单片机的硬件结构课件.ppt

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1、第2章MCS-51单片机的硬件结构韩山师范学院2.1MCS-51单片机的硬件结构CPU运算部件控制部件BRAMP0口P2口ROM(EPROM)串行口C/T中断系统SFRP1口8P3口888XTAL1XTAL2PSENALEEARESETVccVss按功能可分成8个部件,通过片内单一总线连接起来1.微处理器2.数据存储器3.程序存储器4.I/O口5.串行口6.定时/计数器7.中断系统8.特殊功能寄存器控制方式:SFR对各功能部件集中控制片内总线各功能部件:1.CPU(微处理器)2.数据存储器(RAM)片内为128个字节(52子系列的为256个字节)3.程序存储器(ROM/EPROM)8031:无

2、此部件;8051:4K字节ROM;8751:4K字节EPROM;89C51/89C52/89C55:4K/8K/20K字节闪存。4.P1口、P2口、P3口、P0口:为4个并行8位I/O口。5.串行口1个全双工的异步串行口6.定时器/计数器7.中断系统8.特殊功能寄存器(SFR)共有21个,是一个具有特殊功能的RAM区。2.2MCS-51的引脚40只引脚双列直插封装(DIP)44只引脚方形封装方式(4只无用)引脚逻辑图8051单片机为40条引脚双列直插式封装引脚可分为三个部分控制引脚并行I/O口引脚电源及时钟引脚(1)电源及时钟引脚:Vcc、Vss;XTAL1、XTAL2。(2)控制引脚:PSE

3、N*、EA*、ALE、RESET(3)I/O口引脚:P0、P1、P2、P3,4个8位I/O口2.2.1电源及时钟引脚1.电源引脚(1)Vcc(40脚):+5V电源;(2)Vss(20脚):接地。2.时钟引脚(1)XTAL1(19脚):采用外接晶体振荡器时,此引脚应接地。(2)XTAL2(18脚):接外部晶体的另一端。2.2.2控制引脚(1)RST/VPD(9脚):复位与备用电源(2)ALE/PROG*(30脚):第一功能ALE:地址锁存允许第二功能PROG*:编程脉冲输入端。(3)PSEN*(29脚):读外部程序存储器的选通信号。可以驱动8个LS型TTL负载。(4)EA*/VPP(31脚):E

4、A*为内外程序存储器选择控制EA*=1,访问片内程序存储器,EA*=0,单片机则只访问外部程序存储器。第二功能VPP,用于施加编程电压。2.2.3I/O口引脚(1)P0口:双向8位三态I/O口,地址总线(低8位)及数据总线分时复用口,可驱动8个LS型TTL负载。(2)P1口:8位准双向I/O口,可驱动4个LS型TTL负载。(3)P2口:8位准双向I/O口,与地址总线(高8位)复用,可驱动4个LS型TTL负载。(4)P3口:8位准双向I/O口,双功能复用口,可驱动4个LS型TTL负载。注意:准双向口与双向三态口的差别。当3个准双向I/O口作输入口使用时,要向该口先写“1”,另外准双向I/O口无高

5、阻的“浮空”状态。引脚转义引脚功能说明P3.0RXD串行数据接收端P3.1TXD串行数据发送端P3.2INT0外部中断0请求P3.3INT1外部中断1请求P3.4T0计数器0外部输入P3.5T1计数器1外部输入P3.6WR外部数据存储器写P3.7RD外部数据存储器读2.3MCS-51的CPU由运算器和控制器所构成2.3.1运算器对操作数进行算术、逻辑运算和位操作。1.算术逻辑运算单元ALU2.累加器A使用最频繁的寄存器,可写为Acc。A的作用:(1)是ALU单元的输入之一,又是运算结果存放单元。(2)数据传送大多都通过累加器A。(3)A的进位标志Cy同时又是位处理机的位累加器。3.程序状态字寄

6、存器PSW(1)Cy(PSW.7)进位标志位(2)Ac(PSW.6)辅助进位标志位(3)F0(PSW.5)标志位由用户使用的一个状态标志位。(4)RS1、RS0(PSW.4、PSW.3):4组工作寄存器区选择控制位1和位0。工作寄存器区的选择18~1FH3区1110~17H2区1008~0FH1区0100~07H0区00R0~R7地址寄存器组RS1RS0(5)OV(PSW.2)溢出标志位指示运算是否产生溢出。各种算术运算指令对该位的影响情况较复杂,将在第3章介绍。(6)PSW.1位:保留位,未用(7)P(PSW.0)奇偶标志位P=1,A中“1”的个数为奇数P=0,A中“1”的个数为偶数2.3.

7、2控制器1.程序计数器PC(ProgramCounter)存放下一条要执行的指令在程序存储器中的地址。基本工作方式:(1)程序计数器自动加1(2)执行有条件或无条件转移指令时,程序计数器将被置入新的数值,从而使程序的流向发生变化。(3)执行子程序调用或中断调用时完成下列操作:①PC的当前值保护②将子程序入口地址或中断向量的地址送入PC。2.指令寄存器IR、指令译码器及控制逻辑电路2.4MCS-51

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