单片机原理及接口技术 李全利 第2章.ppt

1、了解第一、二章80C51的结构和原理、教育目的、微控制器内部结构和主要模式。掌握微控制器针信号功能的定义。了解微控制器存储空间分配和每个I/O端口的属性。掌握微控制器复位电路、时钟电路及命令定时。学习重点和难点，微控制器结构特征。存储配置和空间分布节目状态寄存器(PSW)。微控制器命令计时。第2章80C51的结构和原理，2.7 80C51的并行端口结构和工作，2.1 80C51系列概述，2.2 80C51的基本结构和内部结构，2.3 80C51通用产品资源配置和针脚包，2.4 80C51的时钟和计时，2.6 80C51 2.1 80C51系列概述，(2)牙齿系列的生产工艺有两种。型号中带有字母

2、“C”的是CHMOS筹码、HMOS工艺(高密度短道MOS工艺)。H:高速高密度；与TTL扁平兼容的CHMOS工艺(互补金属氧化物的HMOS工艺)。C:低功耗：CHMOS与TTL和COMS平兼容，80C51和MCS-51之间的关系8051是MCS-51系列微控制器中的代表性品种。基于8051开发的CHMOS工艺微控制器产品统称为80C51。8051的功耗为630mW，而80C51的功耗仅为120mW。4，(3)从功能上讲，牙齿微控制器系列有两大茄子类别：基本型和高级型。基本：1，高级：2，80C51具有4K字节的掩码ROM有牙齿。87C51具有4K字节的eprom牙齿。80C31芯片没有节目内存

3、。(4)在片上节目内存配置中，牙齿微控制器系列有三种茄子形式：掩码ROM、EPROM和ROMLess(无片上节目内存)。例如：5，2.1.2 80C51系列，基于8051的CMOS工艺微控制器产品统称为80C51系列。英特尔：80C31、80C51、87C51、80C32、80C52、87C52等；at Mel:89c 51、89C52、89C2051等；6，2.2 80C51等1个8位微处理器(1个时钟电路)。4KB节目内存。256B数据存储。2个16位定时/柜台。64KB扩展总线控制电路。4个8位并行I/O介面P0P3。一个全双工串行I/O接口。五个中断源，包括两个优先级嵌套中断。8，2.

4、2.2 80C51的内部结构、9，1，80C51微处理器(CPU)、2，80C51个内部内存(ROM、RAM)、3，80c51个I/O操作符和控制器。运算符电路以算术逻辑单元(ALU、Arithmetic Logic Unit)为中心，执行寄存器1、寄存器2、累加器(a、Accumulator)、寄存器b和节目状态寄存器(PSW、progs主要任务包括算术运算、累加器控制器电路包括节目柜台(PC)、PC增量1寄存器、命令寄存器(IR)、命令解码器(ID)、数据指针(DPTR)、堆栈指针(SP)、缓冲区和计时控制电路。控制器完成电路指挥控制操作，并调整微控制器各部分的正常操作。11，运算符，CP

5、U，算术/逻辑部件ALU(逻辑单元)，累加器ACC(计算器)，节目状态单词寄存器程序状态单词PSW (Program Status Word)通常微型计算机通常只有一个逻辑空间，可以随意安排数据或程序。访问存储时，相同的地址对应于唯一的存储设备(ROM或RAM)，并使用类似的访问命令。相反，MCS-51则不同。80C51设计为哈佛结构，在物理结构中，节目存储和数据存储是分开的。筹码内部有4KB节目内存(ROM 0000H 0F FFH)。数据存储128 b(ram 00 H7 FH)；21位元组特殊功能寄存器(sfr)；ROM可扩展到筹码以外，RAM最高可扩展到64KB。13，3，80C51的

6、I/O通信端口和功能单位，4个8位并行端口，即P0P3。它们都是双向端口，可以同时用作输入和输出。每个I/O线有8条。一个全双工串行端口(P3端口上的2个插针P3.0和p 3.1)；使用)；有两个16位计时/计数器。有一套完整的中断系统。14、4、80C51特殊功能寄存器(SFR)、21个特殊功能寄存器设备，地址范围仅使用80HFFH中的21字节单位，并且单独分布。15，2.3 80C51通用产品资源配置和针脚，2.3.1 80C51通用产品资源配置，16，“无ROM”(即ROMLess)类型，EPROM类型，用户程序通过写入设备记录，通过紫外线擦除。FlashROM类型，用户程序可以用电方式

7、写入或清除(这是当前常用的方法)。还有一次性编程写OTPROM)产品，环境适应性和稳定性都很好。17，2.3.2 80C51的针脚封装，总线，非总线，18，8051的40个针脚是2个电源针脚2个时钟针脚2个控制针脚4个I/O针脚32个8051微控制器，因此可分为高效能微控制器，针脚，19，8051针脚功能说明(1)、电源针脚(1)VSS(20英尺):接地端子。时钟鳍(2个)XTAL1(19脚):连接外部晶粒并微调电容末端。使用外部时钟电路时，HMOS型工艺微控制器针脚必须接地。对于CHMOS类型，牙齿针脚必须连接到外部时钟输入端。XTAL2(18英尺):连接外部晶振并微调电容的另一侧。使用外部

8、时钟时，HMOS型工艺微控制器的牙齿针脚必须连接到外部时钟输入端。对于CHMOS类型，牙齿鳍悬空。20，8051针脚的功能说明(2)，控制针脚(4)RST/VPD(9针脚):重置信号/备用电源输入针脚。如果RST针脚保持两个机器周期的高电平，则可以重置8051。牙齿针的第二个功能是VPD，备用电源供应设备的输入，具有断电保护。如果牙齿针脚具有5V备用电源供应设备，则可以在使用的主电源VCC断电时保护片内RAM上的信息不丢失。ALE/PROG (30针):地址锁定允许信号输出/编程脉冲输入针。当CPU访问片外部内存时，ALE输出信号控制锁定P0通信端口输出的低8位地址，以允许P0通信端口数据和低

