51单片机的硬件结构

第1，2课：MCS-51的硬件结构，电气工程和George heng tel 33636363636363636363623电子邮件： zhhe ，MCS-51单片机的原理和设计，2，本课程的主要内容，(1，4，资源的简要说明，1 .数据内存(ram): 51片中的128字节，52中的256字节。可扩展到64k。程序内存(rom/eprom):不包括8031；8051为4kROM，但用户无法复盖。8751是4kEPROM。磁碟片段最多64k、5，资源的简短说明，3 .中断系统：有5个中断源，分为2个中断优先级。4.计时器/计数器：2个具有4种操作方法的16位计时器/计数器。串行端口：一个全双工串行端口，具有4种工作方式。6.P0至P3端口：4个并行8位I/O端口。6，资源的简要说明，7 .特殊功能寄存器(SFR):总共21个用于管理、控制和监视片内的功能模块。实际上是一些控制寄存器和状态寄存器，并且是具有特殊功能的RAM区域。8.微处理器(CPU): 8位CPU，包含1位处理器，可以处理字节数据和位变量。7，51内部结构、8、资源的特性、MCS-51单片机硬件结构具有功能组件的整体类型、强大的功能等。特别指出，MCS-51除了8位数据处理能力外，还具有1位处理能力，在逻辑电路模拟、过程控制方面，51非常有效。9，51外观和针脚、10、针脚分类、(1)电源和时钟针脚：Vcc、Vss、XTAL1、XTAL2。(2)控制接脚：PSEN、ALE、EA、RESET(3)I/O接脚：P0、P1、P2、P3。MCS-51属于三总线结构，包括数据总线(DB)地址总线(AB)、控制总线(CB)等。11，针脚功能分类，12，1电源与时脉针脚，电源针脚：Vcc(40) 5V，Vss(20)GND时脉针脚：XTAL1，XTAL2。使用带内振荡器时，这两个针脚是静态的。采用外部振荡器时XTAL1接地，XTAL2外部振荡器输出。13，2控制针脚，rst/VPD (9发):振荡器启动后，此针脚加上两个机器周期以上的较高等级，就会重设单晶片微型电脑。如果单片机正常工作，脚必须是0.5V低水平。此外，将此针脚连接到备用电源，可以在系统断电时为内部RAM供电以保留数据。什么是机器循环？14，ALE/Prog (30发):访问微控制器外部内存时，允许地址锁定(ALE)输出脉冲的减少遵循16位地址的低8位锁定信号。在ai端，即使不访问外部锁定装置，也有相当于时钟振荡器频率的1/6左右的正脉冲信号输出。但是，执行特定命令时不会发送ALE信号，因此用户不能将其用作时间源或计时。15，PSEN(29发):访问外部程序存储的读选择通信号。EA(31发):在EA端保持高水平时，51首先访问内部程序存储，但是当PC(程序计数器)值超过0FFFH时(在8051、8751中)，自动向外部程序存储内运行程序的方向移动。如果EA保持在较低级别，则无论是否有内部程序存储，都只能访问外部程序存储。16，3I/O端口针脚、P0端口：地址总线(低8位)和数据总线分时多路复用可能包含8个LSTTL负载的双向8位三状态I/O端口。P1端口：具有4个LSTTL负载的8位半双向I/O端口。P2端口：地址总线(高8位)和重复使用的8位准双向I/O端口，包括4个LSTTL负载。P3端口：8位准双向I/O端口、双功能多路复用端口。17，51的中央处理器(CPU)、计算部件：计算部件包括算术逻辑部件ALU、位处理器、累加器a、寄存器b、寄存器和程序状态字PSW寄存器等。这个模块的功能是实现数据的算术、逻辑运算、位变量处理和数据传输等任务。控制部件：控制部件是单片机的神经中枢，基于主振动频率(每个主振动周期称为振动周期)，控制器控制CPU计时，解码命令，发送各种控制信号，并将每个硬件链路组织在一起。