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1、單片機(jī)原理與接口技術(shù)第2章MCS-51單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)和原理9/1/20211熟悉MCS-51單片機(jī)CPU內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)和各功能部件的作用。掌握MCS-51單片機(jī)引腳功能。掌握存儲(chǔ)器的組織結(jié)構(gòu)。程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、內(nèi)部特殊功能寄存器(SFR)的配置情況,熟悉程序狀態(tài)寄存器(PSW)各位的含義。掌握P0~P3并行I/O口結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn),掌握時(shí)鐘電路、CPU時(shí)序和復(fù)位電路。本章教學(xué)要求9/1/20212本章目錄2.1MCS-51系列單片機(jī)分類2.2MCS-51單片機(jī)引腳及硬件結(jié)構(gòu)2.3MCS-51單片機(jī)
2、CPU2.4存儲(chǔ)器2.5并行輸入/輸出端口2.6時(shí)鐘電路和時(shí)序2.7單片機(jī)的工作方式9/1/202132.1MCS-51系列單片機(jī)的分類自Intel公司推出MCS-51系列單片機(jī)以后,所有的51系列單片機(jī)都是以Intel公司最早的典型產(chǎn)品8051為核心,增加一定的功能部件后構(gòu)成的。本課程以8051為主闡述MCS-51系列單片機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、工作原理和應(yīng)用中的一些技術(shù)問題。MCS-51系列可分為兩大系列:51子系列和52子系列。9/1/20214表2-1MCS-51系列單片機(jī)的性能一覽表2.1MCS-5
3、1系列單片機(jī)的分類52系列51系列9/1/202152.2MCS-51單片機(jī)引腳及硬件結(jié)構(gòu)2.2.1單片機(jī)的引腳功能不同型號(hào)MCS-51單片機(jī)CPU處理能力和指令系統(tǒng)是完全兼容的,只是存儲(chǔ)器和I/O接口的配置有所不同。基本配置如下:1.8位CPU2.片內(nèi)ROM、RAM3.片內(nèi)并行I/O接口4.片內(nèi)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器5.片內(nèi)中斷處理系統(tǒng)6.片內(nèi)全雙工串行I/O口。MCS-51系列單片機(jī)有40個(gè)引腳,外形尺寸有雙列直插封裝(DIP)或LCC/QFP封裝,每個(gè)引腳有規(guī)定的序號(hào)和名稱。DIP封裝的引腳排列
4、和邏輯符號(hào)如圖2-1所示。9/1/20216芯片引腳按功能分為3類,即:----51單片機(jī)的引腳功能數(shù)據(jù)總線地址總線控制總線2.2.1單片機(jī)的引腳功能9/1/202171.電源引腳Vcc和VssVcc(+5V)電源輸入端Vss(GND)共用接地端2.2.1單片機(jī)的引腳功能----51單片機(jī)電源引腳9/1/202182.時(shí)鐘振蕩電路引腳XTAL1和XTAL2XTAL1和XTAL2分別用做晶體振蕩電路的反相器輸入端和輸出端。在使用內(nèi)部振蕩電路時(shí),這兩個(gè)引腳用來外接石英晶體;當(dāng)使用外部振蕩器時(shí),XTAL2
5、接收振蕩器信號(hào),XTAL1接地。2.2.1單片機(jī)的引腳功能----51單片機(jī)時(shí)鐘引腳時(shí)鐘周期9/1/20219復(fù)位信號(hào)輸入端RSTRST端出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí),完成復(fù)位操作。VPD為內(nèi)部RAM的備用電源輸入端。當(dāng)Vcc發(fā)生斷電或電壓降到一定值時(shí),可通過VPD為單片機(jī)內(nèi)部RAM提供電源,以保護(hù)片內(nèi)RAM中的信息不丟失。2.2.1單片機(jī)的引腳功能----復(fù)位引腳3.控制信號(hào)引腳9/1/202110訪問外部ROM時(shí),在每個(gè)機(jī)器周期,PSEN有效時(shí),程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容出現(xiàn)在P0口。2.2.1單片機(jī)的
6、引腳功能----ALE與PSEN引腳地址鎖存允許信號(hào)ALE訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)ALE用來鎖存P0送出的低8位地址信號(hào)。PROG是對(duì)8751內(nèi)部EPROM編程時(shí)的編程脈沖輸入端。外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)PSEN9/1/202111外部程序存儲(chǔ)器訪問允許信號(hào)EAEA=0:訪問外部程序存儲(chǔ)器。EA=1:訪問片內(nèi)與片外程序存儲(chǔ)器。VPP為8751EPROM的21V編程電源輸入端。2.2.1單片機(jī)的引腳功能----內(nèi)外程序存儲(chǔ)器控制引腳9/1/202112----P0端口P0端口(P0.0~P0.7)第一功能:是
7、一個(gè)8位漏極開路型準(zhǔn)雙向I/O口。訪問外部存儲(chǔ)器時(shí),分時(shí)作為低8位地址和8位雙向數(shù)據(jù)總線。先送出地址再送出數(shù)據(jù)。4.P0、P1、P2、P3端口2.2.1單片機(jī)的引腳功能9/1/202113P1口(P1.0~P1.7)內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。P2口(P2.0~P2.7)第一功能:內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。第二功能:在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí),輸出高8位地址。P3口(P3.0~P3.7)第一功能:內(nèi)部帶上拉電阻的8位準(zhǔn)雙向I/O口。8個(gè)引腳都有各自的第二功能。2.2.1單片機(jī)的引腳功能--
8、--P1、P2和P3端口9/1/2021142.2.2單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)----51單片機(jī)內(nèi)部主要部件控制器9/1/2021152.3MCS-51單片機(jī)CPU運(yùn)算器——包括算術(shù)邏輯單元ALU、累加器ACC、寄存器B、暫存器TMP1和TMP2、程序狀態(tài)字PSW寄存器。----運(yùn)算器的組成9/1/2021161.累加器累加器:8位寄存器。是最常用、最繁忙的特殊功能寄存器,用來存放操作數(shù)、運(yùn)算結(jié)果。在指令系統(tǒng)中采用A作為累加器ACC的助記符。----累加器2.3MCS-51單