单片机原理与接口技术 教学课件 吴晓苏 张中明 第2章80C51单片机的硬件结构.ppt

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1、第二章80C51系列单片机的硬件结构单片机原理与接口技术单片机原理与接口技术【学习目标】1、理解单片机的内部结构、外部引脚2、理解存储器的基本知识及80C51系列单片机的存储器系统3、理解并行I/O端口的工作原理4、了解80C51的各特殊功能寄存器5、理解单片机的4种工作方式【重点内容】1、80C51系列单片机的引脚2、80C51系列单片机的存储空间配置3、80C51系列单片机并行口的功能单片机原理与接口技术2.180C51系列单片机结构2.1.1内部结构框图1．1个8位的CPU2．1个片内振荡

2、器和时钟电路3．程序存储器4 KB的掩膜ROM，用于存放程序、原始数据或表格。4．数据存储器5．64KB总线扩展控制器6．4个8位并行I/O口（P0、P1、P2、P3）7．1个全双工串行接口8．2个16位的定时/计数器9．5个中断源2.1.2外部引脚功能2．时钟引脚XTAL1、XTAL2：晶体振荡电路反相输入端和输出端。1．电源引脚VCC：芯片电源，+5 V。VSS：接地。3．控制引脚RST/VPD：复位信号输入端/备用电源输入端EA/VPP：内外ROM选择端/片内EPROM编程电源。ALE/P

3、ROG：地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲。PSEN：外部ROM读选通信号。2.280C51系列单片机存储空间配置和功能2.2.1存储器的基本概念存储器由大量缓冲寄存器组成，其用途是存放程序和数据，使计算机具有记忆功能。这些程序和数据在存储器中以二进制代码表示，根据计算机的命令，按照指定地址，可以把代码取出来或存入新代码。只读存储器（ROM）①掩膜ROM。②可编程的只读存储器（PROM）。③可改写的只读存储器EPROM。④可电改写只读存储器（EEPROM）。1．存储器的类型随机存取存储器（RA

4、M）①静态SRAM。②动态DRAM。可现场改写的非易失性存储器①快擦写存储器（FLASH）。②铁电存储器FRAM。2．存储单元和存储单元地址存储器是由大量寄存器组成的，其中每一个寄存器就称为一个存储单元。它可存放一个二进制代码。一个代码由若干位（bit）组成，80C51系列单片机中算术单元是8位，即一个字节（Byte），存储器的大小也可称为存储器的容量，以字节（B）为单位，80C51系列单片机内部有4 KB的程序存储器，也就是说80C51单片机的内部程序存储器可以存放4×1 024个字节。每个存

5、储单元一个唯一的地址，为了减少存储器向外引出的地址线，在存储器内部都带有译码器。n根导线可以译成2n个地址号。在80C51系列单片机中有16根地址线，也就是说在80C51系列单片机中有216=65536个地址号。（1）存储器的读过程①CPU产生片选信号选通某存储器并发出“读”信号。②CPU将地址码送到地址总线上，经存储器地址译码器译码后选通该地址的存储单元。③存储器该单元的数据送到数据总线上。④CPU将总线上的数据放入某一指定的寄存器。3．存储单元的读、写操作读操作，不会破坏该单元原来的内容，只

6、相当于数据的复制。（2）存储器的写过程①CPU产生片选信号选通某存储器并发出“写”信号。②CPU将地址码送到地址总线上，经存储器地址译码器译码后选通该地址的存储单元。③CPU将数据送到数据总线上。④存储器将总线上的数据写入该地址的存储单元中。写操作，要改变或刷新该单元原来的内容，相当于把原来的内容覆盖了。4．80C51系列单片机存储空间配置80C51的存储器组织结构可以分为三个不同的存储空间⑴64KB程序存储器(ROM),包括片内ROM和片外ROM；⑵64KB外部数据存储器（外RAM）⑶256B

7、内部数据存储器(内RAM)(包括特殊功能寄存器）2.2.280C51的程序存储器（ROM）地址范围：0000H～FFFFH，共64KB。低段4KB：0000H～0FFFH80C51和87C51在片内，80C31在片外。高段60KB：1000H～FFFFH。在片外。读写ROM用MOVC指令，控制信号是PSEN和EA。2.2.380C51的数据存储器（RAM）数据存储器分为外RAM和内RAM。外RAM地址范围：0000H～FFFFH共64KB。内RAM地址范围：00H～FFH共256 B。分为

8、两个部分：地址为00H～7FH（低128 B）的内部数据存储空间和地址为80H～FFH（高128 B）的特殊功能寄存器区。访问片外RAM用“MOVX”指令，访问片内RAM用“MOV”指令。1．80C51片内数据存储空间（低128B）（1）工作寄存器区（00H～1FH）作用：有专用于工作寄存器操作的指令，读写速度比一般内RAM要快，指令字节比一般直接寻址指令要短，还具有间址功能，能给编程和应用带来方便。工作寄存器区分为4个区：0区、1区、2区、3区。每区有8个寄存器：R0～R7，寄存器名称相同。但