《片机的基本结构》ppt课件

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1、第2章 51单片机的基本结构,80C51系列单片机的基本结构,2.1 80C51单片机基本组成与内部结构 2.2 80C51单片机的引脚功能 2.3 80C51单片机的存储器的配置 2.4 80C51单片机的并行输入/输出端口 2.5 80C51单片机的CPU时序,80C51系列单片机芯片型号及制造工艺,返回,80C51单片机内部基本组成,80C51单片机的各个模块的基本功能,CPU：运算器+控制器 内部程序存储器ROM ：4KB的存储容量； 内部数据存储器RAM：256B(128B的RAM+128B的SFR) 设4个寄存器区，每个区有R0R7八个工作寄存器； 4个8位并行输入/输出端口：P0

2、、P1、P2和P3； 定时/计数器：2个16位的定时/计数器； 串型口：全双工的端口（RXD：接收端，TXD发送端）； 中断系统：设有5个中断源；,堆栈：设在RAM单元中，区域可以浮动，堆栈指针SP确定堆栈的位置（复位时SP=07H）； 布尔处理机：配合布尔运算（位运算）指令进行逻辑运算； 指令系统：111条指令。按功能可分为5大类。 数据传送； 算术运算； 逻辑运算； 控制转移； 布尔操作;,CPU：运算器+控制器,1 运算器 功能：算术和逻辑运算 组成：ALU，ACC， TMP， B , PSW,CPU：运算器+控制器,2 控制器 （1）功能： 对指令译码； 通过定时和控制电路，发出内、外

3、部控制信号，协调各功能模块之间的工作。,CPU：运算器+控制器,（2）控制器组成： 程序计数器PC，指令寄存器，指令译码器，数据指针DPTR，堆栈指针SP、定时控制逻辑等 程序计数器PC: 存放下一条将要执行的指令代码所在ROM单元的地址，长度16位。 自动増量功能 指令译码器： 对指令译码 数据指针DPTR： 对片外RAM+I/O端口寻址的指针，长度为16位。 堆栈指针SP： 初始化时指示堆栈的起始地址；向上生长型堆栈-入栈后， SP增量,51单片机外型图（DIP封装） 51单片机的逻辑符号图,VCC RST XTAL1 P0口 XTAL2 /EA /PSEN ALE P1口 RXD TXD

4、 /INT0 /INT1 P2口 T0 T1 P3口 /WR /RD GND,87C51 EPROM型,AT89C51 ATMEL FLASH型,2.2 80C51单片机的引脚功能,1，电源引脚：Vcc(+5V- 40脚)和 Vss(GND 20脚); 2，外接晶体引脚：XTAL1（19脚）、XTAL2（18脚）,引脚图,引脚功能介绍,51内部有一个高增益反相放大器，与外接石英晶体（或陶瓷谐振器）一起构成稳定的自激震荡器（见A），单片机的工作频率取决于石英晶体的固有谐振频率。 如果使用外部震荡器信号,其外来的时钟脉冲信号加在XTAL1的引脚上（ CMOS型，见B）。,B 使用外部时钟时的电路连

5、接 （CMOC型51）,返回,A 使用单片机内部震荡电路连接,3，控制线（4条）： 功能、引脚方向、有效电平（及持续时间） RST / Vpd （第9脚）： RST 单片机复位输入端，高电平有效。 通过在该引脚上施加持续2个机器周期以上的高电平，使系统达到复位的目的。 为了使单片机系统可靠复位，需要外加复位电路（如图）。 复位状态下： SFR的内容全变为“0”， RAM内容不变。 并行端口输出“1”。,51 RST,Vcc,t,V,T,上电自动复位电路,R,C,RST端上电电压曲线,VCC 51 RST,Vcc,具有上电自动复位/按键手动复位功能复位电路,RST / Vpd （第9脚）： Vp

6、d 备用电压输入端。 当单片机的主电源因故障而下降到某一个临界值时，RST/VPD上的电源可自动与片内RAM连接以确保RAM内的信息不丢失。,ALE/PROG（第30脚）： 当单片机访问外部存储器时，输出地址锁存信号。用以锁存P0口送出的低八位地址（P0口的数据/地址分时复用） 不访问外部存储器时，以系统时钟 fosc/6 的频率周期性输出正脉冲。 对于EPROM型的单片机,此脚用于烧写程序（编程）时，输入编程脉冲。,/PSEN（29脚）： 外部程序程序存储器的读选通信号。 当单片机使用外部程序存储器ROM时，此脚在一个机器周期内产生两次负脉冲。 注意：访问内部ROM或外部RAM时，不产生此信

7、号。,/EA / Vpp （31脚）： /EA-访问外部程序存储器的控制信号，输入； 只使用外部的程序存储器（内部无ROM或内部有ROM不用） 将/EA=“0”电平，外部程序存储器编址从0000H单元开始。 只有内部的程序存储器 将/EA=“1”电平 既使用内部程序存储器（4K字节）又使用外部程序存储器： 将/EA=“1”电平 先使用单片机内部的程序存储器，地址为0000H-0FFFH；当程序计数器PC的值超过0FFFH（4K）时，单片机将自动转向外部程序存储器，外部程序存储器编址从1000H单元开始。 Vpp-对于EPROM型的单片机，此脚用于写程序时，加入21伏的编程电压。,4，并行输入/