18，运算部件：ALU，a，B，ALU: 8位变量的逻辑 and，or，isoor ，循环，补充和0 等基本运算，以及加法、减法、乘法、除法等基本运算传输和逻辑“和、或”之类的操作。累加器A:大部分指令使用的A:ALU主寄存器。寄存器b:设置为执行乘法和除法操作，可以作为常规寄存器使用，而无需执行乘法、除法操作。19，程序状态寄存器：PSW，PSW.1是保留位，不使用。Cy(PSW.7)进位标志位在执行算术和逻辑命令时可以由硬件或软件放置或删除，在内部处理器上是位累加器。Ac(PSW.6)辅助进位旗标位元。F0(PSW.5)标志位是用户使用的状态标志位。RS1，RS0(PSW.4，PSW.3):寄存器区域选择控制位OV(PSW.2):溢出标志位。P(PSW.0)奇偶校验标志位。每个命令周期由硬件放置或清除，以指示累加器a中值为1的比特数的奇偶校验数。20，计算组件：PSW，选择操作寄存器：RS1RS0软件写入00区域0(选择内部RAM寄存器地址00h 07h)01区域1(选择内部RAM寄存器地址08h 0fh)10区域2(选择内部RAM寄存器地址10h)，22，51的内存结构，程序内存内部数据内存特殊功能寄存器(SFR)位地址空间外部数据内存，23，对存储的简要介绍，程序存储用于容纳程序的存储，存储在内存中实际上是用户程序形成的二进制代码(机器代码)，必须具有非易失性元素。外部可扩展64k字节。24、存储简介，内部数据存储MCS51微控制器内部具有用作用户数据寄存器的128字节随机访问内存RAM，可满足大多数基于控制的应用程序的需要，并用作处理问题的数据缓冲区。52系列具有256字节的内部RAM。25，内存的简要介绍，特殊功能寄存器(SFR)特殊功能寄存器反映MCS51的状态，实际上是MCS51的状态单词和控制单词寄存器。51单片机编写SFR，控制其功能部件(定时器、串行端口、中断等)的工作方式，同时SFR也全面、实际地反映了整个微控制器基本系统内部的工作状态。例如，前面提到的PSW程序状态单词寄存器是特殊功能寄存器。26、存储简介；位地址空间MCS51微控制器内部有211个可寻址位，存在于内部RAM(128个)和SFR(83个)中。用于存储某些位变量。相应的位操作命令控制读取和写入。27，简要介绍存储，当片上的RAM不足时，MCS51可以在片外扩展64k的数据存储。28，程序内存，程序和表存储在程序内存中，扩展到64k。程序计数器(PC)控制程序的执行，要执行的下一个命令的地址保存在PC上，由单片机的内部硬件自动生成并自动添加一个。重置后，PC值为0000H，因此程序始终在程序内存的0000H处启动。29、程序存储、某些命令影响PC的连续性，如跳转类、中断响应等。例如，中断在单芯片微型计算机响应另一中断后，为PC赋予不同的值。单片机的中断入口地址：外部中断0(INT0)0003H计时器0(T0)000BH外部中断1(INT1)0013H计时器1(T1)001BH串行端口0023H程序内存的开头有特殊意义，因此在准备程序时，主程序必须有跳转命令，中断程序也必须有跳转命令，30，内部数据存储，MCS51内部数据存储(RAM)总计128字节，地址00H至7FH。51内部数据存储具有丰富的操作说明。31，特殊功能寄存器(sfr)，共21个sfr，存在于单芯片微计算机的部分RAM设备上，地址范围80H到FFH，离散分布。32、特殊功能寄存器(sfr)、sfr简介、33、特殊功能寄存器(SFR)、位可寻址SFR位地址、34、SFR、累加器a是最常用的专用寄存器，大多数单个操作数命令的操作数来自累加器寄存器b在乘法，除法命令中使用b寄存器。不做算术工作时，可以用作常规寄存器。程序状态单词寄存器PSWPSW是包含程序状态信息的8位寄存器。