单片机的硬件结构及工作原理课件.ppt

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1、第二章MCS-51单片机的硬件结构及工作原理2.1单片机的内部结构2.2单片机的封装及引脚功能说明2.3单片机的微处理器2.4单片机的复位2.5单片机的存储系统2.6MCS-51单片机并行I/O端口结构及其功能9/1/20211第二章MCS-51单片机的硬件结构及工作原理2.7单片机外部总线扩展2.8单片机定时器/计数器的结构及功能2.9串行通信2.10中断系统9/1/202122.1单片机的内部结构8051单片机结构框图8位16位可寻址外部RAM和ROM4个8位并行I/O口可编程全双工串行口9/1/20

2、213单片机内部结构框图运算器控制器内部RAM内部ROM9/1/20214单片机的基本组成(1)运算器用于实现算术和逻辑运算,包括:ALU(算术和逻辑单元)ACC(累加器)PSW(程序状态字)寄存器B暂存器1暂存器21.CPUCPU由运算器和控制器组成。9/1/20215(2)控制器用于控制单片机程序运行和协调各部件正常工作的“指挥中心”,包括:PC(程序计数器)PC+1计数器指令寄存器指令译码器时序及控制电路9/1/202162.内部数据存储器内部128字节的RAM(针对MCS-51单片机);内部256

3、字节的RAM(针对MCS-52单片机);3.内部程序存储器用于存放程序和程序中的常量数据。早期版本的MCS-51无内部程序存储器;扩展型MCS-51片内包含容量不等(1K~64K)的程序存储器;内部程序存储器种类包括ROM、EPROM、Flash等。高电压写入紫外线擦除低电压写入电擦除9/1/202174.并行I/O端口MCS-51单片机有四个8位并行I/O端口P0~P3;这些端口既可按字节操作也可按位操作;P0口可复用为数据总线和低8位地址总线;P2口可作为地址总线的高8位;P3口为多功能口,可作为串行

4、口、中断输入及计数器的外部输入/输出。5.定时器/计数器51单片机内部有2个16位定时器/计数器T0和T1;52单片机内部增加了一个16位定时器/计数器T2;6.串行通信接口51单片机内部有1个全双工的UART(通用串行收发器),可设置为多种工作模式;9/1/202187.中断控制系统51单片机内部有5个中断源;这些中断源可分为2个中断优先级;8.时钟电路51单片机内部振荡电路配合外部晶振或外部输入的时钟信号,可产生时钟脉冲序列,控制CPU内部逻辑电路运行。除了8位CPU外,MCS-51内部还具备一个很强

5、的位处理器,它实际上是一个完整的1位字长的计算机;该位处理器包含完整的1位CPU,位RAM、位寻址寄存器、I/O端口控制和指令集;从严格的意义上说,51是由8位CPU和1位CPU构成的双CPU单片机。9.位处理器9/1/202192.2单片机的封装及引脚功能说明2.2.1单片机的封装单片机主要有DIP、PLCC和TQFP三种封装形式各种封装的具体尺寸、引脚间距等详细信息可参阅芯片的数据手册(Datasheet)。9/1/2021102.2.2单片机的引脚功能说明9/1/202111所有引脚号均以DIP40

6、封装为例。1.电源引脚VCC(40脚)和GND(20脚)VCC:供电,目前有多种供电电压以及一些宽电压范围的单片机(2.7~6V)。最常用的供电电压为+5VGND:地特别注意:单片机的供电和电源去耦情况对系统能否正常工作至关重要!系统供电必须稳定,不能有过大的纹波及干扰信号串入。解决方法:在单片机的VCC和GND之间尽量靠近VCC引脚的地方并入2个电容:大电容起续流作用,防止电路电流的变化引起电源电压的较大波动;小电容起滤波作用,滤除串入电路的高频信号。9/1/2021122.外接晶振引脚XTAL1和XT

7、AL2XTAL1(第19脚):单片机内部晶体振荡电路的反相器的输入端;XTAL2(第18脚):单片机内部晶体振荡电路的反相器的输出端;9/1/2021133.控制信号引脚(1)RST/VPD第9脚,输入信号。RST为复位信号输入端。单片机正常工作时RST引脚应保持低电平。在RST引脚上输入两个机器周期(24个时钟周期)以上的高电平时,单片机将进入并保持复位状态,直到RST信号重回低电平。VPD为内部RAM的备用电源输入端。如果主电源VCC发生断电或电压降到一定值时,可通过VPD为单片机内部RAM提供电源,

8、以保证片内RAM中的信息不丢失。(2)ALE/PROG第30脚,输出信号;ALE为地址锁存允许信号。在访问外部存储器时,ALE用来锁存P0端口输出的低8位地址信号。在不访问外部存储器时,ALE也以时钟振荡频率的1/6的固定速率输出,可作为时钟输出;可驱动8个LSTTL负载。PROG是对8751内部EPROM编程时的编程脉冲输入端。9/1/202114(3)PSEN第29脚,输出信号。外部程序存储器(ROM)的读选通信号。当访问

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