单片机结构及原理ppt课件.ppt

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1、第2章MCS-51单片机的硬件结构MCS-51单片机的微处理器2.2MCS-51存储器2.3其它电路2.4MCS-51单片机的硬件结构2.12.1MCS-51单片机的硬件结构单片机是把计算机的运算器、控制器、少量存储器、最基本的输入输出电路、串行口电路、中断和定时电路等都集成在一块芯片上的微型计算机。从微机的主要基本组成部分来了解单片机的系统结构。MCS-51单片机的典型芯片是803l、8051、8751。8051内部有4KBROM8751内部有4KBEPROM8031内部无ROM除此之外，三者的内部结构及引脚完全相同。MCS-51系列单片机的其他品种都是在基本类型上发展起来的，内部结

2、构基本相同。以8051为例，说明本系列单片机的内部组成及引脚。2.1.1MCS-51单片机硬件结构图(见P22图3－1）MCS-51单片机芯片的内部结构如图2-1所示，它主要由以下几部分组成。图2-18051内部结构框图中央处理器(CPU)中央处理器CPU是单片机的核心部件，由运算器、控制器组成，此外在CPU的运算器中还有一个专门进行位数据操作的位处理器。内部存储器存储器是用来存放程序和数据的部件，在单片机中程序存储器和数据存储器是分开寻址的。（1）内部程序存储器。由ROM和程序地址寄存器组成,称内部ROM。8051型单片机共有4KB的ROM，主要用于存放程序、原始数据和表格内容。（2

3、）内部数据存储器。由RAM和数据地址寄存器组成。8051型单片机共有256个字节的RAM单元，其中高128单元地址被特殊功能寄存器占用，能提供给用户使用的只是低128单元，称内部RAM，主要用于存放可随机存取的数据以及运算结果。定时器/计数器8051型单片机共有2个16位长度的定时器/计数器，用于实现定时或计数功能，并可用定时计数结果对单片机以及系统进行控制。并行I／O口8051型单片机共有4个8位的并行I／O口（P0、P1、P2、P3），以实现数据的并行输入与输出。串行口8051型单片机有一个全双工的串行口，以实现单片机与其它数据设备之间的串行数据传递。该串行口的功能较强，既可作为全

4、双工异步通讯收发器使用，也可作为同步移位器使用。中断控制系统8051型单片机共设有五个中断源，其中外部中断2个、定时/计数中断2个、串行中断1个，二级优先级，可实现二级中断嵌套。时钟电路8051型单片机芯片内有时钟电路，但石英晶体和微调电容需要外接。时钟电路为单片机产生时钟脉冲序列，作为单片机工作的时间基准，典型的晶体振荡频率为12MHz。以上各个主要功能部件基本上构成了8051型单片机，作为计算机应该具有的基本部件它都包括，实质上单片机系统就是一个简单的微机系统。2.1.2MCS-51单片机的引脚信号8051型系列单片机采用40个引脚双列直插式封装（DIP）方式。其中许多引脚具有第二

5、功能，但各种不同的单片机芯片又略有不同。其引脚如图2-2所示管脚分为以下四类：电源类管脚2个时钟类管脚2个并行I/O类管脚32个控制类管脚4个图2-28051单片机芯片引脚图电源类引脚VCC(40脚)：芯片工作电源的输入端，+5V。VSS(20脚)：电源的接地端。时钟振荡引脚XTALl（19脚)和XTAL2(18脚)的内部是一个振荡电路。为了产生时钟信号，对8051的内部工作进行控制，在8051内部设置了一个反相放大器，XTALl为放大器的反相输入端，XTAL2为放大器的同相输入端。当使用芯片内部时钟时，在这两个引脚上外接石英晶体和微调电容；当使用外部时钟时，用于接外部时钟脉冲信号。P

6、443-15控制信号引脚RST/VPD(9脚)：RST为复位信号输入端。当振荡器工作时，RST端保持两个机器周期以上的高电平时，可使8051复位。参考P463-18ALE/PROG(30脚)：ALE为地址锁存允许输出信号。在访问外部存储器时，8051通过P0口输出片外存储器的低8位地址，ALE用于将片外存储器的低8位地址锁存到外部地址锁存器中。在不访问外部存储器时，ALE以时钟振荡频率的1/6的固定频率输出，因而它又可用作外部时钟信号以及外部定时信号。PSEN（29脚)：外部程序存储器ROM的读选通信号输出端。当访问外部ROM时，定时产生负脉冲，用于选通片外程序存储器信号，即每个机器周

7、期(12个时钟周期)内有效两次。在访问外部RAM或片内ROM时，不会产生有效的信号，可驱动8个LSTTL输入端。EA/VPP(31脚)：为访问内/外部程序存储器控制信号。当高电平时，对ROM的读操作先从内部4KB开始，当地址范围超出4KB时自动切换到外部进行；当为低电平时，对ROM的读操作限定在外部程序存储器。当向内含EPROM的8751型单片机固化程序时，通过该引脚的第二功能VPP外接12～25V的编程电压。并行I/O口8051型单片机有32