单片机C51结构与工作原理课件.ppt

《单片机C51结构与工作原理课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章80C51单片机结构与工作原理目前单片机种类很多，国内常见的有:MCS-51系列，普通型（51子系列）8051、8031、8751等，增强型（52子系列）8032、8052、8752等。它们的结构基本相同，其主要差别反映在存储器的配置上。80C51系列单片机是在MCS-51的基础上发展起来的，具有CHMOS结构。其中80C51、80C31、87C51是与8051、8031、8751兼容采用CHMOS工艺的产品。除存储器外，它们的内部结构及引脚完全相同。80C51是MASKROM型，片内有4KBROM；80C31是ROMless型，片内无ROM；87C51是EPROM型，片内

2、有4KEPROM；89C51则具有4KB的闪速存储器EEPROM。80C51系列单片机集成度高、速度快、功耗低，应用越来越广泛。本章将以80C51为例，介绍单片机的结构组成与工作原理，并详细介绍80C51的CPU及其外围电路结构和应用原理。第二章80C51单片机结构与工作原理2.180C51单片机系统结构组成2.2存储器结构2.380C51时序2.480C51的工作方式2.5I/O口结构分析2.6引脚功能和电气指标2．180C51单片机系统结构组成单片机与通用微机相比较，在结构组成、指令设置上均有独特之处，其主要特点如下：单片机的存储器采用哈佛结构，即程序存储器和数据存储器是严格

3、区分、独立寻址的。程序存储器采用ROM方式，程序、常数及数据表格固化在ROM中，不易被破坏；数据存储器采用RAM(片内高速)，用作工作区和存放数据，以加快单片机的运行速度。采用面向控制的指令系统。为了满足工业控制的要求，单片机的指令系统中有极其丰富的输入输出控制指令、转移指令、逻辑判断指令、位操作指令等。I/O引脚具有一线多功能的特点。具有完善的外围扩展总线，可方便地扩展各种外围电路（如ROM、RAM、I/O接口、定时器/计数器、中断等）。通用寄存器和操作管理寄存器大多以片内RAM形式出现，易实现CPU的直接存取，数量也较一般通用CPU中的多。单片机中普遍将操作管理寄存器统一成特

4、殊功能寄存器SFR，通过对SFR的读写来实现对片内各单元电路的操作管理，这使得单片机各种功能单元的管理和扩展都变得十分容易。2.1.180C51的基本结构组成80C51系列单片机基本结构如图2-1所示。它由CPU系统、CPU外围单元、基本功能单元和外部扩展单元组成，各部分通过内部总线相连。CPU系统和CPU外围单元组成了单片机的最小系统；最小系统与基本功能单元构成了一个单片机的基本结构；在单片机基本结构的基础上，根据不同的嵌入式应用要求可扩展各种外部功能单元电路，如数据采集ADC、伺服驱动控制PWM、监视定时器WDT等，形成兼容的各种型号系列单片机。一、CPU系统80C51的CP

5、U系统包括CPU、时钟系统和总线控制逻辑。1．中央处理器CPU它是单片机的核心，由运算器和控制器组成。运算器以ALU为核心，用于实现对数据的算术逻辑运算。控制器是CPU的大脑中枢。它在时钟信号的作用下对指令进行译码，使单片机系统的各部件按时序协调有序地工作。2．时钟系统时钟系统主要产生时钟信号，为CPU及片内各单元电路提供工作的时钟，包含振荡电路、外接的谐振器（石英振子或陶瓷振子）及振荡电容和可关断控制等部分。3．总线控制逻辑总线控制逻辑主要用于管理外部并行总线的时序以及系统复位控制，外部控制总线有RST、ALE、EA和PSEN等。RST为复位控制引脚，ALE用于数据总线复用管理

6、，EA用于外部与内部程序存储器选择，PSEN用于外部程序存储器的读取控制。二、CPU外围单元CPU外围单元是与CPU运行直接相关的单元电路，与CPU系统构成单片机的最小系统。它包括程序存储器ROM、数据存储器RAM、输入输出（I/O）口和特殊功能寄存器SFR。1．程序存储器ROM80C51片内有4KB掩膜ROM，主要用于存放程序、原始数据和表格内容，被称之为程序存储器。2．数据存储器RAM80C51内部共有256个字节的RAM单元，其中低128个单元是数据RAM区，包括通用寄存器区、位寻址区和用户RAM区，这些单元主要用于存放随机存取的数据及运算的中间结果。高128个单元是特殊功

7、能寄存器（SFR）区。3．并行I/O端口80C51有4个8位并行I/O端口，即P0、P1、P2和P3口。这些端口可以用作一般输入或输出口，而且具有复用功能。通常P0口作为8位数据总线／低8位地址总线复用口，P1口作为通用I/O口，P2口常用作高8位地址总线，而P3口的各个管脚多以第二功能输入或输出形式出现。4．特殊功能寄存器SFRSFR是80C51单片机工作的重要控制单元，CPU对所有片内功能单元的操作、控制都是通过对SFR的访问实现的。三、基本功能单元基本功能单元是用来完善和扩