MCS-51单片机应用教程1.2.ppt

1、1.2 单片机的内部结构与外部引脚,80C51的内部结构 80C51的外部引脚及功能,主要内容：,一、80C51单片机的内部结构 MCS-51单片机的典型芯片是8031、8051、8751。 8051内部有4KB ROM，8751内部有4KB EPROM，8031内部无ROM；除此之外，三者的内部结构及引脚完全相同。 本课程以80C51为例，说明本系列单片机的内部组成及信号引脚。 80C51单片机的基本组成请参见图示。下面介绍各部分的基本情况。,80C51 单片机内部结构框图,1、 中央处理器（CPU） 中央处理器是单片机的核心，完成运算和控制功能。 CPU由运算器、控制器组成，其中运算器包括

2、ALU，位处理器，ACC，B寄存器，暂存器，PSW（程序状态字）寄存器等。 控制器包括指令指针寄存器，指令寄存器，译码器，信息传送控制部件等。 MCS-51的CPU能处理8位二进制数或代码。,2、 80C51内部存储器,内部RAM：存放可读写的数据 80C51芯片中共有256个RAM单元，但其中后128单元被专用寄存器占用，能作为寄存器供用户使用的只是前128单元，用于存放可读写的数据。因此通常所说的内部数据存储器就是指前128单元，简称内部RAM。,80C51的内部 存储器包括,内部数据存储器（RAM）,内部程序存储器（ROM）,内部ROM：存放程序、常数和固定的表格。 80C51共有4KB

3、掩膜ROM，用于存放程序、原始数据或表格，因此，称之为程序存储器，简称内部ROM。,3、定时与中断系统 （1）定时系统 80C51共有两个16位的定时/计数器，以实现定时控制或对外部事件的计数功能，并以其定时或计数结果对计算机进行控制。 （2）中断系统 80C51共有5个中断源，分别为2个外部中断源，2个定时中断源，1个串行口中断源，而且可以分为高、低两个级别。,4、 I/O口 80C51共有4个8位的并行I/O口（P0、P1、P2、P3），可以实现数据的并行输入/输出。 此外，还有一个全双工的串行口可以实现数据的串行传送。,5、时钟电路 80C51芯片的内部有时钟电路，但石英晶体和微调电容需

4、外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列。系统允许的晶振频率一般为6 MHz和12 MHz。,二、80C51单片机的外部引脚及功能,80C51单片机共有40个信号引脚，有两种封装形式：,双列直插式封装：每侧20个，共40个引脚 方形封装：每侧11个，共44个引脚，其中4个是不连线的,80C51的40个引脚按功能分别为：,电源引脚2根 外接晶体引脚2根 控制引脚4根 输入/输出引脚32根,80C51引脚图,1、 主电源引脚（2根）：Vss和Vcc Vss：接地端 Vcc：电源端，接+5V 2、外接晶体引脚（2根）：XTAL1和XTAL2 XTAL1：接外部晶体的一个引脚。对单片机内部而言，它是一个

5、反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部振荡器（时钟）时，对HMOS型工艺的单片机，此引脚应接地；对CHMOS型而言，此引脚作为时钟输入端（驱动端）。,(一)信号引脚功能介绍,XTAL2：接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器（时钟）时，对HMOS型单片机而言，该引脚作为时钟输入端；对CHMOS型而言，此引脚悬浮。,3、控制引脚（4根）：,ALE,RST:复位信号引脚。当振荡器运行时，在此引脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。推荐在此引脚与VSS之间连接一个约8.2K下拉电阻，与VCC引脚之间连接一个约10uF的电容，

6、以保证可靠的复位。,RST,ALE：地址锁存允许信号。 当访问外部存储器时，ALE（允许地址锁存）的输 出用于锁存地址的低8位字节。即使不访问外部存 储器，ALE端仍以不变的频率周期性地出现脉冲信 号，此频率为振荡频率的1/6。因此，它可用作对 外输出的时钟，或用于定时的目的。,：外部程序存储器的读选通信号。 在读外部ROM时，有效（低电平），以实现对外 部程序存储器的读操作。,：访问程序存储器选择控制信号。 当信号接低电平时，对ROM的读操作限定在外部 程序存储器； 当接高电平时，对ROM的读操作是从内部开始， PC值超出内部ROM的容量时（51系列为0FFFH， 52系列为1FFFH），将

7、自动转向外部程序存储器继 续执行。,3、输入输出引脚（32根）：,P0.0P0.7,P1.0P1.7,P2.0P2.7,P3.0P3.7,P0.0P0.7：P0口的8位双向I/O口线。 P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。在访问外部 存储器时，它是分时多路转换的地址（低8位）和 数据总线，P0口常用作此方式。在外部没有存储器 时，它作为并行I/O口使用，但需外接上拉电阻。 它的带负载能力为8个LSTTL门电路。,P1.0P1.7：P1口的8位准双向I/O口线。 P1口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O口，它 通常用作通用I/O口，能带动4个LSTTL门。,P2.0P2.7：P2口的8位

8、准双向I/O口线。 P2口是一个带有内部上拉电阻的8位准双向I/O口。 在访问外部存储器时，它送出地址的高8位。在没 有外部存储器时，也可作为通用I/O口使用。可带 动4个LSTTL门。,P3.0P3.7：P3口的8位准双向I/O口线。 P3口是一个带有内部上拉电阻的8位准双向I/O口。 作为通用I/O时与P1相同。在MCS51中，P3口的8 根口线还具有第二功能。,(二)引脚的第二功能,由于工艺及标准化等方面的原因，芯片的引脚数 目是有限的。如MCS51系列把引脚数目限定为 40条，但单片机为实现其功能所需要的信号数目都 远远超过此数，因此就出现了需要与可能的矛盾。 为了解决这个矛盾，给一些

9、信号赋以双重功能。如 果把前述信号定义为第一功能的话，则根据需要再 定义的信号就是第二功能。下面就来介绍某些信号 引脚的第二功能。,1、 P3口线的第二功能,P3口的第一功能就是用作通用I/O口，第二功能 见下表。,P3口的第二功能表,2、 EPROM存储器程序固化时所需要的信号,对于内部有EPROM的单片机（如8751）而言，为 写入程序需提供专门的编程脉冲和编程电源，这 些信号也是由信号引脚以第二功能的形式提供。 即： 编程脉冲：ALE/PROG(30) 编程电压引脚:,3、备用电源的引入 当电源发生故障，电压降到下限值时，备用电源经 RST/VPD(9)向内部RAM供电，使信息不会丢失。,思考 一个引脚的两种功能作用会不会发生冲突？,？,不会的。对9，31，30等引脚而言，第一功能 与第二功能是