单片机系统设计与应用实例 教学课件 作者 韩志军 主编 第二章.ppt

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1、第二章MCS-51单片机的结构和工作原理2.1MCS-51单片机组成结构2.2MCS-51单片机的引脚功能2.3MCS-51单片机的存储器配制2.4MCS-51单片机CPU的时序2.5MCS-51单片机的复位操作2.6MCS-51单片机的并行接口1.教学内容:MCS-51单片机的内部结构及其特性(片内结构、引脚功能及片外总线结构、存储器组织及扩展、I/O结构、中断、时钟和复位电路。2.教学重难点MCS-51单片机的引脚功能、存储器组织及扩展、I/O结构、中断3.课时82.1MCS-51单片机内部结构

2、表1.1MCS-51单片机主要性能特点MCS-51为8位高档单片机系列,采用HMOS工艺,提高芯片集成度,性能有很好改善。特点：1）扩大了ROM和RAM的容量2）具有布尔代数运算能力3）具有32个双向可被独立寻址的I/O口4）具有5-6个中断源，可分为两个中断优先级5）具有丰富的指令系统6）具有全双工传输信号UART的能力7）片内具有时钟振荡电路8）可采用一次性烧写的内含ROM或可重复烧写的EPROM2.1.1MCS-51单片机的内部结构时钟电路CPUSFR和RAM并行端口ROM串行端口定时器/计数

3、器中断系统系统总线时钟源P0P1P2P3TXDRXDT0T18051内部结构图计数脉冲输入2.1.2MCS-51单片机的内部结构介绍1.CPU(中央处理器)完成单片机的运算和控制能力运算器控制器ALU、布尔处理器、ACC、寄存器B、暂存器TMP1，TMP2、PSW寄存器、十进制调整电路定时控制逻辑、指令寄存器、译码器、信息传输控制部件2.1.2MCS-51单片机的内部结构介绍2.内部存储器程序存储器ROM数据存储器RAM存放程序指令,常数和数据表格(只读)存放数据,分为内部和外部数据存储器(随机)单

4、片机内有256个RAM单元,作为寄存器被用户使用的只有前128个单元,后128个被专用寄存器占用内部RAM指的是前128单元2.1.2MCS-51单片机的内部结构介绍3.定时与中断系统MCS-51单片机内有两个16位的定时器/计数器：实现定时和计数，并将其结果作为查询和中断的控制凭据；MCS-51单片机内有5个中断源(2个中断优先级)2个外部中断源2个定时器/计数器中断源1个串行口中断源2.1.2MCS-51单片机的内部结构介绍4.并行I/O口4个8位的并行I/O口(P0P1P2P3)实现数据并行输

5、入输出5.串行I/O口一个全双工的串行口实现与外部的串行数据传送6.时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列,协调和控制单片机的工作.MCS-51单片机内部有时钟电路(但是需外接石英晶体振荡器和微调电容)最高时钟频率为12MHZ2.2MCS-51单片机的引脚定义及功能1.单片机的引脚图2.2MCS-51单片机的引脚定义及功能2.引脚说明：(1)P0口(32脚--39脚)有三种使用方法1)作为与外部传送数据的8位数据总线(D0—D7)2)作为扩展外部存储器时的低8位地址总线(A0---A7)3)作为一般I/O

6、口,需外接上拉电阻2.2MCS-51单片机的引脚定义及功能(2)P1口(1脚--8脚)有两种使用方法P1口是用户专用8位准双向I/O口,具有通用输入/输出功能,每一位都能独立地设定为输入或输出。80C52的P1.0和P1.1有特殊功能1引脚P1.0/T2定时器/计数器T2计数端输入2引脚P1.1/T2T2的捕捉/重新加载的触发输入2.2MCS-51单片机的引脚定义及功能(3)P2口(21脚--28脚)有两种使用方法1)作为一般I/O口,不需外接上拉电阻2)作为扩展外部存储器时的高8位地址总线(A8

7、---A15)(4)P3口(10脚--17脚)有两种使用方法1)作为一般I/O口,不需外接上拉电阻2)具有特殊功能见表1-12.2MCS-51单片机的引脚定义及功能表1.22.2MCS-51单片机的引脚定义及功能(5)Vcc（40脚）接+5V电源(6)Vss接地(7)XTAL1(19脚)XTAL2(18脚)接外部石英晶振的引脚,也可引入外部时钟HMOS型XTAL1接地XTAL2接外部时钟输入端CHMOS型XTAL1接时钟输入端XTAL2悬空机器周期=12/石英晶振频率(8)RST/VPD(9脚)复位

8、信号引脚该引脚出现2个机器周期的高电平才可靠2.3MCS-51单片机的引脚定义及功能(9)ALE/PROG（30脚）地址锁存允许信号1）外接存储器时，ALE的输出用于锁存地址的低8位，一般接锁存器的EN端2）没有外接存储器时，ALE端可输出脉冲信号，频率为石英振荡频率的1/6，可为外部芯片提供输出的时钟，或用于定时3）烧写EPROM时，作烧写时钟的输入端（10）（29脚）外部程序存储器的读选通信号读外部ROM时，低电平有效，每个机器周期动作两次，与外部ROM的OE脚相