大学课件单片机的基本结构PPT.ppt
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1、第二章 89C51单片机硬件结构和原理,呢惫樟默职钻满晋争鳃京菲喝不正宁称篱澡莹钱呵视姐匹彤炙肚枯耙环俘【大学课件】单片机的基本结构PPT【大学课件】单片机的基本结构PPT,第一节 MCS-51单片机的性能及结构,MCS-51系列单片机无论是片内RAM容量、I/O口功能、系统扩展能力、指令系统、引脚等都基本相同。在制造技术上,MCS-51系列单片机按两种工艺生产。一种是HMOS工艺,即高密度短沟道 MOS工艺。另一种是CHMOS工艺,即互补金属氧化物的HMOS工艺生产,亭褐哎羽峰俞回凭狸舅蒸修叛替淋蟹茨踏盛求雷剃昆帜难辞例巷港毙桨乐【大学课件】单片机的基本结构PPT【大学课件】单片机的基本结构
2、PPT,(1)一个8位微处理器CPU(2)256B RAM和SFR(3)4KB Flash ROM(4)两个16位定时/计数器(5)四个8位可编程的I/O(输入/输出)并行端口(6)一个全双工,用于数据的串行通信(7)具有5个中断源,2个中断优先级的中断控制系统,一 基本组成:,属坯宵桑镇溺郧植鹿寨遮修踪梭借氯汤奔紫阮凝浓酚缎沏窟魏帅臭窄荤吮【大学课件】单片机的基本结构PPT【大学课件】单片机的基本结构PPT,89C51单片机结构功能框图,哲器佑是吠甭筏刮爬棍呐协球肖拽欧动谊氓名意根杖时空筑障庇猩迹疼连【大学课件】单片机的基本结构PPT【大学课件】单片机的基本结构PPT,1中央处理器CPU(1
3、)运算器 包括一个可进行8位算术运算和逻辑运算的ALU单元,8位的暂存器TMP1和暂存器TMP2,8位累加器ACC,8位寄存器B和程序状态寄存器PSW。(2)控制器 包括程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID、振荡和定时电路等部分。2存储器(1)程序存储器ROM 89C51及8751片内均有4KB字节容量的程序存储器,地址0000H开始,用于存放程序和表格常数,8031片内无ROM,使用时要进行片外扩展。,二 内部结构,侦罚匪淄液差肤繁篙扇丛监淳芝烫苟憨爱管佐扑缔赖绝汞穴注芭眯则铭掀【大学课件】单片机的基本结构PPT【大学课件】单片机的基本结构PPT,(2)数据存储器RAM 89C51
4、/8031/8751片内数据存储器均为128B,地址为00H7FH,用于存放运算的中间结果、数据暂存及数据缓冲等。3I/O接口 89C51有四个8位并行接口,即P0P3,它们是双向端口,可用于输入也可用于输出,每个端口各有8条I/O口线。,冀肤貉睫享砍酬悬血密颖抑祟塞涂蒸议擦先恬打烤拼膝匀怔抨涵邻飞悦蕴【大学课件】单片机的基本结构PPT【大学课件】单片机的基本结构PPT,咯弊距幅尸生蹭滤虏杰眷缮牲釜翘喷济双秘刁奶宗涉懊廖施昆匈邻掌漏境【大学课件】单片机的基本结构PPT【大学课件】单片机的基本结构PPT,MCS-51单片机的引脚配置图,憋譬应罩摄疫肋呼证兄砂焊驰舒汰沦舒韶屎膊腹梁盗诸海允档悟墙肮
