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1、系统总线（System Bus） 总线（Bus）:就是将多个装置或部件连接起来并传送信息 的公共通道。总线实际上是一组传输信号的线路。 系统总线:一般分为三种类型，即地址总线、数据总线和控 制总线，有时也称为三大总线。 （1）地址总线(Address Bus简称AB) 传输CPU发出的地址信息，选择需要访问的存贮单元 和IO接口电路。 地址总线是单向的，只能由CPU向外传送地址信息。 （2）数据总线(Data Bus简称DB) 用来在微处理器和存贮器以及输入输出（I/O ）接口之间传送数据，如从存贮器中取数据到 CPU，把运算结果从CPU送到外部输出设备等。 数据总线是双向的，即数据可从CPU
2、传出，也可 以从外部送入CPU。 （3）控制总线(Control Bus简称CB) 可以是CPU的控制信号或状态信号送往外界， 也可以是外部设备的请求信号或联络信号输入到 CPU。对于每一条具体的控制线，信号的传送方向 则是固定的，个别信号线还兼有双向功能。 系统总线是传送信息的通道，非常繁忙。其使用特点如下： 在某一时刻，只能由一个总线主控设备控制总线，其它 总线主控设备必须放弃总线的控制权。 在连接系统总线的各个设备中，同时只能有一个发送者 向总线发送信号，但可以从总线上同时获取信号。 存储器（Memory） 存储器就是存放程序和数据的部件。有了存储器，计算 机才能进行程序的运行和数据的处
3、理。 微机上的存储器分为“主存”和“辅存”两类，当前它 们主要由半导体存储器和磁盘、光盘存储器等分别构成。 比较： （1）半导体存储器造价高、速度快、但容量小，主要用 来存放当前正在运行的程序和正在待处理的数据；磁盘、光 盘造价低、容量大、信息可长期保存，但速度慢，主要用来 存放暂不运行的程序和暂不处理的数据。 （2）半导体存储器被安排在机内的电路板上，CPU可以 通过总线直接存取，因而也称“内存”； 磁盘、光盘被安装 在主机箱内或主机箱外，CPU通过I/O接口进行存取，所以也 称“外存”。 半导体存储器分为“只读存储器”ROM （Read Only Memory）和“随机存取存储器”RAM（
4、Random Access Memory）。 ROM只允许只读操作，即在正常工作时只能读取 其中的信息；RAM可进行读写操作，除读出外也可写 入，所以又称为“读写存储器”。 一般的RAM在断电后原存放信息将会丢失，而ROM 中的信息可在断电后长期保存。 I/O设备和I/O接口 I/O设备:是指微机上配备的输入输出设备，也称外部 设备或外围设备（简称外设），其功能是为微机提供具体 的输入输出手段。 微机配置的常见I/O设备： 键盘、显示器、鼠标器、打印机、绘图仪、扫描仪磁盘驱动 器等。 I/O接口：匹配外设与CPU的工作速度、完成信号变换、 数据缓冲和CPU联络等工作。 在微机系统中，较复杂的I
5、/O接口电路一般都被做在电路插板 上，这种电路插板又被称为“卡”（Card），只要将它们插入总 线插槽(I/O通道)就等于将它们连到了系统总线。 单片机的硬件结构 单片机的内部结构 单片机存储器组织 片外总线和复位 单片机的基本I/O端口 单片机的内部结构 单片机的基本组成 震荡器和 时序OSC 程序存储器 4KB ROM 数据存储器 128B RAM 2x16位 定时/计数器 64KB总线 扩展控制器 I/O接口全双工串行口 8051 CPU 外部时钟源外部事件计数 外中断 内中断 控制 并行口串行通信 单片机基本特征 8 位的 CPU， 片内有振荡器和时钟电路 片内有 128/256字节
6、RAM 片内有 0K/4K/8K字节 程序存储器ROM 可寻址片外 64K字节 数据存储器RAM 可寻址片外 64K字节 程序存储器ROM 片内 21个 特殊功能寄存器（SFR） 4个8位 的并行I/O口（P0-P3） 1个 全双工串行口（SIO/UART） 2个16位 定时器/计数器（TIMER/COUNTER） 可处理 5个中断源，两级中断优先级 内置1个布尔处理器和1个布尔累加器 单片机CPU结构 CPU是单片机的核心，是计算机的控制和指挥中 心，80C51内部CPU是一个字长为8位二进制的中 央处理单元，即它对数据的处理是按字节为单 位进行的。80C51内部CPU是由运算器（ALU）、
7、 布尔处理器和控制器（定时控制部件等）两部 分电路组成。 （1）运算器（ALU） ALU可以对4位、8位、16位数据进行算术运算和逻辑运 算，并能完成数据传送、移位、判断和程序转移等操作 。 （2）控制器 控制器是用来控制计算机工作的部件。 它包括程序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码 器ID、堆栈指示器SP、数据指针DPTR、时钟发生 器和定时控制逻辑等。 80C51的时钟与时序 单片机的工作工程是：取指令、译码、执行指 令，一步步地完成各种指令规定的功能。 各指令的操作顺序在时间上有严格的次序，这 种操作的时间顺序称为时序。 单片机的时钟信号用来为单片机芯片内部各种 操作提供时间基准。
8、80C51单片机指令的取指和执行的时序 80C51存储器组织 数据存储器RAM（Random Access Memory） 程序存储器ROM（Read Only Memory） 闪速存储器Flash Memory EPROMErasable Programmable ROM EEPROM/E2PROMElectrical Erasable Programmable ROM 按字节寻址：每个字节(8个位)占一个地址 按位寻址：有的存储器每一个位就有一个地址 8051存储器空间配置如图所示 （1）程序存储器地址空间 8031内部没有片内ROM存储器，8051/8751有4KB片内 ROM/EPRO
9、M存储器，地址范围为0000HFFFFH。 无论8031还是8051/8751，都可外接外部ROM。但片内外 之和不能超过64KB。 EA接+5V高电平，则机器使用片内4KB ROM； 若EA接地，则机器自动使用片外ROM。 （2）数据存储器地址空间 80C51的RAM存储器有片内和片外之分： 片内RAM 128字节（00H7FH） 片外RAM共有64K字节（0000HFFFFH） 80C51 RAM的实际存储容量是超过64KB的， 片内、外的0000H00FFH是重叠的。 80C51单片机的片外总线与复位 I/O引脚（48=32条） 8051共有四个并行端口，每个端口有8条引脚线，用于传 送
10、数据、地址。 P0.0P0.7:8位数据口和输出低8位地址复用口 (复用时是双向口；不复用时也是准双向口) P1.0P1.7: 通用I/O口（准双向口） P2.0P2.7: 输出高8位地址 （用于寻址时是输出口；不寻址时是准双向口） P3.0P3.7: 具有特定的第二功能（准双向口） 注意：在不外扩ROM/RAM时，P0P3均可作通用I/O口使 用，而且都是准双向I/O口！ 80C51双列直插式封装和引脚分配 80C51单片机40脚 Vcc, GND 2 XTAL1, XTAL2 2 RST/Vp 1 EA/Vpp 1 ALE/PROG 1 PSEN 1 P0.0P0.7 8 P1.0 P1.
