第二章 MCS51单片机的硬件结构与工作原理ppt课件.ppt

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1、第二章MCS-51单片机的硬件结构与工作原理2.1MCS-51单片机的片内结构2.2MCS-51的封装与引脚2.3MCS-51单片机的CPU2.4MCS-51存储器的结构2.5复位电路2.6时钟电路2.7MCS-51单片机最小系统2.1MCS-51单片机的片内结构MCS-51单片机的组成部件：微处理器（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EPROM）、I/O并行口（P0口、P1口、P2口、P3口）、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存（SFR）MCS-51单片机片内结构图结构特点：单一总线连接，CPU加外围芯片的传统

2、结构模式，采用SFR对各功能部件进行集中控制。各功能部件说明：1.数据存储器（RAM）：片内有128个字节（单元），片外最多可外扩至64K字节。2.程序存储器（ROM/EPROM/EEPROM）：8031无此部件；8051为4KROM；8751为4KEPROM。片外最多可外扩至64K字节。3.中断系统：具有5个中断源，2级中断优先权。4.定时器/计数器：2个16位的定时器/计数器，具有四种工作方式。精确定时、对外部事件计数的需要、MCS-51CPU中的位处理器，是一个完整的1位微计算机，它有自己的CPU、位寄存器、I/O口和指令集。这个1位机在

3、开关决策、逻辑电路仿真、工业控制方面很有效；而8位机在数据采集、运算处理有优势。二者相辅相成，是单片机技术上的1个突破。返回2.2MCS-51单片机的封装与引脚制造工艺为CHMOS的80C51/80C31除采用DIP封装外，还采用方形封装方式，为44只引脚。制造工艺为HMOS的MCS-51的单片机都采用40只引脚的双列直插封装(DIP）方式，目前大多数为此类封装方式。2.2.1MCS-51单片机的封装形式3.I/O口引脚：P0、P1、P2、P3为4个8位I/O口的外部引脚.40只引脚按其功能来分，可分为三部分：1.电源及时钟引脚：Vcc、Vss

4、；XTAL1、XTAL22.控制引脚PSEN、ALE、EA、RESET（即RST).2.2.1电源及时钟引脚电源引脚:Vcc（40脚）：＋5V电源；Vss（20脚）：接地。(2)时钟引脚:时钟引脚外接晶体与片内的反相放大器构成了一个振荡器，它提供单片机的时钟控制信号。时钟引脚也可外接晶体振荡器。XTAL2（18脚）：接外部晶体的另一端，在单片机内部，接至内部反相放大器的输出端。当采用外接晶体振荡器时，该引脚接收振荡器的信号。XTAL1（19脚）：接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端。这个放大器构成片内振荡器。当采用外接

5、晶体振荡器时，此引脚应接地。内部时钟方式机器周期、指令周期与指令时序P1P2S1P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6P1P2S1ALE时钟一个机器周期=12时钟周期P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6P1P2S1机器周期、指令周期与指令时序P1P2S1P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6P1P2S1ALE时钟一个机器周期=12时钟周期P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6P1P2S1指令周期：定义：执行一条指令所需时间。指执行令所需时间：1~4机器周期

6、。fosc=6MHz，fcy=fosc/12，Tcy=2us；fosc=12MHz，fcy=fosc/12，Tcy=1us2.2.2控制引脚RST/VPD（9脚）RST:单片刚接上电源时，其内部各寄存器处于随机状态，在此脚输入24个时钟周期宽度以上的高电平将使单片机复位。单片机正常工作时，此脚应为≤0.5V低电平。VPD:备用电源输入端。当Vcc下降到低于规定的值，而VPD在其规定的电压范围内（5±0.5V）时，VPD就向内部RAM提供备用电源以保持内部RAM的数据。ALE引脚输出为地址锁存允许信号,当单片机上电工作后,ALE引脚不断输出正脉冲

7、信号.当访问片外存储器时，ALE(地址锁存允许信号)输出脉冲的负跳沿用于16位地址的低8位锁存信号。不访问片外存储器，ALE端以时钟振荡器频率的1/6固定输出正脉冲。在访问外部数据存储器时（执行MOVX指令），ALE会丢失一个ALE脉冲。2)ALE/PROG（30引脚）PROG为本引脚的第二功能,对于EPROM型单片机（8751），在EPROM编程期间，此引脚用来输入编程脉冲。思考：ALE能用做时钟源或做定时吗，为什么？3)PSEN(29引脚）此脚的输出信号是单片机访问外部ROM的读选通信号，在访问外部ROM取指令（或常数）期间，每个机器周期P

8、SEN两次有效.在访问外部RAM时（即执行MOVX类指令），这两次有效的PSEN不出现。PSEN可驱动8个LSTTL负载。EA:内外程序存储器选择控制