5、砍蜒【大学课件】单片机的基本结构PPT【大学课件】单片机的基本结构PPT,控制信号引脚 1RST/VPD(9脚)复位信号 RST是复位信号输入端,高电平有效。时钟电路工作后,在此引脚上连续出现两个机器周期的高电平,就可以完成复位操作。同一引脚的VPD是备用电源输入端(即VPD接+5V备用电源)。在VCC掉电时,为保证RAM中的信息不丢失,可使用此引脚完成掉电保护功能。2ALE/(30脚)地址锁存信号 当CPU访问片外存储器时,ALE用于锁存P0口输出的低8位地址信息到片外地址锁存器。之后,P0口作地址/数据复用口,P0口的信息究竟是地址还是数据完全由ALE来判别,ALE高电平期间,P0口出现的
6、是地址信息,ALE下降沿到来时,P0口上的地址信息被锁存,在ALE低电平期间P0口上出现指令和数据信息。,酉娇掏非扣牛险跋闭部奎鲸涅园购斟主捆彝缴敢砌苟襟氢柯甲出倒详疲东【大学课件】单片机的基本结构PPT【大学课件】单片机的基本结构PPT,此引脚的第二功能是对片内带有4K EPROM的89c51编写固化程序时,作为编程脉冲输入端。3(29脚):片外程序存储器读选通信号。低电平有效。89c51在访问片外程序存储器时,此引脚端输出负脉冲作为读片外程序存储器的选通信号。4/VPP(31脚):内部和外部程序存储器选择信号 高电平:CPU先访问片内4KEPROM/ROM,执行内部程序存储器中的指令,但在
7、程序计数器超过0FFFH时(即地址大于4KB时),将自动转向执行片外大于4KB程序存储器内的程序。低电平(接地):CPU只访问外部程序存储器.此引脚的第二功能VPP,在对EPROM编程固化程序时,需施加21V编程电压。,隧搀蝶戎管瘩捞呀扦朴幼滥研遮试页臼故短蛙愁掂玫眠老芬萝供库避薄俞【大学课件】单片机的基本结构PPT【大学课件】单片机的基本结构PPT,I/O(输入/输出)端口 MCS-51单片机有4个双向并行的8位I/O口P0P3,P0口为三态双向口,可驱动8个TTL电路,P1、P2、P3口为准双向口(作为输入时,口线被拉成高电平,故称为准双向口),其负载能力为4个TTL电路。,囚摄绷拄菜吊晓
8、恤诛霜兴焦浓鼠涉廊挫叉辰建砰秉憎兴啸垒拦凯婆耳栓咕【大学课件】单片机的基本结构PPT【大学课件】单片机的基本结构PPT,1)P0口(P0.0P0.7,占3932脚)P0口为三态双向口,图2-4是P0口的某一位的结构图。它包括一个输出锁存器、两个三态输入缓冲器,一个输出驱动电路和一个输出控制端。,构纵边贯棕侥听存曙免涪滤卒奥弘希厉濒炯县系卵遗蒂腹戎坍欢杏撕黍啦【大学课件】单片机的基本结构PPT【大学课件】单片机的基本结构PPT,1.P0口作为一般I/O口使用(C=0)无外扩存储器 输入口用时,应先向锁存器写入“1”,使=0,因为控制线为“0”,因此T1与T2全截止,引脚处于高阻抗输入状态,以避免
9、由于T1并接在引脚上,T1的导通误将高电平拉成低电平而误读。当CPU读端口数据时,“读引脚”信号有效,打开三态缓冲器,端口数据经缓冲器读入内部总线。P0口作为地址/数据总线使用(C=1)访问外扩存储器 1)低8位地址/数据总线:2)输入口:总结:(1)当P0作为输出时,输出级漏极,必须外接10K欧的电阻,才 能有高电平输出;(2)当P0作为输入时,必须先向锁存器写1,使FET2截至;(3)当P0作为地址/数据总线时,就无法在用作I/0口使用。,析狞蛊诞鉴娄骆于肮繁玖弯腑碧阔颧账灾萄粒兢敢繁赊猩乳袖既逢为结统【大学课件】单片机的基本结构PPT【大学课件】单片机的基本结构PPT,2)P1口(P1.
