mcs-51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)課件

《mcs-51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)課件》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、第2章MCS-51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)本章主要講述單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)。通過(guò)學(xué)習(xí)本章內(nèi)容要求掌握MCS-51單片機(jī)內(nèi)部硬件組成，管腳的定義、功能、作用，熟練掌握單片機(jī)各種存儲(chǔ)器物理空間配置及內(nèi)部特殊功能寄存器的定義、作用，掌握單片機(jī)的最小系統(tǒng)組成部分。重點(diǎn)與難點(diǎn)：51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、存儲(chǔ)空間、I/O端口、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路。2.1概述單片微型計(jì)算機(jī)（SingleChipMicrocomputer)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，是指在一塊芯片體上集成了中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、程序存儲(chǔ)器ROM或EPROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、

2、中斷控制器以及串行和并行I/O接口等部件，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。目前，新型單片機(jī)內(nèi)還有A/D及D/A轉(zhuǎn)換器、高速輸入/輸出部件、DMA通道、浮點(diǎn)運(yùn)算等特殊功能部件。由于它的結(jié)構(gòu)和指令功能都是按工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)的，特別適用于工業(yè)控制及其數(shù)據(jù)處理場(chǎng)合，因此，確切的稱謂是微控制器Microcontroller，單片機(jī)只是其習(xí)慣稱呼。2.2MCS-51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)2.2.1總體結(jié)構(gòu)MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。從圖2-1中可看出，MCS-51系列單片機(jī)組成結(jié)構(gòu)中包含運(yùn)算器、控制器、片內(nèi)存儲(chǔ)器、4

3、個(gè)I/O口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)、振蕩器等功能部件。圖中SP是堆棧指針寄存器，PC是程序計(jì)數(shù)器，PSW是程序狀態(tài)字寄存器，DPTR是數(shù)據(jù)指針寄存器。圖2-1單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖2.2.2中央處理器CPU中央處理器又稱CPU，是單片機(jī)的核心部件，它決定了單片機(jī)的主要功能特性。它由運(yùn)算部件和控制部件兩大部分組成。1.運(yùn)算部件運(yùn)算部件是以算術(shù)邏輯單元ALU為核心，包括累加器ACC、寄存器B、暫存器、程序狀態(tài)字PSW等許多部件。它能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的算術(shù)邏輯運(yùn)算、位變量處理和數(shù)據(jù)傳輸操作。2.控制部件控制部件是單片機(jī)的神

4、經(jīng)中樞，它包括定時(shí)和控制電路、指令寄存器、譯碼器以及信息傳送控制等部件。它先以主振頻率為基準(zhǔn)發(fā)出CPU的時(shí)序，對(duì)指令進(jìn)行譯碼，然后發(fā)出各種控制信號(hào)，完成一系列定時(shí)控制的微操作，用來(lái)協(xié)調(diào)單片機(jī)內(nèi)部各功能部件之間的數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)運(yùn)算等操作。2.2.3單片機(jī)的引腳及其功能MCS-51系列單片機(jī)芯片均為40條引腳，HMOS工藝制造的芯片用雙列直插（DIP）方式封裝，其引腳示意及功能分類如圖2-2所示。各引腳功能說(shuō)明如下：1.主電源引腳Vcc(40腳)：接+5V電源正端。Vss(20腳)：接+5V電源地端。2.外接晶體引腳XT

5、AL1（19腳）：接外部石英晶體的一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。XTAL2（18腳）：接外部石英晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。表2-1P3口的第二功能引腳第二功能P3.0RXD串行口輸入端P3.1TXD串行口輸出端P3.2外部中斷0請(qǐng)求輸入端，低電平有效P3.3外部中斷1請(qǐng)求輸入端，低電平有效P3.4T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)脈沖輸入端P3.5T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)脈沖輸入端P3.6外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)輸出端，低電平有效P3.7外部數(shù)

6、據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，低電平有效圖2-251單片機(jī)的引腳3.輸入/輸出引腳(1)P0口（39~32腳）：P0.0~P0.7統(tǒng)稱為P0口。在不接片外存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O口時(shí)，可作為準(zhǔn)雙向輸入/輸出口。在接有片外存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O口時(shí)，P0口分時(shí)復(fù)用為低8位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線。(2)P1口（1~8腳）：P1.0~P1.7統(tǒng)稱為P1口，可作為準(zhǔn)雙向I/O口使用。對(duì)于52子系列，P1.0與P1.1還有第二功能：P1.0可用作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的計(jì)數(shù)脈沖輸入端T2，P1.1可用作定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部控制端T2EX。(3)

7、P2口（21~28腳）：P2.0~P2.7統(tǒng)稱為P2口，一般可作為準(zhǔn)雙向I/O口使用。在接有外存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O口且尋址范圍超過(guò)256字節(jié)時(shí)，P2口用作高8位地址總線。(4)P3口（10~17腳）：P3.0~P3.7統(tǒng)稱為P3口。除作為準(zhǔn)雙向I/O口使用外，還可以將每一位用于第二功能，且P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入、輸出或第二功能的輸入、輸出。P3口的第2功能如表2-1所示。4.控制線(1)ALE/（30腳）：地址鎖存有效信號(hào)輸出端。ALE在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)輸出兩個(gè)脈沖。在訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器期間，下降

8、沿用于控制鎖存P0輸出端的低8位地址；在不訪問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器期間，可作為對(duì)外輸出的時(shí)鐘脈沖或用于定時(shí)目的。(2)（29腳）：片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，低電平有效。在從外部程序存儲(chǔ)器讀取指令或常數(shù)期間，每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)該信號(hào)兩次有效，并通過(guò)數(shù)據(jù)總線P0口讀回指令或常數(shù)。在訪問(wèn)片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器期間，PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。(3)RST/Vpd(9腳