單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)及工作原理ppt課件.ppt

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1、第二章MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)及工作原理2.1單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)7/27/20211部分單片機(jī)實(shí)物7/27/20212單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖7/27/20213單片機(jī)的基本組成(1)運(yùn)算器用于實(shí)現(xiàn)算術(shù)和邏輯運(yùn)算，包括：ALU（算術(shù)和邏輯單元）ACC（累加器）PSW（程序狀態(tài)字）寄存器B暫存器1暫存器27/27/20214單片機(jī)的基本組成(2)控制器用于控制單片機(jī)程序運(yùn)行和協(xié)調(diào)各部件正常工作的“指揮中心”，包括:PC（程序計(jì)數(shù)器）PC+1計(jì)數(shù)器指令寄存器指令譯碼器時(shí)序及控制電路7/27/20215單片機(jī)的基本組成(3)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器內(nèi)部128字節(jié)的RAM(針對MCS-51

2、單片機(jī))；內(nèi)部256字節(jié)的RAM(針對MCS-52單片機(jī))；(4)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器早期版本的MCS-51無內(nèi)部程序存儲(chǔ)器；擴(kuò)展型MCS-51片內(nèi)包含容量不等(1K~64K)的程序存儲(chǔ)器；內(nèi)部程序存儲(chǔ)器種類包括ROM、EPROM、Flash等。7/27/20216單片機(jī)的基本組成(5)并行I/O端口MCS-51單片機(jī)有四個(gè)8位并行I/O端口P0~P3；這些端口既可按字節(jié)操作也可按位操作；P0口可復(fù)用為數(shù)據(jù)總線和低8位地址總線；P2口可作為地址總線的高8位；P3口為多功能口，可作為串行口、中斷輸入及計(jì)數(shù)器的外部輸入/輸出。7/27/20217單片機(jī)的基本組成(6)定時(shí)器/計(jì)

3、數(shù)器51單片機(jī)內(nèi)部有2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1；52單片機(jī)內(nèi)部增加了一個(gè)16為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2；(7)串行通信接口51單片機(jī)內(nèi)部有1個(gè)全雙工的UART(通用串行收發(fā)器)，可設(shè)置為多種工作模式；7/27/20218單片機(jī)的基本組成(8)中斷控制系統(tǒng)51單片機(jī)內(nèi)部有5個(gè)中斷源；這些中斷源可分為2個(gè)中斷優(yōu)先級；(9)時(shí)鐘電路51單片機(jī)內(nèi)部振蕩電路配合外部晶振或外部輸入的時(shí)鐘信號，可產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖序列，控制CPU內(nèi)部邏輯電路運(yùn)行。7/27/20219單片機(jī)的基本組成除了8位CPU外，MCS-51內(nèi)部還具備一個(gè)很強(qiáng)的位處理器，它實(shí)際上是一個(gè)完整的1位字長的計(jì)算機(jī)；該位處

4、理器包含完整的1位CPU，位RAM、位尋址寄存器、I/O端口控制和指令集；從嚴(yán)格的意義上說，51是由8位CPU和1位CPU構(gòu)成的雙CPU單片機(jī)。7/27/202110第二章MCS-51單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)及工作原理2.2單片機(jī)的封裝及引腳功能說明7/27/2021112.2.1單片機(jī)的封裝單片機(jī)主要有DIP、PLCC和TQFP三種封裝形式各種封裝的具體尺寸、引腳間距等詳細(xì)信息請參閱芯片的數(shù)據(jù)手冊(Datasheet)。7/27/2021122.2.2單片機(jī)的引腳功能說明所有引腳號均以DIP40封裝為例。低有效信號由前綴“n”或“#”表示1.電源引腳VCC(40腳)和GND

5、(20腳)VCC：供電，目前有多種供電電壓以及一些寬電壓范圍的單片機(jī)。最常用的供電電壓為+5VGND：地特別注意：單片機(jī)的供電和電源去耦情況對系統(tǒng)能否正常工作至關(guān)重要!7/27/2021132.2.2單片機(jī)的引腳功能說明2.外接晶振引腳XTAL1和XTAL2XTAL1(第19腳)：單片機(jī)內(nèi)部晶體振蕩電路的反相器的輸入端；XTAL2(第18腳)：單片機(jī)內(nèi)部晶體振蕩電路的反相器的輸出端；7/27/2021142.2.2單片機(jī)的引腳功能說明3.控制信號引腳(1)RST/VPD第9腳，輸入信號。RST為復(fù)位信號輸入端。單片機(jī)正常工作時(shí)RST引腳應(yīng)保持低電平。在RST引腳上輸入

6、兩個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)時(shí)鐘周期)以上的高電平時(shí)，單片機(jī)將進(jìn)入并保持復(fù)位狀態(tài)，直到RST信號重回低電平。VPD為內(nèi)部RAM的備用電源輸入端。如果主電源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，以保證片內(nèi)RAM中的信息不丟失。7/27/2021152.2.2單片機(jī)的引腳功能說明3.控制信號引腳(2)ALE/nPROG第30腳，輸出信號；ALE為地址鎖存允許信號。在訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE用來鎖存P0端口輸出的低8位地址信號。在不訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE也以時(shí)鐘振蕩頻率的1/6的固定速率輸出，可作為時(shí)鐘輸出；nPROG是對8751內(nèi)部EPROM

7、編程時(shí)的編程脈沖輸入端。7/27/2021162.2.2單片機(jī)的引腳功能說明3.控制信號引腳(3)nPSEN第29腳，輸出信號。外部程序存儲(chǔ)器(ROM)的讀選通信號。當(dāng)訪問外部ROM時(shí)，nPSEN產(chǎn)生負(fù)脈沖作為外部ROM的選通信號；在訪問外部RAM或片內(nèi)ROM時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生有效的nPSEN信號。nPSEN可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。7/27/2021172.2.2單片機(jī)的引腳功能說明3.控制信號引腳(3)nEA/VPP第31腳，輸入信號。訪問外部程序存儲(chǔ)器的控制(使能)信號。nEA接地，單片機(jī)從外部程序存儲(chǔ)器取指令。nEA接高，單片機(jī)首先訪問內(nèi)部程序存儲(chǔ)