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单片机原理及应用 （第二章）

单片机原理及应用 （第二章）. 第一节 MCS-51 单片机结构 第二节 MCS-51 的存储器结构 第三节 输入 / 输出端口结构. 第一节 MCS-51 单片机结构. 一、 MCS-51 单片机内部结构 二、 MCS-51 引脚及功能. 89C51 单片机结构框图. 外部时钟源. 外部事件计数. 振荡器和时序 OSC. 程序存储器 4KBROM. 数据存储器 256B RAM/SFR. 2×16 位 定时器 / 计数器. 89C51 CPU. 64KB 总线 扩展控制器. 可编程 I/O. 可编程全双工 串行口. 内中断.

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单片机原理及应用 （第二章）

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Presentation Transcript

  1. 单片机原理及应用（第二章） 第一节 MCS-51单片机结构 第二节 MCS-51的存储器结构 第三节 输入/输出端口结构

  2. 第一节 MCS-51单片机结构 一、MCS-51单片机内部结构 二、MCS-51引脚及功能

  3. 89C51单片机结构框图 外部时钟源 外部事件计数 振荡器和时序 OSC 程序存储器 4KBROM 数据存储器 256B RAM/SFR 2×16位 定时器/计数器 89C51 CPU 64KB 总线 扩展控制器 可编程I/O 可编程全双工 串行口 内中断 串行通信 控制 外中断 并行口

  4. 89C51单片机 内部结构图 P2.0-P2.7 P0.0-P0.7 P0驱动器 P2驱动器 RAM地址寄存器 128BRAM 4KB Flash ROM P0锁存器 P2锁存器 程序地址寄存器 暂存器1 暂存器2 ACC SP B寄存器 缓冲器 ALU PC增1 中断、串行口和定时器 定时控制 指令译码器 指令寄存器 PC PSEN ALE EA RET PSW DPTR P1锁存器 P3锁存器 OSC P1驱动器 P3驱动器 XTAL1 XTAL2 P3.0-P3.7 P1.0-P1.7

  5. 89C51单片机 内部结构图 P2.0-P2.7 MOV A, P0 E5 80 执行过程 P0.0-P0.7 P0驱动器 P2驱动器 RAM地址寄存器 128BRAM 4KB Flash ROM P0锁存器 P2锁存器 程序地址寄存器 暂存器1 暂存器2 ACC SP B寄存器 缓冲器 ALU PC增1 中断、串行口和定时器 PC= 0000H 定时控制 指令译码器 指令寄存器 PSEN ALE EA RET PSW DPTR P1锁存器 P3锁存器 OSC P1驱动器 P3驱动器 XTAL1 XTAL2 P3.0-P3.7 P1.0-P1.7

  6. CPU • 单片机的核心—— • 产生各种控制信号 • 控制存储器和输入/输出端口的数据传送 • 控制数据的算术运算，逻辑运算以及位操作 CPU从功能上可分为 • 控制器 • 运算器——ALU 算术逻辑单元

  7. ROM RAM 控制总线CcontrolBus 数据总线DataBus CPU 地址总线AddressBus I/O接口 外部设备 总线(bus)——将多个部件连接起来并传送信息的公共通道 总线结构的特点：结构简单、规则、易于扩展

  8. 8051=8位CPU+4KBROM+256BRAM+2x16位定时/计数器+4x8位I/O端口+全双工串行口8051=8位CPU+4KBROM+256BRAM+2x16位定时/计数器+4x8位I/O端口+全双工串行口 4KBROM: 程序存储器,存放事先写好的指令 数据存储器,保存运算过程的结果 低128BRAM 256BRAM: 特殊功能寄存器(SFR) 高128BRAM

  9. 存储器 地址 0000H 0001H 0002H 0003H 00H 24H 42H 00H 存储器—— 存放事先写好的指令， 或大量的处理结果 存储量大 使用时需给出每个单元的地址

  10. 寄存器—— 用于暂时存放参与运算的数据，中间结果，或地址的电子单元 使用时可以用寄存器的名称,也可以用地址 ACC DPTR P0 P1 P2 数目不多，使用频繁

