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1、Our greatest weakness lies in giving up The most certain way to succeed is always to try just one more time 第2章 MCS 51系列单片机的结构和原理 u预备知识 学习本章需要数字电路 模拟电路 和计算机基础等课程知识 u主要内容 本章主要讲述MCS 51单片机芯片的组成 内部各功能模块的逻辑框图 电路结构和 工作原理 u教学要求 本章让学生了解单片机芯片内部功能模 块的组成 重点掌握CPU RAM ROM 特殊功能寄存器 I O接口 时钟电路和 复位电路的结构与原理 Our great
2、est weakness lies in giving up The most certain way to succeed is always to try just one more time 第2章 MCS 51系列单片机的结构和原理 v2 1 MCS 51单片机的内部组成及信号引脚 v2 2 MCS 51的存储器 v2 3 并行输入 输出端口结构 v2 4 时钟电路与CPU时序 v2 5 复位电路 v 本章小结 Our greatest weakness lies in giving up The most certain way to succeed is always to try
3、 just one more time 2 1 MCS 51单片机的组成及信号引脚 v8031芯片实照 Our greatest weakness lies in giving up The most certain way to succeed is always to try just one more time 2 1 MCS 51单片机的组成及信号引脚 MCS 51单片机外形是一个 40脚的双列直插式集成块 Our greatest weakness lies in giving up The most certain way to succeed is always to try j
4、ust one more time 8031 无ROM 51子系列 8051 掩模ROM RAM128B 4KBROM 8751 EPROM RAM128B 8KBROM 8032 无ROM 52子系列 8052 掩模ROM RAM256B 2KBROM 8752 EPROM RAM256B 2KBROM 指令系统 51 52子系列相同部分 引脚 MCS 51单片机 6个中断源 3个定时器 5个中断源 2个定时器 Our greatest weakness lies in giving up The most certain way to succeed is always to try ju
5、st one more time MCS51单片机的内部总体结构图 Our greatest weakness lies in giving up The most certain way to succeed is always to try just one more time 总体结构图主要包含下列的硬件资源 8位CPU 片内振荡器 4KB 8KB字节程序存储器ROM 128B 256B字节数据存储器RAM 2 3个16位定时器 计数器 32个可编程的I O线 四个8位并行I O端口 一个可编程全双工串行口 5 6个中断源 两个中断优先级 可寻址64KB外部数据存储器空间及控制电路 可寻
6、址64KB外部程序存储器空间及控制电路 有位寻址功能 适于布尔处理机的位处理机 Our greatest weakness lies in giving up The most certain way to succeed is always to try just one more time 为了更方便的说明其工作原理将总体结构图 分成6个部分来分别介绍 1 CPU 2 存储器 3 并行I O端口 4 中断系统 5 定时器 计数器 6 串行通信口 本章介绍 后续章节重点介绍 Our greatest weakness lies in giving up The most certain wa
7、y to succeed is always to try just one more time 2 1 1 中央处理器 CPU 中央处理器 CPU 是整个单片机的核心部件 运算器 控制器 位处理器 布尔处理器 中央处理器 CPU CPU的功能 负责控制 指挥和调度整个单元系 统协调的工作 完成运算和控制输 入 输出功能等操作 Our greatest weakness lies in giving up The most certain way to succeed is always to try just one more time 1 运算器 1 运算器的组成 算数逻辑单元ALU 累加
8、器A 寄存器B 暂存器 TEMP 程序状态寄存器PSW 2 功能 是进行算术运算和逻辑运算 也可以对单 字节 半字节 4位 等数据进行操作 Our greatest weakness lies in giving up The most certain way to succeed is always to try just one more time 2 控制器 控制器是控制单片机的神经中枢 程序计数器PC 指令寄存器IR 指令译码ID 数据指针DPTR 堆栈指针SP RAM地址寄存器 时钟发生器 定时控制逻辑 控制器 Our greatest weakness lies in giving
