MCS硬件基础.ppt

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第二部分第二部分第三章第三章单片机的结构及原理单片机的结构及原理3.13.1MCS-51MCS-51单片机的结构单片机的结构单片机的结构单片机的结构3.13.1MCS-51MCS-51单片机的引脚定义单片机的引脚定义单片机的引脚定义单片机的引脚定义3.23.2CPUCPU的工的工的工的工作原理作原理作原理作原理3.33.3MCS-51MCS-51单片机单片机单片机单片机的的的的存储器的配置存储器的配置存储器的配置存储器的配置3.43.4输入输出端口输入输出端口输入输出端口输入输出端口3.53.5震荡器、时钟电路和震荡器、时钟电路和震荡器、时钟电路和震荡器、时钟电路和CPUCPU的的的的时序时序时序时序3.63.6复位电路复位电路复位电路复位电路3.73.7低功耗方式低功耗方式低功耗方式低功耗方式微机原理与应用多媒体课件江南大学4K字节字节程序存储器程序存储器128字节字节数据存储器数据存储器2个个16位位定时器定时器/事件计数器事件计数器MCS-51CPU64K字节总字节总线扩展控制线扩展控制可编程可编程I/O可编程可编程串行口串行口计数器计数器振荡器及振荡器及定时电路定时电路频率基准源频率基准源中断中断中断中断控制控制并行并行I/O口口串行串行输入输入串行串行输出输出3.1.13.1.1MCS-51MCS-51单片机的结构单片机的结构简图简图微机原理与应用多媒体课件江南大学MCS-51MCS-51内部结构框图内部结构框图内部结构框图内部结构框图RAM地址地址RAM1288端口端口0锁存器锁存器端口端口2锁存器锁存器ROM4K8程序程序地址地址RACCB寄存器寄存器暂存暂存R2暂存暂存R1ALU定时定时与与控制控制指令寄存器指令寄存器堆栈指示器堆栈指示器SPPCONSCONTMODTCONTH0TL0TH1TL0SBUFSBUFIE（TX）（RX）中断、串行端口和定时器单元中断、串行端口和定时器单元缓冲器缓冲器PC加加1RPC数据指针数据指针DPTR端口端口0驱动器驱动器端口端口2驱动器驱动器端口端口3锁存器锁存器端口端口3驱动器驱动器P1.0P1.7P3.0P3.7P2.0P2.7P0.0P0.7端口端口1锁存器锁存器端口端口1驱动器驱动器状态状态RPSENALEEARSTVcc（+5V）VssXTAL1XTAL2详图详图微机原理与应用多媒体课件江南大学MCS-51系列单片机配置一览表系列单片机配置一览表系列系列片片内存储器（字节）内存储器（字节）定时器定时器计数器计数器并行并行I/O串行串行I/O中断源中断源片内片内ROM片内片内RAMAT89S51系列系列4KB128B2x164x8位位15AT89S52系列系列8KB256B3x164x8位位16微机原理与应用多媒体课件江南大学AT89S51单片机的主要性能和特点单片机的主要性能和特点nn88位位位位中央处理器（中央处理器（中央处理器（中央处理器（CPUCPU）；nn内部程序存储器内部程序存储器内部程序存储器内部程序存储器ROMROM：

4K4K的存储容量；的存储容量；的存储容量；的存储容量；nn内部数据存储器内部数据存储器内部数据存储器内部数据存储器RAMRAM：

256B（128B256B（128B的的的的RAM+21BRAM+21B的的的的SFR）SFR）；nn寄存器：

寄存器：

寄存器：

寄存器：

设设设设44个寄存器区，各区有个寄存器区，各区有个寄存器区，各区有个寄存器区，各区有R0R0R7R7八个工作寄存器；八个工作寄存器；八个工作寄存器；八个工作寄存器；nn44个个个个88位并行输入输出端口位并行输入输出端口位并行输入输出端口位并行输入输出端口：

