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1、单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构书名：单片机应用技术 ISBN：978-7-111-24235-2 作者：谢敏 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构 2.1 MCS-51单片机的结构和信号引脚 2.2 单片机的存储器 2.3 时钟电路与时序 2.4 复位电路单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构2.1 MCS-51单片机的结构和信号引脚 2.1.1 单片机内部结构框图单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MC
2、S-51单片机的硬件结构单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构 2.1.3 引脚及功能40个引脚，双列直插式封装 。 1.电源引脚（2个） 2.外接晶振引脚（2个） 3.输入/输出引脚（32个） 4.控制引脚（4个）P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST/VPD RXD/P3.0 TXD/P3.1 INT0/P3.2 INT1/P3.3T0/P3.4 T1/P3.5 WR/P3.6 RD/P3.7XTAL2XTAL1 GND1 23 45 6 7 89 10 11 12 1314 15 16 17 18
3、19 208031 8051 875140 3938 37 36 35 34 33 32 31 30 29 2827 26 2521222324VCCP0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5P0.6 P0.7EA/Vpp ALE/PROG PSEN P2.7P2.6 P2.5 P2.4 P2.3P2.2 P2.1 P2.0单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构表2-1 P3口的第二功能 引 脚名 称功 能 P3.0RXD串行数据接收（串行数据输入端） P3.1TXD串行数据发送（串行数据输出端）P3.2外部中断0申请（低电平有效）P3
4、.3外部中断1申请（低电平有效）P3.4T0定时器/计数器0计数输入 P3.5T1定时器/计数器1计数输入P3.6片外数据存储器写选通（低电平有效）P3.7片外数据存储器读选通（低电平有效）单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构控制引脚（共4个）： (1) RST/VPD(9脚)：RST即为RESET，VPD为备用电源。该引脚为单片机的上电复位或掉电保护端。 当VCC发生故障，降低到低电平规定值或掉电时，备用电源可通过VPD引脚为内部RAM供电，以保证RAM中的数据不丢失。
5、 (2) PSEN(29脚)：片外程序存储器读选通信号输出端，低电平有效。单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构 （3）ALE/PROG（30）：地址锁存控制信号。在访问片外程序存储器时，该引脚的输出信号ALE用于锁存P0口的低8位地址，以实现低位地址和数据的分时传送。此外由于ALE是以1/6的固定频率向外输出正脉冲信号，因此可作为外部时钟或外部定时脉冲使用。对于片内含有EPROM的芯片，在编程期间，该引脚用作编程脉冲的输入端。单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构 （4）EA /VPP（31）：访问程序存储器
6、控制信号 EA=0，单片机只访问片外程序存储器。 EA=1，单片机访问内部程序存储器后，访问片外程序存储器。对于8031，EA=0。 对于片内含有EPROM的芯片，在编程期间，此引脚用作编程电源的输入端。单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构v问题： 1. 片外ROM的读操作由哪个信号控制？ 2.片外RAM的读操作和写操作分别由哪两个信号控制？单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构 2.1.4 MCS-51单片机的并行口结构和功能 MCS-51单片机有4个8位双向并行I/O端口：P0、P1、P2、P3。每个I/
7、O端口既可作为字节的输入/输出，也可按位使用。单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构地址/数据控制图2-4 P0口的1位结构图VCCP0.X 锁存器读锁存器D读引脚写锁存器内部总线QQMUXT2P0.XT1CL10单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构VCCP1.X 锁存器读锁存器D读引脚写锁存器内部总线QQTP1.X内部上拉电阻CL图2-5 P1口的1位结构图单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构图2-6 P2口的1位结构图MUX地址控制内部总线D Q 锁存器CP Q
8、写入读引脚读锁存器P2.xVCC单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构图2-7 P3口的1位结构图VCCP3.X锁存器读锁存器第二输出功能D读引脚 写锁存器内部总线QQTP3.X内部上拉电阻第二输入功能CL单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构1.P0P3都是并行I/O口，可用于数据的输入和输出。但P0口、P2口通常用来构造系统的数据总线和地址总线，口电路中有一个多路开关MUX进行两种用途的转换。而P1、P3口没有构造数据和地址总线的功能，因此电路中没有MUX。2. P0口是真正的双向口，其余3个口是准双向口，
