单片机的硬件结构与原理课件.ppt

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1、★MCS-51单片机的结构与工作原理★中央处理单元与时序★存储器配置★并行I/O端口★复位及复位电路第二章MCS-51单片机的硬件结构与原理控制引脚I/O口引脚逻辑图时钟引脚电源引脚第二功能1、电源引脚Vcc和Vss★Vcc（40脚）：电源端，接＋5V电源★Vss（20脚）：接地端2、外接晶体引脚XTAL1，XTAL2★XTAL1（19脚）：片内反向放大器输入端★XTAL2（18脚）：片内反向放大器输出端采用内部时钟时，2个引脚各接外部晶体和微调电容的一端；采用外部时钟时，XTAL2脚输入外部时钟脉冲，

2、XTAL1脚接地。各个引脚的功能说明如下：3、控制信号引脚★RST/VPD（9脚）：RST复位信号；VPD备用电源输入端。★ALE/PROG（addresslatchenable/programming，30脚）ALE是地址锁存允许信号；PROG是编程脉冲输入端。ALE信号说明：1.当CPU访问外部存储器时，ALE端作为锁存低8位地址的控制信号，下降沿有效。2.当CPU不访问外部存储器时，ALE端以1/6的振荡频率固定输出正脉冲。★EA/VPP（enableaddress/voltagepulseofp

3、rogramming，31脚）：EA外部程序存储器选择端；VPP编程电源输入端。EA信号说明：1.当EA为低电平时，CPU只访问外部ROM；2.当EA为高电平时，CPU首先访问内部ROM并自动延至外部ROM。★PSEN（programstoreenable，29脚)：外部程序存储器选通信号说明：在访问片外程序存储器时，此引脚定时输出负脉冲作为读片外存储器的选通信号，低电平有效。★P0.0～P0.7：P0口，8位双向I/O端口。当CPU访问片外存储器时，P0口分时提供复用的低8位地址线和8位双向数据线。★

4、P1.0～P1.7：P1口，内部带上拉电阻的8位准双向I/O端口。★P2.0～P2.7：P2口，内部带上拉电阻的8位准双向I/O端口。当CPU访问片外存储器时，输出高8位地址。★P3.0～P3.7：P3口，内部带上拉电阻的8位准双向I/O端口。P3口作一般I/O端口使用外，每个引脚都有专门的第二功能。4、I/O端口引脚引脚连接图1引脚连接图2一、运算器和控制器1、运算器（1）算数逻辑单元ALU：完成基本的算术运算、逻辑运算；（2）累加器A（ACC）：专门用来存放操作数和运算结果；（3）暂存寄存器：暂存数

5、据和状态，便于传送和运算；（4）B寄存器：用于乘法和除法的8位寄存器；第二节中央处理单元与时序位序PSW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0标志CYACF0RS1RS0OV-P①CY（C）：进位标志位★存放算术运算的进位或借位标志★在位操作中，作位累加器使用；②AC：辅助进位位加减运算中，低4位向高4位有进位或借位时，AC=1③F0：用户标志位（5）程序状态字（ProgramStatusWordPSW）：存放指令执行后的状态信息：RS1RS0选中的工作寄存器组R0～

6、R7地址000组00-07H011组08-0FH102组10-17H113组18-1FH⑤OV：溢出标志位运算结果超出了累加器A所能表示的带符号数的范围（-128~+127），OV=1④RS1、RS0：工作寄存器选择位CPU选择哪一组工作寄存器为当前工作寄存器，确定R0~R7的物理地址。（6）布尔处理器：也称为位处理器，以PSW中的CY为累加器，可执行各种位操作，也可以将CY与其他可寻址位之间进行逻辑与、逻辑或操作，结果存放于CY。⑥P：奇偶标志位累加器A中1的个数的奇偶性，奇：P=1；偶：P=0位序P

7、SW.7PSW.6PSW.5PSW.4PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0标志CYACF0RS1RS0OV-P（1）程序计数器PC：是一个16位专用寄存器，用来存放将要执行的下一条指令的地址；（2）指令寄存器IR和指令译码器ID：存放代码及译码；（3）定时控制电路：产生CPU的操作时序。2、控制器单片机的时钟信号是提供片内各种操作的时间基准二、时钟电路►内部时钟电路：石英晶体或陶瓷振荡器（晶振）：1.2～12MHz微调电容C01、C02起稳定振荡频率、快速起振的作用。电容值一般为5～30PF。因片内

8、有高增益运算放大器，外接晶振后，就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。►外部时钟电路把外部振荡信号引入XTAL2端，XTAL1端接地。这种方式适宜用于使单片机的时钟与外部信号保持一致。由于XTAL2端的逻辑电平与TTL电平不兼容，故在此引脚外接一个上拉电阻。1、时钟周期又称振荡周期，是一个振荡脉冲的周期，也是时序中最小的时间单位。2、机器周期完成一个最基本操作的时间，通常由若干个时钟周期构成，在MCS-51单片机中，每个机器周期都包含12个