9、 up The most certain way to succeed is always to try just one more time 3 位处理器 布尔处理机 uMCS 51CPU内有一个一位处理机子系统 u是一个完整的位单片机 只是每次处理的数据只是一位 u有自己累加器CY 数据存储器 可位寻址空间 逻辑与 逻辑或 逻辑非 异或等 逻辑电路的仿真 开关量的控制 设置状态标志位等 u能完成各种逻辑运算 u用途 Our greatest weakness lies in giving up The most certain way to succeed is always to try
10、 just one more time 2 1 2 MCS 51引脚及功能 MCS 51 单片机引脚图 8031 8051 8751 P3口 P0口 P1口 P2口 VCC RST VPD EA VPP ALE PROG PSEN XTAL1 XTAL2 Vss MCS 51 单片机逻辑符号 封装结构 PLL 44脚 双列直插式DIP 40脚 功能说明分三部分叙述 I O端口 控制引脚 电源与晶振引脚 Our greatest weakness lies in giving up The most certain way to succeed is always to try just one
11、 more time 电源与时钟电路引脚 vVcc 40脚 主电源正端 接 5V vVss 20脚 主电源负端 接地 vXTAL1 19脚 它是片内高增益反向放大器的输 入端 接外部石英晶体和电容的一端 若使用外部输 入时钟 该脚必须接地 vXTAL2 18脚 它是片内高增益反向放大器的输出 端 接外部石英晶体和电容的另一端 若使用外部输 入时钟 该脚作为外部输入时钟的输入端 Our greatest weakness lies in giving up The most certain way to succeed is always to try just one more time 控制
12、引脚 控制引脚 ALE 30脚 PSEN 29脚 Vpp 31脚 RST VPD 9脚 ALE地址锁存使能信号输出端 存取 片外存储器时 用于锁存低8位地址 PROG是对于EPROM型单片机 在 EPROM编程期间 此引脚用于输入编 程脉冲 程序存储器输出使能输出端 它是外部程 序存储器的读选通信号 低电平有效 片内程序存储器屏蔽控制端 1 低电平有效 复位输入信号端 高电平有效 备用电源VPD功能 Our greatest weakness lies in giving up The most certain way to succeed is always to try just one
13、more time I O端口 接口电路 I O接口 四个并行口 P0口 8根输入 输出I O接口线 P1口 8根输入 输出I O接口线 P2口 8根输入 输出I O接口线 P3口 8根输入 输出I O接口线 共有32根I O接口线 每一根线都可以设定 为输入或输出 单片机 输出的控制信号 输出 采集外部的输入信号 输入 都是通过这32根 I O线进行传输的 Our greatest weakness lies in giving up The most certain way to succeed is always to try just one more time I O端口 四个并行输
14、入 输出端口P0口 P1口 P2口及P3口 它们 看似一样 在使用上是不一样的 也是有区别的 1 P0口 P0 0 P0 7 39脚 32脚 作为普通I O使用 访问片外存储器 扩展RAM或ROM 它是一种漏极开路的8位准双向I O 每 一位可驱动8个LSTTL负载 若驱动普通 负载 它只有1 6mA灌电流驱动能力 拉负载能力为零 需要输出高电平时 要接上拉电阻 当P0口作为普通输入接 口时 应先向口锁存器写 1 它是标准的双向I O接口 时分复 用作为低8位地址线和8位双向数据 总线使用 两种工作方式 Our greatest weakness lies in giving up The m
15、ost certain way to succeed is always to try just one more time 2 P2口 P2 0 P2 7 21脚 28脚 作为普通I O使用 它是自带上拉电阻的8位准双 向I O接口 每一位可驱动4个 LSTTL负载 当P2口作为输 入接口时 应先向口锁存器写 1 两种工作方式 访问片外存储器时 扩展RAM或ROM vP2口作为高8位地址 线使用 Our greatest weakness lies in giving up The most certain way to succeed is always to try just one m
16、ore time P1口仅用作I O使用 它也是自带上拉电阻的8 位准双向I O接口 每一位可驱动4个LSTTL负载 当P1口作为输入接口时 应先向口锁存器写 1 3 P1口 P1 0 P1 7 1脚 8脚 4 P3口 P3 0 P3 7 10脚 17脚 除了和P1口的功能一样外 P3口的每一引脚还具有第二功能 Our greatest weakness lies in giving up The most certain way to succeed is always to try just one more time P3口引脚第二功能 Our greatest weakness lies in giving up The most certain way to succeed is always to try just one more time 2 2 MCS 51的存储器 存储器 数据存储器RAM 程序存储器ROM 4KB 8KB 8051 52 通用存储器RAM 128B 256B 8051 52 特殊功能寄存器 21 26个 8051 52 存放运算 中间或临 时数据等
