《单片机应用技术第二章单片机基本结构单片机内部结构引脚存储器...》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机应用技术第二章单片机基本结构单片机内部结构引脚存储器...（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、单片机内部结构,引 脚,MCS-51单片机40脚 Vcc, GND 2 XTAL1, XTAL2 2 RESET 1 EA/Vpp 1 ALE/PROG 1 PSEN 1,P0.0P0.7 8 P1.0P1.7 8 P2.0P2.7 8 P3.0P3.7 8,引 脚,电源端,Vcc, GND: 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。,引 脚,晶振端,Vcc,GND: 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。 XTAL1, XTAL2: 片内振
2、荡电路输入/输出端,引 脚,晶振端,Vcc, GND:正电源端与接地端(+5V/3.3V/2.7V) XTAL1, XTAL2:片内振荡电路输入/输出端,1545pF x2,112MHz（MCS-51） 024MHz（Atmel-89C）,XTAL1,XTAL2,XTAL2,XTAL1,外部时钟,通常外接一个晶振两个电容,也可以由 XTAL1端接入外部时钟，此时应将 XTAL2接地：,引 脚,晶振端,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)（不常见） 机器周期：Tm=6个状态周期(Ts)=12
3、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,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,引 脚,复位端,Vcc, GND: 电源端 （+5V/3.3V/2.7V） XTAL1, XTAL2: 片内振荡电路输入、输出端 RESET: 复位端（正脉冲有效,宽度8 ms）,引 脚,复位端,复位后单片机进入到初始状态:, PC值归零(0000H); 各个SFR被赋予初始值：P0 P3=0FFH, Acc=0, B=0, TH0=0， TL0=0, TH1=0, TL0=0, SP=7, PSW=0 退出处于节电工作方式的停顿状态、退出一切程
4、序进程、退出程序的死循环，从头开始。,引 脚,复位端,PC与SFR复位后的状态,引 脚,复位端,上电复位与手动复位,+5V,10uF,10K,Vcc,RST,GND,上电复位,10uF,10K,Vcc,RST,GND,手动&上电复位,1K,+5V,引 脚,EA端,EA/Vpp: 寻址外部ROM控制端/编程电源输入端。低电平有效，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。,引 脚,ALE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端平时会输出周期正脉冲：f fosc/6 ；对片内RO
5、M编程时编程脉冲由此端加入。,引 脚,PSEN端,寻址外部程序存储器时选通外部EPROM的读控制端（OE）低电平有效。,单片机,锁存器74LS373,P0.0- P0.7,ALE,PSEN,P2.0-P2.4,8D,8Q,OE,A8-A12,A0-A7,D0-D7,G,EA,OE,CE,EPROM,存储器组织,计算机的两种不同结构冯诺依曼型：,中央处理器（CPU）,输入/输出部件,存储器,逻辑部件 （ALU）,控制部件,存储器组织,计算机的两种不同结构哈佛型：,中央处理器（CPU）,输入/输出部件,程序存储器,逻辑部件 （ALU）,控制部件,数据存储器,存储器组织,为了理解存储器我们先来看一个
6、仓库：,货架上带编号的格子,仓库,货架,存储器组织,单片机的存储器几个有关的概念：,计算机中的存储器就是一个用来存放数据（包括用户数据和程序）的仓库，仓库中有很多用来存放货物（数据）的货架，货架上面的格子(存储器中的存储单元)，在这个仓库中存放数据可以一个字节一个字节的放、也可以一个位一个位的放，为了存取货物（数据）方便，每个格子都有一个编号，这个编号被称为地址，即存储单元地址，地址用一个8位或16位的二进制数来表示。,存储器组织,单片机的存储器几个有关的概念：,随机存储器RAM（Random Access Memory） 只读存储器ROM（Read Only Memory） 闪速存储器Fla
7、sh Memory EPROM（UV）Erazible Programmable ROM EEPROM/E2PROMElectrical Erasable Programmable ROM 静态存储器 SRAMStatic RAM（动态存储器 DRAMDynamic RAM） 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,存储器组织,MCS51单片机存储器配置,片内RAM 128字节（00H 7FH）；片内RAM前32个单元是工作寄存器区(00H 1FH)片内RAM有128个可按位寻址的位，占16个单元。 位地址编号为：00H 7FH，分布在20H 2FH
