单片机原理与实验指导 第2章 原理与结构.ppt

2单片机结构与原理 2 1MCS 51系列单片机的基本组成一 MCS 51单片机的基本功能特性 以89C5240个引脚为例 1 一个8位字长的CPU和指令系统 2 一个片内振荡器及时钟电路 3 内部有8KB的E2PROM 程序存储器 4 64KB的外部程序存储器寻址空间 5 64KB的外部数据存储器寻址空间 6 SRAM数据存储器256字节 分低128字节和高128字节 7 两个16位定时器 计数器 8 一个可编程的全双工串行接口 9 32条可编程的I O端口 分4个8位并行I O端口 10 有6个中断源 2个优先级中断控制器 11 一个布尔处理器 12 有111条指令 二 MCS 51单片机的硬件组成 1 算术逻辑单元ALU 2 累加器ACC 3 寄存器B 4 程序计数器PC 5 数据指针DPTR 6 堆栈指针SP 先进后出 后进先出 7 程序状态寄存器PSW RS0 RS1的设置见表2 1其中 0组 00H 07H R0 R7 00 1组 08H 0FH R0 R7 01 2组 10H 17H R0 R7 10 3组 18H 1FH R0 R7 11 2 2MCS 51系列单片机的引脚与功能一 8051型引脚与功能 40脚封装 其它引脚封装 PLCC PQFP 其它引脚封装 DIP20 28 SOP20 28 其它引脚封装 C5051单片机 48脚封装 2 351单片机存储器的结构 以89C52为例 一 程序存储器标准的51单片机程序存储器地址范围是 0000H FFFFH 共64KB空间 在64KB的程序存储器中0000H 0002AH 地址向量区 区域具有特殊用途 是保留给系统使用的 即 0000H 0002H 为上电或复位的入口地址 0003H 000AH 为外部中断0的中断地址区 000BH 0012H 为定时 计数器0 T0 的中断地址区 0013H 001AH 为外部中断1的中断地址区 001BH 0022H 为定时 计数器1 T1 的中断地址区 0023H 002AH 为串口 TI RI 中断地址区 二 内部数据存储器 寄存器组的设置 RS1 RS0 位操作区 20H 2FH 16字节 其它SRAM区的划分片内SRAM区的30H 7FH可用作高速的数据存储区或堆栈区 片内SRAM区的80H FFH可用作一般的数据存储区 要间接寻址 8051无这个区域 或堆栈区 特殊功能寄存器SFR在特殊功能寄存器区 80H FFH 的128字节存放的是51单片机中专用寄存器 SFR 的数据 其名称 符号及字节地址见表2 5所示 三 外部数据存储器外部数据存储器 RAM 的地址范围是 0000H FFFFH 这个区域既可以作为一般的RAM区 也可扩展I O口或其它接口 2 4单片机I O端口逻辑结构 8051有4个8位并行I O端口 记做P0 P1 P2和P3 这四个口都是准双向的I O口 共占有32条管脚 每一条I O线都能独立的用作输入或输出 一 PO口 I O 总线 二 P1口 I O口 三 P2口 I O口 总线 四 P3口 I O口 复用功能 五 I O口的 读 修改 写 操作 从P0 P3口的逻辑电路分析可知 读一个端口的数据有两类 一类是读引脚电平的 另一类是读锁存器的 读 修改 写 指令是为了避免误读引脚电平 见表2 8列出的指令 例如 ANLP1 A 逻辑与指令 CPLP2 0 取反 INCP3 P3的内容增1 2 5单片机的工作时序及时钟电路 一 几个概念振荡频率 晶振的频率 机器周期 包含12个振荡脉冲 即机器周期就是振荡 频率 脉冲的12分频 显然 如果使用6MHz的时钟频率 一个机器周期就是2 s 而如使用12MHz的时钟频率 一个机器周期就是1 s 指令周期 执行一条指令所需要的时间称为指令周期 指令有单字节 双字节和三字节之分 所以它们的指令周期也不相同 二 典型时序 看教材34 36页 三 MCS 51单片机的时钟电路 见教材 37页 三 MCS 51单片机的复位及省电方式 见教材 37 41页 复位方式复位的输入引脚是RST 高电平有效 非TTL电平 复位后 除了I O口 SP SBUF寄存器外 其余SFR全部清零 但片内SRAM中的数据不受影响 单片机复位后特殊功能寄存器初值见表2 9所示 注意 复位后 SP 07H 复位电路 省电方式 采用低功耗的CHMOS工艺的单片机 不仅本身消耗功耗低 还有两种省电方式 待机方式和掉电方式 正常工作时电流 10mA 25mA 待机方式时电流 1 5m