11、7 8 P2.0 P2.7 8 P3.0P3.7 8 返回 控制引脚（4条） ALE/PROG: 地址锁存允许控制端。 EA/Vpp: 寻址外部ROM控制端。低有效片内有ROM时 应当接高电平。 PSEN：选通外部ROM的读(OE)控制端。 低电平有效 RESET: 复位端 正脉冲有效（宽度8 mS） 时钟引脚（2条） XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端 电源引脚（2条） Vcc, VSS: 电源端 80C51单片机的引脚（电源、晶振端 ） VCC, VSS: 正电源端与接地端（+5V/3.3V/2.7V)不同 的单片机可以允许不同的工作电压，不同 的单片机表现出的功耗也不同
12、。 XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入/输出端 80C51单片机的时序 CPU总是按照一定的时钟节拍与时序工作： 振荡周期/时钟周期： Tc=晶振频率fosc（或外加频率）的倒数 状态周期：Ts=2个时钟周期(Tc)（很少用到此概念） 机器周期：Tm=6个状态周期(Ts)=12个振荡周期(Tc) 指令周期: Ti:执行一条指令所需的机器周期(Tm)数 牢牢记住：1个振荡周期 = 晶振频率fosc的倒数； 1个机器周期 = 12个振荡周期； 1个指令周期 = 1、2、4个机器周期 80C51单片机的周期示例 以AT89S52为例： 12MHz 的晶振 振荡周期/时钟周期：1/12MHz
13、=1/12uS=0.0833uS 状态周期：1/6uS=1.167uS 机器周期：1uS 指令周期: 14uS 80C51单片机的引脚（复位端） VCC；VSS : 电源端 （+5V；地线) XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端 RST/VPD: 复位端（高电平有效，宽度两个机器周期） 80C51的复位 复位是使单片机的CPU或系统中的其它部件处于某一 确定的初始状态，并从这一状态开始工作。 当在8051的RST引脚输入高电平并保持2个机器周 期，单片机就执行复位操作。 80C51单片机的引脚（EA端） VCC VSS : 电源端 （+5V；地线) XTAL1 XTAL2: 片
14、内振荡电路输入、输出端 RST/VPD: 复位端（高电平有效，宽度两个机器周期 ） EA/Vpp: 寻址外部ROM控制端/编程电源输入端。片内 无ROM时必须接地;片内有ROM时应当接高电平;对片内 ROM编程时编程正电源加到此端。 80C51单片机的引脚（ALE端） VCC VSS : 电源端 （+5V；地线) XTAL1 XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端 RST/VPD: 复位端（高电平有效，宽度两个机器周期 ） EA/Vpp: 寻址外部ROM控制端/编程电源输入端。 ALE/PROG: 地址锁存允许/编程脉冲输入端。 P0口寻址外部低8位地址时接外部锁存器 G端； ALE端平时会输
15、出周期正脉冲：f fosc/6 ； 对片内ROM编程时编程脉冲由此端加入。 总线 一般情况下，微机的CPU的外部都有单独的地址总线、数 据总线和控制总线。而单片机由于引脚数量的限制，数据 线和地址线是复用的，并与I/O口线兼用。 8051的40条 引脚，除电 源、晶振接 入和通用 I/O端口外 ，其余引脚 都是为系统 扩展而设置 的。 地 址 锁存器 地址线 数据线 控制线 P2 P0 PSEN ALE RD WR 8051 片外总线配置图 地址总线 P2口提供高8位地址A8 - A15，P0口经地址锁存器提供低8位 地址A7 -A0 。共16位地址，外部寻址空间为64K。 数据总线 P0口提供数据总线D7 -D0 。P0口是分时复用线，它 既输送低8位地址信息（经地址锁存器锁存），又要 传送数据信息。 控制总线 主要由ALE、PSEN、WR、RD组成，其中WR、RD是P3口的第二功 能。 4 80C51单片机I/O端口 I/O端口又称为I/O接口，也叫I/O通道或通路 。I/O端口是80C5
