单片机原理课件-第二章-MCS-51的基本结构

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1、第2章MCS－51的基本结构2.1MCS-51单片机的内部基本结构2.2MCS-51单片机的引脚及片外总线结构2.3MCS-51的存储器结构2.4MCS-51并行IO端口2.5MCS-51单片机的复位电路和复位状态2.6MCS-51单片机的时钟电路和时序2.7单片机最小系统本章内容提要本章主要介绍MCS-51系列单片机的内部结构，主要包括单片机内部构成，引脚及片外总线，存储器结构，并行IO端口，以及单片机正常工作所需的复位电路和时钟电路，并给出了单片机的最小系统构成。2.1MCS-51单片机的内部基本结构2.1.1MCS-51单片机的基本组成MCS-51的内

2、部基本结构包括以下几个部分：1．一个8位微处理器（CPU）2．数据存储器RAM和特殊功能寄存器SFR3．内部程序存储器ROM4．两个定时/计数器5．四个8位可编程的I/O（输入/输出）并行端口6．一个串行通信端口7．中断控制系统8．内部时钟电路图2-1MCS-51单片机的基本组成2.1MCS-51单片机的内部基本结构2.1.2MCS-51单片机硬件内部结构特点89X51的中央处理器是由一个8位的运算器、控制逻辑以及若干寄存器等组成的，并且通过内部总线与其他功能部分相联接。ALU和运算寄存器组成运算部分，ALU从暂存器1和暂存器2取得操作数，运算后再送到运算寄

3、存器、通用寄存器和存储单元中，并根据运算结果设置PSW中的状态标志。控制逻辑包括指令寄存器、PC、DPTR以及定时器和其他控制逻辑。AT89S51的控制逻辑在结构和功能上与传统的51系统单片机完全一样，只是多了一个DPTR寄存器，这种设置能够提高数据的运算速度。图2-2MCS-51单片机内部详细结构2.2MCS-51单片机的引脚及片外总线结构2.2.1单片机的引脚8051单片机芯片采用40引脚，双列直插封装（DIP）方式，引脚和逻辑符号如图2-3所示。图2-3MCS-51单片机的引脚2.2MCS-51单片机的引脚及片外总线结构单片机的引脚从逻辑上可分为四类，

4、分别为：1．电源引脚VCC（40脚）：供电电源+5VVSS（20脚）：接地线2．时钟电路引脚XTAL2（18脚）和XTAL1（19脚）利用内部时钟电路时，XTAL1与XTAL2之间接一晶体振荡器，XTAL1为内部放大电路输入端，XTAL2为输出端。采用外部时钟时，对于HMOS型单片机，XTAL1接地，XTAL2端接外部输入时钟脉冲。而对于CHMOS型单片机XTAL1为驱动端，XTAL2悬空。2.2MCS-51单片机的引脚及片外总线结构3．控制信号引脚控制信号引脚较多，现介绍如下：RST/VPD（9脚）：RST是复位信号输入端，高电平有效，此端保持两个机器周期

5、（24个时钟周期）以上的高电平时，就可以完成复位操作。RST引脚的第二功能是VPD，即备用电源的输入端。当主电源VCC发生故障降低到低电平规定值时，将+5V电源自动接入RST端为RAM提供备用电源，以保证存储在RAM中的信息不丢失，从而使复位后能继续正常运行。2.2MCS-51单片机的引脚及片外总线结构ALE/PROG（30脚）：地址锁存允许信号端。ALE在每个机器周期内输出两个脉冲。在访问外部存储时，ALE用来锁存P0扩展地址低8位的地址信号。在不访问外部存储器时，ALE也以时钟振荡频率的1/6的固定速率输出，因而它又可用作外部定时或其它需要。如果想确定8

6、051/8031芯片好坏，可用示波器查看ALE端是否有脉冲信号输出，如有，则8051/8031基本上是好的。但要注意，在访问片外数据存储器期间，ALE脉冲会跳空一个，此时作为时钟输出就不妥了。ALE脚的第二功能PROG在对片内带有4KBEPROM的8751编程写入（固化程序）时，作为编程脉冲输入端。2.2MCS-51单片机的引脚及片外总线结构PSEN（29脚）：程序存储允许输出信号端。当访问片外程序存储器时，此脚输出负脉冲作为读选通信号。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

7、期间，PSEN信号将不出现。EA/VPP（31脚）：EA访问外部程序存储器控制信号。对8051和8751，它们片内有4KB的程序存储器，当EA为高电平时，分两种情况。若访问的地址空间在0~4K范围内，CPU访问片内程序存储器。访问的地址超出4K时，CPU将自动执行外部程序存储器，即访问外部ROM。当EA接低电平时，CPU只访问外部EPROM/ROM，而不管是否有片内程序存储器。对8031，EA必须接地。第二功能VPP为对8751的EPROM的21V编程电源输入。2.2MCS-51单片机的引脚及片外总线结构4．输入/输出端口P0，P1，P2和P3P0口（P0.

8、0~P0.7，39~32脚）：是一个8位漏极开路型的