8、输出端口引脚（P0-P3） P0.0 - P0.7 P0端口线(39-32脚)： 8位漏极开路型准双向并行I/O端口， 输出能力最强，可以驱动8个LS TTL门电路-吸收电流方式。 如果系统使用外接存储器，该口作为低八位地址/数据的复用总线。 此种情况下，P0口不再作I/O端口。 P2.0 P2.7 P2端口线(21 28脚)： 带有内部上拉电阻的8位准双向并行I/O端口； 负载能力为4个LS TTL门电路 当系统使用外接存储器时，该口作为高八位地址总线。 在这种情况下，P2口不再作I/O端口。,P1.0 - P1.7 P1端口线(1 8脚)： 带有内部上拉电阻的8位准双向并行I/O端口， 负

9、载能力为4个LS TTL门电路。 P3.0 P3.7 P3端口线 （10 17脚）： 带有内部上拉电阻的8位准双向并行I/O端口； 负载能力为4个LS TTL门电路。 具有第二功能。,P3口第二功能表,返回,/PSEN /WR /RD P2口 80C51 P0口 ALE,D7 Q7 D0 Q0 /CP,/WR /RD A15 A8 64K A7 RAM D0 A0 D7,/OE A15 A8 64K A7 ROM D0 A0 D7,A7 A0,A15 A8,D0 D7,80C51单片机片外并行扩展时的三总线提供,2.3 80C51单片机的存储器的配置,2.3.0 80C51单片机的存储器的配置

10、特点 2.3.1 程序存储器ROM(片内与片外) 2.3.2 内部数据存储器RAM 2.3.3 外部数据存储器RAM,2.3.0 80C51单片机的存储器的配置特点,物理分区 四个存储空间： 片内ROM、RAM 片外ROM、RAM 内部集成 -4K的程序存储器（ROM) -256B的数据存储器(RAM) 片外扩展 -64K的程序存储器 -64K的数据存储器,单片机系统的存储器结构图-物理结构 （四个部分）,51 单片机,片内 ROM 4K,片内 RAM 256B,片外 RAM 64K,片外 ROM 64K,000H,FFFH,0000H,FFFFH,0FFFH,1000H,逻辑分区（用户编程的

11、角度） 三个存储空间：片内RAM，片外RAM和ROM。 掌握80C51单片机的存储器逻辑分区： 片内RAM功能分区、 各逻辑空间的寻址方式、访问指令 是80C51单片机编程的关键。,单片机系统的存储器结构图-逻辑空间,2.3.1 程序存储器ROM(片内与片外),程序存储器功能： 存放编好的程序、常数表格。 寻址范围：0000H-FFFFH 寻址指针：PC， DPTR 程序存储器的访问： 1 程序指令的自主操作：PC 2 表格的查表操作： MOVC 指令:使用的指针DPTR 、PC,系统只使用片外的ROM： /EA=0 片外ROM编址从0000H开始 系统只使用片内的4K ROM来存储程序：/E

12、A=1 内部带有ROM的51芯片，如果要使用片内ROM，且在片外扩展部分ROM: /EA=1 先使用单片机内部的程序存储器: 地址为0000H-0FFFH； 程序计数器PC的值超过0FFFH（4K）:单片机将自动转向外部程序存储器，且从片外ROM的1000H单元开始执行程序。 注意：片外扩展ROM的编址应从1000H开始。,程序存储器六个特殊的单元,在程序存储器中，有六个单元具有特定功能。 编程者不能随便使用。 0000H单元：上电复位时，程序计数器PC所指向的单元 0003H单元： /INT0外部中断0的入口地址； 000BH单元：定时器T0溢出中断的入口地址； 0013H单元： /INT1

13、外部中断1的入口地址； 001BH单元：定时器T1溢出中断的入口地址； 0023H单元：串行口接收、发送中断的入口地址；,返回,程序框架格式,ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0023H LJMP SERV_S ORG 0100H MAIN: MOV SP, #60H SER_S: CLR EA CLR RI RETI,0100H,SER_INT0,SER_T0,SER_S,0000H,0003H,000BH,0013H,001BH,0023H,什么是中断入口地址？,符号地址,2.3.2 内部数据存储器RAM,数据存储器无论在物理上还是逻辑上都分为两个地址空间: 内部的数据存储空

14、间 外部的数据存储空间 访问内部数据存储器单元时: MOV 指令； 访问外部数据存储器单元时: MOVX 指令。,51单片机 片内 、片外 数据存储器示意图,特殊功能 寄存器 SFR,通用数据 存储器,80H 7FH,00H,FFH,片内数据存储器 片外数据存储器 256B 64KB,片外数据 存储器 64KB,0000H,FFFFH,注意： 1,访问片内RAM20H存储单元； MOV A,20H 2,访问片外RAM存储单元； MOV R0,#20h MOVX A,R0 3,尽管片内与片外的RAM单元 的00H-FFH地址相重叠但由 于指令的不同不会发生地址 混乱。,内部数据存储器RAM 分块

15、,内部数据存储器空间256B, 从功能上分为二个不同的块： 1 低128B的RAM块： 工作寄存器区、位寻址区、通用数据存储区 2 高128B的SFR (Special Function Register） 高128B的SFR区中仅仅使用了21个RAM单元（51系列），其它单元未定义不能使用。,SFR 高128B,低128B,0FFH,80H 7FH,00H,片内RAM,1 片内RAM低128B 功能分区图,位寻址区,3区,2区,1区,0区,通用区,08H 07H 00H,7FH,30H 2FH,20H 1FH,18H 17H,10H 0FH,四个工作寄存器区 每区包含八个工作寄存器：R0-R7,位寻址区 16个单元20H-