單片機原理及應用二章

1、單片機原理及應用（第二章）,第一節(jié) MCS-51單片機結構 第二節(jié) MCS-51的存儲器結構第三節(jié) 輸入/輸出端口結構,第一節(jié) MCS-51單片機結構,一、MCS-51單片機內部結構二、MCS-51引腳及功能,,89C51單片機結構框圖,89C51CPU,振蕩器和時序OSC,64KB 總線擴展控制器,數(shù)據(jù)存儲器256B RAM/SFR,2×16位定時器/計數(shù)器,,,,,,,,,,,可編程I/O,程序存儲器

2、4KBROM,,可編程全雙工串行口,,,,,,,,,,,,,外中斷,內中斷,控制,并行口,,,串行通信,外部時鐘源,外部事件計數(shù),,,,,P0驅動器,P2驅動器,P0鎖存器,P2鎖存器,RAM地址寄存器,128BRAM,4KBFlash ROM,B寄存器,暫存器1,暫存器2,ACC,SP,程序地址寄存器,緩沖器,PC增1,PC,DPTR,中斷、串行口和定時器,PSW,P1鎖存器,P1驅動器,P3鎖存器,P3驅動器,定時控制,指令寄存

3、器,指令譯碼器,OSC,,ALU,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,P0.0-P0.7,P2.0-P2.7,P3.0-P3.7,P1.0-P1.7,XTAL1 XTAL2,PSENALEEARET,,,89C51單片機內部結構圖,,,,,,P0驅動器,P2驅動器,P0鎖存器,P2鎖存器,RAM地址寄存器,128BRAM,4KBFlash RO

4、M,B寄存器,暫存器1,暫存器2,ACC,SP,程序地址寄存器,緩沖器,PC增1,PC=0000H,DPTR,中斷、串行口和定時器,PSW,P1鎖存器,P1驅動器,P3鎖存器,P3驅動器,定時控制,指令寄存器,指令譯碼器,OSC,,ALU,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,P0.0-P0.7,P2.0-P2.7,P3.0-P3.7,P1.0-P1.7,XTAL1

5、 XTAL2,PSENALEEARET,,,89C51單片機內部結構圖,,MOV A, P0E5 80執(zhí)行過程,CPU從功能上可分為控制器運算器——ALU,CPU,算術邏輯單元,單片機的核心——產生各種控制信號控制存儲器和輸入/輸出端口的數(shù)據(jù)傳送控制數(shù)據(jù)的算術運算，邏輯運算以及位操作,總線(bus)——將多個部件連接起來并傳送信息的公共通道,總線結構的特點：結構簡單、規(guī)則、易于擴展,8051=8位CP

6、U+4KBROM+256BRAM+2x16位定時/計數(shù)器+4x8位I/O端口+全雙工串行口,256BRAM:,4KBROM:,程序存儲器,存放事先寫好的指令,數(shù)據(jù)存儲器,保存運算過程的結果,低128BRAM,,特殊功能寄存器(SFR),高128BRAM,存儲器——,存放事先寫好的指令，或大量的處理結果,存儲量大,使用時需給出每個單元的地址,寄存器——,使用時可以用寄存器的名稱,也可以用地址,用于暫時存放參與運算的數(shù)據(jù)，中間結果，或地址

7、的電子單元,ACCDPTRP0P1P2,數(shù)目不多，使用頻繁,中斷系統(tǒng)———,定時/計數(shù)器——,I/O口———,單片機與外界聯(lián)系,進行中斷處理,進行定時計數(shù)控制,串口——,串口通訊,并口8條線,串口2條線,二、MCS-51引腳及功能,8051,,,,,,,,,,,,,,,,,,1234567891011121314151617181920,40393837363534333

8、23130292827262524232221,P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST/VPDRXD/ P3.0TXD/ P3.1INT0/ P3.2INT1/ P3.3 T0/ P3.4 T1/ P3.5 WR/ P

