （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~12MHz。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、程序存储器（ROM） 1、程序存储器（ROM） 地址从0000H开始。 用于存放程序和表格常数。 2、数据存储器（RAM） 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。 片内还有21个特殊功能寄存器（SFR），它们同128字节RAM统一编址，地址为80H～FFH。 （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。 三、 80C51的应用模式 （一）总线型单片机应用模式 2.2 89C51单片机引脚及其功能 §2.2.1 89C51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： 1．Vcc(40脚)：电源端，为+5V。 2．Vss(20脚)：接地端。 二、时钟电路引脚： 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。 二、时钟电路引脚： 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/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。 三、控制信号引脚： ALE/PROG（30脚）： PROG：是对片内带有4KB EPROM的8751编程写入时的编程脉冲输入端。 三、控制信号引脚： 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。