单片机课件 第2章：单片机硬件结构及原理

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1、第二章、单片机硬件结构第2章单片机硬件系统2.1MCS-51单片机硬件结构2.2中央处理器CPU2.3存储器的结构2.4并行输入/输出接口2.1MCS-51单片机硬件结构2.1.1MCS-51系列单片机的分类表2.1MCS-51系列单片机配置一览表第二章、单片机硬件结构2.1.2MCS-51单片机的内部结构图2.1MCS-51单片机结构框图第二章、单片机硬件结构2.1.3单片机的引脚及其功能图2.2MCS-51单片机引脚及总线结构(a)管脚图；(b)8031引脚功能分类第二章、单片机硬件结构1．主电源引脚VCC(40脚)：接+5V电源正端。VSS(20脚)：接+5V电源地

2、端。2．外接晶体引脚XTAL1(19脚)和XTAL2(18脚)：接外部石英晶体的两端，构成单片机内部的振荡器，支持CPU工作。引脚说明3．输入/输出引脚(1)P0口(39~32脚)：P0.0~P0.7统称为P0口。P0口分时复用为低8位地址总线和双向数据总线。(2)P1口(1~8脚)：P1.0~P1.7统称为P1口，可作为双向I/O口使用，直接对外输出控制脉冲。(3)P2口(21~28脚)：P2.0~P2.7统称为P2口，通常不作为I/O口使用，而是用做高8位地址，与P1口共同构成单片机的16位地址总线。(4)P3口(10~17脚)：P3.0~P3.7统称为P3口。除作为准双

3、向I/O口使用外，还可以将每一位用于第二功能，而且P3口的每一条引脚均可独立定义为第一功能的输入输出或第二功能。4．控制线(1)ALE/PROG(30脚)：地址锁存有效信号输出端（在形成16位地址总线时实用）。对于片内含有EPROM的机型，在编程期间，该引脚用作编程脉冲PROG的输入端。(2)PSEN(29脚)：片外程序存储器读选通信号输出端，低电平有效。当从外部程序存储器读取指令或常数期间，每个机器周期该信号两次有效，以通过数据总线P0口读回指令或常数。在访问片外数据存储器期间，PSEN信号将不出现。(3)RST/VPD(9脚)：RST即为RESET，VPD为备用电源。该引

4、脚为单片机的上电复位或掉电保护端。当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的高电平，就可实现复位操作，使单片机回复到初始状态。上电时，考虑到振荡器有一定的起振时间，该引脚上高电平必须持续10ms以上才能保证有效复位。当VCC发生故障，降低到低电平规定值或掉电时，该引脚可接上备用电源VPD(+5V)为内部RAM供电，以保证RAM中的数据不丢失。(4)EA/VPP(31脚)：EA为片外程序存储器选用端。该引脚有效(低电平)时，只选用片外程序存储器，否则单片机上电或复位后选用片内程序存储器。对于片内含有EPROM的机型，在编程期间，此引脚用作21V编程电源VPP的输入端。

5、综上所述，MCS-51系列单片机的引脚可归纳为以下两点：(1)单片机功能多，引脚数少，因而许多引脚都具有第二功能。(2)单片机对外呈现三种总线形式，由P2、P0口组成16位地址总线；由P0口分时复用为数据总线；由ALE、PSEN、RST、EA与P3口中的INT0、INT1、T0、T1、WR、RD共10个引脚组成控制总线。由于是16位地址线，因此，可使片外存储器的寻址范围达到64KB。2.2中央处理器CPU2.2.1运算器算术逻辑单元ALU2.累加器ACC（Accumulator）3.寄存器B4.程序状态字PSW（ProgrameStateWord）CyACF0RS1RS0O

6、V…PD7D6D5D4D3D2D1D0第二章、单片机硬件结构程序状态字的说明程序状态字PSW是一个8位的标志寄存器，它保存指令执行结果的特征信息，以供程序查询和判别。其各位的定义如下：进位标志位C(PSW.7)：在执行某些算术操作类、逻辑操作类指令时，可被硬件或软件置位或清零。它表示运算结果是否有进位或借位。如果在最高位有进位(加法时)或有借位(减法时)，则C=1，否则C=0。字节地址D0HCACF0RS1RS0OV---PPSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0表2-1RS1、RS0与片内工作寄存器组的对应关系RS1RS0寄存器组片内

7、PAM地址通用寄存器名称000组00H~07HR0~R7011组08H~0FHR0~R7102组10H~17HR0~R7013组18H~1FHR0~R7第二章、单片机硬件结构2.2.2控制器1.时钟电路图2.3单片机时钟电路（a）内部时钟电路；（b）外部振荡源第二章、单片机硬件结构2.复位电路图2.4单片机复位电路（a）上电复位电路；(b)开关复位电路第二章、单片机硬件结构表2-2复位后内部寄存器状态第二章、单片机硬件结构3.程序计数器PC（ProgramCounter）PC用于存放CPU下一条要执