9、3.6 RD/ P3.7 XTAL2 XTAL1 Vss,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,VccP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7EA/VppALE/PROGPSENP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0,,,,,,,二、MCS-51引腳及功能,40引腳雙列直插式封裝（DIP）形式,4類引

10、腳,1、電源引腳,2、外接晶振器引腳,3、控制信號引腳,4、 I/O（輸入/輸出）引腳,1、電源引腳,提供工作電源Vss（第20腳） ：接地Vcc（第40腳） ：主電源+5V,產生時鐘信號（1-12MHz）XTAL1 放大器輸入端XTAL2 放大器輸出端,2、外接晶振器引腳,,振蕩周期、時鐘周期、機器周期和指令周期,1．振蕩周期：為單片機提供時鐘信號的振蕩源的周期,2．時鐘周期：是振蕩源信號經二分頻后形成的時鐘脈沖

11、信號,是衡量計算機運算速度的一個重要參數(shù)目前的主頻已達1～2GHZ,主頻,3．機器周期：12個振蕩周期,4．指令周期：是指CPU執(zhí)行一條指令所需要的時間。一個指令周期通常含有1～4個機器周期,,,,,P1,P2,,,,,,,S1,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,P2,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

12、,,,,,,,,,,,,,,,,,振蕩周期,時鐘周期,機器周期,機器周期,指令周期,,XTAL2(OSC),S2,S3,S4,S5,S6,S1,S2,S4,S5,S3,S6,,,,,,,,,,P1,P1,P1,P1,P1,P1,P1,P1,P1,P1,P1,P2,P2,P2,P2,P2,P2,P2,P2,P2,P2,,例:若MCS-51單片機外接晶振為12MHz時，則單片機的四個周期的具體值為：,振蕩周期＝,1/12MHz＝1/12

13、μs＝0.0833μs,時鐘周期＝,1/6μs＝0.167μs,機器周期＝,1μs,指令周期＝,1～4μs,3、控制信號引腳,① RST/VPd （復位端/備用電源接入端） （9腳） 復位——使單片機內部寄存器初始化,,,復位電路,復位條件：RST端有足夠長時間（≥2個機器周期）的高電平信號,上電復位——電源開關閉合時自動復位,上電復位/按鍵復位—— 按鍵壓下時手動復位,ALE腳可以提供相當于1/6主頻的對外時鐘脈沖

14、信號,② ALE/ （地址鎖存允許/EPROM編程脈沖）（30腳）,,,,,P1,P2,,,,,,,S1,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,P2,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,振蕩周期,時鐘周期,機器周期,機器周期,,XTAL2(OSC),S2,S3,S4

15、,S5,S6,S1,S2,S4,S5,S3,S6,,,,,,,,,,P1,P1,P1,P1,P1,P1,P1,P1,P1,P1,P1,P2,P2,P2,P2,P2,P2,P2,P2,P2,P2,ALE脈沖可用于CPU訪問片外存儲器時鎖存低字節(jié)地址,12位地址的低八位,12位地址的高四位,提供低八位地址,提供八位數(shù)據(jù),提供鎖存脈沖,用于提供編程脈沖,② ALE/ （地址鎖存允許/EPROM編程脈沖）（30腳）,,③

16、 （片外程序存儲器選通信號）（29腳）,當CPU訪問片外程序存儲器時，此端輸出的負脈沖將可作為存儲器的選通信號,,,,,,,,單片機 8031,P2.4,P2.0,A8,A12,ALE,74LS373,G,2864,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,A7A6A5A4A3A2A1A0,,,,,,,,,D0D1D2D3D4D5D6D7,P0.0P0.1P0.2P0

17、.3P0.4P0.5P0.6P0.7,OE,,CE,,,Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7,D0D1D2D3D4D5D6D7,,,,,,P2.7,,,,,④ / Vpp （31腳）,=1,=0,,,VPP——對EPROM型單片機提供+21V的編程電壓,④ / Vpp （31腳）,在單片機無需外擴存儲器時，這4個端口可以作為一般寄存器或位開關使用,P0、P1、P2、P3,P0～P3是8