部分单片机硬件基础知识

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1、第二讲：单片机硬件基础本讲重点：MCS-51的基本特性;单片机的引脚与I/O口结构;存储器、堆栈与特殊功能寄存器;低功耗运行方式最小系统设计MCS-51单片机基本特性8位的CPU，片内有振荡器和时钟电路,工作频率为1～12MHz（Atmel89Cxx为0～24MHz）片内有128/256字节RAM片内有4K/8K字节程序存储器ROM可寻址片外64K字节数据存储器RAM可寻址片外64K字节程序存储器ROM片内21/26个特殊功能寄存器（SFR）4个8位的并行I/O口（PIO）1个全双工串行口（SIO/UART）2/3个16位定时器/计数器（TIMER/COUNTER）可处理5/6个中断源，两级

2、中断优先级内置1个布尔处理器和1个布尔累加器（Cy）MCS-51指令集含111条指令MCS-51系列单片机配置一览表系列片内存储器（字节）定时器计数器并行I/O串行I/O中断源片内ROM片内RAM无有ROM有EPROMIntelMCS-51子系列803180C31805180C51(4K字节)875187C51(4K字节)128字节2x164x8位15IntelMCS-52子系列803280C32805280C52(8K字节)875287C52(8K字节)256字节3x164x8位16注意：今后将会经常提到ATMEL的AT89C2051/51/52等MCU！ATEML89C系列(常用型)10

3、51(1K)/2051(2K)/4051(4K)（20条引脚DIP封装）1282151589C51(4K)/89C52(8K)（40条引脚DIP封装）128/2562/33215/6..P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7RST/VPDRXDP3.0TXDP3.1INT0P3.2INT1P3.3T0P3.4T1P3.5WRP3.6RDP3.7XTAL2XTAL1VCCVSSEA/VPPALE/PROGPSEN1202140MCS-51MC

4、S－51单片机的硬件结构存储器I/O接口CPU中断系统定时/计数器硬件结构CPU时钟电路RAM定时/计数器并行接口串行接口中断系统T0T1P0P1P2P3TXDRXDINT0INT1ROMMCS－51单片机的基本组成框图MCS-51单片机内部结构展开图128×8RAMRAM地址寄存器P3口P1口P2口P0口锁存器锁存器锁存器锁存器中断控制定时/计数器串行I/O口SP寄存器B累加器A暂存器1暂存器2程序状态字PSW指令寄存器IR指令译码器ID数据指针DPTR缓冲器程序计数器PC增1程序地址寄存器AR定时与控制4K×8ROMALUCPU暂存器1暂存器2ACCPSWBALU控制信号ⅠCPU指令寄存

5、器时序电路指令译码器微操作控制电路程序地址寄存器缓冲器PC+1内部ROMDPTR单片机的引脚定义从一片集成电路的角度去认识单片机认识单片机的引脚MCS-51单片机40脚Vcc,GND2XTAL1,XTAL22RESET1EA/Vpp1ALE/PROG1PSEN1P0.0—P0.78P1.0—P1.78P2.0—P2.78P3.0—P3.78单片机的引脚（电源端）Vcc,GND:正电源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V)不同的单片机可以允许不同的工作电压，不同的单片机表现出的功耗也不同。单片机的引脚（晶振端）Vcc,GND:正电源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V)不同的单片机可以允许

6、不同的工作电压，不同的单片机表现出的功耗也不同。XTAL1,XTAL2:片内振荡电路输入/输出端单片机的引脚（晶振端）Vcc,GND:正电源端与接地端(+5V/3.3V/2.7V)XTAL1,XTAL2:片内振荡电路输入/输出端15～45pfx21～12MHz（MCS-51）0～24MHz（Atmel-89C）XTAL1XTAL2也可以由XTAL1端接入外部时钟，此时应将XTAL2接地：XTAL2XTAL1外部时钟通常外接一个晶振两个电容单片机的引脚（晶振端）Vcc,GND:正电源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V)XTAL1,XTAL2:片内振荡电路输入、输出端CPU总是按照一定的时钟

7、节拍与时序工作：振荡周期/时钟周期：Tc=晶振频率fosc（或外加频率）的倒数状态周期：Ts=2个时钟周期(Tc)（很少用到此概念）机器周期：Tm=6个状态周期(Ts)=12个振荡周期(Tc)指令周期:Ti:执行一条指令所需的机器周期(Tm)数牢牢记住：振荡周期=晶振频率fosc的倒数；1个机器周期=12个振荡周期；1个指令周期=1、2、4个机器周期单片机的引脚（复位端）Vcc,GND:电源端（+5V/3.3