9、地址的分时复用。当8051电源正常工作时，ALE侧输出频率为fosc/6的脉冲序列(fosc表示振荡器的频率)将自动输出。PROG是牙齿针脚的第二个功能，在记录8751内部4KB EPROM编程时，作为编程脉冲的输入，21，EA/VPP(31针脚):外部节目内存地址允许输入/编程电压输入。当EA连接大面积面时，CPU将执行切片内ROM命令，但是如果PC值超过0FFFH，则会自动移动以执行切片外ROM命令。如果EA连接到低电平，则CPU仅执行片外部ROM命令。对于8031，其EA没有片ROM牙齿，因此必须受到低评价。(阿尔伯特爱因斯坦，Northern Exposure(美国电视电视剧)，牙齿针

10、脚的第二个功能VPP，在8751章内的EPROM编程中使用时用作21V编程电压的输入。PSEN(29英尺):筹码外部ROM读取选择通信号结束。PSEN在读取片外部ROM时有效，对于对片外部ROM的读取操作是低电平的。控制针脚(4个)，22，8051针脚的功能说明(3)，I/O针脚(48=32个)P0.0P0.7(3932针脚):P0端口的8位双向I/P0端口是地址/数据总线和一般用途CPU访问筹码外部存储时，P0端口不能再用作低8位地址总线、双向数据总线或牙齿的I/O端口。P1.0P1.7(18英尺):用于P1端口的8位准双向I/O通信端口线路。P1端口用作通用I/O端口。P2.0P2.7(2

11、128英尺):用于P2端口的8位准双向I/O通信端口线路。P2端口可以用作通用I/O通信端口，也可以用作非片存储的高度8位地址总线(与P0端口一起配置16位片外部存储设备地址)。P3.0P3.7(1017英尺):P3端口的8位准双向I/O通信端口线路。P3端口除了用作通用I/O端口外，每个针脚还具有第二个功能。23，2.4 80C51的时钟和计时，1，80C51的时钟生成方法，内部时钟外部时钟，时钟：微控制器筹码中各种微调任务的基于时间的计时。精细工作的时间顺序，24，8051微控制器内部有高增益逆放大器，内部振动方式是在XTAL1和XTAL2针的两端搭上两个石英晶体振荡器和电容，构成稳定的磁

12、冲击电路(self-responsibility)。电容C1和C2通常采取30pF，起到微调振动频率的作用。晶振频率范围为1.2MHz12MHz。1 .内部振动模式，25，2。外部时钟方式、外部时钟方式是将已经存在于外部的时钟信号引入微控制器内部。8051:由外部时钟XTAL2输入，内部时钟电路，XTAL1接地80C51: XTAL1输入外部时钟，XTAL2悬在空中。外部时钟信号是大于20ns且频率低于12MHz的方波。26，2，80C51的时钟信号，机器周期包含12个决定摆动周期或6个时钟周期，命令的执行时间为命令周期(单，双，4个周期)，27，3。机器周期：机器周期包括12个振动周期4。指

13、令周期：指令执行时间，14个机器周期。1 .振动周期：振动源周期。2.状态周期：也称为时钟周期，振动周期2分割，P1，P2节拍。28，一般指令的手指、执行定时、振动周期为微控制器定时信号的振动源周期或外部输入时钟信号的周期时钟周期(或状态周期S)的两倍，分为P1位和P2位。命令执行过程分为几个茄子基本任务，完成基本任务所需的时间称为机器周期。执行命令所需的时间称为命令周期。重置、重置29，2.5 80C51是微控制器初始化操作。重置功能是将PC初始化为0000H，使CPU开始在0000H单元上运行节目。重置操作还会影响其他一些寄存器，但不会更改内部RAM中的数据。除了进入系统的正常初始化外，如

14、果系统由于节目执行错误或操作错误而处于死锁状态，则必须按重置键重新启动以解决问题。2.5.1复位功能，30，微控制器复位针RST在2个机器周期以上的高电平情况下执行微控制器复位。典型的重置操作有两种茄子方法：电源自动重置和键手动重置。传记自动重置是通过外部重置电路电容充电完成的。手动重置密钥是通过电阻和电源VCC重置完成的，同时具有电源重置功能。(a)自动电源重置(b)手动重置密钥，重置2.5.2电路，31，PC=0000H，因此程序以000H地址单位启动。启动后，片中的RAM是随机值，正在运行的重置操作不会更改片中RAM的内容。将在重置特殊功能寄存器后确定状态。P0P3=FFH，每个端口可用

15、于输出和输入。SP=07H，第一个堆栈内容将写入08H单元。IP、IE和PCON的有效位为0，每个中断源的优先级较低，处于关闭状态，串行通信的波特率不是两倍。PSW=00H，当前作业寄存器0组。2.5.3重置状态、32，2.6 80C51的存储组织、RAM、电源关闭时存储的信息将丢失。用作临时I/o数据、操作的中间结果或堆栈。ROM和电源关闭后，ROM中的信息保持不变。用于存放固定节目或数据，如系统监视器、常量表等。33，2.6.1 80C51的节目内存ROM，节目内存ROM用于存储节目、常量或西餐等。、80C51:4KB的掩码ROM、87C51:4KB的EPROM、80C31:无ROM PC是16位计数器，因此可以指定64KB ROM的地址。实例观察、34，2.6.2 80C51的数据存储配置、80C51的存储空间分布如下：片中的RAM是128B存储设备，地址范围为00H7FH。片外部RAM可以扩展到0000HFFFFH范围内的最大64KB存储设备。