51单片机原理及基本结构

电子系统设计（一）单片机原理及设计基础朱为tel: 83792841 第一讲 51单片机原理及基本结构 主要内容：一、概述二、 MCS-51单片机的结构三、 MCS-51单片机的功能单元介绍一、单片机概述l单片微型计算机简称单片机 ,它是把组成微型计算机的各个部件 :中央处理器，储存器 ,输入 /输出接口电路 ,定时器 /计数器等 ,制作在一块集成电路中 ,构成一个完整的微型计算机 .l8位单片机占整个单片机市场的 60%以上 ,8位单片机的旧的机种正在被淘汰 ,新的机型不断涌现 .8位单片机以其功能强 ,品种多 ,正广泛应用于各个领域,是单片机的主流机种 .随着集成电路工艺的不断改进 ,8位单片机的价格也在不断降低 .l单片机的应用领域n工业方面 : 电机控制 ,工业机器人 ,过程控制 ,数字控制n仪器仪表方面 : 智能仪器 ,医疗器械 ,色谱仪 ,示波器n民用方面 : 电子玩具 ,高级电视游戏机 ,录像机 ,激光盘驱动n电讯方面 : 调制解调器 ,智能线路运行控制 .n导航与控制 : 导弹控制 ,智能武器装置n数据处理 : 图形终端 ,磁带机 ,打印机n汽车方面 : 点火控制 ,变速器控制 ,排气控制二、 MCS-51单片机的结构1、内部结构和主要功能2、引脚功能说明3、时钟、复位电路4、 I/O端口5、存储器配置6、最小系统7、 CPU时序8031内部结构示意图主要性能：128字节片内数据 RAM32根可编程 I/0口线5个中断源 （ 1个串口、 2个定时器、 2个外部中断）1个可编程串行接口2个独立的 16位可编程定时 /计数器64K外部程序存储器空间64K外部数据存储器空间8031引脚功能介绍VCC +5VGND 地ALE 地址锁存允许/PSEN 程序存储器允许EA/VPP 为 0访问外部程序存储器为 1访问内部程序存储器RST 复位信号输入XTAL1、 XTAL2 外部晶振P0.0P0.7 I/O端口（ P0口）P1.0P1.7 I/O端口（ P1口）P2.0P2.7 I/O端口（ P2口）P3.0P3.7 I/O端口（ P3口）1234576891011121314151618191720 2122242325262729283031323334353637383940P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RST(RXD) P3.0(TXD) P3.1(INT0) P3.2(INT1) P3.3(T0) P3.4(T1) P3.5(WR) P3.6(RD) P3.7XTAL2XTAL1GNDVCCP0.0(AD0)EA/VPPP0.1(AD1)P0.2(AD2)P0.3(AD3)P0.4(AD4)P0.5(AD5)P0.6(AD6)P0.7(AD7)ALE/PROGPSENP2.7(A15)P2.6(A14)P2.5(A13)P2.4(A12)P2.3(A11)P2.2(A10)P2.1(A9)P2.0(A8)8031引脚图时钟、复位电路时钟电路：复位电路：VSSXTAL2XTAL1XTAL2XTAL1VSSNCExternal Oscillator SignalRST+5VI/O端口 P0口1 P0端口总线 I O端口，双向，三态，数据地址分时复用，该端口除用于数据的输入输出外，在 8031单片机外接程序存储器时，还分时地输出输入地址指令。由于 P0端口输出的信号无锁存，输入的信息有读端口引脚和读端口锁存器之分 P0.x引脚P0端口的一位结构P0端口结构：D锁存器CLQQ MUX&读锁存器读引脚内部总线写锁存器输入缓冲器输入缓冲器1T1T2VCC控制地址 /数据P0.XD锁存器CLQQ读锁存器读引脚内部总线写锁存器输入缓冲器输入缓冲器P1.XVccR P1.x引脚P1端口结构：P2端口结构：D锁存器CLQQMUX 读锁存器读引脚内部总线写锁存器控制地址 VccR内部上拉电阻P2.x引脚1P2.xI/O端口 P3口（双功能口）P3.0 RXD 串行接口P3.1 TXDP3.2 /INT0 外部中断输入P3.3 /INT1P3.4 T0 定时 /计数器输入P3.5 T1P3.6 /WR 外部数据读、写P3.7 /RDPort Pin Alternate FunctionsP3.0P3.2P3.1P3.3P3.4P3.6P3.5P3.7RXD(serial input port)TXD(serial input port)INT0(external interruput0)INT1(external interruput1)T0(timmer 0 external input)T1(timmer 1 external