单片机原理、接口及应用.ppt

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1、第1章MCS－51单片机结构单片机原理、接口及应用21★MCS-51单片机内部结构★存储器★特殊功能寄存器★时钟电路与复位电路★引脚功能内容提要1.1.1概述MCS-51系列单片机有多种型号的产品：普通型（51子系列）8051、8031、8751、89C51、89S51等。增强型（52子系列）8032、8052、8752、89C52、89S52等。它们的结构基本相同，其主要差别反映在存储器的配置上。8031片内没有程序存储器8051内部设有4KB的掩模ROM程序存储器8751是将8051片内的ROM换成EPR

2、OM89C51则换成4KB的闪速EEPROM89S51结构同89C51，4KB的闪速EEPROM可在线编程增强型的存储容量为普通型的一倍本课以8XX51代表这一系列的单片机。p2151系列单片机内部结构如图1-1所示。图1-1(图中“/”两边分别为基本型和增强型)P3P1P2可编程串行I/O口P0外部中断基准频率源控制128/256B数据存储器4KB/8KB程序存储器2/3个16位定时/计数器振荡器及定时电路CPU64KB总线扩展控制可编程并行I/O口内部中断计数脉冲串行输出串行输入1.1.2CPUCPU是单

3、片机的核心部件。它由运算器和控制器等部件组成。1.运算器运算器的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PSW。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

4、指令寄存器中存放指令代码。CPU执行指令时，由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。1.2存储器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

5、见下图所示：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。H00000FFFH图1-2MCS-51单片机的存储器逻辑结构FFFFH0000H0FFFH外部RAM外部ROM内部OM(EA=1)H00008031外部

6、OM(EA=0）80511000HFFFFH特殊功能寄存器内部数据存储器内部数据RAM7FH80H00HFFH外部数据存储器(增强型)程序存储器地址重叠1.2.1程序储存器程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6

7、4KB内、外程序储存器的地址是统一编排的。8031单片机无内部程序存储器，地址从0000H～FFFFH都是外部程序存储空间。应始终接地，对于内部有ROM的单片机（51、52系列），引脚接高电平，使程序从内部ROM开始执行。当PC值超出内部ROM的容量时，会自动转向外部程序存储器空间。外部程序存储器地址空间为1000H～FFFFH。访问程序存储器使用MOVC指令。EAEA程序存储器中的几个特殊地址的使用：地址用途0000H复位操作后的程序入口0003H外部中断0服务程序入口000BH定时器0中断服务程序入口00

8、13H外部中断1服务程序入口001BH定时器1中断服务程序入口0023H串行口中断服务程序入口由于两入口地址之间的存储空间有限，因此在编程时，通常在这些入口地址开始的两三个地址单元中，放入一条转移类指令，已使相应的程序转到指定的程序存储器区域中执行。1.2.2外部数据存储器用于存放随机读写的数据。外部I/O口地址影像区。MCS-51单片机的外部数据存储器和外部I/O口实行统一编址，并使用相同的作选通