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《《MCS-51单片机原理与应用》第3章 MCS-51单片机硬件结构ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、本章导读本章从应用的角度介绍单片机的体系结构，要求了解单片机内部功能模块框图、CPU时序，熟悉时钟电路及复位电路，掌握单片机引脚及其外特性以及几个重要SFC的使用，对单片机的存储器分配要非常清晰。在其它相关章节学完后，再来重温本章内容，将会更好的理解和提高。第3章MCS-51单片机硬件结构8/27/20211MCS-51单片机原理与应用MCS-51是Intel公司1980年推出的8位高性能单片机系列，其典型芯片有8051、8031和8751，它们的外部引脚和指令系统完全兼容，差别只在于片内程序存储器的不同。8031无片内ROM，8051有4KB片内掩膜ROM，8751有4KB片内EPRO
2、M。本书将以8051为代表来讲述，实验时则选用新一代80C51中的FLASH版本AT89系列芯片。3.1.1单片机内部结构框图（1）一个8位CPU,由运算器、控制器组成。其中算逻单元ALU、累加器ACC、程序状态寄存器PSW等构成运算器；程序计数器PC、指令寄存器、振荡器及定时电路等构成控制器。时钟脉冲由片内振荡器和时3.1单片机的结构8/27/20212MCS-51单片机原理与应用3.1单片机的结构28/27/20213MCS-51单片机原理与应用钟产生电路OSC提供,石英晶体和微调电容要外接,见图2.2,频率范围为1.2MHz～12MHz。一个布尔处理器,以进位标志C为位累加器,用于
3、处理位操作。（2）程序存储器:4KB片内ROM;数据存储器:128B片内RAM;21个片内特殊功能寄存器SFR。可寻址外部程序存储器和数据存储器空间各为64KB。（3）4个8位并行I/O口P0～P3,作为输入/输出；1个全双工串行口UART,用于串行通信。（4）2个16位定时／计数器，可用作定时或计数。（5）5个中断源:2个外中断INT0和INTl,3个内中断,即2个定时／计数中断,一个串口中断。具有2个中断优先级嵌套结构。CPU与各部件间通过内部总线相连。3.1.1单片机内部结构框图38/27/20214MCS-51单片机原理与应用8051是40引脚双列直插型封装,引脚排列如图3.2所
4、示。受到引脚数目的限制,P3口等引脚具有第二功能。可将其分为3部分来说明。（1）主电源与时钟引脚VCC：电源端,+5V；VSS：接地端；XTAL1：外接晶振端,片内反相放大器输入端；XTAL2：外接晶振端,片内反相放大器输出端；3.1.2单片机引脚及其外特性18/27/20215MCS-51单片机原理与应用3.1.2单片机引脚及其外特性2（2）控制引脚RST/VPD:复位信号输入端，高电平有效。晶振工作时，RST引脚保持2个机器周期以上高电平将使单片机复位。第二功能VPD，备用电源的输入端。ALE/:地址锁存允许信号输出端。访问片外存储器时，ALE作为锁存低8位地址的控制信号。不访问片外
5、存储器时，ALE引脚周期性地以1/6振荡器频率向外输出正脉冲信号。:程序存储允许输出端,低电平有效。访问片外程序存储器时,此端口定时输出负脉冲作为读选通信号。/Vpp:外部程序存储器地址允许输入端/固化编程电压输入端。当引脚接高电平时，CPU只访问片内程8/27/20216MCS-51单片机原理与应用3.1.2单片机引脚及其外特性3序存储器,但当PC值超过0FFFH时,将自动转向访问片外程序存储器。当引脚接低电平时,CPU只访问片外程序存储器。无片内ROM的8031系统,需外扩EPROM,该引脚须接地。对8751片内EPROM编程时,VPP作为编程电压的输入端。（3）I/O引脚P0口:漏
6、极开路8位双向I/O口。负载驱动能力为每位8个LS型TTL。P1～P3口:带内部上拉电阻的8位准双向I/O口。负载驱动能力为每位4个LS型TTL。P3口每个引脚还具有第二功能,在图3.2中是用括号括起来的。8/27/20217MCS-51单片机原理与应用3.2单片机时钟电路及CPU时序13.2.1单片机时钟电路单片机是一个按照时钟节拍工作的复杂数字电路。图3.3（a）是采用内部时钟的电路。C1和C2:30pF±10pF,晶振频率:1.2～12MHz。常用为6MHz或12MHz。8/27/20218MCS-51单片机原理与应用3.2.2CPU时序1CPU在执行指令时,是将一条指令分解为一系
7、列特定的微操作,这些微操作所对应的脉冲信号在时间上的先后次序称为时序。1.描述时序的单位（1）振荡周期（又叫节拍，用P表示）为单片机提供定时信号的振荡源的周期。如外接晶振频率为,振荡周期就为其倒数,即1/。（2）状态周期（状态用S表示）振荡脉冲经过片内时钟电路二分频后就是单片机的时钟信号,该时钟信号的周期称为状态周期。这样，1个状态包含2个节拍,前半周期对应的节拍可表示为S1P1,后半周期对应的节拍可表示为S1P2。8/27/202