input)WR(external data memory write strobe)RD(external data memory read strobe)I/O端口 P3口（双功能口）P3端口结构：D锁存器CLQQ读锁存器读引脚内部总线写锁存器第二输出功能替代输入功能P3.XVccR P3.x引脚&内部上拉电阻存储器组织内部 RAM组织RS1 RS0 R0R70 0 0007H 0区0 1 080FH 1区1 0 1017H 2区1 1 181FH 3区PSW.7 PSW.0程序状态字 PSWCY AC FO RS1RS0 OV P字节地址： MSB LSB7FH00H07H08H0FH10H17H18H1FH寄存器 0组寄存器 1组寄存器 2组寄存器 3组0001020304050607080F1018202830384048505860687078172737475767771F2F3F4F5F6F7F位地址通用 RAM区位地址区寄存器区内部 RAMSFR寄存器（ 1）特殊功能 功能名称 地址 复位后寄存器 的状态B *通用寄存器 F0H 00HA *累加器 E0H 00HPSW *程序状态寄存器 D0H 00HIP *中断优先寄存器 B8H 00HP3 *P3口数据寄存器 B0H FFHIE *中断允许寄存器 A8H 00HP2 *P2口数据寄存器 A0H FFHSBUF 串行口发送 /接收缓冲器 99H 不定SCON *串行口控制寄存器 98H 00HP1 *P1口数据寄存器 90H FFHSFR寄存器（ 2）特殊功能 功能名称 地址 复位后寄存器 的状态TH1 T1计数器高 8位 8DH 00HTH0 T0计数器高 8位 8CH 00HTL1 T1计数器低 8位 8BH 00HTL0 T0 计数器低 8位 8AH 00HTMOD 定时 /计数器方式字寄存器 89H 00HTCON 定时控制寄存器 88H 00HPCON 波特率选择寄存器 87H 00HDPH 地址寄存器高 8位 83H 00HDPL 地址寄存器低 8位 82H 00HSP 堆栈指示器 81H 07HP0 P0口数据寄存器 80H FFHMSB LSB位地址字节地址寄存器符号F0HE0HD0HB8HB0HA8HA0H98H90H88H80HBAPSWIPP3IEP2SCONP1TCONP0B7 B0B6 B5 B4 B3 B2 B1F7 F0F6 F5 F4 F3 F2 F1A7 A0A6 A5 A4 A3 A2 A1E7 E0E6 E5 E4 E3 E2 E1CY PAC F0 RS1RS0 OV -D7 D0D6 D5 D4 D3 D2 D1- PX0- - PS PT1PX1PT0BF B8BE BD BC BB BA B9P3.7 P3.0B7 B0B6 B5 B4 B3 B2 B1EA EX0- - ES ET1EX1ET0AF A8AE AD AC AB AA A9P2.7 P2.0A7 A0A6 A5 A4 A3 A2 A1SM0 RISM1SM2RENTB8RB8 TI9F 989E 9D 9C 9B 9A 99P1.7 P1.097 9096 95 94 93 92 91TF1 IT0TR1TF0TR0 IE1 IT1 IE08F 888E 8D 8C 8B 8A 89P0.7 P0.087 8086 85 84 83 82 81SFR中的位地址P1口XTAL1 XTAL2P3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.7PSENEARST8031P2口ALEP0口VCCVSS373GEI/O口A8A15A0A7地址总线 ABD0D7数据总线 DB8031最小系统CPU时序外部程序存储器读ALEPSENA0A7 INSTR IN A0A7A8A15 A8A15PORT 0PORT 2TLHLLTLHPLTAVLL TLLIVTPLPHTPLIVTLLAX TPXIXTPXIZTAVIVEXTERNAL PROGRAM READ CYCLECPU时序外部数据存储器读DATA INALETWHLHTLLAXTAVLLTLLDVTLLWL TRLRHTRLAZTRLDV TRHDXTAVWLTRHDZTAVDWPSENRDP0P2A0A7From R1 OR DPL A0A7 From PCL INSTR. INP2.0P2.7 OR A8A15 FROM DPH A8A15 FROM PCHEXTERNAL DATA MEMORY READ CYCLEALETWHLHTLLAXTAVLLTLLWL TWLWHTQVWXTWHQXTAVWLPSENWRP0P2A0A7From R1 OR DPL DA