第2章单片机芯片的硬件结构ppt课件.ppt

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1、第二章单片机芯片的硬件结构·MCS-51单片机逻辑结构及信号引脚·MCS-51单片机内部存储器·MCS-51单片机并行输入/输出口电路·MCS-51单片机时钟电路与时序·MCS-51单片机工作方式西北农林科技大学水利与建筑工程学院西北农林科技大学水利与建筑工程学院一、MCS-51结构框图同计算机一样，单片机（冯诺曼结构）由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五个基本部分组成，但单片机比计算机设计的更精巧，以克服芯片尺寸有限所带来的许多制约。图2-1MCS-51单片机组成框图西北农林科技大学水利与建筑工程学院三、MCS-51单片机硬件结构时钟电路CPUROMRAMT0T1中断

2、系统串行接口并行接口P0P1P2P3TXDRXDINT0INT1定时计数器结构框图中央处理器CPU：8位，运算和控制功能内部RAM：共256个RAM单元，用户使用前128个单元，用于存放可读写数据，后128个单元被专用寄存器占用。内部ROM：4KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据和表格。定时/计数器：两个16位的定时/计数器，实现定时或计数功能。并行I/O口：4个8位的I/O口P0、P1、P2、P3。串行口：一个全双工串行口。中断控制系统：5个中断源（外部中断2个，定时/计数中断2个，串行中断1个）时钟电路：可产生时钟脉冲序列，允许晶振频率6MHZ和12MHZ西北农林科技大学水

3、利与建筑工程学院不同型号MCS-51单片机CPU处理能力和指令系统完全兼容，只是存储器和I/O接口的配置有所不同。封装结构：三、MCS-51单片机硬件结构DIPQFP44QuadflatpackLCCLeadedchipcarrier西北农林科技大学水利与建筑工程学院西北农林科技大学水利与建筑工程学院2.1.2、MCS-51内部逻辑结构：1、CPU功能：运算和控制操作。包括：运算器和控制器两部分内容。CPU运算器：实现算术和逻辑运算加、减、乘、除、增量、减量、十进制调整、比较、与或、异或逻辑，左右移动、半字节交换等功能。ALU（算术逻辑单元）ACC（累加器）B（寄存器）PSW（状

4、态寄存器）暂存寄存器（2个）控制器：单片机指挥控制部件，保证单片机各部分自动而协调的工作。PC（程序计数器）PC加1寄存器指令寄存器指令译码器定时与控制电路控制器控制电路执行指令流程：程序存储器→指令寄存器→指令译码器→定时控制逻辑电路→产生信号→控制外围各个部件西北农林科技大学水利与建筑工程学院MCS－51单片机芯片内部逻辑结构——CPU运算器部分ALU算式逻辑单元ACC累加器B寄存器PSW状态寄存器暂存寄存器暂存寄存器西北农林科技大学水利与建筑工程学院MCS－51单片机芯片内部逻辑结构——CPU控制器部分PC程序计数器PC+1程序计数器指令寄存器指令译码器定时与控制器指令寄存

5、器译码地址译码程序计数器地址寄存器累加器A运算器①②存储器内部数据总线外部地址总线AB数据缓冲器外部数据总线DB寄存器区外部控制总线CB内部控制信号时钟及清零单片机的工作过程取指过程例:MOVA,#09H74H09H;把09H送到累加器A中执行过程PC=0000H0001H0000H0002H0111010000001001(PC)(PC)0001H0002H0000H外部控制总线CB取指过程(PC)执行过程西北农林科技大学水利与建筑工程学院西北农林科技大学水利与建筑工程学院2、存储器存储器数据存储器程序存储器内部外部·RAM（80C51有256个单元，但用户只使用低128位单元

6、寄存器）·RAM地址寄存器内部外部ROM（80C51有4K×8）ROM地址寄存器西北农林科技大学水利与建筑工程学院3.定时器/计数器80C51有两个16位定时/计数器，用于实现单片机的控制。4.并行I/O口MCS-51有4个8位I/O口（P0、P1、P2、P3）数据并行口。5.串行I/O口MCS-51有一个全双工串行口，可做全双工异步通信收发器，也可作为同步移位器。6.中断控制系统80C51有5个中断源，分为高级和低级（外中断2个、定时/计数中断2个、串行中断1个）7.时钟电路有内部时钟电路，但其中的石英晶体和微调电路需外接，频率为12MHZ。8.位处理器（布尔处理器）·因单片机

7、用于控制，所以要有位处理功能，位处理器是单片机重要内容。·位处理器以状态寄存器（PSW）中进位标志位C为累加位，可进行置位、复位、取反、等于“0”转移、等于“1”转移且清“0”或逻辑运算。9、总线连接上面所述部分的为总线。总线分为：地址、数据、控制总线。西北农林科技大学水利与建筑工程学院以上部分在单片机中反映为引脚西北农林科技大学水利与建筑工程学院2.1.3MCS-51信号引脚1）信号引脚介绍P0.0~P0.7P1.0~P1.7P2.0~P2.7P3.0~P3.78位双向口线·/