  11. 并口 8条线 I/O口——— 单片机与外界联系 进行中断处理 中断系统——— 定时/计数器—— 进行定时计数控制 串口 2条线 串口—— 串口通讯

  12. 二、MCS-51引脚及功能

  13. Vcc P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA/Vpp ALE/PROG PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST/VPD RXD/ P3.0 TXD/ P3.1 INT0/ P3.2 INT1/ P3.3 T0/ P3.4 T1/ P3.5 WR/ P3.6 RD/ P3.7 XTAL2 XTAL1 Vss 8051 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21

  14. 按功能可分为4类 二、MCS-51引脚及功能 40引脚双列直插式封装（DIP）形式

  15. 4类引脚 1、电源引脚 2、外接晶振器引脚 3、控制信号引脚 4、 I/O（输入/输出）引脚

  16. Vcc 40 8051 20 1、电源引脚 提供工作电源 • Vss（第20脚） ：接地 • Vcc（第40脚） ：主电源+5V

  17. 2、外接晶振器引脚 产生时钟信号（1-12MHz） • XTAL1 放大器输入端 • XTAL2 放大器输出端

  18. 振荡周期、时钟周期、机器周期和指令周期 主频 1．振荡周期：为单片机提供时钟信号的振荡源的周期 是衡量计算机运算速度的一个重要参数 目前的主频已达1～2GHZ 2．时钟周期： 是振荡源信号经二分频后形成的时钟脉冲信号

  19. 3．机器周期：12个振荡周期 4．指令周期：是指CPU执行一条指令所 需要的时间。一个指令周期通常含有1～4 个机器周期

  20. 指令周期 机器周期 机器周期 S1 S4 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S5 S6 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 XTAL2 (OSC) 振荡周期 时钟周期

  21. 例:若MCS-51单片机外接晶振为12MHz时， 则单片机的四个周期的具体值为： 振荡周期＝ 1/12MHz＝1/12μs＝0.0833μs 时钟周期＝ 1/6μs＝0.167μs 机器周期＝ 1μs 1～4μs 指令周期＝

  22. 累加器清零 程序从头 开始运行 默认第0组 寄存器； 端口置位 3、控制信号引脚 ① RST/VPd（复位端/备用电源接入端） （9脚） 复位——使单片机内部寄存器初始化

  23. 复位电路 复位条件：RST端有足够长时间（≥2个机器周期）的高电平信号

  24. 上电复位——电源开关闭合时自动复位 上电复位/按键复位—— 按键压下时手动复位

  25. ② ALE/ （地址锁存允许/EPROM编程脉冲）（30脚） ALE输出0.5 倍的机器周期 ALE脚可以提供相当于1/6主频的对外时钟脉冲信号 机器周期 机器周期 S1 S4 S2 S3 S4 S5 S6 S1 S2 S3 S5 S6 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 P1 P2 XTAL2 (OSC) 振荡周期 时钟周期

  26. P2.0 P2.1 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 P2.2 74LS 373 P2.3 A8 P2.4 A9 P2.7 A10 G A11 单片机 8031 A12 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 O0 O1 O2 O3 O4 O5 O6 O7 6264 CE WR RD ALE OE WE ALE脉冲可用于CPU访问片外存储器时锁存低字节地址 12位地址的低八位 12位地址的高四位 提供低八位地址 提供八位数据 提供锁存脉冲

  27. ② ALE/ （地址锁存允许/EPROM编程脉冲）（30脚） 用于提供编程脉冲

  28. ③ （片外程序存储器选通信号）（29脚） 当CPU访问片外程序存储器时， 此端输出的负脉冲将可作为存储器的选通信号

  29. PSEN & OE P2.7 CE P2.4 A12 A8 P2.0 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 2864 单片机 8031 74LS 373 G P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 ALE

  30. ④ / Vpp （31脚） =1

  31. =0

  32. ④ / Vpp （31脚） 当 脚为高电平时，CPU可将片内程序存储器与片外程序存储器的地址统一寻址 当 脚为低电平时，CPU只能访问片外程序存储器 VPP——对EPROM型单片机提供+21V的编程电压

  33. 4、 I/O（输入/输出）引脚（共32个引脚） P0、P1、P2、P3 P0～P3是8051单片机与外界联系的4个8位 双向并行I/O口 P0~P3将承担数据总线、地址总线和控制总线的作用 在单片机无需外扩存储器时，这4个端口可以作为一般寄存器或位开关使用

  34. P3口的每一位都具有第二功能

  35. P3口ALE,PSEN EA,RESET MCS-51单片机的片外总线结构 16位 P0口,P2口 AB: 8位 P0口 DB: CB:

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