单片机原理 第2章 MCS-51单片机体系结构ppt课件.ppt

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1、第2章MCS-51单片机体系结构2.1MCS-51单片机的内部结构2.2MCS-51单片机的外部引脚及功能2.3MCS-51单片机的中央处理器2.4MCS-51单片机存储器的结构2.5MCS-51单片机的时钟与时序2.6MCS-51单片机的复位2.7MCS-51单片机的低功耗节电模式2.1MCS-51单片机的内部结构MCS-51系列单片机的基本结构是通用CPU加上外围芯片的结构模式，在功能单元的控制上，却采用了特殊功能寄存器SFR的集中控制方法，8051系列单片机的内部结构如图2-1所示。2.1MCS-51单片机的内部结构由图2-1可知，其内部结构由8个部件组成：（1）中央处理

2、器（CPU）。（2）片内程序存储器（ROM）。（3）片内数据存储器（RAM）。（4）并行输入、输出接口（I/O口，分为P0、P1、P2、P3）。（5）串行接口（UART）。（6）定时/计数器（T0/T1）。（7）中断系统。（8）特殊功能寄存器SFR。2.2MCS-51单片机的外部引脚及功能目前，8051系列单片机多采用40脚双列直插封装（DIP）方式，如图2-2所示，引脚按其功能可分为以下3类：（1）电源及时钟引脚——VCC、VSS、XTAL1、XTAL2；（2）控制引脚——、ALE/、/VPP、RESET/VPD；（3）I/O引脚——P0、P1、P2、P3为4个8位I/O口的

3、外部引脚。2.2.1电源及时钟引脚电源引脚（1）VCC（40引脚）：正常操作接+5V电源。（2）VSS（20引脚）：接数字地。时钟引脚（1）XTAL1(19引脚)：片内振荡反相放大器和时钟发生器电路的输入端。使用片内振荡器时，该引脚连接外部石英晶体和微调电容。当采用外接时钟源时，该引脚接外部时钟振荡器的信号。（2）XTAL2（18引脚）：片内振荡器反相放大器的输出端。当使用片内振荡器，该引脚连接外部石英晶体和微调电容。当采用外接时钟源时，该引脚悬空。2.2.2控制引脚8051系列单片机一共有四个控制引脚，负责提供控制信号。RESET/VPD(9脚)9引脚为复位信号输入引脚/备用

4、电源输入引脚。RST为复位信号输入端，高电平有效。当晶体振荡器运行时，在此引脚上出现两个机器周期以上的高电平，将使单片机复位。(29脚)在单片机访问外部程序存储器时，29引脚输出的负脉冲作为读外部程序存储器的选通信号。当从外部程序存储器读取指令期间，每个机器周期内两次有效输出；当访问外部数据存储器时，这两次信号将不出现。2.2.2控制引脚ALE/(30脚)30引脚为地址锁存允许信号输出引脚/编程脉冲输入引脚。当CPU访问外部程序存储器或外部数据存储器时，ALE不断输出正脉冲地址锁存信号，一般与74LS373或74HC573等锁存器配合，将P0口输出的低8位地址锁存，从而实现P0

5、口低8位地址与数据的分离。/VPP(31脚)31引脚为外部程序存储器访问允许控制引脚/片内编程电压输入引脚。2.2.3并行I/O引脚P0口P0口，为漏极开路的双向I/O口。一共8位，有P0.0～P0.7共8条引脚。P0端口位结构图如图2-3（a）所示，包含输入缓冲器、锁存器、切换开关MUX、非门、与门、上拉场效应管T1、驱动场效应管T2。由该图可知，P0口具有双重工作方式，既可以作“普通I/O口”，又可作“地址/数据总线”使用。2.2.3并行I/O引脚P1口P1口，为准双向I/O口，具有内部上拉电阻。一共8位，有P1.0～P1.7共8条引脚。P1口位结构图如图2-3（b）所示，

6、包含一个输出锁存器、两个三态输入缓冲器和一个驱动场效应管及内部上拉电阻组成。P1口与P0口作为“普通I/O端口”使用时的原理相似，它相当于P0口省去了“与门”、“非门”、“MUX”，且上拉场效应管T1由内部上拉电阻代替，P1端口不再需要外接上拉电阻。2.2.3并行I/O引脚P2口P2口，为准双向I/O口，具有内部上拉电阻。一共8位，有P2.0～P2.7共8条引脚。当8051系列单片机扩展外部存储器及I/O接口芯片时，P2口作为地址总线（高8位），和P0输出的低8位地址一起构成16位地址，可以寻址64KB的地址空间。P2口位结构图如图2-3（c）所示，它比P1口多了一个转换控制部

7、分，当P2与P0配合作为“地址/数据总线”方式下的高8位数据线（A8~A15）时，CPU将写控制信号“1”使MUX切换到右边，在“地址/数据总线”方式下，无论P2口剩余多少地址线，均不能被用于普通I/O操作。2.2.3并行I/O引脚P3口P3口，为准双向I/O口，具有内部上拉电阻。一共8位，有P3.0～P3.7共8条引脚。P3口为具有双重功能的I/O端口，与P1相比，它增加了第二I/O功能，P3口位结构图如图2-3（d）所示。2.2.3并行I/O引脚P3口P3口P3.0～P3.7这8条引脚的