项目二单片机的结构认知.ppt

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项目二：

项目二：

MCS-51单片机的结构认知单片机的结构认知单单片机原理及片机原理及应应用用指导教师：

刁航指导教师：

刁航一、MCS-51总体结构1、MCS-51系列基本产品型号不同型号不同型号MCS-51单片机单片机CPU处理能力和指令系统完全兼容，处理能力和指令系统完全兼容，只是只是存储器和存储器和I/O接口接口的配置有所不同的配置有所不同。

1、MCS-51系列基本产品型号2、封装类型INT0/P3.2INT0/P3.21122334455667788991010111112121313141415151616171718181919202040403939383837373636353534343333323231313030292928282727262625252424232322222121P1.0P1.0P1.1P1.1P1.2P1.2P1.3P1.3P1.4P1.4P1.5P1.5P1.6P1.6P1.7P1.7RST/VPDRST/VPDRXD/P3.0RXD/P3.0TXD/P3.1TXD/P3.1INT1/P3.3INT1/P3.3T0/P3.4T0/P3.4T1/P3.5T1/P3.5WR/P3.6WR/P3.6RD/P3.7RD/P3.7XTAL2XTAL2XTAL1XTAL1VSSVSSVCCVCCP0.0/AD0P0.0/AD0P0.1/AD1P0.1/AD1P0.2/AD2P0.2/AD2P0.3/AD3P0.3/AD3P0.4/AD4P0.4/AD4P0.5/AD5P0.5/AD5P0.6/AD6P0.6/AD6P0.7/AD7P0.7/AD7EA/VPPEA/VPPALE/PROGALE/PROGPSENPSENP2.7/A15P2.7/A15P2.6/A14P2.6/A14P2.5/A13P2.5/A13P2.4/A12P2.4/A12P2.3/A11P2.3/A11P2.2/A10P2.2/A10P2.1/A9P2.1/A9P2.0/A8P2.0/A8803180318051805187518751双列直插双列直插DIP封装封装单片机单片机IC插座插座贴片封装的贴片封装的QFP封装封装2、封装类型VCCVSSXTALXTAL22XTALXTAL11RSTP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0ALEP3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.722、振、振、振、振荡电荡电路：

路：

路：

路：

XTAL1XTAL1、XTAL2XTAL233、复位引脚：

、复位引脚：

、复位引脚：

、复位引脚：

RSTRST44、并行口：

、并行口：

、并行口：

、并行口：

P0P0、P1P1、P2P2、P3P377、ALEALE：

地址锁存控制信号：

地址锁存控制信号：

地址锁存控制信号：

地址锁存控制信号11、电源线：

、电源线：

、电源线：

、电源线：

VCC（+5V）VCC（+5V）、VSS（VSS（地地地地）EAPSENPSEN55、EAEA：

访问程序存储控制信号：

访问程序存储控制信号：

访问程序存储控制信号：

访问程序存储控制信号66、PSENPSEN：

外部：

外部：

外部：

外部ROMROM读选通信号读选通信号读选通信号读选通信号RXD/TXD/INT0/INT1/T0/T1/WR/RD/1234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222180318051875189C513、引脚功能3、引脚功能4个个8位并行位并行I/O接口引脚接口引脚:

P0.0P0.7（低（低8位地址、数据、位地址、数据、I/O口）口）P2.0P2.7（高（高8位地址、位地址、I/O）P1.0P1.7（准双向口）（准双向口）P3.0P3.7（I/O口、第二功能）口、第二功能）为多功能引脚，可自动切换用作为多功能引脚，可自动切换用作数据总线、数据总线、地址总线、控制总线地址总线、控制总线和或和或I/O接口外部引脚。

接口外部引脚。

3、引脚功能I/O口功能口功能MCS-51MCS-51单片机单片机P3口的第二功能口的第二功能RD（RD（片外数据存储器读选通控制输出片外数据存储器读选通控制输出）P3.7P3.7WR（WR（片外数据存储器写选通控制输出片外数据存储器写选通控制输出）P3.6P3.6T1（T1（定时器定时器11的外部输入的外部输入）P3.5P3.5T0（T0（定时器定时器00的外部输入的外部输入）P3.4P3.4INT1（INT1（外部中断外部中断11输入输入）P3.3P3.3INT0（INT0（外部中断外部中断00输入输入）P3.2P3.2TXD（TXD（串行口输出串行口输出）P3.1P3.1RXD（RXD（串行口输入串行口输入）P3.0P3.0第二功能第二功能引脚引脚3、引脚功能RSTVp（9脚脚）：

RST是复位信号输入端是复位信号输入端，高电平有效。

，高电平有效。

当此输入端保持当此输入端保持两个机器周期两个机器周期的高电平的高电平时，就可以完成复位操作。

时，就可以完成复位操作。

ALEPROG（30（30脚脚）：

地址锁存允许信号端。

地址锁存允许信号端。

当当8051上电正常上电正常工作后，工作后，ALE引脚不断向外输出振荡器引脚不断向外输出振荡器频率的频率的16正脉冲信号，此引脚的第二正脉冲信号，此引脚的第二功能功能PROG是对片内带有是对片内带有可编程的可编程的ROM的的单片机单片机编程写入编程写入（固化程序固化程序）时，作为时，作为编程脉冲的输入端。

编程脉冲的输入端。

3、引脚功能PSEN（29脚脚）：

程序存储允许输出信号端。

程序存储允许输出信号端。

在访问片外程在访问片外程序存储器时，此端定时输出负脉冲作为读序存储器时，此端定时输出负脉冲作为读片外存储器的选通信号。

片外存储器的选通信号。

EAVPP（3l脚脚）：

外部程序存储器地址允许输入端外部程序存储器地址允许输入端/固化编固化编程电压输入端。

程电压输入端。

当当EA引脚接高电平时，引脚接高电平时，CPU先先访问片内访问片内程序存储器程序存储器并执行内部程并执行内部程序存储器中的指令，然后再访问外部序存储器中的指令，然后再访问外部ROMROM的内容。

