MCS-51的基本结构及工作原理.ppt

1、微机控制技术与应用,MCS-51的基本结构及工作原理,Micro Controller Unit(微控制器件)，,Single Chip Computer 单片微型计算机,Page 2,MCS-51的基本结构及工作原理,Page 3,MCS-51的性能及结构,一、MCS-51系列单片机主要芯片 MCS-51是Intel生产品的一种单片机系列，它们引脚及指令相互兼容，区别在内容的结构和应用上。 基本型：如8051/8751/8031 加强型：如8052/8751/8032,ROM扩展到8KB，RAM增到256B，16位定时器增到3个，串行口通信速率提高5倍，ROM中固化BASIC 低功耗型：如8

2、0C51BH/87C51/80C31BH，采用CHMOS工艺，低耗。 专用型：如8044/8744，在基本型上多一个串行口部件，用于总线分布控制。 超8位型：如83C252/87C252/80C252，介于MCS-51和MCS-96间。,Page 4,MCS-51单片机内部结构及组成,8051,CPU,存储器,4个8位可编程I/O接口：P0，P1,P2,P3,2个16位定时计数器：T0、T1,5个中断源,1个全双工串行口,Page 5,8051的内部结构示意图,OSC,外接XTAL1与XTAL2的时钟电路。为oscillator的缩写，意为振荡器，晶振。是一种能量转换装置将直流电能转换为具有一

3、定频率的交流电能。其构成的电路叫振荡电路.,Page 6,8051的引脚及功能,Page 7,各引脚功能,1、I/O口线（输入输出引脚） 8051共有8个I / O口P0 P1P2 P3以实现数据的并行输出，输入。 准双向口就是做输入用的时候要有向锁存器写1的这个准备动作，所以叫准双向口。 双向口是可以直接输入和输出，不需要做什么准备工作的 2、控制口线 （1）电源引脚Vcc 和Vss Vcc(40 脚)：电源端，为5V；Vss(20 脚)：接地端。 （2） 时钟电路引脚XTAL1 和XTAL2 XTAL2（18 脚）：XTAL1(19 脚)：用于内部时钟时，外接石英晶体和微调电容；用于外部时

4、钟时，接外部时钟电源。 （3）PSEN(29 脚)：外部程序存储器读选通信号。访ROM时，PSEN信号定时输出脉冲，为外部ROM的选通信号。 （4）ALE/PROG（30脚）地址锁存允许/编程信号。片外为锁存。 （5）EA/VPP（31脚）:外部存储地址允许/固化编程电压输入端。 （6）RST/VPP（9脚）复位信号，Vpp备用电源输入端,Page 8,第二节 MCS-51内部各部件的原理及功能,半导体存储器的概念,存储器的结构,可编程I/O口简介,中央处理器CPU及时序,Page 9,1、半导体存储器的概念,记忆装置,存储器,外存,内存,容量大，存取速度较慢。如硬盘、软盘、光盘等,有一定容量

5、，存取速度快。CPU可对它访问,两重要指标 容量、存取速度,Page 10,（1）半导体存储器的分类,半导体存储器,Page 11,（2）半导体存储器的指标,衡量指标众多，如可靠性、功耗、电源种类、价格等，但最重要的是：芯片的容量的存取速度 1、容量 每个储存器芯片所能存储的二进制数的位数。如1024位/片 存储器芯片容量=单元数x数据线位数 如Intel2114芯片容量为1KBx4位/片 2、存取速度 是指从CPU给出有效的存储器地址到存储器输出有效数据所需的时间。 高速5ns 中速50200ns 低速300ns以上,Page 12,2、存储器结构,MCS-51存储器：,地址空间分类,程序与

6、数据分开存放,Page 13,（1）程序存储器,8051存储器结构图,内部4KB ROM，片外可扩展64KB， 片内外统一编址，地址指针为16位程序计数器PC，范围为0000HFFFFH,EA为高电平时，片内外ROM统一编址，为低电平时，只在片外寻址,系统保留单元： 0000H002BH 单片机复位后 PC=0000H,Page 14,（2）数据存储器,该存储器用于存放数据或程序运行时的中间结果。,片内低128B RAM：工作寄存器、位寻址区和堆栈区,Page 15,内部数据存储器地址空间(片内低128B),工作寄存器组选择 RS1,RS0为PSW的两个位,Page 16,特殊功能寄存器(片内

7、高128B 80HFFH),21个专用寄存器SFR 这21个中，凡是字节能被8整除的SFR还可以进行位寻址。 部分SFR（6个，其它的在具体应用时介绍） 累加器：ACC，助记词A 寄存器B：为乘除法使用 程序状态字PSW：用以存放指令执行后累加器A的状态信息，供程序查询或判断之用。 堆栈指针SP：指示堆栈顶部在内部RAM的位置。“先进后出，后进先出”-像“无交后批改的作业”一样。当数据进入，SP自动+1，出来-1，复位后指向07H（顶） 数据指针DPTR:由2个8位的DPH和DPL拼装而成。用以地址指针，用来存放片内外的地址（ROM，RAM）可寻64KB地址空间。 程序计数器PC，16位加1计数器，用于存放将要执行的指令地址，0000HFFFFH共64KB,Page 17,3、可编程I/O简介,Page 18,4、中央处理器及时序,CPU,CPU时序,时钟电路,Page 19,中央处理器CPU,Page 20,时钟电路,作用：产生单片机工作所需的时钟信号 时钟信号控制着计算机的工作节奏,内部时钟电路：晶体振荡器+微调电容 12MHZ11.0592MHZ,外部时钟电路：由外部时钟信号提供,Page 21