第二章-单片机芯片的硬件结构.ppt

第二章单片机芯片的硬件结构2-1MCS-51系列单片机的逻辑结构及信号引脚以8051为代表讲解基本组成内部结构特殊功能寄存器 2-1-1基本组成框图2-1-28051的内部结构（见书P7）CPU：运算电路与控制电路内部存储器:程序和数据定时器/计数器并行I/O串行口中断控制系统时钟电路位处理器总线2-1-3MCS51的引脚功能各类单片机均兼容，只是功能略有差异。封装：双列直插（DIP）方形：PLCC扁平封装：QFP管脚功能P88逻辑符号图2-2MCS-51存储器配置（★）51存储器配置2-2-1程序存储器64KB程序存储器空间EA不同电平，选择片内或片外低位存储单元(二)数据存储器256B片内数据存储器分高128低128两个部分：（1）低128单元分三个区：通用寄存器区（32），位寻址区（16），用户RAM（80）（2）高128单元：专用寄存器区（２１＋１）常用寄存器（PC、ACC、B）PC：程序地址寄存器，16位，执行指令后自动加一，常将PC值设置成程序第一条指令的内存地址。访问范围：0000~0FFFFH，本身是不可寻址。ACC：累加器，8位，特殊用途的寄存器，专门存放操作数或运算结果。B：8位，专门为乘除法而设置的寄存器常用寄存器（PSW、SP、DPTR）PSW：程序状态字，8位，存放指令执行后的有关状态。（见P26）SP：堆栈指针，8位，专门存放堆栈的栈顶位置。遵循“先进后出”的原则。注意：禁止用传送指令存放数据。DPTR：数据地址指针，16位，存放程序存储器的地址和外部数据存储器的地址。可分DPH和DPL两个独立8位寄存器使用寄存器区的使用内部RAM的00~1FH分为4个区，每个区有8个单元，分别用R0~R7来表示。RS1：RS2=00时：(R0)=20HRS1：RS2=01时：(R0)=20HRS1：RS2=10时：(R0)=20HRS1：RS2=11时：(R0)=20H2-2-3堆栈的操作（★）堆栈的操作特点，与队列的区别堆栈的类型：（2种）向上生长型的操作规则：（出与入）堆栈的开辟：(2点)堆栈的功能：保存断点、保护现场、暂存数据：2-3输入/输出口（I/O口）四个双向8位I/O口，共32根I/O口线，每个I/O线均由锁存器，输出电路和输入缓冲器组成。每个I/O既可作输入又可作输出，每一条口线可独立用作输入又可用作输出，作输出时可锁存数据，作输入时可缓冲数据。2-3-2P1口组成结构P2口组成结构2-3-4P3口组成结构I/O口小结：从应用功能上端口小结：（1）系统总线： 地址总线（16位）：P0地址低8位）、P2口（地址高8位） 数据总线（8位）：P0口（地址/数据分时使用）； 控制总线（6根）：P3口的第二功能、和9、29、30、31脚；（2）供用户使用的端口：P1口、部分未作第二功能的P3口；（3）P0口作地址/数据时，是真正的双向口，三态，负载能力为8个LSTTL电路；P1～P3是准双向口，负载能力为4个LSTTL电路。（4）P0～P3在用作输入之前必须先写“1”，即:（P0）=FFH~（P3）=FFH。2-4时序电路及时序（★）时钟频率范围要求在1.2MHz～12MHz之间。2-4-1时钟电路1．内部时钟方式：内部一个高增益反相放大器与片外石英晶体或陶瓷谐振器构成了一个自激振荡器。晶体振荡器的振荡频率决定单片机的时钟频率。2-4-1时钟电路2-4-2时序振荡周期（频率）与系统时钟信号： 振荡脉冲是晶振脉冲，系统时钟是其2分频节拍与状态： 节拍即振荡脉冲，状态即系统时钟信号机器周期： 振荡周期的12分频，12个振荡脉冲（节拍），6个状态；指令周期：执行一条指令的时间，可以是1~4个机器周期；2-5单片机的工作方式（★）RST引脚保持两个机器周期以上的高电平复位方式有上电自动复位、按键手动复位两种。在按键手动电平复位电路中，具有上电和按键双重功能。2-5-2程序执行方式复位后PC=0000H，因此程序总是从地址0000H开始运行的；**主要掌握一、基本组成（内部资源）二、存储器的配置三、I/O口的应用功能四、工作方式五、时序及电路普林斯顿结构：程序和数据共用一个存储器逻辑空间，统一编址。哈佛结构：程序与数据分为两个独立存储器逻辑空间，分开编址。（51属于这种结构）51存