35，SFR，堆栈指针SP堆栈指针SP是8位专用寄存器，它表示内部RAM块中堆栈的顶部位置，51单芯片堆栈向上生成，并后进先出。重置系统后，SP初始化为07H，以便堆栈实际在08H单元上启动。考虑到08H1FH单元分别属于操作寄存器区域1 3，如果在编程中使用这些区域，建议将SP值更改为1FH或更高。例如，sp=60h表示CPU执行a累加器堆栈命令pusha。运行后寄存器状态：(61H)=A，(sp)=61h。36、SFR、数据指针DPTR数据指针DPTR是16位SFR，父字节寄存器显示为DPH，子字节寄存器显示为DPL。DPTR可以用作16位寄存器或两个单独的8位寄存器DPH和DPL。37，SFR，端口P0到P3特殊功能寄存器P0到P3分别是I/o端口P0到P3的锁。每个8位I/O端口是RAM的一个单位(8位)。在MCS51中，I/O端口和RAM是均匀寻址的，可以使用访问RAM的所有命令访问I/O端口。此外，对于片上数据存储和扩展的I/O端口，这是统一寻址。38，SFR，串行数据缓冲区SBUF串行数据缓冲区SBUF用于存储要发送或接收的数据，SFR块仅包含单字节地址，但实际上由两个单独的寄存器组成，一个用于发送接收。计时器/计数器51单片机上的TH0、TL0有两个16位定时/计数器T0、T1，由两个单独的8位寄存器组成。TH1，TL1。T0，T1不能作为16位寄存器运行。39位地址空间，MCS51具有211个可寻址位，配置8051位地址空间。RAM区域可以指定128位地址，其位地址为00到7FH。位可寻址RAM的字节地址为20H到2FH。40，位地址空间，位可寻址SFR。总计83位、41位、外部数据存储，如果内部RAM不足，可扩展到64k。42、MCS51存储结构的特征、地址重叠程序内存和数据存储操作说明不同的地址空间具有两个区域堆栈。可自由配置外部数据存储和I/O端口。统一寻址，43，MCS51存储结构，44，I/O端口，简介MCS51微控制器有四个双向8位I/O端口，每个端口都有一个闩锁。P0端口是三状态双向端口，它是由ale信号锁定到地址的数据和低8位地址的分时多路复用端口。P1允许双向入口，以便用户使用。P2端口半双向端口，用作高8位地址，如果扩展外部存储小于64k，则有一条未使用的P2端口线可用作常规I/o端口。P3嘴准双向口，可以作为一般I/O口使用，也可以作为第二功能口使用。45、P3端口的第二个功能、46、I/O端口的内部结构、每个针脚都包含闩锁、输出驱动器和输入缓冲区。请注意读锁和读销的区别。双向端口和准双向端口P0端口双向端口，如果没有溢流电阻，则可能是浮子，高电阻状态。P1、P2、P3端口包含牵引电阻，可以在外部保持较低水平时提供源电流。外部低水平消失后，自动拉高。用作输入端口时，必须首先设置1，然后关闭输出驱动器。47、I/O端口的内部结构(P1)、48、I/O端口的读取操作、读取锁读取锁命令是从锁定装置读取和处理数据，并将处理过的数据写回锁定装置。这些命令称为“读取”、“修改”和“写入”命令。ANL、ORL、XRL；JBC；CPL；在等命令中，如果目标操作数是I/o视口或I/o端口之一，则这些命令为读取、修改和写入命令。pin read pin命令通常使用I/o端口作为源操作数的命令执行pin read命令时，打开三状态语句并输入嘴状态。例如，读取P1的输入状态时，接脚读取指令为MOVA，P1。49，注：I/O端口锁写入的特殊之处在于，将哪些状态写入端口锁时，该端口针是否指示锁的状态与外部电路的连接有关。例如，如果使用I/O端口驱动外部晶体管底座，则端口线闩锁记录在“1”之后，将创建外部晶体管导轨，并且晶体管工作后，基准级别为“0”。端口锁定装置和针脚状态不匹配指定准双向端口输出“0”将打开输出驱动器，并将针脚位移降低到“0”。此时，如果使用销作为输入脚，则不能输入高水