9、因为，P0口作为系统的数据总线使用时，为了保证正确的数据传送，需要解决芯片内外的隔离问题。为此要求P0口的输出是一个三态门。P0口输出三态门由2个FET组成，其它3个口用上拉电阻代替了一个FET，不是三态的。因此称作准双向口。3.P3口具有第二功能，口电路中增加了第二功能的控制逻辑。小结单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构 2.2 MCS-51单片机的存储器2.2.1 存储器的配置和分类存储器配置方式与其他常用的微机系统不同，属哈佛 结构(注意:什么是哈佛结构?)，它把程序存储器和数据存 储器分开，各有自己的寻址系统、控制信号和功能。程序 存储器用于
10、存放程序和表格常数；数据存储器用于存放程 序运行数据和结果。单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构物理上分为：4个空间，即片内ROM、片外ROM片内RAM、片外RAM逻辑上分为: 3个空间，即程序存储器（片内、外）统一编址数据存储器（片内） 数据存储器（片外）单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构 MCS-51单片机存储器结构单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构 2.2.2 程序存储器（ROM）功能：存放程序和原始数据容量：4KB地址范围：0000H0FFFH，其中0
11、000H002AH为特殊保留单元。对于8031：片内无ROM，只能从片外ROM编址单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构表2-2 ROM中部分单单元的特定用法单元地址特 定 用 法0000H0002H单片机复位后，PC=0000H，即程序从0000H开 始执行指令。 0003H000AH外部中断0服务程序入口地址。000BH0012H定时器/计数器0溢出中断服务程序入口地址。0013H001AH外部中断1服务程序入口地址。001BH0022H定时器/计数器1溢出中断服务程序入口地址。0023H002AH串行口中断服务程序入口地址。单片机应用技术单片机应
12、用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构2.2.3 数据存储器（RAM） 功能：存放可读写的数据 容量：256B（分为低128B和高128B） 地址范围：00HFFH1.内部RAM低128单元 地址范围：00H7FHu 功能划分（三部分）：工作寄存器区、位寻址 区、用户RAM区单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构内部RAM 低128单元内部RAM 高128单元工作寄存器区 （32个单元）（16个单元）（80个单元）单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构表2-3 工作寄存器区选择选择PSW工作
13、寄存器 R0R7RS1RS0000区（00H07H）011区（08H0FH）102区（10H17H）113区（18H1FH）位序PSW.7 PSW.6 PSW.5 PSW.4 PSW.3PSW.2PSW.1PSW.0位标志CYACF0RS1RS0OVPPSW各标志位的含义 R0R2 R1R3R4R5R6R707H02H 01H 00H06H04H05H03H08H1FH工作寄存器区3工作寄存器区2工作寄存器区1工作寄存器区00FH10H17H18H单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构表2-4 位地址区地址映像 字节地址位 地 址D7D6D5D4D3D
14、2D1D0 2FH7FH7EH7DH7CH7BH7AH79H78H 2EH77H76H75H74H73H72H72H70H 2DH6FH6EH6DH6CH6BH6AH69H68H 2CH67H66H65H64H63H62H61H60H 2BH5FH5EH5DH5CH5BH5AH59H58H 2AH57H56H55H54H53H52H51H50H 29H4FH4EH4DH4CH4BH4AH49H48H 28H47H46H45H44H43H42H41H40H 27H3FH3EH3DH3CH3BH3AH39H38H 26H37H36H35H34H33H32H31H30H 25H2FH2EH2DH2C
15、H2BH2AH29H28H 24H27H26H25H24H23H22H21H20H 23H1FH1EH1DH1CH1BH1AH19H18H 22H17H16H15H14H13H12H11H10H 21H0FH0EH0DH0CH0BH0AH09H08H 20H07H06H05H04H03H02H01H00H位寻 址区 16个 单元单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构堆栈：在片内RAM中，常常要指定一个专门的区域来存放 某些特别的数据,它遵循顺序存取和后进先出的原则,这 个RAM区叫堆栈。堆栈是一种数据结构，是只允许在其 一端进行数据插入和数据删除的线性表。功用：1.保护断点：保护从主程序转向子程序、中断时的断点，发生转移时自动完成。2.保护现场：对子程序、中断程序中要用到的、现场的某些寄存 器的内容进行保护，以保证返回时确恢复。软件指令方式实现。3.数据的临时存放。单片机应用技术单片机应用技术教学课件教学课件第2章 MCS-51单片机的硬件结构 2. 内部RAM高1
