自控原理课件 (2).ppt

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1、第2章MCS-51单片机的结构和原理教学提示：需要数字电路、模拟电路和计算机基础等课程知识。单片机的结构及工作原理是单片机系统的基础资源，属硬件部分。本章主要讲述MCS-51单片机芯片的组成、内部各功能模块的逻辑框图、电路结构和工作原理。教学要求：本章让学生了解单片机芯片内部功能模块的组成，重点掌握CPU，RAM，ROM，SFR，I/O接口，时钟电路和复位电路的结构与原理。2.1MCS-51单片机的组成和内部结构2.2MCS-51的外部引脚及功能2.3MCS-51的存储器配置2.4时钟电路与复位电路2.5I/O端口电路

2、与电气特性2.6本章小结第2章MCS-51单片机的结构和原理2.1MCS-51单片机的组成和内部结构MCS-51单片机内部主要包含下列硬件资源：(1)8位CPU，片内振荡器；(2)4KB/8KB程序存储器(ROM)；(3)128B/256B数据存储器(RAM)；(4)2/3个16位定时/计数器；(5)32个可编程的I/O线(4个8位并行I/O端口)；(6)1个可编程全双工串行端口；(7)5/6个中断源，2个中断优先级；(8)可寻址64KB片外部数据存储器空间、64KB片外部程序存储器空间的控制电路；(9)有位寻址功能，

3、适用于位处理器(布尔处理器)。2.1MCS-51单片机的组成和内部结构2.1MCS-51单片机的组成和内部结构2.1.1中央处理器（CPU）运算器：运算器包括算术/逻辑单元(ALU)、累加器(ACC)、寄存器(B)、暂存器(TEMP)及程序状态寄存器(PSW)等。运算器的功能是进行算术运算和逻辑运算。控制器：控制器是控制单片机工作的神经中枢，它包括程序计数器(PC)、指令寄存器(IR)、指令译码器(ID)、数据指针(DPTR)、堆栈指针(SP)、RAM地址寄存器、时钟发生器、定时控制逻辑等。位处理器（布尔处理机）：MC

4、S-51的CPU内有一个1位处理器子系统，它相当于一个完整的位单片机，但每次处理的数据只有1位。它有自己累加器(CY)，数据存储器(可位寻址空间)。2.1MCS-51单片机的组成和内部结构2.1.2存储器MCS-51系列单片机的存储器包括：数据存储器(RAM)和程序存储器(ROM)两部分。51/52片内有128/256个8位用户读写数据存储单元和21/26个特殊功能寄存器。当片内数据存储器不够使用时，可扩展片外RAM。MCS-51对外有64KB数据存储器的寻址能力。51/52有4KB/8KB(1KB=1024B)的RO

5、M，用于存放用户程序和常数(如原始数据或表格)等。当需要扩展片外ROM时，MCS-51对片外有64KB程序存储器的寻址能力。2.1MCS-51单片机的组成和内部结构2.1.3接口电路MCS-51单片机有4个8位宽度的并行输入/输出(I/O)端口，分别称P0口、P1口、P2口和P3口，I/O线共32根。单片机输出的控制信号和采集外部的输入信号，都是通过这32根I/O线进行传输的。2.1.4时钟振荡电路51/52内置一个振荡器和时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序。2.2MCS-51的外部引脚及功能有DIP封装、PL

6、CC封装等，本书DIP40为例。2.2MCS-51的外部引脚及功能2.2.1I/O端口4个并行I/O端口分别为P0口、P1口、P2口及P3口。P0：数据/地址复用总线P1：通用静态I/O口P2：通用I/O口和高8位地址总线P3：通用I/O口和第二功能注意：驱动能力(拉：几十微安；灌：mA级)，注意硬件设计。2.2MCS-51的外部引脚及功能P3的第二功能口P3.0：RXD，串口输入口P3.1：TXD，串行输出口P3.2：/INT0，外部中断0输入口P3.3：/INT1，外部中断1输入口P3.4：T0，定时器0外部输入口

7、P3.5：T1，定时器1外部输入口P3.6：/WR，写选通输出口P3.7：/RD，读选通输出口2.2MCS-51的外部引脚及功能2.2.2控制引脚控制引脚包括ALE//PROG（30）：地址锁存信号输出及编程脉冲输入端。①地址锁存允许，在单片机访问外部存储器（包括外ROM和外RAM）时，该引脚的输出信号ALE用于锁存P0的低8位地址（结合最小系统稍细讲一下），信号的输出频率一般为fosc/6（特殊的到第4章再介绍）；②编程时的编程脉冲输入端，与我们使用CPU的用户无关，与设计编程器的厂商有关。/PSEN（29）：程序存

8、储器输出使能。在扩展外ROM时，为取指时的外部ROM选通信号。信号频率一般为fosc/6。但CPU内部有ROM时，即在访问内ROM时，该信号不出现，由于CPU的内ROM化，使目前的该引脚功能有退化的趋势。RST/VPD（9）：复位信号输入及后备电源输入端。2.2MCS-51的外部引脚及功能2.2.2控制引脚/EA/VPP（31）：