8、单元 片内21个特殊功能寄存器(SFR)中：地址号能被8整除的 SFR中的各位也可按位寻址 可寻址片外RAM 64K字节 （0000H FFFFH） 可寻址片外ROM 64K字节 （0000H FFFFH） 片内 Flash ROM 4K字节 （000H FFFH）,存储器组织,存储器配置(片内RAM)：,片内RAM 128字节(00H 7FH),00H,20H,2FH,7FH,1FH,30H,80H,FFH,52子系列才有 的RAM区,普通RAM区,位寻址区,工作寄存器区,SFR分布在80HFFH 其中92个位可位寻址,80H,FFH,所有的RAM区(包括位寻址区、工作寄存器区）都可以用于存
9、放数据，故也称为数据缓存寄存器,89C51 128字节,存储器组织,存储器配置(片内RAM)：,片内RAM前32个单元是工作寄存器区 (00H 1FH),00H,20H,2FH,7FH,1FH,30H,80H,FFH,52子系列才有 的RAM区,普通RAM区,位寻址区,工作寄存器区,存储器组织,存储器配置(片内RAM),片内RAM中有128位可按位寻址 它们的地址为: 00H 7FH 分布在字节地址 为20H 2FH 的单元内,00H,20H,2FH,7FH,1FH,30H,80H,FFH,52子系列才有 的RAM区,普通RAM区,位寻址区,工作寄存器区,存储器组织,存储器配置(片内RAM)：
10、,片外RAM 64K字节(0000H FFFFH)； 片外ROM 64K字节(0000H FFFFH)； 片内Flash ROM 4K字节(0000H 0FFFH)；,FFFFH,0000H,片外RAM,64K字节,FFFFH,0000H,片外ROM,64K字节,0FFFH,0000H,片内 Flash ROM,4K字节,89C51,7FH,00H,片内RAM,128字节,FFH,80H,存储器组织,MCS-51单片机的堆栈：,什么是堆栈？,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(LIFO/FILO)的原则,这个RAM区叫堆栈。,堆栈的作用是什么
11、？,1）子程序调用和中断服务时CPU自动将当前 PC值压栈保存,返回时自动将PC值弹栈。 2）保护现场/恢复现场 3）数据传输,存储器组织,MCS-51单片机的堆栈：,堆栈区通过特殊功能寄存器SP(堆栈指针)进行管理。 堆栈区可以安排在 RAM区任意位置,但为了防止数据区的冲突,所以一般不安排在工作寄存器区和可按位寻址的RAM区,通常放在RAM区的靠后的位置。,存储器组织,MCS-51单片机的堆栈：,00H,20H,2FH,7FH,1FH,30H,80H,FFH,52子系列才有 的RAM区,普通RAM区,位寻址区,工作寄存器区,已经存入堆栈 的数据,数据进栈,复位后 SP=07H,数据进栈时：
12、首先SP+1指向08H单元, 第一个放进堆栈的数据将放进08H单元, 然后依此类推, SP始终指着栈顶实栈顶,存储器组织,MCS-51单片机的堆栈：,00H,20H,2FH,7FH,1FH,30H,80H,FFH,52子系列才有 的RAM区,普通RAM区,位寻址区,工作寄存器区,数据出栈,从堆栈取出数据时：取出的数据是最近放进去的一个数据,也就是当前栈顶的数据。然后SP再自动减1,仍指着栈顶,存储器组织,MCS-51单片机的堆栈：,00H,20H,2FH,7FH,1FH,30H,80H,FFH,52子系列才有 的RAM区,普通RAM区,位寻址区,工作寄存器区,数据出栈,从堆栈取出数据时：取出的
13、数据是最近放进去的一个数据,也就是当前栈顶的数据。然后SP再自动减1,仍指着栈顶,SP-1指向新的栈顶，也就是下一个要出栈的数据,存储器组织,MCS-51单片机的特殊功能寄存器(SFR)：,特殊功能寄存器SFR（专用寄存器） 是一类专门用于控制、选择、管理、存放单片机内部各部分的工作方式、条件、状态、结果的寄存器。,不同的SFR管理不同的硬件模块，负责不同的功能，各司其职。 换而言之：要让单片机实现预定的功能，必须有相应的硬件和编写相应的软件，而编写软件中最重要的一项工作就是对SFR进行设置。,存储器组织,特殊功能寄存器(P0 P3、SP、A、B)：,89C51有21个SFR(89C52有26
14、个) 其中P0、P1、P2、P3等四个8位I/O口分别由名为P0、P1、P2、P3四个SFR代表。,堆栈指针寄存器 SP(Stack Pointer): 总是指向栈顶，压栈时先 SP+1 然后数据进栈；弹栈时数据先出栈 然后SP-1。,累加器 ACC:用于数据传送中存放中间数据、数学逻辑运算中存放运算数据等功能的重要SFR。,副累加器 B:经常与 ACC 配合在一起使用的特殊功能寄存器(乘法、除法中存放另一个运算数据)，此外，它也经常当作普通寄存器使用。,存储器组织,程序状态字存储器(PSW)：,程序状态字存储器 PSW: 用于存放在程序执行过程中产生的一些特殊状态(进位、溢出、借位等)。,CY,AC,F0,RS0,OV,P,RS1,PSW.7,PSW.0,PSW.6,PSW.5,CY(PSW.7)进位/借位标志位。若ACC在运算过程中发生了进位或借位，则CY=1；否则=0。同时它也是布尔处理器的位累加器，可用于布尔操作。,AC(PSW.6)半进位/借位标志位。若ACC在运算过程中，D3位向D4位发生了进位或借位，则AC=1,否则=0。机器在执行“DA A”指令时自动要判断这一位，我们可以暂时不关心它。,