P0P0、P1P1、P2P2和和和和P3P3；nn定时定时定时定时/计数器：

计数器：

计数器：

计数器：

22个个个个1616位的定时位的定时位的定时位的定时/计数器；计数器；计数器；计数器；nn串行口：

串行口：

串行口：

串行口：

全双工的端口（全双工的端口（全双工的端口（全双工的端口（RXDRXD：

接收端，接收端，接收端，接收端，TXDTXD发送端）；发送端）；发送端）；发送端）；nn中断系统：

中断系统：

中断系统：

中断系统：

设有设有设有设有55个中断源；个中断源；个中断源；个中断源；微机原理与应用多媒体课件江南大学nn系统扩展能力：

系统扩展能力：

系统扩展能力：

系统扩展能力：

可外接可外接可外接可外接64K64K的的的的ROMROM和和和和64K64K的的的的RAMRAM；nn堆栈：

堆栈：

堆栈：

堆栈：

设在设在设在设在RAMRAM单元中，可以浮动既通过堆栈指针单元中，可以浮动既通过堆栈指针单元中，可以浮动既通过堆栈指针单元中，可以浮动既通过堆栈指针SPSP来来来来确定堆栈的位置（堆栈是一种数据管理方法）；确定堆栈的位置（堆栈是一种数据管理方法）；确定堆栈的位置（堆栈是一种数据管理方法）；确定堆栈的位置（堆栈是一种数据管理方法）；nn布尔处理机：

布尔处理机：

布尔处理机：

布尔处理机：

配合布尔运算的指令进行各种逻辑运算；配合布尔运算的指令进行各种逻辑运算；配合布尔运算的指令进行各种逻辑运算；配合布尔运算的指令进行各种逻辑运算；nn指令系统：

指令系统：

指令系统：

指令系统：

111111条指令。

按功能可分为条指令。

按功能可分为条指令。

按功能可分为条指令。

按功能可分为55大类。

大类。

大类。

大类。

有：

有：

有：

有：

数据传送；数据传送；数据传送；数据传送；算术运算；算术运算；算术运算；算术运算；逻辑运算；逻辑运算；逻辑运算；逻辑运算；控制转移；控制转移；控制转移；控制转移；布尔操作。

布尔操作。

布尔操作。

布尔操作。

微机原理与应用多媒体课件江南大学3.1.2MCS-513.1.2MCS-51单片机的引脚定义单片机的引脚定义nnAT89S51AT89S51有三种封装形式：

有三种封装形式：

有三种封装形式：

有三种封装形式：

a.a.4040脚的双列直插脚的双列直插脚的双列直插脚的双列直插DIP-40DIP-40封装；封装；封装；封装；b.b.4444脚的脚的脚的脚的PLCC-44PLCC-44方型封装。

方型封装。

方型封装。

方型封装。

c.c.4444脚的脚的脚的脚的PQFP-44PQFP-44表贴方型封装。

表贴方型封装。

表贴方型封装。

表贴方型封装。

微机原理与应用多媒体课件江南大学RST/VPDP3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7P3.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.0P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0P2.7P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P0.0XTAL2XTAL1VssVccEA/VPPALE/PROGPSENAT89S5140393837363534333231302928272625242322211234567891011121314151617181920芯片外形及逻辑符号芯片外形及逻辑符号RXDTXDINT0INT1T0T1WRRD微机原理与应用多媒体课件江南大学MCS-51MCS-51单片机外型图（单片机外型图（单片机外型图（单片机外型图（DIPDIP封装）封装）封装）封装）MCS-51MCS-51单片机的逻辑符号图单片机的逻辑符号图单片机的逻辑符号图单片机的逻辑符号图VCCRSTXTAL1P0口口XTAL2/EA/PSENALEP1口口P3口口RXDTXD/INT0/INT1P2口口T0T1/WR/RDGNDAT89S51ATMELFLASH型型微机原理与应用多媒体课件江南大学引脚功能介绍引脚功能介绍1，主电源引脚主电源引脚:

Vcc（+5V-40脚脚）和和Vss（GND-20脚脚）;2，外接晶体引脚：

外接晶体引脚：

XTAL1（19脚）、脚）、XTAL2（18脚）只要在这两脚之间接入一脚）只要在这两脚之间接入一个晶体震荡器（相当于一电感线圈，与电个晶体震荡器（相当于一电感线圈，与电容构成容构成并联谐振电路并联谐振电路），单片机就可以按），单片机就可以按此晶体的频率工作。

