原始教材资料lecture notes for pamc 02 - ch2_l1-2014151

1、Lecture notes for Principle and Applications of Micro-Computers“微机原理及应用”讲义MCS-51单片机的引脚和内部结构(教材2.12.3节)第2讲教学目的: 了解MCS-51单片机的基本结构要求: 掌握MCS-51单片机的各引脚功能, 内部结构和主要功能单元的作用难点:主要功能单元的作用本讲的主要内容n 外观 MCS-51单片机的封装 MCS-51单片机的引脚功能n 内部 MCS-51单片机的内部结构 MCS-51单片机内部功能部件的作用 MCS-51单片机I/O端口的结构和操作方法MCS-51单片机的封装(常见的形式)DIP40

2、(40-pins Dual In-line Package, 脚距2.54mm)PLCC44 (44-lead Plastic Leaded Chip Carrier, 脚距1.27mm) PQFP44 (Plastic Quad Flat Package 脚距0.8mm)TSSOP20(引脚距离0.65)nnnn1标记1标记标记342073933111231729214012221828PQFP44实物和引脚排列DIP40实物和引脚排列PLCC44实物和引脚排列DIP40封装规格 脚距(见教材refs.9, p.25)PLCC44封装的规格脚距(见教材refs.9, p.25)PQFP44封

3、装的规格(见教材refs.9, p.26)脚距TSSOP20封装MCS-51单片机引脚及名称J 三种封装形式的引脚布局不同, 但对应功能完全相同!P1.0VccP0.0 (AD0)P1.1P1.2P0.1 (AD1)P0.2 (AD2)P0.3 (AD3)P0.4 (AD4)P0.5 (AD5)P1.3Port 1P1.4Port 0P1.5P1.6P1.7P0.6 (AD6)P0.7 (AD7)RST(RXD) P3.0EA/VppALE/PROG(TXD) P3.1(INT0) P3.2PSEN(INT1) P3.3Port 3P2.7 (A15)P2.6 (A14)(T0) P3.4(T

4、1) P3.5P2.5 (A13)P2.4 (A12)P2.3 (A11)P2.2 (A10)(WR) P3.6Port 2(RD) P3.7XTAL2XTAL1P2.1 (A9)P2.0 (A8) GND1402393384375366PDIP403573483393210311130122913281427152616251724182319222021MCS-51单片机引脚的功能MCS-51单片机的40个引脚可以分三类n 电源引脚 (2个) Vcc (电源正极) GND (电源地)n 控制和时钟引脚 (6个) 控制引脚: RST, EA/VP, ALE/PROG, PSEN 时钟引脚:

5、XTAL1(输入), XTAL2n 可编程I/O引脚 (32个) P0(P0.07), P1(P1.07), P2(P2.07), P3(P3.07)端口四个控制引脚的功能描述n RST 高电平有效; 有效宽度大于2个机器周期 决定MCS-51单片机处于两个状态: 复位状态和运行状态n EA/VP (VP仅在写入/编程片内ROM时有用) 当MCS-51单片机位于复位状态时, EA的电平决定进入运行状态时n 从片内的0000H(EA=“1”)或片外扩展的0000H(EA=“0”)开始执行程序n ALE/PROG (PROG仅在写入/编程片内ROM时有用) 地址锁存使能信号; 高电平有效 (使用方

6、法见下例)n PSEN 扩展的程序存储器读/输出使能信号; 低电平有效 (使用方法见下例)四组8位I/O端口的功能描述n P1端口 8位双向可编程I/O; 支持字节操作(P1); 支持单个位操作 (P1.i) 部分衍生的MCS-51单片机中, P1.i具有第二功能, 如8052, W77E58n P0端口 8位双向可编程I/O; 支持字节操作(P0); 支持单个位操作 (P0.i) 第二功能: 分时复用作为低8位地址总线和8位数据总线 (见下例)n P2端口 8位双向可编程I/O; 支持字节操作(P2); 支持单个位操作 (P2.i) 第二功能: 高8位地址总线 (见下例)n P3端口 8位双

7、向可编程I/O; 支持字节操作(P3); 支持单个位操作 (P3.i) 第二功能: 每个引脚有不同第二功能, 见教材p.12的表2-2 (见下例)扩展工作模式下各引脚功能 (示例)8031的片内无程序存储器. 问:可以把图中的EA/VP引脚接Vcc吗? 为什么?控制信号地数据存储器地址总线址锁存器程序存储器数据总线片内无程序存储器LPC920电路原理MCS-51单片机的内部结构n MCS-51单片机的基本内核包括 控制、运算单元和基本寄存器n ALU, PC, 布尔(位)处理器; SP, ACC, PSW, DPTR 存储器n 程序存储器n 数据存储器和特殊功能寄存器(SFR) I/O部件n

8、I/O端口锁存器和I/O接口单元n 特殊功能单元: 定时/计数器, 串行收发器, 中断逻辑内部结构ALU, PC的作用n ALU的作用 算术运算 (字节型四则运算) 逻辑运算 (基本逻辑运算和移位操作)n PC的作用 程序执行过程的调度 始终保存着将要执行的指令在程序存储器中地址 一点说明: PC是一个16位的控制寄存器, 为了便于说明，其高、低字节分别记为PC.h、PC.lSP, PSW的作用n SP (堆栈操作的特殊功能寄存器) 指示堆栈顶部在RAM中的位置 MCS-51单片机的堆栈操作按“先进后出”原则n PSW (程序执行状态的特殊功能寄存器, 支持位操作)PSW.7PSW.6PSW.

9、5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0CyACF0RS1RS0OV-PACC的奇标志位标志位算术运算结果是否溢出的标志位低半字节进/借位(按符号数即有符号位运算规则)字节进/借位通用寄存器组选择控制位(见教材p.15表2-3)存储器n 程序存储器 分引导程序存储器和应用程序存储器 存储容量: 064K+引导程序空间(18K) 类型: FlashROM, EPROM, OTP ROM, Mask ROMn 数据存储器 至少具有128字节, 8032, 8052等具有256字节 部分衍生类型具有更多的片内RAM(2568192字节)J 有关MCS-51单片机存储器和特殊功能寄存器的内

10、容在下一讲专门介绍P0端口的结构地址/数据Vcc读锁存器控制&P0.xDQ内部总线1QCL写锁存器0读引脚n 有I/O功能和第二功能的切换控制n I/O功能时输出用OC结构, 第二功能时用推拉结构n I/O功能操作与P1端口相同J P2和P3端口与P0端口的结构相似, 不再赘述P1端口的结构读锁存器Vcc内部上拉电阻DQ内部总线P1.xQCL写锁存器读引脚n 每个位都具有内部上拉电阻n 可编程输入和输出n 写操作的结果(输出)被D型锁存器保持n 读操作分读引脚状态和读输出锁存器状态 (后详述)问题:当P1端口作为输入使用时, 各个位对应的锁存器必须先锁存 “1”。 为什么?I/O端口的读写操作n 读I/O引脚状态的操作例MOVAcc, P1 ; 将P1引脚状态传送到Accn 读I/O锁存器状态的操作例ORLP1, Acc ; 其中隐含一个读锁存器状态的操作该指令的执行过程: 读P1锁存器状态执行逻辑与操作写结果到P1n I/O端口的写操作非常简单n I/O端口的2种读操作有什么区别?n 什么情况是读引脚状态? 反之?总结 (从外观到内部)外观n MCS-51单片机的封装形式及规格n MCS-51单片机40个引脚的分布, 名称及它们的