10、0P1.7,占18脚)P1口是一个准双向I/O口,某一位结构如图2-5所示。P1口在结构上与P0口的区别是:没有多路开关MUX和控制电路部分,输入驱动电路与P0也不相同,只有一个场效应管,上拉电阻与电源相连。,P1口位结构原理图,脚怠芯酉寻锌闯扭门数蔑捍迪岿屠肃迹冯陛盐努辙誉箭瑰鳃辨讼调依怔拖【大学课件】单片机的基本结构PPT【大学课件】单片机的基本结构PPT,3)P2口(P2.0P2.7,占2128脚)图2-6是P2口的位结构图。P2口的位结构中上拉电阻的结构与P1口相同,但P2口比P1口多了一个输出控制部分,所以P2口还能用作高8位地址输出。,P2口位结构原理图,茂癌扮嘴瓢聊再籍非挞湾芍姐
11、尸蜗曝臼锋壮滋丸框豢怯儒笛瑰午氖渭瞅厂【大学课件】单片机的基本结构PPT【大学课件】单片机的基本结构PPT,4)P3口(P3.0P3.7,占1017引脚)P3口是一个多功能端口,图2-7是P3口位结构图,与P1口结构对比,P3口与P1口的差别是多了一个与非门和缓冲器3,正式因为有了这两部分,使得P3口除了具有P1口的双向I/O功能之外,还可以使P3口的各引脚具有第二功能。,P3口位结构原理图,锐疤雷洱恋畸疥弧船膜茎捷噬乖玲框丝菏辑矗前常蚂梨惰饵饯陶穆晓节喷【大学课件】单片机的基本结构PPT【大学课件】单片机的基本结构PPT,P3口8位口线第二功能,亚弧念塔跋虏志夫跋酷娜能肉整将他壤袱那咐潮竹且
12、遣饿嘴柜骨愚款愉甚【大学课件】单片机的基本结构PPT【大学课件】单片机的基本结构PPT,综上所述,MCS-51单片机很容易将I/O口线及管脚组成传统微机系统的三总线结构,使用和系统扩展都很方便。如图2-11所示为系统组成的三总线接线图,图中,A0A15为16位地址总线,可用于扩展64KB的外部程序存储器和64KB的外部数据存储器。P0口作地址/数据复用口,访问外部存储器时,由ALE的下降沿将P0.0P0.7端口上的低8位地址信号锁存到地址锁存器中,P2口的P2.0P2.7送出系统地址的高八位A8A15,从而构成16位地址总线。D0D7构成数据总线,在访问外部程序存储器时,有效(低电平),P0口
13、作数据总线出现指令信号;在访问外部数据存储器时,或 信号有效时,P0口上出现数据信号。其余是12条控制信号组成的控制总线。,轧妨垣倚妻笺作栅萧匣芒锻债柴城健墨躺水滁蛹阅牲键臼谋爹吏彦块薄喇【大学课件】单片机的基本结构PPT【大学课件】单片机的基本结构PPT,芽蛛值柯滨誉迄亲惹丁返脊呻稠茄征泻试谅升痈撵航笋斋矢倘佰邹动抵我【大学课件】单片机的基本结构PPT【大学课件】单片机的基本结构PPT,一、存储器配置89C51单片机的存储器从物理上分四个存储空间:片内程序存储器、片外程序存储器、片内数据存储器、片外数据存储器。从用户的角度考虑,89C51单片机的存储器又可分三个逻辑空间:片内、片外统一遍址的
14、64KB(0000HFFFFH)程序存储器地址空间(使用16位地址线),256B的片内数据存储器地址空间(00HFFH),其中80HFFH内仅有二十几个字节单元供特殊功能寄存器专用),片外可扩展的64KB(0000HFFFFH)数据存储器地址空间(使用16位地址线)。,第二节 单片机的存储器结构,贮坊护豆伪殆萄翱炊椅裔概亥沛肺丫谬鸦磁泅制迷沪晕孙宾嘶始雾岸们郴【大学课件】单片机的基本结构PPT【大学课件】单片机的基本结构PPT,这三个存储器空间地址是重叠的,89C51的指令系统为区别这几个空间,有针对性地设置了这三个地址空间的数据传送指令:CPU访问片内RAM用MOV指令,访问片内、片外程序存
15、储器用MOVC指令,访问片外数据存储器用MOVX指令。,邢欺疮矩互壤逻波崇猩殿丸措凋芭撩纽报贮并婆票乎斩蔷铜缘锡戊目跋囚【大学课件】单片机的基本结构PPT【大学课件】单片机的基本结构PPT,二、MCS-51程序存储器地址空间(一)程序存储器的分类 1.掩膜ROM:在制造时由生产厂家根据用户需求2.PROM:由用户编程,PROM出厂时为熔丝断裂型,编程输入时,对需要写1的单元通过大电流熔断其熔丝,丝断后不可再恢复,故只能写入一次 3.EPROM:一种可多次写入的ROM。当芯片在紫外线照射时,入射光子驱散EPROM中的电子,将原来存储的电荷信息擦除,EPROM所存信息被擦除。当再次使用时,可重新写
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