单片机原理及应用--第二章 单片机的基本结构.ppt

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1、主讲：张松灿河南科技大学电子信息工程学院自动化系单片机原理与应用第二章单片机的基本结构1基本内容2.1单片机的基本组成2.280C51单片机的引脚功能和结构框图2.2.180C51的引脚功能2.2.280C51的内部结构框图和组成2.380C51CPU的结构和特点2.3.1中央控制器2.3.2运算器2.3.3时钟电路及CPU的工作时序22.4存储器结构和地址空间2.4.1程序存储器2.4.2数据存储器2.5布尔(位)处理器2.680C51单片机的工作方式2.6.1复位方式2.6.2程序执行方式2.6.3低功耗工作方式2.6.4烧录方式32.1单片机的基本组成1、RAM被称为随

2、机读写存储器。2、用于存放数据。3、具有易失性：芯片掉电后，其内的信息消失。1、ROM被称为只读存储器。2、用于存放程序。3、具有非易失性：掉电后其内的信息依然存在。41、CPUCPU即中央处理器的简称，是单片机的核心部件，它完成各种运算和控制操作，CPU由运算器和控制器两部分电路组成。单片机的中央处理器(CPU)和通用微处理器基本相同，只是增设了“面向控制”的处理功能。例如：位处理、查表、多种跳转、乘除法运算、状态检测、中断处理等，增强了实时性。52、存储器单片机是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构，称为哈佛(Harvard)结构。由于考虑到单片机“面向控制”

3、的实际应用的特点，一般需要较大的程序存储器，因此，目前的单片机以采用哈佛(Harvard)结构的结构为多。6单片机体系结构单片机的体系结构有两种，一是传统的冯·诺依曼（JohnVonNeumann）结构；另一种是哈佛（Harvard）结构。1．冯·诺依曼结构72．哈佛结构数据与程序分别存于两个存储器中，是哈佛结构的重要特点。哈佛结构的数据总线和指令传输总线完全分开。其优点是，指令和数据空间是完全分开的，一个用于取指令，另一个用于存取数据。特点：程序和数据总线可以采用不同的宽度。数据总线都是8位的，但低档、中档和高档系列的指令总线位数分别为12、14和16位。第二点是：由于可以

4、对程序和数据同时进行访问，CPU的取指和执行采用指令流水线结构，当一条指令被执行时允许下一条指令同时被取出，使得在每个时钟周期可以获得最高效率。8周期0周期1周期2周期3周期4取指0执行0取指1执行1取指2执行2取指3执行3指令流水线结构示意图9(1)程序存储器（ROM)单片机的程序存储器都采用只读存储器。目前单片机的程序存储器有以几种形式：①片内只读存储器◆片内掩膜ROM◆EPROM。EPROM需用紫外线擦除，必须脱机固化，不能在线改写。◆电可擦除型ROM——E2PROM。电可擦除型ROM给用户带来了更大的方便，特别是应用系统的现场调试。EPROM和E2PROM都是可以多次

5、擦除和编程的。②片外只读存储器，片内只读存储器一般存储容量较小(2KB至8KB)，给使用带来不便。使用片外只读存储器的单片机则克服了上述之不足。10(2)数据存储器(RAM)在单片机中，用随机存取存储器(RAM）来存储程序在运行期间的工作变量和数据。单片机内部设置一定容量(64B至256B)的RAM。以加快单片机运行的速度，使存储器的功耗下降很多。在单片机中，常把寄存器(如工作寄存器、特殊功能寄存器、堆栈等)在逻辑上划分在片内RAM空间中，所以可将单片机内部RAM看成是寄存器堆，有利于运行速度的提高。对某些应用系统，还可外部扩展数据存储器。113、并行I/O口不同单片机的并行

6、I/O电路在结构上稍有差异。有些单片机的并行I/O口，不仅可灵活地选作输入或输出，而且还具有多种功能。例如，它可作为I/O口，也可作为系统总线或是控制信号线等，从而为扩展外部存储器和I/O接口提供了方便，大大拓宽了单片机的应用范围。MCS－51单片机共有4个8位的I/O口（P0、P1、P2和P3），每一条I/O线都能独立地用作输入或输出。P0口为三态双向口，能带8个TTL门电路，P1、P2和P3口为准双向口，负载能力为4个TTL门电路。124、串行I/O口MCS－51单片机具有一个采用通用异步工作方式的全双工串行通信接口，可以同时发送和接收数据。可与终端设备进行串行通信，甚至

7、用多个单片机相连构成多机系统，使单片机的功能更强且应用更广。5、定时器/计数器MCS－51单片机片内有两个16位的定时/计数器，即定时器0和定时器1。它们可以用于定时控制、延时以及对外部事件的计数和检测等。为了减少软件开销和提高单片机的实时控制能力，在单片机内部设置定时器/计数器电路，通过中断，实现定时/计数的自动处理。136、定时电路及元件MCS－51内部有时钟电路，但需外接晶体振荡器和微调电容--使晶振起振。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列，频率范围为1.2MHz～12MHz，典型取值为6、11.0