MCS-51单片机的硬件结构.ppt

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1、单片机原理与应用主讲:郑宇第2章MCS-51单片机的硬件结构什么是单片机。单片机的历史及发展概况。主要生产厂家和机型单片机的发展趋势单片机的应用MCS-51系列单片机51系列单片机的硬件结构图1-1(图中“/”两边分别为基本型和增强型)可编程串行I/O口P3P1P2P0外部中断基准频率源扩展相关控制128/256B数据存储器可编程并行I/O口CPU4KB/8KB程序存储器2/3个16位定时/计数器振荡器及定时电路64KB总线扩展控制内部中断计数脉冲串行输出串行输入MCS-51的引脚各个引脚的功能说明如下：Vss:接地端。Vcc:电源端，接+5V。XTAL1，XTAL2:接外部晶体或外部时钟。R

2、ST/VPD：①复位信号输入。②接备用电源，当VCC掉电后，在低功耗条件下保持内部RAM中的数据。8XX51单片机有44引脚的方形封装形式和40个引脚的双列直插式封装形式，最常用的40个引脚封装，见图1-6.图1-6图1-6ALE/PROG：①ALE地址锁存允许。ALE输出脉冲的频率为振荡频率的1/6。②PROG对8751单片机片内EPROM编程时，编程脉冲由该引脚引入。PSEN：程序存储器允许。输出读外部程序存储器的选通信号。EA/VPP：①EA=0，单片机只访问外部程序存储器。EA=1，单片机访问内部程序存储器。②在8751单片机片内EPROM编程期间，此引脚引入21V编程电源VPP。图1

3、-6P0.0～P0.7：P0口，数据/低八位地址复用总线端口。P1.0～P1.7：P1口，静态通用端口。P2.0～P2.7：P2口，高八位地址总线端口。P3.0～P3.7：P3口，双功能静态端口。在增强型的52系列单片机中，P1.0、P1.1除为端口线外，还为定时/计数器2的外部引脚T2和T2EX。图1-7在51系列单片机的2051/1051型号中因无P0口和P2口总线引脚，因此只有20个引脚（见图1.7），由于不能进行外部扩展，因此无PSEN引脚，它们内部有一个模拟比较器，相比较的模拟信号由P1.0（AIN0）和P1.1（AIN1）输入，而模拟比较器的输出接P3.6，在内部已连接，因此外部无

4、P3.6引脚。CPU是单片机的核心部件。它由运算器和控制器等部件组成。1.运算器功能是进行算术运算：加、减、乘、除、加1、减1、比较、BCD码十进制调整等逻辑运算：与、或、异或、求反、循环等逻辑操作位操作：内部有布尔处理器，它以进位标志位C为位累加器，用来处理位操作。可对位置“1”、对位清零、位判断等。操作结果的状态信息送至状态寄存器PSW。MCS-51的微处理器2.程序计数器PC程序计数器PC是16位的寄存器，用来存放即将要执行的指令地址，可对64KB程序存储器直接寻址。执行指令时，PC内容的低8位经P0口输出，高8位经P2口输出。3.指令寄存器指令寄存器中存放指令代码。CPU执行指令时，由

5、程序存储器中读取的指令代码送入指令存储器，经指令译码器译码后由定时与控制电路发出相应的控制信号，完成指令功能。MCS-51的微处理器MCS-51的储存器结构与常见的微型计算机的配置方法不同,它将程序存储器和数据存储器分开,各有自己的寻址方式、控制信号和功能。程序存储器用来存放程序和始终要保留的常数。数据存储器存放程序运行中所需要的常数和变量。从物理空间看,MCS-51有四个存储器地址空间：片内数据存储器、片外数据存储器片内程序存储器、片外程序存储器MCS-51存储器物理结构见下图所示MCS-51的存储器结构外部数据存储器(RAM)外部程序存储器(ROM)内部程序存储器内部数据存储器8XX51从

6、逻辑上看,MCS-51有三个存储器空间：片内数据存储器、片外数据存储器片内、片外统一编址的程序存储器MCS－51的存储器逻辑结构如图1-2所示。MCS-51存储器物理结构(普通型)7FH00H80HFFH(增强型)注意:引脚EA的接法决定了程序储存器的0000～0FFFH4KB地址范围是在单片机片内还是片外。图1-2MCS-51单片机的存储器逻辑结构外部RAMFFFFH0000H内部数据存储器1000H外部ROMFFFFH外部数据存储器程序存储器0FFFH内ROM(EA=1)H00008051H00000FFFH8031外ROM(EA=0）地址重叠80HFFH特殊功能寄存器二者选一程序储存器程

7、序存储器用来存放编制好的始终保留的固定程序和表格常数。程序储存器以程序计数器PC作为地址指针，通过16位地址总线，可寻址的地址空间为64KB。在8051/8751/89C51片内，分别内置最低地址空间的4KBROM/EPROM程序储存器（内部程序储存器），而在8031片内，则无内部程序储存器，必须外部扩展EPROM。MCS-51单片机中64KB内、外程序储存器的地址是统一编排的。8031无内部程序