mcs-51單片機的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理課件

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1、第二章MCS-51單片機的硬件結(jié)構(gòu)與工作原理2.1MCS-51單片機的片內(nèi)結(jié)構(gòu)2.2MCS-51的封裝與引腳2.3MCS-51單片機的CPU2.4MCS-51存儲器的結(jié)構(gòu)2.5復(fù)位電路2.6時鐘電路2.7MCS-51單片機最小系統(tǒng)2.1MCS-51單片機的片內(nèi)結(jié)構(gòu)MCS-51單片機的組成部件：微處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、程序存儲器（ROM/EPROM）、I/O并行口（P0口、P1口、P2口、P3口）、串行口、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存（SFR）MCS-51單片機片內(nèi)結(jié)構(gòu)

2、圖結(jié)構(gòu)特點：單一總線連接，CPU加外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式，采用SFR對各功能部件進行集中控制。各功能部件說明：1.數(shù)據(jù)存儲器（RAM）：片內(nèi)有128個字節(jié)（單元），片外最多可外擴至64K字節(jié)。2.程序存儲器（ROM/EPROM/EEPROM）：8031無此部件；8051為4KROM；8751為4KEPROM。片外最多可外擴至64K字節(jié)。3.中斷系統(tǒng)：具有5個中斷源，2級中斷優(yōu)先權(quán)。4.定時器/計數(shù)器：2個16位的定時器/計數(shù)器，具有四種工作方式。精確定時、對外部事件計數(shù)的需要、MCS-51CPU中

3、的位處理器，是一個完整的1位微計算機，它有自己的CPU、位寄存器、I/O口和指令集。這個1位機在開關(guān)決策、邏輯電路仿真、工業(yè)控制方面很有效；而8位機在數(shù)據(jù)采集、運算處理有優(yōu)勢。二者相輔相成，是單片機技術(shù)上的1個突破。返回2.2MCS-51單片機的封裝與引腳制造工藝為CHMOS的80C51/80C31除采用DIP封裝外，還采用方形封裝方式，為44只引腳。制造工藝為HMOS的MCS-51的單片機都采用40只引腳的雙列直插封裝(DIP）方式，目前大多數(shù)為此類封裝方式。2.2.1MCS-51單片機的封裝形

4、式3.I/O口引腳：P0、P1、P2、P3為4個8位I/O口的外部引腳.40只引腳按其功能來分，可分為三部分：1.電源及時鐘引腳：Vcc、Vss；XTAL1、XTAL22.控制引腳PSEN、ALE、EA、RESET（即RST).2.2.1電源及時鐘引腳電源引腳:Vcc（40腳）：＋5V電源；Vss（20腳）：接地。(2)時鐘引腳:時鐘引腳外接晶體與片內(nèi)的反相放大器構(gòu)成了一個振蕩器，它提供單片機的時鐘控制信號。時鐘引腳也可外接晶體振蕩器。XTAL2（18腳）：在單片機內(nèi)部，接至內(nèi)部反相放大器的輸出端

5、。當采用外接晶體振蕩器時，該引腳應(yīng)懸空。XTAL1（19腳）：在單片機內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端。這個放大器構(gòu)成片內(nèi)振蕩器。當采用外接晶體振蕩器時，此引腳應(yīng)接收振蕩器的信號。內(nèi)部時鐘方式機器周期、指令周期與指令時序P1P2S1P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6P1P2S1ALE時鐘一個機器周期=12時鐘周期P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6P1P2S1機器周期、指令周期與指令時序P1P2S1P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P

6、1P2S6P1P2S1ALE時鐘一個機器周期=12時鐘周期P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6P1P2S1指令周期：定義：執(zhí)行一條指令所需時間。指執(zhí)行令所需時間：1~4機器周期。fosc=6MHz，fcy=fosc/12，Tcy=2us；fosc=12MHz，fcy=fosc/12，Tcy=1us2.2.2控制引腳RST/VPD（9腳）RST:單片剛接上電源時，其內(nèi)部各寄存器處于隨機狀態(tài)，在此腳輸入24個時鐘周期寬度以上的高電平將使單片機復(fù)位。單片機正常工作時，此腳應(yīng)為≤0

7、.5V低電平。VPD:備用電源輸入端。當Vcc下降到低于規(guī)定的值，而VPD在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi)（5±0.5V）時，VPD就向內(nèi)部RAM提供備用電源以保持內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)。ALE引腳輸出為地址鎖存允許信號,當單片機上電工作后,ALE引腳不斷輸出正脈沖信號.當訪問片外RAM存儲器時，ALE(地址鎖存允許信號)輸出脈沖的負跳沿用于16位地址的低8位鎖存信號。不訪問片外存儲器，ALE端以時鐘振蕩器頻率的1/6固定輸出正脈沖。在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時（執(zhí)行MOVX指令），ALE會丟失一個ALE脈沖。2)ALE

8、/PROG（30引腳）PROG為本引腳的第二功能,對于EPROM型單片機（8751），在EPROM編程期間，此引腳用來輸入編程脈沖。思考：ALE能用做時鐘源或做定時嗎，為什么？3)PSEN(29引腳）片外程序存儲器的讀選通信號。在單片機讀外部程序存儲器時，此引腳輸出脈沖的負跳沿作為外部程序存儲器的選通信號。此引腳接外部程序存儲器的（輸出允許）端。EA:內(nèi)外程序存儲器選擇控制端。輸入高電平，CPU訪問內(nèi)部程序存儲器(4K)。PC值超過0FFFH時，將自動執(zhí)行片外程序存儲器的程序。輸入