晶体频率范围此晶体的频率工作。

晶体频率范围0-40M。

频率越高单片机的工作速度就越快，但单频率越高单片机的工作速度就越快，但单片机的功耗就要增加。

片机的功耗就要增加。

微机原理与应用多媒体课件江南大学定时元件采用由石英晶体和电容组成并联谐振电路。

定时元件采用由石英晶体和电容组成并联谐振电路。

晶体和电容尽可能晶体和电容尽可能靠近靠近单片机芯片。

单片机芯片。

单单片片机机XTAL1XTAL21918C1C2电容通常选电容通常选择为择为30PF左右左右振荡频率振荡频率1.2MHz40MHz晶晶振振内时钟方式电路图内时钟方式电路图微机原理与应用多媒体课件江南大学33，控制线（控制线（控制线（控制线（44条）：

条）：

条）：

条）：

RST/RST/VpdVpd（第（第（第（第99脚）脚）脚）脚）：

单片机复位输入端，高电平有效。

通过在该单片机复位输入端，高电平有效。

通过在该单片机复位输入端，高电平有效。

通过在该单片机复位输入端，高电平有效。

通过在该以脚上施加高电平，使系统达到复位的目的。

以脚上施加高电平，使系统达到复位的目的。

以脚上施加高电平，使系统达到复位的目的。

以脚上施加高电平，使系统达到复位的目的。

另外在系统上电震荡器开始工作时，另外在系统上电震荡器开始工作时，另外在系统上电震荡器开始工作时，另外在系统上电震荡器开始工作时，单片机内单片机内单片机内单片机内部加在此引脚上有一个部加在此引脚上有一个部加在此引脚上有一个部加在此引脚上有一个两个时钟周期两个时钟周期两个时钟周期两个时钟周期的高电平使单的高电平使单的高电平使单的高电平使单片机复位，但是为了时整个单片机系统能够可靠复片机复位，但是为了时整个单片机系统能够可靠复片机复位，但是为了时整个单片机系统能够可靠复片机复位，但是为了时整个单片机系统能够可靠复位，一般还需要外加复位电路（如下页图）。

位，一般还需要外加复位电路（如下页图）。

位，一般还需要外加复位电路（如下页图）。

位，一般还需要外加复位电路（如下页图）。

备用电压输入端。

当单片机的电源引故障而备用电压输入端。

当单片机的电源引故障而备用电压输入端。

当单片机的电源引故障而备用电压输入端。

当单片机的电源引故障而下降到某一个值时，下降到某一个值时，下降到某一个值时，下降到某一个值时，RST/VRST/VPDPD上的电源可自动与片上的电源可自动与片上的电源可自动与片上的电源可自动与片内内内内RAMRAM连接以确保信息不丢失。

连接以确保信息不丢失。

连接以确保信息不丢失。

连接以确保信息不丢失。

微机原理与应用多媒体课件江南大学nn复位复位复位复位相当于相当于相当于相当于重新启动重新启动重新启动重新启动的意思，就是出错时可以使的意思，就是出错时可以使的意思，就是出错时可以使的意思，就是出错时可以使CPUCPU从头开始执行程序。

从头开始执行程序。

从头开始执行程序。

从头开始执行程序。

MCS-51RSTVccMCS-51RSTVcc1K10tVT延长上电复位时间的电路延长上电复位时间的电路和和RST端上电电压曲线端上电电压曲线具有手动复位功能具有手动复位功能的复位电路的复位电路RC10uF微机原理与应用多媒体课件江南大学ALE/PROGALE/PROG（第（第（第（第3030脚）：

脚）：

脚）：

脚）：

以以以以一一一一个个个个不不不不变变变变的的的的频频频频率率率率（系系系系统统统统时时时时钟钟钟钟fosc/6fosc/6）周周周周期期期期性性性性输输输输出出出出正正正正脉脉脉脉冲冲冲冲。

当当当当单单单单片片片片机机机机使使使使用用用用外外外外部部部部存存存存储储储储器器器器时时时时，此此此此信信信信号号号号作为低八位地址的作为低八位地址的作