第二章 MCS51单片机的硬件结构与工作原理ppt课件.ppt

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1、第二章MCS-51单片机的硬件结构 与工作原理2.1MCS-51单片机的片内结构2.2MCS-51的封装与引脚2.3MCS-51单片机的CPU2.4MCS-51存储器的结构2.5复位电路2.6时钟电路2.7MCS-51单片机最小系统2.1MCS-51单片机的片内结构MCS-51单片机的组成部件:微处理器(CPU)、数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM/EPROM)、I/O并行口(P0口、P1口、P2口、P3口)、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存(SFR)MCS-51单片机片内结构图结构特点:单一总线连接,CPU加外围芯片的传统

2、结构模式,采用SFR对各功能部件进行集中控制。各功能部件说明:1.数据存储器(RAM):片内有128个字节(单元),片外最多可外扩至64K字节。2.程序存储器(ROM/EPROM/EEPROM):8031无此部件;8051为4KROM;8751为4KEPROM。片外最多可外扩至64K字节。3.中断系统:具有5个中断源,2级中断优先权。4.定时器/计数器:2个16位的定时器/计数器,具有四种工作方式。精确定时、对外部事件计数的需要、MCS-51CPU中的位处理器,是一个完整的1位微计算机,它有自己的CPU、位寄存器、I/O口和指令集。这个1位机在

3、开关决策、逻辑电路仿真、工业控制方面很有效;而8位机在数据采集、运算处理有优势。二者相辅相成,是单片机技术上的1个突破。返回2.2MCS-51单片机的封装与引脚制造工艺为CHMOS的80C51/80C31除采用DIP封装外,还采用方形封装方式,为44只引脚。制造工艺为HMOS的MCS-51的单片机都采用40只引脚的双列直插封装(DIP)方式,目前大多数为此类封装方式。2.2.1MCS-51单片机的封装形式3.I/O口引脚:P0、P1、P2、P3为4个8位I/O口的外部引脚.40只引脚按其功能来分,可分为三部分:1.电源及时钟引脚:Vcc、Vss

4、;XTAL1、XTAL22.控制引脚PSEN、ALE、EA、RESET(即RST).2.2.1电源及时钟引脚电源引脚:Vcc(40脚):+5V电源;Vss(20脚):接地。(2)时钟引脚:时钟引脚外接晶体与片内的反相放大器构成了一个振荡器,它提供单片机的时钟控制信号。时钟引脚也可外接晶体振荡器。XTAL2(18脚):接外部晶体的另一端,在单片机内部,接至内部反相放大器的输出端。当采用外接晶体振荡器时,该引脚接收振荡器的信号。XTAL1(19脚):接外部晶体的一个引脚。在单片机内部,它是一个反相放大器的输入端。这个放大器构成片内振荡器。当采用外接

5、晶体振荡器时,此引脚应接地。内部时钟方式机器周期、指令周期与指令时序P1P2S1P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6P1P2S1ALE时钟一个机器周期=12时钟周期P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6P1P2S1机器周期、指令周期与指令时序P1P2S1P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6P1P2S1ALE时钟一个机器周期=12时钟周期P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6P1P2S1指令周期:定义:执行一条指令所需时间。指执行令所需时间:1~4机器周期

6、。fosc=6MHz,fcy=fosc/12,Tcy=2us;fosc=12MHz,fcy=fosc/12,Tcy=1us2.2.2控制引脚RST/VPD(9脚)RST:单片刚接上电源时,其内部各寄存器处于随机状态,在此脚输入24个时钟周期宽度以上的高电平将使单片机复位。单片机正常工作时,此脚应为≤0.5V低电平。VPD:备用电源输入端。当Vcc下降到低于规定的值,而VPD在其规定的电压范围内(5±0.5V)时,VPD就向内部RAM提供备用电源以保持内部RAM的数据。ALE引脚输出为地址锁存允许信号,当单片机上电工作后,ALE引脚不断输出正脉冲

7、信号.当访问片外存储器时,ALE(地址锁存允许信号)输出脉冲的负跳沿用于16位地址的低8位锁存信号。不访问片外存储器,ALE端以时钟振荡器频率的1/6固定输出正脉冲。在访问外部数据存储器时(执行MOVX指令),ALE会丢失一个ALE脉冲。2)ALE/PROG(30引脚)PROG为本引脚的第二功能,对于EPROM型单片机(8751),在EPROM编程期间,此引脚用来输入编程脉冲。思考:ALE能用做时钟源或做定时吗,为什么?3)PSEN(29引脚)此脚的输出信号是单片机访问外部ROM的读选通信号,在访问外部ROM取指令(或常数)期间,每个机器周期P

8、SEN两次有效.在访问外部RAM时(即执行MOVX类指令),这两次有效的PSEN不出现。PSEN可驱动8个LSTTL负载。EA:内外程序存储器选择控制

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