输入信号的内容。

输入信号EA引脚接低电平引脚接低电平（接地接地）时，时，CPU只访问外部只访问外部外部外部ROM并执行外并执行外部程序存储器中的指令。

部程序存储器中的指令。

3、引脚功能4、单片机内部结构二、MCS-51单片机内部结构时钟电路CPUROMRAMT0T1中断系统串行接口并行接口P0P1P2P3TXDRXDINT0INT1定时计数器结构框图结构框图中央处理器中央处理器CPU：

8位，位，运算和控制运算和控制功能功能内部内部RAM：

共共256个个RAM单单元，用户使用元，用户使用前前128个单元，个单元，用于存放可读用于存放可读写数据，后写数据，后128个单元被个单元被专用寄存器占专用寄存器占用。

用。

内部内部ROM：

4KB掩膜掩膜ROM，用于存放程，用于存放程序、原始数据序、原始数据和表格。

和表格。

定时定时/计数器：

计数器：

两个两个16位的定位的定时时/计数器，实计数器，实现定时或计数现定时或计数功能。

功能。

并行并行I/O口：

口：

4个个8位的位的I/O口口P0、P1、P2、P3。

串行口：

串行口：

一个全一个全双工串行口。

双工串行口。

中断控制系统：

中断控制系统：

5个中断源（外个中断源（外部中断部中断2个，定个，定时时/计数中断计数中断2个，串行中断个，串行中断1个）个）时钟电路：

时钟电路：

可可产生时钟脉冲产生时钟脉冲序列，允许晶序列，允许晶振频率振频率6MHZ和和12MHZ1、微处理器结构中央处理器（中央处理器（CPU）程序存储器程序存储器ROM数据存储器数据存储器RAM振荡电路振荡电路内部总线内部总线定时器定时器/计数器计数器I/O口口串行口串行口中断系统中断系统由单片机的内部结构可知，由单片机的内部结构可知，MCS-51单片机主要由以下几部分组成：

单片机主要由以下几部分组成：

2、单片机的组成nn运算器运算器运算器运算器包包括括算算术术逻逻辑辑运运算算部部件件ALUALU单单元元、暂暂存存器器11、暂暂存存器器22、累累加加器器ACCACC、寄存器寄存器BB和和BCDBCD码调整电路码调整电路。

主主要要功功能能：

算算术术运运算算、加加11和和减减11运运算算、十十进进制制调调整整、逻逻辑辑操操作作、数数据据传传送。

送。

nn布尔处理器布尔处理器布尔处理器布尔处理器它它以以PSWPSW中中的的进进位位标标志志位位CC为为其其累累加加器器，专专门门用用于于处处理理位位操操作作，有有相相应的位寻址应的位寻址RAMRAM和和I/OI/O空间。

空间。

nn控制器控制器控制器控制器包包括括程程序序计计数数器器PCPC、数数据据指指针针DPTRDPTR、堆堆栈栈指指针针SPSP、程程序序状状态态字字、指指令寄存器令寄存器IRIR、指令译码器、指令译码器IDID、振荡器、定时电路和复位电路等。

、振荡器、定时电路和复位电路等。

主要功能：

控制各部分的协调工作；协调单片机和外围芯片的工作。

主要功能：

控制各部分的协调工作；协调单片机和外围芯片的工作。

2.1中央处理器（中央处理器（CPUCPU）2.22.2存储器存储器MCS-51系列的单片机有系列的单片机有5个独立的存储空间：

个独立的存储空间：

片内程序存储器片内程序存储器64K（0000-0FFFFH）片外程序存储器片外程序存储器64K（0000-0FFFFH）128B的片内数据存储器（的片内数据存储器（00-7FH）128B特殊功能寄存器特殊功能寄存器SFR（80-0FFH）ROM程序存储器程序存储器又叫只读存储器又叫只读存储器存放程序、表格。

存放程序、表格。

RAM数据存储器数据存储器又叫随机存储器又叫随机存储器存放临时数据。

存放临时数据。

片外片外RAM64K（0000-0FFFFH）片外片外RAM256B（00-0FFH）12345678910111213142827262524232221201918171615EPROM276412345678910111213142827262524232221201918171615EPROM27641234567891011121314151617181920403938373635343332313029282726252424222112345678910111213142827262524232221201918171615RAM626412345678910111213142827262524232221201918171615RAM626480318751805189C51片内片内片内片内RAMRAM片内片内片内片内ROMROM256B（字节）4K64K64K对于片内有对于片内有4KB4KB程序存储器的单片机程序存储器的单片机EA=1EA=1时，则时，则PCPC的值在的值在0000H-0FFFH0000H-0FFFH之间，之间，CPUCPU先从片内程序存储器空先从片内程序存储器空间取指执行；当间取指执行；当PCPC的值大于的值大于0FFFH0FFFH时才访问外部的程序存储器空间。

时才访问外部的程序存储器空间。

若若EA=0EA=0时，则片内程序存储器空间被忽略，时，则片内程序存储器空间被忽略，CPUCPU只从片外程序存储只从片外程序存储器空间取指执行。

器空间取指执行。

对于片内没有程序存储器的单片机对于片内没有程序存储器的单片机在构成系统时必须在外部扩展程序存储器，在构成系统时必须在外部扩展程序存储器，其其EAEA必须接地必须接